Bộ giáo dục v đo tạo Trờng đại học mỏ- ®Þa chÊt ***** Lê h Đặc điểm địa hóa bùn đáy hệ thống sông thơng v sông lục nam Luận văn thạc sĩ Địa chất H nội, năm 2008 Bộ giáo dục v đo tạo Trờng đại học mỏ- địa chất ***** Lª h Đặc điểm địa hóa bùn đáy hệ thống sông thơng v sông lục nam Chuyên ngnh: Thạch học, Khoáng vật học v Địa hoá học MÃ số: 60.44.57 Luận văn thạc sĩ Địa chất Ngời hớng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Khắc Giảng H nội, năm 2008 M ĐẦU CHƯƠNG 1: MỘT SỐ CƠ SỞ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP Trang NGHIÊN CỨU 1.1 Một số khái niệm sở 1.1.1 Khái niệm sông suối q trình phát triển sơng suối 1.1.2 Hình thái hệ thống sơng Thương sơng Lục Nam 1.1.3 Khái niệm trầm tích đáy bùn đáy 1.1.4 Quá trình hình thành phát triển lịng sơng 10 1.1.5 Đặc điểm lịng sơng bãi sơng 11 1.1.6 Các hoạt động tích tụ sông 12 1.2 Các phương pháp nghiên cứu 13 1.2.1 Phương pháp thu thập tham khảo tài liệu (phương pháp kế thừa) 13 1.2.2 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa 13 1.2.3 Các phương pháp phân tích xác định mẫu phòng 14 1.2.4 Các phương pháp xử lý số liệu 17 CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN - XÃ HỘI LƯU VỰC SÔNG THƯƠNG VÀ SÔNG LỤC NAM 18 2.1 Khái quát đặc điểm tự nhiên lưu vực sông Thương sông Lục 18 Nam 2.1.1 Đặc điểm địa hình lưu vực sơng Thương sông Lục Nam 18 2.1.2 Đặc điểm thủy văn lưu vực sông Thương sông Lục Nam 21 2.1.3 Đặc điểm đá gốc lưu vực sông Thương sơng Lục Nam 24 2.1.4 Khống sản lưu vực sông Thương sông Lục Nam 37 2.2 Đặc điểm xã hội phát triển xã hội khu vực nghiên cứu 41 2.2.1 Đặc điểm dân cư khu vực nghiên cứu 41 2.2.2 Đặc điểm xã hội phát triển kinh tế khu vực nghiên cứu 42 CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN ĐỘ HẠT VÀ THÀNH PHẦN KHỐNG VẬT BÙN ĐÁY LƯU VỰC SƠNG THƯƠNG VÀ SƠNG LỤC NAM 46 3.1 Đặc điểm thành phần độ hạt trầm tích đáy sơng Thương sơng Lục Nam 46 3.2 Đặc điểm thành phần khoáng vật trầm tích đáy sơng Thương sơng Lục Nam 47 3.2.1 Thành phần khống vật trầm tích đáy sơng Thương 49 3.2.2 Thành phần khống vật Trầm tích đáy sơng Lục Nam 54 3.3 Mơ tả khống vật phổ biến bùn đáy Sơng Thương sơng Lục Nam 57 3.3.1 Kaolinit 57 3.3.2 Hydromica (nhóm Illit) 59 3.3.3 Montmorilonit 60 3.3.4 Gơtit 61 3.3.5 Thạch anh 63 3.4 So sánh đặc điểm thành phần khoáng vật bùn đáy sông Thương, sông Lục Nam sơng Cầu CHƯƠNG 4: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HĨA MƠI TRƯỜNG BÙN ĐÁY SÔNG THƯƠNG VÀ SÔNG LỤC NAM 65 69 4.1 Đặc điểm kim loại nặng mẫu bùn đáy sông Thương sông Lục Nam 69 4.1.1 Đặc điểm phân bố kim loại nặng lưu vực sông Thương 69 4.1.2 Đặc điểm phân bố kim loại nặng lưu vực sông Lục Nam 72 4.2 Các thơng số địa hóa mơi trường bùn đáy sông Thương sông Lục Nam 74 4.2.1 Các thơng số địa hóa mơi trường bùn đáy sơng Thương 74 4.2.2 Các thơng số địa hóa mơi trường bùn đáy sông Lục Nam 76 4.3 Đánh giá bước đầu trạng môi trường sông Thương sông Lục Nam