Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu khả năng sử lý Cr trong nước thải dệt nhuộm bằng vi tảo Chilorella vulgaris là xác định được khoảng pH tối ưu cho khả năng xử lý Cr trong nước thải dệt nhuộm của vi tảo C. vulgaris; xác định mật độ vi tảo C. vulgaris phù hợp cho quá trình xử lý Cr trong nước thải dệt nhộm; xác định ảnh hưởng của nồng độ Cr ban đầu đến khả năng xử lý của vi tảo C. vulgaris.
Trang 1ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
PHAN VĂN THUẬN
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ Cr TRONG NƯỚC THÁI DỆT NHUỘM BANG
VI TẢO CHLORELLA VULGARIS
LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC
Trang 2ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
PHAN VĂN THUẬN
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ Cr 'TRONG NƯỚC THAI DET NHUQM BANG
VI TAO CHLORELLA VULGARIS
Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
Mã số: 60.42.01.14
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Người hướng dẫn khoa học: TS TRỊNH ĐĂNG MẬU
Trang 3Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Trịnh Đăng Mậu đã giúp đỡ tôi về khoa học và định hướng nghiên cứu trong suốt quá trình tôi thực hiện luận văn
Tôi xin chân thành cảm ơn ThS Trần Ngọc Sơn, người đã tận tình hướng dẫn
thực hiện các thí nghiệm trong luận văn tốt nghiệp
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy, cô giảng viên khoa Sinh - Môi trường, trường Đại học sư phạm - Đại học Đà Nẵng, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi đẻ tơi hồn thành luận văn này
Xin chân thành cảm ơn những thầy, cô đã giảng dạy và truyền thụ cho tôi
những kiến thức quý báu trong toàn bộ quá trình học tập tại trường
Trang 4ii
LOI CAM DOAN
Tôi xin cam đoan quyển luận văn được chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Trịnh Đăng Mậu với dé tài nghiên cứu trong luận văn “Nghiên cứu khả năng xử lý Cr trong nước thải đột nhuộm bằng vỉ tảo Cholorella vulgaris”
Đây là
¡ nghiên cứu mới, không trùng lặp với các đề tài luận văn nào trước đây, do đó không có sự sao chép của bắt kỳ luận văn nào Nội dung của luận văn được thể hiện theo đúng quy định, các nguồn tài liệu, tư liệu nghiên cứu và sử dụng trong
luận văn đều được trích dẫn nguồn
Người viết cam đoạn
en an
Trang 5NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ CR TRONG NƯỚC THÁI ĐỆT NHUỘM
BẰNG VI TẢO € VULGARIS Ngành: Sinh học thực nghiệm
Họ tên học viên: Phan Văn Thuận
"Người hướng dẫn khoa học: TS Trinh Đăng Mậu
Co sé dao tạo: Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng ‘Tom tit:
Tio C.vulgaris được xem là một trong những giải pháp sinh hoc mang lại hiệu quả cao trong việc loại bỏ kim loại nặng trong nước thải Crom (Cr) là một kim loại nặng phổ biến có thể gây ra vấn 48 nghiêm trọng cho sức khỏe con người và hệ sinh thái Do đó, nghiên cứu nảy đã được thực hiện để nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường khác nhau bao bào ban đầu, nồng độ kim loại nặng ban đầu và pH đối với khả năng loại bỏ Cr cita C.vulgaris Két qua thi nghiệm cho thấy, hiệu suất xử lý Cr của Cvwgaris đạt cao nhất 100% được ghỉ nhận từ môi trường có mật độ tế bào ở mật độ 10,5 x 105 tế bào/ml, nồng độ ion Cr ban đầu 70 mg/1 và pH = 6 Đối với hiệu qua hap phu Cr”
trên bề mặt vi tảo trong điều kiện pH=6 và nồng độ Cr ban đầu 70mg/1 cho hiệu quả cao hơn so với
các điều kiện thử nghiệm còn lại Tuy nhiên, đối với thử nghiệm về mật độ vi tảo, tại mật độ 5 triệu tế bào/ml cho thấy hiệu qua hap phụ là cao nhất đạt 31,22mg/dm Quá trình hắp phụ Cr trên bề mặt vi
tảo C.vwigaris tuân theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Frendlich với khả năng hấp phụ tương đối của
sinh khối tảo đạt 5,65 mg/g và quá trình hấp phụ đơn lớp trên các tâm hấp phụ có năng lượng không đồng nhất mật độ
Xác nhận của GV hướng dẫn Người thực hiện đề tài
Trang 6iv
STUDY ON THE CAPABILITY TO TREAT CR IN TEXTILE WASTE WITH C VULGARIS
Major: Experimental biology Code: 60.42.01.14 Full name of Master student: Phan Van Thuan
Supervisor: Trinh Dang M:
‘Training Insitution: The U1 of Da Nang ~ University of Education Abstract:
Alga C vulgaris is considered one of the biological solutions that brings high efficiency in removing the needle I dread weighing in wastewater Chromium (Cr) is a common heavy metal that can cause serious problems for human health and ecosystems Therefore, this study was performed to study the effect of various environmental factors including initial cell density, initial heavy metal concentration and pH on the ability of Cr removal of Cr of C.vulgaris Experimental results show that the Cr treatment efficiency of C.vulgaris reached the highest of 100%, which was recorded from the environment with a density of cells at 10.5 x 10° cells/ml, initial Cr ion concentration 70 mg / 1 and pH=6 For Cr* adsorption removal efficiency on microalgae surface under conditions of pH =6 and Chromium concentrations of 70mg/1 gives higher efficiency than the experiment test conditions before However, for the experiment of microalgae density, at a density of $ million cells/ml, the adsorption efficiency was the highest at 31.22 mg / dm* The dynamic adsorption of Chromium adsorption process on the surface of Chlorella vulgaris microalgae follows the Freundlich isothermal theory with the relative adsorption capacity of algal biomass reaching 5.6Smg/g and the monolayer adsorption process on the centers this adsorption has heterogeneous energies
Supervior’ s confirmation Student
Trang 7LỜI CẢM ƠN
LOICAM DOAN TOMTAT
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TÁT 7c vi
DANH MUC CAC BANG viii
DANH MUC HINH ANH - MỞ ĐẦU —— cc cc ccc Í 1 Lý do chọn đề 2 Mục tiêu nghiên cứu
3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
4 Bố cục luận văn Hee
CHUONG 1 TONG QUANT TAI LIEU
1.1 Tổng quan về kim loại nặng và độc chất của Crom
1.1.1 Tổng quan về kim loại nặng
1.1.2 Độc chất của Crom
1.2 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới và Việt Nam Lể 1.2.1 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thể giới
1.2.2 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng tại Việt Nam
1.3 Nghiên cứu ứng dụng vi tảo xử lý kim loại nặng sec
1.3.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng vi tảo xử lý kim loại nặng trên thế giới 1ó 1.3.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng vi tảo xử lý kim loại nặng tại Việt Nam 18
1.4 Đặc điểm sinh học của tảo C- vifgaris "— 8
1.5 Cơ chế loại bỏ kim loại nặng ở vi tảo
1.6 Các yếu tổ ảnh hưởng đến quá trình xử lý kim loại nặng 1.6.1 Các yếu tố sinh học ảnh hưởng đến việc loại bỏ kim loại nặng 1.6.2 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến việc loại bỏ kim loại nặng
1.7 Đặc trưng ô nhiễm của nước thải dệt nhuộm
CHƯƠNG 2 DOI TUQNG, NOL DUNG PHAM VI VA PHUONG PHL NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.3 Phạm vi nghiên cứu
2.4 Phương pháp nghiên cứu 26
Trang 8vi
seven 30 2.4.3 Phương pháp xác định hiệu suất xử lý KLN theo mô hình dip i ing bé mat.30 2.4.4 Phương pháp xác định hiệu quả xử lý KLN theo diện tích bề mặt tảo bằng mô hình đáp ứng bề mặt 2222222ttrzttrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrerrreerrreee.3 2.4.2 Phương pháp thu sinh khối khô tảo C vulgaris 2.4.5 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử Atomic Absorbtion
Spectrometric (AAS) a woe "` 30
2.4.6 Phương pháp xác định dung lượng hap phụ Keo.)
2.4.7 Phương pháp hấp phụ đẳng nhiệt wl
2.4.8 Phương pháp xử lý số liệu -22sssrtrtrrrrrrrrrrrrrereroree.32
2.4.9 Bố trí thí nghiệm 26
CHƯƠNG 3 KẾT QUÁ VÀ BIỆN LUẬN m _
3.1 Ảnh hưởng của pH đến khả năng xử lý Cr của vi tio Coulgaris se s33 36 3.3 Ảnh hưởng của nồng độ Cr ban đầu đến khả năng xử lý của vi tảo C.vulgaris 39 3.2 Ảnh hưởng của mật độ tế bào vi tảo C.vuigaris đến khả năng xử lý Cr 3.4 Đánh giá đăng nhiệt hấp phụ trên sinh khối của vi tảo C.vulgaris 43 KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ „46 TÀI LIỆU THAM KHẢO AT
PHY LUC HINH ANH
Trang 10viii DANH MUC CAC BANG
Số hiệu bảng 'TTên bảng Trang
+¡ _ | Múe độ phà hợp của mô hình Langmuir dựa trên giá trị tham số |, Re
22 |ÌMức độ phù hợp của mô hình Freundlich dua trén gi tri tham |» sốn
3.1 | Hiệu suất xử lý Cr ở các mức pH khác nhau 33 3a, | Kế quả phân tích ANOVA hai yêu tô (pH, thời gian) đối với | ¡,
suất xử lý Cr trong vi tio Chlorella vulgaris
+a, | Khổi lượng Crom được hấp phụ trên ldm” bề mặt tảo 6 cde moi | trường pH khác nhau
ạa | Hiện suất xử lý CC ở các mật độ tế bào vi tao Cyulgaris khác | nhau
35 Két qua phan tich ANOVA hai yêu tô (mật độ, thời gian) đôi 3%
với hiệu suất xử lý kim loại nặng Cr trong vi tio C.vulgaris
>6 Khôi lượng Crom được hấp phụ trên ldm° bề mặt tảo tại các 3
mit d6 tao C.vulgaris khác nhau
