Nghiên cứu sự tích lũy các kim loại cd, pb, cu, zn trong một số loài nhuyễn thể ở vùng sông lam tỉnh nghệ an

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH BÙI THỊ NGỌC NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI Cd, Pb, Cu, Zn TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ Ở VÙNG SÔNG LAM - TỈNH NGHỆ AN LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGHỆ AN - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH BÙI THỊ NGỌC NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI Cd, Pb, Cu, Zn TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ Ở VÙNG SÔNG LAM - TỈNH NGHỆ AN Chuyên ngành: Hóa vơ Mã số: 60.440.113 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS TS PHAN THỊ HỒNG TUYẾT NGHỆ AN - 2014 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn này, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: PGS TS Phan Thị Hồng Tuyết - cán hướng dẫn giao đề tài, tận tình hướng dẫn khoa học tạo điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu Các thầy giáo mơn Hóa vơ thầy giảng dạy khoa Hố đóng góp nhiều ý kiến quý báu Phòng đào tạo Sau đại học, Ban chủ nhiệm khoa Hoá giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trình nghiên cứu Các thầy giáo phụ trách Phịng thí nghiệm tạo điều kiện tốt cho suốt trình làm thực nghiệm Xin chân thành cảm ơn người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập thực luận văn Nghệ An, tháng 10 năm 2014 Tác giả MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ KIM LOẠI NẶNG 1.1.1 Định nghĩa nguồn phát sinh kim loại nặng 1.1.2 Tính chất tác hại kim loại nặng 1.1.3 Giới thiệu ngun tố chì, cadimi, kẽm, đồng; tác dụng sinh hóa độc tính chúng 1.1.4 Qui trình tích luỹ kim loại nặng theo chuỗi thức ăn 19 1.1.5 Sự tích tụ nguyên tố Cd, Pb, Cu, Zn số loài nhuyễn thể 20 1.1.6 Giới hạn an toàn kim loại nặng: Cd, Pb, Cu, Zn 24 1.1.7 Tình hình nhiễm kim loại nặng giới Việt Nam 27 1.2 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 32 1.2.1 Đặc điểm sinh học đối tƣợng nghiên cứu 32 1.2.2 Giới thiệu địa điểm nghiên cứu 38 1.3 PHƢƠNG PHÁP ỨNG DỤNG ĐỂ XÁC ĐỊNH CHÌ, CADIMI, KẼM VÀ ĐỒNG 41 1.3.1 Phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS 42 1.4 CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU 44 1.4.1 Phƣơng pháp vơ hóa mẫu ƣớt 45 1.4.2 Phƣơng pháp vô hóa mẫu khơ 46 1.4.3 Phƣơng pháp vơ hóa mẫu khơ - ƣớt kết hợp 46 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ THỰC NGHIỆM 47 2.1 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT 47 2.1.1 Thiết bị dụng cụ 47 2.1.2 Hóa chất 47 2.2 LẤY MẪU VÀ XỬ LÝ MẪU 47 2.2.1 Lấy mẫu 47 2.2.2 Chuẩn bị mẫu nhuyễn thể để vơ hố mẫu 51 2.2.3 Xử lý mẫu 52 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 55 3.1 ĐIỀU KIỆN ĐO MẪU TRÊN MÁY PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ SHIMADZU AA- 6300 55 3.2 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG Cd, Pd, Cu VÀ Zn TRONG CÁC MẪU NGHIÊN NHUYỄN THỂ 56 3.2.1 Kết xác định hàm lƣợng Cu 56 3.2.2 Kết xác định hàm lƣợng Zn 58 3.2.3 Kết xác định hàm lƣợng Cd 59 3.2.4 Kết xác định hàm lƣợng Pb 61 3.3 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG Pb, Cd, Zn VÀ Cu TRONG NƢỚC SÔNG LAM BẰNG PHƢƠNG PHÁP AAS 63 3.4 ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI Zn, Cd, Pb, Cu TRONG CÁC LOÀI NHUYỄN THỂ NGHIÊN CỨU 65 KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Kim loại cadimi .6 Hình 1.2 Sơ đồ tích lũy cadimi .9 Hình 