- Trang Chủ
- Môi trường
- Xác định hàm lượng tổng và hàm lượng các dạng liên kết của chì trong trầm tích mặt tại Cửa Đại, Quảng Nam
Xem mẫu
- Nghiên cứu
XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG TỔNG VÀ HÀM LƯỢNG CÁC
DẠNG LIÊN KẾT CỦA CHÌ TRONG TRẦM TÍCH MẶT
TẠI CỬA ĐẠI, QUẢNG NAM
Đỗ Thị Hiền; Nguyễn Thành Trung
Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội
Tóm tắt
Vùng cửa sông, cửa biển, ven biển thường là nơi tích tụ các chất ô nhiễm có
nguồn gốc từ nội địa. Cửa Đại là nơi gặp nhau của ba con sông Thu Bồn, Trường
Giang và Đế Võng trước khi đổ về biển Đông, cửa biển này cũng là nơi tiếp nhận
phần lớn các hệ thống nước thải từ các khu công nghiệp và khu dân cư, tại đây
hàm lượng tổng kim loại Pb được tích lũy trong trầm tích ở các dạng liên kết. Kết
quả phân tích cho thấy hàm lượng tổng chì trong 5 mẫu trầm tích mặt tại Cửa Đại
dao động trong khoảng từ 42,182 mg/kg đến 358,981 mg/kg trong đó có 3/5 mẫu
cho thấy hàm lượng chì vượt quá giới hạn cho phép theo QCVN 43:2012/BTNMT
từ 2,57 đến 3,20 lần. Hàm lượng tổng kim loại Pb ở các vị trí chịu nhiều tác động
của con người đều cao hơn so với vị trí nền (cửa biển). Sử dụng quy trình chiết liên
tục cải tiến Tessier để xác định 5 dạng liên kết của kim loại Pb trong trầm tích, gồm
có dạng trao đổi, dạng liên kết với cacbonat, dạng liên kết với sắt và mangan oxit,
dạng liên kết với hợp chất hữu, dạng cặn dư. Chỉ số RAC được tính toán cho thấy
mức độ rủi ro ở mức trung bình đến mức cao.
Từ khóa: Cửa Đại, trầm tích, các dạng liên kết, Pb.
Abstract
Determination of total concentration and chemical forms of lead in surface
sediments collected from Cua Dai, Quang Nam
Cua Dai is the intersecting place of three rivers: Thu Bon, Truong Giang
and De Vong. This area receives most of the wastewater from coastal industrial
and residential areas. This paper presents a study results on concentrations of
lead in surface sediment samples collected at five locations in Cua Dai. Total
Pb concentrations ranged from 42,182 mg/kg to 358,981 mg/kg dry weight in
sediment samples. The total Pb content in the areas affected by human activities is
higher than that of the rivermouth substrate. Chemical forms in which the metal is
associated will not only determine the metal behaviour but also the mobility and
bioavailability within the environment. Sequential extraction procedures based on
the method proposed by Tessier et al., (1979) were used to determine five chemical
forms of Pb in sediments, including exchangeable, bound to carbonates, reducible,
oxidisable and residual. The RAC index calculated indicates that the level of risk is
between moderate to high.
Keywords: Cua Dai, sediment, chemical forms, Pb.
1. Mở đầu nghiệp và dịch vụ như y tế, du lịch,
thương mại,... Trong môi trường thủy
Trong thời gian gần đây, vấn đề ô
sinh, trầm tích có vai trò quan trọng
nhiễm kim loại nặng bắt đầu được quan
trong sự hấp thụ các kim loại nặng bởi
tâm nhiều hơn tại Việt Nam xuất phát sự lắng đọng của các hạt lơ lửng và các
từ thực trạng xả chất thải chứa kim loại quá trình có liên quan đến bề mặt các
nặng từ các ngành công nghiệp, nông vật chất vô cơ và hữu cơ trong trầm tích.
