NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MANGAN TRONG NƯỚC SINH HOẠT TẠI XÃ ĐIỆN PHƯƠNG, THỊ XÃ ĐIỆN BÀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP AAS

Kỹ Thuật - Công Nghệ - Kinh tế - Quản lý - Khoa học tự nhiên TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA: LÝ – HÓA – SINH ---------- LÊ THỊ MỸ HẠNH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MANGAN TRONG NƯỚC SINH HOẠT TẠI XÃ ĐIỆN PHƯƠNG, THỊ XÃ ĐIỆN BÀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP AAS KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Quảng Nam, tháng 4 năm 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của ThS. Hồ Thị Kim Hạnh Các số liệu và kết quả nêu trong khóa luận là trung thực và chưa từng được công bố ở bất cứ công trình nào khác. Tác giả Lê Thị Mỹ Hạnh Qua quá trình thực hiện đề tài này, em đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều đơn vị, thầy cô và bạn bè. Qua đây em xin cảm ơn chân thành đến: ThS. Hồ Thị Kim Hạnh – cô giáo đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. BGH trường ĐH Quảng Nam đã tạo điều kiện, cơ sở, vật chất cho chúng em có thể hoàn thành tốt bài nghiên cứu. Quý thầy cô trong tổ bộ môn Hóa cùng toàn thể cán bộ, giáo viên trong khoa Lý–Hóa–Sinh đã giảng dạy và nhiệt tình giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài này. Xin chân thành cảm ơn những anh chị tại sở tài nguyên môi trường Quảng Nam đã nhiệt tình hướng dẫn và cho phép chúng em sử dụng thiết bị, dụng cụ thí nghiệm, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trong quá trình thực nghiệm. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ em trong suốt thời gian qua. Em xin chân thành cảm ơn Tác giả Lê Thị Mỹ Hạnh DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ CÓ TRONG BÀI KHÓA LUẬN Hình 3.1. Các dung dịch chuẩn xác định hàm lượng mangan............................. 18 Hình 3.2. Đường chuẩn xác định hàm lượng mangan ........................................ 19 Hình 3.3. Biểu đồ thể hiện hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt được lấy lần 1 (24011016) ................................................................................. 21 Hình 3.4. Biểu đồ thể hiện hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt được lấy lần 2 (29021016) ................................................................................. 21 Hình 3.5. Biểu đồ thể hiện hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt được lấy lần 3 (14031016) ................................................................................. 22 Hình 3.6. Biểu đồ thể hiện hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt qua 3 lần đo .......................................................................................................... 22 Hình 3.7. Biểu đồ thể hiện hàm lượng mangan trung bình trong các mẫu nước sinh hoạt qua 3 lần đo........................................................................................... 23 Bảng 3.1. Giá trị độ hấp thụ (Abs) của dãy dung dịch chuẩn.............................. 18 Bảng 3.2. Danh sách các hộ gia đình được lấy mẫu nước ................................... 19 Bảng 3.3. Hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt được lấy lần 1 (24012016) ......................................................................................................... 20 Bảng 3.4. Hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt được lấy lần 2 (29022016) ......................................................................................................... 21 Bảng 3.5. Hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt được lấy lần 3 (14032016) ......................................................................................................... 22 Bảng 3.6. Hàm lượng mangan có trong các mẫu nước sinh hoạt tại xã Điện Phương (mgl) ...................................................................................................... 23 MỤC LỤC Phần 1. MỞ ĐẦU ................................................................................................. 1 1.1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................... 1 1.2. Lịch sử nghiên cứu về mangan................................................................. 2 1.3. Mục tiêu của đề tài .................................................................................... 2 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................ 2 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................ 2 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................... 3 1.5. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 3 1.5.1. Phương pháp nghiên cứu, tổng hợp tài liệu ............................................ 3 1.5.2. Phương pháp điền dã ................................................................................ 3 1.5.2.1. Phương pháp điều tra............................... Error Bookmark not defined. 1.5.2.2. Phương pháp thu thập, xử lý và bảo quản mẫu nước Error Bookmark not defined. 1.5.3. Phương pháp toán học để xử lý số liệu ...... Error Bookmark not defined. 1.5.4. Phương pháp thực nghiệm ....................................................................... 3 Phần 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .................................................................. 4 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................. 4 1.1. Giới thiệu về mangan ................................................................................ 4 1.1.1. Trạng thái tự nhiên và tính chất 2, 9, 18, 19 ................................ 4 1.1.1.1. Trạng thái tự nhiên................................................................................. 4 1.1.1.2. Tính chất hóa học .................................................................................... 5 1.1.1.3. Những hợp chất của mangan ................................................................. 6 1.1.2. Vai trò của mangan 8, 9....................................................................... 7 1.1.3. Tác hại của mangan 3, 10, 11, 16................................................... 8 1.1.4. Tiêu chuẩn Việt Nam về hàm lượng mangan trong nước sinh hoạt 11…….. ............................................................................................................... 9 1.2. Tổng quan về xã Điện Phương 1 ......................................................... 10 1.2.1. Vị trí địa lý ............................................................................................... 10 1.2.2. Đặc điểm địa hình, khí hậu..................................................................... 10 1.2.3. Dân số ....................................................................................................... 11 1.2.4. Đời sống kinh tế - xã hội ......................................................................... 11 1.3. Nguồn nước ngầm, thực trạng và nguyên nhân ô nhiễm nước ngầm tại xã Điện Phương ............................................................................................. 12 1.3.1. Nguồn nước ngầm ................................................................................... 12 1.3.2. Thực trạng ô nhiễm nước ngầm tại xã Điện Phương, thị xã Điện Bàn, Tỉnh Quảng Nam ................................................................................................ 12 1.3.3. Nguyên nhân gây nhiễm mangan tại xã Điện Phương4 .................... 13 1.4. Các phương pháp xác định hàm lượng mangan có trong mẫu nước . 13 1.4.1. Các phương pháp đã được nghiên cứu nhiều 5, 16 ........................ 13 1.4.2. Giới thiệu về phương pháp AAS 14, 15, 17 ................................... 13 1.4.2.1. Nội dung................................................................................................. 13 1.4.2.2. Nguyên tắc ............................................................................................. 