CÁC THÔNG SỐ THƯỜNG ĐƯỢC QUAN TRẮC TRONG NƯỚC NGẦM

Nước ngầm nằm sâu dưới bề mặt đất và thường không có những biểu hiện rõ ràng bằng mắt thường khi chất lượng bắt đầu suy giảm. Một nguồn nước có thể vẫn trong, không có mùi bất thường nhưng bên trong đã xuất hiện sự thay đổi về hàm lượng kim loại, nitơ, muối hòa tan, hợp chất hữu cơ hoặc các chất ô nhiễm khác.

Đó cũng là lý do quan trắc nước ngầm không đơn thuần là lấy một mẫu nước đem đi phân tích. Mỗi thông số được lựa chọn đều có một vai trò nhất định trong việc mô tả đặc tính của tầng chứa nước, nhận diện dấu hiệu bất thường và theo dõi sự thay đổi chất lượng theo thời gian.

Vậy nước ngầm thường được quan trắc những thông số nào? Và một danh mục quan trắc nên được xây dựng như thế nào để vừa đủ thông tin, vừa phù hợp với đặc điểm của từng khu vực?

1. Thông số quan trắc nước ngầm: Không chỉ là một danh sách chỉ tiêu

Không có một bộ thông số duy nhất áp dụng cho mọi giếng quan trắc nước ngầm.

Một giếng nằm trong khu dân cư có thể cần quan tâm nhiều hơn đến các chỉ tiêu liên quan đến nước thải sinh hoạt và vi sinh. Trong khi đó, giếng nằm gần khu công nghiệp có thể cần bổ sung kim loại, dung môi, dầu mỡ hoặc các chất đặc thù của hoạt động sản xuất.

Tương tự, nước ngầm ở khu vực ven biển cần được xem xét thêm nguy cơ gia tăng độ mặn, trong khi khu vực sản xuất nông nghiệp có thể cần chú ý đến nitrat, amoni hoặc dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật.

Vì vậy, có thể hình dung danh mục thông số theo ba lớp: Thông số nền → Thông số chỉ thị → Thông số ô nhiễm đặc thù

Trong đó, nhóm thông số nền giúp mô tả trạng thái chung của nước; nhóm chỉ thị giúp nhận biết sự thay đổi hoặc dấu hiệu bất thường; còn nhóm đặc thù được lựa chọn dựa trên nguồn gây ô nhiễm có khả năng xuất hiện tại khu vực.

Đây là cách tiếp cận phù hợp hơn so với việc sử dụng một danh sách dài các chỉ tiêu cho mọi vị trí.

2. Nhóm thông số cơ bản: “Nước đang ở trạng thái như thế nào?”

Những thông số đầu tiên thường được xem xét gồm pH, nhiệt độ, độ đục, độ dẫn điện EC và tổng chất rắn hòa tan TDS.

Đây là nhóm thông số tương đối cơ bản nhưng lại cung cấp rất nhiều thông tin khi được theo dõi liên tục hoặc so sánh theo thời gian.

2.1 pH – tính axit và kiềm của nước

pH cho biết trạng thái axit hoặc kiềm của nước. Đây không phải là thông số có thể dùng một mình để xác định nguồn ô nhiễm, nhưng nó có ảnh hưởng đến rất nhiều quá trình hóa học diễn ra trong tầng chứa nước.

Sự thay đổi pH có thể ảnh hưởng đến:

• Khả năng hòa tan của khoáng chất;
• Trạng thái tồn tại của kim loại;
• Các phản ứng oxy hóa – khử;
• Hoạt động của vi sinh vật;
• Hiệu quả của một số quá trình xử lý nước.

Vì vậy, nếu pH thay đổi bất thường, cần xem xét đồng thời các thông số khác để tìm nguyên nhân thay vì chỉ kết luận dựa trên một giá trị đơn lẻ.

2.2 EC và TDS – “dấu vết” của các chất hòa tan

EC – Electrical Conductivity phản ánh khả năng dẫn điện của nước, có liên quan đến sự hiện diện của các ion hòa tan.

TDS – Total Dissolved Solids phản ánh tổng lượng chất rắn hòa tan.

Hai thông số này thường được sử dụng cùng nhau vì chúng giúp nhận diện sự thay đổi về thành phần hòa tan của nước.

Nếu EC hoặc TDS tăng đáng kể so với nền dữ liệu trước đó, có thể cần xem xét các nguyên nhân như:

• Thay đổi điều kiện thủy văn;
• Hòa tan khoáng chất;
• Nước thải xâm nhập;
• Gia tăng các ion hòa tan;
• Nguy cơ xâm nhập mặn;
• Biến động từ hoạt động khai thác nước.

