Đề tài Hiện trạng chất lượng nước ngầm, nước thải ở tỉnh Bắc Ninh và các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm

Hiện trạng chất lượng nước ngầm, nước thải ở tỉnh Bắc Ninh và các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm bùi Hữu Việt1, Đào Văn Thịnh2, Hồ Vương Bính3, Nguyễn Văn Niệm1, Đỗ Đức Nguyên1 1- Viện nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản, Thanh Xuân, Hà Nội 2- Liên đoàn Bản đồ Địa chất Miền Bắc, đường Nguyễn Văn Cừ, Long Biên, Hà Nội 3- Viện Địa chất và Môi trường, số 6, Phạm Ngũ Lão, Hà Nội Tóm tắt: Tỉnh Bắc Ninh thuộc vùng châu thổ Sông Hồng, liền kề với thủ đô Hà Nội, nằm trong vùng kinh tế trọng điểm (tam giác tăng trưởng Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh)- khu vực có mức tăng trưởng kinh tế cao, giao lưu kinh tế mạnh, rất có lợi thế trong việc phát triển kinh tế - xã hội. Bắc Ninh là một trong những tỉnh có tốc độ phát triển nhanh. Lượng nước yêu cầu cho sinh hoạt, sản xuất hiện tại và trong tương lai là khá lớn. Việc đánh giá hiện trạng chất lượng nước, đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm nước ngầm ở đây là hết sức cần thiết và cấp bách cho quy hoạch phát triển trong tương lai. Trên cơ sở nghiên cứu các chỉ tiêu về môi trường, nước ngầm trong vùng được đánh giá là còn ít bị ô nhiễm (ngoại trừ một số khu vực nước đã bị nhiễm mặn), vẫn có thể dùng tốt cho sinh hoạt bằng cách xử lý một số yếu tố ô nhiễm như Fe, độ pH; Hàm lượng một số yếu tố trong nước thải vượt quá tiêu chuẩn cho phép do nước thải ở một số nhà máy, xí nghiệp, làng nghề,... chưa xử lý hoặc xử lý chưa triệt để trước khi đổ vào môi trường. Cần có biện pháp bảo vệ các nguồn nước khỏi bị nhiễm bẩn do các hoạt động kinh tế - xã hội và nâng cao ý thức giữ gìn vệ sinh nguồn nước của người dân. Sơ lược về đặc điểm địa lý tự nhiên tỉnh Bắc Ninh Tỉnh Bắc Ninh thuộc vùng đồng bằng Bắc Bộ, nằm gọn trong châu thổ Sông Hồng, có diện tích 803,87km2, liền kề với thủ đô Hà Nội. Bắc Ninh nằm trong vùng kinh tế trọng điểm: tam giác tăng trưởng Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh, khu vực có mức tăng trưởng kinh tế cao, giao lưu kinh tế mạnh. Phía bắc giáp tỉnh Bắc Giang; phía nam giáp tỉnh Hưng Yên và một phần Hà Nội; phía đông giáp tỉnh Hải Dương; phía tây giáp thủ đô Hà Nội. Địa hình của tỉnh tương đối bằng phẳng, có hướng dốc chủ yếu từ bắc xuống nam và từ tây sang đông, thể hiện qua các dòng chảy mặt đổ về sông Đuống và sông Thái Bình. Mức độ chênh lệch địa hình không lớn, vùng đồng bằng thường có độ cao phổ biến từ 3-7m, địa hình trung du đồi núi có độ cao phổ biến 80-150m. Diện tích đồi núi chiếm tỷ lệ rất nhỏ so với tổng diện tích tự nhiên toàn tỉnh, phân bố chủ yếu ở hai huyện Quế Võ và Tiên Du. Ngoài ra, có một số khu vực thấp trũng ven đê thuộc các huyện Gia Bình, Lương Tài, Quế Võ, Yên Phong. Bắc Ninh có mạng lưới sông ngòi khá dày đặc, mật độ sông khá cao, trung bình 1,0-1,2 km/km2, có 3 hệ thống sông lớn chảy qua gồm sông Đuống, sông Cầu và sông Thái Bình. - Sông Đuống: Chảy qua trung tâm của tỉnh, có chiều dài 42km nằm trên đất Bắc Ninh, đổ vào từ vùng Bút Tháp - Đình Tổ và nhập vào sông Thái Bình ở vùng Mỹ Lộc phía nam thị trấn Phả Lại. Sông có hướng tây - đông, lòng sông khá rộng. Tổng lượng nước bình quân 31,6 tỷ m3. Mực nước cao nhất tại bến Hồ tháng 8/1945 là 9,64m, cao hơn so với mặt ruộng là 3-4m. Sông Đuống có hàm lượng phù sa cao, vào mùa mưa trung bình cứ 1 m3 nước có 2,8kg phù sa. - Sông Cầu: Tổng chiều dài sông Cầu là 290km với đoạn chảy qua tỉnh Bắc Ninh dài 70km và đổ vào sông Thái Bình ở trên Phả Lại. Chiều rộng sông 120-180m. Chiều sâu từ 5-6m. Lưu lượng nước sông thay đổi lớn theo mùa và phụ thuộc vào lượng mưa. Lưu lượng nước hàng năm khoảng 5 tỷ m3. Sông Cầu có mực nước trong mùa lũ cao từ 3-6m, cao nhất là 8m, trên mặt ruộng 1-2m, trong mùa cạn mức nước sông lại xuống quá thấp (0,5-0,8m). Tốc độ dòng chảy của sông không lớn và đã bị ảnh hưởng của thuỷ triều. Nước sông nhạt, loại hình hoá học bicarbonat - clorur. Độ tổng khoáng hoá từ 0,01-0,07g/l. - Sông Thái Bình: thuộc vào loại sông lớn của miền Bắc, có chiều dài 385km, đoạn chảy qua tỉnh Bắc Ninh dài 17km. Do phần lớn lưu vực sông bắt nguồn từ các vùng đồi trọc, đất đai bị