Tìm hiểu cấu tạo lớp trầm tích để xử lý giếng khoan và lọc sạch nước giếng khoan

Sở giáo dục và đào tạo Trường thpt đề tài sáng kiến kinh nghiệm tên đề tài: Tìm hiểu cấu tạo lớp trầm tích để Xử Lý GIếNG KHOAN Và LọC sạch NƯớc giếng khoan. người viết: Đơn vị công tác: trường thpt Năm học: 2006– 2007 Sơ yếu lý lịch: Họ và tên : Ngày, tháng, năm sinh: Quê quán: Đơn vị công tác : Trường THPT Nhiệm vụ : Giảng dạy Trình độ được đào tạo: Đại học Trình độ chuyên môn: Năm vào ngành: Phần I: Đặt vấn đề I. Lý do chọn đề tài Trong chương trình Địa lý lớp 10, có tới 40% thời lượng dành cho việc dạy và học kiến thức về Trái đất và các lớp vỏ Trái đất. Cuối năm, học sinh lại được học về các vấn đề tài nguyên và môi trường. Tuy nhiên, còn rất thiếu những bài học thiết thực đề cập đến những vấn đề cụ thể, rất phổ biến của thiên nhiên có liên hệ trực tiếp tới con người, tới môi trường sống, tới sự phát triển bền vững của xã hội loài người. Một trong những vấn đề đó là tìm hiểu về các tầng địa chất của địa phương để khai thác, sử dụng hợp lý tiết kiệm các nguồn tài nguyên chứa trong các lớp địa chất đó. Một trong những tài nguyên đó là tài nguyên nước ngầm. Nội dung bài viết này khá thiết thực và rất cần thiết trong cuộc sống của chúng ta. Đề tài này sẽ góp phần vào mục đích nâng cao trình độ của học sinh nước ta . II. Mục đích- ý nghĩa của đề tài : Để góp phần vào mục đích nâng cao trình độ của học sinh nước ta theo kịp trình độ chung của các nước trong khu vực và trên thế giới, rất cần thâỳ cô cập nhật mới, đưa thêm những kiến thức khoa học bổ ích vào dạy học. Hơn nữa xu hướng học tập phải thiết thực, học phải đi vào thực tế đời sống. Và mỗi học sinh THPT phải biết giải quyết các vấn đề liên quan đến mình, đến môi trường sống của mình và cộng đồng. Lớp địa chất mà chúng ta đang sống bên trên nó có cấu tạo như thế nào? Việc chúng ta đào giếng, khoan giếng, khai thác nước ngầm đặt ra vấn đề gì? Đó chính là mục đích cả bài viết này mà tôi sẽ trình bày dưới đây. Trên cả nước, hiện nay đã có hơn 1 triệu giếng khoan khác nhau. Bên cạnh những giếng khoan sâu, đường kính lớn của các doanh nghiệp hoạt động khoan đúng cách, đúng luật pháp thì tuyệt đại đa số là các giếng khoan nhỏ, từ phát mà các vùng nông thôn tự thuê “thợ” khoan. Nhà nước ta đã ban hành luật về tài nguyên, cấm hoạt động khoan, khai thác giếng khoan bất hợp pháp nhằm bảo vệ nguồn tài nguyên nước ngầm. Nhưng thực tế, hiệu lực của luật này là rất thấp. Lý do là chúng ta không thể giám sát được lực lượng người hành nghề khoan giếng và nhu cầu có giếng khoan của người dân. Vậy, thay vì cấm họ hành nghề, Chúng ta hãy thông qua việc dạy kiến thức cho học sinh, để mọi người hiểu biết kiến thức về địa chất và thủy văn nằm ngầm bên dưới mặt đất. Chính vì vậy tôi đã viết đề tài này là nhằm đóng góp