Tuy nhiên, EC hoặc TDS không cho biết chính xác chất nào đang gây ra sự thay đổi. Vì vậy, khi phát hiện biến động, cần phân tích thêm các ion và chất ô nhiễm liên quan.

2.3 Độ đục và nhiệt độ

Nước ngầm thường có độ đục tương đối thấp, nhưng giá trị này có thể tăng do quá trình bơm, khuấy trộn, hạt đất xâm nhập hoặc thao tác lấy mẫu.

Đây là lý do kỹ thuật lấy mẫu có thể ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả.

Nhiệt độ cũng thường được ghi nhận tại hiện trường. Bản thân nhiệt độ không phải là chỉ tiêu đặc trưng cho một nguồn ô nhiễm cụ thể, nhưng nó hỗ trợ giải thích các quá trình hóa học và sinh học trong nước.

3. Nhóm thông số giúp “đọc” điều kiện hóa học của tầng chứa nước

Nếu nhóm pH, EC, TDS giúp nhìn thấy trạng thái tổng quát, thì DO và ORP cung cấp thêm thông tin về điều kiện oxy hóa – khử của môi trường nước ngầm.

DO – Dissolved Oxygen là oxy hòa tan trong nước. Trong nước ngầm, hàm lượng DO chịu ảnh hưởng bởi đặc điểm tầng chứa nước, quá trình trao đổi với môi trường và hoạt động của các quá trình sinh hóa.

ORP – Oxidation-Reduction Potential phản ánh xu hướng oxy hóa hoặc khử của môi trường.

Hai thông số này đặc biệt hữu ích khi cần giải thích tại sao một số chất có thể chuyển từ dạng này sang dạng khác.

Chẳng hạn, điều kiện oxy hóa – khử có thể ảnh hưởng đến sự tồn tại và khả năng hòa tan của sắt, mangan, cũng như quá trình chuyển hóa các dạng nitơ và lưu huỳnh.

Vì vậy, trong một chương trình quan trắc chuyên sâu, DO và ORP không nên được xem như những con số độc lập. Chúng có giá trị hơn khi được phân tích cùng với Fe, Mn, amoni, nitrat và các thông số hóa học khác.

4. Nitơ, Chloride và Sulfate: Những thông số giúp nhận diện nguồn tác động

Một trong những nhóm thông số quan trọng trong quan trắc nước ngầm là các hợp chất chứa nitơ, đặc biệt là:

• Amoni;
• Nitrit;
• Nitrat;
• Tổng nitơ.

Các dạng nitơ có thể liên quan đến nước thải sinh hoạt, chăn nuôi, phân bón, chất hữu cơ phân hủy hoặc một số hoạt động công nghiệp.

Đặc biệt, nitrat thường được quan tâm tại những khu vực chịu ảnh hưởng của hoạt động nông nghiệp hoặc nguồn nước có chứa nitơ.

Trong khi đó, amoni có thể cung cấp thêm thông tin về nguồn ô nhiễm và điều kiện chuyển hóa nitơ trong tầng chứa nước.

Một điểm đáng chú ý là không nên chỉ nhìn vào một chỉ tiêu. Việc theo dõi đồng thời amoni, nitrit, nitrat, DO và ORP có thể giúp hiểu rõ hơn về quá trình chuyển hóa nitơ đang xảy ra.

Chloride – dấu hiệu cần chú ý tại khu vực có nguy cơ nhiễm mặn

Clorua (Cl^–) là một trong những ion thường được quan tâm trong nước ngầm.

Hàm lượng chloride có thể liên quan đến:

• Thành phần khoáng chất tự nhiên;
• Nước thải;
• Muối hòa tan;
• Nước biển hoặc nước lợ xâm nhập;
• Một số hoạt động sản xuất.

Đặc biệt ở các khu vực ven biển, sự gia tăng chloride cùng với EC và TDS có thể là dấu hiệu cần xem xét khi đánh giá nguy cơ xâm nhập mặn.

Sulfate – một mảnh ghép của bức tranh hóa học

Sulfate (SO₄^2-) có thể xuất hiện từ quá trình hòa tan khoáng chất tự nhiên hoặc từ các nguồn nhân sinh.

Khi sulfate thay đổi bất thường, việc xem xét đồng thời pH, EC, TDS và các ion khác có thể giúp xác định liệu biến động có liên quan đến đặc điểm tự nhiên của tầng chứa nước hay một nguồn tác động bên ngoài.

5. Sắt, Mangan và Kim loại: Khi nước ngầm bị ảnh hưởng bởi địa hóa hoặc hoạt động công nghiệp

Sắt (Fe) và mangan (Mn) là hai thông số thường gặp trong đánh giá nước ngầm.

Không phải lúc nào sự hiện diện của Fe và Mn cũng đồng nghĩa với ô nhiễm từ hoạt động công nghiệp. Hai nguyên tố này có thể xuất hiện tự nhiên do quá trình hòa tan khoáng chất trong đất đá và điều kiện địa hóa của tầng chứa nước.

Nồng độ Fe và Mn cũng chịu ảnh hưởng bởi điều kiện oxy hóa – khử. Vì vậy, khi phát hiện hàm lượng cao, việc chỉ nhìn vào kết quả Fe hoặc Mn là chưa đủ. Cần xem xét thêm: pH + DO + ORP + Fe + Mn

Sự kết hợp này có thể cung cấp nhiều thông tin hơn về cơ chế hình thành và biến động của các nguyên tố trong nước.

Khi nào cần quan tâm đến các kim loại khác?

Tại khu vực có hoạt động công nghiệp, danh mục quan trắc có thể cần mở rộng sang:

• Chì (Pb);
• Cadimi (Cd);
• Thủy ngân (Hg);
• Crom (Cr);
• Đồng (Cu);
• Kẽm (Zn);
• Niken (Ni);
• Asen (As).

Trong đó, Asen là một thông số cần được chú ý tại một số khu vực có nguy cơ địa chất hoặc lịch sử ô nhiễm.

Danh sách kim loại không nên được lựa chọn theo kiểu “càng nhiều càng tốt”. Cách hợp lý hơn là xác định hoạt động đang diễn ra xung quanh, loại hóa chất được sử dụng và chất ô nhiễm có khả năng đi vào tầng chứa nước.

Ví dụ:

Khu vực xi mạ → cần quan tâm nhóm kim loại

Luyện kim → kim loại và các chất đặc thù của quá trình

Sản xuất hóa chất → kim loại, hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ tùy quy trình

Khu vực lưu giữ chất thải → cần đánh giá theo thành phần chất thải và nguy cơ rò rỉ

6. Chất hữu cơ và vi sinh: Khi nào cần đưa vào chương trình quan trắc?

Nước ngầm thường được bảo vệ bởi các lớp đất và đá phía trên, nhưng điều đó không có nghĩa là nước ngầm hoàn toàn tách biệt với các nguồn ô nhiễm trên mặt đất.

Nước thải sinh hoạt, hệ thống tự hoại, khu chăn nuôi hoặc nước rỉ từ chất thải có thể tạo ra nguồn chất hữu cơ và vi sinh xâm nhập vào tầng chứa nước.

Khi đó, có thể xem xét các chỉ tiêu như:

• COD;
• BOD;
• TOC;
• Coliform;
• E. coli;
• Amoni;
• Nitrat;
• Các thông số hữu cơ đặc thù.

Các chỉ tiêu này cần được lựa chọn dựa trên mục đích quan trắc.

Ví dụ, tại khu vực có nguy cơ từ nước thải sinh hoạt, vi sinh + amoni + nitrat + các thông số hữu cơ có thể cung cấp thông tin hữu ích hơn so với việc chỉ phân tích một vài chỉ tiêu cơ bản.

Trong khi đó, tại khu vực công nghiệp, việc quan tâm đến COD/BOD có thể chưa đủ. Nếu quy trình sản xuất có sử dụng dung môi hoặc hóa chất hữu cơ, cần xem xét thêm các hợp chất đặc thù.

7. Dầu mỡ, VOC, BTEX và các chất ô nhiễm đặc thù

Đây là nhóm thông số không nhất thiết xuất hiện trong mọi chương trình quan trắc nước ngầm, nhưng lại rất quan trọng đối với những khu vực có nguy cơ cụ thể.

Ví dụ, khu vực gần kho nhiên liệu, trạm xăng hoặc nơi lưu trữ dầu có thể cần xem xét:

• Hydrocarbon;
• BTEX;
• Dầu mỡ;
• Các hợp chất hữu cơ liên quan.

Khu vực sử dụng dung môi có thể cần quan tâm đến:

• VOC;
• Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi;
• Dung môi đặc thù của quá trình sản xuất.

Khu vực sử dụng thuốc bảo vệ thực vật có thể cần xem xét các hoạt chất phù hợp với lịch sử sử dụng hóa chất.

Điều này cho thấy một nguyên tắc rất quan trọng:

Danh mục thông số nước ngầm nên được xây dựng từ “nguồn gây ô nhiễm có khả năng tồn tại”, thay vì bắt đầu từ một danh sách chỉ tiêu cố định.

Cách tiếp cận này vừa giúp tránh bỏ sót chất ô nhiễm quan trọng, vừa hạn chế việc phân tích quá nhiều thông số không cần thiết.

8. Đọc kết quả quan trắc nước ngầm như thế nào?

Một sai lầm phổ biến là xem từng thông số một cách riêng lẻ.

Ví dụ:

“EC tăng.”

Chỉ riêng thông tin này chưa cho biết nguyên nhân.

Nhưng nếu dữ liệu cho thấy: EC tăng + TDS tăng + Chloride tăng

thì có thể đặt ra vấn đề cần kiểm tra về sự gia tăng các chất hòa tan hoặc nguy cơ nhiễm mặn.

Tương tự: Amoni tăng + nitrat thay đổi + DO/ORP thay đổi

có thể cung cấp thêm thông tin về quá trình chuyển hóa nitơ trong tầng chứa nước.

Hay: Fe tăng + Mn tăng + DO thấp + điều kiện khử

có thể gợi ý một điều kiện địa hóa cần được nghiên cứu sâu hơn.

Những ví dụ này cho thấy giá trị của quan trắc nước ngầm không nằm ở việc có thật nhiều con số, mà nằm ở mối quan hệ giữa các con số và sự thay đổi của chúng theo thời gian.

9. Quan trắc nước ngầm cần theo dõi cả “Chất lượng” và “Mực nước”

Một yếu tố rất quan trọng nhưng đôi khi bị bỏ qua là mực nước ngầm.

Chất lượng nước và mực nước có thể có mối liên hệ với nhau.

Khi mực nước thay đổi, điều kiện dòng chảy và sự phân bố các chất hòa tan trong tầng chứa nước cũng có thể thay đổi.

Vì vậy, tại các chương trình quan trắc dài hạn, ngoài các chỉ tiêu hóa lý và hóa học, có thể cần theo dõi:

• Mực nước tĩnh;
• Mực nước động;
• Xu hướng hạ thấp hoặc phục hồi mực nước;
• Quan hệ giữa mực nước và chất lượng nước.

Khi kết hợp mực nước + chất lượng nước + thời gian, dữ liệu quan trắc sẽ có giá trị hơn trong việc đánh giá diễn biến của tầng chứa nước.

10. Quan trắc tự động và quan trắc phòng thí nghiệm: Không phải thông số nào cũng đo giống nhau

Sự phát triển của IoT và thiết bị đo trực tuyến cho phép một số thông số nước ngầm được theo dõi liên tục.

Các thông số phù hợp với thiết bị đo tại hiện trường có thể bao gồm:

• Mực nước;
• Nhiệt độ;
• pH;
• EC;
• TDS;
• DO;
• ORP;
• Một số thông số khác tùy công nghệ.

Mô hình có thể được xây dựng theo hướng:

GIẾNG QUAN TRẮC → CẢM BIẾN → DATA LOGGER → TRUYỀN DỮ LIỆU → SERVER/CLOUD → DASHBOARD

Tuy nhiên, điều này không có nghĩa tất cả các chỉ tiêu đều có thể thay thế bằng cảm biến online.

Các thông số như kim loại, thuốc bảo vệ thực vật, VOC, BTEX hoặc nhiều hợp chất đặc thù vẫn có thể cần lấy mẫu, bảo quản và phân tích bằng phương pháp phòng thí nghiệm phù hợp.

Do đó, một chương trình hiện đại thường kết hợp:

QUAN TRẮC LIÊN TỤC TẠI HIỆN TRƯỜNG + LẤY MẪU PHÂN TÍCH ĐỊNH KỲ

Hai nguồn dữ liệu bổ trợ cho nhau thay vì loại trừ nhau.

11. Bảng tổng hợp các thông số thường gặp

Nhóm	Thông số tiêu biểu	Thông tin có thể cung cấp
Trạng thái cơ bản	pH, nhiệt độ, độ đục	Đặc điểm vật lý và hóa học ban đầu
Chất hòa tan	EC, TDS	Biến động tổng lượng chất hòa tan
Oxy hóa – khử	DO, ORP	Điều kiện địa hóa trong tầng chứa nước
Nitơ	Amoni, nitrit, nitrat	Dấu hiệu và quá trình chuyển hóa nitơ
Ion	Cl–, SO42-	Thành phần hóa học, nguồn tác động và nguy cơ nhiễm mặn
Khoáng chất	Độ cứng, Ca, Mg	Đặc tính khoáng hóa của nước
Kim loại	Fe, Mn	Địa hóa tự nhiên và biến động chất lượng
Kim loại đặc thù	As, Pb, Cd, Hg, Cr, Ni,…	Nguy cơ từ địa chất hoặc hoạt động công nghiệp
Chất hữu cơ	COD, BOD, TOC	Dấu hiệu ô nhiễm hữu cơ
Vi sinh	Coliform, E. coli	Nguy cơ ô nhiễm vi sinh
Chất ô nhiễm đặc thù	VOC, BTEX, dầu mỡ, thuốc BVTV,…	Dấu hiệu ô nhiễm theo nguồn

12. Lựa chọn thông số: Càng nhiều có phải càng tốt?

Không nhất thiết.