1.3 Kim loại chì 10 Hình 1.4 Kim loại đồng 13 Hình 1.5 Kim loại kẽm .16 Hình 1.6 Cơng ty Vedan Việt Nam xả nƣớc thải chƣa qua xử lý gây ô nhiễm 11km sông Thị Vải 29 Hình 1.7 Quy trình tích luỹ kim loại theo chuỗi thức ăn 20 Hình 1.8 Cơng ty Tungkuang (Cẩm Giàng - Hải Dƣơng) xả trực tiếp nƣớc thải không qua xử lý môi trƣờng 29 Hình 1.9 Lƣu vực hệ thống sơng Lam 41 Hình 1.10 Quá trình đo mẫu 43 Hình 2.1 Bản đồ địa điểm lấy mẫu .48 Hình 2.2 Cách cắt khép vỏ nhuyễn thể hai mảnh vỏ .51 Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng Cu mẫu phân tích giới hạn an toàn 57 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng Zn mẫu phân tích giới hạn cho phép 59 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng Cd mẫu phân tích giới hạn tiêu chuẩn 61 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng Pb mẫu phân tích giới hạn tiêu chuẩn 63 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng nguyên tố mẫu nƣớc .65 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Hàm lƣợng đồng kẽm số loài nhuyễn thể vùng biển Senegal 21 Bảng 1.2 Hàm lƣợng cadimi loài Brachidontes pharaonis loài Pinctada radiata vịnh Akuyu, Thổ Nhĩ Kỳ 21 Bảng 1.3 Hàm lƣợng chì cadimi số loài nhuyễn thể vùng biển Đà Nẵng năm 2007 .22 Bảng 1.4 Hàm lƣợng đồng kẽm số loài nhuyễn thể vùng biển Đà Nẵng năm 2008 .23 Bảng 1.5 Giới hạn cho phép hàm lƣợng chì cadimi số loại thực phẩm .24 Bảng 1.6 Quy định lƣợng ăn vào tối đa cho phép hàng ngày hàng tuần chì cadimi thực phẩm 25 Bảng 1.7 Mức tối đa cho phép chì cadimi ăn vào trẻ em theo trọng lƣợng thể 25 Bảng 1.8 Giới hạn cho phép hàm lƣợng đồng kẽm số loại thực phẩm .26 Bảng 1.9 Giới hạn cho phép hàm lƣợng Cd, Pb, Cu, Zn nƣớc mặt 26 Bảng 1.10 Tải lƣợng số chất gây ô nhiễm đổ biển số hệ thống sông .31 Bảng 2.1 Thông tin mẫu 50 Bảng 2.2 Các bƣớc xử lý mẫu nhuyễn thể 52 Bảng 2.3 Các bƣớc xử lý mẫu nƣớc 53 Bảng 3.1 Tổng kết điều kiện đo phổ AAS 55 Bảng 3.2 Kết xác định hàm lƣợng Cu số lồi nhuyễn thể sơng Lam 56 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Bảng 3.3 Kết xác định hàm lƣợng Zn số loài nhuyễn thể sông Lam 58 Bảng 3.4 Kết xác định hàm lƣợng Cd số lồi nhuyễn thể sơng Lam 60 Bảng 3.5 Kết xác định hàm lƣợng Pb số lồi nhuyễn thể sơng Lam 62 Bảng 3.6 Hàm lƣợng nguyên tố mẫu nƣớc 64 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an MỞ ĐẦU Các nhà khoa học thông qua nghiên cứu khẳng định đƣợc nhiều nguyên tố kim loại có vai trị quan trọng thể sống, nhiên tích lũy với hàm lƣợng lớn chúng gây độc hại cho thể Bên cạnh đó, thiếu hụt hay cân nhiều kim loại vi lƣợng, siêu vi lƣợng phận thể nhƣ gan, tóc, máu, huyết thanh, nguyên nhân hay dấu hiệu bệnh tật, ốm đau hay suy dinh dƣỡng gây tử vong Đối với số kim loại ngƣời ta biết đến tác động độc hại chúng Kim loại nặng kim loại có độc tính mơi trƣờng hệ sinh thái, thƣờng đƣợc biết đến gồm: Zn, Cu, Pb, Cd, Hg, Ni, As, Cr,… Các kim loại có nguồn gốc từ q trình sản xuất cơng nghiệp hố chất, luyện kim, hoạt động khai thác mỏ, hoá chất dùng nông nghiệp, giao thông vận tải, y tế… Kim loại nặng xâm nhập vào thể ngƣời chủ yếu thơng qua đƣờng tiêu hóa hơ hấp Tuy nhiên, với mức độ phát triển cơng nghiệp thị hố, mơi trƣờng sống bị ô nhiễm trầm trọng Các nguồn thải kim loại nặng từ khu công nghiệp vào khơng khí, vào nƣớc, vào đất, vào thực phẩm xâm nhập vào thể ngƣời qua đƣờng ăn uống, hít thở dẫn đến nhiễm độc Mặt khác, chúng vào chuổi thức ăn, lƣới thức ăn cuối xâm nhập, tích lũy thể