Luận văn thạc sĩ khoa học nghiên cứu sự ô nhiễm mangan trong nước giếng khoan và sự tích lũy trong cơ thể người dân tại xã thượng cát, huyện từ liêm, hà nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN - Trần Hoàng Mai NGHIÊN CỨU SỰ Ô NHIỄM MANGAN TRONG NƢỚC GIẾNG KHOAN VÀ SỰ TÍCH LŨY TRONG CƠ THỂ NGƢỜI DÂN TẠI XÃ THƢỢNG CÁT, HUYỆN TỪ LIÊM, HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN - Trần Hồng Mai NGHIÊN CỨU SỰ Ơ NHIỄM MANGAN TRONG NƢỚC GIẾNG KHOAN VÀ SỰ TÍCH LŨY TRONG CƠ THỂ NGƢỜI DÂN TẠI XÃ THƢỢNG CÁT, HUYỆN TỪ LIÊM, HÀ NỘI Chun ngành: Hóa phân tích Mã sớ: 60 44 29 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS Phạm Hùng Việt Hà Nội - 2012 Lời cảm ơn Lời đầu tiên, em bày tỏ lịng kính trọng biết ơn thầy GS.TS Phạm Hùng Việt, người giao đề tài tận tình hướng dẫn em hồn thành luận văn Em trân trọng cảm ơn cô TS Phạm Thị Kim Trang dìu dắt tạo điều kiện tốt để em hoàn thành luận văn Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới anh chị bạn trung tâm Nghiên Cứu Công Nghệ Môi Trường Phát Triển Bền Vững, trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên nhiệt tình giúp đỡ em suốt trình làm việc, học tập nghiên cứu Xin cảm ơn hỗ trợ kinh phí thiết bị dự án “Nghiên cứu nguồn nước Việt Nam” (VietAs – pha II) đề tài “Đánh giá mức độ ô nhiễm mangan nước giếng khoan nguy tác động sức khoẻ người dân vùng đồng sông Hồng, miền Bắc Việt Nam” mã số 105.09.59.09 Quỹ phát triển khoa học công nghệ quốc gia NAFOSTED tài trợ Em xin gửi tới thầy cô giáo trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội đặc biệt thầy khoa Hóa Học lòng tri ân sâu sắc Cuối cùng, từ sâu thẳm trái tim mình, cảm ơn gia đình, cảm ơn bố mẹ bên quan tâm, ủng hộ, động viên để có ngày hơm Hà Nội ngày 25/3/2012 Học viên Trần Hoàng Mai MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU CHƢƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Khái quát mangan 1.1.1 Tính chất vật lý tính chất hóa học 1.1.2 Những ứng dụng mangan hợp chất mangan 1.1.3 Vai trò mangan sống 1.2 Vấn đề ô nhiễm mangan nƣớc ngầm 1.2.1 Ô nhiễm mangan nƣớc ngầm giới 1.2.2 Ô nhiễm mangan nƣớc ngầm Việt Nam 10 1.3 Mangan thể ngƣời 13 1.3.1 Sự hấp thụ chuyển hóa mangan thể ngƣời 13 1.3.2 Nhiễm độc mangan ảnh hƣởng tới sức khỏe ngƣời 14 1.3.3 Sự tích lũy mangan tóc 16 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Địa điểm đối tƣợng nghiên cứu 21 2.1.1 Địa điểm nghiên cứu 21 2.1.2 Đối tƣợng nghiên cứu 22 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 23 2.2.1 Phƣơng pháp lấy mẫu 23 2.2.2 Phƣơng pháp vơ hóa mẫu tóc 23 2.2.3 Phƣơng pháp phân tích mangan quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS 25 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM 27 3.