Mục tiêu nghiên c u c ề tài
M tư n qu n ữa các ng dụng c ịa nhiệt và nhu cầu cu c s ng 12
1.2.1 Khai thác nước khoáng nóng
Nước khoáng là loại nước tự nhiên có chứa các khoáng chất hòa tan, có tác dụng chữa bệnh và bồi bổ sức khỏe Nước khoáng được phân loại dựa trên thành phần, bao gồm nước khoáng chứa sắt, nước khoáng chứa yrosun, và nhiều loại khác Nhiều nghiên cứu khoa học trong và ngoài Việt Nam đã chỉ ra hiệu quả tích cực của nước khoáng trong việc điều trị các bệnh lý, đặc biệt là các bệnh về xương khớp, hô hấp và tiêu hóa Việc sử dụng nước khoáng có thể hỗ trợ điều trị nhiều loại bệnh và nâng cao sức khỏe tổng thể.
Các bệnh xương khớp, đặc biệt là viêm khớp dạng thấp, có thể được điều trị hiệu quả bằng nước khoáng nóng chứa Radon (1,3 kBq/l) và CO2 Nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp nước khoáng Radon với các bài tập thể dục có thể mang lại lợi ích cho bệnh nhân viêm khớp Radon thực sự có tác dụng tích cực trong việc hỗ trợ điều trị các vấn đề về xương khớp.
Bệnh tăng huyết áp (Arterial hypertension) có thể được cải thiện nhờ nguồn nước khoáng chứa Radon Các thí nghiệm lâm sàng cho thấy sự thay đổi tích cực trong huyết áp của bệnh nhân Cụ thể, với nồng độ Radon 40 nCi/l, huyết áp của bệnh nhân trước khi điều trị là 183,3 ± 3,32/106,6 ± 3,32, trong khi sau điều trị giảm xuống còn 153,1 ± 3,06/90,0 ± 2,06.
Bệnh vẩy nến, một loại bệnh ngoài da, có thể được điều trị hiệu quả thông qua phương pháp tắm bồn và ắp ụn l m m xung huyết Đặc biệt, việc kết hợp sử dụng nước khoáng và thuốc rất cần thiết cho việc chữa trị vẩy nến Điều này không chỉ giúp cải thiện tình trạng da mà còn mang lại hiệu quả tích cực trong việc kiểm soát triệu chứng bệnh.
(erythrodermal), ngoài da mụn m Ngoài ra, bệnh sẩn ng a m n tính ở n ười lớn, rất khó chữ n ưn t ể p ng t t bởi liệu pháp tắm nước khoáng.
Bệnh chuyển hóa là một vấn đề sức khỏe quan trọng, và một nghiên cứu tại Misasa, Nhật Bản đã điều tra tác động của khí Radon đến 20 bệnh nhân trong độ tuổi từ 50 đến 70 Sau khi hít thở không khí có nồng độ Radon 2080 Bq/m³, các mẫu máu được lấy để phân tích Kết quả cho thấy có sự giảm cholesterol trong máu và mức oxy hóa mỡ ở những bệnh nhân bị viêm khớp mãn tính, cho thấy mối liên hệ giữa khí Radon và các vấn đề chuyển hóa.
Lư n ol st rol trước và sau chữa bệnh t 105 ± 4 (mg/dl) gi m xu ng còn
84 ± 6 (mg/dl) trong khi nhóm ch ng vẫn giữ nguyên M oxy hoá m t 1,00 ± 0,10 (mmol/mL) còn 0,73 ± 0,07 (mmol/mL) [50].
- iều trị hen phế qu n và hen dị ng Các công trình nghiên c u trước ã giúp phát hiện vai trò hệ miễn dịch trong chữa bệnh [25, 39, 40].
Hiện nay, việc khai thác và sử dụng nước khoáng tại Việt Nam còn rất hạn chế Trong tổng số 164 nguồn nước khoáng ở miền Bắc, chỉ có 27 nguồn được sử dụng cho sinh hoạt hàng ngày, bao gồm 12 nguồn phục vụ tắm và 8 nguồn đã được xây dựng thành khu nghỉ dưỡng Một số nguồn nước còn được sử dụng cho sinh hoạt như nước sinh hoạt tại địa phương Đáng chú ý, một số khu vực như Viện điều dưỡng Mỹ Lâm (Tuyên Quang) và Viện điều dưỡng và hồi phục chức năng Quảng Ninh đã có những đầu tư đáng kể về trang thiết bị Nhiều nguồn nước khoáng cũng đã được phát triển thành các khu du lịch sinh thái như Tân (Hà Nội) và Sông Thao (Phú Thọ) Sở Du lịch Nghệ An đang kêu gọi đầu tư vào khu vực nước khoáng Gần Sơn (Lương) và các nguồn nước khác như Tân Lân (Hưng Yên) cũng bắt đầu mở rộng khai thác Ngoài ra, người dân tại các khu vực có nguồn nước khoáng như Tỉnh Thủy (Phú Thọ) và Thuần Mỹ (Hà Nội) cũng đã tự phát kinh doanh, phục vụ nhu cầu nghỉ dưỡng của nhiều tầng lớp nhân dân.
1.2.2 Khai thác năng lượng Địa nhiệt phục vụ sấy khô nông sản Ý tưởn n v ệ sấy k lo n n s n xuất p t t n u ầu un ấp o t ị trườn lớn ở k u vự k nhau (y u ầu m t k o n t ờ n lớn ể vận uyển) oặ t ể lưu trữ l u n m m k n ị suy m ất lư n t s u k t u o n ằm m t ểu t tổn t ất về k n tế oặ t n trị s n p ẩm k ư n vớ o n ở k o n t ờ n tr vụ. qu tr n sấy n n ệp ư t ự ện vớ m t u t ụ n ệt v ện o y uyền v t ết ị p ụ tr lớn, p ụ vụ n u ầu n n lư n n ể l m n n s n p ẩm ến n ệt t p ể ắt ầu qu tr n y ( ẩm) t o tỷ lệ p ần tr m n ất ịn vớ t n lo n n s n Các s n p ẩm n n s n yếu ư ùn o sấy k l n , r u, tr y…
Quá trình sấy khô vỏ nấm là một yêu cầu cần thiết để bảo quản nấm, với nhiệt độ không khí tưới từ 35-80 độ C Nhiệt độ và độ ẩm ở nguồn xuất liệu cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo chất lượng nấm sau khi sấy Ở nước ta, nấm thường được sấy trong khoảng thời gian từ 7-15 giờ để đạt được hiệu quả tối ưu.