xói mòn nhiều, nên nước sông rất đục, hàm lượng phù sa lớn. Do đặc điểm lòng sông rộng, ít dốc, đáy nông, nên sông Thái Bình là một trong những sông bị bồi lấp nhiều nhất. Mực nước lũ lụt lịch sử sông Thái Bình đo được tại Phả Lại năm 1971 đạt tới 7,21m với lưu lượng lớn nhất tại Cát Khê là 5.000m3/s. Ngoài ra, trên địa bàn tỉnh còn có các hệ thống sông ngòi nội địa như sông Ngũ Huyện Khê (bắt nguồn từ phía tây, đổ vào sông Cầu ở vùng xã Vạn An phía tây bắc TP. Bắc Ninh khoảng 3km. Chiều rộng của sông 30-40m, sâu 4-5m, nước hoàn toàn nhạt), sông Dâu (dài 22km), sông Đông Côi, sông Bùi (dài 14,5km), ngòi Tào Khê (dài 37km), sông Đồng Khởi, sông Đại Quảng Bình... Với hệ thống sông này, nếu biết khai thác, trị thuỷ và điều tiết nước sẽ đóng vai trò quan trọng trong hệ thống tiêu thoát nước của tỉnh. Trong khi đó tổng lưu lượng nước mặt của Bắc Ninh ước khoảng 177,5 tỷ m3, trong đó lượng nước chủ yếu chứa trong các sông là 176 tỷ m3; được đánh giá là khá dồi dào. Cùng với kết quả thăm dò địa chất cho thấy trữ lượng nước ngầm (nhạt) cũng khá lớn, trên 400.000m3/ngày, tầng chứa nước cách mặt đất trung bình 3-5m và có bề dày khoảng 40m, chất lượng nước tốt. Toàn bộ nguồn nước này có thể khai thác để phục vụ chung cho sản xuất và sinh hoạt trong toàn tỉnh, trong đó có các hoạt động của đô thị. Bắc Ninh thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, có mùa đông lạnh. Nhiệt độ trung bình năm là 23,3oC, nhiệt độ trung bình tháng cao nhất là 28,9oC (tháng 7), nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất là 15,8oC (tháng 1). Sự chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất và tháng thấp nhất là 13,1oC. Lượng mưa trung bình hàng năm dao động trong khoảng 1400-1600mm, phân bố không đều trong năm. Mưa tập trung chủ yếu từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm 80% lượng mưa cả năm. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, chỉ chiếm 20% tổng lượng mưa cả năm. Tổng số giờ nắng trong năm dao động từ 1530 - 1776 giờ, trong đó tháng có nhiều giờ nắng nhất trong năm là tháng 7, tháng có ít giờ nắng nhất trong năm là tháng 1. Hàng năm có 2 mùa gió chính: gió mùa Đông Bắc và gió mùa Đông Nam. Gió mùa Đông Bắc thịnh hành từ tháng 10 năm trước đến tháng 3 năm sau, gió mùa Đông Nam thịnh hành từ tháng 4 đến tháng 9 mang theo hơi ẩm gây mưa rào. Đặc điểm địa chất, địa chất thuỷ văn * Về đặc điểm địa chất: Đặc điểm địa chất mang những nét đặc trưng của cấu trúc địa chất thuộc vùng trũng sông Hồng, bề dày trầm tích Đệ Tứ chịu ảnh hưởng rõ rệt của cấu trúc mỏng. Nằm trong miền kiến tạo Đông Bắc Bắc Bộ nên cấu trúc địa chất lãnh thổ Bắc Ninh có những nét còn mang tính chất của vòng cung Đông Triều vùng Đông Bắc. - Toàn tỉnh có mặt các loại đất đá có tuổi từ Cambri đến Đệ Tứ song nhìn chung có thành tạo Kainozoi phủ trên các thành tạo cổ. Đây là thành tạo chiếm ưu thế về địa tầng lãnh thổ. Các thành tạo Trias phân bố trên ở hầu hết các dãy núi, thành phần thạch học chủ yếu là cát kết, sạn kết. - Bề dày các thành tạo Đệ Tứ biến đổi theo quy luật trầm tích từ bắc xuống nam. ở vùng núi, do bị bóc mòn nên bề dày của chúng còn rất mỏng. Càng xuống phía nam, bề dày có thể đạt tới 100m, trong khi đó vùng phía bắc (Đáp Cầu), bề dày chỉ đạt 30-50m. * Về đặc điểm địa chất thuỷ văn: Đặc điểm địa chất thuỷ văn và trữ lượng nước ngầm được thể hiện ở bảng 1, 2 và 3. Bảng 1. Đặc điểm địa chất thuỷ văn Tầng chứa nước Diện phân bố Thành phần đất đá chứa nước Bề dày (m) Lưu lượng (l/s) Tổng khoáng hoá (g/l) Mức độ giàu nước và khả năng khai thác sử dụng Tầng chứa nước lỗ hổng Holocen trên (qh2) Khá rộng, thành những dải hẹp ven sông Cầu, sông Ngũ Huyện Khê, ven theo quốc lộ 1A từ gần Yên Viên tới Lim, ở huyện Quế Võ, ven sông Đuống, và vùng phía nam các huyện Thuận Thành, Gia Bình, Lương Tài. Cát, cát pha, sạn, sỏi. 10á15 0,1á0,5 Chủ yếu <1g/l. Một số khoảnh >1g/l. Chủ yếu nghèo nước. Đa phần là nước nhạt, chất lượng tốt. Khả năng cung cấp quy mô gia đình. ở nửa phía đông của tỉnh, nước lợ đến mặn (diện tích khoảng 282km2). M>1g/l, một số nơi M>3g/l. Tầng chứa nước lỗ hổng Holocen dưới (qh1) Lộ thành một dải ở ven sông Đuống. Đa phần bị phủ bởi tầng chứa nước qh2. Phủ trên các hệ tầng Vĩnh Phúc và Hà Nội. Dưới