BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH BÙI THỊ NGỌC NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI Cd, Pb, Cu, Zn TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ Ở VÙNG SÔNG LAM - TỈNH NGHỆ AN LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGHỆ AN - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH BÙI THỊ NGỌC NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI Cd, Pb, Cu, Zn TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ Ở VÙNG SÔNG LAM - TỈNH NGHỆ AN Chuyên ngành: Hóa vô cơ Mã số: 60.440.113 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. PHAN THỊ HỒNG TUYẾT NGHỆ AN - 2014 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: PGS. TS. Phan Thị Hồng Tuyết - cán bộ hướng dẫn đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn khoa học và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho việc nghiên cứu. Các thầy cô giáo bộ môn Hóa vô cơ và các thầy cô giảng dạy khoa Hoá đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu. Phòng đào tạo Sau đại học, Ban chủ nhiệm khoa Hoá đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình nghiên cứu. Các thầy cô giáo phụ trách Phòng thí nghiệm đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình làm thực nghiệm. Xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này. Nghệ An, tháng 10 năm 2014 Tác giả MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4 1.1. TỔNG QUAN VỀ KIM LOẠI NẶNG 4 1.1.1. Định nghĩa và nguồn phát sinh kim loại nặng 4 1.1.2. Tính chất và tác hại của kim loại nặng 4 1.1.3. Giới thiệu các nguyên tố chì, cadimi, kẽm, đồng; tác dụng sinh hóa và độc tính của chúng 6 1.1.4. Qui trình tích luỹ kim loại nặng theo chuỗi thức ăn 19 1.1.5. Sự tích tụ các nguyên tố Cd, Pb, Cu, Zn trong một số loài nhuyễn thể 20 1.1.6. Giới hạn an toàn của kim loại nặng: Cd, Pb, Cu, Zn 24 1.1.7. Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới và Việt Nam 27 1.2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 32 1.2.1. Đặc điểm sinh học của đối tượng nghiên cứu 32 1.2.2. Giới thiệu địa điểm nghiên cứu 38 1.3. PHƯƠNG PHÁP ỨNG DỤNG ĐỂ XÁC ĐỊNH CHÌ, CADIMI, KẼM VÀ ĐỒNG 41 1.3.1. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS 42 1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU 44 1.4.1. Phương pháp vô cơ hóa mẫu ướt 45 1.4.2. Phương pháp vô cơ hóa mẫu khô 46 1.4.3. Phương pháp vô cơ hóa mẫu khô - ướt kết hợp 46 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ THỰC NGHIỆM 47 2.1. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT 47 2.1.1. Thiết bị và dụng cụ 47 2.1.2. Hóa chất 47 2.2. LẤY MẪU VÀ XỬ LÝ MẪU 47 2.2.1. Lấy mẫu 47 2.2.2. Chuẩn bị mẫu nhuyễn thể để vô cơ hoá mẫu 51 2.2.3. Xử lý mẫu 52 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 55 3.1. ĐIỀU KIỆN ĐO MẪU TRÊN MÁY PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ SHIMADZU AA- 6300 55 3.2. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG Cd, Pd, Cu VÀ Zn TRONG CÁC MẪU NGHIÊN NHUYỄN THỂ 56 3.2.1. Kết quả xác định hàm lượng Cu 56 3.2.2. Kết quả xác định hàm lượng Zn 58 3.2.3. Kết quả xác định hàm lượng Cd 59 3.2.4. Kết quả xác định hàm lượng Pb 61 3.3. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG Pb, Cd, Zn VÀ Cu TRONG NƯỚC SÔNG LAM BẰNG PHƯƠNG PHÁP AAS 63 3.4. ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI Zn, Cd, Pb, Cu TRONG CÁC LOÀI NHUYỄN THỂ NGHIÊN CỨU 65 KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1. Kim loại cadimi 6 Hình 1.2. Sơ đồ tích lũy cadimi 9 Hình 1.3. Kim loại chì 10 Hình 1.4. Kim loại đồng 13 Hình 1.5. Kim loại kẽm 16 Hình 1.6. Công ty Vedan Việt Nam xả nước thải chưa qua xử lý gây ô nhiễm 11km sông Thị Vải 29 Hình 1.7. Quy trình tích luỹ kim loại theo chuỗi thức ăn 20 Hình 1.8. Công ty Tungkuang (Cẩm Giàng - Hải Dương) xả trực tiếp nước thải không qua xử lý ra môi trường 29 Hình 1.9. Lưu vực hệ thống sông Lam 41 Hình 1.10. Quá trình đo mẫu 43 Hình 2.1. Bản đồ địa điểm lấy mẫu 48 Hình 2.2. Cách cắt cơ khép vỏ nhuyễn thể hai mảnh vỏ 51 Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cu trong mẫu phân tích và giới hạn an toàn 57 Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Zn trong mẫu phân tích và giới hạn cho phép 59 Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd trong mẫu phân tích và giới hạn tiêu chuẩn 61 Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Pb trong mẫu phân tích và giới hạn tiêu chuẩn 63 Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn hàm lượng các nguyên tố trong mẫu nước 65 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1. Hàm lượng đồng và kẽm trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Senegal 21 Bảng 1.2. Hàm lượng cadimi trong loài Brachidontes pharaonis và loài Pinctada radiata ở vịnh Akuyu, Thổ Nhĩ Kỳ 21 Bảng 1.3. Hàm lượng chì và cadimi trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Đà Nẵng năm 2007 22 Bảng 1.4. Hàm lượng đồng và kẽm trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Đà Nẵng năm 2008 23 Bảng 1.5. Giới hạn cho phép của hàm lượng chì và cadimi trong một số loại thực phẩm 24 Bảng 1.6. Quy định lượng ăn vào tối đa cho phép hàng ngày và hàng tuần của chì và cadimi trong thực phẩm. 25 Bảng 1.7. Mức tối đa cho phép của chì và cadimi ăn vào đối với trẻ em theo trọng lượng cơ thể 25 Bảng 1.8. Giới hạn cho phép của hàm lượng đồng và kẽm trong một số loại thực phẩm 26 Bảng 1.9. Giới hạn cho phép của hàm lượng Cd, Pb, Cu, Zn trong nước mặt 26 Bảng 1.10. Tải lượng một số chất gây ô nhiễm đổ ra biển của một số hệ thống sông 31 Bảng 2.1. Thông tin mẫu 50 Bảng 2.2. Các bước xử lý mẫu nhuyễn thể 52 Bảng 2.3. Các bước xử lý mẫu nước 53 Bảng 3.1. Tổng kết các điều kiện đo phổ AAS 55 Bảng 3.2. Kết quả xác định hàm lượng Cu trong một số loài nhuyễn thể ở sông Lam 56 Bảng 3.3. Kết quả xác định hàm lượng Zn trong một số loài nhuyễn thể ở sông Lam 58 Bảng 3.4. Kết quả xác định hàm lượng Cd trong một số loài nhuyễn thể ở sông Lam 60 Bảng 3.5. Kết quả xác định hàm lượng Pb trong một số loài nhuyễn thể ở sông Lam 62 Bảng 3.6. Hàm lượng các nguyên tố trong mẫu nước 64 1 MỞ ĐẦU Các nhà khoa học thông qua các nghiên cứu đã khẳng định được rằng nhiều nguyên tố kim loại có vai trò quan trọng đối với cơ thể sống, tuy nhiên nếu tích lũy với hàm lượng lớn chúng có thể gây độc hại cho cơ thể. Bên cạnh đó, nếu thiếu hụt hay mất cân bằng của nhiều kim loại vi lượng, siêu vi lượng trong các bộ phận của cơ thể như gan, tóc, máu, huyết thanh, là những nguyên nhân hay dấu hiệu của bệnh tật, ốm đau hay suy dinh dưỡng và có thể gây tử vong. Đối với một số kim loại người ta mới chỉ biết đến tác động độc hại của chúng. Kim loại nặng là các kim loại có độc tính đối với môi trường và hệ sinh thái, thường được biết đến gồm: Zn, Cu, Pb, Cd, Hg, Ni, As, Cr,… Các kim loại này có nguồn gốc từ quá trình sản xuất công nghiệp hoá chất, luyện kim, hoạt động khai thác mỏ, các hoá chất dùng trong nông nghiệp, giao thông vận tải, y tế… Kim loại nặng có thể xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu thông qua đường tiêu hóa và hô hấp. Tuy nhiên, cùng với mức độ phát triển của công nghiệp và sự đô thị hoá, hiện nay môi trường sống của chúng ta bị ô nhiễm trầm trọng. Các nguồn thải kim loại nặng từ các khu công nghiệp vào không khí, vào nước, vào đất, vào thực phẩm rồi xâm nhập vào cơ thể con người qua đường ăn uống, hít thở dẫn đến sự nhiễm độc. Mặt khác, chúng đi vào chuổi thức ăn, lưới thức ăn và cuối cùng xâm nhập, tích lũy trong cơ thể con người. Do đó việc nghiên cứu và phân tích các kim loại nặng trong môi trường sống, trong thực phẩm và tác động của chúng tới cơ thể con người nhằm đề ra các biện pháp tối ưu bảo vệ và chăm sóc sức khoẻ cộng đồng là một việc vô cùng cần thiết. Nhu cầu về thực phẩm sạch, đảm bảo sức khỏe đã trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách và được toàn xã hội quan tâm [1,4]. 