i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được đề tài này, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ. Tôi xin chân thành cảm ơn: Những người thân đã luôn luôn bên cạnh, động viên và giúp đỡ tôi vượt qua khó khăn trong suốt thời gian qua. Xin gửi lời cảm ơn tới ban lãnh đạo Viện Hải dương học, các Thầy giáo/Cô giáo trong Khoa Nuôi trồng Thủy sản, Trường Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Tôi xin gửi lời cám ơn trực tiếp tới Thầy ThS. Nguyễn Trọng Dũng, Thầy Mai Đức Thao đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo tôi trong suốt thời gian thực tập vừa qua. Tôi cũng cảm ơn đề tài “Nguyên nhân Nghêu, Sò chết ở tỉnh Bến Tre” đã tạo điều kiện sử dụng mẫu trầm tích để tôi hoàn thành đề tài này. Tôi xin chân thành cảm ơn! Nha Trang, tháng 06 năm 2012 Sinh viên Huỳnh Phan Đông Thanh ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH v DANH MỤC BẢNG vi KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT vii PHẦN I: MỞ ĐẦU 1 PHẦN II: TỔNG QUAN 3 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KIM LOẠI NẶNG: 3 2.1.1. Các dạng tồn tại của kim loại: 3 2.1.2. Nguồn gốc và ảnh hưởng của chất độc kim loại nặng: 3 2.2. MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG: 5 2.2.1. Arsen (As): 5 2.2.2. Chì (Pb): 6 2.2.3. Cadimi (Cd): 7 2.2.4. Kẽm (Zn): 8 2.2.5. Niken (Ni): 8 2.2.6. Crom (Cr): 8 2.2.7. Cobalt (Co): 9 2.2.8. Đồng (Cu): 9 2.2.9. Sắt (Fe): 10 2.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG: 10 2.3.1 Ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới: 11 2.3.2. Tình hình nghiên cứu kim loại nặng ở Việt Nam: 13 2.4. KIM LOẠI NẶNG ĐỐI VỚI MÔI TRƯỜNG VÀ CON NGƯỜI: 15 2.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KIM LOẠI TRONG MẪU: 17 2.5.1. Phương pháp đo phổ hấp thu nguyên tử ngọn lửa (F-AAS): 17 iii 2.5.2. Phương pháp đo phổ hấp thu nguyên tử lò grafit (GF-AAS): 18 2.5.3. Phương pháp quang phổ phát xạ plasma (plasma ghép cặp cảm ứng – ICP): 19 2.5.4. Phương pháp đo phổ phát xạ plasma ghép khối phổ (plasma ghép cặp cảm ứng ghép khối phổ ICP/MS): 20 2.5.5. Phương pháp Von-ampe hòa tan dạng anode (ASV): 21 2.5.6. Phương pháp phân tích trọng lượng: 21 2.5.7. Phương pháp phân tích thể tích: 22 2.5.8. Phương pháp trắc quang: 22 2.6. ĐẶC ĐIỂM VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ - XÃ HỘI VÙNG NGHIÊN CỨU 22 2.6.1. Vị trí địa lý : 22 2.6.2. Điều kiện tự nhiên: 23 a. Điều kiện khí hậu: 23 b. Chế độ thủy văn: 24 2.6.3. Tỉnh Bến Tre: 24 a. Đặc điểm kinh tế: 24 b. Sơ lược các vùng nghiên cứu: 24 c. Tình hình nuôi nghêu của tỉnh: 25 PHẦN III: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 26 3.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: 26 3.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: 26 3.