Nghiên cứu đánh giá nguồn gốc các chất dinh dưỡng và sự trao đổi kim loại nặng trong môi trường nước và trầm tích tại lưu vực sông cầu, địa phận tỉnh hải dương

13 237 0
Nghiên cứu đánh giá nguồn gốc các chất dinh dưỡng và sự trao đổi kim loại nặng trong môi trường nước và trầm tích tại lưu vực sông cầu, địa phận tỉnh hải dương

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Lê Sĩ Hưng NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ NGUỒN GỐC CÁC CHẤT DINH DƯỠNG (N, P) VÀ SỰ TRAO ĐỔI KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC VÀ TRẦM TÍCH TẠI LƯU VỰC SÔNG CẦU, ĐỊA PHẬN TỈNH HẢI DƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Lê Sĩ Hưng NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ NGUỒN GỐC CÁC CHẤT DINH DƯỠNG (N, P) VÀ SỰ TRAO ĐỔI KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC VÀ TRẦM TÍCH TẠI LƯU VỰC SÔNG CẦU, ĐỊA PHẬN TỈNH HẢI DƯƠNG Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Tạ Thị Thảo Hà Nội - 2014 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG Tổng quan Error! Bookmark not defined 1.1 Ô nhiễm môi trƣờng nƣớc dƣ thừa chất dinh dƣỡng (N, P) .Error! Bookmark not defined 1.2 Trao đổi kim loại nặng môi trƣờng nƣớc trầm tích Error! Bookmark not defined 1.3 Xác định nguồn ô nhiễm N sử dụng phƣơng pháp phân tích đồng thời đồng vị N15, O18 nitrat nƣớc Error! Bookmark not defined 1.4 Phƣơng pháp phân tích, thống kê đa biến xác định nguồn ô nhiễm Error! Bookmark not defined 1.4.1 Nguyên tắc Error! Bookmark not defined 1.4.2 Ứng dụng PCA, CA, FA xác định nguồn gốc ô nhiễmError! Bookmark not defined CHƢƠNG Thực nghiệm Error! Bookmark not defined 2.1 Hóa chất thiết bị Error! Bookmark not defined 2.1.1 Hóa chất Error! Bookmark not defined 2.1.2 Dụng cụ, thiế t bi Error! Bookmark not defined ̣ 2.2 Khu vực nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.3.1 Quy trình khảo sát, lấy mẫu phân tích Error! Bookmark not defined 2.3.2 Các phƣơng pháp xử lý số liệu Error! Bookmark not defined CHƢƠNG Kết thảo luận Error! Bookmark not defined 3.1 Chất lƣợng nƣớc sông lƣu vực sông Cầu tỉnh Hải Dƣơng Error! Bookmark not defined 3.1.1 Đặc điểm chất lƣợng nƣớc mặt điểm theo dõi Error! Bookmark not defined 3.1.2 Mức độ ô nhiễm kim loại nặng nƣớc trầm tích sông Error! Bookmark not defined 3.2 Phân loại sơ mức độ ô nhiễm điểm lấy mẫu sử dụng kĩ thuật phân tích nhóm (CA) Error! Bookmark not defined 3.3 Xác định nguồn ô nhiễm sử dụng kĩ thuật phân tích thành phần (PCA) kĩ thuật phân tích nhân tố (FA) Error! Bookmark not defined 3.4 Sự trao đổi kim loại nặng môi trƣờng nƣơc trầm tíchError! Bookmark not defined 3.5 Xác định nguồn gốc ô nhiễm N nƣớc sông sử dụng phƣơng pháp phân tích đồng thời đồng vị bền N15 O18 NO3- Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO Danh mục bảng Bảng 2.1 Vị trí, tọa độ 22 điểm lấy mẫu hệ thống sông Cầu tình Hải Dƣơng Error! Bookmark not defined Bảng 3.1 Kết chất lƣợng nƣớc sông thuộc lƣu vực sông Cầu, tình Hải Dƣơng 22 điểm theo dõi Error! Bookmark not defined Bảng 3.2 Hàm lƣợng số kim loại nặng trầm tích số điểm khu vực nghiên cứu Error! Bookmark not defined Bảng 3.3 Nồng độ số kim loại nặng nƣớc sông số điểm khu vực nghiên cứu Error! Bookmark not defined Bảng 3.4 Trị số biến ứng với yếu tố cho nhóm điểm ô nhiễm Error! Bookmark