TổngquanvềchấtônhiễmCuvàPbtrongtrầmtíchcửasông
HàmlượngCuvàPbtrongtrầmtíchcửasôngtrênThếgiớivàViệtNam
Kếtq u ả c á c n g h i ê n c ứ u t r ê n T h ế g i ớ i c ũ n g đ ã c h o t h ấ y ô n h i ễ m k i m l o ạ i nặngt r o n g t r ầ m t í c h s ô n g v à c ử a s ô n g l à đ á n g q u a n n g ạ i , đ ặ c b i ệ t l à C u v à P b (Bảng 1.1) Mức độ dao độngrất lớn 4,5m g / k g ở V ị n h G i a o C h â u ,
T h a n h Đ ả o , Trung Quốc và346mg/kg ởS ô n g B u r i g a n g a ,
B a n g l a d e s h c h o đ ồ n g v à t ư ơ n g ứ n g cho chì là 8,2 – 105,6 mg/kg. Trong cùng một con sông hay cùng một quốc gia cũngcómứcđộônhiễmCu,Pbkhác nhau.
Bảng 1.1Hàm lượng kim loại Cu, Pb trong trầm tích từ vịnh, sông, hồ và cửa sông trênThếgiới
Tênsông Cu(mg/kg) Pb(mg/kg) Nguồntríchdẫn
Kiml o ạ i n ặ n g C u , P b đ ư ợ c x e m n h ư l à c h ấ t g â y ô n h i ễ m đ ộ c h ạ i n g h i ê m trọng và có nhiều tài liệu nghiên cứu liên quan minh chứng sự tích lũy của chúngtrongtrầmtíchởViệtNam,(Bảng1.2).
Kết quả thu thập từ các nghiên cứu trước đó cho thấy trầm tích một số vùngsông và cửa sông Việt Nam vượt quy chuẩnViệt Nam QCVN 43-2017 (QCVN43-2017 Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia và chất lượng trầm tích) và SQG - EPA(Bảng1.2).Cụthể,chothấyônhiễmCumộtsốvịtrítrênsôngTôLịchvàsôngNhuệtheo nghiênc ứu c ủ a H ư ơ n g v à c ộ n g sựđ ã v ư ợ t q u y c h u ẩ n V i ệ t N a m [30],k h i s o s án h vớiSQG-EPAthìhầuhếtđềuvượtngưỡngantoànchomôitrườngnước.ĐốivớiPb thì hầuhết cáckhuv ự c ở p h í a B ắ c đ ề u v ư ợ t n g ư ỡ n g c h o p h é p c ủ a q u y c h u ẩ n ViệtNamvàSQG-EPA.
Các kết quả về hàm lượng Cu, Pb cũng dao động lớn ở các con sông, ở trongcùng một con sông, Bảng 1.2 Đặc biệt vùng cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai có cácnghiên cứu trên sông Thị Vải cũng rất khác nhau dao động 12,1-98,4 mg/kg cho Cu,2,02-12,03mg/kgchoPb[31],tươngtựnhưtrênsôngSàiGòn.
Bảng1.2HàmlượngCu,Pbtrongtrầmtíchtừvịnh,sông,hồvàcửasôngởViệtNam
Tênsông Cu(mg/kg) Pb(mg/kg) Nguồntríchdẫn
Cácdạngkimloạinặng(Cu,Pb)trongtrầmtíchcửasông
Các quá trình lắng đọng trong các cửa sông, có thể giảm bớt một số tác độngxấu của ô nhiễm kim loại nặng lên hệ sinh thái cửa sông và biển Khi kim loại đượcthải vào dòng nước đục của cửa sông chúng có thể nhanh chóng gắn lên bề mặt củacáchạt t r ầ m tíchm ị n K h i c ác hạ t trầm t í c h l ắ n g đọngv à o c á c b ãi b ồ i ng ập t r i ề u , các kim loại đang dần bị chôn vùi Trong rất nhiều cửa sông giáp biển, người ta ướctínhrằ ng kh oả ng m ộ t n ử a t r o n g s ố c á c k i m loại v à o c ác c ử a s ô n g b ị g i ữ l ạ i t r o n g cáctrầmtíchcửa sôngvàchỉcómộtsốíthơnthảirabiển[43].