là cát, bột, sét. Trên là bột, cát lẫn sét, than bùn, sét bột chứa than bùn, mùn thực vật. 6á26,5 TB: 15,3 0,003á 7,0 <1 >1 Nghèo đến giàu nước. ở vùng nước nhạt, có thể khai thác phục vụ sinh hoạt quy mô nhỏ đến vừa. ở phía đông - đông nam, tầng bị lợ và mặn. Tầng chứa nước lỗ hổng Pleistocen (qp) Rất rộng, trừ những nơi lộ ra của đá gốc. Chỉ lộ ra khoảng 43km2 ở Yên Phong và phía tây Từ Sơn); đa phần bị phủ bởi tầng qh1, qh2 hoặc các lớp sét tầng Vĩnh Phúc. Lớp trên: chủ yếu cát, cát pha, đôi chỗ lẫn sạn sỏi nhỏ 0,5á50,4 0,02á 10,92 TB: 4,24 0,1á0,94 1á1,87 Chủ yếu giàu nước, chất lượng nước tốt. Là tầng chứa nước quan trọng nhất của tỉnh. Trừ một số khoảnh bị nhiễm mặn, đáp ứng tốt yêu cầu cấp nước cho TP., thị trấn và tụ điểm dân cư trong tỉnh. Lớp dưới: chủ yếu là cuội sỏi, cát hạt thô. 3á67 TB: 22,8 0,14á 25,3 TB: 10,82 Chủ yếu <1g/l Tầng chứa nước khe nứt Neogen (n) Bị phủ bởi các trầm tích trẻ hơn, chỉ bắt gặp trong các lỗ khoan. Cuội kết, sạn kết. Mức độ gắn kết yếu. >100 15,9 0,2á0,3 Tương đối giàu nước. Có thể khoan cấp nước quy mô trung bình và nhỏ. Khu vực Từ Sơn có triển vọng khai thác nước tinh khiết đóng chai. Tầng chứa nước khe nứt Trias (t) Đa phần bị phủ. Lộ ra ở một số nơi: núi Hàm Long, phía nam đồi Đáp Cầu, huyện lỵ Tiên Sơn,... Sạn kết, cuội kết, cát kết, xen bột kết, đá phiến sét, sét than. Mức độ nứt nẻ không cao. >100 0,02á 19,1 TB: 4,44 0,03á0,41 1,26á7,67 Nghèo đến trung bình. Khả năng cung cấp nước rất hạn chế. Trừ một số khoảnh bị nhiễm mặn, có thể khai thác phục vụ sinh hoạt quy mô nhỏ. Bảng 2. Bảng tổng hợp trữ lượng tĩnh tỉnh Bắc Ninh Tầng chứa nước Vùng M < 1 g/l (nước nhạt) Vùng M > 1 g/l (nước mặn) Diện tích TCN (m2) Bề dày (m) Hệ số nhả nước trọng lực TB Trữ lượng tĩnh tự nhiên (m3) Diện tích TCN (m2) Bề dày (m) Hệ số nhả nước TB Trữ lượng qh1 và qh2 610.870.000 11,23 0,010 68.600.700 143,00 11,23 0,01 16.058.900 qp 463.870.000 16,38 0,019 144.365.621 290,00 16,38 0,019 90.253.800 Trước Q 50.000.000 67,50 0,004 13.500.000 - - - Cả 3 tầng 226.466.321 106.312.700 Bảng 3. Bảng tổng hợp trữ lượng động tự nhiên Tầng chứa nước Vùng nước nhạt (M<1g/l) Vùng nước lợ và mặn (M>1g/l) Diện tích (km2) Modun cung cấp (l/s.km2) Trữ lượng (m3/ngày) Diện tích (km2) Modun cung cấp Trữ lượng (m3/ngày) Các tầng chứa nước Holocen (qh1và qh2) 610,87 1,60 84.446 143 1,6 19.768 Tầng Pleistocen (qp) 463,87 8,74 350.285 290 8,74 218.989 Các tầng chứa nước trước Đệ Tứ 50,00 2,10 9.072 Cộng 443.803 238.757 Hiện trạng chất lượng nước ngầm và nước thải Chất lượng nước ngầm và nước thải được đánh giá theo các chỉ tiêu: Độ pH, Tổng khoáng hoá (M), Cl-, SO42-, COD, BOD5, DO, NH4+, Tổng Fe, As, Hg, Cu, Pb, I; và được đối chiếu với Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN-1995 và TCVN-2003. Các kết quả nghiên cứu cho phép đánh giá chất lượng của từng loại nước như sau: 1. Nước ngầm: Chất lượng nước ngầm được đánh giá chủ yếu thông qua các giếng dân dùng và các lỗ khoan tay cung cấp nước sinh hoạt của các hộ gia đình. Chúng tôi đã lấy và phân tích 191 mẫu nước trong mùa khô năm 2005 và 29 mẫu nước trong mùa mưa năm 2006. Các chỉ tiêu nghiên cứu ô nhiễm và mức độ ô nhiễm của nước ngầm được thể hiện ở bảng 4, 5. Một số nhận định về mức độ ô nhiễm nước ngầm: * As: Chỉ có 7 mẫu/174 mẫu nước mùa khô 2005 được phân tích có biểu hiện ô nhiễm As (hàm lượng As > 0,01mg/l), chiếm tỷ lệ rất nhỏ (4%), với mức độ ô nhiễm nhẹ, hàm lượng As trong nước ngầm từ 0,01161 - 0,03675mg/l (2 mẫu ở khu vực huyện Quế Võ, 1 mẫu ở huyện Yên Phong, 1 mẫu ở huyện Gia Bình và 3 mẫu ở huyện Từ Sơn). Trong 29 mẫu nước ngầm mùa mưa năm 2006 được phân tích, không có mẫu nào có biểu hiện ô nhiễm As (kể cả các mẫu có biểu hiện ô nhiễm mùa khô 2005 được lấy lặp lại). Tất cả 29 mẫu đều có hàm lượng As<0,01mg/l. Các lỗ khoan, giếng nước có biểu hiện ô nhiễm As thường gần các khu sản xuất công nghiệp, các nguồn thải dân sinh hay các khu có lớp than bùn ở dưới sâu. 5 mẫu/7 mẫu nước có biểu hiện ô nhiễm ở mùa khô năm 2005 được chúng tôi lấy lặp lại vào mùa mưa năm 2006. Kết quả phân tích cho thấy, nồng độ As trong nước ngầm ở các mẫu này rất thấp, thấp hơn nồng độ As ở mùa khô 2005 từ 5-30 lần và nhỏ hơn giới hạn cho phép. Điều này có thể được