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 27 3.3.1. Vật liệu nghiên cứu: 27 3.3.2. Phương pháp thu và bảo quản mẫu đất: 32 3.3.3. Phương pháp phân tích mẫu đất 32 a. Xác định hàm lượng kim loại nặng trong đất: 32 b. Xác định hàm lượng hữu cơ trong đất: 35 3.3.4. Phương pháp xử lí số liệu: 35 PHẦN IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 iv 4.1. Kết quả phân tích bằng máy đo ICP-MS của các kim loại nặng có trong mẫu đất: 38 4.1.1. Hàm lượng Kẽm (Zn) trong trầm tích: 39 4.1.2. Hàm lượng Đồng (Cu) trong trầm tích: 41 4.1.3. Hàm lượng Cadimi (Cd) trong trầm tích: 43 4.1.4. Hàm lượng Chì (Pb) trong trầm tích: 44 4.1.5. Hàm lượng Asen (As) trong trầm tích: 46 4.1.6. Hàm lượng Crom (Cr) trong trầm tích: 48 4.1.7. Hàm lượng Cobalt (Co) trong trầm tích: 49 4.1.8. Hàm lượng Niken (Ni) trong trầm tích: 50 4.1.9. Hàm lượng Sắt (Fe) trong trầm tích: 51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 KẾT LUẬN: 55 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN: 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 v DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Bản đồ tỉnh Bến Tre. 30 Hình 3.1: Các quá trình hấp thu và phát xạ trong nguyên tử ion. 35 Hình 3.2 : Quá trình hình thành ngọn plasma 36 Hình 3.3 : Phân chia các vùng và nhiệt độ trong ngọn plasma Argon 36 Hình 3.4: Các quá trình diễn ra khi mẫu được đưa vào plasma 37 Hình 3.5: Ảnh máy ICP-MS 7700x 38 Hình 4.1 : Vị trái các trạm thu mẫu tỉnh Bến Tre. 43 Hình 4.1.1: Hàm lượng Zn trong trầm tích vùng nghiên cứu. 47 Hình 4.1.2: Hàm lượng Cu trong trầm tích vùng nghiên cứu 49 Hình 4.1.3: Hàm lượng Cd trong trầm tích vùng nghiên cứu 51 Hình 4.2.4: Hàm lượng Pb trong trầm tích vùng nghiên cứu. 53 Hình 4.2.5: hàm lượng As trong trầm tích vùng nghiên cứu 55 Hình 4.2.6: Hàm lượng Cr trong trầm tích vùng nghiên cứu. 56 Hình 4.2.7: Hàm lượng Co trong trầm tích vùng nghiên cứu 57 Hình 4.2.8: Hàm lượng Ni trong trầm tích vùng nghiên cứu. 58 Hình 4.2.9: Hàm lượng Fe trong trầm tích vùng nghiên cứu. 59 Hình 4.2.9: Hàm lượng Fe trong trầm tích vùng nghiên cứu. 60 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 2. 1: Sự phát thải toàn cầu của một số kim loại nặng (đơn vị: 10 6 kg/năm) 3 Bảng 2. 2: Hàm lượng trung bình các nguyên tố hóa học trong trầm tích lục địa, biển và Đại dương (%) 5 Bảng 2. 3: Sự thâm nhập của Pb, Cd, Hg từ đất vào Khoai tây và Ngô 12 Bảng 2. 4 Hàm lượng (mg/kg) một số kim loại trong trầm tích hồ Bắc Mỹ 12 Bảng 2. 5: Hàm lượng kim loại nặng ở tầng đất mặt trong một số loại đất ở Việt Nam (đơn vị: mg/kg) 13 Bảng 2. 6: Hàm lượng một số KLN trong đất tại khu vực công ty Văn Điển 14 Bảng 2. 7 Các nguyên tố kim loại độc hại trong tự nhiên và nước thải. 16 Bảng 2. 8 Khoảng nồng độ thường đo bằng phương pháp hấp thu nguyên tử lò grafit. 19 Bảng 2. 9 Bước sóng, giới hạn phát hiện và khoảng nồng độ chuẩn để xác định Ca, Cu, Pb, Zn, và Cr bằng phương pháp ICP 20 Bảng 2. 10 Khối phổ phân tích, nội chuẩn đề nghị và giới hạn phát hiện của thiết bị để xác định Cd, Cu, Pb, Zn và Cr bằng phương pháp ICP/MS 20 Bảng 3. 1 Mô tả mẫu đất sau khi phơi khô mẫu 33 Bảng 3. 2 Một số loại axit thường sử dụng trong chiết kim loại qua trạng thái dung dịch từ mẫu đất. 33 Bảng 3. 