Tài liệu Khóa luận biến động mực nước và chất lượng nước ngầm tại xuân mai – chương mỹ hà nội

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG & MÔI TRƢỜNG ---- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP BIẾN ĐỘNG MỰC NƢỚC VÀ CHẤT LƢỢNG NƢỚC NGẦM TẠI XUÂN MAI - CHƢƠNG MỸ - HÀ NỘI CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG MÃ SỐ: 7440301 Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. Bùi Xuân Dũng Sinh viên thực hiện : Phan Anh Vũ Mã sinh viên : 1653100102 Lớp : K61-KHMT Khóa : 2016 - 2020 Hà Nội, 2020 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chƣơng trình đào tạo khóa học 2016-2020, đƣợc sự đồng ý của nhà trƣờng, khoa QLTNR&MT, bộ môn Quản lý môi trƣờng, trƣờng Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam em đã thực hiện đề tài tốt nghiệp “Biến động mực nước và chất lượng nước ngầm tại Xuân Mai – Chương Mỹ - Hà Nội”. Với lòng biết ơn sâu sắc em xin gửi lời cảm ơn tới thầy PGS.TS. Bùi Xuân Dũng đã định hƣớng đề tài và hƣớng dẫn tận tình trong suốt thời gian em thực hiện khóa luận. Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trƣờng, em đã nhận đƣợc sự giúp đỡ và dạy dỗ của các thầy cô trong khoa QLTNR&MT để có kiến thức chuyên môn nhƣ hiện tại. Qua đây cho em gửi lời tri ân đến các thầy cô trong khoa QLTNR&MT. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của Ban lãnh đạo, các cô chú, anh chị công tác tại UBND thị trấn Xuân Mai, huyện Chƣơng Mỹ, Thành phố Hà Nội, ngƣời dân địa phƣơng và Trung tâm nghiên cứu thực hành khoa QLTNR&MT, trƣờng Đại học Lâm nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành nghiên cứu khóa luận tốt nghiệp của mình. Cuối cùng, em gửi lời cảm ơn đến gia đình mình, ngƣời thân và tập thể lớp 61 - KHMT đã luôn tạo điều kiện, động viên và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trƣờng. Mặc dù bản thân đã có nhiều cố gắng nhƣng do điều kiện thời gian và kiến thức còn hạn hẹp nên đề tài không tránh khỏi những điều thiếu sót. Em rất mong nhận đƣợc sự đóng góp quý báu của các thầy, cô giáo để đề tài khóa luận hoàn thiện hơn nữa. Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 6 tháng 7 năm 2020 Sinh viên thực hiện Phan Anh Vũ i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................... i MỤC LỤC ......................................................................................................... ii DANH MỤC VIẾT TẮT.................................................................................... v ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..................................... 3 1.1. Khái niệm, phân loại, đặc điểm của nƣớc ngầm ........................................... 3 1.1.1. Khái niệm ................................................................................................. 3 1.1.2. Phân loại nƣớc ngầm[7]. ........................................................................... 5 1.1.3. Đặc điểm của nƣớc ngầm [7]. ................................................................... 6 1.1.4. Các nguyên nhân gây ô nhiễm nƣớc ngầm................................................ 8 1.2. Thực trạng sử dụng nƣớc ngầm[11]. ............................................................ 9 1.3. Một số nghiên cứu về nƣớc ngầm .............................................................. 10 1.3.1. Trên thế giới[7]....................................................................................... 10 1.3.2. Tại Việt Nam[7]. .................................................................................... 12 1.4. Một số chỉ tiêu đƣợc sử dụng để đánh giá chất lƣợng nƣớc ngầm[9]. ........ 14 1.4.1 pH ........................................................................................................... 14 1.4.2 Độ cứng ................................................................................................... 14 1.4.3 Sắt (Fe) .................................................................................................... 14 1.4.4 Mangan (Mn) .......................................................................................... 15 1.4.5 Amoni ..................................................................................................... 