67
Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 16 - năm 2017
- Nghiên cứu
Đặc biệt, tại các vùng cửa biển diễn ra Nghiên cứu nhằm đánh giá mức độ
quá trình nước trong lục địa đổ ra từ các tích lũy hàm lượng tổng kim loại nặng
con sông có giá trị pH thấp mang theo Pb trong trầm tích tại Cửa Đại và tỉ lệ của
các cation kim loại ở dạng tan gặp nước các dạng liên kết của từng kim loại. Đó là
đại dương do sóng đưa vào có giá trị pH cơ sở để đề xuất các giải pháp giám sát và
cao, các cation kim loại sẽ kết tủa và quản lý chặt chẽ để giảm thiểu và ngăn
lắng đọng xuống trầm tích. ngừa tác động tiêu cực của chúng đến hệ
Khu vực Cửa Đại là nơi tiếp nhận sinh thái và hạn chế được ảnh hưởng xấu
phần lớn các hệ thống nước thải từ các đến sức khỏe con người.
khu công nghiệp, khai thác mỏ và khu
dân cư. Bên cạnh đó, vùng còn là nơi 2. Đối tượng và phương pháp
chịu ảnh hưởng mạnh của các hoạt động nghiên cứu
tàu thuyền, cảng biển, du lịch, nuôi trồng 2.1. Đối tượng nghiên cứu: Trầm
thủy sản,... Các nguồn thải từ tự nhiên tích mặt tại Cửa Đại - Quảng Nam.
và con người từ đất liền đã đưa vào cửa
biển lượng lớn các kim loại nặng, trong 2.2. Phương pháp nghiên cứu
đó có kim loại chì. Chì là một nguyên tố 2.2.1. Lấy mẫu, bảo quản và vận
có độc tính cao đối với con người. Khi chuyển mẫu
xâm nhập vào cơ thể, kim loại chì kết
Các vị trí lấy mẫu được lựa chọn
hợp với một số enzym làm rối loạn hoạt
trên cơ sở khảo sát thực tế và bản đồ địa
động của cơ thể, có thể gây ra các bệnh
giới khu vực tiếp giáp giữa các cửa sông
ung thư, bệnh về xương,... Tuy nhiên,
với biển (tính theo tọa độ). Mẫu trầm
độc tính của chì còn phụ thuộc vào dạng
liên kết cụ thể của nó. Dưới một số điều tích được lấy tại các vị trí trên đoạn sông
kiện lí hóa nhất định ion kim loại chì từ dài 3 km tính từ cửa biển vào sâu trong
trong nước có thể tích lũy vào trầm tích đất liền. Thời gian lấy mẫu vào tháng 9
đồng thời cũng có thể hòa tan ngược trở năm 2013.
lại nước.
Bảng 1: Tọa độ và đặc điểm vị trí các điểm lấy mẫu trầm tích
STT Ký hiệu mẫu Tọa độ Ghí chú
15.52.20.94 N
1 CD1 Cửa biển, cách bờ về phía Nam 200m
108.24.16.89E
15.52.20.29 N Điểm thắt, nơi cửa sông nối với biển, gần
2 CD2
108.23.31.31E bãi bồi
15.52.40.68 N Trong vịnh Cửa Đại, cách bờ về phía Đông
3 CD3
108.22.57.47E 100m
15.52.5.02 N Nhánh sông giữa hai xã Duy Vinh và Duy
4 CD4
108.22.0.01E Thành
15.51.39.45 N Ngay gần chân cầu đang thi công, khu dừa
5 CD5
108.22.27.47E nước
68
Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 16 - năm 2017
- Nghiên cứu
Hình 1: Sơ đồ vị trí lấy mẫu trầm tích
Mẫu trầm tích mặt được lấy bằng 20 ml nước cường thủy (dung dịch hỗn
cuốc bùn Peterson ở lớp bề mặt khoảng hợp HCl 36% : HNO3 68% theo tỉ lệ
0 - 10 cm, trộn đều, tiến hành bao gói 3:1), đun ở 950C đến gần cạn thì lấy ra
cẩn thận bằng giấy nhôm, cho vào túi để nguội, lặp lại quy trình đến khi không
polyetilen (PE) có kẹp và bảo quản còn khói bay lên. Sau đó định mức và
trong hộp, làm lạnh bằng đá muối. Mẫu xác định Pb.