lý giải bởi sự trao đổi nước mạnh, sự hoà loãng của nước mưa, nước mặt ngấm xuống nước ngầm. * Fe: Hàm lượng Fe (Fe+2+Fe+3) trong các mẫu nước mùa khô khá cao. Có tới 82 mẫu/160 mẫu được phân tích có nồng độ vượt giới hạn cho phép (chiếm tỷ lệ 51,3%), trong đó 29 mẫu (chiếm tỷ lệ 18,1%) có biểu hiện ô nhiễm Fe (Fe=1-5mg/l) và 53 mẫu (chiếm tỷ lệ 33,1%) ô nhiễm Fe (Fe>5mg/l). Nhiều mẫu nước khi múc lên có màu hơi vàng đến vàng, mùi tanh, ảnh hưởng đến sinh hoạt của người dân. Tầng chứa nước Trias sạch hơn cả về hàm lượng sắt trong nước. Chỉ có 4 mẫu/25 mẫu được phân tích (chiếm 16%) bị ô nhiễm Fe. Còn ở tầng qh và qp, mức độ ô nhiễm Fe là khá trầm trọng. Có tới 26 mẫu/42 mẫu tầng qh và 52 mẫu/93 mẫu tầng qp bị ô nhiễm Fe (chiếm tỷ lệ >50%). Chỉ có 4 mẫu/29 mẫu nước mùa mưa (chiếm tỷ lệ 13,8%) có biểu hiện ô nhiễm Fe. Các mẫu ô nhiễm Fe tập trung nhiều ở vùng Từ Sơn, ven sông Đuống và khu vực Đại Bái - Gia Bình. Hình 1. Bản đồ ô nhiễm sắt tầng qp Bảng 4. Hiện trạng ô nhiễm nước ngầm (mùa khô năm 2005) Tập mẫu Thông số Số mẫu PT Đơn vị Hàm lượng trong nước ngầm Tiêu chuẩn cho phép Mẫu biểu hiện ô nhiễm Mẫu ô nhiễm Nhỏ nhất Lớn nhất Trung bình Số lượng Tỷ lệ % Số lượng Tỷ lệ % Toàn vùng As 174 mg/l 0,00050 0,03675 0,00391 0,01 7 4,0 0 0,0 Fe 160 mg/l 0,01 43,58 5,73 1 29 18,1 53 33,1 pH 174 - 4,40 7,35 6,51 6,5-8,5 66 37,9 5 2,9 Eh 174 mV -26 147 21,69 - TDS 174 mg/l 25 4264 425 1000 13 7,5 2 1,1 Tầng qh As 44 mg/l 0,0005 0,0260 0,0046 0,01 2 4,5 0 0,0 Fe 42 mg/l 0,01 43,58 9,18 1 6 14,3 20 47,6 pH 44 - 6,08 7,35 6,78 6,5-8,5 9 20,5 0 0,0 Eh 44 mV -26 48 6,52 - TDS 44 mg/l 45 2490 522 1000 4 9,1 0 0,0 Tầng qp As 105 mg/l 0,00050 0,03675 0,00374 0,01 4 3,8 0 0,0 Fe 93 mg/l 0,01 36,24 5,40 1 21 22,6 31 33,3 pH 105 - 4,40 7,26 6,44 6,5-8,5 48 45,7 2 1,9 Eh 105 mV -23 147 25,48 - TDS 105 mg/l 35 4264 427 1000 9 8,6 2 1,9 Tầng t As 25 mg/l 0,00116 0,01480 0,00340 0,01 1 4,0 0 0,0 Fe 25 mg/l 0,02 12,13 1,14 1 2 8,0 2 8,0 pH 25 - 5,01 7,21 6,34 6,5-8,5 9 36,0 3 12,0 Eh 25 mV -19 111 32,48 - TDS 25 mg/l 25 771 247 1000 0 0,0 0 0,0 * Độ pH: có tới 71/174 mẫu (chiếm 40,8%) không nằm trong giới hạn cho phép, chủ yếu từ 5,5-6,5 (66 mẫu - 37,9%). Các mẫu này có độ pH từ 4,4 đến 6,5 - môi trường axit. Điều này có thể lý giải bởi sự hoà tan một số vật chất trong nước thải của khu dân cư, các cơ sở công nghiệp vào nước ngầm hay các tầng nước ngầm đào qua các lớp vật chất hữu cơ. * Độ tổng khoáng hoá của nước ở các mẫu phân tích nói chung có giá trị thấp, nằm trong giới hạn của nước ngầm phục vụ ăn uống sinh hoạt. Độ tổng khoáng hoá nước hầu hết <1g/l và hàm lượng Cl- , SO4-2 thấp. Tuy nhiên, có 17 mẫu/201 mẫu được phân tích (8,5%) vượt giới hạn 1g/l, thể hiện nước bị nhiễm mặn. Các mẫu nước bị nhiễm mặn chủ yếu ở khu vực ven sông Đuống (huyện Quế Võ) và khu vực phía đông, đông nam huyện Gia Bình và huyện Lương Tài. * Các chỉ tiêu khác như Hg, Cu, Pg, I, NH4+ đều đạt tiêu chuẩn nước dùng cho ăn uống, sinh hoạt. * Iod: Hàm lượng Iod trong nước ngầm đều đạt tiêu chuẩn cho phép của nước sinh hoạt (0,001mg/l). Tuy vậy, từ các kết quả phân tích xác định hàm lượng nguyên tố Iod, Calci và độ tổng khoáng hoá (M) của nước ngầm, chúng tôi đã tính tương quan giữa Iod với Calci () và Iod với độ tổng khoáng hoá () để xác lập các trường dị biến địa hoá và luận giải về dạng tồn tại của Iod trong nước ngầm, và thấy rằng RCa thường <1 và RM <0,1. Nói chung, khi hệ số RCa càng nhỏ thì khả năng hấp thụ sinh học của Iod càng khó khăn (đa phần Iod tồn tại ở dạng I- và IO3). Hệ số RM phản ảnh phần nào mối liên hệ giữa nước tự nhiên với biển. Hệ số RM nhỏ thì nước càng xa nguồn gốc biển và tính linh động của Iod càng kém, nghĩa là Iod ít có khả năng tồn tại ở dạng I2. Như vậy, tương quan địa hoá giữa Iod và Calci, Iod và Độ tổng khoáng hoá trong nước ngầm có giá trị thấp, thể hiện dạng tồn tại I- và IO3-, rất khó chuyển hoá Iod trong các cơ thể sống. Bảng 5. Hiện trạng ô nhiễm nước ngầm mùa mưa năm 2006 Tập mẫu Thông số Số mẫu phân tích Hàm lượng trong nước ngầm (mg/l) Tiêu chuẩn cho phép Mẫu biểu hiện ô nhiễm Nhỏ nhất Lớn nhất Trung bình Số lượng Tỷ lệ % Toàn vùng As 29 0,000335 0,006288 0,002406 0,01 0 0 Hg 29 0,00010 0,00066 0,00028 0,001 0 0 Cu 29 0,002 