13 1.4.2.3. Quá trình thực hiện .............................................................................. 14 1.4.2.4. Ưu điểm của phương pháp AAS ......................................................... 14 1.4.3. Phương pháp đường chuẩn 5 .............................................................. 14 Chương 2: THỰC NGHIỆM ............................................................................ 16 2.1. Dụng cụ, thiết bị, hóa chất ...................................................................... 16 2.2. Cách tiến hành ......................................................................................... 16 2.2.1. Lấy mẫu, xử lý mẫu 4 ........................................................................... 16 2.2.2. Pha dung dịch chuẩn................................................................................ 16 2.2.3. Tìm hiểu các bước đo trên máy AAS ........ Error Bookmark not defined. 2.2.4. Xây dựng đường chuẩn........................................................................... 17 2.2.5. Xác định hàm lượng mangan trong mẫu nước .................................... 17 2.2.6. Xử lý số liệu .............................................................................................. 17 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................ 18 3.1. Kết quả nghiên cứu thông số khảo sát máy đo AAS xác định hàm lượng mangan. .................................................................................................... 18 3.2. Xây dựng đường chuẩn xác định mangan ............................................ 18 3.3. Kết quả xác định hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt tại xã Điện Phương ............................................................................................. 19 3.3.1. Quy trình phân tích mangan trong mẫu nước sinh hoạt bằng phương pháp AAS……… .................................................... Error Bookmark not defined. 3.3.2. Kết quả ......................................................... Error Bookmark not defined. 3.3.2.1. Đánh giá hàm lượng mangan qua các lần đo ..................................... 20 3.3.2.2. Đánh giá chung ..................................................................................... 23 Phần 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 25 1. Kết luận ........................................................................................................... 25 2. Kiến nghị ......................................................................................................... 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 27 PHỤ LỤC ............................................................................................................ 29 1 Phần 1. MỞ ĐẦU 1.1. Lý do chọn đề tài Nước có vai trò vô cùng quan trọng đối với con người cũng như bất cứ sinh vật nào trên trái đất. Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá nhưng không phải là vô tận. Nước cần cho mọi sự sống và phát triển, nước vừa là môi trường vừa là đầu vào cho các quá trình sản xuất nông nghiệp, công nghiệp. 12 Theo như việc xét tổng lượng nước hằng năm, Việt Nam được xem là quốc gia có tài nguyên nước rất dồi dào. Số lượng sông lớn khoảng 3450 con sông và suối với chiều dài từ 10 km trở lên. Tổng lượng nước mặt trung bình hằng năm khoảng 830840 tỉ m3 trong đó Việt Nam chiếm 40 lượng nước sản sinh trên lãnh thổ. Ngoài ra, hồ và thủy điện có số lượng và dung tích cũng tương đối lớn. 13 Tuy nhiên, bên cạnh ưu điểm về trữ lượng tài nguyên nước thì nguồn nước của nước ta đang phải chịu nhiều sức ép, tiềm ẩn nhiều nguy cơ xấu… một trong những nguyên nhân khiến nguồn nước của nước ta được đánh giá cao về số lượng, nhưng thấp trong chất lượng là sự ảnh hưởng, tác động của nền công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước hiện nay, cùng với sự nóng lên toàn cầu khiến cho nguồn nước đang bị ô nhiễm trầm trọng. Vấn đề phân tích để đánh giá chất lượng nước chiếm một vị trí rất quan trọng, đặc biệt là phân tích để xác định hàm lượng các kim loại nặng. Trong số các kim loại nặng phải kể đến là mangan. Mangan là một trong những chỉ tiêu cần được đánh giá vì lượng nguyên tố này góp phần lớn vào chống còi xương và sinh dưỡng ở trẻ nhỏ. Nhưng với một hàm lượng lớn các hợp chất chứa mangan sẽ gây ra một số bệnh nguy hiểm cho con người, do đó cần phải kiểm soát chặt chẽ các nguồn nước có khả năng cung cấp mangan. Những ngày qua, trên địa bàn xã Điện Phương đã có nhiều người dân phàn nàn về chất lượng nguồn nước ngầm ở xã, nhiều hộ đã không thể sử dụng nguồn nước ngầm để sinh hoạt mà thay vào đó là chuyển sang sử dụng nước máy để được đảm bảo an toàn hơn. Để đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại mangan trong nước sinh hoạt, qua đó đề xuất biện pháp xử lý hàm lượng mangan trong nước thì hiện nay, có rất nhiều 2 phương pháp để phân tích đánh giá hàm lượng mangan trong nước nhưng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) có nhiều ưu điểm như: Độ chính xác của máy AAS cao, độ nhạy rất cao, đo được hàm lượng tới ppb (microgamkg)… Vì vậy tôi đã chọn đề tài nghiên cứu là: “ Nghiên cứu xác định hàm lượng mangan trong nước sinh hoạt tại xã Điện Phương, thị xã Điện Bàn bằng phương pháp AAS” 1.2. Lịch sử nghiên cứu về mangan Đã có nhiều công trình nghiên cứu xác định hàm lượng mangan trong nước như: Trịnh Hải Lệ Nguyễn Mỹ Linh Hoàng Thanh Long, xác định hàm lượng mangan trong nước sinh hoạt bằng phương pháp trắc quang với thuốc thử Formaloxim. Trương Thị Cẩm Nhung, phân tích và đánh giá hàm lượng sắt, mangan trong nước giếng khoan bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS). Hồ Thị Yêu Ly , nghiên cứu xác định hàm lượng sắt, mangan trong một số mạch nước ngầm ở tỉnh Thừa Thiên Huế bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử (AAS). 1.3. Mục tiêu của đề tài Khảo sát thực trạng ô nhiễm nguồn nước ngầm tại xã Điện Phương, thị xã Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam. Xác định chính xác hàm lượng mangan có trong các mẫu nước giếng tại xã Điện Phương, thị xã Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam theo QCVN 01: 2009 BYT bằng phương pháp AAS. Từ kết quả khảo sát, đề xuất những giải pháp khắc phục tình trạng ô nhiễm, đem lại nguồn nước sạch cho người dân. 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu Hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt tại xã Điện Phương. 3 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu Không gian: tại xã Điện Phương, thị xã Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam. Thời gian: tháng 11 2015 – tháng 4 2016. 1.5. Phương pháp nghiên cứu 1.5.1. Phương pháp nghiên cứu, tổng hợp tài liệu Các tài liệu về địa lý, tự nhiên, khí tượng - thủy văn, các số liệu thống kê về tình hình xã hội tại xã Điện Phương, các tài liệu về mangan, hợp chất của mangan và các tài liệu về phương pháp AAS. 1.5.2. Phương pháp điều tra Phỏng vấn các hộ gia đình, người dân tại xã Điện Phương về nguồn nước, tình trạng ô nhiễm nước ngầm trên địa bàn và cách xử lý của từng hộ có nguồn nước bị ô nhiễm. 