Những nguyên tố kim loại trong trầm tích chủ yếu tồn tại dưới các dạng hòatanvàtr ao đổi(F1), l i ê n k ết c a r b o n a t (F2), c ộn g kếtvới ox it Fe-
Mn(F3),l i ê n k ết các chất hữu cơ (F4)và cặn kim loại cònlạikhác (F5)[44].T h ứ t ự k h ả d ụ n g s i n h học giảm dần của các kim loại nặng trong trầm tích có thể dựa trênc á c p h â n đ o ạ n kimloại(F1>F2>F3>F4>F5).Thôngthường,cácphầntraođổicủacácki mloạicó thể được sử dụng để đánh giá mức độ khả dụng sinh họcm ô i t r ư ờ n g c ủ a c á c thànhphầntrầmtích.Kếtcấutrầmtích,thànhphần khoángchất vàsựvậnc huyểnvậtlý- hóahọcmôitrườngnướclànhữngyếutốảnhhưởngđếnsựphânbốvàtíchlũykim loại nặng trong trầm tích.Nhưvậy, sựt í c h l ũ y k i m l o ạ i n ặ n g t r o n g t r ầ m tích phụ thuộc vào các tính chất địa hóa của các trầm tích và điều kiện môi trường[44] Ví dụ, các chất hữu cơ trong trầm tích đã được công nhận là một thành phầnquan trọng trong việcl ư u g i ữ c á c k i m l o ạ i n ặ n g Q u á t r ì n h p h â n h ủ y c á c c h ấ t h ữ u cơ tạo ra các phối tử hữu cơ hòa tan (carbon hữu cơ hòa tan, DOC) có thể thay đổidạng kim loại trong dung dịch làm ảnh hưởng đến tính hấp phụ, di động, độc tính vàkhả dụng sinh học của kim loại [45,46] Các yếu tố như kích cỡ hạt trầm tích, hàmlượng sét, hàm lượng hữu cơ có trong trầm tích sẽ có những tác động đến quá trìnhtích lũy kim loại nặngtrong trầm tích Trongđ ó h à m l ư ợ n g s é t v à h à m l ư ợ n g c h ấ t hữu cơ cũng bị ảnh hưởng bởi các thông số môi trường như pH, độ điện ly, độ mặn,thế ô xy hóa(dotriềucường ngậphay bánn g ậ p ) , c ũ n g n h ư h o ạ t đ ộ n g c ủ a v i s i n h vậttrongmôitrườngtrầmtích[47,48,7].
CácphươngphápđánhgiáhàmlượngchấtônhiễmCu,Pbtrongtrầmtíchcửasông8
Cácchất lơ lửng cungc ấ p c h o c á c c ử a s ô n g t ừ c á c d ò n g s ô n g v à t ừ c á c nguồn khác nhau như xói mòn của trầm tích lắng đọng trước đó, từ dòng nước chảytràn, từ các nhà máy xử lý chất thải, từ sản xuất công nghiệp và từ không khí, sau đólắng đọng hình thành trầm tích [49] Trầm tích các cửa sông thường là nơi tiếp nhậncác nguồn thải khác nhau sẽ ảnh hưởng đến các dạng kim loại và có thể gây ra sốcmôi trườngnước [50].Sự có mặthoặc xuấth i ệ n c ủ a k i m l o ạ i n ặ n g C u , P b t r o n g trầmt íc h đ ò i h ỏ i p h ả i c ó đ á n h g i á r ủ i r o t h í c h h ợ p l ê n c á c h ệ s i n h t h á i t r ầ m t í c h Hầuhếtcáctiêuchuẩnvềmôitrường hiện tạivàvềngưỡng antoàncho trầmtíchvẫn dựa trên giá trị đo tổng hàm lượng kim loại Tổng hàm lượng đơn lẻ không chophép đánh giá rủi ro môi trường ngắn hạn bởi vì sẽ không phản ánh tính linh động,phảnứnghoặckhảdụngsinhhọccủakimloạinặngđộchạitiềmẩn[51].
Hiệnnay,trên thếgiới córất nhiều phươngphápcó thể đượcs ử d ụ n g đ ể đánh giá chất ô nhiễm kim loại nặng hoặc các rủi ro sinh thái trong môi trường trầmtích. Nguyên tắc của các phương pháp là khác nhau, một số dựa vào tổng lượng củacáck im loạinặng t r o n g t r ầ m tích, m ộ t s ố t h ì d ự a v à o d ạn g hóah ọ c c ủ a c h ú n g v à một số thì dựa vào mối quan hệ giữa hàm lượng các kim loại nặng trong mẫu trầmtíchso vớihàmlượngnền.