0,076 0,012 1 0 0 Pb 29 0,000319 0,020650 0,002411 0,05 0 0 I 29 0,00102 0,01166 0,003727 0,001 0 0 Tổng Fe 29 0,02 10,16 0,75 1 4 13,8 NH4+ 29 0,18 0,72 0,25 3 0 0 M 29 95 1355 402 1000 2 6,9 Tầng qh As 9 0,000953 0,006288 0,002998 0,01 0 0 Hg 9 0,00010 0,00066 0,00036 0,001 0 0 Cu 9 0,002 0,076 0,016 1 0 0 Pb 9 0,00067 0,02065 0,003832 0,05 0 0 I 9 0,00102 0,00640 0,003686 0,001 0 0 Tổng Fe 9 0,02 4,31 0,80 1 2 22,2 NH4+ 9 0,18 0,36 0,22 3 0 0 M 9 95 1355 415 1000 1 11,1 Tầng qp As 16 0,000335 0,005050 0,002123 0,01 0 0 Hg 16 0,00010 0,00053 0,00025 0,001 0 0 Cu 16 0,002 0,039 0,010 1 0 0 Pb 16 0,00036 0,00400 0,001751 0,05 0 0 I 16 0,001600 0,009135 0,003356 0,001 0 0 Tổng Fe 16 0,04 10,16 0,86 1 2 12,5 NH4+ 16 0,18 0,72 0,27 3 0 0 M 16 98 1272 440 1000 1 6,3 Tầng t As 4 0,001048 0,003288 0,002204 0,01 0 0 Hg 4 0,00011 0,00045 0,00026 0,001 0 0 Cu 4 0,004 0,017 0,009 1 0 0 Pb 4 0,000319 0,003160 0,001854 0,05 0 0 I 4 0,00152 0,01166 0,005303 0,001 0 0 Tổng Fe 4 0,10 0,38 0,22 1 0 0 NH4+ 4 0,18 0,36 0,23 3 0 0 M 4 142 307 221 1000 0 0 Để giảm thiểu các rối loạn do thiếu hụt Iod, cần có một số biện pháp: Điều tra thêm về địa hoá môi trường, chính xác hoá các yếu tố gây rối loại do thiếu Iod; Sử dụng muối Iod trong bữa ăn (hiện nay ở nước ta, chính phủ đã quyết định các loại muối ăn đều được tăng cường Iod); Tăng cường nguồn thực phẩm giàu Iod vào bữa ăn (nước mắm, thức ăn khô, rong biển, cá biển,...); Uống nước có nồng độ Iod cao (nước khoáng Iod) và dùng các biện pháp khác (dùng dầu Iod, tiêm lipiodol,...). * Đánh giá chung về mức độ ô nhiễm nước ngầm: Từ các dẫn liệu nêu trên, cho phép rút ra một số nhận định dưới đây: - Nồng độ As trong nước nói chung có giá trị thấp, trong tiêu chuẩn cho phép. Chỉ có 7 điểm/174 điểm nước được phân tích vào mùa khô có biểu hiện ô nhiễm As ở mức độ nhẹ (nồng độ As = 0,01161 - 0,03675mg/l). - Nước ngầm ở vùng nghiên cứu có biểu hiện ô nhiễm lớn nhất thuộc về hàm lượng Fe (51,3% số mẫu phân tích mùa khô và 13,1% số mẫu phân tích mùa mưa có hàm lượng Fe vượt giới hạn cho phép). Sự ô nhiễm này có thể do lượng Fe được thành tạo cùng quá trình trầm tích hoặc do các quá trình phong hoá đất đá hoà tan vào nước. - Các yếu tố Pb, Cu, Hg, I, NH4 chưa có biểu hiện ô nhiễm. Giá trị hàm lượng của chúng nhỏ hơn giới hạn cho phép. - Các yếu tố Độ tổng khoáng hoá, Cl- , SO4-2 có biểu hiện ô nhiễm ở một vài điểm riêng lẻ, diện ô nhiễm hẹp. Nói chung, nước ngầm ở vùng nghiên cứu vẫn có thể dùng tốt cho sinh hoạt bằng cách xử lý một số yếu tố ô nhiễm như Fe, pH bằng một số biện pháp xử lý đơn giản và nâng cao ý thức giữ gìn về sinh nguồn nước của người dân. 2- Nước thải: Chúng tôi lấy mẫu nước thải trong mùa mưa năm 2006 ở khu vực huyện Từ Sơn, TP. Bắc Ninh và khu vực xã Đại Bái (Gia Bình). 30 mẫu được lấy từ các nguồn thải của các khu công nghiệp, làng nghề và khu dân cư. Các chỉ tiêu nghiên cứu ô nhiễm và mức độ ô nhiễm nước được trình bày ở bảng 6. Bảng 6. Hiện trạng ô nhiễm nước thải Thông số Số mẫu PT Nồng độ trong nước thải (mg/l) Tiêu chuẩn cho phép Mẫu có biểu hiện ô nhiễm Mẫu ô nhiễm Nhỏ nhất Lớn nhất Trung bình Số lượng Tỷ lệ % Số lượng Tỷ lệ % Hg 30 0,00010 0,00073 0,00032 0,005 0 0 0 0 As 30 0,00154 0,00952 0,00484 0,05 0 0 0 0 Pb 30 0,00145 0,00635 0,00314 0,1 0 0 0 0 Zn 30 0,01 0,26 0,07033 1 0 0 0 0 Cu 30 0,002 0,069 0,01177 0,2 0 0 0 0 NH4+ 30 0,18 52,82 5,45 0,1 21 70 9 30 ồN 30 1,12 108,64 15,98 - - - COD 30 96,8 486,6 207,4 50 12 40,0 18 60,0 BOD5 30 70 341 147 20 19 63,3 11 36,7 * Nhóm sinh hoá (COD và BOD5): Nồng độ COD và BOD5 trong tất cả 30 mẫu nước thải đều vượt quá tiêu chuẩn giới hạn cho phép. Cụ thể: - Hàm lượng COD từ 96,8 - 486,6mg/l; trung bình 207,4mg/l. - Hàm lượng BOD5 từ 70 - 341mg/l; trung bình 147mg/l. Đặc biệt, có tới 18 mẫu (chiếm 60%) có hàm lượng COD vượt quá 250mg/l (TCCP=50mg/l) và 11 mẫu (36,7%) có hàm lượng BOD5 vượt quá 100mg/l (TCCP=20mg/l). Chứng tỏ nước thải đã bị ô nhiễm khá nặng. * Nhóm nitơ: - Cả 30 mẫu nước thải (100%) có nồng độ NH4 vượt giới hạn cho phép. Nồng độ NH4 trong nước thải từ 0,18 - 52,82mg/l; trung bình 5,45mg/l. Có 9 mẫu (30%) có hàm lượng NH4 vượt quá 0,5mg/l (TCCP=0,1mg/l). - Hàm lượng Tổng Nitơ trong nước thải cũng là khá cao, từ 1,12- 