Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu về sự phân bố kim loại nặng (KLN) trong các mẫu trầm tích bãi triều được thực hiện tại khu vực bãi nuôi nghêu xã Tân Thành, huyện Gò Công Đông, tỉnh Tiền Giang. Các KLN (Cr, Co, Pb, As, Zn, Cd) trong các phân lớp trầm tích (0 - 2 cm và 20 - 40 cm) đã được phân tích bởi thiết bị ICP-MS.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ PHÂN BỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG TRẦM TÍCH BÃI TRIỀU TẠI BÃI NI NGHÊU XÃ TÂN THÀNH, GỊ CƠNG ĐÔNG, TIỀN GIANG Nguyễn Mai Lan (1) Trần Quốc Cường TÓM TẮT Nghiên cứu phân bố kim loại nặng (KLN) mẫu trầm tích bãi triều thực khu vực bãi nuôi nghêu xã Tân Thành, huyện Gò Cơng Đơng, tỉnh Tiền Giang Các KLN (Cr, Co, Pb, As, Zn, Cd) phân lớp trầm tích (0 - cm 20 - 40 cm) phân tích thiết bị ICP-MS Các kết thu cho thấy, hoạt động tiêu hóa nghêu trình phân hủy sinh học phần thịt lớp vỏ nghêu có khả gây ảnh hưởng đến hàm lượng KLN diện trầm tích Chỉ số làm giàu (EF) số tích lũy địa chất (Igeo) cho thấy, hàm lượng Kẽm (Zn) cao mẫu phân tích mức độ ô nhiễm lại thấp so với Asen (As) Cadimi (Cd) Giá trị EF Igeo cao Cd phân lớp mẫu phân tích mức độ ô nhiễm bãi nuôi nghêu Ma trận tương quan KLN thiết lập KLN đến từ nguồn khác Từ khóa: Kim loại nặng, trầm tích, EF, Igeo, bãi nuôi nghêu, ma trận tương quan Giới thiệu chung Sau Trung Quốc Ấn Độ, Việt Nam đứng thứ ba giới lĩnh vực nuôi hải sản với mức tăng trưởng ngày mạnh mẽ Với đường bờ biển dài 3200 km 3000 đảo lớn nhỏ, lãnh hải Việt Nam chia làm khu vực: Bắc, Trung, Đông Nam Tây Nam; 70% sản lượng ni hải sản Việt Nam đến từ khu vực phía Nam - đồng sông Mê - kông (MOFI, 2006) Với lợi 700 km đường bờ biển, đồng sông Mê-kông coi nông trường lớn nghề nuôi tôm loại nghêu sò Tuy nhiên vài thập niên qua xảy tượng nghêu chết hàng loạt diện rộng khu vực Theo nghiên cứu sơ ban đầu, ô nhiễm môi trường coi nguyên nhân gây tượng Với đặc tính phức tạp linh động (Morris et al 1995), môi trường cửa sông ven biển dễ bị ảnh hưởng nguồn phát thải người gây Trong số chất ô nhiễm phát thải môi trường, KLN chất thị để đánh giá mức độ nhiễm Phần lớn KLN khơng có khả phân hủy q trình sinh học hay hóa học Chúng dễ dàng tích tụ lại đáy bị vận chuyển theo dòng chảy Phần lớn KLN danh sách US-EPA bền vững bị tích tụ lại lớp trầm tích bị tích tụ sinh vật sống nước (Salomons, 1984) KLN tích tụ trầm tích gây ảnh hưởng lên hệ sinh thái đặc tính dễ xâm nhập vào chuỗi thức ăn (Beijer, 1986) Đặc biệt với sinh vật lớp hai mảnh vỏ nghêu sử dụng trầm tích nguồn cung cấp thức ăn, tích tụ KLN vào thể Do vậy, việc đánh giá mức độ ô nhiễm KLN lớp trầm tích đóng vai trò quan trọng việc kiểm sốt nhiễm mơi trường đặc tính độc, khơng phân hủy khả tích tụ sinh học chúng (UNEP/FAO/WHO 1996) Phương pháp nghiên cứu 2.1 Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu khoanh vùng từ ấp Đèn Đỏ đến khu vực nghỉ dưỡng Tân Thành thuộc xã Tân Thành, huyện Gò Cơng Đơng, tỉnh Tiền Giang với diện tích mặt nước vào khoảng 2000 Mực nước triều khu vực dao động từ 0,6m xuống đến 6,0 m Các mẫu trầm tích thu