đề xuất số biện pháp bảo môi trường dịng 76 sơng 4.3.1 Đánh giá bước đầu trạng môi trường sông Thương 76 4.3.2 Đánh giá bước đầu trạng môi trường sông Lục Nam 81 4.3.3 Mô tả chi tiết số tổ phần tiêu biểu bùn đáy sông Thương sông Lục Nam 83 4.4 So sánh đặc điểm địa hóa mơi trường bùn đáy sông Thương, sông Lục Nam sông Cầu 92 4.5 Đề xuất số biện pháp bảo vệ mơi trường dịng sơng 93 4.5.1 Có quy hoạch tổng thể cải tạo phát triển công nghiệp lưu vực 4.5.2 Hồn thiện cơng tác quy hoạch tổng thể môi trường KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 95 99 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện Việt Nam phát triển với thành tựu bật kinh tế nâng cao đời sống nhân dân Tuy mặt trái phát triển môi trường bị suy thoái ngày nghiêm trọng biểu cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, thu hẹp diện tích rừng nhiễm trầm trọng nhiều khu thị, khu cơng nghiệp ví dụ sơng Thị Vải, sơng Đồng Nai phía Nam sơng Nhuệ, sơng Cầu phía Bắc Chất thải rắn lỏng từ đô thị khu dân cư sở công nghiệp mọc lên với tốc độ nhanh khu vực lưu vực sông làm cho nguồn nước sông bị ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh hưởng nặng nề đến sản xuất, đời sống sức khoẻ nhân dân dọc theo sơng Nhận thức tình hình đó, phủ xây dựng chương trình theo dõi kiểm sốt tình trạng nhiễm sơng lập kế hoạch phát triển kinh tế bền vững lưu vực sơng Các chương trình có khảo sát có kết ban đầu đánh giá chất lượng nước để từ đánh giá trạng dịng sơng Tuy kết thu bị hạn chế nguồn phát thải thay đổi theo thời gian mà công tác quan trắc, đo đạc lấy mẫu tiến hành theo đợt sở mẫu nước sơng Do kết thu nhiều khơng phản ánh xác thực trạng nhiễm dịng sơng Cơng tác nghiên cứu đặc điểm trầm tích đặc điểm địa hố tầng mặt bùn đáy thực Việt Nam khoảng 10 năm trở lại với cơng trình Nguyễn Văn Cự, Nguyễn Biểu, Lê Văn Thạnh, Nguyễn Trường Sơn, Phạm Văn An, Nguyễn Thị Thục Anh, Phạm Quốc Hiệp (nghiên cứu trầm tích ven biển từ Móng Cái đến Hà Tiên) V vài năm gần đây, Nguyễn Khắc Giảng Trần Thị Hồng Minh nnk tiến hành nghiên cứu bùn đáy hệ thống sơng Thái Bình Kết nghiên cứu tác giả cho thấy bùn đáy đối tượng phản ánh trung thực trạng mơi trường khu vực thơng qua nghiên cứu bùn đáy để đánh giá trạng môi trường mặt nước phía Xuất phát từ điều đó, học viên chọn đề tài nghiên cứu: đặc điểm địa hóa bùn đáy hệ thống sơng Thương sơng Lục Nam sở sử dụng kết nghiên cứu tác giả trước khu vực Sông Cầu (được coi bị ô nhiễm nặng nhất) kết phân tích - nghiên cứu thân học viên, đồng thời triển khai nghiên cứu đặc điểm bùn đáy Sơng Thương (được coi bị ô nhiễm sông Cầu) sông Lục Nam (dự đốn bị nhiễm dịng sơng) Trong học viên tập trung vào nghiên cứu kim loại nặng để đánh giá mức độ ô nhiễm sông Mục đích nghiên cứu đề tài Làm sáng tỏ thông số thành phần độ hạt, thành phần khống vật thành phần hóa học trầm tích bùn đáy hệ thống sơng Thương, sơng Lục Nam Từ bước đầu đánh giá trạng mơi trường dịng sơng đề