Đánh giá hàm lượng một số cation kim loại nặng trong nước thải và nước sinh hoạt khu vực thạch sơn lâm thao – phú thọ bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

đại học thái nguyên Tr-ờng đại học s- phạm -   - ĐẶNG THÀNH ĐIỆP ĐÁNH GIÁ HÀM LƢỢNG MỘT SỐ CATION KIM LOẠI NẶNG TRONG NƢỚC THẢI VÀ NƢỚC SINH HOẠT KHU VỰC XÃ THẠCH SƠN - LÂM THAO - PHÚ THỌ BẰNG PHƢƠNG PHÁP PH HP TH NGUYấN T Chuyên ngành : Hóa phân tích MÃ số : 60 44 29 luận văn thạc sÜ khoa häc ho¸ häc C¸n bé h-íng dÉn khoa học Pgs Ts Đặng xuân th- Thái Nguyên - Năm 2012 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! http://www.lrc-tnu.edu.vn i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung nghiên cứu thực Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm kết nghiên cứu luận văn! Học viên Đặng Thành Điệp Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết, tơi xin đƣợc bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Đặng Xuân Thƣ tận tình hƣớng dẫn, định hƣớng bảo tơi hồn thành luận văn Tôi xin đƣợc cảm ơn NCS Phạm Thị Kim Giang nhiệt tình bảo, hƣớng dẫn, giúp đỡ phần khảo sát khu vực nghiên cứu thực nghiệm luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo Nguyễn Quang Tuyển giúp đỡ, tạo điều kiện suốt thời gian nghiên cứu thực nghiệm Tôi chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa, thầy giáo, cô giáo khoa Hóa học - Trƣờng Đại học Sƣ phạm Thái Nguyên, đặc biệt thầy cô tổ mơn Hóa học Phân tích dạy dỗ tơi kiến thức quý báu nhƣ tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian học tập trƣờng Tôi xin chân thành cảm ơn sở GD&ĐT Tuyên Quang đặc biệt BGH trƣờngTHPT Hàm Yên tạo điều kiện thuận lợi nhƣ động viên tơi nhiều q trình tơi học tập nghiên cứu Qua cho phép gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đồng nghiệp nhiệt tình giúp đỡ cổ vũ tơi trình học tập nhƣ trình tơi nghiên cứu để hồn thành ln văn Hà Nội, tháng năm 2012 Đặng Thành Điệp Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt v Danh mục bảng vi Danh mục hình viii MỞ ĐẦU Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Một vài nét khu vực nghiên cứu 1.1.1 Tình hình sử dụng nƣớc sinh hoạt Thạch Sơn 1.1.2 Những vấn đề môi trƣờng Thạch Sơn 1.1.3 Tình hình bệnh ung thƣ Thạch Sơn 1.2 Giới thiệu đồng, mangan, chì cadimi 1.2.1 Đồng 1.2.2 Mangan 1.2.3 Chì 10 1.2.4 Cadimi 11 1.3 Các phƣơng pháp xác định số kim loại nặng 12 1.3.1 Nhóm phƣơng pháp phân tích cơng cụ 12 1.3.2 Nhóm phƣơng pháp phân tích hóa học 24 Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Thực nghiệm 28 2.1.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị máy móc 28 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 30 2.2.1 Tiến hành phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử dùng lửa (F-AAS) 30 2.2.2 Xử lý kết thực nghiệm 31 2.2.3 Tiến hành lấy mẫu, bảo quản xử lý mẫu 32 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iv Chƣơng 3: KẾT QỦA VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 Khảo sát điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử dùng lửa trực tiếp (F-AAS) đồng, chì, cadimi mangan 33 3.1.1 Khảo sát thông số máy 33 3.1.2 Khảo sát điều kiện nguyên tử hóa mẫu 37 3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng tới phép đo 39 3.2.1 Ảnh hƣởng loại axit nồng độ axit 40 3.2.2 Ảnh hƣởng cation khác 43 3.3 Phạm vi tuyến tính nồng độ ion kim loại 48 3.4 Tổng hợp điều kiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử dùng lửa trực tiếp xác định Cu, Pb, Cd, Mn 50 3.4 Đƣờng chuẩn