Tài liệu Nguồn gốc và sự phân bố amoni và asenic trong các tầng chứa nước đồng bằng sông hồng

TỔ CHỨC HỢP TÁC PHÁT TRIỂN QUỐC TẾ CỦA THỤY ĐIỂN (SIDA) BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BÁO CÁO KẾT QUẢ ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NĂM 2007-2008 Tên đề tài: NGUỒN GỐC VÀ SỰ PHÂN BỐ AMONI VÀ ASENIC TRONG CÁC TẦNG CHỨA NƯỚC ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG Mã số : 91 - RF2 Tên cơ quan thực hiện: Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tên chủ nhiệm đề tài: PGS.TS . Phạm Quý Nhân Hà Nội, 9-2008 1 MỤC LỤC Tóm tắt thuyết minh đề tài Abstract Danh sách cán bộ tham gia thự hiện đề tài Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các bảng biểu Danh mục các hình vẽ CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 1.3. Mục đích nghiên cứu 2 1.4. Nội dung nghiên cứu 3 1.5. Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng 3 1.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3 1.7. Lời cảm ơn 4 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN 6 2.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trước đây 6 2.2. Tổng quan về Arsenic 16 2.2.1 Đặc điểm địa hoá của As 16 2.2.2. Ứng dụng của As 19 2.3 Ảnh hưởng của As đến sức khoẻ con người 20 2.3.1 Các con đường của As gây ảnh hưởng tới sức khoẻ con người 20 2.3.2. Khái quát các biểu hiện tổn thương do ô nhiễm Arsenic 21 2.4 Nguồn hình thành As trong nước ngầm 2.4.1 Quá trình ôxy hoá giải phóng As ra khỏi các khoáng vật, 23 24 quặng và đá mẹ 2.4.2 Quá trình trầm tích làm lắng đọng As và các vật liệu chứa As 25 2 2.4.3 Các tác động nhân sinh trong khu vực nghiên cứu 26 2.4.4 Các quá trình giải phóng As từ trầm tích vào nước ngầm 26 2.5 Sự di chuyển của As trong nước dưới đất 28 2.6. Cơ chế giải phóng và di chuyển của As từ trầm tích vào nước 29 ngầm 2.6.1 Cơ chế 1 29 2.6.2 Cơ chế 2 29 2.6.3 Cơ chế 3 30 2.6.4 Cơ chế 4 30 2.7 Tổng quan về amoni và các hợp chất của nitơ 30 2.7.1 Các hợp chất của nitơ 30 2.7.2 Quá trình chuyển hóa các hợp chất nitơ 32 2.7.3 Tác hại của amoni và các hợp chất nitơ trong nước sinh 34 hoạt 2.7.4 Cơ sở của phương pháp sử dụng đồng vị N-15 trong việc xác 35 định nguồn gốc ô nhiễm amoni 2.8 Tổng quan về đặc điểm địa chất, địa chất thủy văn khu vực 38 nghiên cứu 2.8.1. Đặc điểm địa chất 38 2.8.2. Đặc điểm địa chất thuỷ văn 39 CHƯƠNG 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45 3.1 Thiết kế thi nghiệm 45 3.2 Kỹ thuật và phương pháp sử dụng 47 3.3 Khối lượng mẫu và các chỉ tiêu phân tích 47 3.4 Thiết bị lấy mẫu, quy trình lấy mẫu và bảo quản mẫu 47 3.5. Phương pháp phân tích 49 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1 Thành phần hóa học trong nước ngầm vùng nghiên cứu 51 51 3 4.2 Đặc điểm địa hóa môi trường nước ngầm vùng nghiên cứu 53 4.2.1 Quan hệ As - Eh 53 4.2.2 Quan hệ As - pH 54 4.2.3 Dạng tồn tại của As trong nước ngầm 55 4.3 Phân bố As và NH4+ theo chiều sâu và quan hệ giữa As-DOC 57 4.3.1 Phân bố As và NH4+ theo chiều sâu 57 4.3.2 Quan hệ As-DOC 61 4.4 Sự biến đổi của As và NH4+ theo thời gian 62 4.5 Quan hệ của As, NH4+ với các yếu tố khác 63 4.5.1 Quan hệ As-Fe 63 4.5.2 Quan hệ As-NH4+ 64 4.5.3 Quan hệ As-Ca và As-Mg 65 4.5.4 Quan hệ As-HCO3- 66 4.6 Cơ chế giải phóng và di chuyển As trong nước ngầm vùng 67 nghiên cứu 4.7 Nguồn gốc amoni trong nước ngầm 69 4.7.1 Thành phần đồng vị 15N trong các mẫu trầm tích 69 4.7.2 Thành phần đồng vị 15N trong các mẫu nước 72 KẾT LUẬN 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 4 Chương 1 MỞ ĐẦU 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Asen (As) là một nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể, nhưng ở liều lượng cao thì rất độc. Độc tính này của Asen được loài người biết từ xa xưa mà người Việt Nam thường gọi với cái tên “thạch tín”(một độc dược bảng A). Tính độc cấp của Asen là chết người và tính độc trường diễn là làm thay đổi huyết sắc tố da, ung thư da và nếu con người ăn thực phẩm hoặc uống phải đồ uống có hàm lượng Asen cao hơn hàm lượng cho phép thường dẫn đến ung thư phổi, thận và bàng quang [Wu và cs., 1998, WHO, 2001]. Bên cạnh ô nhiễm As, tình trạng ô nhiễm amonia đang ngày càng trở nên gay gắt. Hàm lượng NH4 biến đổi từ 1.8 đến 34.0 mg/l, vượt quá mức cho phép đối với tiêu chuẩn nước ăn uống sinh hoạt theo quy định là 1.5 mg/l, đặc biệt là khu vực phía Nam Hà Nội [34]. Điều nguy hiểm là mức độ ô nhiễm này đang tăng lên theo không gian và thời gian. Sử dụng nước uống có hàm lượng NH4 cao có thể dẫn tời nguy cơ ung thư