Bài viết của thầy:
NGUYỄN KIM NGỌC
Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Tóm tắt
Trong khoảng hơn mười năm gần đây đã có nhiều công trình nghiên cứu về Asen trong nước ngầm được công bố. Tuy nhiên hầu hết các nghiên cứu tập trong vào sự phân bố của As và các biện pháp xử lý nồng độ cao của As trong nước. Trong bài báo này các tác giả đưa ra một các giải thích về nguyên nhân cũng như quá trình nâng cao nồng độ As trong nước các trầm tích Đệ Tứ ở Hà Nội ngõ hầu góp thêm tiếng nói vào các nghiên cứu chung.

Từ năm 1993, trong kết quả nghiên cứu của mình, Đỗ Trọng Sự đã phát hiện một số mẫu nước ngầm vùng Hà Nội có nồng độ As cao và nhất là sau khi có một số kết quả phân tích As trong nước được lấy từ một số lỗ khoan UNICEF vào những năm cuối thế kỷ trước, nhiều đề tài nghiên cứu về As trong nước ngầm đã được triển khai. Các nghiên cứu đã thu được nhiều kết quả tốt, góp phần nâng cao nhận thức về sử dụng nước sạch cho ăn uống sinh hoạt và về bảo vệ nguồn nước cho cộng đồng. Về mặt khoa học, các kết quả nghiên cứu đã xác lập phân bố của As trong các tầng chứa nước ở Hà Nội (tầng chứa nước Holocen (qh) và Pleistocen (qp); các kết quả nghiên cứu cũng đã xác nhận nguồn gốc địa chất của As trong nước ngầm; xác lập các mối quan hệ của nồng độ As với thành phần hạt của đấ đá, với cường độ khai thác nước của tầng chứa nước qp. Các kết quả nghiên cứu đã đề ra được các giải pháp xử lý làm giảm nồng độ As trong nước ngầm ở các quy mô khác nhau.Tuy nhiên còn nhiều vấn đề cần tiếp tục làm sáng tỏ, trong đó đặc biệt là dạng tồn tại của As trong nước ngầm; cơ chế nào đưa As vào nước; As đi vào nước theo những con đường nào. Bởi vì chỉ làm sáng tỏ được các vấn đề đó thì mới đề xuất được các giải pháp ngăn ngừa ô nhiễm As có hiệu quả.
Trong luận án tiến sĩ của mình, Đỗ Văn Bình đã đưa ra một số nhận định cơ bản về phân bố As trong nước ngầm Hà Nội gồm: hàm lượng As trong các đất hạt mịn cao hơn trong đất hạt thô; nồng độ của As trong tầng chứa nước qh cao hơn trong tầng chứa nước qp song lại có diện phân bố nhỏ hơn; nồng độ As tăng cao có mối quan hệ với tăng cường độ khai thác của nước trong tầng chứa nước qp. Tác giả luận án cũng đã giải thích rằng As trong nước cao có liên quan đến môi trường; nếu là môi trường oxy hoá thì nâng cao của As liên quan với quá trình oxy hoá các sulfur kim loại có chứa As như Asenopyrit; và trong môi trường khử, trong nước đã chứa một lượng As khá cao. Tác giả luận án cũng lý giải As trong nước nâng cao do sự thay thế gốc sắt trong phức chất với As bằng HCO3. Ion HCO3 được bổ sung từ nước trên mặt, nước sông Hồng vào tầng chứa nước qp và một phần được hình thành từ lượng CO2 trong nước trên mặt theo dòng ngấm tham gia vào tầng chứa nước và hoà tan các muối carbonat trong đất đá của tầng chứa, đó cũng là cách lý giải sự nâng cao của As trong nước khi cường độ khai thác nước trong tầng chứa nước qp tăng lên.
Như đã biết, trong vùng Hà Nội, quá trình trầm tích tạo nên các tập hạt thô chứa nước tốt,thì cũng hình thành các tập sét- cát hạt mịn và các thấu kính bùn- sét giầu vật chất hữu cơ (VCHC) ngay trong Holocen. Trong các tập hạt mịn và các thấu kính bùn sét thường tồn tại môi trường khử nên phần lớn các kim loại trong đó có As đã được kết tủa dưới dạng các sulphur hoặc tham gia tạo phức và bị các VCHC hấp phụ. Vì hầu hết các kim loại kể cả As đều di chuyển tốt trong môi trường oxy hoá, kém trong môi trường khử . Song do As có tính tương phản không cao nên trong cả 2 môi trường nồng độ As không có chênh lệch lớn như một số kim loại khác. Tuy vậy, trong môi trường oxy hoá, thì các hợp chất của As có xu hướng chuyển từ đất vào nước và di chuyển theo nước. Ngược lại trong môi trường khử thì As lại có xu hướng chuyển từ nước vào đất ( kết tủa hoặc tạo phức bị hấp phụ) nằm lại trong đất.


