Oxy Hòa Tan trong Nước Ngầm: Yếu Tố Đảm Bảo Chất Lượng Nguồn Nước

Tầm quan trọng của oxy hòa tan trong nước ngầm

Oxy hòa tan (DO) là lượng oxy tự do hiện diện trong nước, đóng vai trò thiết yếu trong việc duy trì chất lượng nước ngầm – nguồn tài nguyên quý giá cung cấp nước uống cho hàng tỷ người trên toàn cầu. Không chỉ là “hơi thở” của các hệ sinh thái dưới lòng đất, DO còn là yếu tố quyết định sức khỏe của nguồn nước ngầm, ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường và đời sống con người.

Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen – DO) là lượng oxy tự do (O₂) hòa tan trong nước, không phải oxy liên kết trong phân tử nước (H₂O). DO là một chỉ số quan trọng đánh giá chất lượng nước ngầm, phản ánh khả năng hỗ trợ sự sống và các quá trình hóa học tự nhiên.

Nguồn DO trong nước ngầm

Oxy hòa tan trong nước ngầm đến từ các nguồn chính sau:

• Thẩm thấu từ khí quyển: Oxy trong không khí khuếch tán qua các lớp đất xốp, đặc biệt ở các tầng chứa nước nông gần bề mặt.
• Nước mưa: Nước mưa hấp thụ oxy từ khí quyển trước khi thấm qua đất, mang theo DO vào các tầng ngầm.
• Quang hợp từ vi sinh vật: Một số vi sinh vật, như tảo hoặc vi khuẩn quang hợp trong các tầng chứa nước có ánh sáng (gần bề mặt), tạo ra oxy thông qua quang hợp. Vai trò của vi sinh vật ngày càng được chú trọng, vì chúng không chỉ bổ sung DO mà còn hỗ trợ phân hủy chất ô nhiễm.

So với nước bề mặt nước ngầm thường có DO thấp hơn do ít tiếp xúc với không khí, nhưng vẫn quan trọng.

Vai trò của DO trong chất lượng nước ngầm

Dưới đây là những vai trò chính của DO:

Hỗ trợ vi khuẩn phân hủy chất ô nhiễm

DO cung cấp năng lượng cho vi khuẩn hiếu khí, giúp chúng phân hủy các chất hữu cơ như chất thải nông nghiệp và các chất vô cơ độc hại như nitrat. Khi mức DO đủ cao (thường trên 2 mg/L), các vi khuẩn này hoạt động hiệu quả, góp phần làm sạch nước ngầm và giảm nguy cơ ô nhiễm.

Giảm thiểu chất gây hại
DO ngăn chặn sự tích tụ của sắt, mangan và các hợp chất gây mùi như H₂S (mùi “trứng thối”). Bằng cách thúc đẩy quá trình oxy hóa, DO làm các chất này kết tủa, dễ dàng được loại bỏ, từ đó cải thiện màu sắc, mùi vị và độ an toàn của nước ngầm.

Tác động đến hệ sinh thái ngầm

DO hỗ trợ sự sống của vi sinh vật và các sinh vật nhỏ, như giáp xác ngầm, trong tầng chứa nước. Mức DO ổn định duy trì sự đa dạng sinh học, đảm bảo các hệ sinh thái ngầm hoạt động cân bằng và bền vững, góp phần bảo vệ môi trường ngầm.

Ảnh hưởng đến con người

DO ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nước uống, mùi vị và độ an toàn của nước ngầm. Nước có DO thấp thường chứa tạp chất hoặc mùi khó chịu, trong khi DO cao đảm bảo nước tươi mới, an toàn, đáp ứng nhu cầu sinh hoạt và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Các yếu tố ảnh hưởng đến mức DO trong nước ngầm

Một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến lượng oxy hòa tan trong nước ngầm:

• Độ sâu của tầng chứa nước: Tầng nước ngầm nông gần bề mặt tiếp xúc nhiều với khí quyển, nên có mức DO cao hơn so với tầng sâu, nơi oxy khó thâm nhập.
• Điều kiện địa chất: Tính chất đất và đá, cùng tốc độ dòng chảy ngầm, quyết định khả năng khuếch tán oxy. Đất xốp giúp DO cao hơn so với đá đặc.
• Nhiệt độ và áp suất: Nước lạnh giữ DO tốt hơn nước ấm, trong khi áp suất tăng ở độ sâu lớn có thể ảnh hưởng đến khả năng hòa tan oxy.
• Tác động của con người: Ô nhiễm từ phân bón nông nghiệp, nước thải đô thị và công nghiệp làm tăng tiêu thụ DO, gây giảm mức oxy trong nước ngầm.
• Biến đổi khí hậu: Thay đổi lượng mưa, nhiệt độ và dòng chảy ngầm do biến đổi khí hậu làm xáo trộn quá trình bổ sung DO, đe dọa chất lượng nước ngầm.

Ứng dụng thực tiễn của việc đo lường và quản lý DO

Việc đo lường và quản lý oxy hòa tan (DO) đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Trong giám sát môi trường, các cảm biến DO giúp phát hiện sớm tình trạng ô nhiễm hoặc biến đổi chất lượng nước, bảo vệ hệ sinh thái thủy sinh. Đối với công nghệ xử lý nước, duy trì mức DO thích hợp giúp các vi sinh vật phân hủy chất thải hiệu quả, đảm bảo quá trình làm sạch diễn ra tốt. 

Trong nông nghiệp và thủy canh, việc kiểm soát DO tối ưu hóa sự phát triển của cây trồng trong các hệ thống không đất. Đặc biệt, công nghệ mới năm 2025 đã mang đến những cảm biến DO quang học không cần bảo trì, tích hợp Internet vạn vật (IoT) cho phép giám sát thời gian thực. Ví dụ như các máy đo oxy hòa tan của hãng Hanna giúp nông dân dễ dàng theo dõi chất lượng nước ngầm trực tiếp trên điện thoại của họ.

Phương pháp đo lường và giám sát oxy hòa tan