108,64mg/l; trung bình 15,98mg/l. * Một số nguyên tố vi lượng: Các nguyên tố vi lượng có nồng độ thấp trong nước thải, nằm trong giới hạn cho phép. * Đánh giá chung về mức độ ô nhiễm nước thải: - Nước thải ở các nguồn thải được nghiên cứu đã bị ô nhiễm, ta có thể nhận ra ngay sự ô nhiễm bằng mắt thường (màu đen, mùi tanh, hôi...). - ở các nhóm yếu tố đánh giá sự ô nhiễm nước thải như sinh hoá (BOD5, COD) và nitơ (NH4), 100% số mẫu được phân tích có nồng độ vượt giới hạn cho phép. Đặc biệt, có đến 60% số mẫu COD, 36,7% số mẫu BOD5 và 30% số mẫu NH4 có nồng độ vượt quá 5 lần giới hạn cho phép thải - ô nhiễm nặng. Nguyên nhân sự ô nhiễm này là do nước thải sinh hoạt của nhân dân và nước thải sản xuất của các khu công nghiệp, làng nghề không được xử lý, thải trực tiếp ra môi trường. Hiện trạng khai thác sử dụng nước ngầm Từ lâu, nước ngầm đã được nhân dân sử dụng cho ăn uống sinh hoạt (giếng đào, giếng khoan UNICEF đơn lẻ, các giếng khoan khai thác nước tập trung). Dựa vào mức độ và quy mô khai thác nước, phân chia làm 4 hệ thống khai thác: - Khai thác nước tập trung: Trên địa bàn tỉnh mới có một trạm khai thác nước tập trung để cung cấp nước ăn uống, sinh hoạt cho nhân dân TP. Bắc Ninh. Đó là Nhà máy nước Bắc Ninh (gồm 10 giếng, khai thác từ năm 1998, tổng vông suất khai thác 16.000m3/ngày). Nước được khai thác từ tầng qp ở độ sâu từ 20-40m. Qua nhiều năm khai thác, hiện nay hàm lượng sắt ở một số giếng khoan khai thác đã vượt quá tiêu chuẩn cho phép, cần xử lý trước khi cấp nước sinh hoạt. - Khai thác nước quy mô vừa: Trên địa bàn tỉnh có 8 trạm khai thác nước quy mô vừa. Tuy vậy, đới phòng hộ vệ sinh ở đây chưa tốt và chưa đúng quy định. - Khai thác đơn lẻ: Đó là các giếng khoan của các xí nghiệp, bệnh viện, trường học,… Trên địa bàn tỉnh hiện nay có trên 100 giếng loại này. Hệ thống này có ưu điểm là gần nơi cung cấp, giảm chi phí về đường ống dẫn nước. Tuy vậy, chất lượng nước ở hệ thống này ít được quản lý. - Lỗ khoan UNICEF, giếng đào: Theo số liệu chưa đầy đủ, trên địa bàn tỉnh có khoảng 80.000 lỗ khoan UNICEF với công suất khai thác khoảng 2m3/ngày, và khoảng 90.000 giếng đào với công suất khai thác khoảng 0,5m3/ngày. Nguy cơ ô nhiễm nước ngầm ở hệ thống này là đáng báo động. Nhiều giếng, lỗ khoan gần khu chăn nuôi, gần nguồn nước thải,… Như vậy, tổng công suất khai thác nước ngầm ở tỉnh Bắc Ninh là khoảng trên 100.000m3/ngày. Một số giải pháp giảm thiểu ô nhiễm trong nước sinh hoạt * Trước hết, cần tuyên truyền vận động mọi công dân tiết kiệm nước, tránh thất thoát, lãng phí và giữ gìn vệ sinh môi trường để phòng tránh ô nhiễm nguồn nước ngầm. * Trên địa bàn tỉnh, cần điều tra, đánh giá chính xác thực trạng khai thác nước ngầm và chất lượng nước ngầm để đề ra quy hoạch khai thác sử dụng hợp lý, bền vững. * Xây dựng các trạm cấp nước sạch tập trung tại các thôn, xóm, thị trấn để thay thế các giếng đào, lỗ khoan đơn lẻ. * Xử lý triệt để các nguồn nước thải từ các khu công nghiệp, khu đô thị trước khi thải vào môi trường. * Khi nguồn nước ngầm bị ô nhiễm sắt, arsen và bị mặn, có thể sử dụng một số nguồn nước khác để thay thế để dùng cho ăn uống sinh hoạt: sử dụng nước mưa, sử dụng nước mặt. - Sử dụng nước mưa: Nước mưa an toàn, không có arsen nhưng có khả năng ô nhiễm vi sinh và khói bụi. Những nơi không bị ảnh hưởng của khói thải công nghiệp, có thể sử dụng nước mưa làm nước ăn uống đựơc. Trước khi vào bể chứa nên lọc qua lưới hoặc cát để ngăn lá cây, loại bỏ bụi. Nhiều gia đình nông thôn Việt Nam đã có tập quán sử dụng nước mưa lâu đời. Nhiều năm trước, UNICEF VN cũng đã có chương trình hỗ trợ các bể chứa nước mưa cho các hộ nghèo vùng sâu vùng xa. - Sử dụng nước mặt: Sắt và arsen trong nước mặt (sông suối, ao hồ) thường chỉ ở dạng vết. Bởi vậy nước mặt có thể đựơc chọn làm nước ăn uống ở những vùng mà nước ngầm bị ô nhiễm sắt, arsen và bị mặn. Tuy nhiên, nước bề mặt từ sông suối, ao hồ có thể bị ô nhiễm bởi các yếu tố khác. Khi sử dụng nguồn nước bề mặt cần chú ý xem nó có bị ô nhiễm bởi nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt,… và đặc biệt là các loại hoá chất sử dụng trong nông nghiệp hay không. Không nên dùng nước ở các mương tiêu làm nguồn cấp nước sinh hoạt vì nguy cơ ô nhiễm thuốc trừ sâu