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 27 3.1.1 Hóa chất 27 3.1.2 Dụng cụ 27 3.1.3 Thiết bị 27 3.2 Thực nghiệm 28 3.2.1 Phân tích mẫu nƣớc 28 3.2.1.1 Lấy mẫu bảo quản mẫu 28 3.2.1.2 Xây dựng đƣờng chuẩn phân tích mangan 29 3.2.1.3 Chuẩn bị dung dịch kiểm chứng 29 3.2.1.4 Chuẩn bị mẫu phân tích 30 3.2.2 Phân tích mẫu tóc 30 3.2.2.1 Lấy mẫu bảo quản mẫu 30 3.2.2.2 Xử lí mẫu 30 3.2.3 Hiệu suất thu hồi độ lặp lại 32 3.2.3.1 Xác định hiệu suất thu hồi 32 3.2.3.2 Kiểm tra độ lặp lại qui trình phân tích mẫu tóc 33 3.2.4 Phƣơng pháp xử lý số liệu 33 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 4.1 Độ tin cậy qui trình phân tích 34 4.1.1 Giới hạn phát giới hạn định lƣợng thiết bị 34 4.1.2 Đƣờng chuẩn phân tích mangan 34 4.1.3 Hiệu suất thu hồi mẫu tóc kiểm chứng 35 4.1.4 Hiệu suất thu hồi mẫu tóc thêm chuẩn 36 4.1.4 Độ lặp lại qui trình phân tích mẫu tóc 37 4.2 Ô nhiễm mangan nƣớc giếng khoan khu vực nghiên cứu 38 4.3 Sự tích lũy mangan tóc ngƣời dân khu vực nghiên cứu 44 4.3.1 Hàm lƣợng mangan tóc ngƣời Thƣợng Cát Nghĩa Dân 44 4.3.2 Ảnh hƣởng độ tuổi đến tích lũy mangan tóc 51 4.3.3 Ảnh hƣởng giới tính đến tích lũy mangan tóc 54 KẾT LUẬN 57 KIẾN NGHỊ 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 65 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT * AAS: Atomic Absorption Spectroscopy- quang phổ hấp thụ nguyên tử * CRM: Cetificate Reference Material * P.P: polypropylen * MMT: Methylcyclopentadienyl Mangan Tricacbonyl * SOD: enzym superoxide dismutase * WHO: World Health Organization- tổ chức y tế giới * PMS: triệu chứng tiền kinh nguyệt phụ nữ DANH MỤC HÌNH Hình số Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Nội dung Bản đồ phân bố nồng độ Mn vùng Araihazar, Băng-la-đét Bản đồ phân bố nồng độ Mn nƣớc giếng khoan số tỉnh đồng sông Hồng Bản đồ phân bố nồng độ Mn nƣớc giếng khoan số tỉnh đồng sơng Mê-kơng Trang 11 12 Hình 2.1 Địa điểm nghiên cứu 21 Hình 2.2 Sơ đồ khối thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS 25 Hình 3.1 Lọc mẫu nƣớc 28 Hình 3.2 Qui trình phân tích Mn mẫu tóc 31 Hình 3.3 Một số hình ảnh xử lí mẫu tóc 32 Hình 4.1 Đƣờng chuẩn Mn thiết bị AA-6800 35 Hình 4.2 Sự phân bố nồng độ Mn Thƣợng Cát Nghĩa Dân 39 Hình 4.3 Ơ nhiễm Mn nƣớc giếng khoan Thƣợng Cát 40 Hình 4.4 So sánh nồng độ Mn Thƣợng Cát với số khu vực khác 41 Hình 4.5 Sự phân bố Mn theo độ sâu 43 Hình 4.6 Sự phân bố Mn mẫu tóc ngƣời Thƣợng Cát Nghĩa Dân 44 Hình 4.7 Hàm lƣợng Mn trung bình tóc ngƣời Thƣợng Cát Nghĩa Dân 45 Hình 4.8 So sánh hàm lƣợng Mn tóc ngƣời Thƣợng Cát với số khu vực 47 Hình 4.9 Sự phân bố Mn tóc ngƣời Thƣợng Cát Nghĩa Dân 48 Hình 4.10 So sánh hàm lƣợng Mn mẫu tóc Thƣợng Cát Nghĩa Dân 49 Hình 4.11 Nguy gây ảnh hƣởng tới sức khỏe ngƣời nhiễm độc Mn 50 Hình 4.12 Ảnh hƣởng độ tuổi đến tích lũy Mn tóc 53 Hình 4.13 Ảnh hƣởng giới tính đến tích lũy mangan tóc 56 DANH MỤC BẢNG Bảng số Nội dung Bảng 1.1 Một số thông số vật lí quan trọng Mn Bảng 1.2 Tiêu chuẩn Mn nƣớc uống số tổ chức, quốc gia Bảng 1.3 Tóm tắt số nghiên cứu ô nhiễm Mn nƣớc ngầm Việt Nam 10 Tóm tắt số nghiên cứu tích lũy Mn tóc phơi nhiễm từ Bảng 1.4 nguồn nƣớc Trang 17 Bảng 2.1 Các mẫu nƣớc mẫu tóc Thƣợng Cát Nghĩa Dân 22 Bảng 2.2 Chƣơng trình xử lí mẫu tóc lị vi sóng 24 Bảng 4.1 Xác định giới hạn phát giới hạn định lƣợng thiết bị 34 Bảng 4.2 Hiệu suất thu hồi mẫu tóc kiểm chứng 35 Bảng 4.3 Hiệu suất thu hồi mẫu tóc thêm chuẩn 36 Bảng 4.4 Độ lặp lại qui trình