3.7. | Higu suat xử lý Crở các nông độ ban đầu khác nhau 39 3g, | Kết quả phân tich ANOVA bai yêu tô (nông độ, thời gian) đổi | „)
với hiệu suất xử lý kim loại nặng Cr trong vỉ tảo C.vwjgaris
sọ, | Khối lượng Crom được bập phụ trên ldm” bề mặt tảo tai cae | nồng độ Crom ban đầu khác nhau
3.10, | Giá itham số RL của quá trình hập phụ ion kim loại Crốt trên | tảo C.vulgaris ở các nồng độ ban đầu
3.11, | Thông số động hoc vi tio Coulgaris hip pha Cr theo] Langmuir va Freundlich „
Trang 11DANH MỤC HÌNH ẢNH
Số hiệu hình Tên hình Trang
1.1 _ | Bệnh nhân bị hoại tir da thịt do nhiễm độc chì vô cơ 8 1.2 [Người nhiễm Cadimi bị sưng vù khắp cả người 9
13 [Vitảo Cvwigaris đưới kính hiển vi 19
14 | Quá trình sinh sản của vi tảo Cvuigaris 20
2.1 | Buồng đêm hồng cầu Neubauer 29
3.1 | Anh hưởng của pH đến hiệu suat xir ly Cr vi tao C.vulgaris 34 32 _ | Anhhường củapH dén higu qua hap phu Cr'rén bé mat vi tio | Culgaris 3ạ _ | Anh hưởng của mật độ tế bào vi tio Cvulgaris dn higu suat |” xử lý Crom 3.4, | Anh hưởng của mật độ táo đến hiệu quả hấp phụ Crom trên | bề mặt vi tio C.vulgaris 35, | Anh hưởng của nông độ Cr ban đâu đến hiệu suất xử lý của vi| „0 tao C.vulgaris 36, | Anh hưởng của nông độ Cr ban đâu đến hiệu qua hap phu Cr] - „, trén bé mt vi tio C.vulgaris
3.7 | Đề thị đăng nhiệt hấp phụ CrẾ' theo mô hình Langmuir 4
3.8 | Đồ thị đăng nhiệt hấp phụ Cr" theo mô hình Ereundlich 4
Trang 121 Lý đo chọn đề tài
O nhiễm kim loại nặng (KLN) trong môi trường nước là một trong những vấn đề môi trường được quan tâm từ lâu bởi tính độc hại đe dọa đến sự sống của các sinh
vật thủy sinh, ảnh hưởng nguy hại cho sức khỏe của con người [33] Ngành dệt nhuộm đang được xem là một trong những nguồn chính gây ô nhiễm kim loại nặng cho môi trường nước Trong đó, nước thải đệt nhuộm thường gây ô nhiễm do sự có mặt hàm
lượng lớn các ion kim loại nặng như Cr, Cu chủ yếu do sử dụng hoá chất tây và thuốc
nhuộm dưới dạng các hợp chất kim loại [9]
Hiện nay có nhiều phương pháp đã được áp dụng để xử lý nước thải nhiễm
KLN như hóa học, hóa lý và sinh học [21] Mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng khác nhau tùy thuộc vào loại kim loại, nồng độ, dạng hóa trị và đặc trưng loại nước thải [11] Mặc dù xử lý nước thải nhiễm KLN bằng các phương pháp hóa học và hóa lý (kết tủa hóa học, oxy hóa - khử, trao đổi ion, keo tụ tạo bông cặn, hấp phụ, xử lý điện hóa, sử dụng màng) đã được ứng dụng rộng rãi cho
nhiều loại nước thải Tuy nhiên các phương pháp hóa lý có nhiều hạn chế do chỉ phí
đầu tư khá cao, tạo ra sản phẩm phụ gây ô nhiễm thứ cấp khi xử lý nước thải [4]
Do đó việc ứng dụng phương pháp sinh học sử dụng các loại thực vật, tảo, nắm xử lý kim loại nặng hiện nay đang được quan tâm vì giá thành thấp, hiệu quả cao và thân thiện với môi trường [63] Trên thế giới, việc sử dụng vi tảo trong xử lý KLN đã
được nghiên cứu và đạt được những thành công nhất định Nghiên cứu của Edris (2012) da sir dung tao C vulgaris hip phụ tối đa 6.7943 mg Pb trên lg sinh khối vi tảo và 14.932 mg Cd trên lg sinh khối tảo Ngoài ra Ferraro (2018) loại bỏ Zn bằng
Chlorella sp với hiệu quả đạt trên 94% [30] Bên cạnh đó Shen (2018) đã nghiên cứu
loại bỏ Cd (II) với hiệu suất tối đa 92,5% trong nước bing C vulgaris [75] Tuy nhién,
hầu hết các nghiên cứu đều sử dụng sinh khối tảo khô, chưa có nghiên cứu sử dụng sinh khối tươi để xử lý Cr trong nước thải Tại Việt Nam vẫn chưa có nghiên cứu nào
về việc ứng dụng vi tảo để xử lí kim loại nặng trong nước thải đệt nhuộm Vì vậy,
chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu khả năng xứ lý Cr trong nước thải dệt nhuộm bằng vi tảo Chlorella vulgaris”
2 Mục tiêu nghiên cứu
2.1 Mục tiêu tông quát
Đánh giá được hiệu quả xử lý Cr trong nước thải dệt nhuộm bằng vi tảo C
Trang 13~ Xác định được khoảng pH tối ưu cho khả năng xử lý Cr trong nước thải dệt nhuộm của vỉ tảo C vulgaris
~ Xác định mật độ vi tảo C vulgaris phù hợp cho quá trình xử lý Cr trong nước thải đệt nhộm ~ Xác định ảnh hưởng của nồng độ Cr ban đầu đến khả năng xử lý của vi tảo C vulgaris 3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học ~ Đánh giá được khả năng xử lý Cr trong nước thải dệt nhuộm bằng vi tảo C vulgaris
~ Là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo trong viée tmg dung vi tao C vulagris hoặc các vi tảo khác trong
3.2 Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả của đề tài là cơ sở cho việc ứng dụng vi tảo C vwiearis xử lý kim loại
nặng tại các cơ sở có nguy cơ gây ra ô nhiễm môi trường
4 Bố cục luận văn Luận văn gồm 3 chương:
in dé xir ly 6 nhiễm môi trường
Chương 1 Téng quan tai liệu
Chương 2 Đối tượng, nội dung, phạm vi và phương pháp nghiên cứu
Trang 14CHUONG 1
TONG QUAN TAI LIEU
1.1 Téng quan về kim loại nặng và độc chất của Crom 1.1.1 Tổng quan về kim loại nặng
Kim loại nặng là một trong những thành phẩn tự nhiên của lớp vỏ Trái dat, có khối lượng riêng lớn hon Sg/em* [45]
Kim loại nặng được coi là nguyên tố vi lượng thiết yếu đối với các chức năng, sinh lý, sinh hóa ở động vật và thực vật với nồng độ từ ppb đến dưới 10 mg/L [1],
[61] Chúng là thành phần quan trọng của một số enzyme và có vai trò trong quá trình trao đôi chất của tế bào (WHO, 1996) Nghiên cứu cho thấy, Cu là yếu tố cần thiết cho một số enzyme liên quan đến quá trình oxy hóa như Catalase, Superoxide effutase,
Peroxidase, Cytochrom oxyase, Ferroxidase, Monoamin oxydase và Copamine b-
monooxygenase (47SDR, 2002) Tương tự như Cu, một số nguyên tố khác như Zn,
Fe đều cần thiết cho cơ thể Tuy nhiên, khi vượt qua nồng độ cho phép thì chúng
đều gây độc cho cơ thê và ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường
Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa dẫn đến tình trạng ô nhiễm KLN ngày cảng gia tăng dẫn đến tình trạng phơi nhiễm KLN của con người là rất cao Dựa vào
điều kiện môi trường khác nhau, KLN xâm nhập vào cơ thê thông qua con đường ăn
uống, không khí, dược phẩm và tiếp xúc qua da Vì vậy mà con người khó tránh khỏi
tiếp xúc với KLN [54]
KLN gây độc tính trực tiếp cho con người và các sinh vật khác do nồng độ của
chúng trong môi trường nước vượt quá giới hạn cho phép Khi xâm nhập vào cơ thẻ,
KLN tao ái lực với sulphur làm bất hoạt một số enzyme, anh hưởng đến việc vận
số kim loại nặng như Cd, Pb, H thường
gây ức chế tăng trưởng và gây tử vong đối với sinh vật [67] Ngoài ra một số KLN
khác gây bại não, rối loạn xung thần kinh [54] Hầu hết các KLN đều gây bắt lợi đối với sức khỏe con người do quá trình tích lũy sinh học và nước thải bị ô nhiễm bởi
KLN còn ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh của các sinh vật khác
Theo các nhà khoa học thì có một số nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng
chuyển các chất qua thành tế bảo [54]
Hoạt động khai thác mỏ
Khoa học càng phát triển, nhu cầu của con người và xã hội ngày càng cao dẫn tới sản lượng kim loại do con người khai thác hàng năm cảng tăng hay lượng kim loại
nặng trong nước thải càng lớn, nảy sinh yêu cầu về xử lý nước thải có chứa kim loại
nặng đó
Trang 15oxy va nước sẽ tạo ra axit sunphuric Hậu quả đối với môi trường nước do ô nhiễm bởi
dòng thải axit hoặc các nguyên tổ vết độc hại có thê cực kỳ tai hại Các kim loại nặng, có thể chỉ một hàm lượng nhỏ cũng có thể gây ra những nguy hiểm đối với sức khỏe con người và đời sống thủy sinh
Các kết quả nghiên cứu của Viện Y học lao động và vệ sinh môi trường năm 2009 cho thấy môi trường các khu vực khai thác, chế biến kim loại màu ở phía Bắc nước ta như mỏ chỉ - kẽm Lang Hích, mỏ chì - kẽm Bản Thi, mỏ mangan Cao Bằng, mỏ thiếc Sơn Dương thường có hàm lượng kim loại nặng vượt giới hạn cho phép từ
2 - 10 lần về chì; 1,5 - 5 lần về Asen; 2 - 15 lần về kẽm
Công nghiệp mạ
Nước thải ngành xi mạ kim loại nói chung và mạ điện nói riêng có chứa hàm
lượng cao các muối vô cơ của kim loại nặng Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy,
với nồng độ đủ lớn, sinh vật có thé bị chết hoặc thoái hóa, với nồng độ nhỏ có thể gây
ngộ độc mãn tính hoặc tích tụ sinh học, ảnh hưởng đến sự sống của sinh vật về lâu về
đài
Các quá trình xử lý bề mặt kim loại đều sử dụng nước để làm sạch bề mặt và sử dụng hóa chất ở dạng dung dịch để tây rửa, mạ bóng, sơn phủ, Từ những quá trình
này, nước thải sinh ra chứa nhiều chất gây ô nhiễm như ri sắt, kim loại nặng, dầu mỡ,
xút, axit, các chất tay rita, vv Tuỳ theo kim loại của lớp mạ mà nguồn ô nhiễm chính
có thể là đồng, kẽm, Crom hoặc Niken và cũng tuỳ thuộc vào loại muối kim loại sử
dụng mà nước thải có chứa các độc tố khác như xianua, muối sunphat, Cromat, Amonium Sản phẩm trước khi đưa vào mạ cần xử lý sạch bề mặt tạo điều kiện dễ
bám và phủ đều dung dịch mạ Cạo rỉ, cạo lớp sơn, mạ bằng phương pháp khô hay
phương pháp ướt Nếu dùng nước để rửa thì nước thải chứa rỉ sắt, các tạp chất, dầu
mỡ
Công nghiệp sản xuất các hợp chất vô cơ