được gửi ngay về phòng thí nghiệm và 2.2.3. Xác định hàm lượng tổng
bảo quản ở điều kiện lạnh sâu (-200C). và hàm lượng các dạng liên kết của Pb
Trước khi phân tích, mẫu trầm tích được trong trầm tích
lấy ra khỏi tủ lạnh sâu, đập nhỏ và phơi
Dung dịch sau khi phá mẫu xác định
khô không khí rồi rây đến kích thước
hàm lượng tổng kim loại và các dịch
0,2 mm [2].
chiết từ F1 đến F5 và được lọc qua giấy
2.2.2. Xử lý mẫu phân tích hàm lọc băng xanh và đo phổ hấp thụ nguyên
lượng tổng và hàm lượng các dạng liên tử Pb với kỹ thuật ngọn lửa tại phòng thí
kết của kim loại
nghiệm Môi trường - trường Đại học Tài
Mẫu xác định hàm lượng tổng kim nguyên và Môi trường Hà Nội.
loại Pb được xử lý theo phương pháp vô
cơ hóa ướt. Để xác định hàm lượng các Từ nồng độ của kim loại ở dung
dạng của kim loại Pb, mẫu được xử lý dịch đo, tính toán hàm lượng của kim
dựa trên quy trình chiết liên tục cải tiến loại trong trầm tích theo đơn vị mg/kg.
của Tessier (Vũ Đức Lợi, 2010) [3,4,5]. 2.2.4. Đánh giá mức độ ô nhiễm
- Xử lý mẫu xác định hàm lượng kim loại trong trầm tích theo quy chuẩn
các dạng liên kết: kỹ thuật quốc gia và tiêu chuẩn quốc tế
Quy trình thực hiện được mô tả Kết quả phân tích hàm lượng tổng
trong hình 2.
kim loại Pb được đánh giá thông qua
- Xử lý mẫu xác định hàm lượng QCVN 43:2012/BTNMT - Quy chuẩn
tổng kim loại: kỹ thuật quốc gia về chất lượng trầm
Cân chính xác 1,0 gam trầm tích tích, một số tiêu chuẩn về chất lượng
khô không khí vào bình tam giác, thêm trầm tích của Mỹ, Canada [1, 6, 7].
69
Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 16 - năm 2017
- Nghiên cứu
Hình 2: Quy trình xác định hàm lượng các dạng liên kết của Pb trong trầm tích
Bảng 2: Tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm Bảng 3: Tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm
kim loại Pb trong trầm tích theo hàm kim loại nặng trong trầm tích theo hàm
lượng tổng của Canada (2002) lượng tổng của Mỹ (US EPA (1997))
Mức độ ô nhiễm Hàm lượng Pb (mg/kg) Mức độ ô nhiễm Hàm lượng Pb (mg/kg)
Yếu 32 Không ô nhiễm < 40
Trung bình 48 Ô nhiễm nhẹ 40-60
Ô nhiễm nghiêm trọng Lớn hơn 60
Mạnh 64
Kết quả phân tích các dạng liên kết
Rất mạnh 96
của kim loại được đánh giá qua chỉ số
Mức gây ảnh hưởng 112
đánh giá rủi ro RAC (Risk Assessment
70
Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 16 - năm 2017
- Nghiên cứu
Code). RAC là thông số để đánh giá Bảng 4: Tiêu chuẩn đánh giá mức độ rủi
khả năng kim loại trong trầm tích giải ro theo chỉ số RAC
phóng vào nước, đi vào chuỗi thức ăn và Mức độ rủi ro RAC (%) (dạng F1+ F2)
dẫn đến nguy cơ tích lũy kim loại nặng Không 50
kết tương đối yếu với trầm tích do đó 3. Kết quả nghiên cứu
dễ giải phóng vào nước và đi vào chuỗi 3.1. Kết quả phân tích hàm lượng
thức ăn. Vì vậy chỉ số RAC được tính tổng Pb trong trầm tích mặt tại Cửa Đại
theo tổng phần trăm của dạng trao đổi Kết quả phân tích hàm lượng tổng
và cacbonat. Pb được thể hiện trong bảng 5.
