Chng I ĐĐồ án tốt nghiệpồ án tốt nghiệp MỤC LỤC Lời cảm ơn 3 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG 3 I 1 Đại cương về các kim loại nặng và ảnh hưởng của chúng đến môi trường 3 I 2 Ô nhiễm kim l[.]
Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC Lời cảm ơn CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG .3 I.1.Đại cương kim loại nặng ảnh hưởng chúng đến môi trường I.2 Ô nhiễm kim loại nặng hậu chúng .3 I.3 Nhiễm độc Chì hiểm hoạ mơi trường I.4 Asen nước uống I.5 Cadimi kim loại độc hại đại I.6 Thiếc nhiễm I.6.1 Động vật có vú biển nhiễm tồn cầu thiếc I.6.2 Các hợp chất thiếc cá Nhật Bản vịnh Aercachon I.7 Ơ nhiễm thuỷ ngân mơi trường CHƯƠNG II MÔI TRƯỜNG NƯỚC HÀ NỘI VÀ NGUỒN GỐC GÂY Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG II.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên thành phố Hà Nội II.1.1.Đặc điểm điạ lý tự nhiên II.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội II.2 Đặc điểm nước mặt thành phố Hà Nội II.2.1 Hệ thống sông .3 II.2.2 Hệ thống hồ ao II.2.3 Hệ thống mương II.3 Đặc điểm nước ngầm khu vực Hà Nội II.3.1 Tầng chứa nước Holoxen ( QIV) II.3.2.Tầng cách trầm tích Pleistoxen ( QIII) II.3.3 Tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích Pleistoxen (QII-III) II.4.Nguồn gốc gây ô nhiễm kim loại nặng môi trường nước Hà Nội Nguyễn Nhật Quang- CNMTB K44 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG III CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC .3 III.1 Tổng quan phương pháp xử lý kim loại nặng nước III.2 Phương pháp kết tủa hoá học III.3 Phương pháp trao đổi Ion III.4 Phương pháp điện hoá .3 III.5 Phương pháp oxy hoá- khử III.6 Xử lý nước thải có chứa kim loại nặng phương pháp tạo Pherit .3 III.6 Vấn đề xử lý kim loại nặng nước thải Việt nam CHƯƠNG IV CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KIM LOẠI NẶNG IV.1 Tổng quan phương pháp phân tích kim loại IV.2 Xử lý mẫu để xác định hàm lượng kim loại nặng IV.2.1 Giới thiệu .3 IV.2.2 Lọc .3 IV.2.3 Xử lý mẫu xác định kim loại tan axit IV.2.4 Xử lý mẫu để xác định tổng số kim loại nặng IV.2.5 Phân huỷ mẫu HNO3 IV.2.6 Phân huỷ mẫu HNO3 HCl IV.2.7 Phân huỷ mẫu hỗn hợp hai axit HNO3 H2SO4 .3 IV.2.8 Phân huỷ mẫu hỗn hợp axit HNO3 HClO4 .3 IV.2.9 Phân huỷ mẫu hỗn hợp axit HClO4, HNO3 HF IV.2.10 Phân huỷ mẫu phương pháp khơ ( tro hố ) .3 IV.2.11 Phân huỷ mẫu thiết bị vi sóng IV.3 Phương pháp quang phổ phát xạ nguồn Plasma ghép nối cảm ứng ( ICPAES) IV.3.1 Giới thiệu phương pháp .3 IV.3.2 Các loại nhiễu Nguyễn Nhật Quang- CNMTB K44 Đồ án tốt nghiệp IV.3.3 Áp dụng phương pháp ICP-AES xác định kim loại nặng mẫu nước IV.4 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) để xác định hàm lượng kim loại nặng .3 IV.4.1 Giới thiệu .3 IV.4.2 Xác định kim loại phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử lửa (Flame AAS) IV.4.3 Phương pháp AAS dùng lửa Acetylen-khơng khí nén(Ac-Air) làm nguồn nguyên tử hoá IV.4.4 Phương pháp chiết trước đo quang phổ dùng lửa không khí nén – Acetylen IV.5 Phương pháp cực phổ xác định hàm lượng kim loại nặng nước IV.5.1 Đặc điểm chung IV.5.2 Cơ sở lý thuyết IV.5.3 Các phương pháp phân tích Von-Ampe CHƯƠNG V QUÁ TRÌNH PHÂN TÍCH VÀ KẾT QUẢ V.1 Các địa điểm lấy mẫu V.2 Lựa chọn