3 Pha chuẩn 34 vii KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT Kí hiệu Giải thích KLN As Cd Cu Ni Zn Ar Pb O Cl S Hg Au Sb VSV Ca Cr Fe Sn Si Th Se VN Kim loại nặng Arsen Cadimi Đồng Niken Kẽm Argon Chì Oxy Clo Lưu huỳnh Thủy ngân Vàng Stibium Vi sinh vật Canxi Crom Sắt Thiếc Silic Thori Selen Việt Nam 1 PHẦN I: MỞ ĐẦU Quá trình phát triển một cách nhanh chóng các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và dịch vụ y tế, du lịch, thương mại… ở nước ta hiện nay đã làm cho môi trường bị suy thoái một cách nghiêm trọng, đặc biệt sự hiện diện quá cao của hàm lượng các kim loại nặng trong môi trường đất và nước. Trong môi trường thủy sinh, trầm tích có vai trò quan trọng trong sự hấp thụ các kim loại nặng, vì các hạt lơ lửng khi liên kết với kim loại nặng sẽ lắng đọng vào tầng trầm tích. Trong khu vực cửa sông và biển ven bờ các kim loại nặng thường trải qua các quá trình kết tủa, ngưng tụ (flocculation), hấp phụ, lắng đọng và tái hòa tan. Các quá trình này diễn ra dưới tác động của các điều kiện thủy văn – động lực, hóa học… [20] Ở Việt Nam, nghiên cứu về kim loại nặng trong đất chủ yếu tập trung ở vùng đô thị và vùng đất phèn, còn nghiên cứu kim loại nặng trong đất vùng ven biển vẫn chưa được quan tâm nhiều. Trầm tích rừng ngập mặn rất giàu sulphide và vật chất hữu cơ, đây chính là nơi lắng đọng và lưu giữu các chất ô nhiễm có nguồn gốc từ đất liền, nhất là kim loại nặng. [47] Do đó, xác định hàm lượng kim loại nặng trong môi trường trầm tích là rất cần thiết, vì nó sẽ phản ánh đầy đủ mức độ ô nhiễm kim loại nặng của một nguồn nước. Chính vì vậy, phạm vi nghiên cứu đã tập trung vào các mẫu trầm tích (tầng mặt). Đây là tầng trầm tích phản ánh sự ô nhiễm và tương đối ổn định trong thời gian hiện tại. Để phần nào giải quyết những vấn đề trên, đồng thời tạo thêm cơ sở cũng như số liệu khoa học, tôi thực hiện đề tài: “Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong đất tại các bãi nghêu của các huyện Bình Đại, Ba Tri, Thạch Phú, tỉnh Bến Tre” Nội dung chính của đề tài: xác định hàm lượng kim loại nặng As, Cd, Cr, Fe, Pb, Co, Cu, Zn, Ni trong trầm tích tại các huyện Bình Đại, Ba Tri, Thạch Phú tỉnh Bến Tre. Với mục tiêu: 2 - Đánh giá nguy cơ ô nhiễm của kim loại nặng trong trầm tích dựa vào tiêu chuẩn Việt Nam và của một số nghiên cứu trên thế giới. - Đánh giá sự khác nhau về hàm lượng kim loại nặng của vùng nuôi nghêu so với các vùng khác như rừng ngập mặn, vùng cửa sông, trầm tích biển. - So sánh sự tương quan của kim loại nặng và hàm lượng hữu cơ trong trầm tích. Trong quá trình nghiên cứu, tìm hiểu, tôi nhận được sự quan tâm giúp đỡ của các Thầy Cô Trường Đại học Nha Trang, Thầy ThS. Lê Trọng Dũng và Thầy Mai Đức Thao cùng các anh chị phòng thiết bị phân tích – Viện Hải Dương Học đã giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài. Do kinh nghiệm và thời gian còn hạn chế không tránh khỏi thiếu sót. Kính mong quý thầy cô và các bạn góp ý để báo cáo của tôi được hoàn thiện hơn. 3 PHẦN II: TỔNG QUAN 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KIM LOẠI NẶNG: 2.1.1. Các dạng tồn tại của kim loại: - Dạng linh động: các KLN được hấp phụ trên bề mặt các