Như vậy trong điều kiện tự nhiên khi môi trường chưa bị biến động do tác động của con người, thì As trong đất và trong nước tồn tại ở trạng thái cân bằng. Ở môi trường khử hàm lượng của nó trong đất đá cao hơn trong đất đá của môi trường oxy hoá. Chính vì vậy chúng ta thường gặp trong đất đá hạt mịn, trong bùn sét chứa nhiều vật chất hữu cơ, As có hàm lượng cao hơn trong các đát hạt thô. Khi có các tác động làm biến đổi các điều kiện môi trường từ môi trường khử sang môi trường oxy hoá thì nhiều hợp chất của As từ đất được chuyển vào nước làm tăng nông độ của nó trong nước.

Các kết quả nghiên cứu cho thấy,trong các tầng chứa nước qh và qp vùng Hà Nội, có pH biến đổi từ 6,5 đến 8,5; độ Eh biến đổi từ -0,2 V đến +0,3V.Theo biểu đồ về mối quan hệ của As với pH và Eh của Bubidhdenra Sarkar (2002) thì trong khoảng pH đó dạng tồn tại của As chủ yếu dưới dạng HAsO42- khi Eh > 0V và dạng As(OH)- khi Eh < 0V. Còn theo biểu đồ quan hệ của As với pH và Eh của Feguson và Gavis (1972), khi Eh > 0,1V thì As chủ yếu tồn tại ở dạng HAsO42- và ở dạng AsS2- khi Eh < -0,1V. Dạng AsS2- dễ dàng tạo các kết tảu khi trong dung dịch có các kim loại khác để tạo các sulphur. Rất tiếc đến nay mặc dù chúng ta đã có rất nhiều đề tài kể cả một số đề tài đang triển khai với chi phí nhiều tỷ đồng để nghiên cứu As trong nước ngầm nhưng chưa có một mẫu nào trực tiếp phân tích dạng tồn tại của As trong nước). Từ các phân tích trên cho thấy dạng tồn tại chủ yếu của As trong các tầng chứa nước ở Hà Nội là HAsO42- và một phần ít hơn là As(OH)- khi môi trường có Eh thấp hơn (khử).

