BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN VŨ LONG NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ DỊCH CHUYỂN ASEN TỪ TẦNG CHỨA NƯỚC HOLOCEN VÀO TẦNG CHỨA NƯỚC PLEISTOCEN, LẤY VÍ DỤ VÙNG THẠCH THẤT - ĐAN PHƯỢNG, HÀ NỘI LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội - Năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN VŨ LONG NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ DỊCH CHUYỂN ASEN TỪ TẦNG CHỨA NƯỚC HOLOCEN VÀO TẦNG CHỨA NƯỚC PLEISTOCEN, LẤY VÍ DỤ VÙNG THẠCH THẤT - ĐAN PHƯỢNG, HÀ NỘI Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 9520501 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Phạm Quý Nhân PGS.TS Flemming Larsen Hà Nội - Năm 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận án Trần Vũ Long ii LỜI CÁM ƠN Luận án thực hồn thành Bộ mơn Địa chất Thuỷ văn, Khoa Khoa học Kỹ thuật Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, hướng dẫn khoa học PGS.TS Phạm Quý Nhân (Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội) PGS.TS Flemming Larsen (Cục Địa chất Đan Mạch Greenland) Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu, viết luận án, tác giả nhận động viên tinh thần hướng dẫn tận tình Tiểu ban hướng dẫn Tác giả ln nhận giúp đỡ, góp ý động viên thầy cô giáo Bộ môn Địa chất Thuỷ văn, tập thể cán đội ngũ khoa học Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Liên đoàn Quy hoạch Điều tra tài nguyên nước miền Bắc, Hội Địa chất thuỷ văn Việt Nam… Các nhà khoa học chuyên môn: PGS.TS Nguyễn Văn Lâm, PGS.TS Nguyễn Kim Ngọc, PGS.TS Đoàn Văn Cánh, PGS.TS Nguyễn Văn Đản, TS Đặng Đình Phúc, TS Đặng Đức Nhận, PGS TS Trần Hồng Cơn, TS Đỗ Văn Bình, TS Vũ Thanh Tâm, TS Đỗ Trọng Sự, GS TS Trương Xuân Luận, GS.TS Dieke Postma, TS Hoàng Văn Hoan,… cộng dự án VietAS NCS Đặng Trần Trung, NCS Nguyễn Thế Chuyên, NCS Trần Thành Lê nhiều cán khoa học, chuyên môn trường Tác giả cám ơn TS Nguyễn Bách Thảo, TS Trần Thị Thanh Thuỷ, NCS Phạm Khánh Huy, ThS Phạm Hoàng Anh, ThS Nguyễn Xuân Tiếp, ThS Phạm Văn Thu giúp đỡ tinh thần vật chất để hoàn thành luận án Tác giả xin cảm ơn dự án nghiên cứu As NDĐ (VietAS) pha II, tài trợ Cơ quan phát triển quốc tế Đan Mạch (DANIDA), cho tác giả hội học tập, nghiên cứu và tài trợ kinh phí thực cơng tác thực địa, phân tích thí nghiệm theo hướng nghiên cứu đề tài luận án Qua tác giả xin chân thành cảm ơn hợp tác giúp đỡ Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ môi trường Phát triển bền vững (CETASD) hỗ trợ tác giả cơng tác lấy mẫu phân tích mẫu; Cục Địa chất Đan Mạch (GEUS) tạo điều kiện cho tác giả phân tích mẫu nước, tiến hành thí nghiệm phòng hỗ trợ thiết bị sử dụng trường iii Đặc biệt, tác giả xin cảm ơn sâu sắc đến Ban Giám hiệu Trường ĐH Mỏ - Địa chất, lãnh đạo Khoa Khoa học Kỹ thuật Địa chất Phòng Đào tạo Sau đại học giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hồn thành luận án Một lần tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tất giúp đỡ quý báu đó! iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CÁM ƠN ii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH ix MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ASEN TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT 10 1.1 Các cơng trình nghiên cứu giới .10 1.1.1 Nhóm đánh giá trạng xác định chế giải phóng As vào NDĐ 10 1.1.2 Nhóm nghiên cứu đường dịch chuyển As khả tổn thương TCN bên trước ô nhiễm As 14 1.2 Nghiên cứu As Việt Nam khu vực nghiên cứu 17 1.2.1 Nghiên cứu As Việt Nam .17 1.2.2 Các nghiên cứu As khu vực nghiên cứu 23 1.3 Các chế dịch chuyển As NDĐ 26 1.3.1 Khái niệm chung nghiên cứu chế dịch chuyển As từ TCN qh vào TCN qp 26 1.3.2 Cơ chế thuỷ động lực 28 1.3.3 Cơ chế thuỷ địa hoá 30 CHƯƠNG - ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ VÀ CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ TỒN TẠI VÀ DỊCH CHUYỂN ASEN TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 38 2.1 Khái quát khu vực nghiên cứu 38 v 2.2 Đặc điểm phân bố As khu vực nghiên cứu 42 2.