not defined Bảng 3.5 Trị số biến ứng với yếu tố cho nhóm điểm ô nhiễm vừa Error! Bookmark not defined Bảng 3.6 Trị số biến ứng với yếu tố cho nhóm ảnh hƣởng cao Error! Bookmark not defined Bảng 3.7 Mối tƣơng quan tiêu kim loại nặng khu vực lấy mẫu Error! Bookmark not defined Bảng 3.8 Giá trị Log KD số điểm theo dõi Error! Bookmark not defined Bảng 3.9 Lƣu lƣợng nƣớc chảy điểm đƣợc chọn theo dõi giá trị đồng vị N15 O18 Error! Bookmark not defined Bảng 3.10 Kết phân tích đồng thời đồng vị N15 O18 nitrat nƣớc điểm theo dõi thuộc lƣu vực sông Cầu, địa tỉnh Hải Dƣơng Error! Bookmark not defined Bảng 3.11 Tổng nitơ vô hòa tan nƣớc sông điểm theo dõi giá trị dồng vị N15 O18 Error! Bookmark not defined Danh mục hình Hình 1.1 Giá trị δN15 thu đƣợc với đối tƣợng mẫu có chứa nitơ khác Error! Bookmark not defined Hình 1.2 Khoảng giá trị δN15 δO18 nitrat nguồn phát thải trình chuyển hóa N tƣơng ứng Error! Bookmark not defined Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống EA-IRMS Error! Bookmark not defined Hình 2.1 Bản đồ lƣu vực sông Cầu tình Hải Dƣơng (Các điểm lấy mẫu đánh dấu) Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Sự thay đổi DO 22 điểm quan trắc từ năm 2010-2014 Error! Bookmark not defined Hình 3.2 Biến thiên nồng độ NH4+ 22 điểm quan trắc từ năm 2010-2014 Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Biến thiên nồng độ NO2- 22 điểm quan trắc từ năm 2010-2014 Error! Bookmark not defined Hình 3.4 Biến thiên giá trị COD 22 điểm quan trắc theo thời gian từ năm 20102014 Error! Bookmark not defined Hình 3.5 Biến thiên giá trị BOD nƣớc sông 22 điểm quan trắc từ năm 2010-2014 Error! Bookmark not defined Hình 3.6 Biến thiên giá trị TSS nƣớc sông 22 điểm lấy mẫu từ 2010-2014 Error! Bookmark not defined Hình 3.7 Biến thiên giá trị PO43- - P nƣớc sông 22 điểm lấy mẫu từ 20102014 Error! Bookmark not defined Hình 3.8 Phân nhóm điểm lấy mẫu sử dụng kĩ thuật phân tích nhóm Error! Bookmark not defined Hình 3.9 Sơ đồ mô tả hƣớng lƣu lƣợng nƣớc chảy điểm theo dõi giá trị đồng vị N15 O18 .Error! Bookmark not defined Hình 3.10 Liên hệ tổng chất Nitơ vô hòa tan giá trị δN15 nƣớc sông điểm lấy mẫu .Error! Bookmark not defined Hình 3.11 Liên hệ giá trị δO18 δN15 Nitrat nƣớc sông điểm lấy mẫu .Error! Bookmark not defined Danh mục viết tắt BOD: Nhu cầu oxi sinh hóa CA: Phân tích nhóm COD: Nhu cầu oxi hóa học COR: Phân tích tƣơng quan DO: Oxi hòa tan FA: Phân tích nhân tố PCA: Phân tích thành phần QCVN: Quy chuẩn Việt Nam TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TDS: Tổng chắt rắn hòa tan TSS: Tổng chất rắn lơ lửng MỞ ĐẦU Nhƣ biết nƣớc phần thiết yếu việc trì sống ngƣời loại sinh vật khác trái đất, nhƣng thật gần nửa dân số giới không đƣợc tiếp cận với nguồn nƣớc Ở Việt Nam, theo Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn phấn đấu tới năm 2015 85% dân số nông thôn đƣợc tiếp cận với hệ thống cung cấp nƣớc tiêu chuẩn Hiện phần lớn ngƣời dân phải sử dụng hệ thống nƣớc ngầm, nƣớc mặt, hệ thống sông ngòi, kênh rạch để cung cấp nƣớc cho nhu cầu sinh hoạt Sự phát triển công nghiệp nông nghiệp với bùng nổ dân số, làm cho nhu cầu khai thác sử dụng nƣớc sông tăng cao ngày làm suy giảm trầm trọng chất lƣợng nƣớc Trên hệ thống sông, khu vực hạ lƣu lƣu vực sông thƣờng nơi tiếp nhận nƣớc thải nhƣ chất