Ở Hà Nội, việc khai thác nước ngầm đã được thực hiện từ hơn100 năm, mặc dù việc khai thác nước không ngừng tăng lên song đến những năm 90 của thế kỷ XX nồng độ As trong nước khai thác vẫn chưa có biểu hiện tăng nồng độ As. Điều đó cho thấy sự nâng cao nồng độ As trong nước không phải chỉ do tăng cường độ khai thác nước, mà còn do các nguyên nhân khác nữa. Vào những năm cuối của thế kỷ trước, việc khai thác nước ngầm ở Hà Nội không còn hạn chế trong tầng chứa nước qp mà việc khai thác nước tăng lên ồ ạt như cơn lũ song lại tập trung chủ yếu vào tầng chứa nước qh. Chỉ trong vòng 5 -6 năm số lỗ khoan nhỏ kiểu UNICEF đã đạt con số trên 100.000; Các lỗ khoan này tạo nên các cửa sổ thông thoáng cho không khí có chứa O2, CO2 ... từ khí quyển vào tầng chứa nước. Tuy nhiên đó, không phải là các hoạt động duy nhất đứa O2 xâm nhập vào lòng đất, mà các hoạt động xây dựng mới là hoạt động đóng vai trò quan trọng tạo điều kiện thông khí ở các trầm tích Holocen. Hà Nội đang trong thời kỳ đô thị hoá mạnh mẽ. Hàng năm có hàng chục nghìn hố khoan khảo sát địa chất công trình (ĐCCT), hàng nghìn lỗ khoan và hàng chục nghìn cọc bê tông được khoan và đóng vào đất để xử lý nền công trình, hàng vạn mét khối đất được đào lên để xây dựng các công trình ngầm và các hố móng.Các hoạt động đó đã phá vỡ trạng thái cân bằng môi trường của tầng trầm tích Holocen, làm cho môi trường đã chuyển từ khử sang khử yếu và oxy hoá.
Oxy từ khí quyển xâm nhập vào sẽ đẩy mạnh quá trình oxy hoá các sulphur kim loại có sẵn trong bùn sét giầu VCHV, đựa các kim loại vào nước. Mặt khác oxy sẽ oxy hoá các VCHC trong bùn sét cũng góp phần giải phóng As vào nước do quá trình oxy hoá phá vỡ các hợp chất hữu cơ chứa As; thêm vào đó kết quả của phản ứng này còn giải phóng CO2 vào nước. CO2 này sẽ chuyển thành HCO3 tăng cường lượng HCO3 trong nước. Lượng HCO3 này một phần sẽ tham gia phản ứng thay thế gốc sắt trong các hợp chất phức giữa sắt và As. Thêm vào đó, khi sinh thành CO2 và oxy hoá các sulphur lại có tác dụng làm giảm pH của nước. pH của nước giảm lại góp phần thuận lợi cho việc giải phóng các kim loại nói chung trong đó có As khỏi các phức hấp phụ của hợp chất sắt. Như vậy ở nơi nào trong trầm tích chứa nhiều các hợp chất của As (các thấu kính bùn sét chứa nhiều VCHC, các tập hạt mịn) As sẽ được giải phóng đi vào nước nhiều hơn. Chính vì vậy nước trong tầng chứa nước qh có nồng độ As lớn hơn tầng qp. Do việc khai thác nước của tầng chứa nước qp mạnh mẽ đã tạo nên phễu hạ thấp lớn, nên trong bản thân tầng chứa nước qp đã diễn ra sự biến đổi môi trường và As cũng được đưa vào nước theo các cơ chế đã nêu. Tuy nhiên việc tăng As theo cơ chế này không nhiều. Song việc tăng cường khai thác ở tầng qp đã tăng lượng cấp nước từ tầng chứa nước qh bằng nhiều con đường khác nhau như chảy theo các lỗ khoan khảo sát ĐCCT, các lỗ khoan, theo các cọc bê tông xử lý nền, thấm qua các cửa sổ ĐCTV và thấm xuyên .Lượng bổ sung đó mang theo lượng As trong mình đã góp phần quan trọng làm tăng nồng độ As trong nước tầng chứa nước qp.(xem sơ đồ).

Từ các vấn đề nêu trên cho thấy để ngăn ngừa giảm thiểu As trong nước ngầm Hà Nộicần thực hiện các giải pháp cơ bản sau :
1. Quy hoạch mạng lưới các bãi giếng khai thác nước trong tầng chứa nước qp, theo đề nghị của các nhà ĐCTV- đưa các bãi giếng ra sát sông Hồng nhằm giảm trị số hạ thấp mực mức và hạn chế phát triển phễu hạ thấp mực nước trong tầng chứa nước qp.
2. Hạn chế tối đa khai thác nước trong tầng chứa nước qh tiến tới xoá bỏ hoàn toàn khai thác nước trong tầng chứa nước này cũng có nghĩa góp phần quan trọng giảm khả năng xâm nhập của O2 vào nước ngầm.
3. Hạn chế tối đa việc xây dựng các công trình ở những khu vực có các thấu kính bùn sét chưá nhiều VCHC, (giảm khả năng chuyển As từ đất vào nước).
4. Kiểm tra chặt chẽ việc tuân thủ quy trình, quy phạm khi khoan khảo sát ĐCCT, và khoan xử lý nền.

Bài viết này của thầy Ngọc có đầy đủ các lý luận khoa học chặt chẽ. Nhưng theo tôi thì chưa thể khẳng định được nồng độ Asen trong nước ngầm ở Hà Nội bây giờ cao hơn trước đây vì không có gì để chứng minh (làm gì có tài liệu quan trắc nồng độ asen trong nước từ trước tới nay).
Tôi có một vài số liệu có phân tích As các mẫu nước thô của 1 số nhà máy nước trên địa bàn Hà Nội cho thấy: Nồng độ asen tăng/giảm không theo quy luật nào cả.