2 Hiện nay, bên cạnh việc sử dụng phương pháp lý hóa quan trắc ô nhiễm kim loại nặng thì phương pháp sử dụng nhuyễn thể hai mảnh vỏ cũng được ứng dụng rộng rãi trên thế giới và mang lại nhiều thành tựu. Nhiều nghiên cứu đã cho thấy rằng nhuyễn thể hai mảnh vỏ có khả năng đặc biệt trong việc tích tụ những chất gây ô nhiễm nhất định trong mô của chúng với hàm lượng cao hơn nhiều lần so với môi trường bên ngoài, nơi chúng sinh sống và những loài này tượng trưng cho ô nhiễm của khu vực nghiên cứu [7,20,21]. Các loài sò, vẹm, trai, hến được sử dụng rộng rãi để làm sinh vật chỉ thị cho mức ô nhiễm kim loại nặng. Các nghiên cứu trên thế giới về các loài trong giống Corbicula đều chỉ ra rằng, đây là những loài có khả năng tích lũy cao các kim loại nặng đặc biệt là Hg. Kết quả nghiên cứu của Inza và cộng sự đã cho thấy Corbicula có khả năng tích lũy nhanh Hg. Sự tích lũy Cu là đặc biệt cao ở loài Hến (Corbicula fluminea), nhất là giai đoạn chưa trưởng thành. Ở Việt Nam cũng đã có một số tác giả nghiên cứu về khả năng tích lũy các kim loại nặng trong các đối tượng thực phẩm và nhuyễn thể, nhưng số lượng các nghiên cứu về vấn này còn ít và chỉ mới thực hiện ở một số vùng. Các nghiên cứu về tích lũy kim loại nặng ở các loài hai mảnh vỏ được công bố chưa nhiều. Các kết quả nghiên cứu đều cho thấy trong mô của các loài nhuyễn thể đều chứa kim loại nặng, đặc biệt một số loài nhuyễn thể có khả năng đặc biệt trong việc tích lũy các kim loại nặng [5,6,8,12,13]. Nghệ An là tỉnh đang có sự phát triển nhanh về công nghiệp, là một trong những khu công nghiệp lớn nhất và cũng là một trong những vùng được đô thị hóa nhanh nhất nước Nguồn nước hệ thống sông Lam có tầm quan trọng đặc biệt và ý nghĩa sống còn đối với các tỉnh Nghệ An cũng như tỉnh Hà Tĩnh, cấp nước cho sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản và phát triển thủy điện, giao thông vận tải, du lịch sông nước. Sông Lam đã tiếp nhận nhiều chi lưu như: Sông Hiếu ở cây Chanh Anh Sơn, sông La ở Đức Quang đã [...]... lũy các kim loại nặng Cd, Pb, Cu, Zn trong một số loài nhuyễn thể ở khu vực sông Lam, tỉnh Nghệ An để làm đề tài nghiên cứu của luận văn cao học Mục tiêu của đề tài là: Nghiên cứu, đánh giá sự tích lũy một số kim loại, gồm: Cd, Pd, Cu và Zn trong một số loài nhuyễn thể ở vùng sông Lam, mối liên hệ với môi trường sống của chúng Từ đó rút ra các nhận xét về mức độ an toàn đối với một số chỉ tiêu kim loại. .. vùng đầm lầy Các kết quả nghiên cứu cho thấy trong mô nhiều loài nhuyễn thể Hình 1.6 Quy trình tích luỹ kim loại theo chuỗi thức ăn chứa kim loại nặng Việc nghiên cứu kiểm soát kim loại nặng trong nhuyễn thể được thực hiện ở nhiều nước, với nhiều khu vực biển khác nhau 1.1.5 Sự tích tụ các nguyên tố Cd, Pb, Cu, Zn trong một số loài nhuyễn thể Hàm lượng đồng, kẽm đã được tìm thấy trong một số loài nhuyễn. .. 