CÁc từ, CỤm từ viết tắT 4

1.1.6 Nghiên cứu chất lượng NDĐ:

Đặt nền móng cho việc giải thích sự hình thành thành phần hóa học của NDĐ là Lomonoxov M.V. (1711 - 1765) trên cơ sở nghiên cứu quá trình hóa lý của NDĐ với đất đá hình thành nên độ tổng khoáng hóa trong nước. Ông cũng đã nêu lên bản chất và tính đa dạng của thành phần hóa học bởi sự hòa tan và rửa lũa của đất đá. Tiếp theo đó, nhiều nhà khoa học đã đi sâu giải quyết vấn đề này như Bunsen R. (1871), Fresenius, Clusius (1857), Than K. (1864) và Arrhenius S. (1887).

Chất lượng của NDĐ được hình thành từ tổng hợp của nhiều quá trình thành tạo của tầng chứa nước. Chúng luôn ở trạng thái biến đổi tiên tục và phụ thuộc vào điều kiện hình thành, quá trình vận động, thành phần và đặc tính hóa lý của môi trường thạch học cũng như các chất mà nó tiếp xúc. Vernatxki V.I. cho rằng sự hình thành thành phần hóa học NDĐ là kết quả của sự phá hủy trạng thái cân bằng của hệ thống đất đá - nước - khí - vật chất sống.

Kết quả của nhiều công trình nghiên cứu quá trình thành phần hóa học NDĐ từ trước đến nay có thể được tổng hợp thành các nhóm chính như sau:

+ Quá trình thủy phân và rữa lũa các đất đá:

Quá trình thủy phân diễn ra dưới sự tác dụng của các phân tử nước với các pha rắn (khoáng vật) tạo thành màng mỏng bao quanh bề mặt khoáng vật hoặc xâm nhập vào các khe nứt của đá với tác nhân chính là các phân tử nước và nhóm (OH)^-. Việc thủy phân phụ thuộc vào bản chất về thành phần hóa học cũng như cấu trúc tinh thể của khoáng vật và thời gian duy trì phản ứng. Nếu trong môi trường nước có mặt các axit (độ pH thấp) thì quá trình phân hủy khoáng vật diễn ra nhanh chóng và mạnh mẽ hơn so với môi trường khác.

Sau giai đoạn thủy phân là diễn ra quá trình rửa lũa, các vật chất hòa tan vận chuyển trong môi trường nước đến vị trí khác. Thông thường, trong NDĐ, các tác nhân phong hóa như hợp chất CO₂, O₂, Cl^- có nhiều trong thành phần nước mưa, trong khi nước mưa là nguồn cung cấp chính cho NDĐ vùng ven biển đã đẩy nhanh tốc độ phá hủy các khoáng vật. Ngoài ra, sự chênh lệch nồng độ các thành phần vật chất trong nước và trong khoáng vật, quá trình vận động của NDĐ cũng là nhân tố làm tăng quá trình hòa tan, rửa lũa.

Sản phẩm của quá trình hòa tan, rửa lũa chủ yếu là nước có độ khoáng hóa thấp.

+ Quá trình hấp phụ và trao đổi ion:

Điển hình cho quá trình hấp phụ là các khoáng vật sét được hình thành trong quá trình hòa tan, rửa lũa cacbonic với thành phần hóa học của NDĐ. Các khoáng vật sét không những lấy từ nước các ion riêng biệt mà cả các phân tử cũng như phân tử keo.

Bản chất của quá trình hấp phụ rất đa dạng, trong đó, hấp phụ vật lý thể hiện dưới sức hút bề mặt của các hạt sét; hấp phụ hóa học là khi tác dụng hóa học của chất hút và các hạt sét; hấp phụ sinh học là sự hút các vật chất hữu cơ do các hạt sét.

Một dạng của quá trình hấp phụ chiếm vị trí chủ yếu trong mối tương tác giữa nước và các tác nhân hấp phụ là quá trình trao đổi ion. Bản chất của quá trình này là sự hấp thụ và thay thế các ion trong nước và các ion nằm trong các cấu trúc hạt sét.

+ Quá trình khuếch tán:

Điều kiện diễn ra khi có sự chênh lệch nồng độ trong môi trường. Hướng di chuyển từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp. Quá trình này xảy ra mạnh ở những nơi có sự chênh lêch nồng độ lớn và sự vận động của nước kém.

+ Quá trình pha trộn:

Khi có mặt nhiều loại nước sẽ diễn ra quá trình pha trộn, trong đó có các phản hứng hóa học tạo nên một loại nước có chất lượng khác so với các thành phần ban đầu.