1.5.3. Phương pháp thực nghiệm Thu thập, xử lý và bảo quản mẫu nước: Trực tiếp đến nhà các hộ dân lấy mẫu nước rồi axit hóa và bảo quản trong tủ lạnh. Đo hàm lượng mangan bằng phương pháp AAS. 4 Phần 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Giới thiệu về mangan 1.1.1. Trạng thái tự nhiên và tính chất 3, 9, 14 1.1.1.1. Trạng thái tự nhiên Mangan là kim loại chuyển tiếp, thuộc nhóm (VII), phân lớp d, chu kỳ 4 trong bảng hệ thống tuần hoàn Số hiệu nguyên tử: 25 Khối lượng nguyên tử chuẩn: 54,938045đvc Cấu hình điện tử: Ar 3d 5 4s 2 Màu sắc: trắng xám Trạng thái: Chất rắn Điểm nóng chảy: 1246 0 C Điểm sôi: 20621 o C Mangan là kim loại màu trắng xám tương đối hoạt động nhưng ở nhiệt độ thường mangan phản ứng với oxi bao phủ bề ngoài kim loại bảo vệ cho kim loại không bị oxi hóa tiếp ngay cả khi đun nóng Trạng thái phổ biến của mangan là +2, +3, +4, +6 và +7, mặc dù trạng thái oxi hóa từ +1 đến +7 đã được ghi nhận. Trong đó,trạng thái oxi hóa ổn định nhất là mangan +2, có màu hồng nhạt, một số hợp chất mangan (II) đã được biết như: MnSO4 , MnCl 2 và thường gặp trong khoáng rhodochrosit, mangan (II) cacbonat. Trong tự nhiên mangan là nguyên tố khá phổ biến trong thành phần của đá và khoáng sản, chiếm 0,1 trong lượng vỏ trái đất, mangan có trong nước suối, nước hồ, nước biển và có trong cơ thể sống của động thực vật và con người. Các khoáng vật chủ yếu của mangan là quặng piroluzit (MnO2 ), mangan cabonat (MnCO3 ), mangan metasilicat (MnSiO3 ), các quặng hosmanit (Mn3 O4 ), manganit (MnO(OH)) và bonit (Mn2 O3 ) cũng có giá trị lớn. 5 Lượng chứa mangan tính theo thành phần phần trăm trong thạch quyển là 0,09, trong đất là 0,085, trong cơ thể sống là 0,01. Ngoài ra mangan còn tồn tại trong một số khoáng vật như: - Prilomelan: mMnO.MnO2 .nH2 O có thành phần hóa học không cố định, tỷ lệ MnO và MnO 2 thay đổi nhiều hay ít tùy theo quá trình oxy hóa. - Mangan kim loại được điều chế bằng cách dùng nhôm khử oxit của nó trong lò điện. 1.1.1.2. Tính chất hóa học Mangan là kim loại tương đối hoạt động trong bảng thứ tự cường độ, mangan đứng giữa nhôm và kẽm Mangan dễ tan trong axit tạo thành muối tương ứng và giải phóng khí hiđro: Mn + 2HCl MnCl 2 + H 2 Mn + H2 SO4 MnSO4 + H 2 Mangan phản ứng với HNO 3(l) : 3Mn + 8HNO3(l) 3Mn(NO3 ) 2 + 2NO + 4H2 O Mangan không phản ứng với axit H 2SO4 và HNO3 đặc nguội mà chỉ phản ứng với axit đặc nóng: Mn + 2H2 SO4(đ) t o MnSO4 + SO2 + 2H2 O Mn + 4HNO3 Mn(NO3 )2 + 2NO2 + 2H2 O Mangan là kim loại đứng trước sắt, trong dãy điện hóa, nó có ái lực với oxi còn lớn hơn Fe, điều này có ứng dụng quan trọng trong công nghiệp luyện thép. Trong khi nấu thép để tăng chất lượng của thép, người ta dùng Mn ở giai đoạn cuối để khử S, O2 . Mangan khử oxi của oxit ở trong thép biến MnO2 đi vào dưới dạng xỉ silicat (MnSiO3 ) Đồng thời mangan khử lưu huỳnh của FeS lẫn trong thép biến SoO 2 Bột mangan nóng (gần 10000 C) khử được nước: Mn + 2H2 O Mn(OH) 2 + H2 6 1.1.1.3. Những hợp chất của mangan Mangan tạo được một số các oxit MnO màu lục xám, Mn2 O3 màu đen, Mn3 O4 màu gạch, MnO2 màu đen và Mn2 O7 là một chất lỏng nhờn màu đen lục nhạt. MnO có tính chất bazơ, nó được điều chế bằng cách nung Mn(OH)2 có thành phần là 2MnO, MnO 2 . MnO2 có tính chất bazơ yếu. Người ta không thấy có Mn(NO3 )2 và H2 MnO 4 ở trạng thái tự do mà chỉ thấy các muối tương ứng của chúng là manganat. Mn2 O7 ứng với HMnO4 ; đó là một axit mạnh vì đây là các pemanganat (muối của axit manganic HMnO4 ). Axit manganic và các pemanganat nữa đều là những chất oxi hóa mạnh nên đều có giá trị lớn hơn trong phân tích hóa học. Cách đây không lâu người ta đã điều chế được một hợp chất của magan có hóa trị V; người ta đem nung chảy MnO2 với NaOH và NaNO2 và thu được một hợp chất của Mn5+ có thành phần là Na 3 MnO4 màu xanh da trời MnO2 + NaNO2 + 2NaOH Na 3 MnO4 + NO + H2 O Các muối của mangan có hóa trị II: clorua MnCl2 , bromua MnBr 2 , iodua MnI 2 , sunfat MnSO4 , nitrat Mn(NO3 ) 2 , axetat Mn(CH3 COO)2 đều dễ tan trong nước. Khi một bazơ (kiềm) tác dụng với một muối Mn(II), thu được kết tủa trắng. Hidroxit Mn(OH)2 không bền, nó bị oxi hóa ngay trong dung dịch đó, biến thành Mn(OH)4 kết tủa màu nâu: MnCl 2 + NaOH NaCl + Mn(OH) 2 Mn(OH) 2 + O2 + H2 O Mn(OH) 4 Mn(OH)2 là hợp chất lưỡng tính yếu, chỉ tan trong kiềm mạnh khi đun nóng: Mn(OH) 2 + 4OH - t o Mn(OH) 6 4- Khi tạo thành phức Mn(II) có số phối trí đặc trưng bằng 6 nguyên tử mangan ở trạng thái lai hóa sp3 d2 tạo thành phức dẫn điện. Mn2 O3 là hợp chất ít bền bị phân hủy mạnh. 7 Hợp chất Mn(IV) có tên là manganat màu lục và chỉ bền trong môi trường kiềm. Khi để lâu, các dung dịch manganat sẽ bị phân hủy một phần cho MnO 2 tách ra và tạo thành pemanganat cùng kiềm tự do: 3MnO42- + 2H2 O 2MnO4- + MnO2 + 4OH - Khi axit hóa dung dịch manganat cân bằng sẽ chuyển dịch sang phải và màu lục của dung dịch sẽ biến thành màu tím còn khi thêm kiềm vào cân bằng sẽ chuyển dịch sang trái và màu tím của dung dịch sẽ chuyển sang màu lục Như vậy, ở hóa trị II,III manganat thể hiện rõ tính chất của một kim loại, ở hóa trị cao như VI, VII nó thể hiện tính chất của một á kim, đặc biệt ở hóa trị VII nó giống clo nhiều Những hợp chất mangan khó tan có giá trị trong phân tích là: MnO2 , H2 MnO3, MnS, MnCO 3 , MnC2 O4 , MnNH4 PO4, MnFe(CN) 6 Trong dung dịch nước mangan tạo được những ion Mn+ , MnO3- , MnO4- , và các ion phức tạp Mn(C 2 O4 ) 2 3- , Mn(CN) 6 4- , Mn(CN) 6 3- . 1.1.2. Vai trò của mangan 14, 15 Các hợp chất của mangan được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế quốc dân, 90 mangan được sử dụng để sản xuất thép và hợp kim. Mangan trong thép tạo cho thép có độ rắn cao và chống được mài mòn. Thép mangan chứa 15 mangan, có độ trắng và độ bền cao được dùng để xản suất đường ray xe lửa, máy nghiền đá… Hợp kim chứa 84 Cu, 12 mangan và 4 niken có điện trở suất cao nhưng hiệu ứng nhiệt thấp vì vậy hợp kim này được dùng trong kỹ nghệ sản xuất dây điện trở. Hợp kim chứa 56,5 Cu, 0.5 mangan, 13 niken được dùng làm cặp pin nhiệt điện. Trong ngành hóa học, mangan thường dùng làm chất xúc tác cho một số quá trình phản ứng. Trong các đối tượng sinh học, mangan đóng vai trò đặc biệt quan trọng ở thực vật. Mangan tham gia vào nhiều quá trình như hô hấp, quang hợp, tổng hợp Clorophilhidrocacbon và vitamin C 8 Mangan giữ vai trò quan trọng trong quá trình oxi hóa và có thành phần men oxi hóa, ion Mn2+ tham gia trong nhiều phản ứng trao đổi trung gian, thí dụ Mn2+ kích thích trong sự phân giải của gluxit, hoạt hóa quá trình photphoric hóa glucoza (men photopho gluconutaza), sự tạo thành axit pyruvic (menenolaza), sự oxi isoxitric (men isoxiticcodehy draza). Ion mangan Mn2+ làm tăng cường sự trao đổi protit thông qua sự hoạt hóa các men dipeptidaza và acginaza. Nguyên tố này tham gia vào quá trình tạo xương bằng cách hoạt hóa men photphataza của xương và photphataza kiềm tích lũy Ca 3 (PO4 ) 2 ở mô xương. Trong hầu hết các quá trình này những ion Mn2+ có thể thay thế được nhiều ion Mg2+ . Vì tham gia vào phản ứng men, nên mangan ảnh hưởng đến nhiều quá trình sinh lý như tạo huyết, khả năng sinh trưởng của các động vật. Sự thiếu hụt mangan sẽ gây dị dạng, xương kém phát triển. Mangan đặc biệt cần cho gia súc non đang lớn để chống suy dinh dưỡng. Gia cầm rất nhạy cảm khi thiếu mangan, chúng sẽ mắc bệnh pezoit (làm biến dạng xương chân và cánh). Mangan có vai trò sinh lý rất quan trọng đối với cây trồng, đó là sự tham gia của mangan vào quá trình oxi hóa – khử xảy ra trong tế bào sống. Để bổ sung lượng mangan trong đất trồng trọt, người ta thường bón phân NPK có chứa vi lượng mangan Mn2+ ở dạng muối MnSO4 . Theo nghiên cứu ở vùng nhiệt đới có nhiều người bị mắc bệnh bứu cổ đã phát hiện rằng ngoài thiếu iốt, thức ăn, nước uống ở đây còn có hàm lượng Zn, P, Mn, Co, Cu rất thấp việc thiếu Mn, Co, Cu trong thức ăn đã góp phần làm suy yếu sức khỏe góp phần thúc đẩy bệnh bướu cổ phát triển. 1.1.3. Tác hại của mangan 3, 5, 15, 16 Đối với con người, nếu ở hàm lượng nhỏ dưới 0,1 mgl thì mangan có lợi cho sức khỏe, tuy nhiên cao từ 1-5 mgl sẽ gây ra không ít ảnh hưởng đến một số cơ quan nội tạng của cơ thể như: Mangan gây độc tố mạnh lên nguyên sinh chất tế bào, đặc biệt là tác động lên hệ thần kinh trung ương, gây ra các độc tố hình thành các hội chứng manganims với các triệu chứng gần như tương tự bệnh Parkinson. Nếu lượng 9 mangan hấp thu vào cơ thể cao có thể gây độc với phổi, hệ thần kinh trung ương, thận và bộ máy tuần hoàn, ngộ độc nặng và gây tử vong. Khi hít phải mangan với lượng lớn có thể gây hội chứng nhiễm độc ở động vật gây tổn thương t...