xuất biện pháp giảm thiểu ô nhiểm bảo vệ môi trường Phạm vi nghiên cứu Diện tích lưu vực sơng Thương chi lưu bao gồm huyện: Việt Yên, Yên Dũng, Chi Lăng, Hữu Lũng Diện tích lưu vực sơng Lục Nam chi lưu gồm huyện: Lục Nam, Lục Ngạn, Sơn Động Đối tượng nghiên cứu + Thành phần độ hạt trầm tích đáy sơng Thương sơng Lục Nam + Thành phần khống vật trầm tích đáy sơng Thương sơng Lục Nam (bao gồm hạt thô hạt mịn) + Thành phần hóa học bùn đáy (chủ yếu tập trung vào khống vật nặng) sơng Thương sơng Lục Nam + Đặc điểm địa hóa mơi trường nước sơng Thương sông Lục Nam Nội dung nghiên cứu + Thu thập tài liệu điều kiện tự nhiên lưu vực sơng địa hình, khí tượng, thủy văn, đặc điểm địa chất + Thu thập tài liệu kinh tế-xã hội nguồn gốc phát thải ô nhiễm sông Thương sông Lục Nam + Nghiên cứu đặc điểm môi trường nước sông Thương sông Lục Nam + Nghiên cứu phân bố thành phần độ hạt bùn đáy sông Thương sơng Lục Nam + Nghiên cứu thành phần hóa học bùn đáy, bước đầu tập trung vào tổ phần gây nhiễm có độc tính cao sinh vật kim loại nặng, cụ thể: - Nghiên cứu dạng tồn kim loại nặng bùn đáy - Nghiên cưú quy luật phân bố kim loại nặng bùn đáy + Xử lý kết nghiên cứu, nhận dạng quy luật xu hướng diễn biến môi trường sông + Nghiên cứu đề xuất biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường sông Phương pháp nghiên cứu a Nghiên cứu thực địa + Tiến hành khảo sát thực địa thu thập tài liệu tự nhiên, kinh tế - xã hội liên quan đến lưu vực sông Thương, sông Lục Nam + Thu thập mẫu nước mẫu bùn đáy tiêu biểu cho chi lưu sơng Thương, sơng Lục Nam b Nghiên cứu phịng + Phân tích thành phần hóa học nước bùn đáy phương pháp đại quang phổ phát xạ nguyên tử (ICP-EOS, Huỳnh quang Rơnghen (XFR) + Nghiên cứu thành phần khoáng vật trầm tích hạt thơ kính hiển vi lập thể + Nghiên cứu thành phần khống vật trầm tích hạt mịn kính hiển vi điện tử, nhiệt vi sai nhiễu xạ Rơnghen + Dùng phần mềm địa hóa - thống kê để xử lý số liệu, tìm quy luật phân bố tổ phần bùn đáy + Lập đồ phân bố tổ phần ô nhiễm phần mềm GIS Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài a Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu đánh giá trạng mơi trường dịng sơng thơng qua bùn đáy phương pháp đánh giá môi trường có hiệu khác với nước thay đổi thành phần nhanh chóng mang đối tượng nhiễm nơi khác nhanh bùn đáy đối tượng lưu giữ sản phẩm ô nhiễm thời gian dài, bùn đáy gương phản chiếu trung thực diễn biến môi trường khu vực nghiên cứu Mặt khác đối tượng lưu giữ tác nhân gây ô nhiễm, bùn đáy nguồn phát thải ô nhiễm thứ cấp PHỤ LỤC MỘT SỐ ẢNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ QUÉT Ảnh mẫu SL 02 Độ phóng đại nhỏ cho phép quan sát tồn hình thái mặt mẫu Các khống vật sét xếp hỗn độn, phân bố tương đối đều, độ nén ép Ảnh mẫu SL 02 Được phóng đại từ hình vng nhỏ ảnh 1, cho phép quan sát rõ hình thái tinh thể khống vật Illit (Il) có mặt với vẩy mỏng đơi chỗ dạng sợi ngắn Kaolinit (K) có dạng nhỏ chúng xếp chồng lên với kích thước từ 13µm, đơi nơi đến 5µm Vi lỗ hổng (mũi tên) phổ biến từ 1- 3µm, đơi chỗ lên đến 7µm Ảnh mẫu SL 07 Độ phóng đại nhỏ quan sát tồn cấu trúc bề mặt mẫu, khống vật sét xếp hỗn độn, chúng phân bố tương đối bề mặt mẫu Ảnh mẫu SL 07 Độ phóng đại lớn (3300 lần) quan sát rõ hình thái khống vật sét illit (Il), clorit (Ch) kaolinit (K) Ảnh mẫu SL 09 Độ phóng đại nhỏ quan sát tồn cấu trúc bề mặt mẫu, khoáng vật sét xếp hỗn độn, chúng phân bố tương đối bề mặt mẫu Ảnh mẫu SL 09 Độ phóng đại lớn (3000 lần) quan sát rõ hình thái khống vật sét illit (Il), clorit (Ch) kaolinit (K) Vi lỗ hổng (mũi tên) Ảnh mẫu SL 11 Độ phóng đại nhỏ quan sát tồn cấu trúc bề mặt mẫu, khoáng vật sét xếp hỗn độn, chúng phân bố tương đối bề mặt mẫu Ảnh mẫu SL 11 Được phóng đại từ hình vng nhỏ ảnh cho phép quan sát rõ hình thái tinh thể khống vật Illit (Il) có mặt với vẩy mỏng đơi chỗ dạng sợi ngắn Kaolinit (K) có dạng nhỏ chúng xếp chồng lên với kích thước từ 25µm, đơi nơi đến 7µm Vi lỗ hổng (mũi tên) Ảnh mẫu SL13 Ảnh SL13 giống ảnh mẫu SL11 bề mặt mẫu phân bố thưa dần Lỗ hổng phân bố đồng Ảnh 10 mẫu SL 13 Ảnh mẫu SL13 cho thấy độ lỗ hổng mẫu lớn dao động từ - µm Sét phân bố để trơ lại mặt nhẵn đồng thời làm độ lỗ hổng tăng lên Ảnh 11 mẫu ST 02 Ảnh ST02 quan sát thấy bề mặt xốp, phân bố đám nhỏ mặt mẫu Lỗ hổng đồng từ - 3µm Ảnh 12 mẫu ST 02 Ảnh mẫu ST02 với độ phóng đại 3500 lần, quan sát đám sét lấp nhét hạt hình thái không rõ hỗn độn Độ lỗ hổng từ 1- 3µm Ảnh 13 mẫu ST 04 Ảnh mẫu ST04 giống ảnh mẫu ST 02 Không quan sát thay đổi mẫu Ảnh 14 mẫu ST 04 Ảnh mẫu ST04 với độ phóng đại lớn 4300 lần Nhìn vào ảnh thấy sét nằm rải rác phủ lên bề mặt mẫu, phần lấp nhét vào khe Lỗ hổng xếp hỗn độn có kích thước từ - µm Ảnh 15 mẫu ST 08 Ảnh mẫu ST08 cho thấy sét nhỏ hơn, độ lỗ hổng không đồng Ảnh 16 mẫu ST 08 Ảnh mẫu ST08 cho thấy mật độ lỗ hổng giảm đáng kể, xếp hỗn độn có kích thước từ 1- µm Ảnh 17 mẫu ST 10 Ảnh mẫu ST10 nhìn thấy sét ít, xốp phân bố đám bề mặt Ảnh 18 mẫu ST 10 Ảnh mẫu ST10 quan sát thấy sét phân bố hỗn độn, độ rỗng Ảnh 19 mẫu ST 13 Ảnh mẫu ST13 cho thấy sét có kích thước khơng đồng đều, đơi chỗ có lỗ hổng lớn Ảnh 20 mẫu ST 13 Quan sát sét khơng có dạng mà bắt đầu thấy sét có dạng sợi ngắn Độ lỗ hổng đơi chỗ có kích thước lớn từ - µm ... Thương, sơng Lục Nam sông Cầu CHƯƠNG 4: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HĨA MƠI TRƯỜNG BÙN ĐÁY SƠNG THƯƠNG VÀ SƠNG LỤC NAM 65 69 4.1 Đặc điểm kim loại nặng mẫu bùn đáy sông Thương sông Lục Nam 69 4.1.1 Đặc điểm phân... quát đặc điểm tự nhiên lưu vực sông Thương sơng Lục 18 Nam 2.1.1 Đặc điểm địa hình lưu vực sông Thương sông Lục Nam 18 2.1.2 Đặc điểm thủy văn lưu vực sông Thương sông Lục Nam 21 2.1.3 Đặc điểm... sông Thương 69 4.1.2 Đặc điểm phân bố kim loại nặng lưu vực sông Lục Nam 72 4.2 Các thơng số địa hóa mơi trường bùn đáy sông Thương sông Lục Nam 74 4.2.1 Các thơng số địa hóa mơi trường bùn đáy