da, các bệnh về đường tiêu hoá, đặc biệt là bệnh xanh da ở trẻ em. Vậy tại sao nghiên cứu nó là cần thiết? Cùng với sự phát triển của nền kinh tếxã hội, nhu cầu sử dụng nước sạch ngày càng tăng. Biết được cơ chế nhiễm bẩn Asen và amoni trong nước ngầm sẽ giúp cho cơ quan quản lý đưa ra các biện pháp thích hợp để bảo vệ các nguồn nước ngầm, tránh làm ô nhiễm thêm nguồn nước do quá trình khai thác gây ra. Đồng thời có các biện pháp xử lý nguồn nước đã bị ô nhiễm Asen và amoni phù hợp với cơ chế nhiễm bẩn để có nước sạch cung cấp cho dân chúng, giảm thiểu nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Có rất nhiều cách tiếp cận để nghiên cứu vấn đề này, trong đó, sử dụng kỹ thuật đồng vị kết hợp kỹ thuật địa hóa là một cách tiếp cận mới, hiệu quả, độc đáo và đang được nhiều nhà nghiên cứu áp dụng để giải thích các quá trình thủy địa hóa trong các tầng chứa nước. Hàng loạt các công trình nghiên cứu ở Việt Nam trong hơn 10 năm qua mới chỉ tập trung vào điều tra hiện trạng ô nhiễm As và NH4 trong nước ngầm mà chưa có những nghiên cứu chi tiết để giải thích cơ chế và nguồn gốc ô nhiễm Asen và amoni trong các nguồn nước. Chưa áp dụng những phương pháp hiện đại để nghiên 5 cứu cũng như thiết bị nghiên cứu chưa được chuẩn hoá theo một chương trình đảm bảo và kiểm soát chất lượng (QA/QC) quốc tế nên có khi các kết quả thu được của từng nhóm nghiên cứu Việt Nam không thống nhất dẫn đến tình trạng khó giải đoán kết quả. Điều đó đòi hỏi cần phải có những nghiên cứu sâu về quy luật di chuyển (mobilization) của As và nguồn hình thành amoni trong nước ngầm ở Việt Nam nói chung và ở vùng đồng bằng Bắc Bộ nói riêng. Vì vậy đề tài: “ Nguồn gốc và phân bố amoni và Asen trong các tầng chứa nước đồng bằng sông Hồng” hoàn toàn có tính thời sự và cấp thiết. 1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các tầng chứa nước đồng bằng sông Hồng. Do vậy, phạm vi nghiên cứu của đề tài là đồng bằng sông Hồng. Về sự phân bố asen và amoni, đề tài đã tổng hợp và xác lập các bản đồ phân bố. Tuy nhiên, để nghiên cứu rõ bản chất về nguồn gốc cũng như cơ chế hình thành chúng, đề tài đã khu trú lại và thiết kế một bãi thí nghiệm quy mô cho một vùng điển hình của đồng bằng sông Hồng. Từ những vấn đề thực tiễn của công tác khai thác, sử dụng nguồn nước ngầm, đối tượng nghiên cứu chính được xác định là các tầng chứa nước trong trầm tích Đệ Tứ khu vực phía nam Hà Nội, nơi có biểu hiện ô nhiễm amoni và Asen trong các tầng chứa nước cao nhất ở khu vực Hà Nội và vùng đồng bằng sông Hồng. Vì vậy, phạm vi nghiên cứu của đề tài cũng tập trung vào khu vực này. Sở dĩ mặt cắt nghiên cứu được lựa chọn ở Nam Dư - Hà Nội là vì đây là khu vực tồn tại chủ yếu các trầm tích Đệ Tứ trẻ, điển hình cho loại hình bồi đắp của vùng đồng bằng châu thổ aluvial. Nơi đây không chỉ có các điều kiện về đặc điểm địa hoá, thuỷ địa hoá, địa chất thuỷ văn điển hình mà còn là nơi bị tác động mạnh của các quá trình đô thị hoá, các hoạt động công nghiệp, nơi tập trung hệ thống nước thải của thành phố. Đây cũng là vùng nằm trong đới phá hủy mạnh với mực nước ngầm cũng khá thấp, vả lại bãi thí nghiệm nằm trong phạm vi các giếng khoan của nhà máy nước Nam Dư nên thuận lợi cho việc nghiên cứu sự biến đổi của amoni và Asen với quá trình bơm khai thác nước ngay từ khi nhà máy nước Nam Dư đi vào hoạt động.Vì vậy đây là một địa điểm tốt để nghiên cứu nguồn gốc của ô nhiễm amoni cũng như quá trình giải phóng và di chuyển của asen trong nước. 1.3. Mục đích nghiên cứu Mục đích chính của dự án là nghiên cứu nhằm hiểu biết thêm về nguồn gốc và 6 phân bố amoni và Asen trong các tầng chứa nước đồng bằng sông Hồng trên cơ sở sử dụng kết hợp các phương pháp thủy địa hóa và phương pháp đồng vị. 1.4. Nội dung nghiên cứu Với mục đích trên, đề tài sẽ tập trung để thực hiện những nội dung sau: - Tổng quan các kết quả nghiên cứu về địa chất thủy văn, thuỷ địa hoá và đồng vị. - Nghiên cứu đặc điểm, sự phân bố và quy luật phân bố của As và NH4 trong nước ngầm. - Nghiên cứu mối quan hệ của As và NH4 với pH, Eh để xác định đặc điểm địa hoá môi trường. - Nghiên cứu mối quan hệ của As và NH4 với DOC, với Fe2+, tổng Fe, Ca2+, Mg2+ và HCO3- để luận giải vai trò của DOC cũng như vai trò của vi sinh vật để giải thích cơ chế giải phóng và di chuyển của As trong nước ngầm - Nghiên cứu mối tương quan giữa NH4 và thành phần đồng vị 15 N (tỷ số 15 N/14N) để giải thích nguồn gốc của amoni trong nước ngầm. 1.5. Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng Đề tài đã lựa chọn một bãi thí nghiệm tại Nam Dư - Thanh Trì - Hà Nội. Đây cũng là nơi có biểu hiện ô nhiễm Asen và Amoni cao nhất ở khu vực Hà Nội và vùng đồng bằng sông Hồng. Bãi thí nghiệm bao gồm hai cụm lỗ khoan, cụm lỗ khoan DHA nằm gần sông Hồng cách sông Hồng khoảng 200m, cụm còn lại là DHB nằm lui về phía đê sông Hồng cách cụm lỗ khoan DHA khoảng 500m. Có 05 lỗ khoan ở mỗi cụm lấy nước trong các tầng chứa nước theo độ sâu, trong đó có 04 lỗ khoan lấy nước trong tầng Holocene và 01 lỗ khoan lấy nước trong tầng Pleistocene. Bên cạnh đó, đề tài cũng thu thập thêm 08 mẫu lỗ khoan thuộc mạng quan trắc Hà Nội gồm 04 lỗ khoan trong tầng Holocene và 04 lỗ khoan trong tầng Pleistocene. Thời gian thu thập mẫu cũng như tiến hành đo đạc và quan trắc được thực hiện vào cùng một thời điểm. Các mẫu nước ngầm thu thập theo hai mùa, mùa mưa (9/2007) và mùa khô (4/2008) ở tất cả 10 lỗ khoan ở hai cụm DHA, DHB. Hai kỹ thuật được sử dụng chủ yếu trong đề tài là kỹ thuật đồng vị và kỹ thuật địa hoá. Đề tài sẽ trình bày tỉ mỉ vấn đề này trong chương 3, mục 3.1 ở phần sau. 1.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.6.1. Ý nghĩa khoa học 7 Đây là một trong những công trình đầu tiên sử dụng kỹ thuật đồng vị 15 N để nghiên cứu nguồn gốc của Amoni trong nước ngầm. Các phương pháp địa hoá được sử dụng để nghiên cứu cơ chế giải phóng và di chuyển As từ trầm tích vào nước ngầm. Kết quả nghiên cứu cho phép nhận định nguồn hình thành ion amoni trong nước ngầm trên cơ sở xem xét mối tương quan giữa tỷ số đồng vị δ15N trong NH4+ với hàm lượng ion NH4+. Việc kết hợp các mối tương quan địa hoá cho phép nhìn nhận nguồn hình thành và vai trò các hợp chất hữu cơ tan trong nước (DOC) có khả năng vừa là tác nhân khử As hấp phụ trên Hfo; duy trì môi trường khử vừa là nguồn hình thành ion HCO3- theo cơ chế khoáng hóa các NOM dưới tác động của vi sinh vật . Kết quả nghiên cứu chứng minh kỹ thuật đồng vị có hiệu quả trong việc giải thích các quá trình thủy địa hóa trong các tầng chứa nước. Đồng thời minh chứng cho sự kết hợp chặt chẽ nhiều phương pháp khác nhau trong việc giải quyết các bài toán thuỷ địa hoá phức tạp và khó khăn trên quan điểm địa hoá môi trường và địa hoá thuỷ văn đồng vị. 1.6.2. Ý nghĩa thực tiễn Các kết quả nghiên cứu góp phần hiểu rõ hơn nguồn gốc phát sinh và cơ chế giải phóng cũng như quá trình di chuyển As từ trầm tích vào nước ngầm để đưa ra những nhận định toàn diện hơn mối tương tác giữa vần đề ô nhiễm As với việc khai thác và sử dụng nước ngầm, giúp cho việc quy hoạch, xây dựng các bãi giếng khai thác nguồn tài nguyên nước ngầm một cách hợp lý và hiệu quả. Bên cạnh đó, hiểu rõ hơn nguồn gốc phát sinh và cơ chế giải phóng, di chuyển của As là cơ sở để phát triển công nghệ xử lý, đề xuất kỹ thuật thích hợp, phù hợp với điều kiện kinh tế ở các vùng nông thôn để lấy nước sạch cung cấp cho người tiêu dùng nhằm giảm thiểu nguy cơ ảnh hưởng của As đến sức khoẻ cộng đồng. 1.7. Lời cảm ơn Đề tài được hoàn thành với sự giúp đỡ của Quỹ nghiên cứu SIDA tài trợ. Nhân đây, tập thể tác giả nghiên cứu bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới Tổ chức hợp tác phát triển của Thụy Điển (SIDA), Văn phòng chương trình hợp tác nghiên cứu Việt Nam Thụy Điển. Trong suốt quá trình tiến hành nghiên cứu ở hiện trường và trong phòng thí nghiệm, đề tài đã nhận được sự giúp đỡ, góp ý và trao đổi của các nhà khoa học của Thụy Điển và Việt Nam. Trước tiên, chúng tôi xin chân thành cảm ơn sự gợi ý về đề xuất nghiên cứu của GS. Gunnar Jacks của trường Đại học Hoàng gia Thụy Điển 8 (KTH). Chúng tôi cũng xin cảm ơn sự cộng tác và giúp đỡ của TS. Jenny Norman, TS. Hakan Rosqvist của Viện Địa kỹ thuật Thụy Điển (SGI), TS. Đặng Đức Nhận của Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân Việt Nam (INST). Chúng tôi cũng đánh giá cao sự tham gia các công việc hiện trường của các sinh viên cao học đến từ Thụy Điển gồm Emma Sigvardsson, David Baric, Johnna Moreskog, Peter Harms-Ringdahl thuộc trường Đại học Gothenburg Thụy Điển. Chúng tôi cũng gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới ban lãnh đạo trường Đại học Mỏ - Địa chất, phòng Khoa học - Công nghệ, khoa Địa chất và Bộ môn Địa chất thủy văn đã tạo điều kiện giúp đỡ chúng tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. 9 Chương 2 TỔNG QUAN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ASEN VÀ AMONI 2.