Quy chuẩn Việt Nam và hướng dẫnchất lượngtrầm tích(SQG– E P A ) đ ã được sử dụng để xác định ngưỡng nồng độ của kim loại nặng có khả năng làm tăngđộctínhsinhhọcvàtácdụngsinhhọcbấtlợikháctrongtrầmtích.Nhiềuquốcg iađã sử dụng SQG - EPAđể hỗtrợ trongv i ệ c q u ả n l ý m ô i t r ư ờ n g t r ầ m t í c h b ị ô nhiễm và xác định các khu vực có các cộng đồng sinh vật có thể bị ảnh hưởng do ônhiễm kim loại nặngnhưPbvà Cu (Bảng1.3).Các phươngp h á p n à y c h ủ y ế u d ự a vào tổng hàm lượng các kim loại nặng có trong trầm tích Trong trường hợp, hàmlượng của kim loại nặng trong trầm tích thấp hơn với giá trị hàm lượng ảnh hưởngngưỡng( T E C ) t ư ơ n g ứ n g , đ i ề u n à y c h ứ n g m i n h h à m l ư ợ n g k i m l o ạ i n ặ n g t r o n g trầmt í c h k h ô n g ả n h h ư ở n g t ớ i s i n h v ậ t T r o n g k h i đ ó , n ế u c a o h ơ n g i á t r ị h à m lượngả n h h ư ở n g c ó t h ể x ả y r a ( P E C ) H ơ n n ữ a , n ế u h à m l ư ợ n g n ằ m ở g i ữ a , t á c dụngsinhhọcbấtlợitiềm ẩncóthểxảy ra [52].
Pbmg/kg 112 36 83 130 Ưuđiểmchínhcủacácphươngphápnàylàđơngiản,chỉdựatrêncácphép đo nên có thể được thực hiện dễ dàng ở hầu hết các phòng thí nghiệm phân tích, sauđó so sánh kết quả trong các hướng dẫn Tuy nhiên, quy chuẩn và SQG - EPAv ẫ n còn một số hạn chế trong việc dự báo ngưỡng độc tính thay đổi với nhiều loại trầmtích khác nhau và các loài thử nghiệm khác nhau và chỉ thu thập dữ liệu ảnh hưởngcấp tính hơn là hiệu ứng mãn tính Mặc dù, hiệu ứng mãn tính là nhạy cảm hơn vàthích hợp hơn cho việc dự đoán những rủi ro do trầm tích bị ô nhiễm Ngoài ra, việcthiết lập các ngưỡng hiệu ứng trong nước và trầm tích chỉ dành cho động vật khôngxương sống ở đáy có thể là chưa đầy đủ
[44] Như vậy, kết quả phân tích trầm tíchkhông thể đại diện cho mức độ nhiễm độc, chúng chỉ có thể được sử dụng trên cơ sởbán định lượng trong nghiên cứu so sánh để theo dõi các nguồn ô nhiễm, chẳng hạnnhư quá trìnhx ả t h ả i k h ô n g x i n p h é p v à k h ô n g t h ể d ự đ o á n ả n h h ư ở n g s i n h h ọ c [53].
Phươngpháp n à y c h ỉ á p d ụ n g đốiv ớ i nh ữn g n g u y ê n tố c h í n h vàn g u y ê n t ố vếtm à h à m l ư ợ n g n ề n t ự n h i ê n c ó t h ể đ ư ợ c x á c đ ị n h t ừ c á c m ẫ u l õ i t r ầ m t í c h , thườnglà th àn hp hầ n của đá phiến sé t[54]h a y củal ớp vỏ lụcđịa [55],B ả n g 1.4 Qua đó, dự đoán lý thuyết các yếu tố làm giàu (EF), yếu tố ô nhiễm (Cf), chỉ số tảilượngônhiễm (PLI),chỉsốIgeotrongtrầmtíchcửasông[56].
Chỉ số EF thường được sử dụng để đánh giá ô nhiễm do con người Để xácđịnh những đóng góp kim loại dị thường, Al (hoặc Fe) được chọn là nguyên tố nền[24].EFsửdụngnhằmgiảmbớtcácbiếnđộngliênquanvềsựkhácbiệtkíchthước hạt trầm tích, phương pháp này bình thường hóa các hàm lượng kim loại trong mẫuvới kim loại tham chiếu,t h ư ờ n g l à A l h o ặ c F e , b ở i v ì c á c n g u y ê n t ố n à y k h ô n g được dự đoán sẽ được làm giàu từ các nguồn nhân tạo do hàm lượng tự nhiên củachúngtươngđốicao.Cácmứcđánhgiá:
EF < 1,5 cho thấy các yếu tố có nguồn gốc chủ yếu là từ các nguồn tự nhiênEF>1,5chothấylàcócác nguồnnhântạo[3].