vào mong muốn thực hiện ý tưởng đó. Tôi đảm bảo chắc chắn rằng, nếu đề tài được áp dụng thì sẽ có ý nghĩa rất to lớn cho các thầy cô và học sinh cả về giá trị kiến thức, cả về giá trị kinh tế, xã hội vì những gì nó mang lại. III. Đối tượng nghiên cứu Vì vấn đề nêu ra dưới đây có liên quan đến Học sinh lớp 10 đến học sinh lớp 12 ,nên đối tượng nghiên cứu là các em học sinh bậc THPT. Học sinh bậc THCS cũng có thể tiếp thu kiến thức này dễ dàng. Nội dung kiến thức trong bài viết cũng vô cùng. Bài viết liên quan đến đối tượng là các lớp trầm tích nằm ngay bên dưới chân chúng ta và nguồn tài nguyên nước chứa trong đó. IV. Phương pháp nghiên cứu Để viết được đề tài này tôi đã phải xử dụng các kiến thức đã được học ở trường Đại học, tham khảo nhiều tài liệu khác nhau, như các bài báo liên quan , các tạp chí khoa học về địa chất thuỷ văn- Hải Dương học. Trước đây, tôi vẫn thường đem kiến thức này áp dụng cho các giếng khoan của gia đình mình, người thân và bà con lối xóm, hướng dẫn cách làm đúng cho một số thợ khoan quen biết. Tôi cũng đã áp dụng vào bài giảng trên lớp (tiết tự chọn cho học sinh chương trình nâng cao) để thu thập phản hồi của học sinh và điều chỉnh bài viết. v. cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài Học sinh lớp 10 ngay ở nửa đầu học kỳ I đã được học về lớp vỏ trái đất, tác động của ngoại lực lên sự hình thành lớp vỏ trái đất. Cuối học kỳ II, có cả 1 chương đề cập các vấn đề tài nguyên môi trường và sự phát triển bền vững. Do đó kiến thức trình bày của đề tài này là hoàn toàn dựa trên cơ sở kiến thức đó. Nó rất phù hợp với mọi đối tượng học sinh lớp 10 đến lớp 12. Ta có thể đưa lồng vào chương trình khi các em học sinh đang được học phần Địa lý tự nhiên lớp 10. Thầy cô cũng có thể cho đây là kiến thức nâng cao, dạy ở các tiết tự chọn, hoặc dạy như một tiết thực hành. Tôi hy vọng là bài viết này còn giúp mọi người có thêm hiểu biết để áp dụng cho cuộc sống của mình. Rất thực tiễn, rất phổ biến, gần gũi với môi trường sống xung quanh chúng ta, đó chính là nội dung của đề tài này đã thể hiện. VI. Thời gian thực hiện đề tài: Dự định viết đề tài này của tôi đã có nhiều năm nay.Tuy nhiên chỉ đến bây giờ, khi môn Địa lý lớp 10 được chú trọng phần kiến thức về tự nhiên và môi trường thì tôi mới có điều kiện để đưa ra suy nghĩ của mình, nên tôi đã mạnh dạn bắt tay vào viết đề tài này. Phần II: NộI DUNG Đề TàI: Toàn bộ kiến thức dưới đây nên trình bày trong khoảng thời gian là 1 tiết trên lớp. Tạm thời nội dung này được đề cập và áp dụng đối với các vùng trầm tích như Đồng bằng Sông Hồng, Đồng bằng Sông Cửu Long, các bồn trũng, các đồng bằng phù sa ở duyên hải miền Trung. Đối với các vùng miền núi và trung du, cấu trúc lớp thổ nhưỡng hoàn toàn khác. Tôi sẽ đề cập vào dịp khác. Tìm hiểu cấu tạo lớp trầm tích để Xử Lý