rất lớn. Tuy vậy, việc sử dụng nước mưa và nước mặt để dùng cấp nước sinh hoạt cho một số vùng gặp một số hạn chế, không đủ dùng cho sinh hoạt, phải sử dụng nước ngầm (có thể đã bị ô nhiễm As và Fe) cho nhu cầu ăn uống sinh hoạt. Dưới đây là một số biện pháp để giảm thiểu Fe, As trong nước ngầm: - Bể lọc cát loại bỏ sắt và arsen: Bể lọc trong các gia đình nông thôn Việt Nam thông thường được thiết kế gồm hai bể, bể trên chứa vật liệu lọc như cát có sẵn ở địa phương, bể dưới dùng để chứa nước đã lọc. Khi nước ngầm được bơm lên trên bể lọc và chảy qua tầng cát, arsen sẽ được cộng kết với Fe(OH)3 và được giữ lại trên bề mặt cát. Loại bể này vốn được dùng để loại bớt sắt trong nước giếng, nếu không nước có mùi tanh, khi pha chè có màu xanh tím sẫm, gây khó chịu cho vị giác nên bà con không muốn dùng nước giếng chưa lọc làm nước ăn. Tuy nhiên, khi khảo sát thực tế, chúng tôi thấy rằng một số gia đình vẫn thỉnh thoảng dùng nước giếng chưa lọc để nấu cơm, đun nước uống, nhất là khi hết nước mưa trong các tháng hạn. Việc xây dựng bể lọc ít tốn kém, dễ làm, chỉ cần dùng những nguyên liệu có sẵn cải thiện được mùi và màu vàng của nước nên các hộ dân ở các vùng châu thổ sông Hồng tự phổ biến từ hộ dân này sang hộ dân khác. - Sử dụng nước giếng khoan có tăng cường làm thoáng: áp dụng cho các nguồn nước nhiều sắt. Khi nước ngầm có nhiều sắt, trong quá trình tách sắt, có thể làm giảm arsen đáng kể. Vấn đề quan trọng là phải làm thoáng tốt để cho Fe (II) chuyển hóa hết thành Fe (III) kết tủa dạng hyđroxyt. Arsen cộng kết với hydroxyt sắt dưới dạng FeAsO4 và được lọc qua cát. - Thiết bị lọc arsen quy mô hộ gia đình: áp dụng cho vùng chưa có điều kiện xây dựng trạm cấp nước tập trung. Các khoáng limonit cát đen chứa mangan, apatit có thể nạp vào thiết bị lọc kích thước nhỏ để làm sạch arsen ở hộ gia đình. - Bổ sung vật liệu lọc arsen khi dùng nước giếng khoan ít sắt: áp dụng cho các nguồn nước ngầm ít sắt. Chúng tôi nhận thấy không phải bao giờ nồng độ sắt trong nước ngầm cũng cao tương ứng với nồng độ arsen. Tại một xã ở Hà Tây đã thấy có một giếng khoan sắt chỉ vào khoảng 3mg/l nhưng arsen lên tới gần 1mg/l. Các khoáng vật limonit, cát đen chứa mangan, apatit có sẵn ở Việt Nam đã đựơc nhiều tác giả nghiên cứu dùng làm vật liệu arsen có hiệu quả. - Một số công nghệ xử lý arsen trong nước ngầm: Cộng kết tủa - lắng - lọc đồng thời với quá trình xử lý sắt và / hoặc mangan có sẵn trong nước ngầm tự nhiên. Đây là phương pháp xử lý đơn giản nhất, bằng cách thu nước ngầm bằng giếng khoan, sau đó để lưu một thời gian, hoặc tích cực hơn, làm thoáng để để oxy hoá sắt, mangan, tạo hyđroxyt sắt và mangan kết tủa. As (III) được oxy hoá đồng thời thành As (V) có khả năng hấp phụ lên bề mặt của các bông keo tụ Hydroxyt sắt hay mangan tạo thành và lắng đọng xuống đáy bể, hay hấp phụ và bị giữ lại lên bề mặt hạt cát trong bể lọc. Hàm lượng arsen trong nước sau khi xử lý bằng phương pháp trên phụ thuộc nhiều vào thành phần các hợp chất khác trong nước nguồn và trong đa số trường hợp, không cho phép đạt nồng độ arsen dưới tiêu chuẩn, do vậy cần tiếp tục xử lý bằng các phương pháp khác: Keo tụ bằng hoá chất, dùng các hợp chất sắt (dùng mạt sắt, sử dụng mạt sắt kết hợp với cát, dùng hydroxyt sắt, dùng nhôm hoạt hoá, dùng oxyt nhôm hoạt hoá, hấp phụ bằng vật liệu laterite), trao đổi ion, oxy quang hoá, công nghệ lọc màng. ở tỉnh Bắc Ninh, nồng độ As trong nước ngầm còn ở mức thấp, chỉ có vài điểm có biểu hiện ô nhiễm vào mùa khô. Tuy nhiên, hàm lượng Fe trong nước ngầm lại khá cao, số mẫu được phân tích có nồng độ Fe >1mg/l là khá nhiều, nên việc sử dụng nước mưa, nước mặt và các thiết bị xử lý nước đã nêu ở trên là phù hợp. Kết luận - Tiềm năng nước ngầm ở tỉnh Bắc Ninh là khá phong phú, chất lượng nước tốt hơn so với các tỉnh kế cận và vùng châu thổ Sông Hồng như Hà Nội, Bắc Giang, Hà Tây, Hà Nam, Hưng Yên và Hải Dương. - Các nguyên tố độc hại nói chung và arsen nói riêng thường có nồng độ cao hơn trong nước ngầm vào mùa khô và giảm thấp vào mùa mưa; Vì vào mùa mưa cường độ trao đổi nước mạnh, mực nước ngầm nông, quá trình oxy hoá hoà tan khoáng chất yếu, nước bị pha loãng, nên nồng độ các chất gây ô nhiễm thấp hơn so với mùa khô. - Nước ngầm ở tỉnh Bắc