Bảng1.4Giátrịnềnđịahóa:Hàmlượngkimloạitrầmtíchcửasông(mg/kg)
Tiêuchuẩnđịahóa Fe AsMnZ n PbN iC u C d C r A l
[59] cho trầm tích dựa trên nồng độ kim loại nặng cơ bản được sử dụng Chỉ số tảilượng ô nhiễm được đề xuất như là một hệ thống tiêu chuẩn về ô nhiễm phát hiện sosánh với mức độ ô nhiễm giữa các địa điểm khác nhau và vào những thời điểm khácnhau.
Bảng1.5Chỉsốtảilượngônhiễm(PLI)vàmứcđộônhiễm Chỉsốtải lượngônhiễm(PLI)
Cf:c h ỉ s ố ô n h i ễ m , n l à s ố k i m l o ạ i T h ư ờ n g s ử d ụ n g đ á p h i ế n t r u n g b ì n h theonghiêncứucủaTurekian vàWe de po hl làmnềnhoặc giátrịkhôngảnhh ưởngcho những kim loại trong cùng một cách như đối với việc tính toán các chỉ số Igeovàyếu tố ô nhiễm (Cf), nếu không có dữl i ệ u đ ó đ ã s ẵ n s à n g c h o c á c k h u v ự c n g h i ê n cứu.N ồ n g đ ộ t r u n g b ì n h t h ế g i ớ i c ủ a C u ( 4 5 m g / k g ) , N i ( 6 8 m g / k g ) , M n ( 9 0 0
Tiềncôngnghiệp[58] - - 175 70 - 50 1,0 90 - mg/kg),Pb(20mg/kg)vàCd(0,3mg/ kg)báocáochođáphiếnsét[57]đãđượccoilàgiátrịnền.
TheoFangjianXuvàcộngsự[ 24]Sử dụngchỉsốEFchocácnghiêncứucủaNguyenThiThuHienvàcộngsự, [39]khinghiêncứuônhiễmkimloạinặngtrongtrầmtíchbềmặtởsôngHồnggiá trịcủaEFcủaCuvàPb>2,chothấysựtồntạicủaônhiễmCu,PbtrongtrầmtíchởsôngHồng.S ửdụngchỉsốCfchocỏcnghiờncứucủa Costa-Bửddekervà cộngsự
[3] cho thấy cửa sông Thị Vải là bị ô nhiễm bởi Cu và Pb ở mức trung bình (Cf≥ 1),trong khir ừ n g n g ậ p m ặ n b ị ô n h i ễ m b ở i P b l à v ừ a p h ả i , d ự a t r ê n g i á t r ị t r u n g b ì n h củap h i ế n s é t l à m g i á t r ị n ề n S ử d ụ n g Igeođ ể đ á n h g i á ả n h h ư ở n g k i m l o ạ i n ặ n g trong trầm tích lênhệ sinh vật nướccó cácn g h i ê n c ứ u c ủ a [3] cho thấy kim loạinặng trong trầm tích sông Thị Vải và rừng ngập mặn Cần giờ, Việt Nam cho thấykhôngcóônhiễm (Igeot i n h trùng> trứng của con vẹm xanh (Mytilus trossulus) [64] Mức độ tích lũy sinh họckhác nhautùy thuộc vào loài, loại kim loại và vị trí lấym ẫ u K i m l o ạ i C u đ ã đ ư ợ c xác định tích lũytrongđộng vật hai mảnh vỏU n i o.FigorumvàAnodonta cygnea,vào tháng 9 năm 2013 theo nghiên cứu Stefania và cộng sự lần lượt là 2,57 và 4,63mg/kgchothấyquátrìnhtíchlũylàkhônggiốngnhau.Khôngcósựkhácbiệtđán gkể đã được quan sát giữa các yếu tố tích lũy sinh học của đồng cho vẹm (UnioPictorum)đượcthuthậpvàotháng7&9/2013[63].KếtquảnghiêncứucủaM aivà cộng sự cho thấy đồng ảnh hưởng đến sự phát triển của ấu trùng với EC50là 0,012mg/ L(0,011–0,014mg/L)[65]. Đồngt r ả i q u a s ự c h u y ể n h ó a p h ứ c t ạ p t r o n g v ù n g n ư ớ c t ự n h i ê n v à n ế u ở dạng ion Cu 2+ tự do sẽ có độc hơn so với các dạng hóa học khác như phức đồng hữucơ pH nước, độ cứng, hàm lượng hữu cơ và độ mặn đóng vai trò quan trọng trongviệct hể hi ện độctính đ ồ n g Đ ã cónghiên c ứu chứng m i n h r ằ n g đ ồ n g đ ộ c h ạ i đố i với sinh vật nước ngọt hơn với sinh vật nước mặn [66].B ê n c ạ n h đ ó , đ ộ p H c ủ a nước đóng vai trò quan trọng trong nước ngọt hơn trong môi trường nước mặn KhipHtăng sẽ làm giảm độc tính củađ ồ n g v ì g i ả m s ự c ạ n h t r a n h g i ữ a c á c i o n đ ồ n g v à H + ởbề m ặ t trầm tích [67].M ặ c dùpH v à đ ộ cứng bả o vệs i n h vật c h ố n g l ạ i độ c tính Cu,hàm lượng chất hữu cơ hòatan (DOC) là mộttrongn h ữ n g y ế u t ố q u a n trọngnhấttrongviệclàmgiảmđộctínhđồngchocảnướcngọtvànướcmặn.