+ Quá trình bốc hơi:

Bốc hơi thường diễn ra thông qua đới thông khí và thảm thực vật dưới tác dụng của việc tăng nhiệt độ trong môi trường nước và gây nên hiện tượng tăng nồng độ các thành phần trong nước.

Ở vùng vùng nghiên cứu do có chế độ mùa mưa và mùa khô rõ rệt, quá trình bốc hơi tạo nên sự dao động theo mùa của một số ion như Clorua, bicacbonat và một số chỉ tiêu ô nhiễm khác.

+ Quá trình sinh vật:

Dưới tác dụng của các vi sinh vật đã làm phân hủy các chất hữu cơ có mặt trong môi trường nước cũng như ở trên bề mặt đất, tạo nên các hợp chất hữu cơ, điển hình gồm hợp chất của Nitơ, Phosphat,…làm gia tăng hàm lượng các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước. Công trình của Vernatxki V.I, Polunov B.B, Gruevits M.S., Kunexov S.I., Ovtsinnicov A.M.,…cho thấy dưới hoạt động của các vi sinh vật mà thành phần khí, muối của nước bị biến đổi.

1.1.7 Phát triển bền vững tài nguyên nước

Phát triển bền vững (PTBV) là một thuật ngữ mới, xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1987, trong một báo cáo của Uỷ ban Môi trường và Phát triển Thế giới (WCED) nhan đề “Tương lai chung của chúng ta”. “Phát triển bền vững” được định nghĩa một cách khái quát “là sự phát triển đáp ứng những yêu cầu của hiện tại, nhưng không gây trở ngại cho việc đáp ứng nhu cầu của các thế hệ mai sau”.

Trong công cuộc phát triển kinh tế - xã hội, Việt Nam đang đối mặt với nhiều thử thách to lớn về nhiệm vụ, nguy cơ tụt hậu, kéo dài khoảng cách giữa nước ta và các nước trong khu vực. Trong khi đó, tình hình suy thoái tài nguyên và tác động ô nhiễm môi trường nói chung không chỉ còn giới hạn ở các khu công nghiệp tập trung, các đô thị lớn, các điểm khai thác khoáng sản,… mà ngay ở các vùng nông thôn trong đó vùng cát ven biển là một trong những khu vực điển hình. Mức độ ảnh hưởng đó đang có chiều hướng gia tăng khi tốc độ tăng dân số, quá trình đô thị hóa, phát triển công nghiệp và du lịch - dịch vụ không ngừng tăng [Ng T. Hùng].

Trong sự nghiệp phát triển kinh tế - xã hội, tài nguyên nước nói chung có một vị trí đặc biệt, nó là nhân tố quan trọng để duy trì cuộc sống của con người, chúng đóng vai trò của hai chức năng tài nguyên và môi trường. Chính vì vậy mà nhiệm vụ phát triển tài nguyên nước của Quốc gia là vô cùng quan trọng. Hay nói cách khác, phát triển tài nguyên nước trên cơ sở phát triển bền vững.

Những nguyên tắc cơ bản về phát triển tài nguyên nước nhạt bền vững đã được đưa ra tại Hội nghị quốc tế về môi trường và phát triển ở Dublin (Ailen - 1992) gồm có:

- Quản lý và phát triển tài nguyên nước cần dựa vào sự tham gia từ đối tượng sử dụng, người lập kế hoạch và các nhà quyết định chính sách ở tất cả các cấp với sự quyết định ở mức thích hợp nhất.

- Tài nguyên nước có giá trị kinh tế trong mọi loại sử dụng và cần được xem như một loại hàng hóa.

- Vai trò của con người, trong đó phụ nữ là trung tâm quan trọng đối với việc quy hoạch và quyết định cho chương trình cấp nước và vệ sinh, họ có trách nhiệm đầu tiên trong việc quản lý. Phụ nữ và trẻ em thường phải gánh chịu các hậu quả do việc cấp nước và vệ sinh không đầy đủ, họ nên được ưu tiên tiếp nhận các nhiệm vụ mở mang và bảo dưỡng dịch vụ này.