THỊ XÃ ĐIỆN BÀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP AAS

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Quảng Nam, tháng 4 năm 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của ThS Hồ Thị Kim Hạnh

Các số liệu và kết quả nêu trong khóa luận là trung thực và chưa từng được công bố ở bất cứ công trình nào khác

Tác giả

Lê Thị Mỹ Hạnh

tâm, giúp đỡ của nhiều đơn vị, thầy cô và bạn bè Qua đây em xin cảm ơn chân thành đến:

ThS Hồ Thị Kim Hạnh – cô giáo đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho em trong suốt quá trình thực hiện đề tài

BGH trường ĐH Quảng Nam đã tạo điều kiện, cơ sở, vật chất cho chúng em có thể hoàn thành tốt bài nghiên cứu

Quý thầy cô trong tổ bộ môn Hóa cùng toàn thể cán bộ, giáo viên trong khoa Lý–Hóa–Sinh đã giảng dạy và nhiệt tình giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài này

Xin chân thành cảm ơn những anh chị tại sở tài nguyên môi trường Quảng Nam đã nhiệt tình hướng dẫn và cho phép chúng em sử dụng thiết bị, dụng cụ thí nghiệm, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trong quá trình thực nghiệm

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ em trong suốt thời gian qua

Em xin chân thành cảm ơn!

Tác giả

Lê Thị Mỹ Hạnh

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ CÓ TRONG BÀI KHÓA LUẬN Hình 3.1 Các dung dịch chuẩn xác định hàm lượng mangan 18 Hình 3.2 Đường chuẩn xác định hàm lượng mangan 19 Hình 3.3 Biểu đồ thể hiện hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt

Hình 3.7 Biểu đồ thể hiện hàm lượng mangan trung bình trong các mẫu nước

sinh hoạt qua 3 lần đo 23

Bảng 3.1 Giá trị độ hấp thụ (Abs) của dãy dung dịch chuẩn 18 Bảng 3.2 Danh sách các hộ gia đình được lấy mẫu nước 19 Bảng 3.3 Hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt được lấy lần 1

MỤC LỤC

Phần 1 MỞ ĐẦU 1 

1.1.  Lý do chọn đề tài 1 

1.2.  Lịch sử nghiên cứu về mangan 2 

1.3.  Mục tiêu của đề tài 2 

1.4.  Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 

1.4.1.  Đối tượng nghiên cứu 2 

1.4.2.  Phạm vi nghiên cứu 3 

1.5.  Phương pháp nghiên cứu 3 

1.5.1.  Phương pháp nghiên cứu, tổng hợp tài liệu 3 

1.5.2.  Phương pháp điền dã 3 

1.5.2.1.  Phương pháp điều tra Error! Bookmark not defined. 1.5.2.2.  Phương pháp thu thập, xử lý và bảo quản mẫu nướcError! Bookmark not defined. 1.5.3.  Phương pháp toán học để xử lý số liệu Error! Bookmark not defined. 1.5.4.  Phương pháp thực nghiệm 3 

