Ở ranh giới giữa có và không
Từ nhà bác Chử Văn Thuận tới khu trang trại nhà bác Nguyễn Văn Vinh mất chừng năm phút đi bộ. Liên lạc mãi, bác Vinh mới nghe điện thoại và ra cổng đón tôi vào căn lán nhỏ được dựng ngay trên mặt hồ thả gần ba tấn cá của bác. “Khoảnh vườn nhỏ nhà bác Vinh nằm trên ranh giới kỳ lạ giữa hai tầng nước có cách ứng xử với arsenic hoàn toàn khác nhau”, chị Vi Mai Lan, một thành viên trong đoàn nghiên cứu quốc tế và có tên trong danh sách 19 tác giả bài báo đăng trên Tạp chí The Nature danh tiếng toàn cầu tháng 9/2013, khuyên tôi đến đó.
Vạn Phúc là nơi được tạo hoá sắp đặt một sự giao thoa sắc nét giữa hai tầng chứa nước, tầng nông Holocene và tầng sâu Pleistocene, GS.TS Phạm Hùng Việt, Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Môi trường & Phát triển Bền vững (CETASD), ĐHKHTN, ĐHQGHN, trao đổi vài ngày trước khi một mình tôi tìm đến làng ven Sông Hồng này.
Hàng triệu giếng khoan nước ngầm khai thác hằng ngày từ các lớp cát phù sa nông của tầng chứa nước Holocene đã và đang khiến hơn một trăm triệu người trên các vùng rộng lớn tại Nam và Đông Nam Á có nguy cơ phơi nhiễm với độc arsenic. Ngược lại, các trầm tích cát Pleistocene hầu như không có nước ngầm nhiễm arsenic với hàm lượng cao.
Kể từ khi các trường hợp nhiễm độc thạch tín đầu tiên được phát hiện ở Bangladesh do sử dụng nước ngầm, người ta tìm cách lý giải vì sao hàm lượng arsenic thấp được duy trì trong tầng Pleistocene trong khi hàm lượng hoá chất đó cao gấp nhiều lần trong tầng Holocene ở vị trí nông hơn.
Một nghiên cứu quốc tế ở Bangladesh, và công bố năm 2011 cũng trên The Nature, tạp chí khoa học phát hành toàn cầu chuyên đăng các công bố mang tính bước ngoặt, phần nào trả lời được câu hỏi này. Cụ thể, họ phát hiện sự khác biệt giữa các trầm tích sâu của tầng Pleistocene chứa rất ít arsenic và trầm tích nông của tầng Holocene nhiễm arsenic rất nặng. Bước đầu họ lý giải được nguyên nhân của khác biệt đó là do các hạt cát ở tầng sâu Pleistocene đã giữ arsenic lại, khiến cho lượng arsenic hoà tan trong nước ngầm tầng Pleistocene ít hơn hẳn.
Nhưng còn nhiều câu hỏi quan trọng khác vẫn chưa được trả lời. Nghiên cứu tiên phong Bangladesh được Chương trình Nghiên cứu Superfund của Viện Khoa học Sức khoẻ Môi trường Quốc gia Hoa Kỳ tài trợ vẫn chưa hoá giải được nhiều bí ẩn còn lại, theo nhiều nhà khoa học quốc tế. Có hay không sự lan truyền arsenic từ tầng Holocene sang hoặc xuống tầng Pleistocene? Nếu có, sự khác biệt về hàm lượng arsenic giữa hai tầng chứa nước ấy có thể được duy trì trong bao lâu? Đâu là cơ chế lây nhiễm arsenic trong các tầng chứa nước? Và có cách nào hạn chế, thậm chí loại bỏ, sự lây nhiễm để có thể yên tâm khai thác nước ngầm, giảm phụ thuộc vào nước mặt đang ngày càng trở nên độc hại do thiên tai và các hoạt động sản xuất gây ra trên quy mô toàn cầu hay không? v.v...
Chỉ khi trả lời được các câu hỏi trên, người ta mới có thể đi đến quyết định có nên khai thác nước ngầm ở tầng chứa nước Pleistocene ở một nơi nào đó để làm nước ăn hoặc uống nữa hay không; nếu nên, có thể khai thác để phục vụ ăn uống trong bao lâu nữa. GS.TS Phạm Hùng Việt cho hay chưa bao giờ nhu cầu hoá giải các hoài nghi kia trở nên cấp thiết trên quy mô toàn cầu như những năm gần đây.