phân tích mẫu tóc 37 Bảng 4.5 Nồng độ Mn nƣớc giếng khoan Thƣợng Cát Nghĩa Dân 38 Bảng 4.6 Hàm lƣợng Mn tóc ngƣời Thƣợng Cát Nghĩa Dân 44 Bảng 4.7 Hàm lƣợng Mn trung bình nhóm tuổi khác 51 Trần Hồng Mai Lớp K20 - Hóa phân tích MỞ ĐẦU Mangan nguyên tố phổ biến thứ 12 sinh Hàm lƣợng bề mặt trái đất chiếm khoảng 0,098% khối lƣợng Mangan có mặt nhiều đối tƣợng mơi trƣờng nhƣ đất, nƣớc, trầm tích vật chất sinh học khác Đây nguyên tố cần thiết cho phát triển sinh giới Tuy vậy, mangan trở thành kim loại có tính độc hại đƣợc hấp thụ nồng độ cao Với ngƣời, mangan gây hội chứng đƣợc gọi “manganism”, gây ảnh hƣởng đến hệ thần kinh trung ƣơng, bao gồm triệu chứng nhƣ đau đầu, ngủ, viêm phổi, run chân tay, lại khó khăn, co thắt mặt, tâm thần phân liệt chí ảo giác Nó ảnh hƣởng tiêu cực đến hệ sinh thái thông qua chuỗi thức ăn Với nồng độ cao nƣớc, mangan với sắt nguyên nhân gây tƣợng nƣớc cứng, tƣợng nhuộm màu dụng cụ nấu nƣớng, đồ dùng nhà tắm quần áo, gây mùi thức ăn nƣớc uống Nhiều tài liệu nghiên cứu mangan đƣợc tìm thấy nguồn nƣớc ngầm nhiều quốc gia giới Ví dụ Băng-la-đét, Cam-pu-chia, Newzealand, Việt Nam…Tại Việt Nam, hàng chục triệu ngƣời dân sống vùng nông thôn dùng giếng khoan để khai thác nƣớc ngầm tầng nơng phục vụ cho mục đích sinh hoạt Do đó, nguy phơi nhiễm mangan từ nƣớc ăn uống gây ảnh hƣởng tới sức khỏe lớn Với mong muốn đánh giá mức độ ô nhiễm mangan nƣớc giếng khoan nguy tác động đến sức khỏe ngƣời dân, luận văn đƣợc thực với chủ đề: “Nghiên cứu ô nhiễm mangan nước giếng khoan tích lũy thể người dân xã Thượng Cát, huyện Từ Liêm, Hà Nội” gồm mục tiêu cụ thể sau: Xác định nồng độ mangan nƣớc giếng khoan xã Thƣợng Cát, huyện Từ Liêm, Hà Nội Nghiên cứu tích lũy mangan tóc ngƣời dân xã Thƣợng Cát, huyện Từ Liêm, Hà Nội Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN Trần Hoàng Mai Lớp K20 - Hóa phân tích CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Khái quát mangan 1.1.1 Tính chất vật lý tính chất hóa học Mangan kim loại màu trắng bạc, có kí hiệu Mn có số hiệu nguyên tử 25 [43] Mangan có số dạng thù hình khác mạng lƣới tinh thể tỉ khối, bền nhiệt độ thƣờng dạng α với mạng lƣới lập phƣơng tâm khối [5] Dƣới số thông số vật lý quan trọng mangan Bảng 1.1 Một số thông số vật lý quan trọng Mn Số hiệu nguyên tử 25 Khối lƣợng nguyên tử 54,938045 g.mol-1 Cấu hình electron [Ar] 4s2 3d5 Tỉ trọng 7,21 g.cm−3 (gần nhiệt độ phòng) Điểm nóng chảy 1246 0C Điểm sơi 2061 0C Năng lƣợng hóa 221 kJ.mol−1 Bán kính ngun tử 127 pm Độ cứng (thang Moxơ) 5÷6 Độ dẫn điện (Hg=1) Mangan cứng dễ vỡ nhƣng dễ bị oxi hóa Các trạng thái oxi hóa phổ biến Mangan +2, +3, +4, +6 +7 Trong đó, trạng thái ổn định Mn+2 [5] Mangan kim loại tƣơng đối hoạt động Nó dễ bị oxi hóa khơng khí chất oxi hóa mạnh nhƣ O2, F2, Cl2 tạo nên hợp chất Mn2O3, Mn3O4, MnF4, MnCl2 Ở dạng bột nhỏ, mangan tác dụng với nƣớc giải phóng hidro theo phản ứng: Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN Trần Hồng Mai Lớp K20 - Hóa phân tích Mn + 2H2O -> Mn(OH)2 +H2 Phản ứng xảy mãnh liệt nƣớc có muối amoni Mn(OH)2 tan dung dịch muối amoni Mn(OH)2 + 2NH4+ -> Mn2+ + 2NH3 +2H2O Mangan tác dụng mạnh với dung dịch axit lỗng nhƣ HCl, H2SO4 giải phóng hidro, nhƣng lại thụ động hóa dung dịch HNO3 đặc, nguội Nó tan dung dịch HNO3 đặc, nóng theo phản ứng 3Mn +8HNO3 -> 3Mn(NO3)2 +2NO + 4H2O Mangan phản ứng với nguyên tố không kim lọai nhƣ lƣu huỳnh, niơ, photpho, cacbon silic nhiệt độ cao Nhờ tính chất nên mangan có vai trò chất loại oxi luyện kim [5] 1.1 Những ứng dụng mangan hợp chất mangan Ứng dụng lớn mangan công nghiệp sản xuất sắt, gang, hợp kim thép, việc chế tạo thép không gỉ [38] Mangan có khả loại oxi, loại lƣu huỳnh thép, gang có khả tạo hợp kim với sắt tạo thành thép đặc biệt nên truyền cho thép tính chất tốt nhƣ khó gỉ, cứng chịu mài mòn Khoảng 85 - 90% lƣợng mangan đƣợc sản xuất để phục vụ cho việc sản xuất gang, thép ngành luyện kim [5] Ứng dụng lớn thứ hai mangan sản xuất hợp kim nhôm [43] Hợp kim nhơm với hàm lƣợng mangan khoảng 1,5% có khả chống lại ăn mịn Mangan đƣợc thêm vào vàng, bạc, bismuth, đồng… để phục vụ cho mục đích cụ thể, thƣờng liên quan đến ngành công nghiệp điện tử Các hợp chất mangan đƣợc ứng dụng lĩnh vực khác Mangan dioxit (MnO2) hợp chất có tính oxi hóa đƣợc sử dụng để phục vụ cho việc làm sạch, khử màu cho mục đích tẩy uế MnO2 đƣợc sử dụng sản xuất oxi clo Mangan(II) clorua (MnCl2) đƣợc dùng phẩm nhuộm, pin, ắc qui chất làm khô sơn [37] Mangan(II) oxit (MnO) đƣợc sử dụng việc in sản phẩm dệt, ceramic, sơn, thủy tinh màu, phân bón Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN Trần Hồng Mai Lớp K20 - Hóa phân tích …Methylcyclopentadienyl mangan tricacbonyl (MMT), hợp chất mangan hữu tác nhân làm tăng số octan xăng khơng chì Canada, Hoa Kỳ, châu Âu, châu Á Nam Mỹ [38] 1.1.3 Vai trò mangan sống Mangan đƣợc tìm thấy nhiều loại thức ăn khác nhau, bao gồm: loại quả, hạt, trái cây, họ đậu, trà, loại rau nhiều lá, sữa bột sơ sinh, vài loại thịt cá [39] Đây nguyên tố cần thiết cho tất lồi Cơ thể ngƣời trung bình chứa khoảng 12 mg mangan, đƣợc lƣu trữ chủ yếu xƣơng, gan, thận tuyến tụy [43] Con ngƣời hấp thụ mangan dạng hịa tan Mn+2 [30],[43] Mangan thành phần enzym superoxit dimutat (SOD), loại enzym chống oxy hóa chủ yếu có ti thể, giúp chống lại gốc tự Các gốc tự xuất cách tự nhiên thể nhƣng lại làm hỏng màng tế bào DNA, gây nên lão hóa, bệnh tim ung thƣ Sự có mặt SOD giúp trung hịa gốc tự này, làm giảm chí ngăn ngừa số tác hại mà gốc tự gây [43] Mangan kích hoạt enzym mà enzym đóng vai trò thiết yếu việc sử dụng số chất dinh dƣỡng quan trọng nhƣ biotin, thiamin, axit ascobic cholin Nó chất xúc tác tổng hợp axit béo cholesterol, tạo điều kiện cho trao đổi protein, cacbohydrat, tham gia vào việc sản xuất hooc mơn giới tính trì sức khỏe sinh sản Ngồi ra, mangan kích hoạt enzym việc hình thành xƣơng Cũng có giả thuyết đƣợc đƣa mangan tham gia vào việc sản xuất hooc môn tuyến giáp đƣợc gọi thyroxin trì sức khỏe tế bào thần kinh Mangan giúp làm giảm triệu chứng tiền kinh nguyệt phụ nữ (PMS) Trong nghiên cứu lâm sàng, phụ nữ ăn - mg mangan phần ăn ngày có thay đổi tâm trạng chuột rút so với ngƣời ăn mg