Luận văn Đặc điểm hình thành các hợp chất nito trong nước dưới đất khu vực Hà Nội

Nội dung tài liệu: Luận văn Đặc điểm hình thành các hợp chất nito trong nước dưới đất khu vực Hà Nội

1. ĐẠI H ỌC QU ỐC GIA HÀ N ỘI TR ƯỜNG ĐẠI H ỌC KHOA H ỌC T Ự NHIÊN --------------------- Văn Thùy Linh ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÀNH CÁC H ỢP CH ẤT NITO TRONG N ƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU V ỰC HÀ N ỘI LU ẬN V ĂN TH ẠC S Ĩ KHOA H ỌC Hà N ội – Năm 2013
2. ĐẠI H ỌC QU ỐC GIA HÀ N ỘI TR ƯỜNG ĐẠI H ỌC KHOA H ỌC T Ự NHIÊN --------------------- Văn Thùy Linh ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÀNH CÁC H ỢP CH ẤT NITO TRONG N ƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU V ỰC HÀ N ỘI Chuyên ngành: Khoáng v ật h ọc và Địa hóa h ọc Mã s ố : 60440205 LU ẬN V ĂN TH ẠC S Ĩ KHOA H ỌC NGƯ ỜI H ƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN VĂN ĐẢN Hà N ội – Năm 2013
3. MỤC LỤC MỞ ĐẦ U .......................................................................................................................................... 1 1. Tính c ấp thi ết c ủa lu ận v ăn ................................................................................. 1 2. Đối tượng và ph ạm vi nghiên c ứu ....................................................................... 3 3. M ục tiêu c ủa đề tài ............................................................................................. 3 4. Nội dung nghiên c ứu .......................................................................................... 4 5. Cơ s ở s ố li ệu ....................................................................................................... 4 6. Ph ươ ng pháp nghiên c ứu ..................................................................................... 4 7. Ý ngh ĩa khoa h ọc và th ực ti ễn ............................................................................. 5 8. C ấu trúc c ủa lu ận v ăn .......................................................................................... 6 CH ƯƠ NG 1: T ỔNG QUAN V Ề CÁC H ỢP CH ẤT NITO TRONG N ƯỚC ........ 7 1.1 Ngu ồn g ốc hình thành các h ợp ch ất Nito trong n ước ....................................... 7 1.2 D ạng t ồn t ại c ủa các h ợp ch ất Nit ơ .................................................................. 8 1.3 Quá trình chuy ển đổ i c ủa các h ợp ch ất Nito trong môi tr ường ....................... 10 1.4 Ảnh h ưởng c ủa các h ợp ch ất Nito đố i v ới con ng ười và h ệ sinh thái .............. 13 1.5 Tình hình nghiên c ứu ô nhi ễm các h ợp ch ất Nito trong n ước d ưới đấ t ........... 14 CH ƯƠ NG 2 : CÁC Y ẾU T Ố ẢNH H ƯỞNG ĐẾ N ĐẶ C ĐIỂM TH ỦY ĐỊ A HÓA N ƯỚC D ƯỚI ĐẤ T KHU V ỰC HÀ N ỘI ..............................................................17 2.1 Đặc điểm đị a lý t ự nhiên ............................................................................. 17 2.1.1 V ị trí đị a lý .................................................................................................. 17 2.1.2 Đặc điểm đị a hình ........................................................................................ 18 2.1.2 Đặc điểm khí h ậu ......................................................................................... 18
4. 2.1.3 Đặc điểm th ủy v ăn ....................................................................................... 19 2.2 Đặc điểm dân c ư, kinh t ế - xã h ội ................................................................ 23 2.3 Đặc điểm đị a ch ất – địa ch ất th ủy v ăn khu v ực nghiên c ứu .......................... 25 2.3.1 Đặc điểm đị a ch ất ........................................................................................ 25 2.3.2 Đặc điểm đị a ch ất th ủy v ăn .......................................................................... 28 2.4 Hi ện tr ạng khai thác và x ả th ải n ước d ưới đấ t .................................................. 34 2.4.1 Hi ện tr ạng khai thác và s ử d ụng n ước dưới đấ t .............................................. 