Tổn thất năng lượng trong quá trình sấy nông sản thường dao động từ 5-15%, ảnh hưởng đến hiệu suất của quá trình này Nghiên cứu cho thấy, việc tối ưu hóa quy trình sấy không chỉ giúp giảm thiểu tổn thất năng lượng mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng Do đó, việc cải thiện nguồn năng lượng và áp dụng công nghệ sấy tiên tiến là rất cần thiết để tăng cường hiệu quả sản xuất nông sản.
- ều t ể sẽ l lự n t t n ất V ệ sấy k t ể s ụn n ệt t nướ n n oặ nướ t ến ị n ệt oặ n ệt t t u ồ t m t n m y ị n ệt (V squ z, rn r o v orn l o, 99 ) s u k ư s ụn o mụ p t ện t ồ r n o
Mật trộn nữ tính trong tết truyền thống mang đến sự ấm áp và gần gũi Nước nho ngọt ngào là điểm nhấn hoàn hảo cho bữa tiệc, tạo nên không gian ấm cúng cho gia đình Hương vị độc đáo từ các món ăn truyền thống kết hợp với không khí vui tươi của ngày lễ giúp nâng cao tinh thần đoàn kết Thêm vào đó, việc chuẩn bị các món ăn đặc trưng không chỉ thể hiện sự tôn trọng văn hóa mà còn tạo cơ hội gắn kết các thế hệ trong gia đình.
K n k ư l m n n ở nướ n n ị n ệt oặ nướ v s u ư t ổ v o uồn sấy o qu tr n sấy
Hệ thống địa nhiệt là một nguồn năng lượng tiềm năng lớn cho việc sưởi ấm, cung cấp giải pháp hiệu quả và tiết kiệm chi phí so với các phương pháp sưởi ấm truyền thống Việc khai thác năng lượng địa nhiệt không chỉ giúp giảm chi phí năng lượng mà còn góp phần bảo vệ môi trường, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các hệ thống sưởi ấm hiện đại.
K n n ữn t n n n lư n ị n ệt k p ụn các n ụn k n u n , t ể n n t ấy ư n k n t n t u ự ến m trườn oặ t n V ệ s ụn ệ t n sưở ấm ị n ệt p ụ vụ mụ sưở ấm t n t ườn l k n k v ất t k p t s n tron qu tr n s ụn
Hiện nay, nước là một trong những nguồn tài nguyên quan trọng nhất cho sự phát triển kinh tế Nguồn nước không chỉ cung cấp cho sản xuất nông nghiệp mà còn cho các ngành công nghiệp và sinh hoạt hàng ngày Sự quản lý và bảo vệ nguồn nước trở nên cấp thiết trong bối cảnh biến đổi khí hậu và gia tăng dân số Nếu không có những biện pháp hiệu quả, nguồn nước sẽ bị suy giảm và ảnh hưởng đến sự phát triển bền vững của xã hội.
Bài viết này đề cập đến sự phát triển của ngành công nghiệp nước đóng chai tại Molss hay Shoemberg, nhấn mạnh những thách thức kỹ thuật và kinh tế mà ngành này đang phải đối mặt Ngành công nghiệp này không chỉ liên quan đến việc sản xuất nước mà còn ảnh hưởng đến các vấn đề về nguồn cung cấp và tiêu thụ nước Sự tăng trưởng của ngành nước đóng chai đã dẫn đến những lo ngại về tác động môi trường, đặc biệt là trong việc sử dụng tài nguyên nước Các doanh nghiệp cần tìm kiếm giải pháp bền vững để đảm bảo nguồn cung cấp nước và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.
Công nghệ khai thác năng lượng địa nhiệt đang được áp dụng tại siêu thị EDEKA Aktiv-Markt Koch ở Shoemberg, Đức, nhằm phục vụ cho hệ thống sưởi ấm Bên cạnh đó, năng lượng địa nhiệt cũng được khai thác để phát điện, mang lại giải pháp năng lượng bền vững và hiệu quả cho các cơ sở thương mại.
Trong thế kỷ 20, nghiên cứu về địa nhiệt chủ yếu tập trung vào ứng dụng công nghệ trong lĩnh vực năng lượng địa nhiệt, bao gồm sưởi ấm, làm mát, phát triển du lịch và chữa bệnh Các quốc gia phát triển như Mỹ, Iceland, Trung Quốc và những nước đang phát triển có tiềm năng lớn về địa nhiệt như Philippines và Indonesia đã chú trọng khai thác nguồn năng lượng này.
Tiểu kết
Qua tổng quan về nội dung luận văn, có thể thấy rằng việc nghiên cứu nguồn nhiệt địa nhiệt dưới sâu, điều kiện hình thành và nguồn gốc của nguồn địa nhiệt Mỹ Lâm là rất quan trọng Để khai thác nguồn năng lượng này một cách hiệu quả và khách quan, cần tiến hành nghiên cứu chuyên sâu với các phương pháp phù hợp khác nhau Việc này sẽ giúp đề xuất giải pháp cụ thể cho khu vực, từ đó áp dụng các phương pháp và kỹ thuật thích hợp cho các mục tiêu nghiên cứu.