Các kim loại nặng được thải ra ở t các quá trình sản xuất các hợp chất vô
cơ như quá trình sản xuất xút - Clo, HE, NiSO4, CuSO4 Trước đây thủy ngân được
thải ra với một lượng lớn trong quá trình sản xuất xút - Clo vì công nghệ sản xuất xút -
Clo sử dụng điện cực là thủy ngân Dòng nước thải từ bể điện phân có thể có nồng độ thủy ngân lên tới 35mg/1 Nồng độ Niken cao tới 390 mg/1 được phát hiện trong nước từ một nhà máy sản xuất NiSO4 Khi hàm lượng kim loại nặng thải ra cao như vậy
nếu không có biện pháp xử lý thích hợp, triệt dé thì ô nhiễm nguồn nước là điều hoàn toàn có thê xảy ra
Quá trình sản xuất sơn, mực và thuốc nhuộm
Trang 16loại nặng Cadimium Cadimium là kim loại có nhiều trong tự nhiên thường được sử
dụng trong các Pigment để in vật liệu dệt đặc
cam, màu xanh lá cây và được sử dụng là tác nhân nhuộm màu cho vật liệu da, dệt và san phim plastic Cac kim loại nặng bao gồm antimoan, asen, bari, va seleni, các kim là các pigment màu đỏ, vàng, màu loại này được cho ra là gây ra các ảnh hưởng tiêu cực lên sức khỏe con người Các kim loại này gắn liền với xơ tổng hợp (có thể tìm thấy trong các chất kháng khuẩn plastic, mực in, sơn và vật liệu chuyển nhiệt) Crom là kim loại có trong tự nhiên “Trong vật liệu đệt và quần áo, người ta có thé tìm thấy crom trong plastic, da thuộc và
các pigment
Hiện nay, một số cơ sở sản xuất đang thải trực tiếp nước thải ra ngồi mơi
trường làm ô nhiễm sông ngòi, chết các sinh vật thủy sinh, ảnh hưởng đến kinh tế và sức khỏe của con người quanh khu vực phát thải Vì vậy, việc xử lý nước thải sơn,
mực, thuốc nhuộm là vô cùng cấp thiết Công nghiệp luyện kim
Trong luyện kim, một lượng lớn hóa chất độc hại như: CN-, NH4+, SO32- ở các xưởng, lò cao, lò khử trực tiếp được thải ra môi trường đã làm ô nhiễm nặng cho
nguồn nước Nước thải chứa thành phân tạp chất của quặng và kim loại luyện, mang
đặc tính của dung dịch hòa tan có lẫn tạp chất ở dạng tan, lơ lửng và kim loại Nước
thải trong luyện kim màu là do nước rửa trong khâu tuyên quặng, chứa các tạp chất vô
cơ có hảm lượng chất rắn lơ lửng cao Nguồn thứ hai là nước rửa sản phẩm và lắng,
gan loc san phẩm, thường mang tính axit và có chứa thành phần kim loại cần luyện cũng như một số chất hòa tan do hòa tan quặng như asen,flour, Nước làm sạch khí
và làm nguội xi của các phương pháp hỏa luyện chứa bụi kim loại và một số khí bị hap phu như trong lò khí cao của luyện kim đen
Theo các nhà khoa học môi trường thì ảnh hưởng của KLN đến môi trường rất
nghiêm trọng, cụ thể:
Ở hàm lượng nhỏ các kim loại nặng là những nguyên tố vi lượng hết sức cần thiết cho cơ thể người và sinh vật Chúng tham gia cấu thành nên các enzym, các
vitamin, đóng vai trò quan trọng trong trao đổi chất nhưng khi có hàm lượng lớn
chúng lại thường có độc tính cao
Khi được thải ra môi trường, một số hợp chất kim loại nặng bị tích tụ và đọng
lại trong dat, song có một số hợp chất có thể hòa tan dưới tác động của nhiều yếu tố
khác nhau Điều này tạo điều kiện để các kim loại nặng có thê phát tán rộng vào nguồn
nước ngầm, nước mặt và gây ô nhiễm Môi trường nước có khả năng phát tán kim loại
nặng đi xa nhất và rộng nhất Trong những điều
thích hợp kim loại nặng trong
Trang 17Kim loại nặng trong nước làm ô nhiễm cây trồng khi các cây trồng này được tưới
bằng nguồn nước có chứa kim loại nặng hoặc đắt trồng cây bị ô nhiễm bởi nguồn nước
có chứa kim loại nặng đi qua nó Do đó kim loại nặng trong môi trường nước có thể đi
vào cơ thể con người thông qua con đường ăn uống Khi đó, chúng sẽ tác động đến các quá trình sinh hoá và trong nhiều trường hợp dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng
Ảnh hưởng đến hệ sinh th:
tới quá trình sinh trưởng phát triển của người, động vật và thực vật Với nồng độ KLN 'ác thành phần kim loại nặng ảnh hưởng,
đủ lớn, sinh vật có thể bị chết hoặc bị thoái hoá, với nồng độ nhỏ có thể gây ngộ độc
, đầu độc các sinh vật làm mất các
nguồn phủ du để nuôi cá, gây bệnh cho cá và biến đổi các tính chất hoá lý của nước
Khi phân tích thành phần cơ thể của sinh vật có tiếp xúc với nước thải chứa kim loại
nặng, các nhà khoa học đã khẳng định hàm lượng cao của các kim loại nặng trong nước thải mạ điện đã ảnh hưởng xấu tới cả hệ sinh thái
Ảnh hưởng tới hệ thống cống thoát nước, nước ngầm, nước mặt Nước thải công nghiệp có tính axit ăn mòn các đường ống dẫn bằng kim loại, bê tông Mặt khác,
do các quá trình xả phòng hoá tạo thành váng ngăn của quá trình thoát nước, làm giảm
sự thâm nhập của oxi không khí vào nước thải, cản trở quá trình tự làm sạch Các ion kim loại nặng khi thâm nhập vào bùn trong các mương thoát nước còn ức chế hoạt
động của các vi sinh vật kị khí làm mắt khả năng hoạt hố của bùn
Ơ nhiễm nước ngầm và nước bề mặt có thê xảy ra do quá trình ngắm và chảy tràn của nước thải mạ điện Ngoài ra, nó còn ảnh hưởng tới chất lượng sản suất như: làm giảm năng suất nuôi trồng, làm hỏng đất, giảm chất lượng sản phẩm, biến đổi đến hệ sinh vật, tăng mầm bệnh
Kim loại nặng cũng ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến sức khỏe của con người
Các ion kim loại nặng Pt, Cu, Cr, Ni có thể gây bệnh viêm loét da dày, viêm đường hô hấp, bệnh eZima, ung thư
Có 4 loại bệnh có tỷ lệ mắc cao tại nhóm làng nghề cơ kim khí, tái chế kim loại là bệnh phôi thông thường, bệnh tiêu hóa, bệnh về mắt và phụ khoa, bệnh ung thư phổi
(0,35+1%) và lao phổi (0,4+0,6%) Người lao động thì tiếp xúc trực tiếp khi làm việc, người dân xung quanh thì chịu ảnh hưởng do khói, khí thải, nước thải phát sinh từ các cơ sở
Người dân tại các làng nghề tái chế kim loại cho biết, nếu rửa tay bằng nước mưa trên mái nhà đổ xuống thì 15 phút sau da sẽ bị phồng rộp do axit xút ăn da và kim
loại nặng ngắm vào Không khí xung quanh thì ngột ngạt và khó thở Khói xông vào
Trang 18sản xuất
Không chỉ có vậy, nhiều phụ nữ sinh non hoặc con chết yêu, đặc biệt là các ca đẻ quái thai có chiều hướng tăng lên trong những năm gần đây Tuổi thọ trung bình của người dân tại làng nghề cũng thấp hơn nhiều so với tuổi thọ trung bình cả nước Trẻ em cũng chậm lớn hơn so với nơi khác Từ những dẫn chứng trên có thể thấy, sự
ảnh hưởng nghiêm trọng của ô nhiễm kim loại nặng tại làng nghề đến sức khỏe người
dân cũng như với môi trường tại địa phương Chúng ta cần đưa ra biện pháp khắc phục
tình trạng trên, đảm bảo sức khỏe cho người dân, bảo vệ môi trường, thực hiện mục
tiêu phát triển bền vững
Theo Lé Huy Bá (2000), con người tiếp xúc và ngộ độc chì từ các nguồn: dùng xăng pha chì, sơn có chỉ, ống chì trong hệ thống cấp nước, các quá trình khai mỏ, luyện chì và các chất đốt có chì Các nguồn khác phát thải chì bao gồm các đường hàn
trong bình đựng thức ăn, men sứ gốm, acquy, pin và đồ mỹ phẩm
Chì đặc biệt độc hại đối với não và thận, hệ thống sinh sản và hệ thống tim
mạch của con người Khi bị nhiễm độc chì sẽ ảnh hưởng có hại tới chức năng của trí
óc, thận, gây vô sinh, sây thai và tăng huyết áp Đặc biệt chỉ là mối nguy hại đối với
trẻ em Ở tuổi trung niên nhiễm độc chì sẽ làm cho huyết áp tăng gây nhiều rủi ro về
bệnh tìm mạch Khác với các hoá chất tác động lên sức khoẻ khi ở nồng độ thấp còn
chưa chắc chắn, việc nhiễm chì mặc dù ở mức thấp cũng sẽ bị ngộ độc cao Dù mức
nhà khoa học không cho
là ở mức thấp hơn là không có hại đến cơ thể con người Một số nghiên cứu đã phát hiện ra tác hại đối với trẻ em khi mức chì trong máu mới từ 5 - 10g/dl
Sự thâm nhiễm chì vào cơ thể con từ rất sớm ở tuần thứ 20 của thai kì và tiếp
chỉ 10g/d1 là mốc giới hạn có ảnh hưởng đến sức khoẻ, nhị
diễn suốt thời kì mang thai Trẻ em có mức hấp thụ chì cao gấp 3-4 lần người lớn Pb
tích tụ ở xương, cán trở chuyển hóa canxi bằng cách trực tiếp hay gián tiếp thông qua
kìm hãm sự chuyên hóa vitamin D Chì gây độc cả cơ quan thần kinh trung ương lẫn thần kinh ngoại biên Chì còn tác động lên hệ thống enzyme, đặc biệt enzyme van
chuyển hidro gây nên một số rối loạn cơ thể, trong đó chủ yếu là rối loạn bộ phận tạo
huyết (tủy xương) Tùy theo mức độ nhiễm độc có thể gây ra những tai biến như đau
bụng chỉ, đường viền đen Burton ở lợi, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp vĩnh viễn,
Trang 19
Hình 1.1 Bệnh nhân bị hoại tử da thịt do nhiễm độc chì vô cơ
Theo Bộ Y tế, Chỉ và các hợp chất của chỉ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, quân sự và trong đời sống đã gây nhiễm bản môi trường không khí, đắt, nước
và thực phẩm Chì tổn tại ngồi mơi trường sẽ xâm nhập vào cơ thể con người và có
thể gây nhiễm độc, đặc biệt là với những người tiếp xúc hàng với chì trong quá trình sinh hoạt và sản xuất
Bênh nhiễm độc chì và các hợp chất của chì được xếp vào danh sách các loại bệnh nghề nghiệp theo Thông tư lien bộ số 08/TT-LB ngày 19 tháng 5 năm 1976 về
Quy định một số bệnh nghề nghiệp và chế độ đã ngộ công nhân viên chức nhà nước mắc bệnh nghề nghiệp do Bộ Y Tế, Bộ Thương binh và Xã hội và Tổng Cơng Đồn Việt Nam ban hành