thập phương Viện Địa chất, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Chuyên đề I, tháng năm 2017 71 pháp ống phóng trọng lực với chiều dài 1m Các điểm lấy mẫu gồm: P8 (106° 46’ 57.8316”/10° 17’ 19.806”) P10 (106° 46’ 44.3748”/10° 16’ 53.1912”) thuộc phạm vi nuôi nghêu giống; P9 (106° 46’ 52.3992”/10° 17’ 6.3276”) thuộc phạm vi nuôi nghêu thu hoạch; P11 (106° 46’ 27.7608”/10° 16’ 38.442”) nằm gianh giới cánh đồng ni nghêu (Hình 1) Cơng tác thu thập lấy mẫu thực mùa khơ tháng tư ▲Hình 1.Vị trí điểm lấy mẫu - Tân Thành, Gò Cơng Đơng, Tiền Giang 2.2 Q trình lấy mẫu phân tích Nghiên cứu tập trung vào lớp trầm tích mặt (0 - 40 cm) bãi triều Đây lớp trầm tích phản ánh mức độ nhiễm (Salomons, 1984; Forstner, 1989) Phân lớp môi trường sống nghêu Nghêu phát triển, thực trình tiêu hóa chết độ sâu 20cm lõi trầm tích sau thu thập chia thành hai phần (0 - 20cm) (20 - 40cm), trữ 4oC Mẫu gia công theo phương pháp Jarvis (1992), sau phân tích thiết bị ICP-MS phòng thí nghiệm Viện Địa chất nhằm xác định hàm lượng KLN phân lớp mẫu 2.3 Phân tích liệu Việc đánh giá mức độ tích tụ nhiễm KLN bãi nuôi nghêu dựa vào hệ số làm giàu EF số tích tụ địa chất Igeo Hệ số làm giàu EF tính theo cơng thức Kehrig (2003): (1) Trong đó, Cn : Hàm lượng KLN mẫu phân tích; Cref : Hàm lượng KLN đối sánh mẫu phân tích; Bn : Hàm lượng KLN nghiên cứu diện lớp vỏ trái đất; Bref : Hàm lượng KLN đối sánh diện lớp vỏ trái đất; Trong nghiên cứu này, sắt (Fe) sử dụng KLN đối sánh (Tippie, 1984) mức độ làm giàu EF từ nghèo đến cực giàu Surgirtha (2009) sử dụng để đối sánh với kết tính tốn Chỉ số tích tụ địa chất (Igeo) tính tốn để đo lường mức độ nhiễm trầm tích theo cơng thức Muller (1979): (2) Trong đó, Cn: Hàm lượng KLN mẫu phân tích; Bn: Giá trị KLN phân tích lớp vỏ trái đất; Hằng số 1,5 sử dụng phụ thuộc vào khác môi trường nghiên cứu phát thải nhân tạo (Loska, 2004) mức độ Igeo xác định Forstner (1990) phân loại từ không ô nhiễm đến cực ô nhiễm sử dụng để đối sánh với kết nghiên cứu Các liệu tải lượng Taylor (1985) sử dụng cho tính tốn (cơng thức 2) Ngoài ma trận tương quan Pearson KLN thiết lập để đưa nhận định mối liên hệ nguồn gốc phát thải chúng Kết thảo luận 3.1 Sự phân bố KLN theo chiều sâu lõi ống phóng Hàm lượng KLN mẫu phân tích thể Bảng Từ tiến hành so sánh hàm lượng Bảng Hàm lượng KLN mẫu phân tích (µmol/g) Ký hiệu mẫu Độ sâu (cm) Cr Co Zn As Cd Pb TT-P8-13 TT-P8-24 TT-P9-13 TT-P9-24 TT-P10-13 TT-P10-24 TT-P11-13 TT-P11-24 - 20 20 - 40 - 20 20 - 40 - 20 20 - 40 - 20 20 - 40 1.28 2.78 1.19 1.89 1.30 1.61 1.20 1.22 0.85 1.49 0.50 0.99 0.56 0.86 0.49 0.58 8.22 14.75 6.94 7.12 5.77 8.48 5.86 6.52 0.34 1.25 0.21 0.47 0.18 0.32 0.22 0.36 0.04 0.02 0.03 0.02 0.02 0.03 0.04 0.02 0.34 0.50 0.43 0.42 0.29 0.32 0.23 0.21 72 Chuyên đề I, tháng năm 2017 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ Hình cho thấy, tương tự hình thái hai điểm TT-P8 TT-P10 Sự tương quan hàm lượng KLN phân bố hai phân lớp (0 - 20cm) (20 - 40cm) mẫu phân tích tương tự Hàm lượng KLN Cr, Co, Zn, As, Pb phân lớp (0 - 20cm) thấp hàm lượng chúng phân