Một danh mục quá ít thông số có thể bỏ sót nguồn ô nhiễm. Nhưng một danh mục quá lớn cũng làm tăng chi phí lấy mẫu, phân tích và xử lý dữ liệu mà chưa chắc tạo ra thêm giá trị tương ứng.

Cách tiếp cận hiệu quả hơn là bắt đầu từ 5 câu hỏi:

1. Nước ngầm được sử dụng cho mục đích gì?

2. Khu vực đang có những hoạt động nào?

3. Những nguồn nào có khả năng gây ô nhiễm?

4. Chất ô nhiễm nào có khả năng đi vào tầng chứa nước?

5. Cần dữ liệu để theo dõi hiện trạng, phát hiện sự cố hay đánh giá xu hướng dài hạn?

Từ đó có thể xây dựng danh mục theo cấu trúc: THÔNG SỐ NỀN → THÔNG SỐ CHỈ THỊ → THÔNG SỐ ĐẶC THÙ

Ví dụ:

Khu dân cư → pH, EC, TDS, amoni, nitrat, vi sinh, chất hữu cơ,…

Khu vực nông nghiệp → pH, EC, TDS, nitrat, amoni, thuốc bảo vệ thực vật,…

Khu công nghiệp → nhóm thông số nền + kim loại + chất hữu cơ/ hóa chất đặc thù theo ngành.

Khu vực ven biển → nhóm thông số nền + Cl⁻ + EC + TDS và các thông số phù hợp để đánh giá nguy cơ xâm nhập mặn.

Kết luận

Các thông số quan trắc nước ngầm là những “mảnh ghép” giúp mô tả toàn bộ trạng thái của tầng chứa nước. pH cho biết điều kiện axit – kiềm; EC và TDS phản ánh sự thay đổi của các chất hòa tan; DO và ORP giúp giải thích điều kiện oxy hóa – khử; nitơ và các ion giúp nhận diện nguồn tác động; Fe, Mn và các kim loại cung cấp thông tin về địa hóa hoặc nguy cơ ô nhiễm công nghiệp; trong khi các chỉ tiêu hữu cơ, vi sinh, VOC, BTEX hay thuốc bảo vệ thực vật được lựa chọn khi khu vực có nguy cơ tương ứng.

Điều quan trọng không phải là “quan trắc càng nhiều thông số càng tốt”, mà là lựa chọn đúng thông số cho đúng mục tiêu.

Một chương trình quan trắc nước ngầm hiệu quả nên trả lời được ba câu hỏi:

NƯỚC NGẦM ĐANG Ở TRẠNG THÁI NÀO?

CHẤT LƯỢNG CÓ ĐANG THAY ĐỔI KHÔNG?

NẾU CÓ THAY ĐỔI, NGUYÊN NHÂN CÓ THỂ ĐẾN TỪ ĐÂU?

Khi kết hợp dữ liệu chất lượng nước, mực nước, điều kiện địa chất – thủy văn và hoạt động sử dụng đất xung quanh, hệ thống quan trắc không chỉ tạo ra một bảng kết quả phân tích mà có thể trở thành công cụ theo dõi sức khỏe của tầng chứa nước theo không gian và thời gian.

Đây cũng là nền tảng để doanh nghiệp, khu công nghiệp và đơn vị quản lý môi trường chuyển từ cách tiếp cận “lấy mẫu để biết kết quả” sang “theo dõi dữ liệu để hiểu diễn biến và chủ động quản lý”.

Xem thêm: Các tin tức, thông báo về Mecie

---

CÔNG TY TNHH MÁY VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP HÓA CHẤT - MÔI TRƯỜNG MECIE 
☎ Hotline: 0961.628.998 
✉ Email: [email protected] 
 KV Miền Bắc: Số 57 đường Louis XII - LK45, KĐT mới Hoàng Văn Thụ, Phường Hoàng Mai, TP Hà Nội, Việt Nam.
 KV Miền Nam: Tòa nhà Fideco, 28 Phùng Khắc Khoan, phường Tân Định, Thành phố Hồ Chí Minh.