Mn/ngày Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN Trần Hoàng Mai Lớp K20 - Hóa phân tích Vì mangan đóng vai trị quan trọng loạt hệ thống enzym nên chế độ ăn uống thiếu mangan tác động tới nhiều trình sinh lý Ở ngƣời, thiếu mangan dẫn đến triệu chứng: buồn nôn, nôn, dung nạp glucozơ, phát ban da, màu tóc, mức cholesterol thấp, chóng mặt, nghe bị tổn thƣơng chức hệ thống sinh sản Thiếu mangan nặng trẻ gây tê liệt, co giật, mù điếc Ở động vật thí nghiệm, thiếu mangan dẫn đến chậm tăng trƣởng, bất thƣờng xƣơng, gây sai sót q trình chuyển hóa cacbohydrat chất béo Ngồi ra, động vật thí nghiệm cho ăn theo chế độ thiếu mangan phát triển cân bị rối loạn chuyển động Mangan đóng vai trị quan trọng tổng hợp lignin, chuyển hóa axít thephenolic q trình quang hợp thực vật 1.2 Vấn đề ô nhiễm mangan nƣớc ngầm 1.2.1 Ô nhiễm mangan nước ngầm giới Mangan có mặt 100 loại khống khác nhau, ví dụ: hausmanit (Mn3O4) chứa khoảng 72% mangan, pyrolusite (MnO2) chứa khoảng 63% mangan [4] Thơng qua q trình rửa trơi, phong hóa đất đá hoạt động ngƣời mangan đƣợc tích tụ nguồn nƣớc khác nhƣ ao, hồ sông, suối, biển… gọi chung nƣớc bề mặt từ nƣớc bề mặt mangan đƣợc ngấm vào mạch nƣớc lịng đất mà ta gọi nƣớc ngầm Đó lí mangan nói riêng nhiều ngun tố kim loại nặng nói chung có mặt nguồn nƣớc ngầm nhiều quốc gia giới Tại giếng có độ sâu lớn, nƣớc có liên hệ, trao đổi với đá thời gian dài nên làm cho nồng độ mangan giếng thƣờng cao [30] Ngoài điều kiện địa hóa khống vật, nồng độ mangan nƣớc ngầm cịn chịu ảnh hƣởng điều kiện hóa học nƣớc hoạt động vi sinh vật [30] Hóa học nƣớc bao gồm: pH, khử (Eh), hàm lƣợng oxi hòa tan, hàm lƣợng cac bon hữu hòa tan yếu tố ảnh hƣởng đến di động mangan, điều khiển dạng tồn nhƣ nồng độ mangan môi trƣờng nƣớc Mangan Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN Trần Hồng Mai Lớp K20 - Hóa phân tích tồn trạng thái khử hòa tan Mn2+ pH Eh thấp nhƣng bị oxi hóa thành dạng kết tủa có mặt oxi pH cao Vì thế, điều kiện cân bằng, mangan tồn dạng Mn2+ pH < Eh khoảng 800mV [30] Nồng độ mangan dƣới điều kiện kỵ khí, điển hình tầng ngậm nƣớc nơng nói chung thấp Lí điều kiện kỵ khí, mangan đƣợc tìm thấy trạng thái oxi hóa bền vững nó, thƣờng MnO2 - hợp chất tan [30] Các vi sinh vật đóng vai trị quan trọng vào di động mangan làm tăng giảm nồng độ mangan nƣớc ngầm Sự ảnh hƣởng trực tiếp cách thơng qua xúc tác enzym tế bào đến khử, oxi hóa hay dạng tồn mangan gián tiếp cách thay đổi điều kiện pH Eh [30] Sự có mặt mangan nồng độ thấp nguồn nƣớc tự nhiên cần thiết cho sức khỏe ngƣời Tuy nhiên, nồng độ cao, mangan lại gây nhiều tác động tiêu cƣc Dựa số liệu nguy ảnh hƣởng tới sức khỏe mangan, tổ chức Y Tế Thế Giới WHO đề nghị hạ mức tiêu chuẩn cho phép mangan nƣớc uống (WHO, 2008) 0,4 mg/L thay cho tiêu chuẩn trƣớc (WHO, 2004) 0,5 mg/L [26] Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cụ thể, đất nƣớc áp dụng tiêu chuẩn cách khác Chẳng hạn, Scotland áp dụng tiêu chuẩn 0,05 mg/L, quan bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ (USEPA, 2003) Thụy Điển áp dụng tiêu chuẩn 0,3 mg/L, Việt Nam qui chuẩn mangan nƣớc ăn