Chương 2: PHƯƠNG PHÁP LUẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Bồn chứa nhiệt đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu địa nhiệt, với nguồn gốc thành tạo và nhiệt nguồn cấp dưới sâu Nghiên cứu hóa học các dung dịch nhiệt và đặc điểm của các bồn chứa có thể hỗ trợ đáng kể cho các nghiên cứu địa nhiệt Thực tế cho thấy, việc nghiên cứu hóa học dung dịch địa nhiệt thường là bước khởi đầu và có ảnh hưởng lớn đến các bước tiếp theo trong lĩnh vực địa nhiệt.
Dự tr n sở p n t ặ ểm ịa chất c a nguồn ịa nhiệt kết h p với các kết qu phân tích các thành phần hoá h c trong dung dịch nhiệt t từ các mẫu thu thập ngoài thự ịa, luận v n tiến hành x ịn n ệt t n t o ự v o t n to n t o ặp n ệt kế k n u n n Kết qu p n t ồn vị sẽ l n ể t ể t ến n luận n uồn v ề vận uyển un ị ị n ệt tron qu tr n l n ề mặt kết qu n n u n y n Sẽ có m t s n ụn o v ệ k t n n lư n ị n ệt t k u vự vớ m t s n n n ề k n u ện n ư t ự ện tron k u vự n n u.
2.2 Các phương pháp nghi n cứu
2.2.1 Phương pháp địa chất cấu trúc sở c p ư n p p nghiên c u ịa chất cấu trúc là dựa vào sự hình t n ịa hình bề mặt Tr ất, là kết qu c a sự tư n giữa các quá trình n i sinh và ngo s n Tron qu tr n n i sinh, bao gồm: ho t ng phá huỷ t gãy kiến t o, chuyển ng kiến t o, ho t ng magma, quá trình hình thành các cấu trúc v Tr ất Quá trình ngo i sinh, gồm các quá trình s t, trư t lở, bóc mòn, xâm thực, tích tụ và các quá trình tr ng lực Quá trình n i sinh luôn luôn có xu thế phá huỷ bề mặt Tr ất, làm phân dị ịa hình Còn quá trình ngo i sinh l i có xu thế san phẳn ị n N ư vậy, sự ho t ng c a các yếu t n i sinh sẽ ể l i dấu ấn trên bề mặt ịa hình và trong các trầm tích trẻ Nghiên c u các quy luật phân b , sự biến d ng c a các d n ịa hình, sự biến d ng về cấu tr , ịa tầng, th ch h c các trầm tích trẻ, o p ép x ịnh các qui luật phát triển c a các quá trình n s n n ư t gãy, u n nếp, chuyển ng kiến t o, hoặ n ư c l qu t ể x ịn ư c nguồn g c và sự tồn t i c a bồn ịa nhiệt trong khu vự l n qu n ến các quá trình magma hay các ho t ng kiến t o n ư t y n t n n n ặc biệt l t ng c a các ho t ng c t gãy kiến t o trẻ n ể l i dấu ấn b o tồn t t tr n ịa hình và trong các trầm tích phân b trên bề mặt Tr ất.
2.2.2.1 Phương pháp nghiên cứu biểu đồ nguồn gốc HCO 3 - Cl - SO 4
Biểu ồ nguồn g c HCO3- Cl - SO4 theo Giggenbach và Goguel (1989)
Việc xây dựng mô hình dựa trên các loại hình hóa học của chất lượng nước và nguồn gốc của chúng Trên biểu đồ hình tam giác, các ion như Cl, SO4 và HCO3 được tính theo phần trăm (%).
Vị trí c ểm nướ n n tr n s ồ n y ư x ịnh dựa trên tổng nồn (mg/l) c a tất c các h p phần tham gia theo các công th c sau:
HCO30CHCO3/S là một chỉ số quan trọng trong việc đánh giá nguồn nhiệt của các loại nước trong khu vực, bao gồm nước trườn t n (M tur w t rs), nước ngo i vi (P r p r l w t rs), nước núi l (Vol n w t rs) và nước nóng (Steam heated waters) Việc so sánh các đặc điểm của magma trẻ trong khu vực sẽ giúp hiểu rõ hơn về nguồn gốc và tính chất của các nguồn nước này.
Trong biểu ồ này (Hình 2.1) cho thấy nhóm thành phần c a các lo nước k n u ư c tìm thấy ển hình ở các khu vự ịa nhiệt n ư l :
( ) nướ N l trưởng thành có pH trung tính, giàu Cl và nằm ở gần góc Cl;
( ) nước giàu HCO3, ở y ư c chỉ r l nước ngo i vi;
( ) nước núi l y nước nóng, sinh ra bởi sự hấp thụ vào trong nước ngầm các khí núi l a ch a HCl nhiệt cao hoặc hoặ ịa nhiệt ch a H2S nhiệt thấp.
Những tiện l i c a biểu ồ này là:
- on n ư ư l n ểu ồ m t cách riêng rẽ t o ỉnh c a biểu ồ;
- ường pha tr n là các c nh tam giác;
- Tất c các mẫu có thể ư l n ểu ồ; các nhóm và xu thế c a mẫu nước có thể ư n
Hình 2.1 Các hàm lượng Cl, SO 4 và HCO 3 liên quan của các nước địa nhiệt theo khối lượng [17, 18]
2.2.2.2 Phương pháp nghiên cứu biểu đồ nguồn gốc K - Na - Mg 1/2 ể kiểm tra chính xác nguồn g c c a dung dị ịa nhiệt v i sánh với thành phần c l ra trong khu vực nghiên c u, tác gi tiến hành xem xét theo tư n qu n a K - Na - Mg 1/2 c a theo Giggenbach, W.F và Goguel R.L (1989)
Biểu đồ tam giác ba phần K-Na-Mg giúp phân tích thành phần ion trong nước, bao gồm Cl-, SO4²-, và HCO3- Vị trí kiểm dữ liệu trên biểu đồ này cho phép xác định nguồn gốc và tính chất của nước, từ đó phục vụ cho việc quản lý tài nguyên nước hiệu quả.