34 2.4.1.1 Hình th ức khai thác n ước d ưới đấ t t ập trung ............................................... 34 2.4.1.2 Hình th ức khai thác đơn l ẻ .......................................................................... 36 2.4.2 Hi ện tr ạng x ả th ải .......................................................................................... 40 CH ƯƠ NG 3: C Ơ S Ở S Ố LI ỆU VÀ PH ƯƠ NG PHÁP NGHIÊN C ỨU ................. 44 3.1 Ph ươ ng pháp nghiên c ứu ................................................................................. 44 3.1.1 Ph ươ ng pháp điều tra kh ảo sát th ực đị a .......................................................... 44 3.1.2 Ph ươ ng pháp trong phòng thí nghi ệm ........................................................... 48 3.1.3 Ph ươ ng pháp th ống kê x ử lý s ố li ệu .............................................................. 52 3.2 Cơ s ở s ố li ệu ................................................................................................... 54 CH ƯƠ NG 4: ĐẶC ĐIỂM TH ỦY ĐỊ A HÓA N ƯỚC DƯỚI ĐẤ T KHU V ỰC NGHIÊN C ỨU............................................................................................................................. 56 4.1 Thành ph ần chính c ủa n ước d ưới đấ t ................................................................ 56 4.1.1 Thành ph ần chính c ủa n ước d ưới đấ t t ầng Holocen........................................ 56 4.1.2 Thành ph ần chính c ủa n ước d ưới đấ t t ầng Pleistocen ..................................... 58 4.2 Thành ph ần các nguyên t ố vi l ượng .................................................................. 60
5. 4.2.1 Thành ph ần nguyên t ố vi l ượng trong t ầng ch ứa n ước qh ............................. 60 4.2.2 Thành ph ần các nguyên t ố vi l ượng trong t ầng ch ứa n ước Pleistocen ............ 61 4.3 Độ t ổng khoáng hóa ......................................................................................... 62 4.4 Ki ểu hóa h ọc c ủa n ước d ưới đấ t ....................................................................... 63 4.4.1 Ki ểu hóa h ọc c ủa n ước t ầng Holocen ............................................................. 63 4.4.2 Ki ểu hóa h ọc c ủa n ước t ầng Pleistocen .......................................................... 64 CH ƯƠ NG 5: NGU ỒN G ỐC VÀ C Ơ CH Ế Ô NHI ỄM CÁC H ỢP CH ẤT NITO TRONG N ƯỚC D ƯỚI ĐẤ T KHU V ỰC HÀ N ỘI ........................................................ 66 5.1 Đánh giá v ề tình hình ô nhi ễm các h ợp ch ất Nito trong ND Đ khu v ực Hà N ội . 66 5.1.1 Nh ững v ấn đề chung ...................................................................................... 66 5.1.1.1 Khái ni ệm ................................................................................................... 66 5.1.1.2 Các tiêu chu ẩn, quy chu ẩn để đánh giá ô nhi ễm .......................................... 66 5.1.1.3 Phân lo ại các m ức độ ô nhi ễm các h ợp ch ất Nito trong n ước d ưới đấ t ........ 67 5.1.2 Đánh giá tình hình ô nhi ễm các h ợp ch ất Nito trong ND Đ khu v ực Hà N ội .. 68 5.1.2.1 Đánh giá chung ........................................................................................... 68 5.1.2.2 Đánh giá tình hình ô nhi ễm các h ợp ch ất Nito trong nước d ưới đấ t từng vùng nghiên c ứu.............................................................................................................. 77 5.2 Ngu ồn g ốc và c ơ ch ế ô nhi ễm các h ợp ch ất Nito trong n ước d ưới đấ t ............... 89 5.2.1 C ơ s ở c ủa vi ệc s ử d ụng đồ ng v ị 15 N trong nghiên c ứu xác đị nh ngu ồn g ốc các hợp ch ất Nito .......................................................................................................... 89 5.2.2 Ngu ồn g ốc và c ơ ch ế ô nhi ễm các h ợp ch ất Nito trong n ước d ưới đấ t ............ 90 5.2.2.1 Thành ph ần đồ ng v ị 15 N trong tr ầm tích ...................................................... 90 5.2.2.2 Thành ph ần đồ ng v ị 15 N trong n ước d ưới đấ t ............................................. 96