ngƣời Do việc nghiên cứu phân tích kim loại nặng mơi trƣờng sống, thực phẩm tác động chúng tới thể ngƣời nhằm đề biện pháp tối ƣu bảo vệ chăm sóc sức khoẻ cộng đồng việc vô cần thiết Nhu cầu thực phẩm sạch, đảm bảo sức khỏe trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách đƣợc toàn xã hội quan tâm [1,4] Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Hiện nay, bên cạnh việc sử dụng phƣơng pháp lý hóa quan trắc nhiễm kim loại nặng phƣơng pháp sử dụng nhuyễn thể hai mảnh vỏ đƣợc ứng dụng rộng rãi giới mang lại nhiều thành tựu Nhiều nghiên cứu cho thấy nhuyễn thể hai mảnh vỏ có khả đặc biệt việc tích tụ chất gây nhiễm định mô chúng với hàm lƣợng cao nhiều lần so với mơi trƣờng bên ngồi, nơi chúng sinh sống lồi tƣợng trƣng cho nhiễm khu vực nghiên cứu [7,20,21] Các lồi sị, vẹm, trai, hến đƣợc sử dụng rộng rãi để làm sinh vật thị cho mức ô nhiễm kim loại nặng Các nghiên cứu giới loài giống Corbicula rằng, lồi có khả tích lũy cao kim loại nặng đặc biệt Hg Kết nghiên cứu Inza cộng cho thấy Corbicula có khả tích lũy nhanh Hg Sự tích lũy Cu đặc biệt cao loài Hến (Corbicula fluminea), giai đoạn chƣa trƣởng thành Ở Việt Nam có số tác giả nghiên cứu khả tích lũy kim loại nặng đối tƣợng thực phẩm nhuyễn thể, nhƣng số lƣợng nghiên cứu vấn cịn thực số vùng Các nghiên cứu tích lũy kim loại nặng lồi hai mảnh vỏ đƣợc công bố chƣa nhiều Các kết nghiên cứu cho thấy mơ lồi nhuyễn thể chứa kim loại nặng, đặc biệt số lồi nhuyễn thể có khả đặc biệt việc tích lũy kim loại nặng [5,6,8,12,13] Nghệ An tỉnh có phát triển nhanh cơng nghiệp, khu công nghiệp lớn vùng đƣợc thị hóa nhanh nƣớc Nguồn nƣớc hệ thống sơng Lam có tầm quan trọng đặc biệt ý nghĩa sống tỉnh Nghệ An nhƣ tỉnh Hà Tĩnh, cấp nƣớc cho sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản phát triển thủy điện, giao thông vận tải, du lịch sông nƣớc Sông Lam tiếp nhận nhiều chi lƣu nhƣ: Sông Hiếu Chanh Anh Sơn, sông La Đức Quang Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 57 Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng Cu mẫu phân tích giới hạn an toàn (theo [1]) Nhận xét: - Hàm lƣợng Cu lồi khác có chênh lệch đáng kể, cịn lồi sai khác khơng lớn Trong đó: o Hàm lƣợng Cu mẫu hến cao nhất, vƣợt giới hạn cho phép nhƣng không nhiều hai đợt lấy mẫu hàm lƣợng Cu mẫu hai đợt lấy mẫu khác không đáng kể o Hàm lƣợng Cu mẫu trai ốc cao nhƣng nằm giới hạn cho phép - Hàm lƣợng Cu mẫu nhuyễn loại lấy hai địa điểm khác nhau, hai thời điềm khác có khác khơng đáng kể Điều cho thấy tích lũy Cu mẫu nhuyễn thể có kích thƣớc tƣơng đối giống không phụ thuộc nhiều vào môi trƣờng - Hàm lƣợng đồng (Cu) loài nhuyễn thể khác khác Lồi hến có tích lũy Cu cao nhất, lồi ốc trai có tích lũy thấp gần Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 58 - Hàm lƣợng đồng mẫu hến vƣợt qua giới hạn cho phép quy định Y tế an tồn sinh học hóa học thực phẩm Do sử dụng hến làm nguồn thực phẩm cần phải ý, đặc biệt hến cầu Bến Thủy - Nghệ An 3.2.2 Kết xác định hàm lƣợng Zn Kết xác định hàm lƣợng Zn mẫu nhuyễn thể đƣợc trình bày bảng 3.3 biểu diễn đồ thị hình 3.2 Bảng 3.3 Kết xác định hàm lƣợng Zn số lồi nhuyễn thể sơng Lam Hàm lƣợng Zn Thời gian lấy mẫu (mg/kg khối lƣợng ƣớt) Tên mẫu Địa điểm thu mẫu Cầu Nam Đàn Cầu Bến Thủy 6/12/2013 7/6/2014 Hến 66,104 67,889 Ốc 148,788 144,725 Trai 58,108 56,543 Hến 68,577 69,342 Ốc 147,983 147,523 Trai 56,019 55,798 Giới hạn cho phép theo Qui định giới hạn tối đa nhiễm sinh học hóa học thực