Bảng 5: Hàm lượng tổng kim loại Pb trong trầm tích mặt Cửa Đại
Ký hiệu QCVN 43 :
CD1 CD2 CD3 CD4 CD5
mẫu 2012/BTNMT
Tổng Pb
42,182 73,012 289,271 358,981 288,023
(mg/kg)
Tiêu chuẩn Mức gây Mức gây Mức gây
Trung bình Rất mạnh
Canada ảnh hưởng ảnh hưởng ảnh hưởng 112
Ô nhiễm Ô nhiễm Ô nhiễm Ô nhiễm
Tiêu chuẩn Ô nhiễm
nghiêm nghiêm nghiêm nghiêm
Mỹ nhẹ
trọng trọng trọng trọng
Hàm lượng tổng chì trong 5 mẫu nhiều tác động từ hoạt động của con
trầm tích mặt tại Cửa Đại dao động người như giao thông, khai thác thủy
trong khoảng từ 42,182 đến 358,981 sản, du lịch và xây dựng có hàm lượng
mg/kg. Có 3 trong 5 mẫu trầm tích có chì cao. Các vị trí ở xa đất liền, chịu ít
hàm lượng chì vượt quá giới hạn cho ảnh hưởng của con người có hàm lượng
phép theo QCVN 43 : 2012/BTNMT. chì trong trầm tích thấp hơn.
Trong đó, vị trí CD4 (thuộc nhánh sông Đối chiếu với 2 tiêu chuẩn của
giữa hai xã Duy Vinh và Duy Thành) có Mỹ và Canada đều cho thấy mức độ ô
hàm lượng tổng chì trong trầm tích mặt nhiễm Pb trong trầm tích mặt tại Cửa
cao nhất, vượt quá giới hạn cho phép 3,2 Đại tại các vị trí CD2, CD3, CD4, CD5
lần. Vị trí CD5 (gần cầu Cửa Đại đang rất nghiêm trọng và đã vượt ngưỡng gây
xây dựng) và CD3 (vịnh Cửa Đại, nơi ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân
có nhiều tầu thuyền qua lại) vượt quá trong khu vực. Bên cạnh đó, có thể thấy
giới hạn cho phép lần lượt là 2,57 và rằng những vị trí ở sâu trong đất liền thì
2,58 lần. Hai vị trí CD1(cửa biển, cách mức độ ô nhiễm kim loại nặng cao hơn
bờ về phía Nam 200m) và CD2 (điểm nhiều so với vị trí cửa biển.
thắt, nơi cửa sông nối với biển, gần bãi 3.2. Kết quả phân tích hàm lượng
bồi) đều có hàm lượng tổng chì trong
các dạng liên kết Pb trong trầm tích
trầm tích mặt nằm trong mức cho phép
theo QCVN 43 : 2012/BTNMT. mặt tại Cửa Đại
Căn cứ vào hàm lượng tổng chì Hàm lượng các dạng kim loại chì
trong các mẫu trầm tích mặt tại Cửa Đại trong các mẫu trầm tích được trình bày
cho thấy trầm tích mặt tại các vị trí chịu trong bảng 6 và hình 3.