Cu 2+ ítc ó k h ả d ụ n g s i n h h ọ c t r o n g n ư ớ c c ứ n g h ơ n t r o n g n ư ớ c m ề m d o C a 2+ v à M g 2+ cũngc ạ n h t r a n h v ớ i C u 2+ c h o c á c v ị t r í l i ê n k ế t s i n h h ọ c [61].H i ệ n n a y , c ó n h ậ n thức cho rằngnghiêncứuhàm lượng đồngtổngtíchl ũ y d o ô n h i ễ m n h ư x ả t h ả i côngn g h i ệ p v à s ử d ụ n g t h u ố c t r ừ s â u í t c ó ý n g h ĩ a , t h a y và o đ ó , v i ệ c n g h i ê n cứ u cácdạnghóahọccủađồngtrongcáchệsinhtháilàrấtquantrọng[68].
Chì xuất hiện như một thành phần trong một loạt các khoáng chất Việc sửdụng chì nhiều nhất là trong sản xuất ắc quy chì-kẽm, cụ thể, gần 1,5 triệu tấn chìđượctiêuthụởHoaKỳtrongnăm 2008cógần90%đãđượcsửdụngđểsảnxuất pin [50] Việc sử dụng nhiều thứ hai là trong sản xuất các hợp chất hóa học, đặc biệtlà các chất phụ gia alkyl chì cho các loại xăng do chì có khả năng chống ăn mòn vàchốngmất màu cao,nên thườngsửdụng trong sản xuất sơn[50].C h ì v à c á c h ợ p chất của nó cũng được sử dụng trong mạ điện, luyện kim, vật liệu xây dựng, sơn vàthuốcnhuộm,thiếtbịđiệntử,nhựa,thuốcthúy,nhiênliệuvàchechắnbứcxạ. Trongm ô i t rư ờn g nước, c h ì cóthể tồn t ại 3h ó a trị, t r o n g đ óPb(II)là loại ion ổn định nhất Trong các trầm tích, chì chủ yếu được tìm thấy trong kết hợp vớihydroxytsắtvà mangan T uy nhiên, chúng cũngcóthểhìnhthành kếthợpvới đấ t sét và chất hữu cơ Chì có xuhướng vẫn gắn chặtchẽ với các trầm tích trongđ i ề u kiệnox yh ó a , t u y n hi ên , n ó c ó thể đ ư ợ c g i ả i p h ó n g v à o n ư ớ c t r o n g đ i ề u k i ệ n k h ử
[54].H ợ p c h ấ t v ô c ơ c h ì ( s u n f u a , c a c b o n a t , v à s u l f a t k h o á n g c h ấ t ) l à t h ư ờ n g c ó nhiều trong trầm tích, nhưng với những thay đổi hóa học tại giao diện trầm tích vànướcrấtdễbịtáilinh động[53].Khảnănghấpphụ chìsẽđượctănglênrấtnhiều khi có mặt của các chất hữu cơ,oxit sắt hoặc oxit nhôm vàh ầ u h ế t c h ú n g c ó t r o n g môi trường Tuy nhiên, độ hòa tan khoáng chì có thể thay đổi bởi các yếu tố môitrường như độ pH, thế ô xy hóa khử và sự hiện diện của các phối tử và anion như làchất tạo phức Trong các yếu tố môi trường có ảnh hưởng đến ngâm chiết chì thìclorualàmộttrongcácphốitửanionphổbiến[69].
