Mô phỏng thí nghiệm lan truyền Amoni - NH4 trong các cột đất Côn Sơn

Các thông số lan truyền được ước tính bằng sự hỗ trợ của phần mềm Hydrus 1D dựa trên thuật toán ước tính ngược thông số LevenbergMarquardt. Kết quả các thí nghiệm cho thấy, các hệ số phân tán, hệ số phân vùng và hệ số chuyển đổi chất đặc trưng cho quá trình lan truyền amoni trong dung dịch đất Côn Sơn đều tương thích với đặc tính cơ lý của đất cũng như thành phần hạt trong tầng chứa nước dưới đất của thung lũng Côn Sơn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô phỏng thí nghiệm lan truyền Amoni - NH4 trong các cột đất Côn Sơn TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 MÔ PHỎNG THÍ NGHIỆM LAN TRUYỀN AMONI NH4 TRONG CÁC CỘT ĐẤT CÔN SƠN MODELLING AMMONIUM TRANSPORT EXPERIMENTS IN CON SON SOIL COLUMNS ThS. Nguyễn Thị Minh Trang; TS. Lê Đình Hồng Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh PGS. TS. Võ Khắc Trí Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam TÓM TẮT Lan truyền ô nhiễm chất hòa tan trong các tầng chứa nước dưới đất là một trong những vấn đề ô nhiễm thiết thực hiện nay không chỉ tại Việt Nam mà còn tại nhiều quốc gia trên thế giới. Trong bài báo này, với mục tiêu chính là nghiên cứu xác định các thông số lan truyền amoni (NH4+) trong đất và tầng chứa nước dưới đất tại thung lũng Côn Sơn - huyện Côn Đảo, các thí nghiệm lan truyền với chất chỉ thị trơ natri clorua và dung dịch amoni clorua đã được tiến hành trên các ống cột đất Côn Sơn. Các thông số lan truyền được ước tính bằng sự hỗ trợ của phần mềm Hydrus 1D dựa trên thuật toán ước tính ngược thông số Levenberg- Marquardt. Kết quả các thí nghiệm cho thấy, các hệ số phân tán, hệ số phân vùng và hệ số chuyển đổi chất đặc trưng cho quá trình lan truyền amoni trong dung dịch đất Côn Sơn đều tương thích với đặc tính cơ lý của đất cũng như thành phần hạt trong tầng chứa nước dưới đất của thung lũng Côn Sơn. Từ khóa: Lan truyền chất, ô nhiễm amoni, Hydrus 1D. ABSTRACT Soluble contaminant transport into groundwater aquifers is one of the current practical problems occuring not only in Vietnam but also in many countries around the world. In this paper, according to the main objective of determining the ammonium (NH4+) transport parameters in soil and groundwater aquifer of Con Son Island - District Con Dao, experiments with conservative tracer - sodium chlorides and ammonium chlorides solution had been carried out on the Con Son soil columns. The transport parameters are estimated under supportting of software Hydrus 1D using the inverse parameter estimation method. Results of the experiments showed that dispersion coefficient, distribution coefficient and mass transfer coefficient characterized the ammonium transport process in the Con Son soil and aquifers are compatible with mechanical and physical properties of Con Son soil matrix and porous media. Keywords: Contaminant transport, ammonium pollution, Hydrus 1D. 1. GIỚI THIỆU Nitơ vô cơ ở dạng amoniac (NH3) và ion amoni (NH4+) được xem là một trong 26 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 những chất gây ô nhiễm nguồn nước dưới đất (NDĐ) phổ biến nhất, được phát sinh từ các hoạt động xả thải, sử dụng phân bón và từ đất bị ô nhiễm chất hữu cơ [1]. Với bản chất là một ion tương đối linh động nên khi xâm nhập vào trong nguồn NDĐ, NH4+ có khả năng lan truyền nhanh trong nước và làm ô nhiễm NDĐ trên phạm vi sâu và rộng, nhất là khi có sự hỗ trợ của mưa và các điều kiện địa chất thủy văn thuận lợi như tầng chứa nước là đất cát, mạch nông... Tác động của NH4+ lên nguồn NDĐ nói riêng hay nguồn nước nói chung đều gây nên những hậu quả đáng kể về mặt môi trường và sinh thái. Điển hình là nguồn NDĐ khi được khai thác và đưa vào sử dụng như nguồn nước sinh hoạt thì sự có mặt của NH4+ có thể làm giảm hiệu quả khử trùng, dẫn đến sự hình thành nitrit (NO2-) và gây ra các vấn đề về mùi vị [2]. Bản thân ammonia không gây độc trực tiếp cho người và động vật nhưng khi vào trong cơ thể sống, sự chuyển hóa NH4+ thành NO2- khả năng gây bệnh đối với con người, cụ thể là hội chứng Methaemoglobinaemia hay còn gọi hội chứng trẻ xanh ở trẻ sơ sinh và có thể gây ung thư bao tử ở người trưởng thành (Kross, 1993). Từ những lý do trên mà NH4+ được nhìn nhận là một trong những chỉ tiêu quan trọng dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn NDĐ, đặc biệt là sự ô nhiễm của tầng chứa NDĐ bên dưới các bãi chôn lấp. Với hình thức là bãi chôn lấp đặc biệt, nghĩa trang hoàn toàn có khả năng gây ô nhiễm nguồn NDĐ khi phát thải các hợp chất hữu cơ và vô cơ khác nhau [3]. Thông thường mất khoảng từ 10 đến 12 năm để một cơ thể chết phân hủy hoàn toàn. Ước tính trên một nửa các chất ô nhiễm từ thân xác người sẽ bắt đầu rò rỉ vào trong đất trong năm đầu tiên và gần một nửa các chất ô nhiễm còn lại tiếp tục thấm xuống đất trong những năm tiếp theo [3]. Khi các chất ô nhiễm thấm qua tầng đất bề mặt, sẽ tiếp tục len lỏi và dần thấm sâu vào các tầng chứa NDĐ bên dưới trong những điều kiện thuận lợi. Bên cạnh đó, việc chôn sâu quan tài (hay xác người) một cách có ...