15 CHƢƠNG II MỤC TIÊU – ĐỐI TƢỢNG – PHẠM VI – NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................... 17 2.1 Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................... 17 2.1.1 Mục tiêu chung ........................................................................................ 17 2.1.2 Mục tiêu cụ thể ........................................................................................ 17 2.2 Đối tƣợng nghiên cứu ................................................................................. 17 2.3 Phạm vi nghiên cứu .................................................................................... 17 ii 2.4. Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 17 2.5. Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................... 18 2.5.1. Phƣơng pháp tham khảo và kế thừa tài liệu ............................................ 18 2.5.2. Phƣơng pháp điều tra ngoại nghiệp ......................................................... 18 CHƢƠNG III ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN- KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU ................................................................................................. 27 3.1 Điều kiện tự nhiên ...................................................................................... 27 3.1.1 Vị trí địa lý .............................................................................................. 27 3.1.2 Địa hình ................................................................................................... 28 3.1.3 Khí hậu .................................................................................................... 29 3.1.4 Thủy văn ................................................................................................. 30 3.1.5.Các nguồn tài nguyên .............................................................................. 31 3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội. ......................................................................... 33 3.2.1 Kinh tế ..................................................................................................... 33 3.2.2 Dân số ..................................................................................................... 33 3.2.3. Một số khu vực đặc trƣng. ....................................................................... 33 3.2.3.1. Xuân Mai ............................................................................................. 33 3.2.3.2. Tân Xuân ............................................................................................. 34 3.2.3.3. Núi Luốt .............................................................................................. 34 3.3. Thuận lợi và khó khăn trong việc phát triển kinh tế, xã hội tại khu vực nghiên cứu. ....................................................................................................... 35 3.3.1 Thuận lợi ................................................................................................. 35 CHƢƠNG IV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .......................... 36 4.1. Biến động mực nƣớc ngầm tại khu vực nghiên cứu ................................... 36 4.1.1. Biến động mực nƣớc ngầm theo thời gian .............................................. 36 4.1.2. Biến động mực nƣớc theo không gian .................................................... 44 4.2. Chất lƣợng nƣớc ngầm tại khu vực Xuân Mai ........................................... 45 4.3. Đề xuất giải pháp sử dụng bền vững nguồn nƣớc ngầm tại khu vực Xuân Mai-Chƣơng Mỹ- Hà Nội ................................................................................. 58 iii 4.3.1. Cơ sở đề xuất giải pháp. ......................................................................... 58 4.3.2. Giải pháp quản lý ................................................................................... 61 4.3.4. Giải pháp phát triển bền vững của thị trấn .............................................. 61 4.3.5. Giải pháp kinh tế xã hội .......................................................................... 62 4.3.6. Giáo dục môi trƣờng ............................................................................... 62 4.3.7. Biện pháp kỹ thuật [7] ............................................................................ 63 CHƢƠNG V: KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KHUYẾN NGHỊ ............................. 70 5.1 Kết luận ...................................................................................................... 70 5.2. Tồn Tại ...................................................................................................... 71 5.3. Khuyến nghị .............................................................................................. 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC iv DANH MỤC VIẾT TẮT Nghĩa đầy đủ Từ viết tắt BTNMT Bộ tài nguyên và môi trƣờng BYT Bộ Y tế QCVN 09:2015/BTNMT Quy chuẩn Việt Nam 09:2015 Bộ Tài Nguyên và Môi Trƣờng. QCVN 01: 2018/BYT Quy chuẩn Việt Nam 01:2018 Bộ Y Tế SMEWW Standard Methods for the Examination of Water and Waste Water (Các phƣơng pháp chuẩn xét nghiệm nƣớc và nƣớc thải) TCVN Tiêu chuẩn môi trƣờng TDS Tổng chất rắn hòa tan v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Tọa độ vị trí đo mực nƣớc ngầm....................................................... 18 Bảng 2.2. Mẫu bảng sử dụng ghi số liệu đo độ sâu nƣớc ngầm ........................ 20 Bảng 2.3. Tọa độ các vị trí lấy mẫu .................................................................. 21 Bảng 2.4. Các phƣơng pháp phân tích mẫu ...................................................... 26 Bảng 3.1. Tổng hợp khí hậu khu vực nghiên cứu (theo tài liệu của trạm khí tƣợng Kim Bôi, Hòa Bình, 2015) ..................................................................... 30 Bảng 4.1. Biến động mực nƣớc ngầm tại khu vực núi Luốt .............................. 37 Bảng 4.2. Biến động mực nƣớc Cổng Phụ Đại học Lâm Nghiệp ...................... 39 Bảng 4.3. Biến động mực nƣớc tại khu vực Tân Xuân ..................................... 40 Bảng 4.4. Biến động mực nƣớc tại khu vực Chiến Thắng ................................. 42 Bảng 4.5. Kết quả phân tích các thông số mẫu nƣớc tháng 5/2020 ................... 46 Bảng 4.6. Kết quả phân tích các thông số mẫu nƣớc tháng 6/2019 ................... 47 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Các tầng chứa nƣớc ngầm. .................................................................. 3 Hình 1.2. Chu kỳ hình thành nƣớc ngầm ............................................................ 5 Hình 1.3. Các nguồn gây ô nhiễm nguồn nƣớc ngầm ......................................... 8 Hình 2.1. Bản đồ đo mực nƣớc ngầm ............................................................... 19 Hình 2.2. Thiết bị quan trắc mực nƣớc ngầm Rugget Water Level Tape 200.... 19 Hình 2.3. Bản đồ các điểm lấy mẫu .................................................................. 21 ......................................................................................................................... 27 Hình 3.1: Bản đồ thị trấn Xuân Mai, huyện Chƣơng Mỹ, thành phố Hà Nội .... 27 Hình 4.1. Biến động mực nƣớc ngầm tại khu vực Núi Luốt.............................. 37 Hình 4.2. Biến động mực nƣớc Cổng Phụ Đại học Lâm Nghiệp....................... 39 Hình 4.3. Biến động mực nƣớc tại khu vực Tân Xuân ...................................... 41 Hình 4.4. Biến động mực nƣớc tại khu vực Chiến Thắng ................................. 42 Hình 4.5. Biến động mực nƣớc của 4 điểm theo thời gian ................................ 43 Hình 4.6. Sự thay đổi mực nƣớc ngầm theo không gian ................................... 44 Hình 4.7. Sự thay đổi mực nƣớc ngầm tại khu vực nghiên cứu......................... 44 Hình 4.8. Độ pH của mẫu nƣớc ........................................................................ 48 Hình 4.9. Tổng chất rắn hòa tan (TDS) của mẫu nƣớc ...................................... 49 Hình 4.10. Độ cứng toàn phần của mẫu nƣớc ................................................... 50 Hình 4.11. Hàm lƣợng amoni của mẫu nƣớc .................................................... 51 Hình 4.12. Hàm lƣợng nitrit của mẫu nƣớc ...................................................... 