WHO nhận định, ô nhiễm thạch tín tự nhiên là mối quan tâm của nhiều nước trên thế giới mà điển hình là ở ;Argentina, Bangladesh, Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Campuchia, Mexico, Chile và Hoa Kỳ.Tại Việt Nam, theo PGS.TS Trần Hồng Côn, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, đến nay chúng ta vẫn chưa có nghiên cứu tổng thể về tình hình ô nhiễm thạch tín mặc dù các nghiên cứu nhỏ lẻ phát hiện nhiều nơi nhiễm thạch tín rất nặng, gấp hàng chục lần mức khuyến cáo của WHO.
PGS. TS Trần Hồng Côn, một trong những chuyên gia Việt Nam đầu tiên nghiên cứu ô nhiễm arsenic tại Việt Nam, đang uống trực tiếp nước máy được lọc qua máy lọc do chính ông sáng chế với khả năng loại bỏ gần như tối đa arsenic và các kim loại nặng. Ảnh: Ngọc Thùy.
Độc đáo Vạn Phúc
Một trong những khó khăn mà nhóm nghiên cứu gặp phải khi tìm cách lý giải những câu hỏi hóc búa nêu trên là chọn địa điểm thích hợp.
May mắn họ phát hiện Xã Vạn Phúc thuộc Tỉnh Hà Tây cũ, nơi có địa thế thủy văn lý tưởng cho việc tìm hiểu cơ chế di chuyển arsenic từ tầng nước nông Holocene xuống tầng Pleistocene.
Nằm cách trung tâm Hà Nội khoảng 10 km về phía đông nam, bên bờ Sông Hồng, Xã Vạn Phúc là khu vực sở hữu một vùng chuyển tiếp sắc nét giữa một tầng chứa nước hàm lượng arsenic cao với một tầng chứa nước hàm lượng arsenic thấp hướng về phía thượng lưu Sông Hồng. Đây cũng là nơi khai thác nước ngầm chủ yếu cho Thành phố Hà Nội từ vài thập kỷ qua.
Nhiều cư dân Làng Vạn Phúc vẫn khai thác nước ngầm từ các giếng khoan gia đình ở độ sâu 30-50 m. Tại mạn tây của làng, các giếng đều có hàm lượng arsenic dưới 10 microgram/litre, đáp ứng đúng tiêu chuẩn của WHO. Trong khi đó arsenic trong nước ngầm từ hầu hết các giếng khoan ở mạn đông của làng đều ở mức 10-50 microgram/liter, vượt quá giới hạn khuyến cáo của tổ chức này.
Bác Vinh cho biết vườn nhà bác được đoàn nghiên cứu khoan tám cái giếng, trong vườn hai cái, phía trên ruộng bốn cái, bờ ao hai cái. Bác chỉ biết họ khoan giếng ở nhiều độ sâu khác nhau, có cái sâu 25 m, cái sâu 30, cái sâu 40 m, có cái lại hơn 40 m. Khi được hỏi có biết họ khoan giếng để nghiên cứu gì không, bác Vinh trả lời rằng không biết họ nghiên cứu làm gì.
“Đây là một trong những mũi khoan mà đoàn nghiên cứu đã thực hiện trên mảnh ruộng nhà tôi. Tháng nào, đoàn cũng về lấy mẫu nước thử nghiệm”, Bác Nguyễn Văn Vinh, Thôn 1, Xã Vạn Phúc cho hay. Ảnh: Ngọc Thùy.
Tử thần di chuyển ra sao?
Nhóm 19 nhà khoa học quốc tế trong đó có năm chuyên gia Việt Nam tìm cách tái tạo giai đoạn ô nhiễm đầu tiên của một tầng chứa nước nhiễm arsenic với hàm lượng thấp. Các dữ liệu khoan và trầm tích thu được trong vùng cho thấy nước ngầm hàm lượng arsenic thấp được khai thác từ các lớp cát màu da cam tích tụ từ hơn 12,000 năm trước; trong khi đó nước ngầm hàm lượng arsenic cao được khai thác từ các lớp cát màu xám tích tụ cách đây dưới 5,000 năm.