Cả hai dạng hữu cơ và vô cơ của chì đều dẫn đến nguy cơ sức khoẻ nghiêmtrọng đối với tất cả các dạng sinh vật sống Các hợp chất chì vô cơ (sulfua, cacbonatvà khoáng sunfat) thường có nhiều trong trầm tích nhưng có độ hòa tan thấp trongnước tự nhiên Các dẫn xuất tự nhiên của Pb trong các khoáng chất sẽ không linhđộng trongđiều kiện môi trườngb ì n h t h ư ờ n g , n h ư n g s ẽ t a n m ộ t c h ú t t r o n g đ i ề u kiệnax it v ừ a phải [46].Đ ộ h ò a t an củaP bítbịả nh h ư ở n g b ở i k hả nă ng ox ih óa khử Chì được liên kết chặt chẽ dưới các điều kiện khử mạnh tạo kết tủa sunfua, vớichất hữu cơ không hòa tan và liên kết mạnh với các chất kết tủa dạng sắt oxit trongnhữngđiềukiệnoxy hoá[70]. Chì là một kim loại nặng cựckỳ độchạilàm xáo trộncác quátrìnhsinhl ý khác nhau và không giống như các kim loại khác, chẳng hạn như kẽm, đồng vàmangan, vì nó có thể gây độc hại ở nồng độ rất thấp [71,72] Pb gây ra ô nhiễmnghiêmt r ọ n g đ ố i v ớ i m ô i t r ư ờ n g v à s ứ c k h ỏ e c o n n g ư ờ i đ ặ c b i ệ t l à k h i t í c h l ũ y trongcácmôsinhvậtvàtíchlũykhuyếchđạiquachuỗithức ăn[72].
Các ảnh hưởng sinh hóa của Pb là phức tạp và trong một số lĩnh vực, phươngthức hoạt động của nó vẫn chưa rõ ràng Pb có ảnh hưởng độc hại đối với sinh vậtngaycả ở nồng độ rấtthấp [63].Đ ộ c tínhcấpt ín h c ủ a Pbl à m thay đổiho ạt độn gcủa enzyme thường phản ánh qua tổn thương tế bào hoặc cơ quan [73] Các enzymephụ thuộc vào nhóm SH ở các vị trí hoạt động bị ức chế bởi Pb Trong trường hợpnày, Pb phản ứng vớinhóm
SHtrên phântử enzymeđể tạot h à n h m e r c a p t a n , d ẫ n đếnngừnghoạtđộngcủaenzyme.
Nghiên cứu của Mary và cộng sự cho thấy sự phơi nhiễm của cá trắm cỏ vớimuối chì đối đã gây ra những thay đổi đáng kể trong hoạt động của các enzyme vàhoạt động chống oxy hóa ở các khoảng thời gian khác nhau trong 24 giờ, 48 giờ,72giờ và 96 giờ; một sự giảm đáng kể về hoạt động của các enzyme và hoạt động củacácchấtchốngoxyhóaenzyme[SOD&CAT]đãđượcquansát thấyvàocuối96giờ [73] Kim loại chì gây độc tính cho các tế bào sống theo cơ chế ion và stress oxyhóa.Stressoxyhóatrongcáctếbàosốnglàdomấtcânbằnggiữaviệctạocácgốc tựdovàcácchấtchốngoxyhóa[71].
Cácyếutốảnhhưởnglênquátrìnhgiảiphóngcáckimloạinặngtrongtrầm tíchkhuvựccửasông
ẢnhhưởngpHmôitrườngđếnquátrìnhgiảiphóngkimloạinặngtrongtrầmtích 15
GiátrịpHtrongtrầmtíchhoặccộtnướcsẽảnhhưởngmạnhmẽđếnđộhòatan của các kim loại nặng trong trầm tích Giá trị pH cao thúc đẩy sự hấp phụ và kếttủa, trong khi pH thấp thực sự làm suy yếu độ mạnh củaliên kết kim loại vớit r ầ m tíchvàcảntrởviệclưugiữcáckimloạinặngtrongcáctrầmtích[44].
Khi pHgiảm dẫnđếnsự gia tăng H + trong nướcg â y r a g i ả i p h ó n g t h ứ c ấ p của các kim loại nặng [44], các ion H + cạnh tranh với các cation kim loại nặng ở cácvị trí trao đổi [74] pH thấp có thể giảm tích điện âm của bề mặt chất hữu cơ, các hạtđất sét và Fe-Mn-Al oxyt và đặc biệtlà nhiều hợp chất nhưc a c b o n a t v à s u n f u a t r ở nênd ễ t a n [44,48].G i á t r ị p H c ó th ể c h i ế m ư u t h ế t r o n g c á c q u á t r ì n h g i ả i p h ó n g kimloạinặngtừcáckhoángsét[74].Ảnh hưởngcủapHđ ến cácphảnứngnàylàhai mặt:(i)lêntốcđộcủaquátrìnhoxyhóaFe(II),và(ii)lêncácliênkếtcủacáckim loại với các chất hữu cơ, hạt sắt và mangan thuộc pha rắn [48] Kim loạiđ ư ợ c baophủtrênbềmặtcủa Fe- Mnhydroxyt vàkhông ổnđịnh trongđiều kiệnkhử, ôxyt sắt và mangan sẽ bị thay đổi, dẫn đến các kim loại trong trầm tích sẽ được giảiphóng vàopha nước.Trongm ô i t r ư ờ n g t h o á n g k h í c á c o x y t / h y d r o x y t F e v à M n l à các liên kết quan trọng của các kim loại nặng trong trầm tích và trong khi đó, dạngsulfuakimloạichiếmưuthế trongcáctrầm tíchthiếuoxy[40].