Phần 2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 4 

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 

1.1.  Giới thiệu về mangan 4 

1.1.1.  Trạng thái tự nhiên và tính chất [2], [9], [18], [19] 4 

1.1.1.1.  Trạng thái tự nhiên 4 

1.1.1.2 Tính chất hóa học 5 

1.1.1.3.  Những hợp chất của mangan 6 

1.1.2.  Vai trò của mangan [8], [9] 7 

1.1.3.  Tác hại của mangan [3], [10], [11], [16] 8 

1.1.4.  Tiêu chuẩn Việt Nam về hàm lượng mangan trong nước sinh hoạt [11]…… 9 

1.2.  Tổng quan về xã Điện Phương [1] 10 

1.2.1.  Vị trí địa lý 10 

1.2.2.  Đặc điểm địa hình, khí hậu 10 

1.2.3.  Dân số 11 

1.2.4.  Đời sống kinh tế - xã hội 11 

1.3.  Nguồn nước ngầm, thực trạng và nguyên nhân ô nhiễm nước ngầm tại xã Điện Phương 12 

1.3.1.  Nguồn nước ngầm 12 

1.3.2.  Thực trạng ô nhiễm nước ngầm tại xã Điện Phương, thị xã Điện Bàn, Tỉnh Quảng Nam 12 

1.3.3.  Nguyên nhân gây nhiễm mangan tại xã Điện Phương[4] 13 

1.4.  Các phương pháp xác định hàm lượng mangan có trong mẫu nước 13 1.4.1.  Các phương pháp đã được nghiên cứu nhiều [5], [16] 13 

1.4.2.  Giới thiệu về phương pháp AAS [14], [15], [17] 13 

1.4.2.1.  Nội dung 13 

1.4.2.2.  Nguyên tắc 13 

1.4.2.3.  Quá trình thực hiện 14 

1.4.2.4.  Ưu điểm của phương pháp AAS 14 

1.4.3.  Phương pháp đường chuẩn [5] 14 

Chương 2: THỰC NGHIỆM 16 

2.1.  Dụng cụ, thiết bị, hóa chất 16 

2.2.  Cách tiến hành 16 

2.2.1.  Lấy mẫu, xử lý mẫu [4] 16 

2.2.2 Pha dung dịch chuẩn 16 

2.2.3.  Tìm hiểu các bước đo trên máy AAS Error! Bookmark not defined. 2.2.4.  Xây dựng đường chuẩn 17 

2.2.5.  Xác định hàm lượng mangan trong mẫu nước 17 

2.2.6.  Xử lý số liệu 17 

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 18 

3.1.  Kết quả nghiên cứu thông số khảo sát máy đo AAS xác định hàm lượng mangan 18 

3.2.  Xây dựng đường chuẩn xác định mangan 18 

3.3.  Kết quả xác định hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt

tại xã Điện Phương 19 

3.3.1.  Quy trình phân tích mangan trong mẫu nước sinh hoạt bằng phương pháp AAS……… Error! Bookmark not defined. 3.3.2.  Kết quả Error! Bookmark not defined. 3.3.2.1.  Đánh giá hàm lượng mangan qua các lần đo 20 

Phần 1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài

Nước có vai trò vô cùng quan trọng đối với con người cũng như bất cứ sinh vật nào trên trái đất Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá nhưng không phải là vô tận Nước cần cho mọi sự sống và phát triển, nước vừa là môi trường vừa là đầu vào cho các quá trình sản xuất nông nghiệp, công nghiệp [12]

Theo như việc xét tổng lượng nước hằng năm, Việt Nam được xem là quốc gia có tài nguyên nước rất dồi dào Số lượng sông lớn khoảng 3450 con sông và suối với chiều dài từ 10 km trở lên Tổng lượng nước mặt trung bình hằng năm khoảng 830840 tỉ m3 trong đó Việt Nam chiếm 40% lượng nước sản sinh trên lãnh thổ Ngoài ra, hồ và thủy điện có số lượng và dung tích cũng tương đối lớn [13]

Tuy nhiên, bên cạnh ưu điểm về trữ lượng tài nguyên nước thì nguồn nước của nước ta đang phải chịu nhiều sức ép, tiềm ẩn nhiều nguy cơ xấu… một trong những nguyên nhân khiến nguồn nước của nước ta được đánh giá cao về số lượng, nhưng thấp trong chất lượng là sự ảnh hưởng, tác động của nền công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước hiện nay, cùng với sự nóng lên toàn cầu khiến cho nguồn nước đang bị ô nhiễm trầm trọng

Vấn đề phân tích để đánh giá chất lượng nước chiếm một vị trí rất quan trọng, đặc biệt là phân tích để xác định hàm lượng các kim loại nặng Trong số các kim loại nặng phải kể đến là mangan Mangan là một trong những chỉ tiêu cần được đánh giá vì lượng nguyên tố này góp phần lớn vào chống còi xương và sinh dưỡng ở trẻ nhỏ Nhưng với một hàm lượng lớn các hợp chất chứa mangan sẽ gây ra một số bệnh nguy hiểm cho con người, do đó cần phải kiểm soát chặt chẽ các nguồn nước có khả năng cung cấp mangan

Những ngày qua, trên địa bàn xã Điện Phương đã có nhiều người dân phàn nàn về chất lượng nguồn nước ngầm ở xã, nhiều hộ đã không thể sử dụng nguồn nước ngầm để sinh hoạt mà thay vào đó là chuyển sang sử dụng nước máy để được đảm bảo an toàn hơn

Để đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại mangan trong nước sinh hoạt, qua đó

phương pháp để phân tích đánh giá hàm lượng mangan trong nước nhưng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) có nhiều ưu điểm như: Độ chính xác của máy AAS cao, độ nhạy rất cao, đo được hàm lượng tới ppb

(microgam/kg)… Vì vậy tôi đã chọn đề tài nghiên cứu là: “ Nghiên cứu xác định hàm lượng mangan trong nước sinh hoạt tại xã Điện Phương, thị xã Điện Bàn bằng phương pháp AAS”

1.2 Lịch sử nghiên cứu về mangan

Đã có nhiều công trình nghiên cứu xác định hàm lượng mangan trong nước như:

Trịnh Hải Lệ Nguyễn Mỹ Linh Hoàng Thanh Long, xác định hàm lượng mangan trong nước sinh hoạt bằng phương pháp trắc quang với thuốc thử Formaloxim

Trương Thị Cẩm Nhung, phân tích và đánh giá hàm lượng sắt, mangan trong nước giếng khoan bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS)

Hồ Thị Yêu Ly , nghiên cứu xác định hàm lượng sắt, mangan trong một số mạch nước ngầm ở tỉnh Thừa Thiên Huế bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử (AAS)