Dựa trên nghiên cứu biểu đồ ba hợp phần Na-K-Mg 1/2 của Giggenbach và Goguel (1989), có thể xác định được hai hệ thống nước thể hiện qua hai đường thẳng với các tỷ số Na/K và K/Mg 1/2 nổi bật, tạo ra tại góc.
Mg 1/2 v N là một yếu tố quan trọng trong việc xác định giá trị tỷ số Na/K và K/Mg 1/2, liên quan đến nhiệt độ duy nhất trong mối quan hệ với các thành phần nước Sự giao nhau giữa các đường đẳng nhiệt Na-K và K-Mg dẫn đến một nhiệt độ đồng nhất, tương ứng với các pha khoáng vật trong cân bằng Các thành phần của nước được sinh ra qua quá trình tản nhiệt, như đã chỉ ra trong biểu đồ, cho thấy khu vực tản nhiệt rất tách biệt với các đường đẳng nhiệt khác.
M t s nước ch m lư ng lớn HCO3 - chỉ ra m cân bằng t ng phần t ư, tron k nước giàu CO2 k v nước axit nằm ở vị trí gần với góc Mg 1/2 nướ n y ư c g l nướ ư trưởn t n ” N un cấp các nhiệt Na-K k n n t n ậy, trong khi các nhiệt K-Mg c a chúng có thể vẫn còn h p lý, ít nhất không áp dụn o nướ axit cao quá Biều ồ Na-K-Mg 1/2 này là m t công cụ hữu ích cho phép phân tích và hiểu rõ hơn về sự phân bố và tương tác của các ion trong nước.
(1) Phân lo i ngay lập t c giữ nước phù h p hay không phù h p cho ng dụn ịa nhiệt kế hòa tan ion;
(2) n n ệt cân bằng ở ưới sâu;
(3) n n ưởng tái cân bằng và h n h p trên m t s lư ng lớn các mẫu.
Hình 2.2 Biểu đồ tam giác Na-K-Mg1/2 [17, 18].
2.2.3 Phương pháp địa nhiệt kế ể tính toán nhiệt ưới sâu nguồn nước khoáng nguồn Mỹ Lâm, nghiên c u s dụng m t lúc nhiều cặp ịa nhiệt kế khác nhau với mụ x m xét tính cân bằng c a các cặp ion theo các mô hình c p ư n p p k n u y l p ư n p p ư c áp dụng cho tất c các nghiên c u, t m v k t ịa nhiệt trên thế giớ ư c công b trên các công trình hiện nay, tuy n n ư ư c tính toán cho nguồn ịa nhiệt trong khu vực nghiên c u và toàn b khu vực Tây Bắc (khu vực h v n ư c tham gia thực hiện t o ề tài
Nghiên cứu về tiềm năng địa nhiệt vùng Tây Bắc cho thấy sự hòa tan của các khoáng vật trong nước nhiệt có ảnh hưởng lớn đến cân bằng nhiệt động học Các cặp ion trong dung dịch địa nhiệt tồn tại ở trạng thái cân bằng với nhau, và khi dung dịch chứa các cặp ion này, chúng vẫn giữ được thành phần ổn định Địa nhiệt kế SiO2 được sử dụng để đo lường sự hòa tan của các ion SiO2, dựa trên các nghiên cứu của Fournier R.O (1977) và (1982) Giả thuyết cho rằng sự hòa tan SiO2 ở nhiệt độ sâu ổn định không thay đổi khi ở bề mặt Trong các hệ địa nhiệt có nhiệt độ trên 180°C, nồng độ H4SiO4 được kiểm soát bởi các trạng thái cân bằng với thạch anh, trong khi ở nhiệt độ thấp, trạng thái cân bằng với chalcedon trở nên quan trọng hơn.
Ph n n hòa tan khoáng vật ch a silic có thể ư c thể hiện n ư s u:
Công th c tính nhiệt t o ịa nhiệt kế SiO2 [11] l n ư s u:
−273,15 Tron : S l nồn silic tính theo mg/kg (mg/l).
Các kết qu t n to n o ịa nhiệt kế này (SiO2) ư c trình bày trong b ng 3.1.
Địa nhiệt kế cation (Na+, K+, Ca+) hoạt động dựa trên sự cân bằng nhiệt của các cation trong môi trường nước nóng của nguồn địa nhiệt Các phần ngữ này bao gồm khoáng vật liên quan đến cation Na+, K+, Ca+ và H2O Một trong những chỉ số quan trọng cho nhiệt cân bằng của các cặp cation trong địa nhiệt kế này là tỷ số giữa chúng.
Tỉ lệ Na+/K+ trong dung dịch bị ảnh hưởng bởi các phần ng cân bằng nhiệt với feldspar (albite và K-feldspar) khi nhiệt độ tăng Kết quả phân tích từ nhiệt kế này cho thấy tính khách quan cao hơn so với nhiệt kế SiO2, do ít bị ảnh hưởng bởi quá trình pha loãng trong dung dịch và nồng độ Na+ và K+ ít bị giảm.
Các kỹ thuật phân tích trong phòng thí nghiệm
2.3.1 Phương pháp phân tích các Cation theo các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm a) Phân tích các ion kim loại như bằng phương pháp Quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
Phân tích được thực hiện bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS-Agilent 200 tại Phòng thí nghiệm Địa chất Môi trường và Biến đổi Khí hậu, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Quy trình này tập trung vào việc xác định nồng độ của các kim loại nặng trong dung dịch nhiệt thông qua kỹ thuật quang phổ hấp thụ Sau khi thu thập và xử lý mẫu, các mẫu sẽ được phân loại và gửi về phòng thí nghiệm để tiến hành phân tích chi tiết.