71
Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 16 - năm 2017
- Nghiên cứu
Bảng 6. Hàm lượng các dạng Pb trong các mẫu trầm tích Cửa Đại
Đơn vị: mg/kg
STT Ký hiệu mẫu CD1 CD2 CD3 CD4 CD5
1 F1 2,695 3,717 1,678 1,993 5,751
2 F2 12,367 32,448 142,625 122,057 54,578
3 F3 15,567 36,979 116,626 192,726 128,805
4 F4 2,470 0,216 11,288 40,051 65,555
5 F5 13,163 6,177 27,503 27,659 49,808
Tổng
6 46,262 79,537 299,722 384,486 304,497
(F1+F2+F3+F4+F5)
Hình 3: Biểu đồ hàm lượng các dạng liên kết của kim loại Pb trong trầm tích mặt tại
Cửa Đại
Trong trầm tích mặt tại Cửa Đại, kim kim loại. Ở vị trí CD1 và CD5, dạng này
loại chì ít tồn tại ở dạng trao đổi (F1), tỉ chiếm tỉ lệ khá lớn, tương ứng là 28 và
lệ cao nhất là 6% (tại vị trí CD1). Đây là 16%. Các vị trí còn lại có tỉ lệ thấp. Kết
dạng kim loại có độ linh động cao nhất, quả này phù hợp với nghiên cứu của các
dễ dàng trao đổi với môi trường nước. tác giả khác [8, 9].
Chì ở dạng liên kết với cacbonat (F2) với Như vậy, có sự tương đồng về tỉ lệ
tỉ lệ khá cao, tại vị trí CD3 có tỉ lệ cao nhất các dạng liên kết của kim loại chì trong
là 52%, tại vị trí CD5 có tỉ lệ thấp nhất trầm tích mặt tại Cửa Đại giữa các vị
là 18%. Chì ở dạng này có thể phân ly trí lấy mẫu. Dạng liên kết với cacbonat
ra môi trường nước khi pH giảm xuống. và dạng liên kết với oxit sắt, mangan là
Nguyên nhân dạng cacbonat chiếm tỉ lệ hai dạng chiếm tỉ lệ cao nhất. Vì vậy,
cao có thể là do ion kim loại chì có trong cần phải thường xuyên theo dõi các đại
nước từ lục địa chảy ra cửa biển có pH lượng pH và Eh của môi trường nhằm
thấp, gặp nước đại dương có pH cao và hạn chế được sự giải phóng kim loại chì
hàm lượng HCO3-, CO32- cao nên tạo keo từ trầm tích vào nước.
hình thành kết tủa chì cacbonat. Dạng Bảng 7: Chỉ số đánh giá rủi ro RAC từ
liên kết với sắt và mangan oxit (F3) hầu kim loại Pb tại các vị trí lấy mẫu trầm tích
như chiếm tỉ lệ cao nhất trong các mẫu. RAC
Ký hiệu mẫu Đánh giá
Đây là dạng liên kết không bền vững khi F1+F2 (%)
thế oxy hóa khử Eh thay đổi [8,9,10]. CD1 33 Cao
Dạng liên kết với hợp chất hữu cơ (F4) CD2 46 Cao
chiếm tỉ lệ cao ở vị trí CD5 (22%). Các CD3 48 Cao
vị trí còn lại có tỉ lệ khá thấp. Dạng cặn CD4 33 Cao
dư (F5) là dạng liên kết chặt chẽ nhất của CD5 20 Trung bình
72
Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 16 - năm 2017
- Nghiên cứu
Chỉ số RAC trong khoảng từ 20 - [4]. Vũ Đức Lợi, Nguyễn Thanh Nga,
48 %, ứng với mức độ kim loại Pb trong Trịnh Anh Đức, Phạm Gia Môn, Trịnh Hồng
trầm tích có khả năng gây ảnh hưởng Quân, Dương Tuấn Hưng, Trần Thị Lệ Chi và
thực tế đến sức khỏe con người từ mức Dương Thị Tú Anh (2010), “Phân tích dạng
trung bình đến mức cao. một số kim loại nặng trong trầm tích thuộc
lưu vực sông Nhuệ và Đáy”, Tạp chí phân tích
4. Kết luận Hóa, Lý và Sinh học, tập 15, trang 26.
Kết quả nghiên cứu đã xác định [5]. A. Tessier, P.G.C. Campbell and
được hàm lượng tổng kim loại chì và M. Bisson (1979), “Sequential extraction
hàm lượng các dạng liên kết của chì procedure for the speciation of particulate
trong trầm tích mặt khu vực Cửa Đại, trace metals”, Analytical Chemistry, vol,
căn cứ vào hàm lượng tổng chì trong các 51, pp, 844 - 851.
