Thủy địa hóa là lĩnh vực khoa học nghiên cứu mối quan hệ qua lại giữa nước với đất đá, khí và vật chất hữu cơ, cũng như nghiên cứu về cơ chế tiến hóa các yếu tố bên trong, bên ngoài của mối quan hệ tương hỗ này, là cầu nối giữa địa hóa và địa chất thủy văn. Thủy địa hóa là một trong những vấn đề địa chất quan trọng vì nó nghiên cứu về chất lượng nước dưới đất. Do nước dưới đất được tồn tại và vận động trong khe hở của đất đá nên trong quá trình phát triển Trái đất sẽ xảy ra các quá trình tương tác giữa đất đá với nước, với môi trường xung quanh và bị ảnh hưởng bởi các hoạt động của con người. Thủy địa hóa giải quyết các vấn đề liên quan đến:

• Nguồn gốc của các nguyên tố hóa học
• Sự phân bố của chúng trong các loại nước dưới đất khác nhau
• Nghiên cứu sự di chuyển của các nguyên tố hóa học trong các hoàn cảnh địa hóa
• Nghiên cứu sự cân bằng và tiến hóa các thành phần vật chất trong hệ thống nước - khí - vật chất hữu cơ - đất đá theo thời gian.

Thủy địa hóa có nhiệm vụ:

• Nghiên cứu đánh giá chất lượng nước dưới đất cho các mục đích sử dụng khác nhau thông qua hàm lượng/nồng độ vật chất trong nước
• Nghiên cứu trạng thái tồn tại và điều kiện vận động của các nguyên tố hóa học trong nước dưới đất
• Nghiên cứu đặc điểm địa hóa các loại nước thiên nhiên
• Nghiên cứu đặc điểm thủy địa hóa các mỏ khoáng sản
• Nghiên cứu nguồn gốc thành phần hóa học và ô nhiễm nước dưới đất
• Xác lập các quy trình, quy phạm nghiên cứu thủy địa hóa ở các cảnh quan địa hóa khác nhau.

Thủy địa hóa bao gồm các hướng nghiên cứu sau:

• Thủy địa hóa cơ bản - nghiên cứu những quá trình hình thành thành phần hóa học của nước dưới đất và sự biến đổi của chúng. Đánh giá chất lượng nước dưới đất phục vụ các đối tượng sử dụng khác nhau
• Thủy địa hóa khu vực nghiên cứu thành phần hóa học của nước trong các đối tượng chứa nước trong vỏ Trái đất như thủy địa hóa đới biểu sinh, thủy địa hóa các mỏ khoáng sản, địa hóa nước nguồn gốc biến chất,...
• Thủy địa hóa ứng dụng giải quyết các nhiệm vụ liên quan đến phương pháp nghiên cứu nước dưới đất và công nghệ phân tích nước, thủy hóa thực nghiệm
• Thủy địa hóa công trình và bảo vệ nước dưới đất giải quyết các bài toán cung cấp nước, sử dụng nước (về mặt chất lượng) cho ăn uống sinh hoạt, nước dùng trong công nghiệp, nông nghiệp, giao thông,…
• Thủy địa hóa còn giải quyết các bài toán về công nghệ xử lý nước thải, giải pháp khoa học và công nghệ bảo vệ nước dưới đất, mô hình hóa và quản lý chất lượng nước dưới đất

Thủy địa hóa sử dụng các phương pháp nghiên cứu và kết quả nghiên cứu của lĩnh vực hóa học, hóa lý, hóa sinh, sinh vật, địa hóa, thủy văn, địa chất thủy văn. Các phân tích mẫu nước hiện đại như phân tích hóa học, quang phổ, hấp phụ nguyên tử, quang kế nhiệt, nơtron kích hoạt,… nhằm đánh giá chất lượng nước. Thủy địa hóa còn sử dụng các phương pháp viễn thám, đồng vị cho phép xác định các thông số về chất lượng nước; sử dụng phương pháp toán học, mô hình số để quan trắc, thống kê, hệ thống hóa và mô phỏng sự dịch chuyển vật chất trong nước dưới đất với mục đích dự báo sự dịch chuyển của các thành phần trong nước dưới đất theo không gian và thời gian.

Các phương pháp thủy địa hóa được ứng dụng trong:

• Nghiên cứu chất lượng các loại nước ăn uống, sinh hoạt, nước khoáng chữa bệnh và cung cấp những số liệu về sự phân bố các nguyên tố đặc biệt trong nước dưới đất như I, Br, F, Sr, Fe,...
• Đánh giá chất lượng nước theo các chỉ tiêu đa lượng, vi lượng, vi trùng cho các mục đích sử dụng khác nhau
• Nghiên cứu địa hóa nước đầm lầy, nước trong thổ nhưỡng, vấn đề muối hóa lục địa, quá trình trao đổi – hấp phụ ion và nhiễm mặn nước dưới đất
• Tìm kiếm, thăm dò các mỏ khoáng sản, đặc biệt là các mỏ muối, mỏ sulfua kim loại và mỏ dầu, khí. Nhờ hướng nghiên cứu này mà đã xác định được đặc điểm phân bố một lượng lớn các kim loại nặng, các nguyên tố đồng vị hạt nhân trong nước dưới đất ở đới trao đổi nước mạnh. Đặc điểm này đã phần nào giải mã được quá trình hình thành thành phần hóa học của nước dưới đất
• Nghiên cứu quá trình phong hóa và hình thành vỏ phong hóa của Trái đất. Hướng nghiên cứu này cho phép giải thích sự di chuyển của các nguyên tố hóa học trong vỏ Trái đất nhờ vận động của nước.

Tài liệu tham khảo

1. Appelo C.A.J, Postma D, Geochemistry, groundwater and pollution, 2nd edition, A.A Balkema Publishers, Leiden, Great Britain, 2005.
2. Fetter C.W, Contanminant Hydrogeology, Second Edition, Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey 07458, United States of America, 1999.
3. Nguyễn Kim Ngọc và nnk, Thủy địa hóa học, Nxb. Giao thông vận tải, 230tr., 2005.
4. Самарина В.С., Гидрогеология, Изд. Ленинградского Университета, Ленинград, 360 стр, 1977.