Xem mẫu

  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 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