GIếNG KHOAN Và LọC sạch NƯớc giếng khoan. Hiện nay chúng ta đang sinh sống trên bề mặt của Đồng bằng . Bên dưới chân chúng ta là mặt đất. Nằm sâu bên dưới là các lớp trầm tích. Bên trong các lớp đó có chứa nước ngầm. Một số nơi có thể chứa dầu khí. Cấu trúc lớp trầm tích: Các lớp trầm tích được hình thành do quá trình vận chuyển, bồi tụ các vật liệu phong hoá tại những nơi trũng. Cấu trúc trầm tích thông thường bao gồm rất nhiều lớp. Có thể có hàng ngìn lớp xen kẽ nhau. Có hiện tượng lặp đi lặp lại nhiều lần của các lớp đó, tạo thành chu kỳ như sau: ( Hình 1) Hình 1: Cấu trúc phân lớp của trầm tích. + Đầu cơn lũ, nước tràn về, dòng chảy mạnh, vận chuyển theo các vật liệu hạt thô rồi bồi tụ, tạo nên lớp hạt thô nhất, gồm sỏi cuội đủ các kích cỡ khác nhau.( lớp a) + Sau đó, lũ ổn định và duy trì. Dòng nước vận chuyển rồi bồi tụ các vật liệu nhỏ hơn, nhẹ hơn, mà chủ yếu là cát (lớp b). + Cuối cơn lũ, dòng chảy giảm năng lượng, nước chảy chậm lại, kéo theo hiện tượng vận chuyển và bồi tụ các vật liệu nhỏ và nhẹ, tạo nên một lớp bùn mịn, sau này hình thành nên lớp đất sét. ( lớp c) Lớp này có vai trò cách nước, nước thấm qua nó rất chậm. Ba lớp a, b, c được hình thành nối tiếp nhau sau 1 cơn lũ. Nhiều cơn lũ diễn ra trong mỗi năm. Trải qua thời gian hàng trăm ngìn năm, hàng triệu năm hình thành đã góp phần tạo nên nhiều lớp trầm tích lặp đi lặp lại như vậy. (Đồng bằng Sông Hồng của chúng ta được hình thành từ hơn 3.2 triệu năm). Xen kẽ chúng đôi khi có một lớp than được hình thành do sự thối rữa, phân huỷ của các xác sinh vật. Trong số các lớp trầm tích đó, chỉ có những lớp trầm tích tạo thành bởi vật liệu hạt thô như lớp sỏi, cát thì mới có khả năng chứa nước hoặc chứa dầu khí. Hàng ngìn lớp trần tích như vậy tạo nên một hệ thống lọc nước, chứa nước rất tốt trong tự nhiên. Ngày nay, hoạt động đào giếng, khoan giếng của con người đã góp phần chọc thủng và phá huỷ các lớp lọc tự nhiên đó, làm cho nguồn nước ngầm có nguy cơ bị ô nhiễm. Hoạt động khoan giếng: Khoan giếng được coi như đục thủng các lớp trầm tích từ trên xuống, làm mất đi sự liên tục của hệ thống lớp trầm tích. (Hình 2) Nếu xử lý khoan không đúng cách sẽ làm cho nước ngầm từ tầng trầm tích phía trên chảy xuống phía dưới gây ô nhiễm nước tầng nước ngầm. Để rồi con người lại hút lên thứ nước ô nhiễm đó dùng làm nước ăn uống và sinh hoạt, gây ra hàng loạt căn bệnh, trong đó có bệnh ung thư. Hình 2: Khoan là đục thủng tầng trầm tích, làm mất đi tính liên tục của lớp lọc tự nhiên. Trên cả nước, hiện nay đã có hơn 1 triệu giếng khoan khác nhau. Bên cạnh những giếng khoan sâu, đường kính lớn của các doanh nghiệp hoạt động khoan đúng cách, thì tuyệt đại đa số là đã được khoan và xử lý không đúng cách. Phổ biến nhất là các giếng khoan nhỏ, tự phát mà người dân các vùng nông thôn đã