Bác Vinh cho biết gia đình bác đang sử dụng một giếng sâu hơn 40 m do đoàn nghiên cứu khoan. “Mấy đứa trong đoàn nghiên cứu bảo bác giếng này nước tốt lắm. Mà cũng phải công nhận là giếng nhiều nước thật. Bơm cả ngày cũng không hết. Hằng tháng tụi nó về đây, toàn xả nước vào từng can to rồi mang đi uống trực tiếp. Bác dùng cũng được 8-9 năm rồi. Nước trong, mát và ngọt lắm”.
Vừa nói, bác vừa chạy ra phía tủ lạnh lấy ra khay đá trong vắt một màu. Bác giơ khay đá lên khoe đá này làm bằng nước giếng khoan mà đoàn chị Mai Lan về khoan. Bác còn cắm điện bơm nước về cho tôi xem. Nước rất trong, không có mùi. Nếm thử thấy mát lịm cả lưỡi.
Giai đoạn đầu của quá trình ô nhiễm tầng chứa nước Pleistocene đã được nhóm nghiên cứu tái hiện để truy tìm thủ phạm dẫn dắt hoá chất thạch tín tử thần chu du trong lòng đất. Hoá ra, chính những thay đổi các điều kiện dòng chảy nước ngầm và trạng thái oxy hóa khử của tầng cát chứa nước do bơm hút nước ngầm đã gây ra sự xâm nhập ô nhiễm arsenic suốt chiều sâu hơn 120 m từ tầng Holocene xuống tầng Pleistocene trước đó không bị ô nhiễm.
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng ô nhiễm arsenic trong tầng chứa nước Pleistocene ở Đông Nam Á và toàn bộ Nam Á dưới tác động của khai thác nước ngầm có thể được làm chậm do sự lưu giữ arsenic trong quá trình di chuyển từ tầng Holoccene xuống tầng Pleistocene.
Chính sự hấp phụ của arsenic lên các hạt cát trong tầng chứa nước Pleistocene làm cho phạm vi lây lan ô nhiễm arsenic từ tầng Holocene xuống tầng Pleitocene nhỏ hơn 20 lần so với sự di chuyển của nước ngầm trong cùng một giai đoạn nhất định. Nhờ thế, hàm lượng arsenic trong nước ngầm ở tầng Pleistocene không tăng đột ngột. Thay vào đó, phải trải qua vài thập kỷ, arsenic mới tích luỹ đến hàm lượng đủ lớn, kể cả với các vùng tiệm cận tầng Holocene. Điều này được xác nhận bởi hiện tượng gia tăng dần arsenic trong nước ngầm mà các tài liệu theo dõi ghi nhận được.
Nghiên cứu đã chỉ ra, từ 4-6 thập kỷ qua, nước từ tầng nước ngẫm bị ô nhiễm arsenic đã lan rộng hơn 2 km về phía trung tâm Hà Nội do hoạt động bơm hút nước ngầm ồ ạt cung cấp cho thủ đô, tăng gần gấp đôi - từ 0.55 triệu m3 lên 0.90 triệu m3 mỗi ngày từ năm 2000 đến năm 2010 - do mở rộng diện tích đô thị.
Khai thác thế nào?
Các kết quả nghiên cứu dựa trên những dự án hợp tác này đã và sẽ đóng góp vào cơ sở dữ liệu khoa học giúp cho các tổ chức, nhà quản lý hoạch định chính sách về quản lý khai thác nước ngầm. Cụ thể, nghiên cứu là tiền đề xay dựng quy hoạch khai thác nước ngầm ở tầng sâu Pleistocene hay định hướng chuyển khai thác nước ngầm sang khai thác nước mặt không chỉ cho Hà Nội, GS Phạm Hùng Việt lạc quan. Từ nhiều năm nay, nước ngầm chiếm 35-50% tổng lượng nước cấp sinh hoạt cho các đô thị trên toàn quốc.
Từ phát hiện của nghiên cứu về ảnh hưởng bơm hút khai thác nước ngầm đến việc làm thay đổi hướng dòng chảy và khả năng lan truyền cơ ô nhiễm arsenic trong nước ngầm, nhóm nghiên cứu cho rằng đã đến lúc phải quản lý một cách bài bản hoạt động khai thác nước ngầm trong dân cư.
Do có sự lan truyền từ tầng Holocen xuống Pleitocen, khai thác tầng sâu về lâu dài không an toàn nữa. Tuy nhiên do sự xâm nhập arsenic xuống tầng sâu bị làm chậm lại do arsenic hấp phụ vào các hạt cát (12-20 lần), còn đủ thời gian để các nhà hoạch định chính sách và quản lý khai thác nước bền vững lên kế hoạch hành động tương ứng.