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trước đây 2.1.1 Tình hình nghiên cứu Asen và amoni trên thế giới a) Tình hình nghiên cứu asen trên thế giới Ô nhiễm As trong nước ngầm đã được phát hiện từ những năm đầu của thập niên 80 của thế kỷ 20 khi hàm lượng As trong nước khai thác >50 µg/l. Hình 1 trình bày những khu vực hiện đang có “vấn đề” về As trong nước khai thác trên toàn thế giới. Có thể nói rằng hầu như nguồn nước ngầm của châu lục nào cũng có “vấn đề” về As. Hình 2.1. Phân bố toàn cầu về hiện trạng As trong nước ngầm do các nguồn khác nhau gây ra. Điểm chấm đỏ là do khai khoáng, điểm chấm xanh là do nước địa nhiệt gây ra ở khu vực hồ, vùng đỏ là nước ngầm ở các lưu vực khác nhau. (Smedley et all 2002) 10 Đến nay con người đã biết trong tự nhiên có hàng trăm hợp chất của Asen và ứng dụng của chúng trong rất nhiều lĩnh vực đời sống, sản xuất. Việc nghiên cứu về Asen trong một thời gian dài không được chú ý. Mãi đến nửa cuối thế kỷ 20, khi phát hiện nhiễm độc nước dưới đất ở một số nước, các nhà khoa học mới tập trung nghiên cứu về Asen nhằm ngăn chặn hiểm hoạ bệnh tật do Asen trong nước dưới đất gây ra đối với người sử dụng nước. Có thể tóm lược các tác giả và công trình nghiên cứu Asen tiêu biểu trên thế giới trong bảng 2.1. Bảng 2.1. Các tác giả và công trình nghiên cứu về As trên thế giới TT Tên tác giả 1 Thời Tên công trình nghiên cứu gian Nadakavuren, Seasonal Variation of Asen concentration in well Ingermann, water in Lane country, Oregon. Bull. of Environ. 1984 Jeddeloh Contamination and Toxicology. Distribution of, sources of, and mobilizing Asen, 2 chromium, selenium and uranium in the central Norvell Oklahoma aquirfer. Unpublished M.S thesis, 1995 Colorado school of mine, golden, Colorado. 3 Peters,Blum, Klaue, Karagas Asen occurrence in New Hampshire Ground water. Geo.Soc. of am. annual meeting abtracts 1998 with program. Asen in ground water under oxidizing conditions, 4 Robertson south-west United State. Environ. Geochemistry 1989 and health Geologic contraints on Asen in groundwater with 5 Simo,JA application to groundwater Groundwater research Rept. modeling. University of 1996 Winconsin Ziegler AC, WC Occurrence pesticides, Nitrit plus Nitrate, Asen 6 Wallace, and Maley Blevin and iron in Water from two reaches of the 1999 Missouri River alluvium, northwestern Missouri. 11 TT Tên tác giả Thời Tên công trình nghiên cứu gian U.S. Geol.Surv. Asen poisoning from groundwater in Bengal. The 7 Jacobson Gerry Worst hydrogeological problem in the world. 1998 Cogeoenvironment Newsletter Mechanism of Asen release to groundwater in 8 Nickson R.T Bangladesh and West Bangal. Applied 2000 geochemistry Fiel investigations of Asen - rich groundwater in the 9 Sandra Broms Bangal Delta Plains, Banladesh. Master of science thesis. Royal Institute of Technology. Stockholm, 2001 Sweden Asen in groundwater of the Santiago del Estero, 10 Mattias Claesson Argentina. Derpartment of land and Water 2003 resources Engineering, Stockholm, Sweden. Groundwater chemistry in an aquifer sequence of 11 Kennet Berg, Tord Carlsson Holocen to Pleistocen age in the Mekong Delta, Vietnam with a special attention to Asen. Master 2001 of science Degree, Royal Institute of Technology. Stockholm, Sweden. Asen in groundwater of alluvial aquifers in nawanparasi and Kathmandu Districts of Nepal. 12 Antonio Amaya Master thesis of science. Department of Land and 2002 Water Resources Engineering. Stockholm, Sweden. 13 14 P.Bhattacharya, G.Jack, et al Asen in Groundwater of the Bengal Delta Plain aquifers in Bangladesh. Bull.Environ. Contam. 2002 Toxicol 2002. Thomas E Bridge, Clean healthy water for Bangladesh - An Meer T. Husain Emergency supply is desperately needed to protect 2004 12 TT Tên tác giả Tên công trình nghiên cứu Thời gian the poeple from Asen disaster. Các đồng bằng châu thổ với mật độ dân cư lớn vùng Nam và Đông Nam Á thường phân bố các tầng chứa nước phong phú và phân bố rộng khắp. Khai thác và sử dụng các tầng chứa nước này đang rất phổ biến hiện nay và kèm theo đó là những vấn đề nảy sinh. Ví dụ như các tầng chứa nước Ganga-Brahmaputra (Ấn độ) có hàm lượng Asen có nguồn gốc tự nhiên rất cao (Bhattacharya và nnk, 1997) còn các tầng chứa nước đồng bằng sông Mê Kông lại có vấn đề về nhiễm mặn (Jacks & Rajagopalan, 1996), trong khi đó các tầng chứa nước vùng Hà Nội thuộc đồng bằng châu thổ sông Hồng lại có hàm lượng Amoni cao (Le Giao, 1995; Andersson & Norrman, 1998) và hiện nay hàm luợng Asen lớn vượt ngưỡng cho phép cũng đã được phát hiện trong các tầng chứa nước này (Berg et al., 2001; Smedley and Kinniburgh, 2002). Trong công trình của