xác định đồng, chì, cadimi mangan 51 3.4.1 Chuẩn bị dung dịch xây dựng đƣờng chuẩn 51 3.4.2 Xây dựng đƣờng chuẩn đồng, chì, cadimi mangan 52 3.5 Đánh giá sai số độ lặp phƣơng pháp 55 3.6 Ứng dụng phƣơng pháp F-AAS để phân tích mẫu thực 58 3.6.1 Lấy mẫu xử lí mẫu 58 3.6.2 Phƣơng pháp xử lý kết 60 3.6.3 Kết phân tích mẫu thực 61 KẾT LUẬN 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AAS Atomic AbsorptionSpectrometry Quang phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS Flame Atomic AbsorptionSpectrometry Quang phổ hấp thụ nguyên tử lửa ETA-AAS Electron-Thermal Atomization Atomic AbsorptionSpectrometry Quang phổ hấp thụ nguyên tử không lửa ICP Inductivity Coupled Plasma Plasma cao tần cảm ứng Cu Copper Đồng Cd Cadmium Cadimi Pb Lead Chì Mn Manganese Mangan Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Vạch đo đặc trƣng nguyên tố đồng, chì, cadimi mangan 33 Bảng 3.2: Kết khảo sát bƣớc sóng hấp thụ khác đồng, chì, cadim mangan 34 Bảng 3.3a: Sự phụ thuộc phổ hấp thụ nguyên tử đồng vào cƣờng độ dòng đèn 35 Bảng 3.3b: Sự phụ thuộc phổ hấp thụ nguyên tử chì vào cƣờng độ dịng đèn 35 Bảng 3.3c: Sự phụ thuộc phổ hấp thụ nguyên tử cadimi vào cƣờng độ dòng đèn 36 Bảng 3.3d: Sự phụ thuộc phổ hấp thụ nguyên tử mangan vào cƣờng độ dòng đèn 36 Bảng 3.4: Ảnh hƣởng tốc độ khí axetilen đến hấp thụ đồng 38 Bảng 3.5: Ảnh hƣởng tốc độ khí axetilen đến hấp thụ chì 39 Bảng 3.6: Ảnh hƣởng tốc độ khí axetilen đến hấp thụ cadimi 39 Bảng 3.7: Ảnh hƣởng tốc độ khí axetilen đến hấp thụ mangan 39 Bảng 3.8: Kết độ hấp thụ đồng dung dịch axit khác nồng độ khác 41 Bảng 3.9: Kết độ hấp thụ chì dung dịch axit khác nồng độ khác 41 Bảng 3.10: Kết độ hấp thụ cadimi dung dịch axit khác nồng độ khác 42 Bảng 3.11: Kết độ hấp thụ mangan dung dịch axit khác nồng độ khác 43 Bảng 3.12: Ảnh hƣởng số cation đến phổ hấp thụ đồng 44 Bảng 3.13: Ảnh hƣởng số cation đến phổ hấp thụ chì 45 Bảng 3.14: Ảnh hƣởng số cation đến phổ hấp thụ cadimi 46 Bảng 3.15: Ảnh hƣởng số cation đến phổ hấp thụ mangan 47 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vii Bảng 3.16: Sự phụ thuộc độ hấp thụ đồng, chì, cadimi mangan vào nồng độ 48 Bảng 3.17: Các điều kiện chọn cho phép đo phổ hấp thụ nguyên tử đồng, chì, cadimi mangan 51 Bảng 3.18: Sự phụ thuộc độ hấp thụ vào nồng độ đồng 52 Bảng 3.19: Sự phụ thuộc độ hấp thụ vào nồng độ chì 53 Bảng 3.20: Sự phụ thuộc độ hấp thụ vào nồng độ cadimi 54 Bảng 3.21: Sự phụ thuộc độ hấp thụ vào nồng độ mangan 55 Bảng 3.22: Kết xác định sai số phƣơng pháp với phép đo đồng 56 Bảng 3.23: Kết xác định sai số phƣơng pháp với phép đo chì 56 Bảng 3.24: Kết xác định sai số phƣơng pháp với phép đo cadimi 57 Bảng 3.25: Kết xác định sai số phƣơng pháp với phép đo mangan 57 Bảng 3.26: Một số mẫu nƣớc bề mặt 59 Bảng 3.27: Giá trị giới hạn cho phép nồng độ chất ô nhiễm nƣớc mặt nƣớc ngầm 62 Bảng 3.28: Kết hàm lƣợng Cd mẫu nƣớc sinh hoạt 63 Bảng 3.29: Kết hàm lƣợng Cu mẫu nƣớc sinh hoạt 64 Bảng 3.30: Kết hàm lƣợng Mn mẫu nƣớc sinh hoạt 65 Bảng 3.31: Kết hàm lƣợng Pb mẫu nƣớc sinh hoạt 66 Bảng 3.32: Kết hàm lƣợng Cd mẫu nƣớc thải 67 Bảng 3.33: Kết hàm lƣợng Cu mẫu nƣớc thải 68 Bảng 3.34: Kết hàm lƣợng Mn mẫu nƣớc thải 69 Bảng 3.35: Kết hàm lƣợng Pb mẫu nƣớc thải 70 Bảng 3.36: Kết phân tích chì đồng, mangan theo phƣơng pháp thêm chuẩn phƣơng pháp đƣờng chuẩn 71 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ địa chất khu Cơng nghiệp Lâm Thao Hình 1.2: Cá chết nƣớc thải nhà máy làng ung thƣ Thạch Sơn, Phú Thọ Hình 