Chì có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua đường tiêu hóa, đường hô hấp và
qua da Tắt cả mọi công việc khai thác, chế biến, điều chế, sử dụng chì, quặng chì, hợp kim và hỗn hợp có chì có thể gây ra bệnh nhiễm độc chì Chủ yếu là ngành khai thác,
chế biến quặng chì và các phế liệu có chi; thu hồi chì cũ; chế tạo và sử dụng các loại men có chì, thủy tỉnh pha chì; luyện, lọc, đúc, dát mỏng chì và các hợp kim chì; pha chế và sử dụng tetraethyl chi, cdc nhiên liệu có chứa chỉ
Biểu hiện bệnh lý của nhiễm độc chì
Nhiễm độc cấp tính
Rối loạn tiêu hóa: Đau thượng vị, đau bụng, nôn mửa Tổn thương thận: Đi
ngoài ra albumin, trụ niệu, tiểu ít và đôi khi có tồn thương gan, co giật và hôn mê dẫn
đến chết sau 2-3 ngày 'Nhiễm độc mãn tính
Giai đoạn tiền nhiễm độc hay thắm nhiễm chì: Ở giai đoạn nay (chi huyết dưới
Trang 209
đổi tính tình, đau cơ, khớp, vận động giảm
Giai đoạn nhiễm độc chỉ rõ: giai đoạn này có rất nhiều dấu hiệu bệnh lý ở nhiều
cơ quan của cơ thể, tuy nhiên tùy thuộc từng cá thể mà mức độ thể hiện khác nhau
Một số biểu hiện bệnh lý như: rối loạn toàn thân; thiếu máu; cơn đau bụng chì; viêm đa dây thần kinh vận động; cơn cao huyết áp; bệnh não do nhiễm độc chì; tổn thương tuyến giáp,tỉnh hoàn
Những người trực tiếp làm việc trong các khu sản xuấtái chế chì là những
người dễ bị nhiễm độc chì, và nhiễm độc cũng nặng nhất so với các khu dân cư xung quanh
Theo Trinh Thi Thanh (2001), Cadimium là một trong rat ít nguyên tố không có
ích lợi gì cho cơ thể con người và được cho là không cần thiết cho sự sống
'Cadimium xâm nhập vào cơ thể người qua con đường hô hấp, thực phẩm Theo nhiều nghiên cứu thì người hút thuốc lá có nguy cơ bị nhiễm Cadimium Cadimium xâm nhập vào cơ thể được tích tụ ở thận và xương, gây nhiễu một số hoạt động của
một số enzyme, gây tăng huyết áp, ung thư phôi, thủng vách ngăn mũi, làm rồi loan chức năng thận, phá hủy tủy xương, gây ảnh hưởng đến nội tiết, máu, tìm mạch
Hình 1.2 Người nhiễm Cadi sưng vù khắp cả người
Hit thở phải bụi có chứa Cadimium nhanh chóng dẫn đến các vấn đề đối với hệ
hô hắp và thận, có thể dẫn đến tử vong (thông thường là do hỏng thận) Nuốt phải một lượng nhỏ Cadimium có thể phát sinh ngộ độc tức thì và tổn thương gan, thận Các
hợp chất chứa Cadimium cũng là các chất gây ung thư Ngộ độc Cadimium là nguyên
Trang 21Khi làm việc với Cadimium phải sử dụng tủ chống khói trong các phòng thí
nghiệm để bảo vệ, chống lại các khói nguy hiểm Khi sử dụng các que hàn bạc có chứa Cadimium can phai rat cn than Các vấn đề ngộ độc nghiêm trọng có thể sinh ra phơi
nhiễm lâu dài Cadimium từ các bể mạ điện bằng Cadimium
Theo Bộ Y tế, Bệnh nhiễm độc cadimi nghề nghiệp là tình trạng bệnh lý xảy ra
do tác động, ảnh hưởng của cadimi với người tiếp xúc trong quá trình lao động gây nên các rồi loạn bệnh lý đặc trưng Đặc điểm của bệnh biểu hiện chính là tổn thương thận, tổn thương xương và tổn thương phổi
Cadimi (Cd) là kim loại mềm, màu trắng bạc, ánh xanh nhạt, dễ dát mỏng Cadimi được khai thác từ các quặng kẽm, chì, đồng Cadimi được dùng chủ yếu trong mạ điện, sản xuất thuốc nhuộm, chất dẻo, sản xuất các hợp kim có nhiệt độ thấp, pin
nicken-cadimi
Bệnh nhiễm độc cadimi nghề nghiệp đã được công nhận là bệnh nghề nghiệp
được đền bù ở nước ta từ năm 2011
Những công việc, ngành nghề chính có nguy cơ mắc bệnh ~ Công nhân luyện kim loại đồng, chỉ, kẽm
~ Thợ đúc, mạ điện, sản xuất pin kiềm, thợ hàn tiếp xúc với oxyt cadimi
~ Người sản xuất và sir dung chat mau Cd, chất dẻo
Dấu hiệu lâm sàng ~ Nhiễm độc cấp tính:
+ Khi hấp thu Cd qua đường tiêu hóa: gây rồi loạn tiêu hóa như nôn, buồn nôn, đau bụng, tiêu chảy;
+ Khi trực tiếp ngửi hơi ôxyt Cd: có biểu hiện các triệu chứng giống cúm, và có biểu hiện giống sót hơi kim loại, và có thể xuất hiện cơn hen
~ Nhiễm độc mạn tính:
+ Tổn thương thận, gây protein niệu; + Gây
+ Giảm, mắt khứu giác, loét xương, loãng xương, thưa xương, xương dễ gãy; ìm mạc mũi, cỗ răng có màu vàng nhạt;
+ Rồi loạn chức năng gan nhẹ
Theo Hoàng Nhâm (2001), mặc dù kẽm là vi chất cần thiết cho sức khỏe, tuy
nhiên nếu hàm lượng kẽm vượt quá mức cần thiết sẽ có hại cho sức khỏe Hấp thụ quá
nhiều kẽm làm ngăn chặn sự hấp thu đồng và sắt lon kẽm tự do trong dung dịch là
chất có độc tính cao đối với thực vật, động vật không xương sống và thậm chí là cả
động vật có xương sống Mô hình hoạt động của ion tự do đã được công bó trong một số ấn phẩm cho thấy chỉ một lượng nhỏ mol ion kẽm tự do cũng giết đi một số sinh
Trang 22I
lon kẽm tự do là một axít mạnh đến mức có thể ăn mòn Nuốt đồng xu | cent của Mỹ năm 1982 (97.5% kẽm) có thể làm hỏng niêm mạc dạ dày do khả năng hòa tan cao của các ion kẽm trong dịch vị Hàm lượng kẽm vượt quá 500 ppm trong đất gây
rối cho khả năng hấp thụ các kim loại cần thiết khác của thực vật, như sắt và mangan
Có những tình huống gọi là sự run kẽm hay ớn lạnh kẽm sinh ra do hít phải các dạng
bột ôxít kẽm nguyên chất
Theo Lê Huy Bá (2000), Cu là nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho các loài
đông, thực vật bậc cao Đồng được tìm thấy trong một số loại enzym, enzym chứa Cu - Zn superoxid dis-mutas trong đó Cu là kim loại trung tâm của chất chuyên chở ôxy
hemocyanin Máu của cua móng ngựa (cua vua) Limulus polyphemus sử dụng đồng thay vì sắt để chuyên chở ôxy .Đồng được vận chuyển chủ yếu trong máu bởi protein trong huyết tương gọi là ceruloplasmin Đồng được hấp thụ trong ruột non và được
tới gan bằng liên kết với albumin
Một bệnh gọi là bệnh Wilson sinh ra bởi các cơ thể mà đồng bị gii
không tiết ra bởi gan vào trong mật Căn bệnh này, nếu không được điều trị, có thé din tới các tôn thương não va gan
lại, mà
Người ta cho rằng kẽm và đồng là cạnh tranh về phương diện hấp thụ trong bộ
máy tiêu hóa vì thé việc ăn uống dư thừa một chất này sẽ làm thiếu hụt chat kia
Các nghiên cứu cũng cho thấy một số người mắc bệnh về thần kinh như bệnh
schizophrenia cé néng độ đồng cao hơn trong co thé Tuy nhiên, hiện vẫn chưa rõ mối li chống lại bệnh hay nồng độ cao của đồng là do căn bệnh này gây ra) quan của đồng với bệnh này như thế nảo (là do cơ thể cố gắng tích lũy đồng để
Theo Lê Huy Bá (2000), Mangan là nguyên tố vi lượng trong cơ thể sống lon mangan là chất hoạt hoá một số enzim xúc tiến một số quá trình tạo chất diệp lục, tạo
máu và sản xuất kháng thể nâng cao sức đề kháng của cơ thể Sự tiếp xúc nhiều với
bụi mangan làm suy nhược hệ thần kinh và tuyến giáp trạng
Theo Bộ Y tế, Các hợp chất Mangan (Mn) được sử dụng trong công nghiệp chủ yếu là các oxyt và muối Mn (MnOx , Mm:O¿ , MnCO:
chủ yếu qua đường hô hấp dưới dạng bụi hoặc khí dung, đôi khi qua đường tiêu hoá do Mn xâm nhập vào cơ thể
không đảm bảo nội quy vệ sinh
Bệnh nhiễm độc mangan nghề nghiệp là bệnh nhiễm độc do tiếp xúc với
mangan và hợp chất mangan trong quá trình lao động
Các ngành nghề phải tiếp xúc nhiều Mn: Khai thác quặng Mn, quặng sắt; luyện
Trang 23tổn thương tâm thần Ngoài ra Mn còn gây độc hại tới gan (rối loạn chuyển hoá gluco), pl
gây bệnh nhiễm độc Mn cấp hoặc mạn tính
Nhiễm độc cấp tính: Thường do người lao động làm việc trong môi trường có
¡ loạn nội tiết, tuyến giáp, hệ sinh dục Tiếp xúc nghề nghiệp với Mn có thê
nồng độ mangan vượt quá giới hạn tiếp xúc ngắn cho phép theo tiêu chuẩn vệ sinh cho
phép Bệnh có thể xuất hiện rất nhanh sau khi tiếp xúc 2 phút và vẫn có thể phát bệnh
~ Kích thích niêm mạc, mắt, da khi tiếp xúc ở nồng độ cao;
~ Kích thích, gây viêm đường hô hấp: ho, viêm phế quản, viêm phổi và giảm chức năng hô hấp
Nhiễm độc mạn tính: Thường do người lao động làm việc trong môi trường lao
động vượt quá giới hạn tiếp xúc ca làm việc theo tiêu chuẩn vệ sinh cho phép Bệnh có
thể xuất hiện sau 2 tháng tiếp xúc hoặc ngừng tiếp xúc 20 năm Bệnh có thể có các biểu hiện lâm sàng:
~ Thần kinh trung ương: Bệnh lý não là hội chứng Parkinson do nhiễm độc
mangan với các biểu hiện tâm thần kinh Triệu chứng sớm và kín đáo chủ yếu về vận
động hoặc đôi khi giảm nhận thức;
Theo Lê Huy Bá (2000), Niken vào cơ thể chủ yếu qua con đường hô hấp, nó
gây triệu trứng khó chịu, buồn nôn, đau đầu; nếu tiếp xúc nhiều sẽ ảnh hưởng đến
phổi, hệ thần kinh trung ương, gan, thận và có thể sẽ gây ra các chứng bệnh kinh niên
Niken có thê gây ra các bệnh về da, tăng khả năng mắc bệnh ung thư đường hô hấp, Khi bị nhiễm độc niken, các enzim mất hoạt tính, cản trở quá trình tông hợp
protein của cơ thể Nếu da tiếp xúc lâu đài với
iken sẽ gây ra hiện tượng viêm da,
xuất hiện dị ứng ở một số người
1.1.2 Độc chất của Crom
Cr có số thứ tự 24, thuộc phân nhóm phụ nhóm VI trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev Cr là nguyên tố phổ biến trong tự nhiên, Cr là kim loại nặng màu
trắng bạc có ánh xanh, độ cứng rất cao chịu mài mòn tốt Trọng lượng nguyên tử 52,01 Nhiệt độ nóng chảy 1750%C - 18009 C, nhiệt độ sôi cao (t, = 21979 C)
Trong tự nhiên Cr có nhiều trong khoáng vật Cromit (FeCrO)), trong một số loại đá xe cpentin (1800mg/kg) đá granit (Smg/1) Trong đất Cr có hàm lượng thấp (2 -
6 mg/l)
Ở nhiệt độ thường, Crom trơ với tác dụng của môi trường như không khí, hơi
ẩm, khí eaebonie do Crom được bảo vệ bởi màng oxit mỏng và bên trên bề mặt nên
crom được ứng dụng nhiều trong công nghiệp Trong nước biển hàm lượng Crom
Trang 24
20-13
60ng/kg
Trong nước Cr thường ở dạng Crˆ° và Crế", nhưng Cr"' thường gặp hơn Nguồn gốc của chúng là từ chất thải công nghiệp như: công nghiệp mạ, sơn, đốt nhiên liệu
hoá thạch, thuộc da Với nồng độ 0,1mg/1 Cr đã có tác động xấu đến các vi sinh vật trong nước, trong khoảng nồng độ 0,03 - 0,32mg/1 chúng kìm hãm sự phát triển của
tảo
Cr*' cần thiết cho cơ thê nếu thiếu nó sẽ không chun hố được đường glucơ
và rối loạn một vài quá trình trao đổi chất khác Mức độ an toàn phải dùng tối thiểu là 0,05 - 0,2mg/Ungay
Theo Nguyễn Thị Phương Anh (2007), nhìn chung sự hấp thụ Cr vào cơ thể con
người tùy thuộc vào trạng thái oxi hóa của nó Cr(VI) hắp thụ qua da day, ruột nhiều
hơn Cr(III) và còn thấm qua màng tế bào Nếu Cr(III) chỉ hấp thu 1% thì lượng hấp
thu của Cr(VI) lên tới 50% Tỷ lệ hấp thu qua phổi không xác định được, mặc dù một
lượng đáng kẻ đọng lại trong phôi và phôi là một trong những bộ phận chứa nhiều Cr nhất Cr xâm nhập vào cơ thể qua 3 con đường: hô hấp, tiêu hóa và khi tiếp xúc trực tiếp vi
la Con đường xâm nhập Cr vào cơ thể người chủ yếu qua đường thức ăn
Cr(VI) đi vào cơ thể dễ gây biến chứng, nếu nó tác động lên tế bào, lên mô thì sẽ tạo ra
sự phát triển tế bào không nhân, gây ung thư Tuy nhiên hàm lượng cao Cr làm kết tủa
các protein, các axit nucleic và ức chế hệ thống men cơ bản Dù xâm nhập vào cơ thể theo bắt cứ con đường nào Cr cũng hòa tan trong máu ở nong d6 0,001 mg/l, sau đó chúng chuyển vào hồng cầu và hòa tan nhanh trong hồng cầu, từ hồng cầu Cr chuyên vào các tổ chức phủ tạng, được giữ lại ở phổi, xương, thận, gan, phần còn lại chuyển
qua nước tiểu Từ các cơ quan phủ tạng Cr hòa tan dần vào máu rồi đảo thải qua nước
tiểu từ vài tháng đến vài năm Các nghiên cứu cho thấy con người hấp thụ Cr (VI) cao
hơn Cr(III) gấp khoảng 100 lần
Nước thải sinh hoạt có thể chứa lượng Cr lên tới 0,7 ug/ml Cr(VI) dù chỉ một
lượng nhỏ cũng có thê gây độc đối với con người Nếu Cr có nồng độ lớn hơn giá trị
0,1 mg/l gay réi loạn sức khỏe như nôn mửa Khi xâm nhập vào cơ thể nó liên kết với
các nhóm -SH- trong enzym và làm mắt hoạt tính của enzeym gây ra rất nhiều bệnh
đối với con người Cr và các hợp chất của Cr chủ yếu gây ra các bệnh ngoài da Bề mặt da là bộ phận dễ bị ảnh hưởng nhất, niêm mạc mũi dễ bị loét, phần sụn của vách mũi dễ bị thủng Khi da tiếp xúc trực tiếp với dung dịch Cr(VI) chỗ tiếp xúc sẽ bị nỗi phồng và loét sâu, có thé bi loét tới xương Khi Cr(VI) xâm nhập vào cơ thể qua da, nó
kết hợp với protein tạo thành phản ứng kháng nguyên, kháng thể gây hiện tượng dị
ứng, bệnh tái phát khi tiếp xúc trở lại, bệnh sẽ tiến triển nếu không được cách ly và sẽ
Trang 25viêm phế quản, viêm thanh quản do niêm mạc bị kích thích (sinh ngứa mũi, hắt hơi,
chảy nước mũi) Khi ở dạng CrO› hơi hóa chất gây bỏng nghiêm trọng cho hệ hô hấp
của người bị thắm nhiễm
Cr có tính độc cao (hơn 100 lần so với Cr`*) Nguy hiểm hơn là khả năng hấp thụ Cr'của con người cũng tốt hơn Cr*° Cr5' gây độc cho gan, thận, tim, rối loạn hô
hấp Nếu nhiễm độc mãn tính có thể gây viêm da, loét da Người hay động vật hít phải
Cr sé bị ung thư Đối với những người làm việc trong đi
kiện phải tiếp xúc với các hợp chất crôm thì các hợp chất này thường tụ đọng ở lớp da có thể gây ra bệnh viêm
da, viêm chảm da dị ứng hoặc nếu lớp da bị rách, xước sẽ bị thấm xung quanh các vết
rách đó [7]
Theo tổ chức Y tế thế giới (WHO), nồng độ Cr tối đa cho phép trong nước uống
là 0,05mg/1 Nồng độ Cr" cho phép trong nước thải công nghiệp loại A theo QCVN 40:2011 là 0,01 — 0,02 mgiI, đối với loại B là 0,04 - 0,05mg/l Với Cr`* nồng độ cho phép trong nước thải công nghiệp loại A theo QCVN 40:2011 là 0,05 ~ 0,1mg/l; loại B 14 0,5 — Img/l [9]
Theo Bộ y tế Việt Nam, với đặc tính lý hoá và ưu thế của Crôm và các hợp chất của nó nên Crôm ngày càng được sử dụng rộng rãi, và cũng chính vì thế tác hại nghề
nghiệp của Crôm cũng ngày cảng nhiều
'Việc nghiên cứu quá trình ô nhiễm và ảnh hưởng xấu của Crôm cần được quan
tâm vì các hợp chất Crôm (VI) dù chỉ với một lượng nhỏ cũng là nguyên nhân gây tác
hai nghé ngl
Crôm xâm nhập vào co thé theo ba đường: hô hấp, tiêu hóa va đường da Những công việc có thê gây bệnh: chế tạo ắc quy, luyện kim, sản xuất nến, sáp, thuốc
nhuộm, chất tây rửa, thuốc nô, pháo hoa, diêm, keo dán, xi măng, đồ gốm, muối crôm,
bột màu, men sứ, thủy tỉnh, bản kẽm, cao su, gạch chịu lửa, xà phòng, hợp kim nhôm,
thợ xây dựng, mạ điện, mạ crôm Ở những ngành nghề này người lao động tiếp xúc,
hít thở, dây đính với erôm hoặc hợp chất crôm thì các loại bệnh như: loét đa, loét,
thủng vách ngăn mũi, viêm da tiếp xúc, chàm tiếp xúc đều có thê xuất hié
Bệnh đầu tiên phải kể đến là loét mắt chim câu: Vết loét thường bắt đầu từ các
xây xát trên da Các nốt sằn xuất hiện với đường kính thường nhỏ hơn lem Bờ vết
loét có thành cao dựng đứng như giếng, đáy có vây màu hồng sáng, bờ sưng nề thâm
tim, loét kéo đài có thể tới xương Có trường hợp phải tháo khớp, cắt cụt
Loét thủng vách ngăn mũi: Hơi và bụi crôm gây nên hiện tượng viêm loét, biểu
hiện như viêm mũi cấp với niêm mạc bị kích thích đỏ ửng tiết dịch nhầy, sung huyết
Trang 2615
Viêm da tiếp xúc: Viêm da cấp tính do Crôm có biểu hiện đỏ bừng, sưng nề là những ban sản phủ màu đỏ, sau 2, 3 ngày ban có màu thẫm, cuối cùng còn lại những mụn nước bằng đầu ghim thường ở các vùng da hở, các nơi tiếp xúc, tổn thương ngứa và đau Crôm (VI) qua da xâm nhập vào nhú bì kết hợp với protein tao thành phản ứng
phức hợp kháng nguyên kháng thẻ gây hiện tượng dị ứng, bệnh tái phát khi tiếp xúc
trở lại, bệnh tiến triển nếu không được cách ly và trở thành chăm hoá
Cham tiếp xúc: Bệnh do Cr gây nên gặp ở nhiều ngành nghề khác nhau như: ma
Crôm, sản xuất bột màu, thuộc da, sản xuất muối Crôm nhưng thường gặp và điển hình nhất là bệnh chàm xi măng còn gọi là ghẻ xi măng
Ung thư da: Ung thư da đã được nói đến nhiều, nhưng quan hệ giữa ung thư da
và các tôn thương Crôm ban đầu còn bản cãi Qua khảo sát, điều tra đối với ung thư, gây nên ở phôi, mũi, họng, dạ dày, ruột của một số công nhân tiếp xúc với Crôm
thấy có tỷ lệ cao gắp 10 lần trong nhân dân ở một số nước Mỹ, Nhật, Pháp lệt Nam
1.2 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thé gi 1.2.1 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới
Châu Phi là lục địa chịu nhiều ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường, đặc biệt là kim loại nặng Nghiên cứu của Buamah và cộng sự (2008) trong nước ngằm trong khu vực khi thác vàng của Ghana Họ đã thu thập và phân tích 290 mẫu nước giếng và
tuyên bồ rằng 5 đến 12% số giếng được lấy mẫu có hàm lượng As vượt quá giá trị cho
phép của WHO và 80% giếng vượt quá 0,3 mg/L Fe va 42% vượt quá 0,1 mg/L Mn, giá trị hướng dẫn dựa trên sức khỏe của WHO [38] Dzoma và cộng sự (2010) cho biết mẫu nước từ Koekemoerspruit có mức As và Cd của 12 và 10ug/L tương ứng, cao hơn mức tối đa cho phép của WHO mức nước uống lần lượt 10 và 3 ug/L [16]
Được biết, Cr có mặt hầu hết các nguồn nước ngầm tại Mỹ [19] Kết quả đánh
giá phát hiện rằng, hàm lượng Cr cao vượt >10 mg/L tại cae ving Great Lakes va New
England Gần đây, việc tiếp xúc với Cr ở Mỹ Latinh đã được McClintock và cộng sự (2012) ước tính rằng ít nhất 4,5 triệu người ở Mỹ Latinh thường xuyên tiếp xúc với
mite Cr cao > 50 mg/L, va mét số cao tới 100 ug/L Cr[20] Hơn 400 vị trí nước ngầm
ở lưu vực Middle Rio Grande của miền trung New Mexico chỉ ra rằng nồng độ Cr
vượt quá 10 mg/L trên các khu vực rộng lớn của hệ thống chứa nước Santa Fe Group,
đây là nguồn duy nhất cung cấp nước uống cho cư dân lưu vực [50]
Khoảng 6 triệu người ở phương Tây Bengal và hơn 46 triệu người ở
Bangladesh bị phơi nhiễm As từ nguồn nước ngầm với nồng độ >50 ug / L Đây là một trong những thảm họa ô nhiễm As trong nước ngầm lớn trên thế giới [13]
Tại Trung Quốc, theo phân tích rủi ro sinh thái do Yixian Chen và cộng sự
Trang 27nhiễm As và Pb là rất lớn Phần lớn diện tích ở Suxian bị ô nhiễm do Hg đạt đến mức mạnh (4 cắp) thậm chí mức độ rủi ro sinh thái cao hon Wu Lipai, Ma Touling va Qi
Kou là những địa điểm chính cho mức độ rủi ro mạnh (cấp 4) và Liang Tian, Qiao Kou, Wu Lipai được phân bố khu vực có mức độ rủi ro cực kỳ mạnh (cấp 5) [76]
1.2.2 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng tai Vigt Nam Gia tăng dân số cùng với sự phát triển của công nghiệ