1.3 Mục tiêu của đề tài

Khảo sát thực trạng ô nhiễm nguồn nước ngầm tại xã Điện Phương, thị xã Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam

Xác định chính xác hàm lượng mangan có trong các mẫu nước giếng tại xã Điện Phương, thị xã Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam theo QCVN 01: 2009/ BYT bằng phương pháp AAS

Từ kết quả khảo sát, đề xuất những giải pháp khắc phục tình trạng ô nhiễm, đem lại nguồn nước sạch cho người dân

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu

Hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt tại xã Điện Phương

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu

Không gian: tại xã Điện Phương, thị xã Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam Thời gian: tháng 11/ 2015 – tháng 4/ 2016

1.5 Phương pháp nghiên cứu

1.5.1 Phương pháp nghiên cứu, tổng hợp tài liệu

Các tài liệu về địa lý, tự nhiên, khí tượng - thủy văn, các số liệu thống kê về tình hình xã hội tại xã Điện Phương, các tài liệu về mangan, hợp chất của mangan và các tài liệu về phương pháp AAS

1.5.2 Phương pháp điều tra

Phỏng vấn các hộ gia đình, người dân tại xã Điện Phương về nguồn nước, tình trạng ô nhiễm nước ngầm trên địa bàn và cách xử lý của từng hộ có nguồn nước bị ô nhiễm

Phần 2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu về mangan

1.1.1 Trạng thái tự nhiên và tính chất [3], [9], [14] 1.1.1.1 Trạng thái tự nhiên

Mangan là kim loại chuyển tiếp, thuộc nhóm (VII), phân lớp d, chu kỳ 4 trong bảng hệ thống tuần hoàn

Số hiệu nguyên tử: 25

Khối lượng nguyên tử chuẩn: 54,938045đvc Cấu hình điện tử: [Ar] 3d54s2

Màu sắc: trắng xám Trạng thái: Chất rắn Điểm nóng chảy: 12460C Điểm sôi: 20621 oC

Mangan là kim loại màu trắng xám tương đối hoạt động nhưng ở nhiệt độ thường mangan phản ứng với oxi bao phủ bề ngoài kim loại bảo vệ cho kim loại không bị oxi hóa tiếp ngay cả khi đun nóng

Trạng thái phổ biến của mangan là +2, +3, +4, +6 và +7, mặc dù trạng thái oxi hóa từ +1 đến +7 đã được ghi nhận Trong đó,trạng thái oxi hóa ổn định nhất là mangan +2, có màu hồng nhạt, một số hợp chất mangan (II) đã được biết như: MnSO4, MnCl2 và thường gặp trong khoáng rhodochrosit, mangan (II) cacbonat

Trong tự nhiên mangan là nguyên tố khá phổ biến trong thành phần của đá và khoáng sản, chiếm 0,1 % trong lượng vỏ trái đất, mangan có trong nước suối, nước hồ, nước biển và có trong cơ thể sống của động thực vật và con người Các khoáng vật chủ yếu của mangan là quặng piroluzit (MnO2), mangan cabonat (MnCO3), mangan metasilicat (MnSiO3), các quặng hosmanit (Mn3O4), manganit (MnO(OH)) và bonit (Mn2O3) cũng có giá trị lớn

Lượng chứa mangan tính theo thành phần phần trăm trong thạch quyển là 0,09%, trong đất là 0,085%, trong cơ thể sống là 0,01% Ngoài ra mangan còn tồn tại trong một số khoáng vật như:

- Prilomelan: mMnO.MnO2.nH2O có thành phần hóa học không cố định, tỷ lệ MnO và MnO2 thay đổi nhiều hay ít tùy theo quá trình oxy hóa

- Mangan kim loại được điều chế bằng cách dùng nhôm khử oxit của nó trong lò điện

Mangan phản ứng với HNO3(l):

3Mn + 8HNO3(l) 3Mn(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Mangan không phản ứng với axit H2SO4 và HNO3 đặc nguội mà chỉ phản ứng với axit đặc nóng:

Mn + 2H2SO4(đ) to MnSO4 + SO2 + 2H2O Mn + 4HNO3 Mn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Mangan là kim loại đứng trước sắt, trong dãy điện hóa, nó có ái lực với oxi còn lớn hơn Fe, điều này có ứng dụng quan trọng trong công nghiệp luyện thép Trong khi nấu thép để tăng chất lượng của thép, người ta dùng Mn ở giai đoạn cuối để khử S, O2 Mangan khử oxi của oxit ở trong thép biến MnO2 đi vào dưới dạng xỉ silicat (MnSiO3)

Đồng thời mangan khử lưu huỳnh của FeS lẫn trong thép biến SoO2

Bột mangan nóng (gần 10000C) khử được nước:

Mn + 2H2O Mn(OH)2 + H2

1.1.1.3 Những hợp chất của mangan

Mangan tạo được một số các oxit MnO màu lục xám, Mn2O3 màu đen, Mn3O4 màu gạch, MnO2 màu đen và Mn2O7 là một chất lỏng nhờn màu đen lục nhạt

MnO có tính chất bazơ, nó được điều chế bằng cách nung Mn(OH)2 có thành phần là 2MnO, MnO2

MnO2 có tính chất bazơ yếu Người ta không thấy có Mn(NO3)2 và H2MnO4

ở trạng thái tự do mà chỉ thấy các muối tương ứng của chúng là manganat

Mn2O7 ứng với HMnO4; đó là một axit mạnh vì đây là các pemanganat (muối của axit manganic HMnO4) Axit manganic và các pemanganat nữa đều là những chất oxi hóa mạnh nên đều có giá trị lớn hơn trong phân tích hóa học

Cách đây không lâu người ta đã điều chế được một hợp chất của magan có hóa trị V; người ta đem nung chảy MnO2 với NaOH và NaNO2 và thu được một hợp chất của Mn5+ có thành phần là Na3MnO4 màu xanh da trời

MnO2 + NaNO2 + 2NaOH Na3MnO4 + NO + H2O

Các muối của mangan có hóa trị II: clorua MnCl2, bromua MnBr2, iodua MnI2, sunfat MnSO4, nitrat Mn(NO3)2, axetat Mn(CH3COO)2 đều dễ tan trong nước

Khi một bazơ (kiềm) tác dụng với một muối Mn(II), thu được kết tủa trắng Hidroxit Mn(OH)2 không bền, nó bị oxi hóa ngay trong dung dịch đó, biến thành Mn(OH)4 kết tủa màu nâu:

MnCl2 + NaOH NaCl + Mn(OH)2

Mn(OH)2 + O2 + H2O Mn(OH)4

Mn(OH)2 là hợp chất lưỡng tính yếu, chỉ tan trong kiềm mạnh khi đun nóng:

Mn(OH)2 + 4OH- to [Mn(OH)6]4-

Khi tạo thành phức Mn(II) có số phối trí đặc trưng bằng 6 nguyên tử mangan ở trạng thái lai hóa sp3d2 tạo thành phức dẫn điện