1.3: Khu dân cƣ trù phú trƣớc (đã đƣợc di dời), thành cánh đồng ô nhiễm Hình 1.4: Quan hệ I-E phƣơng pháp cực phổ 13 Hình 2.1: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ 22 Hình 2.2 : Sơ đồ hệ thống máy hấp thụ nguyên tử (máy Shimadzu 6300- Nhật Bản) 29 Hình 3.1: Sự phụ thuộc độ hấp thụ đồng vào axit 41 Hình 3.2: Sự phụ thuộc độ hấp thụ chì vào axit 42 Hình 3.3: Sự phụ thuộc độ hấp thụ cadimi vào axit 42 Hình 3.4: Sự phụ thuộc độ hấp thụ mangan vào axit 43 Hình 3.5: Phạm vi tuyến tính phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ đồng 49 Hình 3.6: Phạm vi tuyến tính phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ chì 49 Hình 3.7: Phạm vi tuyến tính phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ cadimi 49 Hình 3.8: Phạm vi tuyến tính phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ mangan 50 Hình 3.9: Sự phụ thuộc độ hấp thụ vào nồng độ đồng 52 Hình 3.10: Sự phụ thuộc độ hấp thụ vào nồng độ chì 53 Hình 3.11: Sự phụ thuộc độ hấp thụ vào nồng độ cadimi 54 Hình 3.12: Sự phụ thuộc độ hấp thụ vào nồng độ mangan 55 Hình 3.13: Đồ thị phƣơng pháp thêm chuẩn 61 Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng Cd mẫu nƣớc sinh hoạt 63 Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng Cu mẫu nƣớc sinh hoạt 64 Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng Mn mẫu nƣớc sinh hoạt 65 Hình 3.17: Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng Pb mẫu nƣớc sinh hoạt 66 Hình 3.18: Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng Cd mẫu nƣớc thải 67 Hình 3.19: Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng Cu mẫu nƣớc thải 68 Hình 3.20: Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng Mn mẫu nƣớc thải 69 Hình 3.21: Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng Pb mẫu nƣớc thải 70 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Nƣớc đóng vai trị vô quan trọng đời sống ngƣời động thực vật Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật gia tăng dân số, môi trƣờng nƣớc ngày bị ô nhiễm Một thực tế nguồn nƣớc ngầm bị khai thác ngày cạn kiệt để phục vụ cho sản xuất sinh hoạt, ngƣời tìm cách sử dụng nguồn nƣớc bề mặt Khi nƣớc sinh hoạt nƣớc sơng hồ bị nhiễm gây hại tới ngƣời trực tiếp gián tiếp thơng qua lƣới thức ăn Vì vậy, việc điều tra khảo sát trạng môi trƣờng nƣớc cần thiết, từ đƣa giải pháp nhằm nâng cao chất lƣợng sử dụng, bảo vệ sức khoẻ cộng đồng Kim loại nặng có Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn, v.v thƣờng khơng tham gia tham gia vào q trình sinh hố thể sinh vật thƣờng tích luỹ thể chúng Vì vậy, chúng nguyên tố độc hại với sinh vật Ô nhiễm kim loại nặng biểu nồng độ cao kim loại nặng nƣớc Đối với ngƣời, nhiễm vào thể, kim loại nặng tích tụ lại mơ gây nhiều bệnh nguy hiểm, nhƣ bệnh ung thƣ Qua tìm hiểu thực tế, tham khảo số nghiên cứu có liên quan đến vấn đề đánh giá chất lƣợng nƣớc sinh hoạt nƣớc số sông, hồ, ao địa bàn xã Thạch Sơn, huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ, nhận thấy nƣớc sinh hoạt nƣớc số sông, hồ, ao lâm vào tình trạng nhiễm mức độ khác Theo quy luật, động vật thực vật sống nƣớc nhƣ: rong, tảo, rau, cá, tôm, cua…khi sống môi trƣờng ô nhiễm hấp thụ chất độc hại thành nguồn gây độc hại ngƣời sử dụng chúng làm nguồn thức ăn Để đánh giá đƣợc mức độ ô nhiễm nƣớc cần phải khảo sát nhiều yếu tố nhƣ pH, DO, COD, BOD5, tiêu Nito, Photpho, kim loại nặng, tiêu vi Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 63 Bảng 3.28: Kết hàm lƣợng Cd mẫu nƣớc sinh hoạt