Kiến nghị này không chỉ cho Việt Nam mà có thể cho nhiều nơi khác trên thế giới có đặc điểm địa chất thủy văn tương tự như ở Vạn Phúc và Đồng bằng Sông Hồng.
Cần bản đồ arsenic đúng nghĩa
Lập bản đồ arsenic sẽ tốn kém vì phải khoan từ tầng này sang tầng khác, theo PGS. TS Trần Hồng Côn, giảng viên Khoa Hóa học, ĐHKHTN, ĐHQGHN, một trong những chuyên gia đầu tiên nghiên cứu ô nhiễm arsenic tại Việt Nam. Mỗi mũi khoan tốn ít nhất vài trăm triệu đồng. Đấy là chưa kể ngành địa chất thủy văn phải cung cấp bản đồ các tầng nước ngầm để nhóm chuyên gia chọn địa điểm khoan. Tuy nhiên, nếu tổ chức tốt, TS Côn tin 18 tỉ đồng có thể đủ để làm bản đồ hiện trạng nguồn nước nhiễm arsenic trong nguồn nước đang sử dụng trên toàn quốc.
Bản đồ hiện trạng arsenic Đồng bằng Sông Hồng được cho là chi tiết nhất so với bản đồ hiện trạng các vùng khác. Tuy nhiên các nhà khoa học hoài nghi độ tin cậy cũng như khả năng áp dụng của bản đồ này. Với vùng Đông bằng Cửu Long, tình hình còn bi quan hơn. “Đồng bằng Cửu Long chưa có bản đồ chi tiết như Đồng bằng Sông Hồng”, TS Côn khẳng định. “Không những chưa có kinh phí, khu vực này rộng lớn hơn và cấu tạo địa tầng phức tạp hơn so với vùng Đồng bằng Sông Hồng”. Những gì làm được tại đây mới chỉ là các “khảo sát sơ bộ”.
Nằm cùng vĩ độ và có địa hình tương đối như nhau, Campuchia được đánh giá cũng nhiễm arsenic tương tự như ở Đồng băng Cửu Long. Bản thân Campuchia nghiên cứu hiện trạng arsenic chưa được bao nhiêu. “Họ làm cái này rất ít”, TS Côn nhận định. “Chủ yếu các tổ chức nước ngoài thực hiện”.
“Đoàn khoan của cô Trang về từ ngày còn chưa có nó” – bác Thuận vừa nói tay vừa chỉ vào cô cháu nội 10 tuổi đang đứng cạnh.
Đoàn nghiên cứu đã thực hiện khoan tám giếng trên khoảnh vườn nhỏ và đám ruộng trước của nhà bác Thuận. Gia đình bác Thuận đang sử dụng một giếng ở độ sâu 42 m. Giếng này dùng cũng được chục năm rồi. “Nước trong, mát và rất ngọt”. Trước đó, gia đình khoan một giếng sâu 45 m, cũng nằm trên khoảnh vườn trước sân, cách giếng đoàn nghiên cứu khoan 4-5 m. Sau, để dựng nhà cho con trai, bác đã lấp giếng này và sử dụng giếng nước mà đoàn nghiên cứu khoan ngay cạnh cổng vào nhà. Nước dùng cho nhà bác và gia đình ba người con trai ở cạnh đó. Bơm suốt ngày mà không thấy hết nước. Khoan giếng gần như ăn may. May mắn khoan được giếng nước tốt, nhiều nước.
Nhưng có lẽ bác Thuận và nhiều người ở Thôn 1 không biết, cách nhà bác không xa về phía đông, các giếng khoan trong cùng Xã Vạn Phúc bị nhiễm arsenic nặng. Chính sự khác biệt rõ ràng ấy trên một diện tích nhỏ hẹp ngay sat bờ Sông Hồng đã thu hút sự chú ý của các nhà khoa học để họ khám phá ra một điều thú vị giúp tìm ra làn ranh an toàn cho hàng chục triệu người ở Việt Nam và Châu Á mà cuộc sống của họ vẫn phụ thuốc vào nước ngầm nhiễm arsenic.
PGS. TS Trần Hồng Côn: Còn phải bàn nhiều
Bài báo này (Cơ chế làm chậm dịch chuyển arsenic qua tầng chứa nước Pleistocene, Tạp chí The Nature, tháng 9/2013) tôi đã đọc rất kỹ.
Ở đây họ mới chỉ nghiên cứu trong một khu vực rất nhỏ trong điều kiện địa chất thủy văn không được lý tưởng lắm, cho nên hai kết luận của nghiên cứu về việc cho phép dự đoán tốc độ ô nhiễm asen của các giếng nước ngầm tại Hà Nội (mở rộng ra khu vực Đông Nam Á và Nam Á nói chung) cũng như trên cơ sở đó, cơ quan quản lý có kế hoạch khai thác nước ngầm hợp lý, từ việc chuyển hướng khai thác nước ngầm sang khai thác nước mặt là chưa thỏa đáng.
Nhưng dù sao đây cũng là một công trình nghiên cứu nghiêm túc và bài bản. Còn về nguyên nhân và cơ chế arsenic dịch chuyển từ tầng Holocene xuống các tầng Pleistocene ở Hà nội thì còn nhiều vấn đề phải bàn, vì nó quá phức tạp.
Nguy cơ ô nhiễm cao không chỉ ở đất liền
Sumatra, một trong năm hòn đảo lớn nhất Indonesia, cũng nằm trong danh sách phải đổi mặt với nguy cơ nước ngầm nhiễm arsenic cao, điều mà trước đó chỉ thường tìm thấy ở các khu vực đất liền trên thế giới.
Nghiên cứu của các nhà khoa học Thụy Sĩ phát hiện ra diện tích khoảng 100 nghìn km vuông ở khu vực bờ phía đông Đảo Sumatra (bằng 1/20 diện tích Indonesia hoặc bằng gần 1/3 diện tích lãnh thổ Việt Nam hoặc hơn hai lần diện tích Thụy Sĩ và Croatia cộng lại), Indonesia, có nguy cơ nước ngầm nhiễm arsenic cao. Trước đây, khu vực này chưa từng được phát hiện nguy cơ ô nhiễm arsenic như vậy, Ira Tambunan, phóng viên Tờ Harian, Kompas, Indonesia, chia sẻ với người viết bài báo này thông tin nghiên cứu trên.
Khoảng 100 nghìn km vuông ở khu vực bờ phía đông Đảo Sumatra, Indonesia, có nguy cơ nước ngầm nhiễm arsenic cao cùng với các khu vực khác như Bangladesh, Myanmar, Thailand, Campuchia, và Việt Nam. (Ảnh: Nature).
Các nhà khoa học đã sử dụng phương pháp cho phép xác định vùng nguy cơ cao tương đối dễ dàng mà không cần thực hiện các phân tích nước ngầm tốn kém và tốn thời gian. Nhà địa chất Lenny Winkel cùng nhà hóa học môi trường Michael Berg đã sưu tập tài liệu địa chất từ Sumatra để lập bản đồ phân loại đồng dạng hiện trạng ô nhiễm arsenic.
Các nhà nghiên cứu hy vọng bản đồ của họ có thể đóng vai trò như “lá cờ đỏ” báo hiệu những nơi nguy hiểm cho chính quyền cũng như dân chúng trong việc phòng ngừa nguy cơ nhiễm độc arsenic cao trước khi cho phép xây giếng nước và các công trình liên quan tới nguồn nước tại những khu vực này.
Được biết, nước ta cũng được hưởng lợi từ nghiên cứudo bản đồ được lập không chỉ cho đảo Sumatra của Indonesia mà cho cả các nước khác bị ảnh hưởng nặng nề như Bangladesh, Myanmar, Thailand, Campuchia, và Việt Nam.
Quá trình di chuyển ô nhiễm arsenic từ tầng chứa nước nông Holocene sang tầng chứa nước sâu Pleistocene.Tầng chứa nước Holocene là nguồn ô nhiễm arsenic hàm lượng cao (minh họa bằng màu đỏ đậm). Ngược lại, các trầm tích cát Pleistocene có từ cách đây hơn 12,000 năm ở các khu vực này hầu như không có nước ngầm nhiễm arsenic hàm lượng cao (màu xanh dương, xanh lá cây, vàng và đỏ tươi).
Những thay đổi các điều kiện dòng chảy nước ngầm và trạng thái oxy hóa khử của tầng cát chứa nước do bơm hút nước ngầm những năm gần đây ở Hà Nội đã gây ra sự xâm nhập arsenic suốt chiều sâu hơn 120 m từ tầng Holocene xuống tầng Pleistocene.