mẫu trầm tích mặt tại Cửa Đại cho thấy [6]. Canadian Council of Ministers
trầm tích mặt tại các vị trí chịu nhiều of the Environment (2002), “Canadian
tác động từ hoạt động của con người có sediment quality guidelines for the
hàm lượng chì cao, các vị trí ở xa đất protection of aquatic life, Summary tables,
liền, chịu ít ảnh hưởng của con người có Updated. In:Canadian Environmental
hàm lượng chì trong trầm tích thấp hơn. Quality Guidelines 1999”, Canadian
Kết quả phân tích hàm lượng các Council of Ministers of the Environment,
dạng liên kết Pb có sự tương đồng về tỉ lệ Winnipeg, Excerpt from Publication No.
các dạng liên kết của kim loại chì trong 1299; ISBN 1-896997-34-1.
trầm tích mặt tại Cửa Đại giữa các vị trí [7]. NewYork State Departmentoff
lấy mẫu. Dạng liên kết với cacbonat và Environmental Conservation (1993),
dạng liên kết với oxit sắt, mangan là hai “Technical guidance for Screening
dạng chiếm tỉ lệ cao nhất. Từ những kết Contaminanted Sediment”, Division of
quả phân tích trên nghiên cứu đã được Fish, Wildlife and Marine Resourse: New
so sánh với QCVN 43 : 2012/BTNMT York State Department of Environment
và tiêu chuẩn của Mỹ và Canada, kết quả Conservation.
phân tích các dạng liên kết của kim loại [8]. Rafael Pardo, Enrique Barrado,
được đánh giá qua chỉ số đánh giá rủi ro Lourdes Perez and Marisol Vega (1990) ,
RAC làm cơ sở để đề xuất các giải pháp “Determination and speciation of heavy
giám sát và quản lý chặt chẽ để giảm metals in sediments of the Pisuerga River”
thiểu và ngăn ngừa tác động tiêu cực của , Water Research, vol, 24(3), pp, 373-379.
chúng đến hệ sinh thái và hạn chế được [9]. Rath P, Panda UC, Bhata D, Sahu
ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người. KC (2009), “Use of sequential leaching,
mineralogy, morphology, and multivariate
statistical technique for quantifying metal
TÀI LIỆU THAM KHẢO pollution in highly polluted aquatic sediments
[1]. QCVN 43:2012/BTNMT - Quy - a case study: Brahmani and Nandira Rivers,
chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng trầm tích. India” , Journal of Hazardous Materials,
[2]. TCVN 6663 -15: 2004 - Chất vol. 163, pp. 632-644.
lượng nước - Lấy mẫu. Hướng dẫn bảo [10]. Sangjoon Lee, Ji- Won Moon
quản và xử lý mẫu bùn và trầm tích and Hi-Soo Moon (2003), “Heavy metals
[3]. Dương Thị Tú Anh (2014), “Xác in the bed and suspended sediments of
định dạng một số kim loại nặng trong trầm anyang River, Korea: Implication for water
tích thuộc lưu vực sông Cầu”, Tạp chí phân quality”, Environmental Geochemistry and
tích Hóa, Lý và Sinh học, tập 19, trang 44. Health, vol. 25, pp. 433-452.
BBT nhận bài: Ngày 10/5/2017; Phản biện xong: Ngày 30/5/2017
73
Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 16 - năm 2017
nguon tai.lieu . vn