phương pháp phân tích V.3 Kết phân tích kim loại nặng nguồn nước mặt Hà Nội V.3.1 Kết phân tích As mẫu nước mặt .3 V.3.2 Kết phân tích tổng Cr, Zn mẫu nước mặt .3 V.3.3 Kết phân tích Pb mẫu nước mặt V.3.4 Kết phân tích Cd mẫu nước mặt V.3.5 Kết phân tích Fe, Mn mẫu nước mặt .3 V.3.6 Một số kết luận từ kết phân tích V.4 Kết phân tích kim loại nặng nước ngầm Hà Nội Phụ lục Nguyễn Nhật Quang- CNMTB K44 Đồ án tốt nghiệp Tài liệu tham khảo Lời cảm ơn Trong trình làm đồ án tốt nghiệp, em hướng dẫn bảo tận tình thầy giáo TS Vũ Đức Thảo Em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Em Nguyễn Nhật Quang- CNMTB K44 Đồ án tốt nghiệp xin chân thành cảm ơn thầy cô Viện khoa học công nghệ môi trường bạn bè giúp đỡ em hoàn thành luận văn Người thực hiện: Nguyễn Nhật Quang CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG I.1.Đại cương kim loại nặng ảnh hưởng chúng đến môi trường Kim loại nặng kim loại có khối lượng riêng lớn g/cm Chúng tồn khí (dạng hơi), thuỷ quyển( muối hồ tan), địa quyển( dạng rắn khơng tan, khống, quặng ) sinh ( thể Nguyễn Nhật Quang- CNMTB K44 Đồ án tốt nghiệp người, động thực vật) Cũng nhiều nguyên tố khác, kim loại nặng cần thiết cho sinh vật trồng động vật, không cần thiết Những kim loại cần thiết cho sinh vật có nghĩa “ cần thiết “ hàm lượng định đó, nhiều lại gây tác động ngược lại Những kim loại không cần thiết, vào thể sinh vật dạng vết ( ít) gây tác động độc hại Với trình trao đổi chất, kim loại thường xếp loại độc Ví dụ niken, thực vật niken khơng cần thiết chất độc, động vật, niken lại cần thiết hàm lượng thấp Với kim loại cần thiết sinh vật cần lưu ý hàm lượng chúng sinh vật Nếu gây ảnh hưởng tới trình trao đổi chất, nhiều gây độc Như tồn khoảng hàm lượng tối ưu kim loại, có giá trị sinh vật hay quan sinh vật mà có tác dụng, giá trị có tác động tích cực lên phát triển sản phẩm trình trao đổi chất Kim loại nặng môi trường thường không bị phân huỷ sinh học mà tích tụ sinh vật, tham gia chuyển hoá sinh học tạo thành hợp chất độc hại độc hại Chúng tích tụ hệ thống phi sinh học( khơng khí, đất nước, trầm tích) chuyển hố nhờ biến đổi yếu tố vật lý hoá học nhiệt độ áp suất dòng chảy, oxy,nước Nhiều hoạt động nhân tạo tham gia vào trình biến đổi kim loại nặng nguyên nhân gây ảnh hưởng tới vịng tuần hồn vật chất hố địa, sinh học nhiều loại Mức độ ảnh hưởng hoạt động nhân tạo vòng tuần hồn kim loại định tính qua số hệ số khác Bên cạnh hệ số kỷ thuật, cịn có số yếu tố sau: Hệ số lan truyền IF( Interference factor) toàn cầu tỷ lệ lượng vật chất nhân tạo kim loại vào khí lượng vật chất tự nhiên kim loại Hệ số tích tụ địa chất Igeo logarit tỷ lệ nồng độ ngun tố trầm tích sơng thể sống: Nguyễn Nhật Quang- CNMTB K44 Đồ án tốt nghiệp Igeo =log CF nồng độ kim loại trầm tích sơng BF nồng độ kim loại thể sống Hệ số tích tụ khí quyển(EF) tỷ lệ nồng độ tương đối kim loại khí vỏ Trái Đất dựa nồng độ nhơm tương ứng: EF= Ảnh hưởng sinh học hố học kim loại nặng mơi trường cịn phụ thuộc vào nhiều yếu tố độ hoà tan muối, tính oxy khử, khả tạo phức khả tích tụ sinh học Ví dụ, muối kim loại dễ tan muối kim loại kiềm thổ nên chúng dễ vào thuỷ Một số hợp chất kim loại có tính oxy hố mạnh sẳn sàng tham gia phản ứng trao đổi tạo nên chất Các dẫn xuất N, S dễ kết hợp với cacbua kim loại nặng (Zn2+,Co2+,Mn2+,Fe2+ ) tạo thành phức chất bền vững Một số kim loại nặng lại tạo nên bậc oxy hoá khác bền vững điều kiện mơi trường để tham gia phản ứng oxi hố khử chuyển hố thành chất độc hơn( Fe 2+/Fe3+) Một số kim loại tham gia phản ứng chuyển hoá sinh học với thành phần thể sống tạo nên hợp chất cơ- kim loại( alky hoá (CH 3)2Hg, CH3Hg+, ) tích tụ sinh vật gây tác động độc hại Các kim loại nặng không phân bố thành phần môi trường thành phần môi trường hàm lượng kim loại nặng số khu vực địa phương thường có ý nghĩa q trình tuần hoàn kim loại Một số kim loại nặng tồn nước dạng hoà tan có nhiêu kim loại nặng lại tạo thành nước dạng khó hồ tan tham gia vào Nguyễn Nhật Quang- CNMTB K44 Đồ án tốt nghiệp chuyển hố sinh học Trong đáy biển có nhiều mỏ quặng kim loại ( ví dụ Mangan )[sách hố học mơi trường] (hình) I.2 Ơ nhiễm kim loại nặng hậu chúng Ngày người tiếp xúc trực tiếp với kim loại nặng nhiều dạng thức khác Kim loại nặng vào thể người sinh vật qua chuỗi thức ăn Loài người tiếp xúc lâu dài với kim loại độc hại môi trường với liều lượng khác Giáo sư Jerome Nriagu thuộc trường đại học Michigan khẳng định: “ Hơn tỷ người thành vật thí nghiệm thực tiếp xúc với kim loại độc có hàm lượng cao mơi trường” Theo tác giả này, nhiều triệu người bị chứng nhiễm độc kim loại mức phát bệnh Như ta thấy sau đây, phần lớn người nhiễm độc nước phát triển, Liên xô cũ Trung Âu, có nhiều khu thị nước phát triển trở thành nơi bị ô nhiễm nặng kim loại Sự nhiễm độc ngày tràn lan, việc xả chất thải tiếp tục theo mức độ ta khó lịng hy vọng tăng trưởng có giảm Trong nghiên cứu số lượng kim loại xả tồn cầu, khẳng định gia tăng giới thứ ba, có lẽ việc công nghiệp gây ô nhiễm đưa sang nước phương Nam giảm bớt nước cơng nghiệp, người sinh vật khác phải tiếp xúc với kim loại mức cao nhiều so với mức họ sống” Về mặt này, thuỷ ngân, Crom,Cadimi, Chì số kim loại nặng độc hại nhất, sau đến Đồng Lẽ tất nhiên,nếu ta loại trừ kim loại độc hại kim loại khơng có chút ích lợi cho người mà ta biết Chì, Cadimi thế, “ liều lượng tạo chất độc”, Paracelse nói thời Trung cổ Trong chế độ ăn uống bình thường, người ta tiêu thụ từ đến mg đồng ngày Thấp số lượng sinh bệnh thiếu máu trường hợp đặc biệt trẻ em, người ta thấy có chậm tâm thần vận động, liều lượng cao 15 mg/ngày, triệu chứng nôn mữa đau bụng xuất ca nghiêm trọng tiến đến mê tử vong Nguyễn Nhật Quang- CNMTB K44 Đồ án tốt nghiệp Kim loại, hợp kim hợp chất kim loại cần cho khoa học công nghệ đại ngày nay, việc thay hợp chất hữu số ứng dụng quan trọng(sợi quang chất bán dẫn hữu cơ) khơng cịn ngoại lệ Rất thấy kim loại mà khơng có ứng dụng Văn minh kinh tế quốc gia từ thời cổ đại dựa phần vào kim loại Đối với sống đại ln cần đến kim loại, chất dẻo thay kim loại số ứng dụng Thế nhiều cần đến xúc tác kim loại để xúc tiến trình polyme hoá tạo thành chất dẻo.Những chất xúc tác dùng thải môi trường Các kim loại chúng gây hiểm hoạ ghê gớm không lường trước được: bệnh Minamata bắt nguồn từ thuỷ ngân chất xúc tác phản ứng polyme hố hay sao? Sự thật khơng tránh q trình cơng nghiệp tạo chất thải kim loại làm cho môi trường trở nên bãi rác Bệnh dịch âm ỉ nguy hại vụ nhiễm độc kim loại nặng thêm nghiêm trọng kim loại nặng hiển nhiên