53 Hình 4.13. Hàm lƣợng nitrat của mẫu nƣớc ...................................................... 54 Hình 4.14. Hàm lƣợng Clorua ở mẫu nƣớc ....................................................... 55 Hình 4.15. Hàm lƣợng mangan trong mẫu nƣớc ............................................... 56 Hình 4.16. Hàm lƣợng sắt trong mẫu nƣớc ....................................................... 57 Hình 4.17. Sơ đồ xử lý nƣớc ngầm tại các hộ gia đình ..................................... 63 Hình 4.18. Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc cấp tại các cơ sở kinh doanh .............. 64 vii ĐẶT VẤN ĐỀ Nƣớc là khởi nguồn và duy trì sự sống trên Trái Đất. Nƣớc là thành phần quan trọng của các tế bào sinh học, là môi trƣờng của các quá trình sinh hóa cơ bản. Nƣớc vô cùng quan trọng, vì vậy chúng ta cần trân trọng và bảo vệ nó. Nƣớc ngầm là nƣớc ở thể lỏng chứa đầy trong các lỗ hổng của đất và nham thạch tạo nên lớp vỏ Trái Đất. Nguồn nƣớc ngầm hình thành nằm trong vòng tuần hoàn của nƣớc. Đây là lƣợng nƣớc ta không thể nhìn thấy đƣợc. Trong vòng tuần hoàn, quá trình mƣa đƣa nƣớc trở lại mặt đất thì một phần lƣợng mƣa rơi trên mặt đất và thấm vào trong đất trở thành nƣớc ngầm. Lƣợng nƣớc này do không thể ngấm qua tầng đá mẹ nên sẽ tập trung ở bề mặt lớp đá này. Các mạch ngầm sẽ hƣớng dần ra vùng sông, suối cung cấp một phần nƣớc cho chúng. Tuy nhiên, việc hình thành nƣớc ngầm còn phụ thuộc vào lƣợng nƣớc ngấm xuống, lƣợng mƣa của vùng đó, khả năng trữ nƣớc của đất. Cùng với sự gia tăng các đô thị trên toàn quốc là sự gia tăng dân số đô thị, theo đó nhu cầu sử dụng nƣớc không ngừng tăng. Nguồn nƣớc mặt bị suy giảm và ô nhiễm nghiêm trọng, vì thế nguồn nƣớc chủ yếu sử dụng cho sinh hoạt là nƣớc ngầm. So với nƣớc mặt, nƣớc ngầm có chất lƣợng tốt hơn, trong khai thác và sử dụng giảm đƣợc chi phí xây dựng công trình tạo nguồn và dẫn nƣớc. Nên nƣớc ngầm đƣợc lựa chọn phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt ở các nƣớc trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Theo nghiên cứu của G.S Nguyễn Tiến Đạt, Hội Đập Lớn và phát triển nguồn nƣớc Việt Nam cho biết trên thế giới, bình quân tỷ lệ khai thác nƣớc ngầm chiếm 20% so với lƣợng nƣớc mặt đƣợc khai thác. Nhiều nƣớc Nam Á cũng chiếm tỷ lệ cao về khai thác nƣớc ngầm nhƣ Ấn Độ chiếm 34,5 %; Bangladesh chiếm trên 70%; Pakistan chiếm 36,5%. Nhìn chung, trên thế giới việc phối hợp khai thác sử dụng nƣớc mặt và nƣớc ngầm đƣợc thực hiện gắn bó với quy luật phát triển kinh tế thị trƣờng nên tỷ lệ khai thác nƣớc ngầm chiếm tỷ lệ cao. Mặt khác, theo thống kê của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng, hiện nay, tại khu vực thành phố Hà Nội, tổng lƣợng nƣớc ngầm 1 khai thác cấp cho thành phố Hà Nội là khoảng 1,5 triệu, trên địa bàn thành phố Hà Nội có 28 trạm quan trắc nƣớc, đất trong mạng quan trắc Quốc gia và 64 trạm quan trắc nƣớc dƣới đất trong trạm quan trắc mực nƣớc dƣới đất phân bố rải rác khắp địa bàn thành phố Hà Nội. Tính đến năm 2014 tổng lƣợng nƣớc ngầm mà Việt Nam khai thác là 1,85 tỷ m3 . Chứng tỏ nhu cầu sử dụng nƣớc ngầm cho sinh hoạt là phổ biến và thông dụng tại Việt Nam và trên thế giới[11]. Xuân Mai – Thị trấn ngoại thành Hà Nội đang trong tiến trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa mạnh mẽ. Đây là nơi tập trung dân cƣ đông đúc gồm ngƣời dân địa phƣơng, học sinh, sinh viên của các trƣờng Đại học, Cao đẳng, lực lƣợng vũ trang và một số ngƣời dân lao động từ khu vực khác đến sinh sống. Nƣớc sinh hoạt của ngƣời dân sử dụng chủ yếu là nƣớc ngầm, do vậy vấn đề nhu cầu sử dụng cũng nhƣ nhu cầu về chất lƣợng nƣớc ngầm rất đƣợc quan tâm và đây đƣợc coi là một vẫn đề cấp thiết. Mặc dù đã có một số nghiên cứu đánh giá về chất lƣợng nƣớc ngầm và đƣa ra các biện pháp sử dụng hợp lí nƣớc ngầm, tuy nhiên chỉ có số ít nghiên cứu tổng hợp về quy luật biến đổi và đánh giá chất lƣợng nƣớc ngầm tại núi Luốt, trƣờng Đại học Lâm nghiệp. Điều này gây khó khăn cho việc xác định mức độ sử dụng nƣớc ngầm và đề xuất biện pháp sử dụng hợp lí nguồn nƣớc quý giá này. Đứng trƣớc tính cấp thiết về yêu cầu sử dụng tài nguyên nƣớc ngầm, nguồn nƣớc sinh