hạt đất (hạt sét, các axit mùn). - Dạng liên kết cacbonat: hầu hết các KLN tồn tại dưới dạng muối cacbonat (CO 3 2- ) trong đất, sự tồn tại của các kim loại nặng ở dạng này phụ thuộc rất nhiều vào pH của đất cũng như lượng cacbonat trong đất. - Dạng liên kết oxit sắt, oxit mangan: dạng này dễ hình thành do oxit sắt và oxit mangan tồn tại trong đất như vật liệu gắn kết giữa các hạt đất. Các oxit này là những chất loại bỏ rất tốt các KLN nhờ quá trình nhiệt động học không ổn định dưới điều kiện khử. - Dạng liên kết với chất hữu cơ: KLN liên kết với các thành phần khác nhau có trong đất như: sinh vật đất, sản phẩm phân giải của chất hữu cơ, chất hữu cơ bao phủ bên ngoài hạt đất… do đặc tính tạo phức và peptiz hóa của chất hữu cơ làm cho các kim loại tích lũy lại trong đất. [3] 2.1.2. Nguồn gốc và ảnh hưởng của chất độc kim loại nặng: Hiện nay kim loại nặng trên thế giới cũng như trong nước đang đối diện với sự phát thải, gây ảnh hưởng đến sinh vật, cụ thể từng kim loại được thể hiện ở bảng 2.1 dưới đây. Bảng 2. 1: Sự phát thải toàn cầu của một số kim loại nặng (đơn vị: 10 6 kg/năm) Nguyên tố Tự nhiên Nhân tạo Sb 9,8 380 As 28 780 Cd 2,9 55 Cr 580 940 Co 70 44 Cu 190 2,600 Pb 59 20,000 Mn 6,100 3,200 [...]... hàm lượng kim loại nặng As, Pb, Zn, Fe, Cr, Co, Cu, Ni, Cd trong trầm tích của các bãi nghêu tỉnh Bến Tre - Thời gian nghiên cứu: từ ngày 28/2/2012 đến ngày 14/5/2012 - Phạm vi nghiên cứu :các bãi nghêu và sò của huyện Ba Trai, Thạch Phú, Bình Đại tỉnh Bến Tre 3.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: Mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong đất tại các bãi nghêu, bãi sò tại Bình Đại, Ba Tri, Thạch Phú, tỉnh Bến Tre Chuẩn... phía Tây giáp huyện Mỏ Cày, phía Nam giáp tỉnh Trà Vinh, ngăn cách bởi con sông Cổ Chiên, phía Bắc giáp huyện Ba Tri, có ranh giới chung con sông Hàm Luông - Huyện Bình Đại: Hằng năm cứ đến thời điểm tháng 3 đến tháng 5 thì các bãi ngêu của huyện nói riêng và của tỉnh Bến Tre nói chung lại xảy ra hiện tượng nghêu chết, với mức độ chết mỗi năm là khác nhau c Tình hình nuôi nghêu của tỉnh: Hiện tại, diện... CỨU Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG: Ô nhiễm KLN chủ yếu gây ra từ các hoạt động của con người, các ảnh hưởng của tập quán nông nghiệp, các hoạt động công nghiệp, đặc biệt ngành luyện kim Bên cạnh đó, do nhu cầu đi lại ngày càng cao của con người, đã xảy ra sự phóng thích Chì của các xe ô tô ngày càng trầm trọng.[1] Trong môi trường nước, chỉ có một phần nhỏ các KLN tồn tại ở dạng hòa tan (dạng ion), dạng không... rau các loại Kết quả cho thấy chưa có biểu hiện nhiễm As trên các đối tượng khảo sát Nước nông nghiệp chủ yếu là ô nhiễm Hg, còn trong đất và rau trồng ít trường hợp bị nhiễm nguyên tố Hg Nhiều mẫu đất và nước bị ô nhiễm Pb, và các mẫu rau sử dụng đất trồng hay nguồn nước bị ô nhiễm này cũng bị ô nhiễm Pb Hàm lượng Cd trong các 15 mẫu đất đều ở mức an toàn, tuy nhiên có một số mẫu nước và rau bị ô nhiễm. .. nông thôn và những vùng ô thị ở Nhật Kết quả cho thấy rằng mức độ Pb cao nhất trong xương đùi của chim bồ câu với giá trị trung bình biến động từ 16,5 đến 31,6 mg/kg ở vùng ô thị Trong khi đó giá trị trung bình 2,0 đến 3,2 mg/kg ở vùng nông thôn Trong máu mức độ Pb cũng có xu hướng tương tự từ 0,15 – 0,33 mg/L ở vùng ô thị, và từ 0,054 – 0,029 mg/L.[4] Nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng ô nhiễm kim loại. .. lược các vùng nghiên cứu: - Huyện Ba Tri: Nằm ở phía đông cù lao Bảo, phía bắc Ba Tri giáp với huyện Bình Đại, có chung ranh giới con sông Ba Lai, phía nam giáp huyện Thạnh Phú, có chung ranh giới con sông Hàm Luông, phía đông giáp biển (với chiều dài bờ biển gần 10 km), phía tây giáp huyện Giồng Trôm [49] - Huyện Thạch Phú: 25 Huyện Thạnh Phú nằm ở cuối cù lao Minh, gần biển Đông (với bờ biển dài 25 km,... đồ tỉnh Bến Tre Bến Tre là tỉnh thuộc vùng đồng bằng sông Cửu Long, có diện tích tự nhiên là 2.360 km2, được hợp thành bởi cù lao An Hóa, cù lao Bảo, cù lao Minh và do phù sa của 4 nhánh sông Cửu Long bồi tụ thành (sông Tiền, sông Ba Lai, sông Hàm Luông, sông Cổ Chiên) Bến Tre cách thành phố Hồ Chí Minh 86 km, cách thành phố Cần Thơ 120 km, phía Bắc giáp tỉnh Tiền Giang, phía Tây và phía Nam giáp tỉnh. .. Năm 1998, tác giả Trần Công Tấu và Trần Công Khánh[14] đã điều tra tổng hàm lượng các kim loại (Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn) tại tầng mặt (độ sâu từ 0 – 20 cm) của một số loại đất ở nước ta cho kết quả như trong bảng 2.5 dưới đây Bảng 2.5: Hàm lượng kim loại nặng ở tầng đất mặt trong một số loại đất ở Việt Nam (đơn vị: mg/kg) Loại đất Co Đất Feralit phát 59,5 triển trên đá bazan Đất phù sa vùng 6,1 ĐBSCL... tương quan với mật độ giao thông, tiếp đến là các kim loại như Cadimi, Crom, Đồng, Niken, Vanadi, (Dale & Frecdman, 1982)[13] 2.2 MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG: Kim loại tồn tại trong trầm tích các con sông, hồ nước ngọt, nước mặn và Đại dương với hàm lượng trung bình như trong bảng 2.2 dưới đây Bảng 2 2: Hàm lượng trung bình các nguyên tố hóa học trong trầm tích lục địa, biển và Đại dương (%) Kim loại Co Cu Zn... góp, các ion kim loại trong dung dịch mẫu bị khử ở điện thế âm và tích góp vào điện cực thủy ngân Nồng độ của kim loại trong giọt thủy ngân gấp 100 – 1000 lần ion kim loại trong dung dịch mẫu Theo sau bước tích góp là bước hòa tan nhờ quét thế dương, hỗn hống kim loại bị oxy hóa ngay sinh ra dòng điện tương ứng với nồng độ của kim loại Giới hạn phát hiện của phương pháp von-ampe khi xác định kim loại . liệu khoa học, tôi thực hiện đề tài: Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong đất tại các bãi nghêu của các huyện Bình Đại, Ba Tri, Thạch Phú, tỉnh Bến Tre Nội dung chính của đề tài: xác. lượng kim loại nặng As, Cd, Cr, Fe, Pb, Co, Cu, Zn, Ni trong trầm tích tại các huyện Bình Đại, Ba Tri, Thạch Phú tỉnh Bến Tre. Với mục tiêu: 2 - Đánh giá nguy cơ ô nhiễm của kim loại nặng. gốc từ đất liền, nhất là kim loại nặng. [47] Do đó, xác định hàm lượng kim loại nặng trong môi trường trầm tích là rất cần thiết, vì nó sẽ phản ánh đầy đủ mức độ ô nhiễm kim loại nặng của một