Bước 1: Chuẩn bị mẫu (Các mẫu s u k ư c thu thập ngoài thự ị ( l c qua giấy l ,45 μm sẽ ư c hút vào các ng phan côn s tr n qu nước cất (3 lần) xen với axit HNO3 loãng.
Bước 2: Pha chế dung dịch chuẩn, dung dịch đệm (HNO 3 1%)
- Các hóa chất cần thiết: HNO3 1%, Các dung dịch chuẩn 1000 ppm c a các nguyên t cần phân tích.
- Chuẩn bị các mẫu chuẩn: các mẫu c a dãy chuẩn ể dựn ường chuẩn ư c pha chế có thành phần n ư s u:
+ HNO3 1% t HNO3 65%: lấy 7.7 ml HNO3 65% v o n 5 ml, ịnh m c bằn nước cất 2 lần t n 5 ml (49 ml nước cất).
+ Dung dịch chuẩn c a các nguyên t
B ng 2.1 Chuẩn bị dung dịch chuẩn i với phân tích quang phổ hấp thụ nguyên t
Thể tích HNO3 % ùn ể ịnh m c thành 100 ml 99.9 99.5 99 98.5
+ Cách pha dung dịch chuẩn: C1V1 = C2V2
Thể tích dung dịch chuẩn cần lấy v o n ịnh m c 100 ml: V2 = (C1.V1)/C2
S u ịnh m c thành 100 ml bằng dung dịch HNO3 1%.
Bước 3: Tiến hành dựng đường chuẩn:
Đầu tiên, cần thiết lập một hệ thống phân tích nguyên tố với các phép phân tích chính Các thông số kỹ thuật cần chuẩn bị bao gồm kênh (rắn, lỏng, khí) Việc thiết lập hệ thống phân tích phù hợp cho từng nguyên tố là rất quan trọng để tiến hành hiệu quả.
+ Thiết lập thông s : (mở máy, biểu tư n v ến thiết lập các thông s ).
Hình 2.3 Các bước dựng đường chuẩn và thiết lập thông số cho máy, đèn catot Bước 4: Phân tích mẫu
Để phân tích mẫu, cần chuẩn bị nguyên tắc và tiến hành hút mẫu theo thời gian quy định trong máy, cụ thể là 10 giây Sau khi hút mẫu, không cần thời gian chờ, tiến hành hút dung dịch HNO3 1% ngay lập tức.
Hình 2.4 Phân tích mẫu b) Phân tích các ion Na + , K + , Li +
Phân tích bằng kỹ thuật kh i phổ kế ICP/OES (ULTIMA 2 – Horiba) được thực hiện với giới hạn phân tích từ 0,001-1000 mg/l Tương tự như phương pháp phân tích AAS, các mẫu sẽ được dựa trên chuẩn i và tiến hành phân tích theo từng chỉ tiêu cụ thể.
Hình 2.5 Hệ thống phân tích khối phổ kế ICP/OES: ULTIMA 2 – Horiba c) Phân tích các anion
M t s lo n on n ư F - , Cl - , Br - , SO4 2-, S 2- ư c phân tích bằn p ư n pháp Sắc ký ion trên hệ th ng máy 838 Advanced sample processor và
861 Advanced Compact IC t i phòng thí nghiệm p n t m trường Viện Hoá h c
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nghiên cứu sự kết tủa của Kẽm axetat với ion SO4 2-, trong đó F- được tách cẩn thận khỏi Cl- trong quá trình phân tích Các kết quả thu được được trình bày chi tiết trong Bảng 2.4.
Các kỹ thuật s dụng
Các nghiên cứu về đồng vị được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhằm xác định nguồn gốc và tính chất của các chất lỏng nhiệt Các nhà khoa học trên thế giới, đặc biệt là tại New Zealand và Hoa Kỳ, đã áp dụng phương pháp này để điều tra nguồn gốc và nhiệt độ của dung dịch nhiệt Những dữ liệu về đồng vị là cơ sở để luận giải nguồn gốc của chất lỏng nhiệt trong các nghiên cứu khoa học.
Giá trị δD và δ 18 O ư c tính theo công th c
ref Tron : 2 Rsample, 2 R l tỷ s ồn vị 2 H/ 1 H, tư n n , tron mẫu n n u v mẫu uẩn; 18 Rsample và 18 R l tỷ s ồn vị 18 O/ 16 O, tư n n , tron mẫu n n u v tron mẫu uẩn
Chuẩn V- SMOW: Mẫu chuẩn nướ ư n ư c thông qua trong h i nghị về chất chuẩn ồng vị t i Viên (Áo) tháng 9/1976 Trong mẫu V- SMOW các giá trị δ 18 O, H v 8O 6O n ư s u: δ 18 O = 1991,16x10 −6 − 2005,20x10 −6 x1000
Các chỉ s n y o p ép x ịnh rõ dung dịch nhiệt dị ến t u v nhiệt nguồn trung bình ở s u t o n u
2.4 Các kỹ thuật sử dụng
2.4.1 Thu thập tài liệu, thông tin
Luận v n ư x y ựn tr n sở t m k o ệ t n t l ệu kết p k o s t t ự ị o ồm:
+ ề t n n u, o n tron t p tron v n o nướ về ị n ệt, t n t n t m ểu t n qu w s t tổ n n u về ị n ệt ở V ệt N m v t ế ớ
+ n ồ ị n k u vự tỉ lệ , n ồ ị ất, ị ất t y v n k u vự (tỉ lệ )…
2.4.2 Thu thập mẫu ngoài thực địa
Dung dịch lấy mẫu được chuẩn bị để phân tích thành phần tôn, non, và các chỉ tiêu khác Tùy thuộc vào mục tiêu phân tích, mẫu sẽ được bảo quản và xử lý riêng theo quy định trong bảng 2.2, dựa trên nghiên cứu của Ármannsson và Ólafsson (2006) Để kiểm tra tính chính xác của các kết quả phân tích, học viên thực hiện phân tích lặp lại ba lần trên một mẫu để có sự so sánh.