ô nhiễm từ phía thƣợng nguồn lƣu vực sông khác đổ Sự tích tụ chất hữu cơ, chất dinh dƣỡng, kim loại nặng địa hình trũng hạ lƣu sinh dấu hiệu tƣợng phú dƣỡng, tăng hàm lƣợng kim loại nặng tích tụ trầm tích Trong môi trƣờng nƣớc, N, P chất dinh dƣỡng vô cần thiết cho nhiều loại thực động vật, nhƣng dƣ thừa nitơ (hiện tƣợng phú dƣỡng) dẫn đến ô nhiễm, ảnh hƣởng tới môi trƣờng nƣớc Các nguồn phát thải N, P chủ yếu tới từ khí quyển, phân đạm dƣ thừa, nƣớc thải từ trang trại, sở chăn nuôi, khu dân cƣ…[4] Việc thải trực tiệp chất thải từ nguồn sông nguyên nhân gây thiếu hụt lƣợng oxi nƣớc (do lƣợng tảo phát triển, sinh sôi mạnh, sử dụng hết lƣợng oxi nƣớc, cản trở ánh sáng mặt trời làm loại thực vật phía dƣới không quang hợp sinh oxi đƣợc, vi khuẩn nƣớc sử dụng oxi nhiều để phân hủy chất ô nhiễm…), gây ảnh hƣởng nghiêm trọng tới việc nuôi trồng đánh bắt thủy sản, gây ô nhiễm nguồn nƣớc chí gây hại tới sức khỏe ngƣời sử dụng nguồn nƣớc Trong môi trƣờng trầm tích, kim loại nặng tham gia vào trình hóa học phức tạp mà trình nhƣ hấp thu/giải hấp hay kết tủa/hòa tan đƣợc đƣợc khống chế loạt số phức tạp nhƣ nhiệt độ, hàm lƣợng ôxi hòa tan, pH, chất tạo phức, cỡ hạt, hay thành phần trầm tích[12,2] Thêm vào đó, hoạt động sinh học ảnh hƣởng mạnh đến trình hóa học này: làm thay đổi phân bố pha rắn pha hòa tan, nhƣ trao đổi trầm tích trầm tích với lớp nƣớc bên Việc nghiên cứu đƣợc trình sinh địa hóa xảy trầm tích biến đổi hàm lƣợng kim loại nặng nhƣ chất phú dƣỡng tiêu hóa học khác môi trƣờng nƣớc giúp đánh giá đƣợc nguồn gốc chất ô nhiễm, trao đổi biến đổi hàm lƣợng kim loại nặng môi trƣờng nƣớc, trầm tích theo địa hình chiều sâu nhƣ dự báo đƣợc biến đổi hàm lƣợng chất tƣơng lai thay đổi nguồn gây ô nhiễm Riêng Việt Nam, có nhiều nghiên cứu kim loại nặng trầm tích nhƣng chủ yếu kết phân tích làm lƣợng tổng số nghiên cứu phân tích dạng hạn chế chủ yếu thiếu thiết bị lấy mẫu, chuẩn bị mẫu dạng chuyên dụng Địa điểm nghiên cứu đƣợc chọn tỉnh Hải Dƣơng, tỉnh nằm cuối lƣu vực sông Cầu cộng thêm mạng lƣới sông ngòi dày đặc đổ vào sông nơi có mật độ dân số đứng thứ hai toàn lƣu vực, tổng số khu cụm công nghiệp toàn tỉnh chiếm đến 30%, nghiên cứu nhằm tới mục nghiên cứu đánh giá nguồn gốc chất dinh dƣỡng (N, P) trao đổi kim loại nặng môi trƣờng nƣớc trầm tích từ rút đƣợc mối quan hệ hàm lƣợng kim loại nặng nồng độ chất dinh dƣỡng, tìm nguồn phát tán chất ô nhiễm TÀI LIỆU THAM KHẢO Adams, D.D., Darby, D.A and Young, R.J., (1980), “Selected analytical techniques for characterizing geology of fine grained sediments and interstitial water in Contaminants and Sediments”, Ann Arbor Science Publishers, 2, p.3 Adeline Charriau, Ludovic Lesven, Yue Gao, Martine Leermakers, Willy Baeyens, et al , (2010), “Trace metal behaviour in riverine sediments: role of organic matter and sulphides”, Applied Geochemistry Elsevier, 26 (1), p.80-90 Aggett, and O’ Brien, G.A , (1985), “Detailed model for the mobility of arsenic in lacustrine sediments based on measurements in Lake Ohakuri”, Environmental Science and Technology, 19(3), p.231-238 Barbara Deutsch, Petra Kahle, Maren Voss (2006), “Assessing the source of nitrate pollution in water using stable N and isotope”, p.263 Batley, G E Giles, M S., (1979), Water research, Vol 13, 1979, p.879-886 Davis, J.A and Leckie, J.O., (1978), “Surface ionization and complexation at the oxide/water interface II Surface properties of amorphous iron oxhydroxide and adsorption of metal ions”, J Colloid Interface Sci., 67, p.90-107 Kendal, Carol and Ramon, (2000), “Nitrate isotopes in groundwater systems in Environmental Tracers in Subsurface Hydrology”, Kluwer Âcdemic Publishers, p.261-297 KendalL C & McDonnell, J J., (1998), “Isotope Tracers in Catchment Hydrology”, Elsevier, Amsterdam Kendall, C & Aravena, R., (2000), “Nitrate isotopes in groundwater systems in Environmental Tracers in Subsurface Hydrology”, Eds P Cook & A Herczeg, p.261–297 10 Kresic, N., (2007), “Groundwater chemistry, Hydrogeology and groundwater modeling: Boca Raton, Taylor & Francis Group”, p.828 11 Lehmann, M.F., Reichert, P., Bernasconi, S.M., et al (2003), “Modeling nitrogen and oxygen isotope fractionation during denitrification in a lacustrine redox-transition zone”, Geochimica et Cosmochimica Acta, 67, p.2529–2542 12 Lesley A Warren, Elizabeth A Haack, (2001), “Biogeochemical controls on metal behaviour in freshwater environments”, Earth-Science Reviews, 54, p.261–320 13 Limnol Oceanogr., (2012), “Inc Anammox and denitrification in the oxygen minimum zone of the eastern South Pacific”, Association for the Sciences of Limnology and Oceanography, 57(5), p.1331–1346 14 Schwarz, N., Servay, W, & Kumpf, M., (1985), “Attribution of arousal as a mediator of the effectiveness of fear-arousing communications”, Journal of Applied Social Psychology, 15, p.74-84 15 Sigman, D M., et al (2001), A bacterial method for the nitrogen isotopic analysis of nitrate in seawater and freshwater, Anal Chem, 73, 4145-4153 16 S Ramamoorthy, B R Rust, (1978), “Heavy metal exchange processes in sediment-water systems”, Environmental Geology, 2(3), p.165-172 17 S Shrestha, F Kazama, (2007), “Assessment of surface water quality using multivariate statistical techniques: A case study of the Fuji river basin, Japan”, Environmental Modelling & Software, 22, 464-475 18 Sunda,W.G and R.R.L Guillard, (1976), “The relationship between cupric ion activity and the toxicity of copper to phytoplankton”, J Marine Res., 34, p.511-529 19 Steven E Bufflap, Herbert E Allen, (1995), “Sediment pore water collection method for trace metal analysis: a review”, Water Research, 29(1), p.165– 177 20 Stumm, W and J Morgan, (1981), “Aquatic Chemistry”, Wiley Newyork, 2, p.57 21 Von L Melander und W H Saunders, Jr Wiley, (1980), “Reaction Rates of Isotopic Molecules”, XIV, p.391 22 Widory, D., Petelet-Giraud, E., Negrel, P & Ladouche, B., (2005), “Tracking the sources of nitrate in groundwater using coupled nitrogen and boron isotopes: A synthesis”, Environmental Science and Technology, 39(2), p.539–548 [...]... Environmental Science and Technology, 19(3), p.231-238 4 Barbara Deutsch, Petra Kahle, Maren Voss (2006), “Assessing the source of nitrate pollution in water using stable N and isotope”, p.263 5 Batley, G E và Giles, M S., (1979), Water research, Vol 13, 1979, p.879-886 6 Davis, J.A and Leckie, J.O., (1978), “Surface ionization and complexation at the oxide/water interface II Surface properties of amorphous

Ngày đăng: 09/09/2016, 10:53

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan