BƢỚC ĐẦU PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HÀM LƢỢNG Pb(II), Zn(II), Cu(II) TRONG NƢỚC THẢI CỦA MỘT SỐ XƢỞNG TUYỂN KHOÁNG Ở HUYỆN CHỢ ĐỒN, TỈNH BẮC KẠN

Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học - Tập 21, Số 3/2016 BƢỚC ĐẦU PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HÀM LƢỢNG Pb(II), Zn(II), Cu(II) TRONG NƢỚC THẢI CỦA MỘT SỐ XƢỞNG TUYỂN KHOÁNG Ở HUYỆN CHỢ ĐỒN, TỈNH BẮC KẠN Đến Tồ soạn 10-8-2016 Ngơ Thị Mai Việt Khoa Hóa học - Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên SUMMARY PRELIMINARY ANALYSIS AND EVALUATION OF THE CONCENTRATION OF Pb(II), Zn(II), Cu(II) IN THE WASTEWATER FROM SOME FLOTATION MINERAL FACTORIES IN CHO DON DISTRICT, BAC KAN PROVINCE This paper focus on the concentration of Pb(II), Zn(II), Cu(II) in the wastewater from some flotation mineral factories in Cho Don district, Bac Kan province The results showed that the concentration of Pb(II) in the majority of the samples exceeded the allowed limits while the concentration of Zn(II) and Cu(II) are within the limits permitted by National Technical Regulation on Industrial Wastewater The concentration of each metal ion in the samples was determined as 0.071 ÷ 0.663ppm for Pb(II); 0.454 ÷ 1.619ppm for Zn(II); 0.308 ÷ 0,932ppm for Cu(II), respectively The concentration of the ions in the samples taken on the dry season are higher than the rainy season MỞ ĐẦU Việc phân tích hàm lƣợng chất độc hại nói chung, ion kim loại nặng nguồn đất, nƣớc nói riêng, từ đánh giá đƣợc mức độ ô nhiễm chúng đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm [4-7] Tỉnh Bắc Kạn nằm trung tâm vùng Đông Bắc Việt Nam với 90% diện tích 161 đồi núi, tỉnh mạnh tiềm khoáng sản với 273 mỏ điểm khoáng sản thuộc 24 loại khoáng sản khác Riêng khống sản chì kẽm phát đƣợc 77 mỏ điểm mỏ khu vực huyện Chợ Đồn có 46 mỏ điểm mỏ [1] Song song với việc khai thác chế biến loại khoáng sản này, công tác bảo vệ môi trƣờng cần phải quan tâm nƣớc thải trình khai thác chế biến có chứa ion kim loại nặng nhƣ Pb(II), Zn(II), Cu(II), Các ion kim loại thể độc tính cao sức khỏe ngƣời động vật hàm lƣợng chúng vƣợt tiêu chuẩn cho phép [3] Bài báo trình bày kết phân tích bƣớc đầu đánh giá hàm lƣợng Pb(II), Zn(II), Cu(II) nƣớc thải số xƣởng tuyển khoáng huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn THỰC NGHIỆM 2.1 Hóa chất - Dung dịch axit: HNO3; muối CH3COONH4 (Merck) - Các dung dịch chuẩn nồng độ 1000ppm (Merck): Pb(II), Zn(II), Cu(II) Các hóa chất chủ yếu có độ tinh khiết PA Các dung dịch hóa chất đƣợc pha chế nƣớc cất lần 2.2 Thiết bị Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử ContrAA Analytik Jena (Đức); máy cất nƣớc hai lần Aquatron A4000D Bibby (Anh); máy đo pH số Presisa 900 (Thụy Sĩ); cân điện tử số presicsa XT 120A (Thụy Sĩ); tủ lạnh, bếp điện, tủ sấy, tủ hút ẩm,… KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Lấy mẫu bảo quản mẫu Chúng tiến hành phân tích hàm lƣợng ion Pb, Zn Cu 04 mẫu nƣớc thải lấy hồ lắng chứa nƣớc thải xƣởng tuyển khoáng (tuyển nổi) khu vực huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn Các mẫu nƣớc đƣợc lấy theo 03 đợt thời gian từ tháng năm 2013 đến tháng 01 năm 2014 Đợt 1: Từ ngày 27/7/2013 đến ngày 28/7/2013 (mùa mƣa) Đợt 2: Từ ngày 05/11/2013 đến ngày 06/11/2013 (mùa khô) Đợt 3: Từ ngày 04/01/2014 đến ngày 05/01/2014 (mùa khơ) Vị trí lấy mẫu nƣớc thải đặc điểm ban đầu mẫu nƣớc thải đƣợc thể bảng 162 Bảng Vị trí đặc điểm mẫu nước thải TT Vị trí lấy mẫu Mẫu nƣớc thải hồ lắng xƣởng tuyển khoáng Công ty Kim loại màu Bắc Kạn (xã Bản Thi) Mẫu nƣớc thải hồ lắng xƣởng tuyển khoáng Cơng ty TNHH khai khống Bắc Kạn (thơn Nà Tùm, thị trấn Bằng Lũng) Mẫu nƣớc thải hồ lắng xƣởng tuyển khống Cơng ty TNHH Việt Trung (Lũng Váng, thị trấn Bằng Lũng) Mẫu nƣớc thải hồ lắng xƣởng tuyển khống Cơng ty CP khống sản Bắc Kạn (Lũng Váng - thị trấn Bằng Lũng) Ký hiệu Đặc điểm mẫu ban đầu Đợt Hiện trạng sản xuất Đợt Đợt Đợt Đợt Đợt Đợt Đợt Nƣớc Nƣớc Nƣớc trong, hơi có mùi đục, có đục, có NT – hắc mùi mùi hắc hắc Trời râm, có mƣa Trời nắng, khơng mƣa Trời râm, khơng mƣa Đang hoạt động Đang hoạt động Nƣớc Nƣớc Nƣớc hơi đục, có đục, có đục, có NT – mùi mùi mùi hắc hắc hắc Trời râm Trời nắng, không mƣa Trời râm, không mƣa Tạm dừng, sửa chữa máy móc Tạm dừng, sửa chữa máy móc Đang hoạt động Đang hoạt động Nƣớc trong, có mùi NT – hắc Trời râm, mƣa nhỏ Trời nắng, không mƣa Trời râm, không mƣa Tạm dừng Tạm dừng Tạm dừng Trời râm, không mƣa Trời nắng, không mƣa Trời râm, không mƣa Nƣớc Đợt Đặc điểm thời tiết lấy mẫu Nƣớc Nƣớc trong, trong, có mùi có mùi hắc hắc Nƣớc Nƣớc NT – Ngừng Ngừng hoạt hoạt động động Ngừng hoạt động Lấy mẫu: Phƣơng pháp lấy mẫu đƣợc thực theo TCVN 5994:1995 (Hướng dẫn lấy mẫu ao hồ tự nhiên nhân tạo) Bảo quản mẫu: Mẫu nƣớc sau lấy, đƣợc bảo quản xử lý theo TCVN 6663-3:2008 (Hướng dẫn bảo quản xử lý mẫu) Các mẫu nƣớc thải sau đƣợc xử lý bảo quản cẩn thận đƣợc vận chuyển phòng thí nghiệm 3.2 Thực nghiệm đo phổ tính tốn kết Nồng độ chì, kẽm, đồng mẫu đƣợc xác định phép đo F-AAS máy quang phổ hấp thụ nguyên tử ContrAA 300 theo điều kiện bảng Bảng Các điều kiện xác định Pb, Zn Cu phép đo F-AAS Nguyên tố Pb Zn Cu Thông số máy đo Các yếu tố Vạch phổ hấp thụ (nm) Chiều cao burner (mm) Lƣu lƣợng khí C2H2 (lít/giờ) Tốc độ dẫn khơng khí nén (lít/giờ) Thàn h phần Nồng độ HNO3 (C%) Nồng độ CH3COONH4 (C%) Giới hạn phát LOD (ppm) Giới hạn định lƣợng LOQ (ppm) Vùng tuyến tính (ppm) 283,3 55 213,8 50 324,7 50 470 470 470 1 0,06 0,19 0,3-11,0 163 1 0,04 0,15 0,1-12,0 1 0,07 0,25 0,3-13,0 3.2.1 Kết xác định nồng độ chì, kẽm đồng mẫu theo phương pháp đường chuẩn * Kết xác định chì: Kết xác định nồng độ chì mẫu đƣợc thể hình Hình Nồng độ Pb(II) mẫu nước thải Kết phân tích cho thấy nồng độ Pb(II) đa số mẫu cao giới hạn cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp) [2] Nồng độ Pb(II) mẫu NT-1 NT-2 cao mẫu NT-3 NT-4 Điều giải thích xƣởng tuyển mẫu NT-1 NT-2 trạng sản xuất, xƣởng tuyển mẫu NT-3 NT-4 trạng ngừng sản xuất Ngoài ra, kết nghiên cứu cho thấy, nồng độ ion Pb(II) nƣớc thải lấy vào mùa khô (đợt 3) cao mùa mƣa (đợt 1) Cụ thể, nồng độ Pb(II) mẫu nƣớc thải, thời gian lấy mẫu từ tháng năm 2013 đến tháng 01 năm 2014 dao động nhƣ sau: - Từ 0,396 đến 0,564ppm mẫu NT – - Từ 0,421 đến 0,663ppm mẫu NT – - Từ 0,312 đến 0,321ppm mẫu NT – - Từ 0,071đến 0,073ppm mẫu NT – * Kết xác định kẽm: Kết xác định nồng độ kẽm mẫu đƣợc thể hình Kết phân tích cho thấy nồng độ Zn(II) tất mẫu nằm giới hạn cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT Tƣơng tự nhƣ ion Pb(II), nồng độ ion Zn(II) mẫu nƣớc thải lấy vào mùa khô (đợt 3) cao mùa mƣa (đợt 1) Nồng độ ion Zn(II) mẫu nƣớc thải dao động nhƣ sau: - Từ 0,760 đến 1,131ppm mẫu NT – - Từ 0,896 đến 1,619ppm mẫu NT – - Từ 0,632 đến 0,719ppm mẫu NT – - Từ 0,454 đến 0,515ppm mẫu NT – 164 * Kết xác định đồng: Kết xác định nồng độ đồng mẫu đƣợc thể hình Hình Nồng độ Cu(II) mẫu nước thải Cũng giống kết phân tích nồng độ Zn(II), nồng độ Cu(II) tất mẫu nƣớc thải nằm giới hạn cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT Cụ thể nhƣ sau: - Nồng độ Cu(II) mẫu NT - khoảng từ 0,555 đến 0,874ppm - Nồng độ Cu(II) mẫu NT - khoảng từ 0,569 đến 0,933ppm - Nồng độ Cu(II) mẫu NT - khoảng từ 0,432 đến 0,449ppm - Nồng độ Cu(II) mẫu NT - khoảng từ 0,308 đến 0,316ppm Hình Nồng độ Zn(II) mẫu nước thải 3.2.2 Kết xác định nồng độ chì, kẽm, đồng số mẫu theo phương pháp thêm chuẩn Phƣơng pháp đƣờng chuẩn phƣơng pháp đơn giản, dễ thực phù hợp cho phân tích hàng loạt Tuy nhiên, gặp đối tƣợng phân tích có thành phần phức tạp khơng thể chuẩn bị dãy mẫu chuẩn phù hợp thành phần với mẫu phân tích để loại trừ ảnh hƣởng nền, ngƣời ta dùng phƣơng pháp thêm chuẩn Để so sánh kết phân tích nguyên tố tiến hành phƣơng pháp đƣờng chuẩn, chọn mẫu NT - (đợt 3) NT - (đợt 3) để phân tích theo phƣơng pháp thêm chuẩn Kết phân tích đƣợc trình bày bảng dƣới 165 Bảng Kết phân tích chì STT Mẫu Nồng độ Nồng độ mẫu chuẩn thu đƣợc thêm vào (ppm) (ppm) Nồng độ thêm vào thu đƣợc (ppm) Hiệu suất Sai số thu hồi (%) (%) NT – 0,564 (NT - 1) + t1 1,525 1,0 0,961 96,09 3,91 (NT - 1) + t2 5,459 5,0 4,895 97,89 2,11 (NT - 1) + t3 10,198 10,0 9,635 96,35 3,65 NT – 0,662 (NT - 2) + t1 1,638 1,0 0,975 97,54 2,46 (NT - 2) + t2 5,582 5,0 4,919 98,40 1,60 (NT - 2) + t3 10,339 10,0 9,677 96,77 3,23 Hiệu suất Sai số thu hồi (%) (%) Bảng Kết phân tích kẽm STT Mẫu Nồng độ Nồng độ mẫu chuẩn thu đƣợc thêm vào (ppm) (ppm) Nồng độ thêm vào thu đƣợc (ppm) NT – 1,131 (NT - 1) + t1 1,611 0,50 0,479 95,89 4,11 (NT - 1) + t2 6,992 6,0 5,861 97,68 2,32 (NT - 1) + t3 10,582 10,0 9,450 94,50 5,50 NT – 1,619 (NT - 2) + t1 2,097 0,50 0,477 95,49 4,51 (NT - 2) + t2 7,505 6,0 5,885 98,09 1,91 (NT - 2) + t3 11,072 10,0 9,452 94,52 5,48 166 Bảng Kết phân tích đồng Nồng độ Nồng độ Nồng độ mẫu chuẩn thêm vào Hiệu suất Sai số STT Mẫu thu đƣợc thêm vào thu đƣợc thu hồi (%) (%) (ppm) (ppm) (ppm) NT – 0,869 (NT - 1) + t1 1,812 1,0 0,943 94,29 5,71 (NT - 1) + t2 5,682 5,0 4,813 96,47 3,53 (NT - 1) + t3 10,516 10,0 9,646 96,26 3,74 NT – 0,933 (NT - 2) + t1 1,901 1,0 0,968 96,86 3,14 (NT - 2) + t2 5,800 5,0 4,867 97,35 2,65 (NT - 2) + t3 10,562 10,0 9,629 96,30 3,70 Kết thu đƣợc cho thấy hiệu suất thu hồi ion Pb(II), Zn(II), Cu(II) lớn 94% sai số nhỏ 6% Sai số mẫu thêm đầu đƣờng chuẩn cuối đƣờng chuẩn lớn sai số mẫu thêm đƣờng chuẩn Nhƣ kết hồn tồn phù hợp với lí thuyết phân bố sai số Gauss Kết nghiên cứu cho thấy sử dụng hai phƣơng pháp đƣờng chuẩn thêm chuẩn để xác định nồng độ Pb(II), Zn(II) Cu(II) mẫu nƣớc thải 3.2.3 So sánh kết xác định hàm lượng chì, kẽm đồng mẫu nước thải phương pháp F-AAS phương pháp ICP-MS Để so sánh kết phân tích hàm lƣợng chì, kẽm, đồng mẫu nƣớc thải phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử lửa phƣơng pháp phân tích khác, chúng tơi chọn mẫu NT - (đợt 3) để phân tích theo phƣơng pháp phổ khối lƣợng cao tần cảm ứng (ICP-MS) Mẫu đƣợc phân tích Phịng Phân tích chất lƣợng mơi trƣờng (Chứng nhận Vilas 366) Viện Công nghệ Môi trƣờng (Địa chỉ: P712, nhà A30, số 18 Hoàng Quốc Việt, Quận Cầu Giấy, TP Hà Nội) Kết phân tích hàm lƣợng Pb(II), Zn(II) Cu(II) mẫu NT – (đợt 3) phƣơng pháp F-AAS phƣơng pháp ICP-MS đƣợc trình bày bảng Bảng Kết phân tích hàm lượng Pb(II), Zn(II), Cu(II) phương pháp F-AAS phương pháp ICP-MS Hàm lƣợng (ppb) Sai khác tƣơng đối Nguyên tố phƣơng pháp (%) F-AAS ICP-MS 3 Pb 0,6626.10 0,6610.10 0,24 3 Zn 1,6197.10 1,9000.10 17,31 3 Cu 0,9329.10 1,0300.10 10,41 Kết phân tích cho thấy, sai khác phƣơng pháp F-AAS phƣơng pháp ICP-MS nguyên tố Pb 0,24%; với nguyên tố Zn 17,31%; với nguyên tố Cu 167 10,41% Nhƣ vậy, sai khác kết phân tích phƣơng pháp nhỏ 25%, chứng tỏ kết phân tích chì, kẽm, đồng phƣơng pháp F-AAS đáng tin cậy Các kết nghiên cứu cho thấy, hàm lƣợng Pb(II) hầu hết mẫu cao giới hạn cho phép theo QCVN, cần thiết phải xử lý ion Pb(II) trƣớc thải môi trƣờng Hàm lƣợng Zn(II) Cu(II) thấp giới hạn cho phép theo QCVN nhƣng chúng có khả lắng đọng trầm tích gây nhiễm sau nên cần thiết phải xử lý chúng trƣớc thải môi trƣờng Trên kết nghiên cứu ban đầu việc phân tích, đánh giá nồng độ Pb(II), Zn(II) Cu(II) phƣơng pháp F-AAS số mẫu nƣớc thải xƣởng tuyển khoáng khu vực huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn Để có kết luận tổng qt xác hàm lƣợng ion nƣớc thải xƣởng tuyển cần phải tiến hành lấy mẫu nhiều thời điểm thời gian khác nhau, kết hợp với việc so sánh kết phân tích với phƣơng pháp khác KẾT LUẬN Sử dụng phƣơng pháp đƣờng chuẩn xác định đƣợc nồng độ ion Pb(II), Zn(II) Cu(II) nƣớc thải 04 xƣởng tuyển khoáng (với 03 thời điểm lấy mẫu) huyện Chợ Đồn tỉnh Bắc Kạn phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử lửa (F-AAS) Các kết cho thấy nồng độ chì hầu hết mẫu cao giới hạn cho phép theo QCVN, nồng độ kẽm đồng nằm dƣới giới hạn cho phép theo QCVN Đã so sánh kết phân tích phƣơng pháp thêm chuẩn phƣơng pháp phổ khối lƣợng cao tần cảm ứng Kết cho thấy, sử dụng phƣơng pháp đƣờng chuẩn phép đo F-AAS để xác định đồng thời ion Pb(II), Zn(II) Cu(II) mẫu thực tế có độ xác tin cậy cao TÀI LIỆU THAM KHẢO Chi cục Bảo vệ Môi trƣờng tỉnh Bắc Kạn (2012), Điều tra, thống kê, đánh giá tiêu tài nguyên khoáng sản tỉnh Bắc Kạn Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nƣớc thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT Trịnh Thị Thanh (2003), Độc học môi trường sức khỏe người, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội Lê Thị Trinh, Trịnh Thị Thắm, Trịnh Thị Thuỷ (2015), Đánh giá hàm lượng số thuốc trừ sâu Clo nước trầm tích cửa song Hàn, Đà Nẵng, Tạp chí Phân tích Hố, Lí Sinh học, T-20, số 4, trang 128-134 Nguyễn Đình Trung, Lê Vũ Trâm Anh, Trƣơng Đông Phƣơng, Nguyễn Đức Thuận, Nguyễn Văn Quảng, Nguyễn Minh Trí, Nguyễn Ngọc Tuấn (2015), Phân tích đánh giá mức độ ô nhiễm Asen nước ngầm huyện Cát Tiên thuộc tỉnh Lâm Đồng, Tạp chí Phân tích Hố, Lí Sinh học, T-20, số 4, trang 161-170 Michael Berg et al (2007), Magnitude of arsen pollution in the Mekong and Red River Deltas – Cambodia and Vietnam, Science of Total Environment 372, pp.413-425 Van Anh Nguyen, Sunbaek Bang, Pham Hung Viet, Kyoung-Woong Kim (2009), Contamination of groundwater and risk assessment for arsenic exposure in Ha Nam province, Vietnam, Environment International 35, pp.466-472 168