Tại điểm địa nhiệt Mỹ Lâm, Tuyên Quang, vị trí lấy mẫu nước khoáng nóng (dung dịch địa nhiệt) được thực hiện tại Lỗ khoan 13 Quá trình khảo sát tại Lỗ khoan 13 được tiến hành cẩn thận, và sau khi thu thập, mẫu nước khoáng nóng được bảo quản đúng cách để đảm bảo chất lượng và tính chính xác của kết quả phân tích.
B ng 2.2 Mô t mẫu và x lý mẫu t i thự ịa [2]
Mẫu Phân tích Xử lý mẫu
SiO2 L ( ,45μm) Pha loãng; cho 10-50 ml mẫu vào
50-9 ml nước cất hai lần Anions L ( ,45μm)
Cations L ( ,45μm); o 8 ml HNO3 ậm ặc vào m i
Hình 2.7 Thu thập mẫu tại khu vực Lỗ khoan 13
2.4.3 Tiến hành khoan khảo sát, đo địa vật lý và các thông số vật lý tại khu vực nghiên cứu
Trong quá trình thực hiện luận văn, học viên đã tham gia vào một số nội dung khóa thực tế liên quan đến nghiên cứu bồn nhiệt, cụ thể là bồn nhiệt Mỹ Lâm Họ đã tiến hành đo và phân tích mẫu khí địa nhiệt ngoài hiện trường bằng hệ thống thiết bị Quintox KM9106.
- Vị trí kh o s t: o kết qu th nghiệm ngoài hiện trường t i khu vực L khoan
13 và m t s khu vực xuất l c a bồn.
- Mụ : o m t s thông s về v k ịa nhiệt t ểm xuất l
Thiết kế hệ thống thu thập mẫu địa nhiệt cho nghiên cứu nguồn năng lượng này tập trung vào việc tối ưu hóa hóa học và các thông số của bồn địa nhiệt, đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế.
Hình 2.8 Tiến hành đo khí địa nhiệt tại khu vực nghiên cứu b) Tiến hành đo điện trở suất trên hệ thống Ohmmapper TR1
Tiến n o tr n 6 tuyến, trên m i tuyến ểm o, m ểm o cách nhau 3m và m i tuyến o n u m
Hình 2.9 Đo điện trở suất tại khu vực nghiên cứu
Hình 2.10 Hiệu chỉnh thiết bị đo trước khi thực hiện
Hình 2.11 Kết quả đo điện trở suất mô tả trên phần mềm sử dụng c) Đo địa chấn đa kênh trên hệ thống thiết bị ES-3000
Thực hiện o tr n tuyến ngắn, m i tuyến dài 36m vớ ầu thu, m i ầu thu cách nhau 3m.
Hình 2.12a Kết quả đo địa chấn đa kênh
Hình 2.12b Kết quả đo địa chấn đa kênh d) Khoan địa nhiệt khảo sát và tiến hành đo lưu lượng nước lỗ khoan
Hệ th ng thiết bị triển khai bao gồm:
+ Thiết bị o lưu lư n nước l khoan, model: 1 Series + FM1009+ Thiết bị o n ệt - ện trở nước trong l khoan, model: FT9504
- K o n ịa nhiệt: sâu khoan khi gặp nước nóng là 30 m T 0-18m là ất, t 30m gặp tần p on ập v v ặp nước nóng, tiến hành lấy mẫu lõi khoan phục vụ nghiên c u.
Hình 2.13 Khoan khảo sát tại thực địa
Hình 2.14 Đo lưu lượng và các thông số lỗ khoan
Hình 2.15 Kết quả đo nhiệt độ, độ dẫn điện, điện trở suất lỗ khoan
Hình 2.16 Kết quả đo lưu lượng
Bài viết này cung cấp cái nhìn tổng quan và khách quan về bồn địa nhiệt Mỹ Lâm, tập trung vào các thành phần hóa học của dung dịch nhiệt để phân tích nhiệt và nguồn gốc hình thành Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở cho các nghiên cứu chuyên sâu hơn trong tương lai của sinh viên.
Các kết qu
a) Các kết quả phân tích Cation
Học viên tiến hành thu thập và phân tích các mẫu trong phòng thí nghiệm để tính toán nồng độ các ion trong dung dịch nhiệt dịch Kết quả phân tích được thực hiện theo các phương pháp cụ thể, được trình bày trong bảng 2.3.
B ng 2.3 Kết qu phân tích các cation trong dung dịch nhiệt t i nguồn Mỹ Lâm
Chỉ tiêu (mg/l) ML-01a ML-01b ML-01c Trung bình
Li + 0,08 0,09 0,09 0,087 b) Các kết quả phân tích Anion
B ng 2.4 Kết qu p n t n on v m lư ng SiO2 trong dung dịch nhiệt t i nguồn Mỹ Lâm
Chỉ tiêu (mg/l) ML-01a ML-01b ML-01c Trung bình
SiO2 80,13 80,01 80,55 80,230 b) Các kết quả nghiên cứu đồng vị
Kết qu p n t ồng vị i với nguồn nước khoáng Mỹ L m ư c thể hiện trong b ng 2.5.
B ng 2.5 Thành phần ồng vị bền c a dung dị ịa nhiệt Mỹ Lâm [9]
Nhiệt độ pH 18 O D d (WMWL) d(ASIA) °C [‰] [‰] [‰] [‰]
Nguồn: Cao Duy Giang và nnk (2012)
Có thể nhận thấy ư c rằng kết qu phân tích các ion trong dung dịch nhiệt t i khu vực nguồn nhiệt Mỹ Lâm chênh lệ n u k n n kể.