lớp (20 - 40cm) Tại điểm lấy mẫu TT-P9, tương tự quan sát thấy phân lớp nhiên độ chênh lệch hàm lượng Zn hai phân lớp thấp Tại TT-P11, trừ Zn, hàm lượng KLN khác hai phân lớp gần tương đương Kết phân tích cho thấy, hoạt động sống nghêu có khả gây tác động lên mơi trường trầm tích 3.2 Hệ số làm giàu (EFs) Hệ số làm giàu EF hàm lượng trung bình kim loại nặng mẫu lõi trầm tích thể KLN hai phân lớp 20cm 40cm so sánh hàm lượng chúng điểm lấy mẫu Trong đó, Zn (5,77 - 14,75 µmol/g) chiếm từ 65,21 74,60% thành phần mẫu phân tích; Cd (0,02 - 0,04 µmol/g) chiếm tỉ lệ thấp nhất, 1% Các kim loại lại chiếm tỉ lệ từ 2,22 - 17,33% Tùy thuộc vào độ sâu phân lớp mẫu, kim loại nặng phân bố theo hàm lượng điểm lấy mẫu sau: Với phân lớp (0 - 20 cm): Zn > Pb > Cr > Co > As > Cd điểm lấy mẫu TT-P-8 TT-P9, điểm lấy mẫu TT-P10, TT-P11: Zn > Cr > Pb > Co > As > Cd; Như vậy, Cr Pb thay đổi vị trí cho Với phân lớp thứ hai (20 - 40 cm): KLN phân bố theo thứ tự sau (Zn > Cr > Pb > As > Co > Cd) cho tất vị trí lấy mẫu, trừ vị trí TT-P8, thứ tự có thay đổi vị trí As Co ▲Hình Hàm lượng KLN phân lớp mẫu theo độ sâu Bảng Hệ số làm giàu (EFs) số tích tụ địa chất (Igeo) mẫu nghiên cứu Ký hiệu mẫu Cr Co Zn As Cd Pb EF Igeo EF Igeo EF Igeo EF Igeo EF Igeo EF Igeo TT-P8-13 2.10 0.12 5.52 0.38 8.32 0.09 18.87 2.08 45.66 13.73 3.87 0.20 TT-P8-24 3.25 0.14 6.89 0.43 10.61 0.09 49.09 2.91 16.04 6.80 4.08 0.22 TT-P9-13 2.12 0.11 3.54 0.33 7.62 0.08 12.35 1.76 47.70 13.36 5.36 0.22 TT-P9-24 3.00 0.13 6.23 0.39 6.96 0.08 25.10 2.28 28.01 9.26 4.69 0.22 TT-P10-13 2.18 0.12 3.71 0.34 5.96 0.08 10.32 1.68 20.74 5.77 3.43 0.20 TT-P10-24 2.67 0.12 5.67 0.38 8.69 0.09 18.18 2.05 32.55 10.28 3.67 0.20 TT-P11-13 2.29 0.11 3.73 0.32 6.91 0.08 14.32 1.81 55.92 14.22 3.07 0.19 TT-P11-24 2.35 0.11 4.48 0.34 7.77 0.08 23.66 2.12 37.07 10.07 2.81 0.18 Chuyên đề I, tháng năm 2017 73 Bảng Với giá trị EF > 1, ô nhiễm KLN nghiên cứu đến từ nguồn phát thải dân Tuy nhiên, EF >> vấn đề ô nhiễm liên quan đến nguồn thải dân thật đáng kể phải xét đến khoảng dao động với giá trị KLN Kết tính tốn cho thấy, Cr có mức độ làm giàu nhẹ gần tương đương điểm lấy mẫu EF Pb Co nằm ngưỡng trung bình EF Zn As nằm khoảng (5,96 - 10,61) (10,32 - 49,09), ngưỡng làm giàu đáng kể, đặc biệt cao độ sâu (20 - 40cm) mẫu TT-P8-24 EF Cd (16,04 - 55,92) mức độ làm giàu cao Tuy nhiên vào giá trị tương đối ổn định Cr khuynh hướng gia tăng theo chiều sâu KLN Co, Zn, As, Pb, nhận thấy mức độ làm giàu KLN xảy gần Bên cạnh đó, giá trị EF Cd phân lớp bề mặt (0 - 20 cm) cao phân lớp (20 - 40 cm) nhiễm có tính chất 3.3 Chỉ số tích tụ địa chất (Igeo) Các số tích tụ địa chất lõi mẫu trầm tích khu vực nghiên cứu thể Bảng Kết tình trạng nhiễm nhẹ KLN Cr, Co, Pb (với Igeo < 0,5); với Igeo = 0,08 - 0,09 Zn gần khơng có tượng ô nhiễm; Chỉ số Igeo Cd cho thấy mức độ ô nhiễm nghiêm trọng, cao 64 lần giá trị (Forstner et al., 1990) So sánh hai phân lớp độ sâu, số Igeo KLN Cr, Co, Zn Pb gần tương đương Trong đó, Igeo As phân lớp thấp phân lớp Điều cho thấy không xảy vấn đề ô nhiễm As thời gian Mặt khác, khuynh