Từ những nhận định đó, để PTBV tài nguyên nước ở nước ta trong hoàn cảnh hiện nay, trước hết cần thực hiện các mục tiêu và giải pháp chính sau:

- Xây dựng chiến lược quốc gia về tài nguyên nước trong việc quy hoạch khai thác và sử dụng;

- Ban hành và thực hiện luật về nước và các văn bản dưới luật một cách cụ thể, hợp lý, tránh chồng chéo;

- Huy động các nguồn vốn và sử dụng vốn có hiệu quả trong việc bảo vệ và sử dụng tài nguyên nước;

- Xây dựng hệ thống thông tin chuẩn về tài nguyên nước và thực hiện công tác đồng bộ việc quan trắc các nhân tố ảnh hưởng đến tài nguyên nước nhằm kiểm soát và quản lý một cách có hiệu quả;

- Xây dựng các chương trình đào tạo và phổ biến kiến thức cho các đối tượng quản lý tài nguyên nước ở các cấp;

- Xây dựng chương trình nâng cao nhận thức cộng đồng về khai thác, sử dụng và bảo vệ tài nguyên và môi trường nước.

b) Khai thác và sử dụng hợp lý tài nguyên NDĐ:

Trong thế kỷ 20, NDĐ nói chung và nước vùng cát ven biển nói riêng đã bước vào thời kỳ phát triển cao, các tác giả nổi tiếng như Dachler R., Imbeause E., Keilhak K., Koehne W., Them G.,... Họ đã không những đóng góp về mặt lý thuyết, mà còn tìm ra các biện pháp bảo vệ, sử dụng hợp lý hơn tài nguyên NDĐ từ phạm vi và quy mô nghiên cứu riêng lẻ sang nghiên cứu và quản lý tổng hợp. Các công trình nghiên cứu góp phần đảm bảo tính bền vững trong sử dụng tài nguyên, tránh bị cạn kiệt và ô nhiễm môi trường NDĐ.

Nhằm có được những phương pháp luận đúng đắn và các giải pháp sử dụng NDĐ trong cát ven biển cũng như các biện pháp tăng cường nguồn nước nhạt này một cách có hiệu quả, quá trình nghiên cứu sự hình thành và tồn tại của nước cồn cát, yếu tố biên giới mặn nhạt nằm giữa nước biển và nước nhạt, tốc độ cũng như quy luật dịch chuyển của nó đã được George P.J. tiến hành nghiên cứu từ năm 1912 - 1985 trên cơ sở nghiên cứu điều kiện tự nhiên của thảm thực vật từ trạng thái ổn định cũng như khi bị xáo trộn. Lưu lượng cung cấp và thoát ở điều kiện tự nhiên và canh tác nông nghiệp được xác định bằng phương pháp cân bằng nước, cân bằng lượng Clorua và các phương pháp tỷ lưu lượng.

Khu vực Châu Phi, việc tìm kiếm và khai thác nước ngầm cũng bắt đầu từ rất sớm (năm 1896), với điển hình là hình thức khai thác bằng các lỗ khoan nông (chiều sâu khoảng 20m). Và đến những năm đầu thế kỷ 20 (1906 - 1928), nhà địa chất Alex du Toit đã mô tả và đánh giá cơ bản về NDĐ. Đối với nước ngầm trong cát vùng bán khô hạn Nam Phi, Boocock và Van Straten (1962) nghiên cứu đánh giá ở mức độ chi tiết hơn nhằm phục vụ khai thác cấp nước cho sinh hoạt và phát triển nông nghiệp.

Nghiên cứu sự tác động của việc thay đổi khí hậu đến tài nguyên nước nói chung được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm và tiến hành nghiên cứu và đạt nhiều kết quả quan trọng. Các nhân tố khí hậu được chú trọng nhiều nhất là lượng mưa bổ cập cho nước ngầm và quá trình tăng nhiệt độ kèm theo sự dâng cao mực nước biển xâm nhập vào đất liền. Ở Mỹ, Australia, các dự án điều tra đánh giá tài nguyên nước được kết hợp với nhiều lĩnh vực khác và được đánh giá một cách tổng thể về giá trị tiềm năng và độ ô nhiễm).

Ở Canada, hầu kết những nghiên cứu về tác động tiềm tàng của sự thay đổi khí hậu tới chu trình thủy văn được dự báo trực tiếp đối với các nước mặt, đặc biệt, mối quan hệ giữa dòng chảy ngầm và thoát của sông (Whitfield và Taylor, 1998; Leith và Whitfield, 1998). Một số ít những nghiên cứu đã chính xác hóa độ nhạy cảm của các tầng chứa nước khi có sự thay đổi của khí hậu: lượng mưa và nhiệt độ. Trên bình diện quốc tế, chỉ một vài nghiên cứu, thể hiện dưới dạng các báo cáo thường năm về tác động của dự thay đổi khí hậu (cơ bản là dự báo) tới tài nguyên NDĐ (Vaccaro, 1992; Rosenberg, 1999; McLaren và Sudicky, 1993). Một trong những nghiên cứu quan trọng nữa là việc xác định định lượng các quá trình và liên kết dưới dạng các mô hình dự báo và tính toán (York và nnk, 2002).