hoạt và sản xuất cho ngƣời dân sinh sống trên địa bàn thị trấn Xuân Mai, tôi đã lựa chọn đề tài “ Biến động mực nước và chất lượng nước ngầm tại Xuân Mai - Chương Mỹ - Hà Nội”. Đề tài cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn nhằm quản lý bền vững tài nguyên nƣớc ngầm và cải thiện chất lƣợng cuộc sống cho ngƣời dân tại khu vực nghiên cứu đồng thời đề xuất một số biện pháp sử dụng hợp lí nguồn nƣớc quý giá này. 2 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Khái niệm, phân loại, đặc điểm của nƣớc ngầm 1.1.1. Khái niệm Theo điều 2 của Luật tài nguyên nƣớc số 17/2012/QH13 nƣớc ngầm (Nƣớc dƣới đất) đƣợc định nghĩa nhƣ sau: “Nước dưới đất là nước tồn tại trong các tầng chứa nước dưới đất”. Nƣớc dƣới đất chứa trong các lỗ hổng, khe nứt, các hang động ngầm kích thƣớc khác nhau, tồn tại ở ba trạng thái rắn lỏng khí và đƣợc chuyển đổi từ trạng thái này sang trạng thái kia[7]. Hình 1.1. Các tầng chứa nƣớc ngầm. Nƣớc dƣới đất là loại tài nguyên ngầm đƣợc con ngƣời khai thác vào loại sớm nhất và lâu dài nhất. Tuy nhiên nhiều bí ẩn liên quan đến loại tài nguyên này vẫn là câu đố đối với nhân loại. Theo A.M. Opsinhicôp, thủy quyển ngầm phân bố tới độ sâu 12-16 km, là độ sâu phân bố nhiệt độ tới hạn của nƣớc (3754500C), còn theo F.A. Macareno, V.I.Lianco nó phải đạt tới độ sâu 70-100 km. Các kết quả đánh giá trữ lƣợng nƣớc dƣới đất, do vậy, rất khác nhau. Tuy nhiên, phần nƣớc ngầm nằm sâu có động thái biến đổi chậm, thành phần hóa học phức tạp, khai thác khó khăn, nên hiện ít có giá trị khai thác7. 3 Nƣớc ngầm chỉ chiếm 30,1% trong 0,9% lƣợng nƣớc trên Trái Đất nhƣng nó lại đóng vai trò rất quan trọng trong cuộc sống của động thực vật và con ngƣời trên Trái Đất. Hiện nay nƣớc ngầm đƣợc sử dụng cho khoảng 2 tỉ ngƣời trên thế giới, đƣợc coi là một trong những nguồn tài nguyên thiên nhiên dễ sử dụng nhất[11]. Với nƣớc ngầm, con ngƣời đã sử dụng hàng ngàn năm nay phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất. Ƣớc tính, lƣợng sử dụng nƣớc ngầm trên thế giới vào khoảng 982 km3 một năm. Trong đó, nƣớc ngầm cung cấp phân nửa lƣợng nƣớc uống trên toàn cầu, và chiếm giữ 38% lƣợng nƣớc tƣới tiêu11. Riêng tại Việt Nam, nƣớc sử dụng cho sinh hoạt thì 70% nƣớc bề mặt và 30% nƣớc ngầm. Đồng thời, theo thống kê của Viện Sức khỏe nghề nghiệp và môi trƣờng (Bộ Y tế) năm 2013, nƣớc ta có khoảng 17,2 triệu ngƣời (tƣơng đƣơng 21,5% dân số) đang sử dụng nguồn nƣớc sinh hoạt từ giếng khoan mà chƣa qua xử lý. * Tầm quan trọng của nƣớc ngầm - Nƣớc ngầm phục vụ cho sinh hoạt nhƣ: ăn, uống, tắm giặt, sƣởi ấm… - Nƣớc ngầm phục vụ cho nông nghiệp: tƣới hoa màu, cây ăn quả, các cây có giá trị kinh tế cao. - Con ngƣời có thể sử dụng nguồn nƣớc ngầm để mở rộng các hoạt động sản xuất công nghiệp. - Nƣớc ngầm có chất lƣợng tốt còn đƣợc sử dụng để chữa bệnh. Nƣớc ngầm phục vụ cho sinh hoạt sẽ giảm hẳn các bệnh do nguồn nƣớc mặt bị ô nhiễm nhƣ: đƣờng ruột, bệnh phụ khoa, bệnh ngoài da… - Sử dụng nƣớc ngầm giúp con ngƣời đƣợc giải phóng sức lao động do phải lấy nƣớc xa nhà, tiết kiệm chi phí “đổi nƣớc”, tiết kiệm thời gian nâng cao hiệu quả sản xuất. 4 1.1.2. Phân loại nước ngầm[7]. Theo độ sâu phân bố có thể chia nƣớc ngầm thành nƣớc ngầm tầng mặt và nƣớc ngầm tầng sâu. Đặc điểm chung của nƣớc ngầm là khả năng di chuyển nhanh trong các lớp đất xốp, tạo thành dòng chảy ngầm theo địa hình. Nƣớc ngầm tầng mặt thƣờng không có lớp ngăn cách với địa hình bề mặt. Do vậy, thành phần mực nƣớc biến đổi nhiều, phụ thuộc vào trạng thái của nƣớc mặt. Loại nƣớc ngầm tầng mặt dễ bị ô nhiễm. Nƣớc ngầm tầng sâu nằm trong lớp đất đá xốp đƣợc ngăn cách bên trên và phía dƣới bởi các lớp không thấm nƣớc. Theo không gian phân bố, một lớp nƣớc ngầm tầng sâu thƣờng có ba vùng chức năng:  Vùng thu nhận nƣớc.  Vùng chuyển tải nƣớc.  