hướng tăng cao từ phân lớp lên Igeo Cd cho thấy tượng ô nhiễm Cd khu vực nuôi nghêu 3.4 Hệ số tương quan Pearson Hệ số tương quan Pearson thiết lập cho thấy mối liên hệ nguồn phát thải khác KLN khác Các kết thể Bảng Bảng Ma trận tương quan Pearson hàm lượng KLN điểm lấy mẫu Cr Co Zn As Cd Pb Cr 0.80 0.83 0.89 -0.31 0.69 Co 0.85 0.82 -0.20 0.59 Zn 0.90 -0.25 0.65 As -0.22 0.64 Cd -0.0048 Pb 74 Chuyên đề I, tháng năm 2017 Chúng ta nhận thấy, nhóm KLN (Cr - Co Zn - As) có mối tương quan chặt chẽ với r > 0,8 cho thấy nhóm KLN có chung nguồn gốc phát thải Pb có mối tương quan trung bình , r > 0,5 với nhóm KLN (Cr - Co - Zn - As) Điều cho thấy Pb có khả đến từ nhiều nguồn phát thải khác có nguồn với nhóm (Cr - Co - Zn - As) Cuối cùng, Cd có mối tương quan âm với tất KLN khác, hàm lượng Cd tăng hàm lượng KLN khác giảm ngược lại Do đó, Cd đến từ nguồn phát thải hoàn toàn khác nguồn phát thải Kết luận Kết nghiên cứu phân bố KLN lõi trầm tích khu vực ni nghêu Tân Thành - Gò Cơng Đơng, Tiền Giang, Việt Nam cho thấy, khu vực đối diện với tượng ô nhiễm KLN Sự phân bố KLN theo chiều sâu lớp trầm tích bãi triều đánh sau: (1) phân lớp - 20cm nơi nghêu sinh trưởng: Zn > Pb > Cr > Co > As > Cd ; (2) phân lớp 20 - 40cm: Zn > Cr > Pb > As > Co > Cd Trong tất mẫu nghiên cứu, Zn Cd diện với hàm lượng thấp Các kết nghiên cứu cho thấy, hàm lượng KLN có khả bị ảnh hưởng hoạt động nghêu Các giá trị EF > tất trường hợp tượng ô nhiễm gây nguồn phát thải người gây ra, Cr có mức độ thấp gần tương đương điểm lấy mẫu, bên cạnh Cd có mức làm giàu cao Giữa hai phân lớp độ sâu, giá trị EF Cr gần ổn định khuynh hướng gia tăng giá trị EF theo chiều sâu KLN (Co, Zn, As, Pb) cho thấy, tích tụ chúng khơng phải diễn gần Tuy nhiên, giá trị EF Cd lại phản ánh kết luận ngược lại Bên cạnh đó, kết tính tốn giá trị Igeo phản ánh tình trạng khơng nhiễm KLN Cr, Co, Pb and Zn; ô nhiễm nặng As; ô nhiễm nặng Cd Tuy nhiên với giá trị Igeo gần tương đương thấp phân lớp so với phân lớp cho thấy ô nhiễm Duy có Cd thể nhiễm nghiêm trọng bãi nuôi nghêu Kết ma trận tương quan cho thấy mối quan hệ KLN nghiên cứu■ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TÀI LIỆU THAM KHẢO Beijer, K., and Jernelov A (1986) Sources, transport and transformation of metals in the environment In L Friberg, G.F Nordberg, and V.B Vouk (Eds.), Handbook on the toxicology of metals Amsterdam: Elseveir, 68-84 Forstner, U (1989) Contaminated Sediment SpringerVerlag New York Forstner, U., Ahalf, W., Calmano, W., and Kersten M (1990) Sediment criteria development – contributions from environmental geochemistry to water quality management In: D Heling, P Rothe, U Forstner and P Stoffers (Eds), sediments and environmental geochemistry: Selected aspects and case histories, Hindelberg: Springer, 311 - 338 Jarvis, K.E., Gray, A L., Houk, R.S (1992) Handbook of Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Blackie, Glasgow, 172-224 Kehrig, H A., Pinto, F N., Moreira, I., Malm, O (2003) Heavy metals and metylmercury in a tropical coastal estuary and a mangrove in Brazil, Organic