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến tồn dịch chuyển As NDĐ 46 2.3.1 Khí tượng 46 2.3.2 Thuỷ văn 48 2.3.3 Thành phần khống vật - thạch học trầm tích 50 2.3.4 Tuổi trầm tích tuổi NDĐ .55 2.3.5 Đặc điểm ĐCTV 58 2.3.6 Thuỷ địa hoá học 66 2.3.7 Vi sinh vật 75 2.3.8 Khai thác NDĐ 76 2.3.9 Thổ nhưỡng sử dụng đất 78 CHƯƠNG - CƠ CHẾ DỊCH CHUYỂN ASEN TRONG NƯỚC DƯỚI ĐẤT .80 3.1 Vấn đề phương pháp nghiên cứu 80 3.1.1 Vấn đề nghiên cứu 80 3.1.2 Phương pháp nghiên cứu 80 3.2 Cơ sở lý thuyết mơ hình số dịch chuyển As hoà tan NDĐ 82 3.2.1 Lý thuyết mơ hình số dòng chảy MODFLOW 82 3.2.2 Lý thuyết mơ hình số dịch chuyển As hoà tan NDĐ MT3D - USGS 84 3.3 Mơ hình số dịch chuyển As NDĐ khu vực nghiên cứu .90 3.3.1 Mơ hình số dòng chảy .91 3.3.2 Mô hình dịch chuyển As NDĐ khu vực nghiên cứu 96 3.4 Cơ chế dịch chuyển As từ TCN qh vào TCN qp 108 3.4.1 Mơ hình dịch chuyển As Thạch Thất - Đan Phượng 108 3.4.2 So sánh với kết nghiên cứu mơ hình dịch chuyển As Nam Dư 112 3.4.3 Thảo luận 112 CHƯƠNG - CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM ASEN ĐỐI VỚI TẦNG vi CHỨA NƯỚC PLEISTOCEN 114 4.1 Nguyên tắc chung giải pháp giảm thiểu ô nhiễm As 114 4.2 Giải pháp khắc phục hạn chế khu vực nghiên cứu Thạch Thất - Đan Phượng 115 4.3 Công nghệ xử lý As nước 116 4.3.1 Các dạng công nghệ xử lý As nước 116 4.3.2 Công nghệ xử lý As Việt Nam giới 118 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .119 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .122 TÀI LIỆU THAM KHẢO .124 PHỤ LỤC 135 vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT ĐBBB - Đồng Bắc Bộ DIC - Hợp chất Carbon vô hòa tan DOC - Hợp chất Carbon hữu hồ tàn DEM - Mơ hình số độ cao DO - Oxi hoà tan ĐC - Địa chất ĐCTV - Địa chất thủy văn ĐVL - Địa vật lý K - Hệ số thấm thuỷ lực LK - Lỗ khoan M - Tổng khống hóa NDĐ - Nước đất TDS - Tổng hàm lượng chất rắn hòa tan TCN - Tầng chứa nước qh - Holocen qp - Pleistocen viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Phân bố hàm lượng As khoáng vật mẫu cát cỡ hạt (355 - 600µm) Đơn vị tính: (mg/kg) 54 Bảng 2.2 Kết định tuổi NDĐ khu vực nghiên cứu .57 Bảng 2.3 Kết thí nghiệm ĐCTV TCN qh 59 Bảng 2.4 Kết thí nghiệm thơng số ĐCTV TCN qp khu vực nghiên cứu 61 Bảng 2.5 Tổng hợp tiêu oxi hoá - khử lỗ khoan nghiên cứu Đan Phượng 69 Bảng 2.6 Tổng hợp tiêu oxi hoá - khử lỗ khoan nghiên cứu Vân Cốc 71 Bảng 2.7 Tổng hợp tiêu oxi hoá - khử lỗ khoan nghiên cứu Phú Kim 73 Bảng 3.1 Tổng hợp thông số ĐCTV sử dụng mơ hình dòng chảy 92 Bảng 3.2 Tổng hợp thông số dịch chuyển As khu vực nghiên cứu 99 Bảng 3.3 Tổng hợp tính tốn vận tốc dịch chuyển trung bình TCN qp .110 ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN VŨ LONG NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ DỊCH CHUYỂN ASEN TỪ TẦNG CHỨA NƯỚC HOLOCEN VÀO TẦNG CHỨA NƯỚC PLEISTOCEN, LẤY VÍ DỤ VÙNG THẠCH THẤT - ĐAN PHƯỢNG, HÀ... nhiệm vụ nghiên cứu Đề tài Nghiên cứu chế dịch chuyển Asen từ tầng chứa nước Holocene vào tầng chứa nước Pleistocene Lấy ví dụ vùng Thạch Thất - Đan Phượng, Hà Nội thực với mục đích nhiệm vụ sau:... hình số dịch chuyển As NDĐ khu vực nghiên cứu .90 3.3.1 Mơ hình số dòng chảy .91 3.3.2 Mơ hình dịch chuyển As NDĐ khu vực nghiên cứu 96 3.4 Cơ chế dịch chuyển As từ TCN qh vào TCN