Để tiến hành nghiên cứu nguồn nhiệt Mỹ Lâm, học viên sử dụng phần mềm phân tích nhiệt kế Liquid Analysis-V3 do Powell và Cumming thiết kế nhằm hỗ trợ tính toán và thành lập các biểu đồ phản ánh các thông số cần thiết Các dữ liệu này sẽ được sử dụng làm đầu vào cho các tính toán theo các mô hình của Fournier (1979), Nivea và Niv (1987), Ton (1998), Arnsson và các cộng sự (1998), cùng với nhiệt kế Na-K-Ca của Fournier & Truesdell (1973) và Powell, T., Cumming W (2010) trong nghiên cứu tiếp theo.
B ng 2.6 Thành phần hoá h c nguồn ịa nhiệt Mỹ Lâm theo các kết qu nghiên c u phục vụ luận gi i nhiệt nguồn cấp, nguồn g c thành t o
Chỉ tiêu Đơn vị đo ML-01-Tb (*) ,
ML1 ML2 ML3 ML4 ML5 ML6
Nhiệt o C 65,5 58,5 63,0 63,0 64,0 67,0 65,5 pH - 8,470 8,20 7,50 7,30 8,13 8,53 6,90 khoáng hoá (mg/l) 257,800 259,00 343,11 300,00 299,94 175,00 290,00
Nghiên cứu về thành phần hóa học trong dung dịch địa nhiệt nguồn Mỹ Lâm nhằm phục vụ luận giải các kết quả học viên thực hiện khi tham gia đề tài "Nghiên cứu tổng thể tiềm năng nguồn địa nhiệt vùng Tây Bắc" (Mã số: KHCN-TB.01T/13-18, 2014-2017) do PGS.TS V.V.N.T lãnh đạo.
LUẬN GIẢI NHIỆT ĐỘ VÀ NGUỒN GỐC THÀNH TẠO
NƯỚC KHOÁNG NÓNG MỸ LÂM – TUYÊN QUANG
Tr n sở nguyên lý tính toán nhiệt nguồn cấp ướ s u t o ịa nhiệt kế c a Fournier 1979 [20], Nivea và Nivea., 1987 [33]; Truesdell., 1976 [45]; Arn rsson v nnk , 98 [ ] v ịa nhiệt kế Na-K-Ca c a Fournier & Truesdell.,
1973 [10], h c viên tiến hành áp dụng phần mềm phân tích Liquid Analysis- V3
[35] cho các kết qu tính toán nhiệt nêu t i B ng 3.1 Theo , n ệt nguồn cấp ưới sâu c a nguồn nước khoáng Mỹ L m t n to n ư c nằm trong kho ng t 159 o ến 258 o C.
B ng 3.1 Kết qu tính toán nhiệt ướ s u t o ịa nhiệt kế Địa nhiệt kế Công thức
Tác giả xây dựng công thức
Nguồn g c thành t o
Nhiệt độ 208 oC phù hợp với các tính toán và dự báo thực tế của các địa nhiệt kế, đặc biệt là cặp địa nhiệt kế Na-K Theo khảo sát thực tế, nhiệt độ tại nguồn sâu 70m là 65,5 oC, dự đoán nhiệt độ trực tiếp tại nguồn cấp của khoan 13 Lý thuyết cho thấy, nếu tiếp tục đào sâu khoảng 100m, nhiệt độ sẽ tăng từ 2,5-3 oC, do đó vị trí tư vấn của bồn địa nhiệt có thể nằm trong khoảng 4,76km Thông tin này có thể rất hữu ích cho việc cung cấp dữ liệu về bồn địa nhiệt trong các nghiên cứu thăm dò sau này.
3.2.1 Xác định nguồn gốc của dung dịch địa nhiệt theo tương quan của ba hợp phần Cl - - SO 4 2- - HCO 3 -
Theo nghiên cứu của Giggenbach và Goguel (1989), các biểu đồ ba hợp phần Cl-, SO4²-, HCO3- được sử dụng để phân loại mẫu dung dịch địa nhiệt, dựa trên nguồn gốc của các anion chính này.
Cl- là nhân tố không tham gia vào các phản ứng nhiệt, nhưng lại có vai trò quan trọng trong việc phân loại các loại dung dịch địa nhiệt Anion Cl- được sử dụng như một chỉ thị để xác định các vùng nóng và lạnh trong hệ thống địa nhiệt, với sự phân bố khác nhau ở các độ sâu khác nhau Thực tế cho thấy, nồng độ Cl- thường cao ở vùng nước bề mặt của hệ thống địa nhiệt, trong khi các ion SO4 2- lại tập trung ở phần trên cùng của hệ thống Sự phân tách giữa nồng độ cao Cl- và nước bicarbonat (HCO3-) chỉ ra sự tương tác của dung dịch giàu CO2 ở nhiệt độ thấp và nguồn nước HCO3-, với sự thay đổi theo thời gian và khoảng cách từ nguồn nhiệt.
Dựa vào vị trí phân b trên biểu đồ (Hình 3.1), có thể nhận thấy rằng hầu hết các điểm đầu tập trung trong miền giàu hydrocarbon, chiếm tới 80-90% Nguồn gốc của nước khoáng nóng tại Mỹ Lâm chủ yếu tập trung ở phía anion giàu hydrocarbon, cho thấy nước nóng này không chỉ do nhiệt từ lòng đất mà còn được cung cấp từ nước bề mặt hoặc các tầng chứa nước nằm phía trên nguồn nhiệt Nước từ các nguồn này sẽ thẩm thấu, chảy xuống các tầng phía dưới và tiến vào nguồn nhiệt nhờ hoạt động của kiến tạo hiện tại Quá trình này dẫn đến việc anion HCO3- hòa tan vào dung dịch nhiệt khi chúng di chuyển lên theo áp lực.