uống Y Tế ban hành (QCVN 01:2009/BYT) 0,3 mg/L [1] Bảng 1.2 Tiêu chuẩn Mn nước uống số tổ chức, quốc gia STT Tên tổ chức, quốc gia Mn (mg/L) Việt Nam QCVN 01:2009/BYT 0,3 Newzealand 0,5 Tổ chức Y tế giới (2008) 0,4 Cơ quan bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ (2003) Thụy Điển 0,3 Scotland 0,05 Băng-la-đét 0,1 Canada 0,05 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN Trần Hồng Mai Lớp K20 - Hóa phân tích Tình trạng ô nhiễm mangan nƣớc ngầm xảy nhiều quốc gia giới, đáng ý Băng-la-đét, Cam-pu-chia đồng sông Mê-kơng Có thể nói Băng-la-đét thực thảm họa Tầng ngậm nƣớc nông nguồn cung cấp nƣớc ăn uống cho lƣợng lớn dân cƣ (khoảng 140 triệu ngƣời) vùng ngoại ô vùng đô thị Tuy nhiên, điều đáng lo ngại là, vấn đề ô nhiễm asen cịn điểm nóng đất nƣớc khảo sát đƣợc tiến hành gần cho kết nửa số giếng Băng-la-đét có nồng độ vƣợt tiêu chuẩn cho phép mangan sắt Nồng độ mangan 3534 mẫu nƣớc ngầm dao động khoảng từ < 0,001 mg/L đến 9,98 mg/L Giá trị trung bình trung vị lần lƣợt 0,554 mg/L 0,287 mg/L 27% số mẫu có nồng độ nhỏ tiêu chuẩn cho phép Băng-la-đét (0,1 mg/L) 32% số mẫu có nồng độ mangan khoảng 0,1 -0,4 mg/L 25% số mẫu có nồng độ khoảng 0,4 - 1,0 mg/L 17% số mẫu có nồng độ mangan > 1,0 mg/L 10 mẫu có nồng độ mangan vƣợt mg/L [18] Nhiều giếng vùng Araihazar, Băng-la-đét có nồng độ mangan nằm khoảng 0,4 - mg/L Nồng độ mangan trung bình tổng số 1299 giếng khoan đƣợc thu thập diện tích khoảng 26 km2 1,28 mg/L ( hình 1.1) Hình 1.1 Bản đồ phân bố nồng độ Mn vùng Araihazar, Băng-la-đét Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN Trần Hoàng Mai Lớp K20 - Hóa phân tích Ảnh hƣởng nguy hại ô nhiễm nguồn nƣớc tới sức khỏe cộng đồng đƣợc tác giả Frisbie cộng cảnh báo cơng trình nghiên cứu năm 2008 vùng tây Băng-la-đét Hơn 60 triệu ngƣời dân sống khu vực phải sử dụng nguồn nƣớc uống không đảm bảo mức an toàn nhiều nguyên tố kim loại Số giếng có hàm lƣợng vƣợt tiêu chuẩn WHO mangan 78%, asen 33% uran 48% (n = 71) [16] Tƣơng tự nhƣ Băng-la-đét, việc sử dụng nƣớc ngầm Cam-pu-chia gặp nguy hiểm ô nhiễm kim loại nặng độc hại, mà điển hình asen mangan Theo nghiên cứu Johanna cộng [12], gia đình có sử dụng nƣớc giếng khoan đƣợc lựa chọn để lấy mẫu diện tích khoảng 3700km2, với mật độ mẫu /30 km2 Kết phân tích cho thấy có 75 (57% số giếng) tổng số 131 mẫu nƣớc có nồng độ mangan vƣợt tiêu chuẩn cho phép WHO (0,4 mg/L) Ô nhiễm mangan nƣớc giếng khoan đƣợc phát năm 2008 tỉnh Preyveng Kandal, Cam-pu-chia 32% số mẫu nƣớc (n = 28) có hàm lƣợng mangan > 0,4mg/L Hơn nửa số mẫu ô nhiễm mangan lại không ô nhiễm asen [33] Vấn đề ô nhiễm nguồn nƣớc điểm nóng đồng châu thổ sơng Mê-kơng rộng lớn (diện tích khoảng 62000km2) Asen nƣớc ngầm đƣợc dùng làm nƣớc uống có nồng độ dao động khoảng 0,1-1340 µg/L, với 37% số giếng nghiên cứu có nồng độ asen >10 µg/L, 50% số giếng có nồng độ mangan vƣợt tiêu chuẩn cho phép WHO (0,4mg/L) Do đó, mangan đƣợc đánh giá chất gây ô nhiễm quan trọng thứ hai nƣớc ngầm sau asen đồng Mê-kông Khoảng triệu ngƣời dân sinh sống chịu ô nhiễm từ nguồn nƣớc ngầm khơng qua xử lí Điều đáng lƣu ý