Chất lượng nước đối với đời sống con người và phát triển kinh tế luôn là vấn đề được quan tâm hàng đầu của nhiều quốc gia, trong khi, những vùng đồng bằng kể cả vùng ven biển là địa thế thuận lợi cho dân cư tập trung đông đúc và có nhu cầu sử dụng nước rất lớn. Khởi đầu nghiên cứu thành phần nước nhạt trong cát ven biển phải kể đến các nước Scotland, Hà Lan, Australia, Trung Quốc, Slilanka,...tiêu điểm là nghiên cứu chất lượng nước tầng nông, có ảnh hưởng mạnh mẽ của nước biển, đối tượng chính là hàm lượng sắt, độ kiềm, canxi (Ranwell, 1972; Gibble và Hall, 1985; Pettijohn, 1987; Paterson, 1997).

Sự phân tán của nước mặn gia tăng tuyến tính với việc tăng vận tốc dòng chảy, quyết định bởi hệ số thấm K; độ lỗ hổng và gradient thủy lực (Fetter, 1993). Sự dao động và tạo áp lực của thủy triều cũng gây nên quá trình pha lẫn của chúng (Cooper, 1959), và dấu hiệu nổi bật của triều dễ nhận biết hơn qua hệ số thấm K cao hay thấp.

Những đụn cát có diện tích rộng lớn nhất phải kể đến sa mạc Sahara (Angeria). Trên diện tích 15.000 km² phần đông bắc đã được điều tra nghiên cứu tỉ mỷ. Phần lớn, các dải cát ở đây có nguồn gốc hiện đại thuộc các trầm tích biển gió và sông biển. Những khảo sát đầu tiên được Dervieux bắt đầu từ thời kỳ năm 1953 đến 1956. Vấn đề được quan tâm lớn là nghiên cứu thành phần hóa học NDĐ bằng phương pháp thủy văn đồng vị, điển hình có công trình của Guendouz (1985), Guendouz và nnk (1992, 1993); Anrh (1993); Bneder (1992); Moulla và nnk (1992, 1995, 1996). Ngoài ra, các khảo sát khác về mặt thủy động lực như mô hình hóa có công trình của Levassor (1978), Cote (1993), Bonard và Gảdel (1998). Ngày nay, nhiều dự án và công trình khoa học đã được thực hiện trên nhiều khu vực ven biển nhằm nghiên cứu nguồn gốc hình thành NDĐ, xác định diện thay đổi mực nước, xác định nguồn gốc và đánh giá mức độ nhiễm mặn NDĐ, xác định mối quan hệ tuổi của NDĐ và khảo sát về mặt thời gian của quá trình biến đổi trữ lượng và nguồn gốc của chúng.

Từ rất sớm, việc nghiên cứu mặt ranh giới mặn - nhạt trong các tầng chứa nước ven biển đã có nhiều nhà khoa học quan tâm như DuCommun J. (1828), Baydon W. - Ghyben (1888 - 1998) và Herzberg A. (1901). Kết quả nghiên cứu của họ đã tạo tiền đề cho các công trình khoa học sau này về nghiên cứu quá trình xâm nhập mặn của nước biển, quá trình tiêu thoát NDĐ ra biển,...Nổi bật phải kể đến công trình nghiên cứu dòng thấm đới chứa nước ven biển của Cooper (1959). Ông đã chỉ ra rằng, dòng thấm xảy ra trong cả vùng nước nhạt và nước mặn, nước nhạt thấm ngược lên để tiêu thoát ở gần bờ biển và có một dòng tuần hoàn trong nước mặn gần mặt ranh giới. Tiếp đến là công trình của Bredehoeft và Pinder (1973), Segol, Pinder và Grey (1975) về quá trình phân tán thấm và vận chuyển khối của nước nhạt ven biển với nước biển. Các tác giả này cho thấy vùng phân tán thường mỏng so với toàn bộ chiều dày của các thấu kính nước nhạt, mặt khác chúng hình thành và vận chuyển theo nhiều quá trình phức tạp, nghiên cứu chúng đòi hỏi phải có chuỗi thời gian quan trắc lâu dài và tốn nhiều công sức.

Chất lượng nước khi thoát ra biển từ đất liền tại các vùng đất cát ven biển đã được Anderson và nnk khảo sát tại vùng biển Wadden - Đan Mạch bằng việc quan sát hàm lượng Nitrat tự do trong nước nhạt.