Biểu đồ ba hợp phần Cl - - SO 4 2- - HCO 3 - (Hình 3.1) thể hiện nguồn gốc nhiệt Mỹ Lâm, dựa trên số liệu từ nghiên cứu luận văn ML-01-Tb (2015) cùng các nghiên cứu trước đó, bao gồm M.Autret (1941), Phòng thí nghiệm Dầu khí (1981), Đại học Dược Hà Nội (1984), Tiệp Khắc (1988), Đại học Mỏ Địa chất (1999) và Cao Duy Giang (2012) Các miền phân biệt nguồn gốc nước được ghi chú bao gồm nước trưởng thành, nước ngoại vi, nước núi lửa và nước bốc hơi.
3.2.2 Xác định nguồn gốc của dung dịch địa nhiệt theo tương quan của ba hợp phần K - Na - Mg 1/2
Biểu đồ ba hợp phần K - Na - Mg được sử dụng để dự đoán sự cân bằng theo nhiệt, hỗ trợ nghiên cứu nhiệt dung dịch địa nhiệt phù hợp với nhiệt kế ion hòa tan.
G n ư r m t p ư n p p n m t ư c tr ng thái cân bằng dung dịch nhiệt v bao quanh là một biểu đồ thể hiện hai hệ thống nước với các tỷ số Na/K và K/Mg 1/2 Biểu đồ này cho thấy sự tương tác giữa Mg 1/2 và N, cung cấp thông tin quan trọng cho việc dự đoán sự phụ thuộc nhiệt của các tổ hợp khoáng vật chứa kali và natri Sự phụ thuộc này chủ yếu dựa trên khả năng hấp thụ nhiệt của phân ngữ.
K-feldspar + Na + + K + = Na-feldspar + 0,8K - mica + 0,2chlorit + 5,4 silica +
Biểu đồ ba hợp phần K - Na - Mg 1/2 thể hiện nguồn gốc nhiệt của Mỹ Lâm dựa trên số liệu từ các nghiên cứu trước đây, bao gồm luận văn ML-01-Tb (2015) và các nghiên cứu từ M Autret (1941), Phòng thí nghiệm Dầu khí (1981), Đại học Dược Hà Nội (1984), Tiệp Khắc (1988), Đại học Mỏ Địa chất (1999) và Cao Duy Giang (2012) Vùng gạch chéo trong biểu đồ đại diện cho miền cần bằng từng phần, trong khi miền không gạch chéo chỉ ra nước chưa thực sự cân bằng, cùng với nước trưởng thành hoặc cân bằng toàn phần.
T kết quả thể hiện trong biểu đồ ba hợp phần K - Na - Mg 1/2 cho thấy nguồn nước khoáng Mỹ Lâm thuộc khu vực nước ngầm, phản ánh quá trình cân bằng của dung dịch nhiệt dựa trên các tổ hợp cân bằng của ion Na+ và K+ trong các phản ứng trao đổi ion dưới điều kiện nhiệt của dung dịch nhiệt.
Nồng độ Mg trong chất lỏng nhiệt giảm khi nhiệt độ tăng, và hầu hết các dung dịch Mg tự nhiên đều trải qua quá trình tương tác giữa dung dịch nhiệt và bề mặt ở nhiệt độ thấp Kết quả nghiên cứu cho thấy dung dịch nhiệt ở nguồn Mỹ có thể làm nguội và pha trộn với các tần suất trong khu vực, dẫn đến sự tích tụ vật chất và nồng độ ion của nguyên tố Mg trong nước ngầm.
Nghiên cứu cho thấy, vị trí phân bố nguồn nước khoáng nóng Mỹ Lâm có sự pha trộn với nguồn gốc gần kề, đồng thời dung dịch nhiệt dịch có thể liên quan đến mạch nước ngầm Điều này khẳng định rằng nguồn gốc tổng thể của dung dịch khoáng nóng tại đây không chỉ dựa vào các yếu tố bề mặt mà còn có sự ảnh hưởng từ các nguồn khác.
3.2.3 Xác định nguồn gốc của dung dịch địa nhiệt theo tương quan t lệ đồng vị bền của ydro ( 2 H hay Deuterium) và Oxy ( 18 O)
Hồn vị ền y ro v oxy là phần ấu t o p n t nướ Tron tự n n, nướ lu n lu n vận n t o u tr n m t o t n p ần ồn vị nướ sẽ t y ổ tron qu tr n uyển p t l n s n S n l n oặ rắn T n p ần ồn vị nướ ư t ể ện qua ký hiệu lt (δ) T n p ần ồn vị ut r um v oxy 8 t oịn n ĩ ư t n ằn n t.
Tron : 2 R sample , 2 R ref l tỷ s ồn vị 2 H/ 1 H, tư n n , tron mẫu n n u v mẫu uẩn; 18 R sample và 18 R ref l tỷ s ồn vị 18 O/ 16 O, tư n n , tron mẫu n n u v tron mẫu uẩn
Mẫu nước mưa trên toàn cầu chứa tỷ lệ đồng vị δ²H và δ¹⁸O, phản ánh nguồn gốc và quá trình hình thành của nước Tỷ lệ đồng vị δ²H/δ¹H và δ¹⁸O/δ¹⁶O trong nước mưa cung cấp thông tin quan trọng về nguồn gốc khí hậu và sự biến đổi của nước Việc phân tích các mẫu nước mưa giúp hiểu rõ hơn về nguồn nước và các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần hóa học của nó.
Trong nghiên cứu này, luận văn áp dụng mô hình của Rozanski để phân tích nguồn gốc của dung dịch địa nhiệt Mỹ Lâm, dựa trên kết quả phân tích của các công trình trước đó Kết quả tính toán được biểu diễn trên biểu đồ, thể hiện mối quan hệ giữa các đồng vị δ và δ18O theo nghiên cứu của Powell và Cumming (2010).
Biểu đồ trong Hình 3.3 thể hiện mối tương quan giữa δD (Delta Deuterium) và δ18O (Delta Oxygen 18), được xây dựng từ các kết quả phân tích thành phần đồng vị bền D (2H) và 18O Tỷ lệ đồng vị của dung dịch địa nhiệt Mỹ Lâm được biểu thị bằng ký hiệu .