Bhattacharya và nnk., (2002), vấn đề Asen có hàm lượng lớn đã được phát hiện và tác giả đã chỉ ra rằng nhiễm Hình 2.2. Bản đồ phân bố As trong nước ngầm khu vực Hà Nội. Tháng 9/1999 bẩn trong nước ngầm sẽ ảnh hưởng (Berg và cs., 2001) đến sức khỏe con người ở các mức độ khác nhau khi hàm lượng của nó vượt quá giới hạn cho phép 10 µg/l (WHO, 1999). b) Tình hình nghiên cứu amoni trên thế giới Amoni có mặt trong nước ngầm là do kết quả của quá trình phân huỷ yếm khí các hợp chất hữu cơ trong tự nhiên và cũng do các nguồn thải hữu cơ từ các hoạt động của con người. Nồng độ amoni cao từ 1-10mmol/L đã được tìm thấy ở các tầng chứa nước bị nhiễm bẩn do sự rò rỉ từ trong đất và trong các hoạt động thải nước thải nồng độ amoni cao. Đã có nhiều công trình khoa học sử dụng kỹ thuật đồng vị kết hợp với các phương pháp khác để nghiên cứu về ngồn gốc ô nhiễm amoni cũng như sự di 13 chuyển của chất này từ trong môi trường đất vào nước ngầm thông qua các quá trình biến đổi các hợp chất nitơ. Có thể kể tên các công trình khoa học tiêu biểu nghiên cứu về amoni theo bảng sau: Bảng 2.2 Các công trình nghiên cứu về anmôni trên thế giới TT Tên tác giả 1 Bengtsson Tên công trình nghiên cứu Fate of Thời gian 15 N Labelled Nitrate and Ammonium in a 2000 Fertilized Forest Soil 2 Bo¨hlke Ammonium transport and reaction in contaminated 2006 groundwater: Application of isotope tracers and isotope fractionation studies 3 Cozzarelli Geochemical and microbiological methods for 2000 evaluating anaerobic processes in an aquifer contaminated by landfill leachate 4 Ceazan Retardation of ammonium and potassium transport 1989 through a contaminated sand and gravel aquifer: The role of cation exchange 5 Davidson Measuring Gross Nitrogen Mineralisation, Immobilization and Nitrification by 15 1991 N Isotopic Pool Dilution in Intact Cores 6 DeSimone Nitrogen transport and transformations in a 1998 shallow aquifer receiving wastewater discharge: A mass balance approach 7 Eos Trans Review of ammonium attenuation in soil and 2003 groundwater 8 Karamanos Nitrogen isotope fractionation during ammonium 1978 exchange reactions with soil clay 9 Mariotti Experimental determination of nitrogen kinetic 1981 isotope fractionation: Some principles; illustration for the denitrification and nitrification processes 10 Smith Denitrification in a sand and gravel aquifer 1988 14 2.1.2. Tình hình nghiên cứu Asen và amoni ở Việt Nam Đồng bằng Bắc Bộ của Việt Nam cũng đã có dấu đỏ trên bản đồ ô nhiễm As trong nước ngầm của thế giới kể từ khi M. Berg và các cộng sự công bố kết quả điều tra tại khu vực Hà nội [Berg và cs., 2001]. Nghiên cứu về Asen ở Việt Nam cũng đã được một số tác giả đề cập trong các báo cáo địa chất, địa chất thuỷ văn, địa hoá cũng như thuỷ địa hoá. Tuy nhiên, việc nghiên cứu Asen chỉ mang tính khái quát và kết hợp khi nghiên cứu chung với những nguyên tố khác. Các mẫu phân tích Asen chỉ có tính chất đơn lẻ và rải rác chứ chưa có hệ thống. Kể từ khi Asen là vấn đề nổi cộm của thế giới thì việc nghiên cứu về chúng mới được chú ý. Đặc biệt khi mà đồng bằng Bắc Bộ của Việt nam lại có điều kiện về địa chất, địa chất thuỷ văn, thuỷ địa hoá giống như các đồng bằng ở Banglades. Từ năm 2000 đến nay, đã có nhiều công trình của nhiều tác giả nghiên cứu về Asen trong các nguồn nước. Các kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy lãnh thổ nước ta có nhiều địa phương bị ô Hình 2.3: Bản đồ phân bố Asen trong tầng chứa nước nhiễm Asen với mức độ Holocen vùng Hà Nội khá cao. Có thể liệt kê một số công trình nghiên cứu và tác giả của các công trình đó trong bảng 2.3 Nhìn chung, phần lớn các nghiên cứu trong thời gian gần đây thường quan tâm nhiều hơn tới việc xác định hàm lượng Asen và sự phân bố của chúng trong nước ngầm. Hình 2.3 và 2.4 trình bày phân bố hàm lượng As trong nước ngầm tầng Holocene và Pleistocene ở Hà Nội. 15 Từ những năm đầu thế kỷ 21, nhóm các nhà khoa học tại Trung tâm Công nghệ Môi trường và Phát triển Bền vững (CETASD) thuộc Trường Đai học Khoa học Tự nhiên đã phối hợp với các nhà khoa học đến từ Thuỵ Sĩ, Đan Mạch và Nhật Bản...trong nghiên cứu về ô nhiễm As ở Việt Nam đã đạt được những thành tựu lớn trong việc tìm ra nguồn gốc cũng như cơ chế giải phóng và dịch chuyển As trong nước ngầm bằng kỹ thuật địa hoá [15, 66, 67]. Bên cạnh đó, một số nhà khoa học trẻ đã có những nghiên cứu của mình về ô nhiễm As được trình bày trong đề tài thạc sỹ và tiến sỹ [31, 61, 78]. Trong các công trình này, các nhà khoa học đã giải thích As