Nồng độ Cd mẫu nƣớc sinh hoạt (mg/l) 12/7/2011 3/8/2011 10/9/2011 8/10/2011 (đợt 1) (đợt 2) (đợt 3) (đợt 4) 0,0155 - Stt Mẫu Giới hạn Cd theo TCVN Ga1,2,3,4 0,01 Gb1,2,3,4 0,01 - 0,0018 - - Gc1,2,3,4 0,01 - - - - Gd1,2,3,4 0,01 - - - - Ge1,2,3,4 0,01 - - - - Gf1,2,3,4 0,01 0,0642 0,0485 0,0606 0,0372 Gk1,2,3,4 0,01 - - - - Gl1,2,3,4 0,01 0,0046 0,0016 0,0028 0,0008 Gm1,2,3,4 0,01 0,0158 0,0108 0,0123 0,0103 10 Gn1,2,3,4 0,01 - - - - CCd(II) (mg/l) 0.07 0.06 0.05 Đợt Đợt 0.04 Đợt 0.03 Đơt 0.02 GIới hạn Cd 0.01 Mẫu 0 10 12 Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd mẫu nước sinh hoạt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 64 Nhận xét: Từ kết bảng 3.28 hình 3.14, nhận thấy hàm lƣợng Cd 10 mẫu nƣớc sinh hoạt (nƣớc giếng đào) lấy đợt vào thời điểm mùa mƣa đầu mùa khô có mẫu (Gf Gm) bị nhiễm Cd, lại mẫu khác hầu nhƣ dƣới ngƣỡng tiêu chuẩn Bảng 3.29: Kết hàm lƣợng Cu mẫu nƣớc sinh hoạt Stt Mẫu Giới hạn Cu theo TCVN 10 Ga1,2,3,4 Gb1,2,3,4 Gc1,2,3,4 Gd1,2,3,4 Ge1,2,3,4 Gf1,2,3,4 Gk1,2,3,4 Gl1,2,3,4 Gm1,2,3,4 Gn1,2,3,4 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1.2 Nồng độ Cu mẫu nƣớc sinh hoạt (mg/l) 12/7/2011 3/8/2011 10/9/2011 8/10/2011 (đợt 1) (đợt 2) (đợt 3) (đợt 4) 0,0727 0,0568 0,0304 0,0135 0,0845 0,0113 0,7906 0,612 0,4785 0,3379 0,1013 0,4069 0,0885 0,0281 0,0804 0,0983 0,0038 0,0056 0,7386 0,1003 0,0794 0,1217 CCu(II) (mg/l) Đợt Đợt Đợt Đợt Giới hạn Cu 0.8 0.6 0.4 0.2 Mẫu 0 10 12 Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cu mẫu nước sinh hoạt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 65 Nhận xét: Qua kết bảng 3.29 hình 3.15, hàm lƣợng Cu có 10 mẫu nƣớc sinh hoạt qua đợt khơng có mẫu bị nhiễm Cu Bảng 3.30: Kết hàm lƣợng Mn mẫu nƣớc sinh hoạt Nồng độ Mn mẫu nƣớc sinh hoạt (mg/l) 12/7/2011 3/8/2011 10/9/2011 8/10/2011 (đợt 1) (đợt 2) (đợt 3) (đợt 4) 16,8310 15,2780 11,9750 16,8310 Stt Mẫu Giới hạn Mn theo TCVN Ga1,2,3,4 0,5 Gb1,2,3,4 0,5 17,0340 20,5280 14,6120 17,0340 Gc1,2,3,4 0,5 0,5265 0,3625 0,3931 0,5265 Gd1,2,3,4 0,5 11,9160 15,0820 0,7168 11,9160 Ge1,2,3,4 0,5 20,8350 19,7820 10,8260 20,8350 Gf1,2,3,4 0,5 19.0630 12,0610 10,1190 19,0630 Gk1,2,3,4 0,5 16,0310 16,7600 16,4940 16,0310 Gl1,2,3,4 0,5 14,2700 13,3570 19,9830 14,2700 Gm1,2,3,4 0,5 30,5800 31,0820 32,980 30,5800 10 Gn1,2,3,4 0,5 0,9382 0,8022 0,7982 0,9382 35 CMn(II) (mg/l) 30 25 Đợt Đợt Đợt Đợt Giới hạn Mn 20 15 10 Mẫu 0 10 12 Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn hàm lượng Mn mẫu nước sinh hoạt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 66 Nhận xét: Từ bảng 3.30 hình 3.16, cho thấy hàm lƣợng Mn 10 mẫu nƣớc sinh hoạt đợt lấy mẫu vƣợt ngƣỡng cho phép nhiều lần Riêng mẫu Gc2, Gc3 mƣa nhiều hàm lƣợng Mn nƣớc ngầm bị phân tan nên hàm lƣợng thấp đợt 1,4 thơi tiết nắng Nhƣ Mn bị ô nhiễm nặng Bảng 3.31: Kết hàm lƣợng Pb mẫu nƣớc sinh hoạt Giới hạn Pb theo TCVN Mẫu Stt Ga1,2,3,4 Gb1,2,3,4 Gc1,2,3,4 Gd1,2,3,4 Ge1,2,3,4 Gf1,2,3,4 Gk1,2,3,4 Gl1,2,3,4 Gm1,2,3,4 10 Gn1,2,3,4 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 Nồng độ Pb mẫu nƣớc sinh hoạt (mg/l) 12/7/2011 3/8/2011 10/9/2011 8/10/2011 (đợt 1) (đợt 2) (đợt 3) (đợt 4) 0,0224 0,0190 0,1459 0,0683 0,1795 0,2016 0,1011 0,1237 0,2917 0,1067 0,0221 0,0534 0,0037 0,0017 0,0009 0,0012 0,2020 0,132 0,1683 0,026 0,0450 0,0447 0,0673 0,0434 0,0178 0,0079 0,1122 0,1172 0,1571 0,1145 - CPb(II) (mg/l) 0.35 0.3 0.25 Đợt Đợt Đợt Đợt Giới hạn Pb 0.2 0.15 0.1 0.05 Mẫu 0 10 12 Hình 3.17: Đồ thị biểu diễn hàm lượng Pb