Ninh hầu như không bị ô nhiễm arsen, chỉ có biểu hiện ô nhiễm nhẹ ở một số nguồn vào mùa khô. - Nồng độ sắt trong nước ngầm ở tỉnh Bắc Ninh là khá cao về mùa khô, có tới 51,3% số mẫu phân tích vượt giới hạn cho phép. Nhưng vào mùa mưa chỉ có 13,1% số mẫu có biểu hiện ô nhiễm Fe. - Về giải pháp giảm thiểu As và Fe trong nước ngầm: Cũng như các tỉnh thành ở khu vực đồng bằng Bắc Bộ, nước ngầm nói chung bị ô nhiễm Fe, riêng ở Bắc Ninh mức độ ô nhiễm Fe và đặc biệt là As thì nhẹ hơn. Trong điều kiện như vậy, giải pháp giảm thiểu Fe và đôi chỗ cả As vào mùa khô chỉ cần sử dụng các giải pháp đơn giản và thông dụng: làm giàn mưa để oxy hoá Fe và As và xây bể lọc gia đình để ngăn cản các lắng tụ sắt và arsen. - Nồng độ các nguyên tố vi lượng và độc hại khác trong nước ngầm nằm trong tiêu chuẩn cho phép. - Hàm lượng COD, BOD5 và NH4+ trong nước thải vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Nguyên nhân các yếu tố gây ô nhiễm nước thải công nghiệp và dân sinh vượt quá tiêu chuẩn cho phép là vì nước thải ở các nhà máy, xí nghiệp, làng nghề,... chưa xử lý hoặc xử lý chưa triệt để trước khi đổ vào môi trường. Có thể xem đây là những kết quả nghiên cứu bước đầu về hiện trạng môi trường nước ngầm, nước thải trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh. Hy vọng rằng những nội dung nói trên sẽ được tiếp tục đầu tư, nghiên cứu và cập nhật trong những năm tiếp sau, để có thể quan trắc được diễn biến môi trường trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội một cách bền vững. TàI liệu tham khảo Hồ Vương Bính, Phạm Văn Thanh, Bùi Hữu Việt. 2001. Địa hoá Arsen và sức khoẻ cộng đồng. Tạp chí địa chất, Loạt A (263). Hà Nội. Hoàng Văn Khổn và nnk, 2002. Nước dưới đất tỉnh Bắc Ninh. Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Bắc Ninh. Bắc Ninh. Trần Hiếu Nhuệ và nnk, 2000. Một số công nghệ xử lý As trong nước ngầm phục vụ cho cấp nước sinh hoạt đô thị và nông thôn. Hội thảo quốc tế về ô nhiễm As. Đại học Khoa học tự nhiên - Viện Địa chất và Môi trường. Hà Nội. Đỗ Trọng Sự. 2001. Hiện trạng ô nhiễm nguồn nước bởi As ở Hà Nội và một số vùng phụ cận. Trong quyển "Hiện trạng ô nhiễm As ở Việt Nam". Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam. Hà Nội. Đào Văn Thịnh và nnk, 2005. Điều tra tổng thể về tài nguyên và tai biến địa chất, đề xuất khả năng khai thác, sử dụng hợp lý tài nguyên khoáng sản và bảo vệ môi trường trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh. Lưu trữ tỉnh Bắc Ninh. Đào Văn Thịnh, Hồ Vương Bính, Bùi Hữu Việt, Nguyễn Văn Niệm, Đỗ Đức Nguyên. 2007. Đánh giá hiện trạng ô nhiễm As trong nước ngầm ở tỉnh Bắc Ninh và đề xuất giải pháp khắc phục. Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Bắc Ninh. Bắc Ninh. Summary The groundwater and waste water quality in the Bắc Ninh province and some recommendations for pollution-minimization Bùi Hữu Việt, Đào Văn Thịnh, Hồ Vương Bính, Nguyễn Văn Niệm, Đỗ Đức Nguyên Bắc Ninh province is belonging to The Hồng River Delta. It’s contiguous to Hà Nội capital, in the major economical area (economic growth triangle: Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh) - high economic growth area, strong economic exchanges. It has a lot of advantages in socioeconomic development. Bắc Ninh province is the one of the highest economic growth provinces in our country. Therefore, at present and in the future, the water supply demand for living and production will go up quickly. The evaluation of the water quality and proposal on the directions for ground water pollution-minimization in Bắc Ninh province are indispensable and urgent problems for planning the development in the future. Based on the results of sample analysis of environmental criteria, the groundwater of Bắc Ninh province has been evaluated as still fresh, more or less is not polluted yet and can be supplied for living use; Some elements in waste water are over standard, because untreated or non-absolute treat waste water from factories, trade villages,… have been directly poured in the environment. Necessary measures for protection of water sources can be carried on such as preserving the basin areas from rubbish discharge and planning any industrial and human activities.