Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong cột trầm tích sông thuộc tỉnh Hải Dương

Nghiên cứu này trình bày đánh giá rủi ro môi trường của kim loại nặng trong lõi trầm tích của hệ thống sông tại tỉnh Hải Dương bằng cách phân tích đánh giá rủi ro các yếu tố bao gồm CF yếu tố ô nhiễm, mã đánh giá rủi ro RAC cũng như Hướng dẫn chất lượng trầm tích SQGs và tính hệ số phân vùng giả (Kd).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong cột trầm tích sông thuộc tỉnh Hải DươngTạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 21, Số 3/2016ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG CỘT TRẦM TÍCHSÔNG THUỘC TỈNH HẢI DƢƠNGĐến tòa soạn 04 - 08 - 2016Vũ Huy ThôngBộ môn Khoa học Cơ bản, Trường Đại học Phòng cháy chữa cháy, Hà NộiNguyễn Văn Linh, Phạm Bá Lịch, Tạ Thị ThảoKhoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà NộiTrịnh Anh ĐứcViện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học Việt NamSUMMARYASSESSMENT OF HEAVY METAL CONTAMINATION IN SEDIMENTCORES COLLECTED IN HAI DUONG’S RIVERSThis study presents the assessment of environmental risk of heavy metals in thesediment cores of rivers system in Hai Duong province by analyzing risk assessmentfactors including contamination factor CF, risk assessment code RAC as well asSediment Quality Guidelines SQGs and calculating pseudo-partitioning coefficient (K d ).From these results, Cu, Pb, Cd and Mn have been found that they were appeared tohave weak affinities with sediments, thus being more mobile. The strong mobiletendency of Cd, Cu and Pb was in agreement with their sediment spe ciation, wherethese metals had considerable portions in the labile phase that can equilibriate with theaqueous phase. Nevertheless, Cr, Ni and Fe apparently revealed the lower rate to bereleased into the water phase. The environmental risk assessments s uggested that Cd,Mn, Cu, Pb pose a higher environmental risk, threat to the aquatic biota and are mostlycontributed from anthropogenic inputs. Conversely, Cr, Ni and Fe are highlighted bylithogenic sources.Keywords: environmental risk, heavy metals, geochemical speciation, sedimentcores, risk assessment.1. MỞ ĐẦUTrầm tích sông vừa là nguồn gây ô nhiễm nước, đồng thời còn đóng vai trò là chấtxúc tác, chuyên chở và lưu giữ các dạng ô nhiễm khác[1, 2]. Với khả năng hấp thu các57chất ô nhiễm, đặc biệt là các kim loại nặng, hệ trầm tích làm giảm mật độ của chất gây ônhiễm trong nước. Tuy nhiên, hệ trầm tích cũng rất dễ biến đổi theo những thay đổi môitrường, khi bị xáo trộn chất gây ô nhiễm có thể giải phóng khỏi trầm tích, gây ô nhiễmnghiêm trọng đối với chức năng của hệ sinh thái [3-5]. Do vậy, việc nghiên cứu sự phânbố kim loại nặng trong hai pha nước và trầm tích là rất cần thiết để đánh giá mức độ ônhiễm, xác định được sự phân tán, chuyển đổi, và quá trình làm giàu thêm của các kimloại nặng trong môi trường nước trên hệ thống sông tỉnh Hải Dương.Ngoài nghiên cứu đánh giá khả năng phát tán gây ô nhiễm qua sự phân bố các kimloại nặng giữa hai pha: nước và trầm tích, việc tính toán các chỉ số đánh giá môi trườngcũng đóng vai trò quan trọng góp phần đánh giá khách quan hơn về mức độ ô nhiễmkim loại. Trong nghiên cứu này, các chỉ số môi trường được đề cập đến bao gồm: chỉ sốô nhiễm (Contamination Factor), chỉ số đánh giá nguy cơ môi trường (Risk AssessmentCode), thông số đánh giá chất lượng trầm tích ( Sediment Quality Guidelines).Trong nghiên cứu này, với đối tượng phân tích là các mẫu nước lỗ rỗng và cộttrầm tích lấy tại 6 địa điểm thuộc lưu vực sông Cầu, chúng tôi sử dụng phương phápkhối phổ cao tần plasma cảm ứng ICP – MS để xác định đồng thời hàm lượng 9 kimloại nặng. Số liệu hàm lượng các kim loại nặng có trong các đối tượng mẫu nghiên cứuđược xử lý để xác định các chỉ số ô nhiễm môi trường, hằng số phân bố để đánh giámức độ ô nhiễm của các kim loại tại từng địa điểm cụ thể.2. THỰC NGHIỆM2.1. Hóa chất- Các hóa chất đều sử dụng loại tinh khiết phân tích, siêu tinh khiết phân tích (axitaxetic dạng băng 100% Fisher Scientific, amonihidroxyl clorua NH2OH. HCl ACROSOrganics, hidro peoxit 30% Fisher Scientific, amoni axetat và HNO3 65%) và pha chếbằng nước cất đeion (siêu sạch) độ dẫn 18,2 MΩ.- Dung dịch chuẩn gốc (Merk) là dung dịch chuẩn 9 nguyên tố hàm lượng 10µg/ml trong HNO3 5%.- Dung dịch chuẩn làm việc chứa đồng thời các kim loại có nồng độ từ 4 đến 200ppb, riêng sắt từ 8 đến 400 ppb, được pha loãng từ dung dịch chuẩn gốc hỗn hợp củaMerk sử dụng HNO3 2%.- Khí nitơ sạch 99,999% dùng cho quá trình sục đuổi khí oxi ra khỏi bình chứapeeper.- Thuốc thử chiết pha liên kết các kim loại gồm:+ Pha 1 (pha trao đổi) : 500 ml dung dịch CH3COONH4 1M, pH = 7+ Pha 2 (pha cacbonat): 500 ml dung dịch CH3COONH4 1M, pH = 5+ Pha 3 (pha hữu cơ) : 500 ml dd NH2OH.HCl 0,04M / CH3COOH 25%58+ Pha 4 (pha Fe-Mn oxit): Pha dung dịch H 2O2 8,8M và bền hóa bằng axitvới pH = 2-3+ Pha 5 (pha còn lại): Pha một hỗn hợp axit gồm 3mL HNO3 65% ; 1mL H2O230% và 0,5 mL HF 40%.2.2. Thiết bị- Quá trình lấy mẫu nước chiết lỗ rỗng sử dụng peeper kiểu Hesslein [6] loại thiếtkế một mặt (hình 1). Mỗi peeper có kích cỡ (dài x rộng x cao) tương ứng 66 cm x16,5cm x 2,5cm. Trong peeper có chứa 50 cặp buồng mẫu với khoảng cách lỗ ≈ 1,2 cm,thể tích mỗi buồng mẫu là 5,85 ml. Tổng thể nước chiết lỗ rỗng trong mỗi peeper có thểthu được là 585 ml. Peeper sử dụng loại màng trao đổi Poly(ethersulfone) 0,2 µm nhậpkhẩu từ Mỹ. Đây là loại màng bền, mỏng, dai, không bị vi khuẩn ăn, kích thước lỗ nhỏ,chỉ cho ion kim loại có khả năng trao đổi và dễ đạt trạng thái cân bằng. Màng được đặtgiữa 2 lớp peeper và cố định bằng 73 ốc vít nhựa PMM. Vi khuẩn và các hạt rắn có kíchthước lớn hơn đều bị giữ lại ở ngoài.73 ốc vít100 buồng mẫu với thể tích mỗi buồng là 5,85mlHình 1: Thiết bị lấy mẫu nước lỗ rỗng trong trầm tích (peeper)- Quá trình lấy mẫu trầm tích cột sử dụng cột trụ Inox rỗng tự thiết kế với 2 lỗkhoan nhỏ phía trên cho nước thoát. Cột có kích cỡ (dài x đường kính) tương ứng 40 cmx 8 cm.- Thiết bị phân tích các kim loại nặng: ICP-MS Elan 9000 Perkin Elmer tại KhoaHóa, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên, ĐH QGHN2.3. Địa điểm nghiên cứuViệc lấy mẫu nước lỗ rỗng và trầm tích cột được thực hiện tại 6 địa điểm trên 2 hệthống sông chính của tỉnh Hải Dương (nằm cuối lưu vực sông Cầu) là sông Thái Bìnhvà sông Bắc Hưng Hải ngày 01/9/2015 tại các điểm ...