Geochemistry, 34, 661-69 Loska, K., Wiechula, D and Korus, I (2004) Metal contamination of farming soils affected by industry Environmental International, 30, 159 – 165 MOFI - Ministry of Fisheries (2006) Review of 2005 state plan implementation and orientation and task for Socio – Economic development in 2006 of fisheries sector Vietnam, Ministry of Fisheries, 25pp Moris, A W., Allen, J I., Howland, R J M., Wood, R G (1995) The estuary plume zone: source or sink for land derived nutrient discharges? Estuarine, Coastal and Shelf Science, 40, 387 - 402 Muler, G (1979) Schwermetalle in den Sedimenten dé Rheins Veranderungen seit 1971 Umschau, 79 (24), 778 - 783 10 Salomons, W and Forstner, U (1984) Heavy metals in the Hydrocycle Springer 11 Surgirtha, P Kumar, and Patterson Edward J K (2009) Assessment of metal concentration in the sediment cores of Manakudy estuary, south west coast of India Indian Journal of Marine sciences, 38 (2), 235-248 12 Taylor, S R., McLennan, S M (1985) The continental crust: It is composition and evolution, Blackwell Sci Publ., Oxford, 330pp 13 Tippie, V K (1984) An environmental characterization of Chesapeake bay and a frame work for action In: V Kenedy (ed.) The estuary as a filter New York: Academic Press, 467 - 487 14 UNEP/FAO/WHO (1996) HEAVY METAL DISTRIBUTION IN TIDAL SEDIMENTS IN CLAM FARMS - TAN THANH, GO CONG DONG, TIEN GIANG, VIET NAM Nguyễn Mai Lan, Trần Quốc Cường Institute of the Geological Sciences, Vietnam Academy of Science and Technology ABSTRACT The study on heavey metal distribution in tidal sediments was implemented in clam farms in Tan Thanh, Go Cong Dong, Tien Giang, Viet Nam Heavy metals (Cr, Co, Pb, As, Zn, Cd) in sediment layers (0-2 cm and 20-40 cm) were analyzed by ICP-MS The results show that clam’s digestive activity or the decomposition of tissue and shell of clams possibly affects the concentration of heavy metals in sediments The enrichment factor (EF) and Geo-accumulation index (Igeo) values indicate that the concentration of Zn is very high in collected samples but the pollution degree is lower than that of As and Cd The high value of EF and Igeo of Cd in the top layer of sediments describes the pollution levels in clam farms The correlation matrix of identified heavy metals shows the difference of input sources of heavy metals in this study Keywords: Heavy metals, sediment, EF, Igeo, clam farm, correlation matrix Chuyên đề I, tháng năm 2017 75 ... cứu phân bố KLN lõi trầm tích khu vực ni nghêu Tân Thành - Gò Công Đông, Tiền Giang, Việt Nam cho thấy, khu vực đối diện với tượng ô nhiễm KLN Sự phân bố KLN theo chiều sâu lớp trầm tích bãi triều. .. 1.Vị trí điểm lấy mẫu - Tân Thành, Gò Cơng Đơng, Tiền Giang 2.2 Q trình lấy mẫu phân tích Nghiên cứu tập trung vào lớp trầm tích mặt (0 - 40 cm) bãi triều Đây lớp trầm tích phản ánh mức độ nhiễm... thành phần mẫu phân tích; Cd (0,02 - 0,04 µmol/g) chiếm tỉ lệ thấp nhất, 1% Các kim loại lại chiếm tỉ lệ từ 2,22 - 17,33% Tùy thuộc vào độ sâu phân lớp mẫu, kim loại nặng phân bố theo hàm lượng