trong nước ngầm ở các khu vực nghiên cứu có nguồn gốc tự nhiên, hay còn được gọi là nguồn gốc địa chất. Phân bố As trong nước tầng Holocene có quy luật như sau: Nước ngầm ở những khu vực bồi tụ phù sa hạt mịn dọc sông Hồng và trong bồi tụ có nhiều tàn dư hữu cơ thực vật thường có hàm lượng As cao. Từ 1995 đến 2000, nhiều công trình nghiên cứu điều tra về nguồn gốc asen đã phát hiện thấy nồng độ asen trong các mẫu nước khảo sát ở khu vực thượng lưu sông Mã, Sơn La, Phú Thọ, Bắc Giang, Hưng Yên, Hà Nội, Hà Nam, Nam Định, Thanh Hóa... đều vượt tiêu Hình 2.4: Bản đồ phân bố Asen trong tầng chứa nước Pleistocene vùng Hà Nội chuẩn cho phép đối với nước sinh hoạt của Quốc tế và Việt Nam[20]. Nhiều nghiên cứu đã mở rộng địa bàn quan trắc hiện trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm tầng chứa nước tuổi Đệ Tứ ở một số tỉnh thuộc vùng châu thổ sông Hồng như Hà Nam (Phạm Kiến Quốc, 2006), Phú Thọ (Trần Công Bút, 2006). Trong hơn 2 năm (2003-2005), Chính phủ Việt Nam và UNICEF đã khảo sát về nồng độ asen trong nước của 71.000 16 giếng khoan thuộc 17 tỉnh đồng bằng miền Bắc, Trung, Nam. Kết quả phân tích cho thấy, nguồn nước giếng khoan của các tỉnh vùng lưu vực sông Hồng: Hà Nam, Nam Định, Hà Tây, Hưng Yên, Hải Dương và các tỉnh An Giang, Đồng Tháp thuộc lưu vực sông Mê Kông đều bị nhiễm asen rất cao. Tỷ lệ các giếng có nồng độ asen từ 0,1mg/l đến > 0,5 mg/l (cao hơn Tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam và Tổ chức Y tế thế giới 10-50 lần) của các xã dao động từ 59,6 - 80%. Mặc dù người dân Việt Nam thường sử dụng nước giếng khoan sau khi qua bể lọc sắt, song hiệu quả loại bỏ asen của nhiều bể do dân tự xây lắp chất lượng chưa cao, nên tỷ lệ các bể có khả năng loại bỏ asen tới giới hạn cho phép chỉ là 41,1%. Ngoài ra, nhiều hộ gia đình dùng nước giếng khoan trực tiếp không qua bể lọc. Các biện pháp điều trị hữu hiệu bệnh nhiễm độc asen mãn tính vẫn chưa có. Do vậy, biện pháp phòng bệnh tốt nhất là hạn chế, tiến tới không sử dụng nguồn nước ô nhiễm asen. Hiện nay, Chính phủ đã có Kế hoạch hành động quốc gia về giảm thiểu ô nhiễm asen ở Việt Nam với các nội dung tiến hành khảo sát toàn quốc để xác định mức độ ô nhiễm asen ở nguồn nước ngầm các khu vực khác nhau, xây dựng bản đồ ô nhiễm asen ở Việt Nam; đánh giá thực trạng ảnh hưởng của ô nhiễm asen trong nguồn nước sinh hoạt tới sức khỏe của cộng đồng và xây dựng các biện pháp phòng chống; nghiên cứu và áp dụng các giải pháp làm giảm thiểu ô nhiễm asen trong nguồn nước; tăng cường thông tin tuyên truyền nâng cao nhận thức của cộng đồng về vệ sinh nguồn nước, phòng chống bệnh tật do sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm nói chung và ô nhiễm asen nói riêng. Trong công trình của Berg và nnk, (2001) yêu cầu về hiểu biết sâu và rộng hơn về nhiễm bẩn nước ngầm cũng như nước ăn uống, sinh hoạt đang là những đòi hỏi cấp thiết. Theo Berg và nnk, (2001) trầm tích tự nhiên có thể là nguồn gốc gây ô nhiễm Asen trong nước ngầm. Tuy nhiên, kết quả phân tích thành phần trong các mẫu trầm tích còn chưa phát hiện mối quan hệ này. Vì vậy, nghiên cứu sơ bộ nguồn Asen do hoạt động của con người tạo ra cần được xem xét. Điều kiện môi truờng mà phổ biến cho sự tồn tại của hàm lượng Asen cao trong nước ngầm phải là tầng chứa nước có môi trường khử và trầm tích phải tương đối trẻ (Smedley & Kinniburgh, 2002). Đồng bằng châu thổ sông Hồng được thành tạo bởi các trầm tích từ hiện đại đến Pleistocen. Tại khu vực Hà Nội và vùng phụ cận, hai tầng chứa nước này được phân biệt và nhiều nơi ngăn cách bởi lớp thấm nước yếu. Trong các lớp thấm nước yếu này, chiều dày lớp 17 sét lẫn than bùn có thể đạt tới 10 m. Việc khai thác nước với công suất lớn dẫn đến sự hình thành các phễu hạ thấp mực nước và kết quả là hàm lượng của Amoni trong nước ngầm cũng tăng cao, thậm chí vượt quá 10 mg/l ở khu vực bãi giếng. Đặc biệt ở các bãi giếng phía Nam Hà Nội, hàm lượng Amoni và Asen cao cũng đã được đề cập trong một vài báo cáo (Chương trình cấp nước Hà Nội, 1993; Liên đoàn Địa chất Thủy văn Địa chất Công trình miền Bắc, 2003). Hình 2.5 mô tả sự phân bố của As trong các công trình cấp nước tập trung cho toàn vùng đồng bằng sông Hồng. 0 .00 3 2 BG01 7 /1 2 95 Sg . Cµ .H ån b ¾c ninh h. quÕ 10 0 20 24 h. p hóc thä h. hoµ i ®øc « hå ng Sg . Q . cÇu g iÊy BG0 4 4 20 0 58 h. thuËn thµnh ng 10 h. g ia l©m 1 0 6 8N.Yª n Tö 8 0 0 60 0 n g§ «n Sg . Kin h M« 200 n 3 h¶i d−¬ ng 5 13 2 20 h. thñy ng uyª n ng 2 h 2 3 79 4 4 35 cöa l¹ch tra 3 50 2 h. duy tiª n 2. h−ng yª n 4 59 h. th¸i thuþ hµ nam ang 2 27 0 Gi ©u Sg. C h b ×nh lôc 4 0 1 . 00 2 h. thanh liª m Sg Sg . Lý Sg cöa trµ Nh ©n y S g .B S« n g Hå n g h. vô b¶ n Sg. Ch© u T hµ nh 489 29. h. xu©n thñy cöa ba l¹ ninh b ×nh ka rst 2 00 2 00 .18 0 1 65 . h. h¶i h©ô h. ý Yª n 20º 10 ' 08 .1 6 5 4 88 tam ®iÖ p 25 3 . Sg . N in h c¬ .83 2 00 83. Giao th«ng chÝnh 2 24 0 t h. ng hi· h−ng .2 5 3 22 3 0 v¨n lý 2 25 5 26 9 . .9 4 ht hµnh h. th¹c .1 4 6 nam s ¬ n bØm s ¬n V 2 00 3 25 . c 3 4 7. 2 00 22 2 0 4 90 ä 60 .23 6 4 90 g S «n 2 64 . 1 00 .8 7 22 2 0 S «n g Ho¹ i .76 h. hµ trung 20º 00 ' h. ng a s ¬ n 2 0 º0 0' cöa l¹ch gia ng 22 1 0 c−¶ ®¸y 22 1 0 19 º5 6 ' 1 85 40 1 06 º1 7 ' 22 5 0 20 4 6. 2 S«ng, suèi 20º 20 ' 490 ka rst S «n g §aß 4 99 22 5 . ka rst c−¶ l©n h. nam hµ 4 93 Sg H oµn ng gL o .87 Ranh giíi tØnh, thµnh phè h. kiÕ n x−¬ ng 4 88 9 5. g ia viÔ n ho µng lo ng.1 5 6 Ranh giíi quèc gia h. tiÒ n h¶i 4 61 S g Kiªn G ia ng 10 52 3 . 2 0 º1 0' 2 2 30 2 26 0 h. vò th− Na m ®Þnh 2 0 4. 1 8 4. lý th¸i b ×nh 21 .2 5 3 Ka rst .17 1 20º 30 ' T rµ Lý § ¸ .3 8 9 .23 9 Hµm l−îng asen < 0.01mg/l Ranh giíi huyÖn 2 28 0 10 h. lý nh©n .2 5 3 ka rst Hµm l−îng asen tõ 0.01 - 0.05mg/l 2 2 40 55 0 1 0 6º30 ' 560 20º 40 ' h. kim g iang «i 2 25 0 10 vông ®å s ¬n c−¶ th ¸i b×n h 1 .9 0 .3 3 7 .4 4 0 2 0 º2 0' 22 9 0 5 óc 3 80 Hµm l−îng asen tõ 0.01 - 0.05mg/l 22 6 0 2 ®å s ¬ n 129 2 cö av ¨n 3 2 2 70 Hµm l−îng asen < 0.01mg/l MÉu n−íc mÆt Hµm l−îng asen > 0.05mg/l 23 0 0 186 2 2 .4 MÉu n−íc ngÇm Hµm l−îng asen > 0.05mg/l ®¶o c¸t bµ 35 3 2 h. mü ®øc chØ dÉn c¸t h¶i y h. kiÕ n thôy 1 3 81 22 9 0 2 31 0 20 2 7 h. p hó yª n c−¶ cÊ m kiÕ n an 10 20º 50 ' tr i Ö u 1 2 h. nam thanh 2 3 H. ý Yª n c− ¶ n am h. an l·o h. kim thi 3 10 0 q u¶ng yª n H¶i p hß ng 75 µo 23 2 0 m na h. an h¶i óc 1 00 32 hµ S g. V 3 ¨n ® 2 h. ch©u g iang 42 9 1 B ×n 4 S g .§Ü nh 7 37 h. thanh o ai 2 3 00 Sg .Th ¸ i 18 20 2 00 2 0 o ®¶ 2 h. tø lé c 2 2 47 1 00 2 00 23 h. yª n h−ng 10 2 2 ¶i H H− 2 . B¾ c Sg 3 h. ho µnh b å 40 0 200 21º 00 ' 60 2 h. cÈm b×nh hÖ Nu h. th−ê ng tÝn 466 29 8 4 0 0 2 00 )N 4 (6 h. kim m« n 2 S« ng 2 94 2 33 0 U« ng b Ý 20 4 S« ng Ra ng 2 h. mü v¨n H. Yª n s ¬ n 40 0 4 74 2 00 20 0 400 2 00 2 00 200 400 69 Hµ n g Gi µn 2 34 0 200 20 g§ µ Sg . CÈm 2 0 º5 0' 2 0º30 ' 30 3 50 4 69 1 00 2 4 6 2 ch−¬ ng mü 400 m¹o khª 18 21º 10 ' 6 00 40 0 6 00 5 88 1 1 4 00 2 00 37 2 800 6 00 N. Ho µng O anh4 00 39 Sg . Sg . Co S«n 6 hµ ®« ng Sg . §¸ B¹ ch 98 2 h. nam thanh 3 ¸y 13 3 20 h. g ia l−¬ ng 3 S h. l−¬ ng s ¬ n 2 1 22 8 0 61 2 400 20 0 20 0 2 0 1 00 2 200 443 2 00 h. ®« ng tr iÒ u 00 5 3 6 2 64 2 3 Thanh tr× 20 º4 0 ' 0 4 .00 7 4 43 4 0 06 0 60 9 5 2 00 5 39 1 00 218 1 00 § h. què c oa i 23 2 0 ho µ b ×nh h. chÝ 2 linh Sg K . n h 2 88 Hµ Néi 4 18 23 1 0 2 00 §u è n 3 7 hå t ©y h. tõ liª m h. th¹ch thÊt 2 1 º0 0' S« ng 828 23 5 0 3 29 4 62 400 20 0 1 00 66 1 07 º5 8 ' 21º 20 ' 23 6 0 90 1 600 400 247 6 31 ¹ch ®» ng s« ng uè ng m Chµm Sg. CÇu 40 0 20 0 4 13 2 0 03 3 6 1 00 00 0.0 04 6 57 3 4 00 200 2 0 41 y hµ T ®å N. T¶n Vi ªn 207 10 0 1 0 0 103 28 0 200 i hå 2 3 30 10 0 BG0 4 3 58 7 72 9 N.4 0Ph−î 60 0 0 ng Ho µng0.00 2 8 200 2 00 BG0 2 8 g h. ®an p h−î ng 1 00 400 2 00 3 79 75 3 h. tiªn s ¬n 422 28 BG0 23 BG02 7 55 3 BG0 2 2 4 00 BG02 9 2 00 Sg . B S ¬n t© y BG0 2 6 13 8 100 0 .0 0 72 h. yªBG0 n dòng 37 BG0 39 0 .0 0 61 0.00 4 4 BG05 0 BG0 5 1 0 .00 2 1 2 vâ 4 00 4 00 Su èi H ai BG01 5 0 .0 0 38 BG01 3 BG0 2 00 14 4 1 1 0 .0 0 44 BG0 1 2 0 .0 0 5 0 .0 05 3 37 7 Th−¬ng Sg. 18 g Hå 2 3 40 0.00 5 2 621 0.00 4 1 2 00 2 00 h. yª n pho ng 10 0 23 6 2BG0 00 1 0 01 1 2 00 45 4 1 0 02 3 1 2 Lå 20 12 0 .0 04 1 BG00 1 Sg 32 0 .0 01 5 0.0 02 1 h. mª linh 2 1º10 ' 1 00 u Phóc yªn 20 0.00 3 BG03 6 b¾c g iang BG03 5 BG0 3 4 BG0 0 2t yª n h. viÖ Sg . CÇ h. s ã c s ¬ n 2 h. vÜnh l¹c BG0 27 /1 0.0 05 4 6941 0 BG0 1870 0 0 .0 0 55 BG0 4 5 0 .0 03 5 0 .00 3 2 H. s ¬ n ®é ng 3 5 3 0 .0 02 5 BG0 4 0 /1 200 BG0 4 0 24 6 BG0 25 BG0 24 BG0 26 BG0 30 BG01 9 h. 1lôc 8 61nam 00 BG0 4 2 BG0 1 8 BG0 46 0 1 07 º4 5 ' 0 .068 0 55 6 70 2 00 304 0 .0 0 6 BG01 6 /1 31 660 1 0 7º30 ' 4 00 2 2 3 50 41 650 100 100 2 00 108 BG0 1 0 4 00 160 0 .0 0 79 6 40 4 00 20 L« vÜnh yª n 20 B Êt b ¹t 630 1 07 º15 ' BG0 49 0 .0 0 64 BG06 1 BG0 6 0 0.00 1 32 8 0 BG06 3 1 00 62 0 610 4 00 1 86 00 0.00 2 3 1 0 7º00 ' 59 0 Sg. Lô cN am 5'0 1 06 º458 Sg.C Çu L ç S g. viÖ t tr× 570 56 0 h. tam ®¶o 2 00 55 0 1 0 6 º3 0' 1 8 5 40 6 00 BG0 03 1 06 º1 7 ' 21 º2 0 ' 23 6 0 2 1º20 ' 570 1 06 º4 5 ' 58 0 590 1 86 00 1 07 º0 0 ' 61 0 620 1 07 º1 5 ' 630 6 40 650 ' 0 60 1 07 º3 6 6 70 68 0 1 07 º4 5 ' 1 9 º5 6' 690 18 7 00 10 7 º5 8 ' Hình 2.5: Bản đồ hiện trạng ô nhiễm As trong các công trình cấp nước tập trung Amoni trong nước ngầm thường hiếm gặp ở dạng cation. Có thể có 3 nguồn hình thành Amoni trong nước ngầm đó là: (i) Nitrat/ amoni ngấm xuống từ các hoạt động trên bề mặt đất và tiếp đó là quá trình khử Nitrat thành Amoni, (ii) khoáng hóa các vật liệu giầu Nitơ trong các lớp than bùn và (iii) thấm từ sông Hồng. Andersson & Norrman (1998) đã tính toán cân bằng Nitơ cho vùng Hà Nội và nhận thấy rõ ràng 18 nguyên nhân thứ ba có thể loại trừ. Hai nguyên nhân đầu có khả năng ngang nhau do sự phân bố rộng khắp và chiều dày khá lớn của lớp than bùn cũng như một lượng lớn Nitơ được hình thành trên mặt do các hoạt động của con người. Một vài điều tra khảo sát đã được tiến hành bởi một số cơ quan nghiên cứu ở Việt Nam (e.g., Nguyễn Văn Đản, 1995: Bùi Học & nnk, 1997; Nguyễn Văn Ngọc, 1997. Tuy nhiên, một vài thí nghiệm chuyên biệt còn chưa được tiến hành như đo thế Ôxy hoá khử và phân tích đồng vị của các thành phần khác nhau và xem chúng như là các chất đánh dấu. Một số nghiên cứu về ô nhiễm amoni cũng đã được nghiên cứu bởi các nhà khoa học như Nguyễn Kim Ngọc và nnk, Nguyễn Văn Đản và nnk, Lê Thị Thanh Tâm, Đặng Đình Phúc và nnk, Đặng Đức Nhận và nnk, Trịnh Văn Giáp và nnk... Bảng 2.3. Các tác giả và công trình nghiên cứu về As ở Việt Nam TT Tên tác giả 1 Hồ Vương Bính và nnk Tên công trình nghiên cứu Nghiên cứu về địa hoá Asen và sức khoẻ cộng đồng Thời gian 1997 Điều tra, nghiên cứu xác định hàm lượng Asen trong 2 Cục thuỷ lợi nước dưới đất được tiến hành ở Hà Nội, Hà Tây, Phú 1999- Thọ, Hải Phòng, Quảng Ninh, Thái Bình và Thanh 2000 Hoá 3 4 5 6 Đỗ Trọng Sự Điều tra mức As trong nước ngầm ở khu vực Hà Nội Đỗ Văn ái và Một số đặc điểm phân bố Asen trong tự nhiên và vấn nnk đề ô nhiễm Asen trong môi trường Việt Nam" Đặng Văn Can và nnk Ngô Ngọc Cát và nnk 1999 2000 Nhận định bước đầu về quy luật phân bố, di chuyển và tích luỹ Asen ở vùng mỏ nhiệt dịch có hàm lượng 2000 Asen cao Đánh giá nước nhiễm độc Asen ở phường Quỳnh Lôi, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội - Đề xuất các giải pháp 2000 làm sạch nước. Điều tra, nghiên cứu xác định hàm lượng Asen trong 2000- nước dưới đất tại Hà Nội 2001 7 Cục thuỷ lợi 8 M.Berg và nnk Phân bố hàm lượng As trong nước ngầm tầng 2001 19 TT Tên tác giả Tên công trình nghiên cứu Thời gian Holocene và Pleistocene ở Hà nội Cục Quản lý 9 tài nguyên nước 10 Điều tra hiện trạng ô nhiễm Asen trong nguồn nước dưới đất khu vực Đồng bằng trung du Bắc Bộ, 2003 UNICEF Việt Lấy và phân tích hàm lượng Asen trong nguồn nước 2004- Nam ngầm tại 18 tỉnh thành phố 2005 Được sự tài trợ kinh phí từ Cơ quan Hỗ trợ phát triển của Đan Mạch (DANIDA) từ năm 2005, một đề tài phối hợp giữa các nhà khoa học Đan Mạch từ Đại học Tổng hợp Công nghệ (DTU) và Việt Nam từ Đại học Mỏ-Địa chất, Đại học Khoa học tự nhiên, đã được triển khai nghiên cứu cơ chế di chuyển As từ trầm tích vào nước ngầm vùng châu thổ sông Hồng. Địa điểm nghiên cứu được lựa chọn là xã Trung Châu, huyện Đan Phượng-Hà Tây sát bờ sông Hồng. Cũng từ những năm 2006 đến nay, nhóm nghiên cứu của PGS.TS Phạm Quý Nhân, TS Đặng Đức Nhận triển khai cùng các đồng nghiệp từ Thụy Điển đã nghiên cứu quá trình di chuyển ô nhiễm Asen và amoni trong tầng chứa nước Holocen và Pleistocen vùng nam Hà Nội bằng kỹ thuật đồng vị và các kỹ thuật liên quan [Norrman J. et al., 2008]. 2.2 Tổng quan về Asen 2.2.1 Đặc điểm địa hoá của Asen 2.2.1.1 Hành vi địa hoá của Asen Trong bảng hệ thống tuần hoàn của Menđêlêep, Asen là một bán kim loại có số thứ tự 33, thuộc phân nhóm 5A, trọng lượng nguyên tử 74,91. Khi ở nhiệt độ 25oC nó có tỷ trọng 5,73 g/cm3. Đây là nguyên tố chuyển tiếp gần giống như Phốt pho nhưng tính kim loại mạnh hơn tính á kim. Asen có 2 đồng vị là: As75 (đồng vị bền) và As78 (đồng vị phóng xạ) với chu kỳ bán huỷ rất ngắn (T1/2 = 26,8 giờ). Thông thường, Asen tồn tại ở 4 dạng biến thể: 2 biến thể kết tinh và 2 biến thể ẩn tinh, trong đó bền vững là các biến thể kết tinh còn gọi là As kim loại hay As xám. Asen kim loại có đặc tính là khi bị đốt nóng đến 615,5oC thì thăng hoa mà không trải qua thời kỳ nóng chảy. Tuy nhiên nó lại nóng chảy ở nhiệt độ 817 - 868oC dưới áp suất rất cao là 35,8 atm. Trong khí trời, As kim loại dễ bị ôxy hoá tạo thành Anhydrit Asen theo phương trình As + O2 = As2O5 (As trắng) (2.1) 20