0,00467 Ở Việt Nam việc nghiên cứu xác định hàm lượng kim loại nặng trong mô nhuyễn thể cũng đã được tiến hành đối với nhiều loài nhuyễn thể ở một số vùng biển, như vùng biển Đà Nẵng, Hải Phòng… Một số kết quả nghiên cứu được trình bày ở các bảng 1.3 và 1.4 22 Bảng 1.3 Hàm lượng chì và cadimi trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Đà Nẵng năm 2007 [13] Hàm lượng kim loại Địa điểm Ngày lấy mẫu lấy mẫu Loại. .. các á kim liên quan đến sự ô nhiễm và độc hại Kim loại nặng được được chia làm 3 loại: các kim loại độc (Hg, Cr, Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, As, Co, Sn,…), những kim loại quý (Pd, Pt, Au, Ag, Ru,…), các kim loại phóng xạ (U, Th, Ra, Am,…) Kim loại nặng có trong đất và nước, hàm lượng của chúng thường tăng cao do tác động của con người Sự ô nhiểm kim loại do hoạt động của con người như Pb, Cd, Cu, Ni và Zn thải... trong các loài nhuyễn thể có sự khác nhau đối với các loài và các vùng nghiên cứu Điều này được giải thích trên cơ sở đời sống sinh lý từng loài và tính phàm ăn của chúng thể hiện qua khả năng lọc nước và ảnh hưởng của môi trường sống 1.1.6 Giới hạn an toàn của kim loại nặng: Cd, Pb, Cu, Zn [1] Theo qui định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm (kèm quyết định số 46/2007/QĐ-BYT),... cho các cơ quan trong cơ thể như máu, gan, thận, cơ quan sản xuất hoocmon, cơ quan sinh sản, hệ thần kinh gây rối loạn chức năng sinh hóa trong cơ thể do đó làm tăng khả năng bị dị ứng, gây biến đổi gen Các kim loại nặng còn làm tăng độ axit trong máu, cơ thể sẽ rút canxi từ xương để duy trì pH thích hợp trong máu dẫn đến bệnh loãng xương Các nghiên cứu mới đây đã chỉ ra rằng hàm lượng nhỏ các kim loại. .. lông (Anadara Subcrenata) Hàu (Ostrea Rivularis) Điệp (Chlamys Nobylis) Sò lông (Anadara Subcrenata) Nghêu lụa (Paphia Undulata) Nghêu dầu (Mertrix Mertrix LinnĐ) 34 - 38 34 - 41 50 - 58 72 - 76 82 - 85 52 - 56 42 - 47 35 - 37 24 Các kết quả nghiên cứu đều cho thấy trong mô của các loài nhuyễn thể đều chứa các kim loại nặng, như: chì, cadimi, đồng và kẽm …, hàm lượng các kim loại nặng trong các loài nhuyễn. .. (Pb, Cd), thành phần vi lượng (Cu, Zn) của các mẫu nghiên cứu khi sử dụng làm thực phẩm và khả năng sử dụng chúng làm sinh vật chỉ thị trong việc quan trắc môi trường 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ KIM LOẠI NẶNG 1.1.1 Định nghĩa và nguồn phát sinh kim loại nặng Kim loại nặng theo định nghĩa chung là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3 và thông thường chỉ những kim loại hoặc các. .. (Chlamys varia) ở Cameroom 3,83 ± 0,55 39,04 ± 0,8 Tên loài Hàm lượng cadimi cũng đã được tìm thấy trong một số loài nhuyễn thể ở vịnh Akkuyu, Thổ Nhĩ Kỳ thu được trong bảng 1.2: Bảng 1.2 Hàm lượng cadimi trong loài Brachidontes pharaonis và loài Pinctada radiata ở vịnh Akuyu, Thổ Nhĩ Kỳ [20] Cá thể Hàm lượng Cd (μg/g) Brachidontes pharaonis (một loài trai) 0,0058 ± 0,00034 Pinctada radiata (một loài. ..3 mang theo nhiều chất thải của các huyện, làng nghề, quá trình khái thác khoáng sản đang ngày càng đe dọa nghiêm trọng đến chất lượng nguồn nước của hệ thống sông này Kiểm soát hàm lượng các kim loại nặng trong các loài thủy sản và nguồn nước nói chung và sông Lam nới riêng là vấn đề đang đặt ra cho các nhà khoa học quan tâm Chính vì những lý do trên mà chúng tôi chọn đề tài: Nghiên cứu sự tích lũy . NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI Cd, Pb, Cu, Zn TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ Ở VÙNG SÔNG LAM - TỈNH NGHỆ AN LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGHỆ AN - 2014 BỘ. BÙI THỊ NGỌC NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI Cd, Pb, Cu, Zn TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ Ở VÙNG SÔNG LAM - TỈNH NGHỆ AN Chuyên ngành: Hóa vô cơ Mã số: 60.440.113 LUẬN. các kim loại nặng trong các đối tượng thực phẩm và nhuyễn thể, nhưng số lượng các nghiên cứu về vấn này còn ít và chỉ mới thực hiện ở một số vùng. Các nghiên cứu về tích lũy kim loại nặng ở