giếng có nồng độ asen thấp lại có hàm lƣợng mangan cao ngƣợc lại Vì vậy, nƣớc ngầm an tồn ngun tố nhƣng lại khơng an tồn ngun tố khác [11] Nồng độ mangan cao đƣợc tìm thấy nƣớc ngầm số quốc gia khác Trong 475 mẫu nƣớc đƣợc tác giả Homoncik cộng (2010) thu thập Scotland có 30% số mẫu có nồng độ mangan vƣợt giới hạn cho phép nƣớc uống (0,05 mg/L), 9% số mẫu vƣợt tiêu chuẩn WHO (0,4 mg/L) [20] Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN Trần Hoàng Mai Lớp K20 - Hóa phân tích Ở Thụy Điển, ngƣời dân phải sử dụng nƣớc sinh hoạt có nồng độ mangan trung bình 0,15 ± 0,51 mg/L, với giá trị lớn lên tới 30 mg/L Khoảng 20% tổng số 12000 mẫu nƣớc có nồng độ cao tiêu chuẩn cho phép (0,3 mg/L) [26] Cũng với tiêu chuẩn mangan nƣớc uống 0,3 mg/L (USEPA, 2003), 3% tổng số 982 nguồn nƣớc ngầm đƣợc dùng để cung cấp nƣớc sinh hoạt cho ngƣời dân Hoa Kỳ có nồng độ mangan > 0,3 mg/L [26] Trong nghiên cứu khác đƣợc thực tổ chức Khảo Sát Địa Chất Hoa Kỳ năm 2002, nồng độ mangan 14 mẫu nƣớc giếng vùng Ottawa County nằm khoảng từ 0,15 - 9,8 mg/L, với trung vị mg/L [42] Ô nhiễm mangan đƣợc phát New Zealand phân tích 10000 nguồn nƣớc ngầm với 15% số mẫu vƣợt tiêu chuẩn sức khỏe quốc gia (0,5 mg/L) [23] Tại Ghana, nhiều nguồn nƣớc ngầm không đƣợc sử dụng chất lƣợng nƣớc thấp Theo nghiên cứu Rossiter cộng (2007) có lần lƣợt 21%, 11%, 6,7% tổng số 195 mẫu có nồng độ vƣợt ngƣỡng cho phép NO3-, Mn (0,4 mg/L) F- Ngoài ra, nƣớc ngầm đất nƣớc cịn bị nhiễm ngun tố khác nhƣ: As, Pb, U, Al, Cl[33] Do đó, nƣớc trở thành tài ngun vơ q giá Ghana Nƣớc ngầm vùng đầm lầy Naadermeer- Hà Lan bị nhiễm mangan Nồng độ trung bình 1042 mẫu nƣớc 1,2 ± 1,9 mg/L, nằm khoảng từ < 0,01-13 mg/L [34] Nhƣ vậy, từ quốc gia có kinh tế phát triển mạnh nhƣ: Hoa Kỳ, Thụy Điển, Newzealand, Hà Lan…tới quốc gia phát triển nhƣ: Cam-pu-chia, Băng-la-đét, Ghana…, từ châu Âu, châu Mỹ tới châu Á, châu Phi, ô nhiễm nƣớc ngầm nói chung nhiễm mangan nói riêng trở thành vấn đề mang tính thời sự, tồn cầu Con ngƣời khơng thể sống thiếu nƣớc Vì vậy, với việc sử dụng tài nguyên nƣớc ngầm nhƣ nguy phơi nhiễm mangan, gây ảnh hƣởng tới sức khỏe ngƣời lớn Do đó, các nhà khoa học giới khuyến cáo cần phải tiếp tục điều tra nghiên cứu vấn đề ô nhiễm mangan nƣớc cách sâu rộng Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN Trần Hồng Mai Lớp K20 - Hóa phân tích 1.2.3 Ô nhiễm mangan nước ngầm Việt Nam Ở Việt Nam, tầng nƣớc ngầm đồng sông Hồng sông Mê-kông đƣợc khai thác quy mô lớn để sử dụng làm nguồn nƣớc sinh hoạt Hiện nay, có khoảng 17 triệu ngƣời sống đồng sông Mê-kông [13] khoảng 16,6 triệu ngƣời sống đồng sông Hồng [40] Trong theo số báo cáo nhà khoa học ngồi nƣớc đƣợc trình bày dƣới cho thấy nƣớc ngầm Việt Nam đe dọa sức khỏe hàng triệu ngƣời bị ô nhiễm mangan Tuy nhiên, nghiên cứu vấn đề ô nhiễm mangan nƣớc ngầm nƣớc giếng khoan Việt Nam hạn chế Bảng 1.3 Tóm tắt số nghiên cứu nhiễm Mn nước ngầm Việt Nam Địa điểm Số mẫu Nồng độ TB Khoảng nồng độ Tác giả (mg/L) Gia Lâm, Hà Nội 11 1,5 2,7.10-3 – 5,5 Agusa (2005) Thanh Trì, Hà Nội 14 1,3 25,2 10-3 – 4,2 Agusa (2005) Vĩnh Trụ, Hà