Vùng khai thác nƣớc có áp. Hình 1.2. Chu kỳ hình thành nƣớc ngầm [Nguồn: Tôn Thất Bình, http://nganhmoitruong.edu.vn/kien-thuc-ky-nang/nuoc-ngam,2019] Có hai loại nƣớc ngầm: Nƣớc ngầm không có áp lực và nƣớc ngầm có áp lực. - Nƣớc ngầm không có áp lực là dạng nƣớc đƣợc giữ lại trong các lớp đá ngậm nƣớc và lớp đá này nằm trên lớp đất không thấm nhƣ lớp diệp thạch hoặc lớp sét nén chặt. Loại nƣớc ngầm này có áp suất rất yếu, nên muốn khai thác nó 5 thì phải đào giếng xuyên qua lớp đá ngậm rồi dùng bơm hút nƣớc lên. Nƣớc ngầm loại này thƣờng ở không sâu dƣới mặt đất có nhiều trong mùa mƣa và ít dần trong mùa khô. - Nƣớc ngầm có áp lực: là dạng nƣớc đƣợc giữ lại trong các lớp đá ngậm nƣớc và lớp đá này bị kẹp giữa hai lớp sét hoặc diệp thạch không thấm. Do bị kẹp chặt giữa hai lớp đá không thấm nên nƣớc có một áp lực rất lớn vì thế khi chạm vào lớp nƣớc này sẽ tự phun lên mà không cần phải bơm. Loại nƣớc ngầm này thƣờng nằm sâu ở dƣới mặt đất, có trữ lƣợng lớn và thời gian hình thành nó phải mất hàng trăm năm thậm chí hàng nghìn năm. 1.1.3. Đặc điểm của nước ngầm [7]. Đặc điểm thứ nhất: Nƣớc ngầm tiếp xúc trực tiếp hoàn toàn với đất và nham thạch. Nƣớc ngầm có thể là các màng mỏng bao phủ các phần tử nhỏ bé giữa các hạt đất, nham thạch, là chất lỏng đƣợc chứa đầy trong các ống mao dẫn nhỏ bé giữa các hạt đất, đá, nƣớc ngầm có thể tạo ra các tia nƣớc nhỏ trong các tầng thấm nƣớc, thậm chí nó có thể tạo ra khối nƣớc ngầm rất dày trong các tầng đất đá, nham thạch. Đặc điểm thứ hai: Các loại đất, nham thạch của vỏ trái đất chia thành các tầng lớp khác nhau. Mỗi tầng lớp đó có thành phần hóa học khác nhau. Giữa các tầng, lớp đất, nham thạch thƣờng có các lớp không thấm nƣớc. Vì vậy, nƣớc ngầm cũng đƣợc chia thành các tầng, lớp khác nhau và thành phần hóa học của các tầng lớp đó cũng khác nhau. Đặc điểm thứ ba: Ảnh hƣởng của khí hậu đối với nƣớc ngầm không đồng đều. Nƣớc ngầm ở tầng trên cùng, sát mặt đất chịu ảnh hƣởng của khí hậu. Các khí hòa tan trong tầng nƣớc ngầm này do mƣa, nƣớc sông, nƣớc hồ … mang đến. Thành phần hóa học của nƣớc ngầm của tầng này chịu ảnh hƣởng nhiều của khí hậu. 6 Đặc điểm thứ tƣ: Thành phần của nƣớc ngầm không những chịu ảnh hƣởng về thành phần hóa học của tầng nham thạch chứa nó mà còn phụ thuộc vào tính chất vật lý của các tầng nham thạch đó. Ở các tầng sâu khác nhau, nham thạch có nhiệt độ và áp suất khác nhau nên nƣớc chứa trong các tầng nham thạch đó cũng có nhiệt độ và áp suất khác nhau. Vì vậy, nƣớc ngầm ở các tầng rất sâu có thể có áp suất hàng ngày và nhiệt độ có thể lớn hơn 373 độ K. Đặc điểm thứ năm: Nƣớc ngầm ít chịu ảnh hƣởng của sinh vật nhƣng chịu ảnh hƣởng nhiều của vi sinh vật. Ở các tầng sâu đó không có oxy và ánh sáng nên vi sinh vật yếm khí hoạt động mạnh, chi phối nhiều đến thành phần hóa học của nƣớc ngầm. Vì vậy, thành phần hóa học của nƣớc ngầm chứa nhiều chất có nguồn gốc vi sinh vật. Tất cả 5 đặc điểm trên đã góp phần quyết định tính chất và thành phần của nƣớc ngầm. Qua đó chúng ta thấy những đặc điểm cơ bản của thành phần hóa học của nƣớc ngầm là: - Thành phần hóa học của nƣớc ngầm rất phức tạp. Nó chịu ảnh hƣởng của cả tính chất vật lý lẫn các thành phần hóa học của tầng đất, nham thạch chứa nó. - Độ khoáng hóa của các loại nƣớc ngầm cũng rất khác nhau. - Động thái thủy hóa của các lớp nƣớc ngầm ở tầng sâu chƣa đƣợc nghiên cứu nhiều. Thành phần hóa học của chúng thay đổi rất chậm, thƣờng phải dựa vào niên đại của địa chất để dự đoán. - Nƣớc ngầm chỉ chiếm 30,1% trong 0,9% lƣợng nƣớc trên Trái Đất nhƣng nó lại đóng vai trò rất quan trọng trong cuộc sống của động thực vật và con ngƣời trên Trái Đất. Theo tự nhiên nƣớc ngầm sẽ tạo thành các dòng chảy ra sông, hồ và chảy ra biển, tuy nhiên con ngƣời hiện nay đã lấy nƣớc ngầm theo 7 cách nhân tạo theo hình thức giếng khơi, giếng khoan và ống khoan của các nhà máy nƣớc. 1.1.4. Các nguyên nhân gây ô nhiễm nước ngầm [7]. Có nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trƣờng nƣớc nhƣ sự gia tăng dân số, mặt trái của quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá, cơ sở hạ tầng yếu kém, lạc hậu, nhận thức của ngƣời dân về vấn đề môi trƣờng còn chƣa cao… Hình 1.3. Các nguồn gây ô nhiễm nguồn nƣớc ngầm [Nguồn: Khánh Vy/ CAND - 04/04/2012] + Ô nhiễm nƣớc có nguồn gốc tự nhiên: do mƣa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt đƣa vào môi trƣờng nƣớc các chất thải bẩn, các sinh vật có hại kể cả xác chết của chúng. + Ô nhiễm nƣớc có nguồn gốc nhân tạo: quá trình thải các chất độc hại chủ yếu dƣới dạng lỏng nhƣ các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vào môi trƣờng nƣớc. + Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm, ngƣời ta phân ra các loại ô nhiễm nƣớc: ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, ô nhiễm hóa chất, ô nhiễm sinh học, ô nhiễm bởi các tác nhân vật lý. + Các tác nhân gây ô nhiễm nƣớc có thể chia ra làm nhiều loại 8 - Hóa chất thuốc bảo vệ thực vật và phân bón sử dụng trong sản xuất nông nghiệp: việc sử dụng phân bón hóa học, hóa chất bảo vệ thực vật đã góp phần quan trọng vào việc cải thiện năng suất cây trồng, song do tình trạng lạm dụng quá mức, kém hiểu biết của ngƣời dân trong quá trình sử dụng, nên có thể dẫn đến tình trạng suy thoái đất nông nghiệp và có nguy cơ ô nhiễm nguồn nƣớc ngầm. - Chất độc chiến tranh và các điểm tồn trữ hóa chất bảo vệ thực vật: Trong thời kỳ chiến tranh có rất nhiều chất độc đƣợc sử dụng và còn tồn động trong môi trƣờng đất và nƣớc. Đặc biệt nhiều nơi nguồn nƣớc ngầm đã bị ô nhiễm do lâu ngày nguồn nƣớc pha lẫn các chất độc ngấm xuống tầng nƣớc ngầm, nếu không đƣợc xử lý và kiểm soát, cũng có thể là những nguồn đe doạ ô nhiễm nguồn nƣớc ngầm. - Chất thải rắn (chất thải rắn sinh hoạt, công nghiệp, y tế…): Hiện nay, phần lớn chất thải rắn ở phƣờng , thị trấn đã đƣợc thu gom vào bãi rác tập trung, nhƣng hiệu quả thu gom vẫn chƣa cao. Tuy vậy, việc xử lý chất thải rắn vẫn chƣa đúng quy cách, chƣa đúng quy trình của một bãi chôn lấp hợp vệ sinh. Theo báo cáo của Trung tâm quan trắc môi trƣờng thuộc Tổng cục môi trƣờng Việt Nam giai đoạn 2010 - 2015 cho thấy nƣớc ngầm tại một số vùng nông thôn có dấu hiệu ô nhiễm chất hữu cơ, amoni, nitơrat, kim loại nặng (asen), ô nhiễm vi sinh (Colifrom, E. Coli). Cụ thể, tại Bắc Bộ 60% các mẫu quan sát đƣợc có chứa Mn (Mangan), lƣợng amôni lên đến 23,3 mg/l vƣợt quá hàm lƣợng tiêu chuẩn, 15% số mẫu thử có chứa hàm lƣợng Asen (một trong những chất gây độc hại đối với sức khỏe con ngƣời). Trong khi đó ở Trung Bộ hàm lƣợng amoni trong nƣớc ngầm tại khu vực nông thôn cũng cao hơn nhiều lần mức cho phép7. 1.2. Thực trạng sử dụng nƣớc ngầm[11]. Cùng với sự gia tăng các đô thị trên toàn quốc là sự gia tăng dân số đô thị, theo đó nhu cầu sử dụng nƣớc không ngừng tăng. Theo thống kê của bộ Tài Nguyên và Môi Trƣờng cho thấy, lƣợng nƣớc khai thác sử dụng cho các đô thị 9 từ vài trăm đến vài triệu m3/năm, trong đó khoảng 50% nguồn nƣớc cung cấp cho các đô thị đƣợc khai thác từ nguồn nƣớc ngầm. Các nguồn nƣớc ngầm đƣợc khai thác nằm ngay trong đô thị hoặc ven đô thị. Thế nên, theo thời gian, nhiều nguồn nƣớc đã cạn kiệt hoặc đang bị ô nhiễm bởi sự xâm lấn quá nhanh của đô thị. Chỉ tính riêng Hà Nội, một ngày khai thác khoảng 800.000 m3 (khoảng 300 triệu m3/năm); Thành phố Hồ Chí Minh khai thác khoảng 500.000 m3 (khoảng 200 m3/năm) Các đô thị khu vực đồng bằng Nam Bộ cũng khai thác khoảng 300.000 m3/ngày (110 triệu m3/năm). Tại khu vực Đồng bằng Nam Bộ, một số điểm quan trắc, mực nƣớc đã hạ thấp sâu, vào khoảng tiệm cận với mực nƣớc hạ thấp cho phép, đặc biệt ở khu vực quận 12, quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh. Một nguy cơ khác của quá trình đô thị hóa là sự phát triển các hành lang bê tông hóa bề mặt, làm thu hẹp diện tích bổ xung nƣớc từ nguồn nƣớc mƣa, nƣớc mặt cho nƣớc dƣới đất (đây là nguồn nƣớc hết sức quan trọng trong chu trình tái tạo nguồn nƣớc ngầm bị khai thác). Cộng thêm là sự phát triển mạnh mẽ của các công trình cao tầng với các lỗ khoan sâu cũng đóng góp một phần không nhỏ vào sự gia tăng ô nhiễm và suy giảm chất lƣợng và nguồn nƣớc ngầm. Các kết quả nghiên cứu quan trắc cho thấy, tại một số đô thị lớn nhƣ Hà Nội, TP.HCM, Hải Phòng, Hòn Gai, Vinh, Cà Mau, Sóc Trăng, Bạc Liêu…nguồn nƣớc ngầm đang có những dấu hiệu cạn kiệt, ô nhiễm, nhiễm mặn. Mực nƣớc của các tầng chứa nƣớc khai thác bị hạ thấp liên tục theo thời gian. Điển hình nhƣ Hà Nội, mực nƣớc ngầm chứa Pleistoxen hạ thấp với tốc độ 0.4m/năm; TP.HCM là 0.6m/năm; Cà Mau là 1m/năm. Ở nội thành Hải Phòng, nhiều giếng khoan bị nhiễm mặn và mực nƣớc tụt sâu 1-2 m. 1.3. Một số nghiên cứu về nƣớc ngầm 1.3.1. Trên thế giới[7]. Chƣơng trình nghiên cứu của tiến sĩ Joshua Dean và cộng sự với đề tài: “Mối quan hệ giữa thảm thực vật và nƣớc ngầm – Ground water – Vegetation Atmosphere Interaction”. Mục đích của nghiên cứu là làm rõ mối quan hệ giữa 10 thực vật và nƣớc ngầm ví dụ nhƣ tần số và cƣờng độ mƣa, tỷ lệ nạp tiền, lƣợng bốc hơi nƣớc và tăng trƣởng của thực vật. Nghiên cứu này xem xét các tác động của một trang trại trồng cao su còn non đến nƣớc ngầm và nguồn nghiên cứu nằm trên đá Granit kỷ Devon ở thung lũng Victoria, nơi một trang trại sử dụng để chăn thả cừu và đƣợc bao quanh bởi một đồn điền cao bạch đàn Globulus đƣợc trồng vào tháng 7 năm 2008. Kết quả thu đƣợc là tất cả các lỗ khoan ở khu vực nghiên cứu đều có chất lƣợng nƣớc đạt tiêu chuẩn. Hầu hết các nguồn nƣớc ngầm đã đƣợc 1000 năm tuổi trở lên vì thế không thể xác định đƣợc hiệu quả trồng cây non đến thành phần hóa chất trong nƣớc. Tuy nhiên, phân tích số liệu hóa học cho thấy với hàm lƣợng của chúng có trong nƣớc mƣa đầu vào khi thấm xuống đất. Kết quả cho thấy thực vật bản địa đã loại bỏ đƣợc các loại hóa chất trong nƣớc ngầm trƣớc khi nƣớc thấm vào đất. Mực nƣớc ngầm và dòng chảy trong khu vực nghiên cứu có xu hƣớng giảm mạnh, lƣợng bốc hơi đo đƣợc là 901,7 mm năm 2012 trong khi để đạt đƣợc cân bằng nƣớc thì lƣợng bốc hơi chỉ khoảng 671 mm. Một nghiên cứu khác năm 2012 của Kazama, Masaki Sawamoto Graduate of Environmental Studies, Tohoku University với đề tài: “Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước ngầm ven biển Priyantha Ranjana-Effect of climate change on coastal fresh groundwater resources Priyaantha ranjana”: Nghiên cứu này nhằm đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đối với tài nguyên nƣớc ngầm bị xâm nhập mặn trong các tầng chứa nƣớc ngầm ven biển. Các vùng đƣợc lựa chọn trong nghiên cứu này để đánh giá sự biến động nguồn nƣớc ngầm do xâm nhập mặn thuộc các vùng khí hậu khác nhau. Đề tài chỉ ra rằng sự gia tăng lƣợng mƣa tạo điều kiện bổ sung thêm cho nguồn nƣớc ngầm (giảm tổn thất tài nguyên nƣớc ngầm). Ngƣợc lại, giảm lƣợng mƣa sẽ làm giảm tài nguyên nƣớc ngầm (tăng mất nƣớc ngầm). Nhiệt độ tăng có khả năng dẫn đến làm tăng bốc hơi nƣớc từ mặt đất và mặt nƣớc và tăng khả năng thoát hơi nƣớc từ thực vật. Bốc hơi nƣớc tổng số gia tăng sẽ ảnh hƣởng tới khả năng bổ sung cho nƣớc 11 ngầm, khi bốc hơi nƣớc tổng số tăng sẽ ảnh hƣởng đến khả năng bổ sung cho nƣớc cho tầng chứa nƣớc ngầm, do đó tốc độ mất nƣớc ngầm là thấp hơn so với lƣợng mƣa. 1.3.2. Tại Việt Nam[7]. Việt Nam là nƣớc có nguồn tài nguyên nƣớc ngầm rất phong phú góp phần cho việc phát triển kinh tế. Tuy nhiên hiện nay, nƣớc ngầm cũng đang có xu hƣớng suy giảm, cạn kiệt, chất lƣợng nƣớc ở nhiều nơi đang có nguy cơ ô nhiễm, nhiều nơi thiếu nƣớc sạch cho sinh hoạt. Chính vì vậy rất nhiều nhà khoa học có công trình nghiên cứu về nƣớc ngầm. Một số nghiên cứu điển hình nhƣ sau: Nghiên cứu: “Các nhân tố cơ bản ảnh hưởng đến nước dưới đất vùng ven biển Thừa Thiên – Huế” của Nguyễn Đình Tiến Trƣờng đại học Khoa học Huế và Phạm Đình Chuy Sở Tài nguyên và Môi Trƣờng Thừa thiên Huế năm 2007. Kết quả nghiên cứu cho thấy các nhân tố có ý nghĩa quan trọng tác động mạnh mẽ đến mực nƣớc và chất lƣợng nƣớc ngầm là lƣợng mƣa, bốc hơi, địa hình và các hoạt động kinh tế nhân sinh. Lƣợng mƣa là nhân tố đóng vai trò quan trọng nhất trong việc cung cấp cho nƣớc dƣới đất, làm tăng trữ lƣợng va giảm độ khoáng hóa của nƣớc. lƣợng bốc hơi lại có vai trò ngƣợc lại, lƣợng bốc hơi tăng làm giảm trữ lƣợng nƣớc dƣới đất và tăng độ khoáng hóa của nƣớc (nhất là tăng độ khuếch tán của nƣớc mặt từ biển và hệ đầm phá). Nhân tố địa hình, địa mạo có tác động làm thay đổi những đặc điểm địa chất thủy văn, dẫn đến thay đổi trữ lƣợng, chất lƣợng và động thái của nƣớc ngầm. Các nhân tố nhân tạo hiện tại trong vùng nhƣ khai thác nƣớc (phục vụ dân sinh, khai khoáng và nuôi trồng thủy sản), nuôi trồng thủy sản, các nghĩa trang và nhà vệ sinh có tác động mạnh mẽ và một phần nào đã làm thay đổi theo chiều có hại về chất lƣợng nƣớc và trữ lƣợng nƣớc dƣới đất trong vùng. Nghiên cứu của Nguyễn Đình Toàn, Nguyễn Công Hảo trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghệ TPHCM với đề tài: “Nghiên cứu đánh giá chất lượng nước ngầm và đề xuất giải pháp khai thác xử lý nước sinh hoạt cho nhân dân huyện 12