Khả năng hấp phụ của khoáng sét tăng với độ pH tăng lên, do sự hình thànhcácphứchydroxytổnđịnhvàkếttủavớikimloại[44].Cácphươngtrìnhphảnứ ngcóthểđượcmôtảnhư:
Mnoxyt hìnhhànhcác hạtkeo trêncơ sởkếttủacác ôxytnày phụ thuộc rất lớn vào pHmôi trường, độ điện ly,k í c h t h ư ớ c h ạ t K e o t ụ đ ư ợ c tăng cường bằng cách tăng pH Cơ chế keo tụ chủ yếu là do sự ổn định hạt keo, tínhchấtbềmặt,axithumic,độmặnvàpH[1].
TrongbốicảnhthayđổipHởđạidương,cácsựcốhóachấttrànròrỉ,thôngtinvề việcgiảiphóngkimloạitừtrầmtíchmặtlàrấtcầnthiếtchoviệcđánhgiárủirovàlậpkế hoạchdựphòngtrướcvàcóthểđượcsửdụngnhưlàmột chỉbáođịachất về sự cố tràn/rò rỉ.
Do đó, việc đánh giá ảnh hưởng của pH vào quá trình giảiphóng kim loại là một công cụ quan trọng trong việc đánh giá độc tính của các trầmtíchcửa sôngtrongkịchbản sựcốhóachất.
Ảnhhưởngđộmặnmôitrườngđếnquátrìnhgiảiphóngkimloạinặngtrongtrầmtích1 6
Theo báo cáocủaLaingvà cộngsự,cho thấy độm ặ n k h á c n h a u đ ã ả n h hưởng đến tính linh động của kim loại trong trầm tích, có tác động lớn đến sinh khảdụngcủachúngvàsựlinhđộngkimloạingàycàngtăngkhiđộmặntăng[7].
Hai cơ chế chính đóng vai trò quan trọng trong quá trình giải phóng kim loạinặng là:(1) khả năngtạo phức của các aniont r o n g m u ố i ( C l - ) với kim loại nặng vàsựcạnhtranhcủacationmuốivớicácdạngkimloạinặngtíchđiệndương(Na + ,K + ,
Ca 2+ , Mg 2+ ) cho các vị trí hấp phụtrênphar ắ n ; ( 2 ) c á c q u á t r ì n h t ạ o b ô n g , k ế t t ủ a vàkeotụ [77,75].
Sự gia tăng độ mặn có liên quan đến việc tăng hàm lượng của các cation, chủyếu là Na, K, Ca, Mg mà cạnh tranh cho các vị trí hấp phụ kim loại nặng và giảm sựgắn kết của các kim loại với axithumic.Khip h ứ c c l o r u a t a n x ả y r a , s ự d i c h u y ể n của các kim loại nặngcũng tăng [78,44].Tăng dần độ mặnt r o n g n ư ớ c t h ủ y t r i ề u thúcđẩygiải phóngkim loại từtrầm tích trongtrườngh ợ p k h ô n g s u l f u a v à l à m tăngtổngnồngđộkimloạinặngtrongnước [51].
Việcgiatăngnồngđộcủamộtsốdạnghóahọccủacáckimloạigiảiphóngtừ trầm tích có thể trở nên nguy hiểm đối với sinh vật Tính khả dụng sinh học phụthuộc vào dạng loại kim loại và bị ảnh hưởng bởi một loạt các điều kiện môi trườngtrong đócó pH và độmặn là nhữngyếu tố chính.Các yếut ố ả n h h ư ở n g đ ế n q u á trình giải phóngkim loại nặng trong trầm tích đã khôngbaog i ờ đ ư ợ c x e m l à t o à n diệnvàc á c đ ặ c t ín h t r ầ m tích vẫ n c h ư a hiểu v à thậmc h í nh iề ut ra nh c ã i [
44].D o đó,cần cócác nghiêncứukhảo sátcá c yếutốảnhhưởnglênquá trình giải phóngkimloạinặngtrongtrầm tíchcửasông.