„ nông nghiệp, du lịch, dịch vụ là nguyên nhân chủ yếu khiến tình trạng ô nghiễm KLN tại Việt Nam ngày
càng trầm trọng
Sự gia tăng hàm lượng kim loại nặng trong nước sông Nhuệ so với kết quả phân
tích năm 2010 trong báo cáo tổng hợp kết quả “Quan trắc môi trường nước lưu vực
sông Nhuệ Đáy năm 2010” Theo kết quả phân tích trong nước sông Nhuệ năm 201 l -
2012 cho thấy một số điểm mẫu nước đã có hàm lượng kim loại nặng Cu, Pb, Zn vượt
quá tiêu chuẩn cho phép đối với chất lượng nước mặt cột A2 - QCVN 08:2008/BTNMT Tại Phú Diễn là 1.213 mgZn1 vượt 1,213 lần; tại Thanh Liệt là
0,328 mgCw/ vuot 1,64 lần; 0,045mgPbí1 vượt 2,25 lần [6] Theo kết quả phân tích các mẫu kim loại nặng trong mẫu đất khoan tại bãi chôn lấp Kiêu Ky (Gia Lâm, Hà
Nội) thì hàm lượng của một số kim loại nặng vượt quá QCVN 03-MT: 2015/BTNMT như As (hàm lượng 28-30g/kg) và Cr 154-294mg/kạ) từ 1,5 đến 2 lần [2]
Kết quả thu được trong mẫu trầm tích ở vùng biên miền Trung, các kim loại Mn, Zn có nồng độ 43§ và 195 mg/kg, tiếp theo là các kim loại Pb là Cu với nồng độ là 19,8 và 16,1 mg/kg, hai kim loại có nồng độ thấp nhất là Hạ và Cd với nồng độ lần
lượt là 2,06 và 0,412 mg/kg Sự phân bố của các kim loại nặng như Cu, Pb, Zn, Cd,
Mn là tương đối giống nhau [3]
Tai Quang Nam, nghiên cứu tại các lớp trầm tích cửa sông cửa Đại và cửa sông Sa Cần cho thấy hàm lượng Cả đã vượt so với QCVN 43:2012/BTNMT vào tháng 8/2013 [4]
1.3 Nghiên cứu ứng dụng vi tảo xử lý kim loại nặng,
1.3.1 Tình hình nghiên cứu sứ dụng vì tảo xử lý kim loại nặng trên thế giới
Trên thể giới, ứng dụng vi tảo để loại bỏ KLN ra khỏi môi trường nước đã được
nghiên cứu rộng rãi Nhiều chủng vi tảo được lựa chọn, nuôi trồng và xử lý có chủ
đích cho các ứng dụng sinh học cụ thể, có khả năng mang lại những cải tiến đáng kể
trong việc xử lý các vấn đề ô nhiễm kim loại trên toàn thể giới
Khoảng 43% quá trình hấp phụ Cd (II) diễn ra trong vòng 30 phút và phần còn lại, 12% được hấp phụ trong 72 giờ tiếp theo với tốc độ chậm Tuy nhiên, khi tăng mật
độ tảo lên 2,5 mg/ml thì hiệu suất loại bỏ Cd lên đến 90% [23]
Nghiên cứu so sánh hai loai tao xanh don bao 1a C.vulgaris va Chlorella
Trang 2817
miniata trong việc loại bỏ Ni2+ khỏi dung với khoảng nồng độ 10 đến 40mg/mI Hiệu
suất loại bỏ Nĩ2+ của C.vuigaris (khoảng 33 - 41%) Sự hấp thu Ni2+ tối đa của
Cvulgaris và Chlorella miniara trong thí nghiệm lần lượt là 64176ug/g và
1367,62ug/g Theo phương pháp Langmuir hấp phụ đăng nhiệt, khả năng hấp phụ
Ni2* cua Chlorella miniata (2985,07 ug/g) và với C.vulgaris (1282/05 ug/g) Những kết quả này đã chứng minh rằng C.vulgaris và Chlorella miniata_ là có khả năng loại bỏ KLN ra khỏi môi trường [40]
Một nghiên cứu về tảo Cñiorella miniara khả năng hip thụ sinh học được đánh
giá cao cho việc loại bỏ KLN ra khỏi môi trường nước Kết quả nghiên cứu cho thấy, khả năng hấp thụ qmax là 23,26 mg/g đối với Cu và 20,37 mg/g đối với Ni [63]
Theo nghiên cứu của Edris và cộng sự, khả năng hấp thụ Cd và Pb trong môi trường nước đã được nghiên cứu bằng cách sử dụng tảo C.vuigaris ở nhiệt độ phòng và ở pH 7 Dữ liệu thực nghiệm từ mô hình Langmuir đã cho thấy rằng khả năng hấp
phụ tối đa của Cd và Pb lần lượt là 149,9mg/g và 178,5 mg/g sinh khối [28],
Trong nghiên cứu Ahmad (2018), sự hắp thụ sinh học của các ion Fe (II), Mn (I) va Zn (ID), trong môi trường được bổ sung các hạt Ca-alginate với sinh khối
Cvuigaris khô là 0,4 g/1 cho thấy pH, nồng độ ion kim loại, liều lượng chất hấp thụ
sinh học và thời gian tiếp xúc với sự hấp thụ sinh học của các ion kim loại ảnh hướng
đến khả năng hấp thụ đối với từng kim loại của vi tảo Kết quả nghiên cứu cho thấy,
lượng ion kim loại được loại bỏ là Fe (II): 129.83, Mn (ID): 115.90 và Zn (II): 105.29 mgig [8]
Sir dung hai m6 hinh hp phu Freundlich va Langmuir trong nghiên cứu khả
năng loại bỏ KUN để mô tả trạng thái cân bằng hấp thụ sinh học của các ion Cd (II) và
Ni (II) ở dạng đơn theo từng kim loại và kết hợp cả hai Theo mô hình Langmuir, khả năng hấp thụ sinh học tối đa của tảo khô được xác định là 86,6 mg/g đối với Cd (II) và
58.4 mg/g đối với Ni (II) đối với trường hợp riêng lẻ Khi kết hợp cả 2 kim loại này đã
làm ảnh hưởng đến khả năng loại bỏ của vi tảo C.vwigaris Khả năng loại bỏ giảm
xuống 68,5 mg/g đối với Cd(II) và xuống 28,3 mg/g đối với Ni (II) với nồng độ ban
đầu là 150 mg/1 Đối với mỗi ion kim loại, sự biến thiên của hằng số đăng nhiệt do
mức độ của ion kim loại khác được biểu thị dưới dạng hàm của nồng độ ion ban đầu
bằng kỹ thuật hồi quy phi tuyến tính [77]
Đối với một số loài tảo khác, nghiên cứu của Hamdy và cộng sự cho thấy rằng, khả năng hấp thụ KLN đều đạt hiệu suất cao Trong khoảng pH từ 6-7, khả năng hấp
thụ của tảo 7ưbinaria decurrens đôi với Co và Cả là 79,8% và 87,0% Đối với Cr,
Trang 2990,4% và 75,0% [7]
1.3.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng vi táo xử lý kim loại nặng tại Việt Nam Hiện nay, sử dụng vi tảo xử lý môi trường ở Việt Nam đang được các nhà nghiên cứu trong nước quan tâm Nghiên cứu của Trần Ngọc Sơn (2020) loại bỏ ion
Mangan (Mn) bing tao C vujgazis kết quả cho thấy hiệu suất xử lý ion Mn của C
vulgaris đạt cao nhất đạt 80% được ghi nhận từ môi trường có mật độ tế bào ở mật đội
10,5 x 105 tế bào/ml, nồng độ ion Mn ban đầu 35 mg/l và pH = 6 [5] Nghiên cứu của
Phạm Thanh Duy (2020) về việc loại bỏ kim loại nặng (Pb, Zn) từ môi trường nước sử dung vi tao Spirulina platensis đạt hiệu quả cao với với 1,5 mg/L, 4,0 mg/L[1]
1.4 Đặc điểm sinh học cũa tio C vulgaris
Chlorella là tảo nhân thực, thuộc nganh tao (Chlorophyta) là một chỉ phân bố
khắp nơi có tế bào dạng hình cầu nhỏ hoặc hình ô van (đường kính 2-10m), có tốc độ
sinh trưởng nhanh, sinh sản vô tính Qúa trình sinh sản được thực hiện nhờ sự hình
kiện môi trường mà số
thành trong cơ thể mẹ các bao tử Tủy theo loài tảo và đi
lượng các loại bảo tử có thé là 2, 4, 8, 16, 32 (thậm chí có trường hợp tạo ra 64) bào tử
Chlorella có thê sống trong cả môi trường nước và trên cạn Nó bao gồm các chủng chịu được nhiệt độ cao, bởi một vài chủng có thể phát triển trong điều kiện nhiệt độ từ
15°C dén 40°C
Đây là chỉ tảo được nghiên cứu kỹ nhất Nhiều công trình nghiên cứu cơ bản về
quang hợp và trao đổi chất tế bảo đã được tỉ
Chlorella dugc phan lap thành dòng sạch sớm nhất (từ những năm 1890 bởi Bejerink)
Những nghiên cứu nuôi trồng đại tra Chlorella duge bat đầu từ những năm 1950 tại Mỹ, châu Âu và được tiếp tục mạnh mẽ hơn tại Nhật Ban và Di
chủng Chlorella đều là các cơ thể tự dưỡng Tuy nhiên một số chủng có thể sinh
hành với đối tượng là Chiorella
oan Tất cả các
trưởng trong tối và sử dụng các nguồn cacbon hữu cơ như glucoza hoặc axetat Các cơ
sở sản xuất Chiorella ở Nhật Bản và Đài Loan đã ni Cđiorelia trong điều kiện tạp
dưỡng với việc dùng axit axetic làm nguồn cacbon và đi
Do Chlorella có vòng đời đơn giản, tỷ lệ phát triển cao và chuỗi phản ứng hóa
sinh về quang hợp và trao đổi chất tương tự như ở thực vật bậc cao Cñiorella đã được
sử dụng từ lâu như một loài VSV kiểu mẫu để nghiên cứu bộ máy quang hợp và đồng hóa cacbon Quang hop cita ching Chlorella tăng cao trong các môi trường vô cơ cũng
như trong điều kiện tạp dưỡng và dị dưỡng (ví dụ như bổ sung axit axetic và glucoza) Do có tốc độ phát triển cao, nên Chlorella có thể chống chịu sự lây nhiễm các loài vi tảo khác khi được nuôi trong điều kiện ao mở, thiết bị phản ứng quang sinh dạng ống
Trang 3019
+ Đặc điểm phân loại
'Về phân loại khoa học, vi tảo C vwigaris thuộc:
Giới (Domain): Plantae (Thực vật) Nganh (Phylum): Chlorophyta
Lép (Class): Chlorophyceae Bộ (Ordo): Chlorococcales
Ho (Familia): Occystaceae Chi (Genus): Chlorella
Loai (Species): C.vulgaris
Hình 1.3 Vi tảo C.vulgaris dưới kính hiên vi + Hình thái và đặc điểm sinh học
C.vulgaris 1A mét vi tảo đơn bảo, có dạng tròn, vị
ích thước chỉ khoảng 2- 10
um [55] C.vulgaris cé mau xanh lá cây nhờ sắc tố quang hợp chlorophyll a và b trong
luc lạp Màng tế bào có vách cellulose bao bọc, có khả năng chịu được những tác động cơ học
+ Sinh sản
Cvwlgaris không có khả năng di chuyển, nên hình thức sinh sản là vô tính
Trong điều kiện dinh dưỡng tốt (môi trường dinh dưỡng thích hợp, nhiệt độ, độ ẩm,
ế bào tảo có thế cho từ 4 ~ 32 bảo tử Trong quá trình phân chia tạo tế
ánh sáng) mỗi
Trang 31mảnh vụn của tế bào mẹ vỡ ra sẽ thành thức ăn cho các tế bào con mới hình thành
(20}, [55], [56] a b c a e f 9
e-®-@-@-®-®-® Hình 1.4 Quá trình sinh sản của vi tảo C.vwlgaris
Trong nghiên cứu về vòng đời của tảo C.vujgaris đã chia vòng đời của tảo làm
4 giai đoạn [21]
Giai đoạn tăng trưởng: giai đoạn này các bào tử sẽ tăng nhanh về kích thước
nhờ các sản phẩm sinh tổng hợp
Giai đoạn bắt đầu chín: Tế bào mẹ chuân bị quá trình phân chia
Giai đoạn chín mài: Tế bào nhân lên trong điều kiện có ánh sáng hoặc trong
bóng tối