mẫu nước sinh hoạt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 67 Nhận xét: Từ kết đo bảng 3.31 hình 3.17, cho thấy hàm lƣợng chì số mẫu Ga3,4, Gb1,2,3,4, Gc1,2 vƣợt tiêu chuẩn cho phép, mức độ đợt lấy mẫu có khác Tuy số mẫu lần lấy mẫu có hàm lƣợng vƣợt ngƣỡng nhƣng lần sau lại chƣa vƣợt ngƣỡng Song nhìn chung 6/10 mẫu bị nhiễm chì điều đáng bàn Bảng 3.32: Kết hàm lƣợng Cd mẫu nƣớc thải Stt Mẫu 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Aa1,2,3,4 Ab1,2,3,4 Ac1,2,3,4 Ad1,2,3,4 Ae1,2,3,4 Ma1,2,3,4 Mb1,2,3,4 N1,2,3,4 Sa1,2,3,4 Sb1,2,3,4 0.14 Giới hạn Cd theo TCVN 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 Nồng độ Cd mẫu nƣớc thải (mg/l) 12/7/2011 3/8/2011 10/9/2011 8/10/2011 (đợt 1) (đợt 2) (đợt 3) (đợt 4) 0,0912 0,0542 0,1092 0,1056 0,0984 0,1123 0,1302 CCd(II) (mg/l) 0.12 0.1 Đợt Đợt Đợt Đợt Giới hạn Cd 0.08 0.06 0.04 0.02 Mẫu 10 14 16 18 20 22 Hình 3.18: Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd mẫu nước thải Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 68 Nhận xét: Khác với mẫu nƣớc sinh hoạt, mẫu Mb1,4 mẫu Sb1,2,3,4, hàm lƣợng Cd vƣợt ngƣỡng tiêu chuẩn, mẫu cịn lại khơng vƣợt ngƣỡng tiêu chuẩn Nhƣng đợt mẫu Mb3 có hàm lƣợng thấp mƣa nên hàm lƣợng Cd bị phân tán nên hàm lƣợng bị giảm Bảng 3.33: Kết hàm lƣợng Cu mẫu nƣớc thải Stt Mẫu Giới hạn Cd theo TCVN 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Aa1,2,3,4 Ab1,2,3,4 Ac1,2,3,4 Ad1,2,3,4 Ae1,2,3,4 Ma1,2,3,4 Mb1,2,3,4 N1,2,3,4 Sa1,2,3,4 Sb1,2,3,4 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1.2 Nồng độ Cu mẫu nƣớc thải (mg/l) 12/7/2011 3/8/2011 10/9/2011 8/10/2011 (đợt 1) (đợt 2) (đợt 3) (đợt 4) 0,0727 0,0622 0,0845 0,3379 0,1013 0,4069 0,0885 0,0804 0,7386 0,1464 0,0169 0,2169 0,0043 0,0276 0,7168 0,5721 0,6305 CCu(II) (mg/l) Đợt Đợt Đợt Đợt Giới hạn Cu 0.8 0.6 0.4 0.2 Mẫu 10 12 14 16 18 20 22 Hình 3.19: Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cu mẫu nước thải Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 69 Nhận xét: Cũng giống với mẫu nƣớc sinh hoạt, 10 mẫu nƣớc mặt bảng 3.33 hình 3.19, khơng có mẫu mào bị nhiễm Cu Bảng 3.34: Kết hàm lƣợng Mn mẫu nƣớc thải Nồng độ Mn mẫu nƣớc thải (mg/l) 12/7/2011 3/8/2011 10/9/2011 8/10/2011 (đợt 1) (đợt 2) (đợt 3) (đợt 4) Stt Mẫu Giới hạn Mn theo TCVN 11 Aa1,2,3,4 0,8 1,7386 3,2790 2,0241 1,0241 12 Ab1,2,3,4 0,8 5,0973 2,3615 2,6260 3,8556 13 Ac1,2,3,4 0,8 1,0671 3,2768 1,0291 2,0868 14 Ad1,2,3,4 0,8 1,2997 1,1050 5,9883 3,8572 15 Ae1,2,3,4 0,8 4,9709 4,1531 1,8476 1,2231 16 Ma1,2,3,4 0,8 4,1616 3,4940 3,9078 2,5630 17 Mb1,2,3,4 0,8 12,519 5,5721 4,9824 5,0192 18 N1,2,3,4 0,8 5,5570 4,0116 3,0553 3,0015 19 Sa1,2,3,4 0,8 1,5531 1,1602 2,1769 1,3520 20 Sb1,2,3,4 0,8 5,1195 4,5080 5,4622 5,0783 70 CMn(II) (mg/l) 60 50 Đợt Đợt Đợt Đợt Giới hạn Mn Mẫu 40 30 20 10 10 12 14 16 18 20 22 Hình 3.20: Đồ thị biểu diễn hàm lượng Mn mẫu nước thải Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 70 Nhận xét: Trong 10 mẫu nƣớc thải, hàm lƣợng Mn mẫu nƣớc thải vƣợt ngƣỡng cho phép nhiều lần đợt Trong đợt, mức độ ô nhiễm số mẫu có khác nhƣng nhìn chung, 10/10 mẫu bị nhiễm Mn nặng Bảng 3.35: Kết hàm lƣợng Pb mẫu nƣớc thải Stt Mẫu Giới hạn Pb theo TCVN 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Aa1,2,3,4 Ab1,2,3,4 Ac1,2,3,4 Ad1,2,3,4 Ae1,2,3,4 Ma1,2,3,4 Mb1,2,3,4 N1,2,3,4 Sa1,2,3,4 Sb1,2,3,4 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Nồng độ Pb mẫu nƣớc thải (mg/l) 12/7/2011 3/8/2011 10/9/2011 8/10/2011 (đợt 1) (đợt 2) (đợt 