Các nghiên cứu ảnh hưởng pH, độ mặn lên trầm tích cửa sông trên Thế giớivàViệtNam
PhươngphápthửnghiệmngâmchiếtpHstattrong24giờđượcsửdụngtrong nghiên cứu của Paschke và cộng sự, với tỉ lệ lỏng:rắn 10:1, điều chỉnh pH 4 sau 30phútvà trong suốt quátrình thửnghiệm [79].TheoC a p p u y n s & S w e n n e n n g h i ê n cứu khảo sát ở 3 mức pH 2, 4, 6 [80] Tuy nhiên do thời gian ngắn một số phản ứngngâm chiếtchưa hoàntoàn hoặc chưađạt trạngt h á i c â n b ằ n g D o đ ó , c á c t h ử nghiệm nên cần có những điều chỉnh theo dõi thời gian giải phóng kim loại để thửnghiệm đạt trạng tháic â n b ằ n g , c ó n h ư v ậ y t h ử n g h i ệ m s ẽ c h o p h é p đ á n h g i á đ ộ c tínhkim loạicóđộchínhxáccao hơn.
NghiêncứucủaHuang vàcộngsự,sửdụngthùngcókíchcỡ(sâu×rộng ×ca olà15cm×10cm×20cm), trầm tíchđồngnhấtđượcđặtở đáythùng vớiđộcao 5,0 cm và nước khử ion 2,0 L được thêm ở trên, 3 pH sử dụng là 7,0; 8,0; và9,0đượcđiềuchỉnhbằngNaOH0,1NhayHCl0,1N.Mỗingàylấy5mLnướcởtrên, lọc, phân tích hàm lượng kim loại giải phóng[81] Nghiên cứu củaH u a n g v à c ộ n g sự,c h ủ y ế u k h ả o s á t s ự b i ế n đ ộ n g p H t r o n g đ i ề u k i ệ n b ì n h t h ư ờ n g c ủ a v ù n g c ử a sông,kịch bảnsự cố axitlàchưacó.
TS14429, 20 05 đãkéodàithờigianngâmchiếtlên48 giờ [82], đây là phương pháp được sử dụng phổ biến hiện nay [83] Đề tài đã sửdụng phương pháp này trong thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng pH ngâm chiết lênquá trình giải phóngCu,Pb trong trầm tích.Nguyêntắc của phươngpháplàm ẫ u trầmt í c h đ ư ợ c n g â m c h i ế t t h e o t ỷ l ệ l ỏ n g / r ắ n ( L / S ) c ố đ ị n h v ớ i n ư ớ c c h ứ a l ư ợ n g axit hoặc bazơ đã chọn trước để đạt được giá trị pH tĩnh vào cuối giai đoạn ngâmchiết.Yêucầuít nhất8giátrịpHtrongphạmvipHtừ2đếnpH12.
Do ảnh hưởng của các thông số khác như cacbon hữu cơ hòa tan, phức chất,các điều kiện ô xy hóa – khửkhông được xem xét.Các giá trịthu được ở pHt h ấ p nhất và ở pH cao chỉ có thể được coi là tiếp cận các phần giải phóng tối đa của cáckim loại và các anion ôxo tương ứng khi có sự cố hóa chất Việc áp dụng phươngphápk i ể m n g h i ệ m n à y m ộ t m ì n h k h ô n g đ ủ đ ể x á c đ ị n h t á c đ ộ n g g i ả i p h ó n g k i m loại trong các điều kiện cụ thể(kiểm tra độct í n h ) D o đ ó đ ò i h ỏ i p h ả i á p d ụ n g m ộ t số phương pháp, mô hình thử nghiêm về hành vi của chất ô nhiễm bổ sung như thửnghiệmđộctính
(rắn:dung dịchm u ố i ) đ ư ợ c t h ê m v à o ố n g l y t â m C á c m u ố i đ ư ợ c c h ọ n c h o n g h i ê n cứu này là: clorua (NaCl, CaCl2và MgCl2) và sunfat (Na2SO4), vì cho rằng các ionnày gây nhiễm mặn trong khu vực nghiên cứu.
Các ống được lắc trên máy lắc tròn(200vòng/phút)trong24giờởnhiệtđộphòng20ºC.Cáchuyềnphùsauđóđượcl y tâm với tốc độ 2000 vòng / phút trong 20 phút, lọc, axit hóa pH