Nam 0,7 0,1 – 1,7 N.V.Anh (2009) Bồ Đề, Hà Nam 0,5 0,3 – 1,3 N.V.Anh (2009) Hòa Hậu, Hà Nam 0,7 0,1 – 1,8 N.V.Anh (2009) Nhân Đạo, Hà Nam 0,8 0,1 – 1,2 N.V.Anh (2009) An Giang 107 1,6 < 10-3 – 14,0 H.T.Hanh (2010) Đồng Tháp 86 1,1 4.10-3 – 11,0 H.T.Hanh (2010) Kiên Giang 123 0,6 10-3 – 9,6 H.T.Hanh (2010) Long An 89 0,7 < 10-3 – 9,1 H.T.Hanh (2010) Agusa cộng (2005) tìm thấy nồng độ asen, mangan bari cao phân tích 25 mẫu nƣớc giếng khoan huyện vùng ngoại ô Hà Nội Gia Lâm Luận văn Thạc sĩ khoa học 10 ĐHKHTN - ĐHQGHN Trần Hoàng Mai Lớp K20 - Hóa phân tích Thanh Trì Giá trị trung vị nồng độ mangan Gia Lâm Thanh Trì lớn mg/L, 76% số mẫu nƣớc ngầm có nồng độ mangan cao tiêu chuẩn cho phép WHO (0,4 mg/L) Xét huyện, số mẫu nƣớc đƣợc thu thập Gia Lâm 11, Thanh Trì 14[8] Với số mẫu nhƣ kết đem lại nói chung mang tính chất khảo sát sơ Một nghiên cứu xã nằm dọc hai bên bờ sông Hồng thuộc địa phận Hà Nội năm 2005 (từ xã Thƣợng Cát, Từ Liêm tới xã Duyên Hà, Thanh Trì) với số lƣợng mẫu nƣớc giếng khoan lớn (n=83) cho thấy: hàm lƣợng mangan trung bình 0,8 mg/L [31] cao qui chuẩn mangan nƣớc ăn uống Y Tế Việt Nam ban hành năm 2009 0,3 mg/L Hình 1.2 Bản đồ phân bố nồng độ Mn nước giếng khoan số tỉnh đồng sông Hồng[39] Một tỉnh khác đồng sông Hồng Hà Nam ghi nhận thấy ô nhiễm mangan nƣớc 66 mẫu nƣớc ngầm đƣợc thu thập xã Vĩnh Trụ, Nhân Đạo, Bồ Đề, Hịa Hậu Trong đó, Vĩnh Trụ, Bồ Đề Hòa Hậu nằm dọc theo Luận văn Thạc sĩ khoa học 11 ĐHKHTN - ĐHQGHN Trần Hồng Mai Lớp K20 - Hóa phân tích sơng Châu Giang cịn xã Nhân Đạo nằm bên cạnh sơng Hồng Điều đáng nói 70% số mẫu nƣớc ngầm có nồng độ mangan vƣợt qui chuẩn cho phép nƣớc ăn uống Việt Nam (0,3 mg/L) Khơng có khác biệt lớn nồng độ mangan nƣớc ngầm xã Nồng độ mangan nằm khoảng 0,1 - 1,7 mg/L (trung bình 0,7 mg/L) Vĩnh Trụ; 0,3 - 1,3 mg/L (trung bình 0,5 mg/L) Bồ Đề; 0,1 - 1,8 mg/L (trung bình 0,7 mg/L) Hịa Hậu; 0,1 - 1,2 mg/L (trung bình 0,8 mg/L) Nhân Đạo [31] Tình trạng ô nhiễm nƣớc ngầm đồng sông Mê-kông, miền nam Việt Nam có phần nặng nề so với đồng sơng Hồng Hình 1.3 Bản đồ phân bố nồng độ Mn nước giếng khoan số tỉnh đồng sông Mê-kông[12] Một nghiên cứu đƣợc tiến hành vào năm 2007 - 2008 tỉnh An Giang (n=107), Đồng Tháp (n=86), Kiên Giang (n=122) Long An (n=89) với tổng số mẫu thu thập đƣợc 404 mẫu Khoảng nồng độ mangan nƣớc thay đổi từ < 0,01 mg/L đến 14 mg/L Trong đó, xét chung tồn đồng 74% số mẫu nƣớc ngầm có nồng độ > 0,05mg/L Tình hình nhiễm tỉnh khác Luận văn Thạc sĩ khoa học 12 ĐHKHTN - ĐHQGHN ... cụ thể sau: Xác định nồng độ mangan nƣớc giếng khoan xã Thƣợng Cát, huyện Từ Liêm, Hà Nội Nghiên cứu tích lũy mangan tóc ngƣời dân xã Thƣợng Cát, huyện Từ Liêm, Hà Nội Luận văn Thạc sĩ khoa học. .. nƣớc giếng khoan nguy tác động đến sức khỏe ngƣời dân, luận văn đƣợc thực với chủ đề: ? ?Nghiên cứu ô nhiễm mangan nước giếng khoan tích lũy thể người dân xã Thượng Cát, huyện Từ Liêm, Hà Nội? ??... QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN - Trần Hoàng Mai NGHIÊN CỨU SỰ Ô NHIỄM MANGAN TRONG NƢỚC GIẾNG KHOAN VÀ SỰ TÍCH LŨY TRONG CƠ THỂ NGƢỜI DÂN TẠI XÃ THƢỢNG CÁT,