không phân huỷ nguyên tố tồn lâu bền môi trường sống người động vật Thật ra, chúng tồn vĩnh viễn ta so sánh thời gian tồn chúng với tuổi thọ sinh vật ( ta không bàn đến phản ứng phóng xạ) Trong điều kiện bình thường khơng thể biến đổi phá huỷ chúng Thế nhưng, tác động số vi khuẩn, chúng kết hợp với hợp chất hữu để tạo nên chất độc có khả len lỏi vào mạch thực phẩm vào thể người trường hợp metyl thuỷ ngân Minâmta Người ta cho độc hại gây nên tất kim loại nặng thải hàng năm vào sinh vượt xa độc hại tất chất thải hữu phóng xạ I.3 Nhiễm độc Chì hiểm hoạ mơi trường Cách 8000 năm loài người bắt đầu luyện chì bên cạnh khói, chì chất độc nhân tạo khí Ngày ngộ độc chì tiếp tục bệnh tiếp xúc với độc tố chì nghề nghiệp mơi trường, bệnh phịng ngừa Nguyễn Nhật Quang- CNMTB K44 Đồ án tốt nghiệp Rủi ro ngộ độc thay đổi lớn phụ thuộc vào nơi sinh trú làm việc thành phố Băng Cốc, thành phố Mexico Jakarta phạm vi tiếp xúc chì lớn việc gia tăng sử dụng xe động Tuy có thành phố Chicogo Washington tiếp xúc với chì phần lớn hàm lượng chì từ sơn nội thất Nói chung người tiếp xúc ngộ độc chì từ nguồn : dùng xăng pha chì, sơn có chì , ống chì hệ thống cấp nước, trình khai mỏ, luyện chì chất đốt có chì Các nguồn khác phải thải chì bao gồm đường hàn bình đựng thức ăn, men sứ gốm, acquy, pin đồ mỹ phẩm Chì đặc biệt độc hại não thận, hệ thống sinh sản hệ thống tim mạch người Khi bị nhiễm độc chì ảnh hưởng có hại tới chức trí óc, thận, gây vơ sinh, sẩy thai tăng huyết áp Đặc biệt chì mối nguy hại trẻ em Một số kết nghiên cứu cho ta thấy nhiễm độc chì làm giảm mạnh số thông minh (IQ) trẻ em tuổi học Một số đánh giá cho thấy 10g/dl tăng chì máu gây mức giảm từ đến điểm IQ trẻ em bị nhiễm chì Nhiễm chì làm cho hệ thần kinh căng thẳng, phạm tội rối loạn tập trung ý trẻ em từ 7-11 tuổi tuổi trung niên nhiễm độc chì làm cho huyết áp tăng gây nhiều rỏi ro bệnh tim mạch Khác với hoá chất mà tác động lên sức khoẻ nồng độ thấp chưa chắn, việc nhiễm chì mức thấp bị ngộ độc cao Dù mức chì 10g/dl mốc giới hạn có ảnh hưởng đến sức khoẻ, nhiều nhà khoa học không cho mức thấp khơng có hại đến thể người Một số nghiên cứu phát tác hại trẻ em mức chì máu từ 5-10g/dl Ơ nhiễm chì gây hại cho sức khoẻ hiểm hoạ môi trường chung nước công nghiệp nước phát triển Trong trẻ em đô thị nước phát triển phần lớn em tuổi có mức chì trung bình máu lớn 10g/dl Một khảo sát 17 điểm nghiên cứu Trung Quốc xác định từ 65-99.5% trẻ em sống vùng cơng nghiệp giao thơng phát triển mạnh có mức chì máu vượt 10g/dl Ngay vùng ngoại vi có đến 50% trẻ em có mức chì máu không chấp nhận Ở Châu Phi Nguyễn Nhật Quang- CNMTB K44 10 ... với thành phần thể sống tạo nên hợp chất cơ- kim loại( alky hoá (CH 3)2Hg, CH3Hg+, ) tích tụ sinh vật gây tác động độc hại Các kim loại nặng không phân bố thành phần môi trường thành phần môi trường. .. K44 Đồ án tốt nghiệp xin chân thành cảm ơn thầy cô Viện khoa học công nghệ môi trường bạn bè giúp đỡ em hoàn thành luận văn Người thực hiện: Nguyễn Nhật Quang CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KIM LOẠI... môi trường hàm lượng kim loại nặng số khu vực địa phương thường có ý nghĩa q trình tuần hoàn kim loại Một số kim loại nặng tồn nước dạng hoà tan có nhiêu kim loại nặng lại tạo thành nước dạng