Mn2O3 là hợp chất ít bền bị phân hủy mạnh

Hợp chất Mn(IV) có tên là manganat màu lục và chỉ bền trong môi trường kiềm Khi để lâu, các dung dịch manganat sẽ bị phân hủy một phần cho MnO2

tách ra và tạo thành pemanganat cùng kiềm tự do:

3MnO42- + 2H2O 2MnO4- + MnO2 + 4OH

-Khi axit hóa dung dịch manganat cân bằng sẽ chuyển dịch sang phải và màu lục của dung dịch sẽ biến thành màu tím còn khi thêm kiềm vào cân bằng sẽ chuyển dịch sang trái và màu tím của dung dịch sẽ chuyển sang màu lục

Như vậy, ở hóa trị II,III manganat thể hiện rõ tính chất của một kim loại, ở hóa trị cao như VI, VII nó thể hiện tính chất của một á kim, đặc biệt ở hóa trị VII nó giống clo nhiều

Những hợp chất mangan khó tan có giá trị trong phân tích là: MnO2, H2MnO3, MnS, MnCO3, MnC2O4, MnNH4PO4, Mn[Fe(CN)6]

Trong dung dịch nước mangan tạo được những ion Mn+, MnO3-, MnO4-, và các ion phức tạp [Mn(C2O4)2]3-, [Mn(CN)6]4-, [Mn(CN)6]3-

1.1.2 Vai trò của mangan [14], [15]

Các hợp chất của mangan được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế quốc dân, 90% mangan được sử dụng để sản xuất thép và hợp kim Mangan trong thép tạo cho thép có độ rắn cao và chống được mài mòn

Thép mangan chứa 15% mangan, có độ trắng và độ bền cao được dùng để xản suất đường ray xe lửa, máy nghiền đá… Hợp kim chứa 84% Cu, 12% mangan và 4% niken có điện trở suất cao nhưng hiệu ứng nhiệt thấp vì vậy hợp kim này được dùng trong kỹ nghệ sản xuất dây điện trở

Hợp kim chứa 56,5% Cu, 0.5% mangan, 13% niken được dùng làm cặp pin nhiệt điện

Trong ngành hóa học, mangan thường dùng làm chất xúc tác cho một số quá trình phản ứng

Trong các đối tượng sinh học, mangan đóng vai trò đặc biệt quan trọng ở thực vật Mangan tham gia vào nhiều quá trình như hô hấp, quang hợp, tổng hợp Clorophilhidrocacbon và vitamin C

Mangan giữ vai trò quan trọng trong quá trình oxi hóa và có thành phần men oxi hóa, ion Mn2+ tham gia trong nhiều phản ứng trao đổi trung gian, thí dụ Mn2+ kích thích trong sự phân giải của gluxit, hoạt hóa quá trình photphoric hóa glucoza (men photopho gluconutaza), sự tạo thành axit pyruvic (menenolaza), sự oxi isoxitric (men isoxiticcodehy draza) Ion mangan Mn2+ làm tăng cường sự trao đổi protit thông qua sự hoạt hóa các men dipeptidaza và acginaza Nguyên tố này tham gia vào quá trình tạo xương bằng cách hoạt hóa men photphataza của xương và photphataza kiềm tích lũy Ca3(PO4)2 ở mô xương Trong hầu hết các quá trình này những ion Mn2+ có thể thay thế được nhiều ion Mg2+

Vì tham gia vào phản ứng men, nên mangan ảnh hưởng đến nhiều quá trình sinh lý như tạo huyết, khả năng sinh trưởng của các động vật

Sự thiếu hụt mangan sẽ gây dị dạng, xương kém phát triển Mangan đặc biệt cần cho gia súc non đang lớn để chống suy dinh dưỡng

Gia cầm rất nhạy cảm khi thiếu mangan, chúng sẽ mắc bệnh pezoit (làm biến dạng xương chân và cánh)

Mangan có vai trò sinh lý rất quan trọng đối với cây trồng, đó là sự tham gia của mangan vào quá trình oxi hóa – khử xảy ra trong tế bào sống Để bổ sung lượng mangan trong đất trồng trọt, người ta thường bón phân NPK có chứa vi lượng mangan [Mn2+] ở dạng muối MnSO4 Theo nghiên cứu ở vùng nhiệt đới có nhiều người bị mắc bệnh bứu cổ đã phát hiện rằng ngoài thiếu iốt, thức ăn, nước uống ở đây còn có hàm lượng Zn, P, Mn, Co, Cu rất thấp việc thiếu Mn, Co, Cu trong thức ăn đã góp phần làm suy yếu sức khỏe góp phần thúc đẩy bệnh bướu cổ phát triển

1.1.3 Tác hại của mangan [3], [5], [15], [16]

Đối với con người, nếu ở hàm lượng nhỏ dưới 0,1 mg/l thì mangan có lợi cho sức khỏe, tuy nhiên cao từ 1-5 mg/l sẽ gây ra không ít ảnh hưởng đến một số cơ quan nội tạng của cơ thể như:

Mangan gây độc tố mạnh lên nguyên sinh chất tế bào, đặc biệt là tác động lên hệ thần kinh trung ương, gây ra các độc tố hình thành các hội chứng manganims với các triệu chứng gần như tương tự bệnh Parkinson Nếu lượng

mangan hấp thu vào cơ thể cao có thể gây độc với phổi, hệ thần kinh trung ương, thận và bộ máy tuần hoàn, ngộ độc nặng và gây tử vong Khi hít phải mangan với lượng lớn có thể gây hội chứng nhiễm độc ở động vật gây tổn thương thần kinh

Mn đặc biệt có hại cho trẻ bởi cơ thể trẻ em dễ dàng hấp thụ được rất nhiều Mn trong khi tiết thải ra ngoài thì rất ít, điều đó dẫn đến sự tích tụ Mn trong cơ thể trẻ gây ra các hậu quả nghiêm trọng Vì vậy, các chuyên gia y tế khuyến cáo phụ nữ đang mang thai và trẻ em tuyệt đối tránh tiếp xúc và sử dụng nguồn nước nhiễm mangan

Sử dụng nguồn nước bị nhiễm mangan trong thời gian dài, nhiễm độc mangan từ nước uống làm giảm khả năng ngôn ngữ, giảm trí nhớ, giảm khả năng vận động liên quan đến tay và chuyển động của mắt, nếu nhiễm độc mangan lâu ngày có thể dẫn đến triệu chứng thần kinh không bình thường như dáng đi và ngôn ngữ bất thường

Đối với thực vật, người ta thường thấy triệu chứng thiếu mangan ở cây thể hiện ở việc xuất hiện trên lá những đốm úa vàng nhỏ rãi rác và sự phát triển bộ rễ rất yếu

Đối với sinh hoạt, mangan khi tiếp xúc với oxi sẽ bị oxi hóa tạo thành mangan đioxit làm cho nước có màu nâu đen và có mùi tanh của kim loại, gây mất cảm quan

Mangan thường gây ra cặn ố bẩn trên các thiết bị, vì vậy sử dụng nước để lau rửa, giặt giũ sẽ gây ảnh hưởng đến độ bền của đồ dùng Đặc biệt giặc quần áo bằng nước nhiễm mangan sẽ hình thành những vết ố bẩn màu nâu, đen trên quần áo do quá trình oxi hóa gây ra

Mangan trong nước gặp clo sẽ tạo kết tủa cặn bám đioxit mangan và có thể gây tắc đường ống

1.1.4 Tiêu chuẩn Việt Nam về hàm lượng mangan trong nước sinh hoạt [16]

Theo QCVN 01: 2009/BYT – quy chuẩn quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt, ăn uống hàm lượng mangan trong nước không được vượt quá 0,3 mg/l

1.2 Tổng quan về xã Điện Phương [1] 1.2.1 Vị trí địa lý

Điện Phương là xã đồng bằng nằm về phía Đông Nam của thi ̣ xã Điện Bàn, có đường quốc lộ 1A đi qua, cách trung tâm huyện khoảng 3 km, cách thành phố Tam Kỳ 45 km về phía Bắc và thành phố Đà Nẵng 30 km về phía Nam Về ranh giới hành chính, tiếp giáp với các xã:

- Phía Bắc giáp : Phường Điện Nam Đông - Phía Nam giáp : Huyện Duy Xuyên - Phía Đông giáp : Thành phố Hội An

- Phía Tây giáp : Xã Điện Minh và xã Điện Phong

1.2.2 Đặc điểm địa hình, khí hậu

Địa hình của xã là đồng bằng Địa hình bị ảnh hưởng trực tiếp từ sông Thu Bồn Do vậy khu vực ven sông đất đai luôn bị biến động sạt lở và bồi lấp, các khu vực sản xuất nông nghiệp tập trung, đất đai màu mỡ thuận lợi cho đầu tư

thâm canh trong nông nghiệp, tuy nhiên hiện tượng sạt lở hàng năm ven sông Thu Bồn ảnh hưởng rất lớn đến diện tích đất sản xuất và đất ở khu dân cư ven sông Về mùa mưa thường bị lũ lụt gây không ít khó khăn đến đời sống sinh hoạt của người dân

1.2.4 Đời sống kinh tế - xã hội

Xã Điện Phương có hệ thống giao thông khá thuận lợi cả đường bộ và đường thuỷ Nằm gần các trung tâm kinh tế trọng điểm: Khu công nghiệp Điện Nam - Điện Ngọc, thành phố Đà Nẵng và Thành phố cổ Hội An Đây là điều kiện thuận lợi tạo động lực trong phát triển kinh tế - xã hội của xã Khí hậu ở xã có đặc điểm chung của miền khí hậu nhiệt đới gió mùa, các chỉ số khí hậu thời tiết khá thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp, tuy nhiên do lượng mưa phân bố không đều gây khó khăn trong việc bố trí mùa vụ sản xuất và sinh hoạt của nhân dân

Theo kết quả xét và tổng hợp hộ nghèo năm 2014 toàn xã có 89 hộ nghèo chiếm 2.79%, tỷ lệ này đạt so với bộ tiêu chí Cuối năm 2015 xã vẫn tiếp tục đưa tỷ lệ hộ nghèo giảm xuống, còn 2.5%, tỷ lệ này đạt so với bộ tiêu chí. 

Toàn Đảng bộ có 16 chi bộ, 214 đảng viên, trong những năm qua Đảng bộ đã lãnh đạo phát triển Kinh tế - Xã hội đạt được nhiều thành quả, Đảng bộ nhiều năm liền là Đảng bộ trong sạch vững mạnh Chính quyền từ xã đến thôn thường xuyên được kiện toàn về năng lực trong thực hiện các chỉ tiêu kế hoạch được giao

Trong những năm qua chính quyền xã đã hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ

xuyên được củng cố về tổ chức đã làm tốt công tác tuyên truyền vận động nhân dân thực hiện tốt nghị quyết, chủ trương chính sách của Đảng, Pháp luật của Nhà

nước

1.3 Nguồn nước ngầm, thực trạng và nguyên nhân ô nhiễm nước ngầm tại xã Điện Phương

1.3.1 Nguồn nước ngầm 1.3.1.3 Hình thành [10]

Hình thành nước ngầm: Do nước trên bề mặt ngấm xuống, không thể ngấm qua tầng đá mẹ nên nước sẽ tập trung trên bề mặt, tùy từng kiến tạo địa chất mà nó hình thành nên các dạng khác nhau, nước tập trung nhiều sẽ bắt đầu di chuyển và liên kết với các khoang, túi nước khác, dần dần hình thành mạch nước ngầm lớn nhỏ, tuy nhiên việc hình thành nước ngầm phụ thuộc vào lượng nước ngấm xuống, phụ thuộc vào lượng mưa và khả năng trữ nước của đất

1.3.3 Nguyên nhân gây nhiễm mangan tại xã Điện Phương

Mangan có mặt trong hơn 100 loại khoáng khác nhau Thông qua quá trình rửa trôi, phong hóa của đất đá và các hoạt động của con người mangan sẽ được tích tụ trong các nguồn nước khác nhau như ao, hồ, sông, suối ở xã… gọi chung là nước bề mặt rồi từ nước bề mặt mangan sẽ được ngấm vào những mạch nước

trong lòng đất mà ta gọi là nước ngầm, làm cho nước ngầm bị ô nhiễm

Do sự ăn mòn điện hóa hệ thống ống nước được làm bằng gang, thép Ngoài ra, còn có ô nhiễm mangan trong không khí do sự phát thải của các khu công nghiệp, do đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, hoặc từ phát thải của các động cơ sử dụng xăng dầu và hoạt động sản xuất nông nghiệp do việc lạm dụng quá mức phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật dẫn đến suy thoái đất nông nghiệp và có nguy cơ làm ô nhiễm nguồn nước ngầm

1.4 Các phương pháp xác định hàm lượng mangan có trong mẫu nước

1.4.1 Các phương pháp đã được nghiên cứu nhiều [5], [7]

- Phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử Formaloxim - Phương pháp cực phổ

- Phương pháp ICP – MS (quang phổ cao tần plasma – khối phổ) - Phương pháp AES (quang phổ phát xạ nguyên tử)

- Phương pháp AAS (quang phổ hấp thụ nguyên tử)

1.4.2 Giới thiệu về phương pháp AAS [2], [8] 1.4.2.1 Nội dung

Phương pháp hấp thụ quang phổ nguyên tử là phương pháp dựa trên nguyên lý hấp thụ của hơi nguyên tử Người ta cho chiếu vào đám hơi nguyên tử một năng lượng bức xạ đặc trưng của riêng nguyên tử đó Sau đó đo cường độ còn lại của bức xạ đặc trưng này sau khi đã bị đám hơi nguyên tử hấp thụ, sẽ tính ra được nồng độ nguyên tố có trong mẫu đem phân tích

1.4.2.2 Nguyên tắc

Muốn có phổ hấp thụ nguyên tử trước hết phải tạo ra được đám hơi nguyên