tự thuê “thợ” khoan. Chúng ta hãy xem quy trình đổ vật liệu chèn xung quanh một giếng khoan: Sau khi khoan, người ta đưa ống hút nước cắm xuống giếng khoan. (Hình 3) . Đó là ống bằng nhựa hoặc kim loại chịu nước có đường kính khác nhau. Độ sâu của các giếng càng lớn thì ống càng phải có khả năng chịu lực tốt. Đối với các giếng khoan nước của các đơn vị quốc doanh, thì độ sâu từ 180 m đến 250 m, đường kính ống giếng là từ 100 đến 400 mm. Còn giếng khoan của người dân thì sâu từ 20-50m, đường kính khoảng 27 đến 50mm. Đầu dưới của ống là phần ống đặc biệt dài 1-2m, có khía nhiều rãnh để nước xung quanh chảy được vào ống. Hình 3: Cắm ống hút xuống giếng khoan. Sau khi cắm ống , người ta tiến hành chèn, đổ vật liệu vào xung quanh ống. Đây là bước quan trọng, thường xảy ra sai sót. Vật liệu thô thường là một lượng vừa đủ cát vàng và sỏi được đổ xuống trước lấp kín đoạn ống khía. ( Hình 4) Hình 4: Đổ một lượng vừa đủ vật liệu thô chèn xung quanh giếng. Tiếp theo, người ta phải đổ 1 lượng lớn vật liệu chống thấm nước lên phía trên. Đối với các công ty nhà nước, thường thì người ta phun bê tông hoặc thạch cao để chèn xung quanh giếng. Việc làm này rất quan trọng, nó có vai trò bịt kín, không cho nước từ tầng trên chảy xuống tầng dưới. (Hình 5). Đối với người dân không có điều kiện, thì nên đổ chèn xung quanh giếng bằng đất sét khô hoặc đất mịn, gặp nước đất này sẽ trở thành lớp chống thống khá tốt ngăn nước từ tầng trên chảy xuống dưới. Hình 5: Cách làm đúng- Đổ chèn xung quang giếng bằng vật liệu chống thấm. Tuy nhiên thực tế, hầu hết các giếng khoan tự phát đã không được đổ chèn đúng, mà đã được bà con đổ chèn toàn bộ bằng cát từ dưới đáy lên tới mặt đất, dẫn đến hậu quả vô cùng tai hại: Nước từ tầng nông phía trên đã chảy xuống dưới qua lớp cát này. Sau đó nước không đảm bảo này sẽ chảy vào trong ống và được người dân hút lên. Ngoài ra , nước ô nhiễm này sẽ lan vào các tầng trầm tích sâu phía dưới gây ô nhiễm toàn bộ tầng nước ngầm.( Hình 6). Hình 6: Đổ chèn toàn bộ bằng cát xung quang giếng là sai. Tại sao phải lọc nước bằng bể lọc: Có thể khẳng định rằng 100% các mầu nước lấy từ giếng khoan không đảm bảo tiêu chuẩn dùng cho ăn uống nếu chúng không được xử lý đúng. (Hình 7 , Hình 8) Có nhiều tạp chất trong nước giếng khoan. Bao gồm các vi sinh và các Ion. Trong nước giếng khoan thường chứa một lượng lớn Ion sắt Fe2+ tồn tại ở dạng Hyđrô xít sắt II: Fe(0H)2 Đây là một chất có màu tím nhạt, tan được trong nước. Ngoài ra còn có các bazơ (Mg, Ca) gây ra tình trạng nước cứng. Những giếng khoan nông hoặc xử lý khoan không đúng cách thì có nhiều vi sinh cùng Nitrat, Amôniac (N-NH4) . Đặc biệt nghiêm trọng là sự có mặt của Asen (còn gọi là Thạch tín). Tại chõu thổ sụng Hồng, những vựng bị nhiễm nghiờm trọng nhất là phớa Nam Hà Nội, Hà Nam, Hà Tõy, Hưng Yờn, Nam Định, Ninh Bỡnh, Thỏi Bỡnh và Hải Dương. Ở Đồng bằng sụng Cửu Long, cũng phỏt hiện nhiều giếng khoan cú nồng độ Asen cao nằm ở Đồng Thỏp và An Giang. Asen có nguồn gốc từ các chất thải hóa học, hoặc là có sẵn trong các lớp trầm tích, tồn tại chủ yếu dưới dạng Ion As3+. ( Hợp chất ô xít As2O3). Nó không màu, không mùi, không vị, hòa tan tốt trong nước nên không thể nhận thấy nếu không có phương tiện xét nghiệm. Nó rất độc, có thể gây sừng hóa tay chân, ung thư da, bàng quang, gan, thận và nhất là gây chết thai. Đáng sợ là nó biểu hiện thành bệnh rất chậm: Phải mất 5 -15 năm sau khi tiếp xúc với Asen bệnh mới xuất hiện. Vì vậy phải xử lý khoan đúng và lọc đúng cách để loại bỏ các chất độc hại đó. Hình 7. Các nguồn gây ô nhiễm nước ngầm. Hỡnh 7: Cỏc nguồn gõy ụ nhiễm tầng nước ngầm Do con người Do tự nhiờn Nước Đất Khụng khớ Thực Phẩm Cơ thể con người Hỡnh 8: Cỏc nguồn cung cấp Asen gõy bệnh cho con người Hình 9: Ung thư sắc tố da và rụng ngón do nhiễm độc Asen trong nước ngầm . Kinh nghiệm truyền miệng của người dân là: nước khoan lên để lâu không bị đục, đổ nước chè vào không bị tímlà hoàn toàn sai. Thông tin đăng hàng loạt trên báo chí ngày 28- 6- 2006 cho biết làng ung thư thôn Thống Nhất- xã Đông Lỗ- ứng Hoà- Hà Tây có 70% số người chết vì ung thư do nguồn nước ngầm nhiễm Asen. Tình trạng nhiễm Asen hầu như phổ biến tại mọi giếng khoan trên cả nước. Việc xử lý Asen khá đơn giản, nhưng hiện nay ít người chú ý. ( Hình 7a và 7b). Chỉ cần xây bể lọc bình thường, dưới đáy đổ 20cm sỏi cuội, phía trên đổ 50-70 cm cát vàng, nước bơm lên bể phải cho phun mưa bằng cách đục vài chục lỗ nhỏ trên ống nhựa . Làm như vậy, sẽ lọc được sắt II tạo thành kết tủa Sắt III màu vàng, chính lớp kết tủa Sắt III này có vai trò giữ lại trên 90% lượng Asen trong nước. Vì vậy chúng ta không nên thay hay rửa lớp cát đó thường xuyên. Hình 7a. Sơ đồ bể lọc nước giếng khoan quy mô nhỏ thông dụng nhất cho hộ gia đình. Hình 7b. Một kiểu bể lọc quy mô nhỏ khác. Ngoài ra, nếu gia đình có điều kiện thì có thể mua các bể lọc nước chuyên dụng có bán trên thị trường. Để biết chắc chắn nguồn nước có đảm bảo tiêu chuẩn sinh hoạt hay không, chúng ta nên lấy 2 lít nước đem đi xét nghiệm. Chi phí hiện nay cho xét nghiệm là khoảng 100 ngàn đến 300 ngàn đồng . Các địa chỉ nơi xét nghiệm là: 1) Khoa Hoỏ, Đại học tự nhiờn, 19 Lờ Thỏnh Tụng, Hà Nội, 2) Viện Cụng nghệ mụi trường tại 18 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội . 3) Trung tõm cụng nghệ mụi trường, Đại học Khoa học Tự nhiờn, 334 Nguyễn Trói, Thanh Xuõn, Hà Nội. 4) Phũng Húa Phõn tớch - Quang phổ (Viện Địa chất, Viện Khoa học và Cụng nghệ VN) 5) Viện địa chất Khoỏng sản số 18 Nguyễn Chớnh Thắng Hà Nội. Nếu không yên tâm về nguồn nước giếng khoan trong khi điều kiện kinh tế kỹ thuật khó khăn thì chúng ta nên sử dụng nước mưa để ăn uống và chỉ sử dụng nước giếng khoan để tắm rửa. Những nơi nằm gần nguồn nước thải có mức ô nhiễm cao như sông Tô Lịch thì tuyệt đối tránh sử dụng nước giếng khoan. Phần III: Một số kết quả và kết luận 1. Kết quả thực nghiệm: Bài viết hoàn toàn sát thực tế. Các biện pháp kinh tế kỹ thuật tiếp theo khá phức tạp, nên không tiện nêu ra ở đây. Bài viết còn mang mục đích rèn luyện, phát triển kiến thức , phát triển trí thông minh sáng tạo cho học sinh và bồi dưỡng tư duy học tập gắn liền với thực tiễn tự nhiên môi trường. Những kinh nghiệm và nội dung trình bày ở trên, bản thân tôi đã thực nghiệm cho học sinh ở khối lớp 10 rất hiệu quả Dưới đây là một vài câu hỏi kèm theo kết quả kiểm chứng , thực hiện cho học sinh lớp 10C cho thấy nhiều bất cập : Em có hiểu bài hay không? - Trả lời: có 100%. Nhà em có giếng khoan hay không? Trả lời có: 100%. 3) Gia đình em khoan giếng đã đúng chưa? Trả lời: chưa đúng: 70% Trả lời: không biết có đúng không vì khoan lâu rồi: 30% 4)Bể lọc nước của gia đình em có đúng quy cách không? - Trả lời: không đúng quy cách: 100% 5) Gia đình em đang ăn uống bằng nước mưa hay nước giếng khoan: - Tra lời: nước mưa 40% - Nước giếng khoan: 60%. 6) Em thấy quê em có người chết vì ung thư không? - Trả lời: có rất nhiều người chết vì ung thư. 2. Một số bài học kinh nghiệm: Qua việc thực hiện sáng kiến kinh nghiệm này, tôi đã rút ra một số bài học kinh nghiệm như sau: + Phải biết liên hệ kiến thức với thực tiễn. + Trong công tác giảng dạy học sinh trước hết người thầy phải nắm thật chắc, thật sâu kiến thức cần truyền đạt. Phải cố gắng tìm tòi cập nhật nhiều vấn đề liên quan làm cho phong phú các vốn kiến thức và phát huy tính tự lực, sáng tạo của học sinh. Lưu ý tránh quá tải kiến thức. 3. Kết luận và kiến nghị: Tôi xin KIếN NGHị: Các đơn vị cơ quan, các hộ gia đình khi khoan giếng cần phải chú ý việc đổ chèn vật liệu và xây bể lọc đúng cách. Nếu sử dụng làm nước ăn uống thì cần mua bình lọc công nghiệp. b) Mọi nhà nên xét nghiệm nguồn nước trước khi sử dụng. c) Các thầy cô giáo nên đưa vấn đề này vào dạy trên lớp. Lý do như trên tôi đã trình bày: là một vấn đề rất phổ biến trong thực tiễn cuộc sống, liên quan đến mọi người, mọi nhà. Bài viết hoàn toàn do tôi tự thực hiện, không sao chép hay vay mượn ý tưởng từ bất cứ nguồn nào. Trên đây là những những biện pháp, kết quả và bài học kinh nghiệm mà bản thân tôi đã làm và rút ra trong quá trình giảng dạy và bồi dưỡng học sinh Đây là một đề tài hay, thiết thực với cuộc sống. Việc thực hiện đề tài có thể còn có thể có sai sót. Tôi rất mong nhận được sự trao đổi, đóng góp ý kiến của các bạn đồng nghiệp và các em học sinh để vấn đề tôi nêu ra được thực hiện tốt hơn. Ngày 20 tháng 5 năm 200 Người viết Phần đánh giá của hội đồng chấm skkn