6. 5.2.3 Nh ận đị nh xu th ế phát tri ển m ức độ ô nhi ễm trong t ươ ng lai và đề xu ất m ột s ố gi ải pháp kh ắc ph ục ô nhi ễm ................................................................................ 100 5.2.3.1 Nh ận đị nh xu th ế phát tri ển m ức độ ô nhi ễm trong t ươ ng lai ..................... 100 5.2.3.2 Các gi ải pháp kh ắc ph ục ô nhi ễm .............................................................. 101 KẾT LU ẬN ................................................................................................................................. 115 TÀI LI ỆU THAM KH ẢO ..................................................................................................... 117
7. DANH M ỤC HÌNH Hình 1 : Chu trình chuy ển hóa Nito trong môi tr ường .................................................. 13 Hình 2: B ản đồ hành chính khu v ực nghiên c ứu ......................................................... 17 Hình 3: Bi ểu đồ biểu di ễn l ượng m ưa, b ốc h ơi hàng n ăm tr ạm khí t ượng Láng .......... 19 Hình 4: M ực n ước sông H ồng t ại điểm PSH2 th ời k ỳ 1993 – 2011 ............................. 20 Hình 5: C ột địa t ầng tr ầm tích và các đơ n v ị đị a ch ất th ủy v ăn ................................... 26 Hình 6: Ph ễu h ạ th ấp m ực n ước t ầng qp khu v ực phía Nam sông H ồng tháng 2/2012 38 Hình 7: V ị trí l ấy các l ỗ khoan trong bãi thí nghi ệm Nam D ư ..................................... 46 Hình 8: S ơ đồ v ị trí l ấy m ẫu n ước d ưới đấ t ................................................................ 47 Hình 9: S ơ đồ nh ồi b ẫy n ước ...................................................................................... 51 Hình 10: Sơ đồ l ắp đặ t phân tích m ẫu r ắn ................................................................... 52 Hình 11: Đồ th ị t ươ ng quan gi ữa hàm l ượng Mg 2+ và Ca 2+ trong ND Đ t ầng qh ......... 57 Hình 12 : Đồ th ị bi ểu di ễn các tham s ố th ống kê hàm l ượng TDS ND Đ t ầng Holocen và Pleistocen .............................................................................................................. 62 Hình 13: B ản đồ hi ện tr ạng ô nhi ễm Amoni trong ND Đ t ầng qh mùa khô 2012 ......... 73 Hình 14: B ản đồ hi ện tr ạng ô nhi ễm Amoni trong ND Đ t ầng qh mùa m ưa 2012 ........ 74 Hình 15: B ản đồ hi ện tr ạng ô nhi ễm Amoni trong ND Đ t ầng qp mùa khô 2012 ......... 75 Hình 16: B ản đồ hi ện tr ạng ô nhi ễm Amoni trong ND Đ t ầng qp mùa m ưa 2012 ........ 76 Hình 17: Bi ến đổ i hàm l ượng trung bình Amoni trong ND Đ vùng BSH ..................... 77 Hình 18: Bi ến thiên hàm l ượng Amoni trong ND Đ t ầng qp và qh t ại điểm P.65 ......... 78 Hình 19: Bi ến thiên hàm l ượng Amoni trong ND Đ khu v ực Gia Lâm ........................ 81 Hình 20: Bi ến thiên hàm l ượng Amoni trong ND Đ t ại điểm quan tr ắc P.13 ................ 82 Hình 21: Bi ến thiên hàm l ượng Amoni trong ND Đ khu v ực Nam sông H ồng ............. 85 Hình 22: Bi ến thiên hàm l ượng Amoni t ại điểm P.61 – nhà máy n ước Pháp Vân ....... 88 Hình 23 Bi ến thiên hàm l ượng t ại điểm quan tr ắc P.38 – ĐH Bách Khoa ................... 88 Hình 24: Bi ến thiên hàm l ượng Amoni t ại điểm quan tr ắc P.87- Bãi Gi ếng Nam D ư .. 88 Hình 25: Đóng góp thành ph ần 15 N trong môi tr ường ................................................. 90
8. Hình 26: Đồ th ị t ươ ng quan hàm l ượng 15 N trong c ụm l ỗ khoan DHA ........................ 92 Hình 27: Đồ th ị t ươ ng quan hàm l ượng Amoni và δ15 N trong c ụm l ỗ khoan DHB ..... 93 Hình 28: Đồ th ị t ươ ng quan gi ữa hàm l ượng TOC và Amoni trong tr ầm tích .............. 93 Hình 29: Bi ến thiên giá tr ị và δ15 N trong c ụm l ỗ khoan SDHA và SDHB .................. 94 Hình 30: Bi ến thiên hàm l ượng Amoni và giá tr ị δ15 N theo độ sâu l ỗ khoan P.41 ....... 95 Hình 31: T ươ ng quan gi ữa hàm l ượng amoni và TOC trong ND Đ t ầng qh ................. 97 Hình 32: T ươ ng quan gi ữa hàm l ượng Amoni và TOC trong ND Đ t ầng qp ................ 97 Hình 33: Minh ho ạ bãi gi ếng d ạng đường th ẳng ....................................................... 103 Hình 34: Minh ho ạ bãi gi ếng d ạng di ện tích ............................................................. 103 Hình 35: Minh h ọa m ặt c ắt các l ỗ khoan quan tr ắc ................................................... 104 Hình 36: Minh h ọa m ặt c ắt l ỗ khoan quan tr ắc trong vùng canh tác .......................... 104 Hình 37 : S ử d ụng gi ếng hút n ước để h ạ th ấp m ực n ước ng ầm ................................. 107 Hình 38: B ơm các ch ất dinh d ưỡng vào t ầng ch ứa để thúc đẩ y bi ến đổ i sinh h ọc...... 108 Hình 39: T ường ch ắn th ẳng đứ ng để h ạ th ấp m ực n ước ng ầm .................................. 108
9. DANH M ỤC B ẢNG Bảng 1: Các công trình nghiên c ứu v ề nhi ễm b ẩn các h ợp ch ất Nito trong ND Đ trên th ế gi ới ............................................................................................................................. 15 Bảng 2: Th ống kê các h ồ vùng n ội thành thành ph ố Hà N ội ....................................... 23 Bảng 3: Dân s ố và di ện tích các qu ận/ huy ện khu vực nghiên c ứu .............................. 24 Bảng 4: B ề dày l ớp bùn h ệ t ầng H ải H ưng ở m ột s ố khu v ực .................................... 28 Bảng 5: T ổng h ợp tình hình qu ản lý khai thác t ập trung n ước d ưới đấ t ...................... 35 Bảng 6: Các bãi chôn l ấp rác chính ở Hà N ội ............................................................. 41 Bảng7: Th ống kê các điểm kh ảo sát x ả th ải ................................................................ 42 Bảng 8: M ẫu xây d ựng đường chu ẩn .......................................................................... 48 Bảng 9: Đặ c tr ưng th ống kê n ồng độ các TPHH ND Đ khu v ực nghiên c ứu ................ 56 Bảng 10: Đặ c tr ưng th ống kê n ồng độ các TPHH ND Đ t ầng qp ................................. 59 Hình 11: T ươ ng quan thành ph ần các ion chính trong ND Đ t ầng qh và qp ................ 60 Bảng 12: K ết qu ả phân tích các nguyên t ố vi l ượng ND Đ t ầng Holocen ..................... 60 Bảng 13: K ết qu ả phân tích các nguyên t ố vi l ượng ND Đ t ầng Pleistocen .................. 62 Bảng 14: C ơ s ở đánh giá ô nhi ễm các h ợp ch ất Nito trong n ước d ưới đấ t ................... 67 Bảng 15: Phân lo ại m ức độ nhi ễm b ẩn n ước d ưới đấ t b ởi các h ợp ch ất Nito ............... 68 Bảng 16: Đặ c tr ưng th ống kê hàm l ượng các h ợp ch ất Nito trong n ước d ưới đấ t ........ 70 Bảng 17: Th ống kê di ện tích ô nhi ễm Amoni trong ND Đ khu v ực nghiên c ứu ........... 71 Bảng 18: Đặ c tr ưng th ống kê hàm l ượng các h ợp ch ất Nito trong ND Đ t ầng qp khu vực B ắc Sông H ồng .................................................................................................... 79 Bảng 19: Đặ c tr ưng th ống kê hàm l ượng các h ợp ch ất Nito trong ND Đ t ầng qh khu vực B ắc Sông H ồng .................................................................................................... 80 Bảng 20: Đặ c tr ưng th ống kê hàm l ượng các h ợp ch ất Nito trong ND Đ qp khu v ực Gia Lâm ............................................................................................................................ 83 Bảng 21: Đặ c tr ưng th ống kê hàm l ượng các h ợp ch ất Nito trong ND Đ t ầng qh khu vực Gia Lâm ............................................................................................................... 84
10. Bảng 22: Đặ c tr ưng th ống kê hàm l ượng các h ợp ch ất Nito trong ND Đ t ầng qp khu vực Nam Sông H ồng .................................................................................................. 86 Bảng 23: Đặ c tr ưng th ống kê hàm l ượng các h ợp ch ất Nito trong ND Đ t ầng qh khu vực phía Nam sông H ồng ........................................................................................... 87 Bảng 24: T ỷ l ệ đóng góp các đồng v ị Nito trong t ự nhiên ........................................... 89 Bảng 25: T ỷ l ệ đóng góp hàm l ượng Amoni trong ND Đ b ởi ngu ồn vô c ơ và h ữu c ơ .. 99