3) (đợt 4) 0,1795 0,0337 0,1347 0,2805 0,2255 0,7386 0,0184 0,2947 0,1122 0,0487 0,0176 0,1162 0,0394 0,0639 0,2834 0,1823 0,0980 0,1402 0,0213 0,0712 0,2628 0,0842 0,3181 0,3025 0,0190 0,0316 0,0401 0,2908 0,4953 0,6116 0.8 0.7 Đợt Đợt Đợt Đợt Giới hạn Pb 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 10 12 14 16 18 20 22 Hình 3.21: Đồ thị biểu diễn hàm lượng Pb mẫu nước thải Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 71 Nhận xét: Qua kết bảng 3.31 hình 3.21, nhận thấy hàm lƣợng chì số mẫu có bị nhiễm Tuy đợt mẫu khác mức độ nhiễm khác Chẳng hạn mẫu Aa1, Ac1, Ae1, Ma1, Mb1, N4, N1 đợt 1, mẫu có hàm lƣợng cao, vƣợt ngƣỡng nhiều lần, nhƣng đợt 2, 3, lại không bị nhiễm Sở dĩ nhƣ phải đợt có mƣa, mẫu nƣớc mặt dễ phát tán nên số mẫu bị nhiễm nhiều số mẫu chƣa bị nhiễm Cịn nƣớc ngầm thể điều khơng rõ mƣa, nƣớc ngầm khơng đủ ngấm khơng phát tán nhiều nơi nên có ổn định hàm lƣợng mẫu nƣớc mặt Qua nhiều lần lấy mẫu, nhận thấy vào mùa khác mùa mƣa, số mẫu bị nhiễm nhiều hơn, hàm lƣợng ion không ổn định nhƣ mùa khô 3.6.3.2 Xác định hàm lượng đồng, chì số mẫu theo phương pháp thêm chuẩn Phƣơng pháp đƣờng chuẩn phƣơng pháp đơn giản, dễ thực hiện, phù hợp cho phân tích hàng loạt Tuy nhiên, gặp đối tƣợng phân tích có thành phần phức tạp khơng thể chuẩn bị đƣợc dãy mẫu phù hợp thành phần với mẫu phân tích tốt dùng phƣơng pháp thêm chuẩn Để so sánh kết phân tích đồng, chì, cadimi, mangan tiến hành phƣơng pháp đƣờng chuẩn, chọn số mẫu để phân tích theo phƣơng pháp thêm chuẩn Kết đƣợc trình bày bảng sau: Bảng 3.36: Kết phân tích chì đồng, mangan theo phƣơng pháp thêm chuẩn phƣơng pháp đƣờng chuẩn Pb Mẫu PP thêm chuẩn PP đƣờng chuẩn Sai số tƣơng đối PP thêm chuẩn Ab5 Mb1 Mb2 Aa5 Ma1 Ma2 0,0176 0,1162 0,0394 0,2805 0,2255 0,7386 0,0178 0,1105 0,0388 0,2879 0,2225 0,7280 -1,14 4,91 1,52 -2,64 1,33 1,44 0,1464 0,0169 0,2169 0,3379 0,1013 0,4069 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Cu PP đƣờng chuẩn 0,1442 0,0161 0,2198 0,3345 0,1046 0,4157 Sai số tƣơng đối 1,50 4,73 -1,34 1,01 -3,26 -2,16 http://www.lrc-tnu.edu.vn 72 Nhƣ vậy, sau tiến hành phân tích phƣơng pháp thêm chuẩn số mẫu Chúng nhận thấy: kết hàm lƣợng đồng, chì, cadimi mangan theo phƣơng pháp đƣờng chuẩn không sai khác nhiều so với kết theo phƣơng pháp thêm chuẩn Qua đó, chúng tơi khẳng định rằng: phƣơng pháp đƣờng chuẩn loại trừ đƣợc hoàn toàn ảnh hƣởng thành phần mẫu nhƣ cấu trúc vật lí chất tạo thành mẫu Đồng thời, áp dụng phƣơng pháp phân tích lƣợng vết lƣợng siêu vết nguyên tố kim loại loại mẫu khác đặc biệt loại mẫu có thành phần vật lí hố học phức tạp, mẫu quặng Và phƣơng pháp để xác định độ phát phƣơng pháp phân tích Tóm lại, nƣớc giếng (nƣớc SH) đƣợc lấy bốn thời điểm khác song hầu hết mẫu không nhiễm đồng, vài mẫu nhiễm cadimi, nhiều mẫu nhiễm chì Cịn mangan hầu nhƣ mẫu vƣợt mức cho phép Khu vực nghiên cứu khu vực bị ô nhiễm từ nhiều năm Dân cƣ vùng ý thức đƣợc mức độ nguy hại việc ô nhiễm nguồn nƣớc sinh hoạt Song phần kinh tế cịn q khó khăn, nên xã Thạch Sơn có nƣớc nhƣng cịn số hộ không dùng nƣớc nhà máy cung cấp mà dùng nƣớc giếng khoan Trong mẫu nƣớc giếng bị nhiễm từ nhiều lí nhiễm từ nhiều năm nên mức độ ô nhiễm nằm dải giác khu vực nghiên cứu, mẫu nƣớc thải lại ô nhiễm cao tập trung số mẫu Ngoài ra, nhƣ mẫu nƣớc giếng, nƣớc thải đƣợc lấy bốn thời điểm khác nhƣng tất mẫu nhiễm mangan cao, nhiều mẫu nhiễm chì số mẫu nhiễm cadimi, khơng có mẫu nhiễm đồng Theo khảo sát dự đốn chúng tơi, nhiễm Mn Pb cao khu vực nghiên cứu trƣớc có nhà máy pin ắc quy Vĩnh Phú (đã di chuyển từ 2007) nên nguồn nƣớc bị nhiễm chì, nhiễm Mn nặng nhà Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 73 máy Supe hóa chất Lâm Thao sản xuất axit sunfuric từ quặng sắt, quặng sắt có chứa nhiều Mn Vì vậy, qua kết nghiên cứu khu vực khảo sát bị nhiễm trầm trọng Do cần có biện pháp quản lí bảo vệ nguồn nƣớc chặt chẽ Nƣớc thải phải đƣợc xử lí đƣợc xả vào hồ, mƣơng Đặc biệt, với dân cƣ sinh sống nơi cần hiểu rõ mức nguy hại tình trạng nhiễm nguồn nƣớc Không nên sử dụng nƣớc giếng khoan thời gian dài Đối với nƣớc giếng khoan thành phần nhƣ hàm lƣợng ion kim loại nặng khơng giống giếng, tính chất phụ thuộc nhiều vào cấu tạo địa chất, mạch nƣớc ngầm điểm giếng khoan, đặc biệt ảnh hƣởng môi trƣờng xung quanh Vậy, việc lấy nƣớc hồ bị ô nhiễm trực tiếp tƣới tiêu cho ăn rau xanh hay việc ăn tôm, cá sống môi trƣờng nƣớc bị ô nhiễm chắn ảnh hƣởng xấu tới sức khoẻ ngƣời Do đó, phải có phƣơng án quản lý chất lƣợng nguồn nƣớc thải xuống sông, hồ cách hợp lý, phải có kế hoạch nạo vét bùn đáy định kì để đảm bảo hệ thống nƣớc bề mặt Góp phần giữ gìn mơi trƣờng xanh, đẹp bảo vệ sức khoẻ ngƣời Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 74 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu, chúng tơi tìm hiểu đối tƣợng, tham khảo tài liệu lần lƣợt tiến hành bƣớc thí nghiệm khảo sát chọn điều kiện thích hợp máy quang phổ hấp thụ nguyên tử, tiến hành phân tích mẫu thực Kết thu đƣợc nhƣ sau: Đã khảo sát thông số phù hợp cho việc xác định hàm lƣợng kim loại nặng Cu, Pb, Cd Mn quang phổ máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu 6300 Khảo sát ảnh hƣởng axit nguyên tố khác đến phép xác định kim loại nặng Cu, Pb, Cd Mn kết cho thấy dung HNO3 0,5M cation khác có mẫu khơng ảnh hƣởng đến kết phân tích Đã xây dựng đƣợc đƣờng chuẩn xác định kim loại nặng Cu, Pb, Cd Mn khoảng tuyến tính đánh giá phù hợp đƣờng chuẩn Khoảng tin cậy đƣờng chuẩn nguyên tố Cu, Pb, Cd Mn Xây dựng quy trình xử lí mẫu phù hợp để xác định hàm lƣợng phƣơng pháp F- AAS Đánh giá đƣợc hàm lƣợng nguyên tố theo đợt lấy mẫu, so sánh với hàm lƣợng cho phép theo TCVN Từ đánh giá đƣợc mức độ ô nhiễm nguyên tố số mẫu nƣớc mặt, nƣớc ngầm xã Thạch Sơn, Lâm Thao, Phú Thọ Cụ thể: tiến hành phân tích 80 mẫu (40 mẫu nƣớc mặt, 40 mẫu nƣớc ngầm) có 78/80 mẫu nhiễm Mn nặng, chí cao mức cho phép vài chục lần; có 35/80 mẫu nhiễm chì, 16/80 mẫu bị nhiễm Cd Và khơng có mẫu mào bị nhiễm đồng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo tiếng Việt Lê Lan Anh, Lê Quốc Hùng, Từ Vọng Nghi, "Nghiên cứu phân tích ion kim loại nặng nƣớc tự nhiên phƣơng pháp điện hóa hịa tan điện cực màng thủy ngân", Tạp chí hóa học, số T31, 1993 Báo cáo khoa học Sở Khoa học Công nghệ Phú Thọ, (2007) Báo cáo tình hình nhiễm mơi trƣờng Phịng Tài ngun Mơi trƣờng huyện Lâm Thao, Phú Thọ, 2009 Báo cáo trả lời chất vấn Bộ trƣởng Bộ Tài nguyên Môi trƣờng kỳ họp thứ QH khoá XI Báo cáo Trạm y tế xã Thạch Sơn năm 2005 - 2010 số ngƣời mắc bệnh ung thƣ Thạch Sơn Trần Bính, Nguyễn Ngọc Thắng, Hƣớng dẫn thí nghiệm Hố Phân tích, Khoa Hố học, Đại học Bách khoa Hà Nội, 2007 Hoàng Ngọc Chức (2009), Nghiên cứu phân tích hàm lượng số kim loại nặng nước sinh hoạt, nước thải khu vực Từ Liêm phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, Luận văn Thạc sĩ Hoá học, ĐH Sƣ Phạm Hà Nội Nguyễn Tinh Dung (2000), Hố học phân tích phần III: Các phương pháp định lượng hoá học, Nhà xuất Giáo Dục Trần Thị Đà, Nguyễn Thế Ngôn (2007), Hố