Giai đoạn phân cắt: Màng tế bào mẹ bị vỡ ra, các bào tử được phóng thích ra
ngoài
+ Thành phần dinh dưỡng
Các nhà nghiên cứu đã xác minh trong C vulgaris c6 chita rit nhiều chất dinh
dưỡng Thành phần dinh dưỡng của tảo tùy thuộc theo tốc độ sử dụng môi trường dinh dưỡng trong quá trình phát triển C vu/garis là nguồn thức ăn giàu Protein và chất béo, Carbonhydrate, chất xơ, chất khoáng và Vitamin
'Thành phần dinh dưỡng của tảo: Có chứa 65-68% protein, 17% dung (glucan), 6% chất béo (Axit béo)
Tế bào Chlorella có chứa 23 amino acid trong đó có các amio acid không thay thế nhur lysine, methionine, tryptophan, arginic, leucine
1.5 Cơ chế loại bé kim loại nặng ở vi tio
Vi tảo có thể loại bỏ các ion kim loại nặng bằng cách háp thụ sinh học hoặc hấp
phụ cùng với quá trình hấp thu trao đổi chất trong quá trình nuôi cấy [25], [31] Thực chất, khả năng hấp thụ KLN của vi tảo xảy ra theo hai giai đoạn: (1) Loại bỏ kim loại
ban đầu (thụ động) nhanh chóng, xảy ra tại b mặt tế bào (nơi các ion kim loại hấp thụ qua các tương tác tĩnh điện đến các nhóm chức năng của thành tế bào), (2) Loại bỏ
kim loại ban đầu (chủ động) chậm, xảy ra bên trong tế bào, liên quan đến vận chuyển
các cation kim loại qua màng tế bảo vào tế bào chất, với sự gắn kết sau với các hợp chất nội bào [19] Giai đoạn đầu tiên xảy ra ở cả tế bào sống và không sống, trong khi
Trang 3221
rằng sự hấp thu KLN theo 2 giai đoạn Giai đoạn ban đầu của sự hấp thụ sinh học là
độc lập với sự trao đổi chất, ánh sáng, nhiệt độ hoặc sự hiện diện của các chất ức chế
chuyển hóa Một giai đoạn hắp thu chậm hơn (giai đoạn 2) là phụ thuộc vào sự trao đổi
chất và các yếu tố phi sinh học khác Đối với ba kim loại đó, phân tích ngăn tế bào chỉ ra rằng các liên kết chủ yếu với các thành phần nội bào và với chính thành tế bào [32] Khả năng hấp thụ KLN của vi tảo phụ thuộc vào thành phần bề mặt
thúc đây bởi sự hiện diện của các nhóm chức tích điện âm, kết hợp với thành phần hóa
bào và được
học của dung dịch bên ngoài [19]
1.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý kim loại nặng
tại trong môi trường
Mặc dù các tế bảo vi tảo có một số cơ chế tự bảo vệ đẻ
chứa kim loại nhưng các yếu tố khác nhau cũng ảnh hưởng đến việc loại bỏ kim loại nặng Nói chính xác, độc tính của KLN đối với sinh vật dưới nước có thể bị ảnh hưởng bởi các đoạn sống, loài, diện sinh học bao gồm: Kích thước, giai sinh học và phi sinh học Các
bề mặt, tùy thuộc vào sự phân chia của vi tảo và dinh dưỡng trong quá trình sống Các yếu tố phi sinh học bao gồm kích thước ion, trọng lượng nguyên tử hoặc khả năng khử của kim loại, các chất hữu cơ, pH, nhiệt độ, độ mặn, độ
cứng [27], [72] Không phân biệt bản chất của tế bảo, tương tác kim loại, sự hấp thụ
kim loại của vi tảo ảnh hưởng bởi một số thông số chẳng hạn như nhiệt độ, pH, nồng
độ kim loại ban đầu sự hiện diện của các kim loại khác, nồng độ sinh khối [19] Ngoài
ra, một điều quan trọng cần lưu ý là sự hiện diện của axit amin, chất hữu cơ, axit humic, axit fulvie và EDTA có thể tạo phức với các ion KLN và khiến chúng không
còn khả dụng Hơn nữa, nước cứng cũng được biết đến là làm giảm độc tính KLN
diện của một số ion như Ca, Mg, P có thể làm giảm độc tính kim Ngược lại, sự loại [48] 1.6.1 Các yếu tố sinh học ảnh hướng đến việc loại bỏ kim loại nặng + Loai vi tio
Khả năng xử lý KLN ở mỗi loại tảo là khác nhau Ví dụ, theo nghiên cứu của Monterio báo cáo ảnh hưởng của Cd đến sinh trưởng của Seenedesmus obliquus và Desmodesmus pleiomorphus tương ứng với giá tri ECSO = 0,058 1a 1,92 mg/l [18] Các loài vi tảo thuộc cùng một chỉ có thể có khả năng hấp phụ khác nhau như C miniata, C vulgaris được nghiên cứu để loại bỏ các KLN hóa trị hai (Hg, Cd, Pb, Ni, Cu và Zn), trong khi các KLN hóa trị ba (Fe va Cr) durgc loai bé boi C vulgaris va Spirulina platensis
+ Sinh khối vi tao
Một số tác giả đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc tăng sinh khối để loại bỏ kim
Trang 33độ sinh khối điều này có thé giải thích là vì khi tăng nồng độ sinh khối sẽ làm tăng các liên kết kim loại có sẵn Ngược lại, trong một vài trường hợp, việc loại bỏ kim loại giảm thường là ở mức sinh khối rất cao Điều này có thể giải thích là do khi mật độ tế bào quá cao làm giảm diện tích bề mặt cho sự hấp phụ vì khoảng cách giữa các vị trí
hấp phụ trên bề mặt vi tảo giảm trên cùng một đơn vị thể tích [25], [73] Bishnoi
(2004) cho thấy hiệu suất xử lý kim loại Cu cao nhất dat 85% khi sử dụng 0,5g/1 sinh
khối vi tảo Tuy nhiên khi tăng khối lượng sinh khối vượt quá 0,5 g/1 thì hiệu suất sẽ
giảm từ 85% xuống 58% [73] Theo Gong (2005) cho thấy hiệu suất loại bỏ Pb" dat tir
24% véi sinh khéi 0,1g g/l sẽ tăng đến 84% với sinh khối 2,0 g/1 Tuy nhiên khi sử dụng sinh khối vi tảo vượt quá 2,0 g/1 để loại bỏ kim loại nặng thì hiệu suất xử lý bị giảm xuống [3] Vì vậy, việc tăng sinh khối chỉ tối ưu ở một mức độ nhất định đề cho su hap phụ KLN tốt nhất [70]
+ Kích thước cũa vi tảo
Kích thước của sinh vật được biết là có ảnh hưởng quan trọng đến độ nhảy cam
của nó với độc tính kim loại Kích thước là một yếu tố quan trọng của vi tảo vì thành
phần sinh hóa, quá trình trao đôi chất, tăng trưởng và chết của chúng, tất cả đều phụ
thuộc vào kích thước Các loài vi tảo nhỏ có hiệu quả cao hơn do tốc độ quang hợp,
tốc độ tăng trưởng cao hơn và cũng như là sự vận chuyển chất dinh dưỡng nhanh hơn trên một đơn vị sinh khối [28] Các loài vi tảo nhỏ có tỷ lệ bề mặt so với thể tích lớn thường có hiệu quả nhất trong việc cơ lập kim loại [§] Ví dụ: tế bào nhỏ (với tỷ
lệ diện tích bề mặt trên thể tích lớn) được báo cáo là nhạy cảm với Cu so với các loài lớn hơn [32] Trong một nghiên cứu so sinh gitta hai loai Micromonas pusilla và Minutocellus polymorphus trong 46 Micromonas pusilla có diện tích bề mặt nhỏ hơn
một nữa so với Afimfocellus polymorphus Kết quả chỉ ra rằng loài Micromonas
pusilla nhạy cảm với Cu?* hon Minutocellus polymorphus [55]
1.6.2 Các yếu tố môi trường ảnh hướng đến việc loại bö kim loại nặng ~ Yếu tố pH
pH có thê ảnh hưởng đến
là thông số quan trọng nhất ảnh hưởng hấp phụ kim loại bằng sinh khối[40], [61], [69]
hòa tan và độc tính của KLN trong nước, nó có lẽ
Nó ảnh hưởng đến sự liên kết của kim loại với vi tảo Ở pH thấp thành tế bảo liên kết
chặt chẽ với các ion H:O” tạo ra lực đây làm hạn chế sự liên kết của các cation KLN
Khi pH tăng lên các nhóm chức như carboxyl, phosphate, imidazole, amino, những nhóm này tích điện âm sẽ hút các cation KLN thông qua quá trình hấp phụ sinh học
trên bề mặt tế bảo [52] Theo Monterio cũng cho rằng ở mức pH thấp các nhóm chức
liên kết với các ion H (vì ion Hˆ linh động hơn so với các cation KLN) do đó làm cản
Trang 3423
điều này tạo điều kiện gắn kết với các cation kim loại được nâng cao Tóm lại, khi pH
giảm bề mặt tế bào trở nên nhiều điện tích dương làm giảm sức hút giữa sinh khối và
ion kim loại Do đó, khi pH cao hơn dẫn đến bề mặt được tích điện âm hơn làm tăng
khả năng gắn kết các cation kim loại trên bề mặt [19] Theo nghiên cứu của Bishnoi (2004) trên vi tảo Spirogyra ở mức pH từ 1 đến 10 Cho thấy sự gia tăng hiệu suất loại
bỏ kim loại khi giá trị pH tăng từ 31% đến 86% [3] Hơn nữa, khi pH nâng lên khả năng liên kết của KLN (Cu, Cd, Zn) của vi tảo Chroococcus paris đã được báo cáo là tăng [65] Nghiên cứu của Hargreaves (1976) ở giá trị pH cao độc tính Zn đã được báo
cáo là giảm trong tảo Hormidium sp [41] Một số nhóm chức có sẵn để liên kết cation kim loại ở các phạm vi pH 2 - 5 các nhóm carboxyl chiếm ưu thế, nhưng ở pH 5 - 9
các nhóm phosphate cao và pH 9 - 12 các nhóm carboxyl, phosphate va hydroxyl (hoặc amin) [19], [43] Tuy nhiên, ảnh hưởng của độ pH trên độc tính của KLN rất phức tạp và chủ yếu phụ thuộc vào loại kim loại
~ Yếu tố nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng đến một số yếu tố quan trọng đối với sự hấp thụ ion kim loại Chúng bao gồm sự ôn định của kim loại, phối tử và phức chất phối tử cũng như
độ hỏa tan của các ion kim loại Nó ảnh hưởng quan trọng đến sự hình thành kim loại, bởi vì hầu hết các tốc độ phản ứng hóa học là rất nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ "Nhiệt độ cao dẫn đến độ hòa tan lớn hơn của các ion kim loại trong dung dich và do đó làm giảm sự hấp thụ sinh học của các ion kim loại [63]
~ Yếu tố ánh sáng
Chất lượng quang phổ và chu kỳ quang có ảnh hưởng, quyết định đến sinh trưởng của tảo
Chiorella đạt được khả năng sinh tông hợp cao nhất khi chiếu ánh sáng liên tục
va it bi chi phối bởi chu kỳ sáng tối
~_ Yếu tố hóa trị của kim lo;
Sự liên kết của cation kim loại lên vi tảo phụ thuộc vào hình thức của chúng và tích điện trong dung dịch phụ thuộc vào pH [39] Pagnanelli đã báo cáo một số ảnh
hưởng của các hóa trị kim loại đến sự hấp phụ bởi Sphaerotilus natans [10] Kha ning
hấp phụ của Spirulina sp voi Cr** va Cr lan lượt là 304 mg/g và 333 mg/g cho thấy cùng một loại vi tảo nhưng với mỗi hóa trị khác thi khả năng xử lý của vi tảo là khác nhau [29] Mặc dù thực tế là kim loại có nhiều dạng hóa trị khác nhau (các ion tự do, phức chất với các phối tử vô cơ/ hữu cơ ) trong nước thải, trong đó ion KLN tự do
sống [36]
Trang 351.7 Đặc trưng ô nhiễm của nước thải đệt nhuộm
Theo Hội hóa học Việt Nam, Ngành đệt nhuộm sử dụng một lượng nước thải lớn để sản xuất và đồng thời thải ra một lượng nước thải đáng kể cho môi trường
Nhắc đến nước thải ngành dệt nhuộm là một trong những loại nước thải ô nhiễm nặng,
hàm lượng các chất hữu cơ cao, khó phân hủy, pH dao động từ 9- 12 do thành phần
hóa cl
các chất tẩy Trong quá trình sản xuất có rất nhỉ độc hại được sử dụng để
sản xuất tạo màu: như là phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện ly, chất ngậm, chất tạo môi trường, tỉnh bột, men, chất ôxy hoá Các chất này thường có chứa các
ion kim loại hòa tan, hay kim loại nặng rất khó phân hủy trong môi trường có thể gây
ô nhiễm môi trường trầm trọng trong thời gian dài Nếu chưa được xử lý và xử lý chưa đạt QCVN mà thải ra ngoài thì các hóa chất này có thể giết chết vi sinh vật xung quanh, làm chết cá và các loại động vật sống dưới nước, các chất độc này còn có thể
thấm vào n tại lâu dài và ảnh hưởng tới nguồn nước ngằm và bên cạnh đó còn
ảnh hưởng đến đời sống của con ngưi
màu rất lớn và thay đổi thường xuyên tùy loại thuốc nhuộm, và có nhiệt độ cao nên
cần phải được xử lý triệt để để trước khi thai ra, tránh gây ô nhiễm môi trường
¡ Ngoài ra, nước thải dệt nhuộm thường có độ
“Trong quá trình sản xuất của ngành dệt nhuộm thì sử dụng nước nhiều và nguồn
phát sinh ra nước thải ngành dệt nhuộm ở rất nhiều công đoạn khác nhau, thay đổi theo từng loại sản phẩm Nhưng đặc trưng của loại nước thai nay có pH, nhiệt độ, COD cao và độ màu tương đối cao Do vậy cần có biện pháp hợp lý để quản lý được lượng nước thải này triệt để hơn
Nước thải dệt nhuộm sẽ khác nhau khi sử dụng các loại nguyên liệu khác nhau Chẳng hạn như len và cotton thô sẽ thải ra chất bản tự nhiên của sợi Nước thải này có
độ màu, độ kiềm, BOD và chất lơ lửng (SS) cao Ở loại nguyên liệu sợi tổng hợp,
nguồn gây ô nhiễm chính là hóa học do các loại hóa chất sử dụng trong giai đoạn tẩy và nhuộm
Hóa chất sử dụng: hồ tỉnh bột, HzSO‹, CH;COOH, NaOH, NaOCL, H›O;, NaxCOs, NasSO: .các loại thuốc nhuộm, các chất trơ, chất ngắm, chất cầm màu, chất tẩy giặt Thành phần nước thải phụ thuộc vào: đặc tính của vật liệu nhuộm, bản chất của
thuốc nhuộm, các chất phụ trợ và các hóa chất khác được sử dụng Nguồn nước thải
bao gồm từ các công đoạn chuẩn bị sợi, chuẩn bị vải, nhuộm và hoàn tắt
Nước thải dệt nhuộm nhìn chung rất phức tạp và đa dạng, đã có hàng trăm loại
hóa chất đặc trưng như phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện ly, chất tạo môi
trường, tinh bột men, chất oxy hóa được đưa vào sử dụng Trong quá trình sản xuất,
Trang 3625
thải đệt nhuộm ô nhiễm nặng trong môi trường sống như độ màu, pH, chất lơ lửng,
'BOD, COD, nhiệt độ đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép xả vào nguồn tiếp nhận
Nước thải dệt nhuộm gây ô nhiễm cho nguồn xả chủ yếu do độ đục, độ màu,
lượng chất hữu cơ và pH cao Nhiều công trình nghiên cứu trước đây cho thấy keo tụ
bằng phèn nhôm có thể khử màu hiệu quả 50-90%, đặc biệt hiệu quả cao với loại thuốc nhuộm sulfur
Các loại thuốc nhuộm được đặc biệt quan tâm vì chúng thường là nguồn sinh
ra các kim loại, muối và màu trong nước thải Các chất hỗ vải với lượng BOD, COD
cao và các chất hoạt động bề mặt là nguyên nhân chính gây ra tính độc cho thuỷ sinh của nước thải dệt nhuộm
Do công nghệ sản xuất sử dụng nhiều nguồn nguyên liệu, hóa chất khác nhau nên thành phần ô nhiễm của nước thải ngành dệt nhuộm khá phức tạp và không ổn
định
Đặc trưng quan trọng nhất của nước thải từ các nhà máy dệt nhuộm là sự dao động rất lớn cả về lưu lượng lẫn tải lượng các chất ô nhiễm, nó thay đổi theo mùa, theo
Trang 37CHUONG 2
DOI TUQNG, NOI DUNG PHAM VI VA PHUONG PHAP NGHIEN CUU
2.1 Đối tượng nghiên cứu
Vi tao C vulgaris duge phan lap va lưu giữ ở phòng thí nghiệm Công nghệ Tảo Khoa Sinh - Môi trường, trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng Được nuôi trong môi trường Bolds Basal Medium [75], nhiệt độ 25 + 19 C, cường độ chiếu sáng 2000 Lux
2.2 Nội dung nghiên cứu
~ Đánh giá ảnh hưởng của pH đến kha ning xir ly Cr cia vi tao C vulgaris
~ Đánh giá ảnh hưởng của mật độ tế bào vi tao C vulgaris dén kha nang xir ly Cr ~ Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ Crom ban đầu đến khả năng xử lý của vỉ tảo € Vulgaris ~ Xây dựng mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir trên sinh khối vi tảo C vulgaris 2.3 Phạm vi nghiên cứu
~ Nghiên cứu thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm
- Đề tài này chỉ nghiên cứu, khảo sát khả năng xử lý Cr trong nước thải dệt nhuộm chiếu
2.4 Phương pháp nghiên cứu
2.4.1 Bồ trí thí nghiệm
~ Thí nghiệm được bố trí bằng nước thải nhuộm chiếu được lấy từ làng nghề
+ Thí nghiệm 1: Khảo sát ánh hưởng của pH ban đầu
Mục Đánh giá ảnh hưởng của pH đến khả năng xử lý Cr của C vulgaris
Cách tiến hành: Thí nghiệm được tiến hành ở nồng độ Cr ban dau 1a 70 mg/l va mật độ ban đầu là 15 x 10° tế bào/ml với giá trị pH ban đầu là 5.0, 6.0 và 7.0
Bố trí 3 nghiệm thức như sau: H ak „ 5 6 7 "Yêu tô khác Nông độ kim loại ban đầu 70 mg/ 3nghiệm | 3 nghiệm | 3 nghiệm Mật độ tảo: 15 x 10° té bio/ml thức thức thức
“Thông số theo đõi: Sự thay đôi hàm lượng kim loại Cr trong 3 thí nghiệm được
tiến hành khi thay đổi với giá trị pH = 5; pH = 6; pH = 7 ở nồng độ Cr ban đầu là 70
Trang 3827
'Tần suất theo dõi: Các thông số được theo dõi sau mỗi 24, 48, 72, 96, 120 giờ
thí nghiệm
+ Thí nghiệm 2: Khảo sát ánh hưởng của mật độ táo ban đâu
Mục đích: Ảnh hưởng của mật độ tế bảo vi tảo C vujgaris đến khả năng xử lý
Cr
Cách tiến hành: Thí nghiệm được tiến hành ở nồng độ ban đầu là 70 mg/1 với pH được lấy từ thí nghiệm trước là 6.0 Mật độ ban đầu thay đổi là 5x105 tb/ml, 10x10 tb/ml, 15 x10° tế bao/ml Bố trí 3 nghiệm thức như sau: Mật độ Sx10° tb/ml | 10x10* tb/mI | 15 x109tb/ml
'Yếu tố khác ee ON EE OIE NESE
pH toi ưu từ thí nghiệm ï Snghiém | 3nghiệm | 3nghiệm Nông độ kim loại ban diu 70 mg/l | — thức thức thức
“Thông số theo đõi: Sự thay đôi hàm lượng kim loại Cr trong 3 thí nghiệm được
tiến hành khi thay đổi mật độ tảo ban đầu là 5 x10 th/ml, 10x105 tb/ml, 15x105 tế bào/ml, với nồng độ Cr là 70 mg/1 và pH được lấy từ thí nghiệm trước là 6.0 theo thời gian
Tần suất theo dõi: Các thông số được theo dõi sau mỗi 24, 48, 72, 96, 120 giờ
thí nghiệm
+ Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ kim loại nặng ban đầu Mục đích: Ảnh hưởng của nồng độ Cr ban đầu đến khả năng xử lý của vi tảo
C vulgaris,
Cách tiến hành: Dé đánh giá ảnh hưởng của nồng độ Cr đến khả năng xử lý của vi tảo C vwjgaris, thí nghiệm được tiến hành ở pH 6.0, mật độ tế bào ban đầu là
15x10° tế bào/ml Nồng độ kim loại được sử dụng 03 mức là 50 mg/l, 60mg/1 và 70 mg/l Bồ trí 3 nghiệm thức như sau: Nồng độ 'Yếu tố khác 50 mg/l 60 mg 70 me/l
pH tối ưu từ thí nghiệm 1 3nghiệm | 3 nghiệm 3 nghiệm
Mật độ tối ưu từ thí nghiệm 2 thức thức thức
Thong số theo dõi: Sự thay đổi hàm lượng kim loại Cr trong 3 thí nghiệm được
Trang 39'Tần suất theo dõi: Các thông số được theo dõi sau mỗi 24, 48, 72, 96, 120 giờ
thí nghiệm
Thí nghiệm 4: Khảo sát đẳng nhiệt hấp phụ trên sinh khối khô của vi tảo C.vulgaris
Mô hình đẳng nhiệt Langmuir va Freundlich được sử dụng để mô tả quá trình hap phu Cr®* trên sinh khối khô của vi tảo C vulgaris Khảo sát được tiến hành ở dải nồng độ ion kim loại trong dung dịch như sau: 30,50,70.90 mg/1 ở pH 6 trong thời gian 72 giờ và mật độ sinh khối tảo đạt 5 triệu tế bào/ml Nong d@ kim loại ag 30mg/1 | 50mg! | 70mg/ | 90mg/1 'Yếu tố khác ~_ Mật độ sinh khôi tảo: Š triệu tế bao/ml 3 nghiệm | 3 nghiệm | 3 nghiệm | 3 nghiệm - pH:6 thức thức thức thức ~_ Thời gian 72 giờ
3.4.2 Phương pháp xác định mật độ tế bào vi tảo bằng buéng dém Neubauer
~ Pha loãng mẫu đảm bảo trong mỗi ô vuông không lớn hơn 10 tế bảo và không
nhỏ hơn 2 tế bào
~ Lắc đều ống nghiệm pha loãng mẫu
~ Nhỏ 1 giọt dung dịch mẫu vào giữa phòng đếm và đậy lại bằng lá kính, chú ý
không để tạo bọt khí
~ Đặt buồng đếm lên bàn kính hiễn vi, để yên 3 — 5 phút, sau đó tiến hành đếm số lượng tế bào trong 5 ô lớn chéo nhau (chọn 4 ô ở 4 góc và một ô ở chính giữa)
Cách đi é
lượng tế bào nằm trọn trong ô và những tế bào nằm trên 2 cạnh liên tiếp cùng chiều, ví bào trong mỗi ô lớn như sau: mỗi ô nhỏ có 4 cạnh giới hạn, dụ: đếm cạnh bên dưới và cạnh bên phải Đếm các ô từ trái sang phải, từ hàng trên
xuống hàng dưới rồi đôi chiều Đếm như vậy cho đến ô cu:
Mật độ (tế bdo/ml) = 1000
Trong đó:
X: sé lượng tế bảo được đếm
Y: số lượng ô vuông nhỏ nhất được đếm