học vơ - tập 2, NXB Đại học Sƣ phạm 10 Đào Thu Hà (2006), Nghiên cứu điều kiện tối ưu, đánh giá số ion kim loại nặng Cu, Pb, Cd nước sinh hoạt nước bề mặt số sông hồ khu vực Hà Nội phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử dùng lửa (F-AAS), Luận văn Thạc sĩ, Đại học Sƣ phạm Hà Nội 11 Phạm Văn Khang, Nguyễn Ngọc Minh, Nguyễn Xuân Huân (2004), "Một số nghiên cứu kim loại nặng giới", Tạp chí Hố học số 61, trang 157 đến 161 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 76 12 Phạm Luận (1999), Giáo trình hƣớng dẫn vấn đề sở kỹ thuật xử lí mẫu phân tích - Phần I: vấn đề chung, ĐHKHTN ĐHQG Hà Nội 13 Phạm Luận (1993), Xác định kim loại nặng mẫu nƣớc sông, hồ, suối, ao, giếng khoan nƣớc máy phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (F-AAS), QTR-nƣớc C6 Hà Nội 14 Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB ĐHQG Hà Nội 15 Từ Văn Mặc (2005), Các phương pháp phân tích dùng cơng cụ, NXB Đại học quốc gia Hà Nội 16 Từ Văn Mặc (1995), Phân tích hóa lý, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 17 Hồng Nhâm (2000), Hố học vơ - Tập 2, NXB Giáo dục, Hà Nội 18 Lê Đức Ngọc (2001), Xử lí số liệu kế hoạch hố thực nghiệm, NXB ĐHKHTN - ĐHQG Hà Nội 19 Trần Thị Thu Nguyệt, Trần Thu Quỳnh, Từ Vọng Nghi (1999), "Nghiên cứu số kim loại nặng nƣớc phƣơng pháp von ampe hịa tan dung bình điện hóa dong chảy", Tạp chí phân tích hóa, lý, sinh học - tập số 20 Hồ Viết Quý, Nguyễn Tinh Dung (1991), Các phương pháp phân tích lý hố, NXB Đại học Sƣ phạm, Hà Nội 21 Hồ Viết Q (2005), Các phương pháp phân tích cơng cụ hoá học đại, NXB Đại học Sƣ phạm, Hà Nội 22 Hồ Viết Quý (1994), Xử lí số liệu thực nghiệm toán học thống kê, Đại học Sƣ phạm Quy Nhơn 23 Mai Văn Quý (2009), Xác định hàm lượng số kim loại nước, rau thực phẩm phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử dùng lửu F_ASS, Luận văn Thạc sĩ Hoá học, ĐH Sƣ Phạm Hà Nội 24 Trần Vĩnh Quý (2006), Giáo trình hố tin học, NXB Đại học Sƣ Phạm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 77 25 Tiêu chuẩn Việt nam TCVN 5999-1995, TCVN 5942, Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5942 : 1995 chất lƣợng nƣớc - tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc mặt TCVN 5944 : 1995 nƣớc sinh hoạt (nƣớc ngầm) Bộ Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng, Hà Nội, 2007 26 Nguyễn Quang Tuyển (2010), Nghiên cứu, xác định hàm lượng số nguyên tố kim loại nặng thịt bán thị trường Hà Nội phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, Luận văn Thạc sĩ Hoá học, ĐH Bách Khoa Hà Nội 27 Web: http://www.hoahocvietnam.com http://vi.wikipedia.org http://www.chemvn.net http://www.suckhoe360.com/Song-khoe/Vi-chat-dinh-duong/index.php Tài liệu tham khảo tiếng Anh 28 A.P.Creskov, Cơ sở hóa học phân tích - tập tập 2, Từ Vọng Nghi, Trần Tứ Hiếu (dịch), NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 1989-1992 29 Douglas A Skoog, Donal M.West, F.James Holler, Fundamentals of th analytical chemistry, Edition, Saunders college publishing 30 J.Mendham, R.C.Denney, J.D.Barnes, M.Thomas, Volgels textbook of th quantitative chemical analysis, Edition, Prentice Hall, 2000 31 F.Cotton - G.Wilkinson, Cơ sở hố học vơ - Phần III, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội, 1984 th 32 Daniel C.Harris, Quantitative Chemical Analysis, edition, W.H.Freeman and Company, NewYork, 1999 33 Web: http://en.wikipedia.org/wiki/Magnesium http://chemistry.about.com Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn