Nghiên cứu và đề xuất giải pháp xử lý ô nhiễm chì (Pb) trong đất bằng phương pháp hoá học

Mục tiêu nghiên cứu Hiện nay trên thế giới đã tiến hành nhiều phương pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất, trong đó có đề cập đến những giải pháp xử lý ô nhiễm chì Pb do độc tính c

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN

NGHIÊN c ú u VÀ ĐỂ XUẤT GIẢI PHÁP x ử LÝ Ỏ NHIẺM CHÌ (Pb) TRONG ĐẤT BANG PHƯƠNG PHÁP HOÁ HỌC

MÃ SỐ: QT.02.27 CHỦ TRÌ: CN CÁI VĂN TRANH

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN

NGHIÊN CỨU VÀ ĐỂ XUẤT GIẢI PHÁP x ử LÝ Ở NHIẺM CHÌ (Pb) TRONG ĐÂT BANG PHƯƠNG PHÁP HOÁ HỌC

BẢO CAO TO M T Á T

Tên đề tài:

N G H IÊ N CỨU VÀ ĐỂ XUẤT GIẢI PHÁ P x ứ LÝ Ỏ NHIẺM CHÌ (Pb)

T R O N G ĐẤT BÀNG PHƯƠNG PH Ấ P HOÁ HỌC

I Mục tiêu nghiên cứu

Hiện nay trên thế giới đã tiến hành nhiều phương pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất, trong đó có đề cập đến những giải pháp xử lý ô nhiễm chì (Pb) do độc tính cao của nguyên tô này Tuy nhiên, những giải pháp này chù yếu là những biện pháp sinh học Những hạn chẽ của biện pháp sinh học là hiệu q ‘jả của việc xử lý thường không cao Trong khi đó cũng đã xuất hiện những giải pháp M'ang tính hoá học thuần tuý được áp dụng để xử lý ô nhiễm kim loạ năng nói chung và -h ì nói riêng Dựa trên các cơ sở đó, nhóm nghiên cứu cũng đã bước đẩu thực hiện nhi Tig thí nghiệm ở quy

mô phòng thí nghiệm để xem xét tính hiệu quả của biện pháp hũc' học nhằm xử lý ô nhiễm chì trong đất Từ đó nhằm chỉ ra những giải pháp xử lý hoàn liiiệ n hơn.

II Nội dung nghiên cứu

■ Nghiên cứu được tiên hành trên đối tượng ỉà đất đã bị ô nhiễm chì u mức độ trên

100 ppm và nhỏ hơn 1000 ppm.

■ Việc sử dụng các dung dịch rửa khác nhau sẽ đem lại những kết quả khác nhau trong quá trình xử lý và từ đó sẽ rút ra những đánh giá và nhận xét về hiệu quả xử

lý của từng dung dịch rửa khác nhau.

■ Dựa trên các kết quả đó, nhóm nghiên cứu sẽ đề xuất những giải pháp thích hợp trong việc xử lý ô nhiễm đối với từng loại đất.

III Phương pháp nghièn cứu

Các mẫu đất được thu thập ngoài thực địa với độ sâu từ 0 - 20 cm (tầng canh tác) Sau đó được phơi khô không khí trong phòng thí nghiêm, nghiền nhỏ rối rây qua rây 2

Mầu đất sau khi rây qua rây 2 mm được dùng để xác định một sô tính chất cơ bản của đất trước khi xử lý ỏ nhiễm như pH, Ca, Mg và được dùng để thực hiện thí nghiệm làm sạch chì (xử lý ô nhiễm).

Thí nghiệm làm sạch chì của đất được tiến hành với các dung dịch có khả năng rửa chì (tách chì) ra khỏi đất được sử dụng trong nghiên cứu là dung dịch axit HCI, dung dịch EDTA.

C ác nguyên tố Pb, Ca, Mg, được phân tích bằng phương pháp quang phổ hâp thụ nguyên tử (AAS).

pH được xác định theo các phương pháp thõng dụng trong phòng thí nghiệm trên các thiết bị hiện đại có độ tin cậy cao.

IV Kết quả đã đạt được

V iệc sử dụng 3 loại dung dịch trên để tách chì ra khỏi đất đã đem lại những kết quả nhất định, trong đó đặc biệt phải kẻ đến việc sử dụng dung dịch HCI (pH = 1) Trong

3 dung dịch trên thì dung dịch HCI (pH = 1) đã mang lại hiệu quả xử lý cao hơn cả, tuy nhiên việc làm mất đi các nguyên tô dinh duỡng khác như Ca và Mg cũng rất đáng kể, đây là điều tất yếu không thể tránh khỏi trong quá trình xử lý.

Hai dung dịch là HCI (pH = 3) và dung dịch EDTA 0,01 M cho hiệu quả xử lý thấp hơn

so với dung dịch HCI (pH = 1) Điều này la tất yếu, bởi vì dung dịch HCI (pH = 1) có

độ axit mạnh hơn hai dung dịch kia Ngược lại việc sử dung hai dung dịch HCI (pH = 3) và EDTA 0,01 M cho hiệu quả xử lý thấp hơn nhưng việc làm mất các nguyên tố dinh dưỡng như Ca và Mg lại thấp hơn so với việc sử dụng (.'ung dịch HCI (pH = 1) Việc sử dụng dung dịch HCI (pH = 1) nên ốp dụng cho những loại đất bị coi là ô nhiễm trầm trọng, còn việc sử dụng hai dung dịch HCI (pH 3) và EDTA 0,01 M thi nên áp dụng cho các loại đất bị coi là ô nhiễm nhẹ và trung L ình.

Kết quả nghiên cứu này đã phản ánh một kết quả tương đồng với những nghiên cứu tương tự của m ột số nước trên thế giới như Mỹ và Anh Tuy nhiên việc áp dụng tại Việt Nam sẽ cần phải được cân nhắc trước khi tiên hành, ngu>ận nhân ở đây là gÍ3 thành chi phí cho việc xử lý sẽ tương đối cao.

V Tỉnh hình kinh phí để tài: 8.000.000 đ (Tám triệu đống chẵn)

Đã chi theo dự toán và đã quyết toán xong với Phòng Tài vụ của 1 rường Đại hoc Khoa học Tự nhiên.

(Kỷ và ghi rõ họ tên)

T itle :

RESEARCH AND PROPOSAL OF SOME RESOLUTIONS OF TREATMENT FOR

LEAD POLLUTION IN SOIL BY CHEMICAL METHODS

Code: QT 02.27 Team leader: BSc Cai Van Tranh Member: MSc Pham Van Khang

Master-student Nguyen Ngoe Minh

The research objective is the assessm ent to eff ciency of some solutions to treatm ent

of lead pollution in soil From there we will put forward suitable solution for treating lead pollution in soil.

III Methodology

The soil sam ples were dried at room tem perature b e fore, and then the soil sam ple was ground and sieved through 2 mm sieve These soil sam ples will be analysed with characteristics such as pH, Pb, Ca, Mg

The m easure of elem ents scuh as Pb, Ca and Mg are im plem ented by AAS method with H N 0 3 and HCI.

Determ ine pH: The soil sam ples were shaken with 1M KOI solution for 2 hours and then pH is m easured by pH m eter (A 320 - TOLEDO).

These sam ples will be washed with solutions of HCI (pH = 1), HCI (pH = 3) and 0.01 M EDTA.

The tim e for w ashing lead is a period of 6, 12, 18 and 24 hours respectively.

The tem perature for washing is kept at constant (25°C).

The result of research will be express with tables and graphs.

IV Result o f research, Conclusion and Recommendation

The result o f research showed that the content of characteristics as follows:

The value of pH was run from 4.68 - 5.05; The content of Calcium was run from 2.3 - 2.7%; the content of Magnesium was run from 1.3 - 1.7% and the content of lead was run from 400 - 800 ppm.

The use o f three solutions for washing lead out of soil gave som e efficiencies, among which typification is HCI (pH = 1) solution Among three solutions that had been used, then HCI {pH = 1) solution broughfyliighest treatm ent efficiency However, some othei elem ents was washed out of soil such as Ca, Mg with quite a lot of content, that is the problem will have to happen indispensably in treatm ent process.

Two solutions are HCI (pH = 3) and 0.01 M EDTA brought lower treatm ent efficiency com paring with HCI (pH = 1) solution That is due to HCI (pH = 1) solution has a stronger acidity than two solutions of HCI (pH = 3) and 0 0 1M EDTA However, the washing out o f soil to Ca and Mg were lower than HCI (pH = 1) solution.

The use of HCI (pH = 1) solution should be applied to heavy pollution soil On the contrary, the use o f HCI (pH = 3) and 0.01 M EDTA solution should be applied to light and m edium pollution soil.

The result of research indicated sim ilar result together with the research of some countries in the world such as England and Am erican However, the applying in Vietnam will have to consider carefully before implement, that is due to the cost of treatm ent is quite high.

M Ụ C L Ụ C

CHƯƠNG 1 MỘT SỐ NGHIÊN c ứ u VỀ Pb TRÊN THẾ GIỚI VẦ ở VIỆT

N A M 3

1 N hững n g h iê n cứu ỏ M ỹ 3

1.1 C hì tro n g đ ấ t và b ụ i 3

1.2 C hì tro n g nước u ố n g 3

2 N hững n g h iê n cứu tạ i A n h 4

2.1 Chì tro n g nước u ố n g 4

2.2 C hì tro n g đ ấ t và b ụ i 5

3 M ột sô n g h iê n cứu về chỉ tro n g đất nông n g h iệ p ở V iệt N a m 6

4 N guốn g ố c và các dạng chì tro n g đ ấ t 7

4.1 N g u ồ n g ố c 7

4 2 C á c d ạ n g tổn t ạ i 8

5 M ột sô đ ộ c tín h của c h ỉ 9

CHƯƠNG 2 ĐÔI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP MGHIẺN c ứ u 11

1 Đ ố i tư ợ n g n g h iê n c ứ u 11

2 P hư ơng p h á p n g h iê n c ứ u 11

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u VÀ THẢO L U Ậ N 12

1 M ột s ố tín h c h ấ t cơ bản của đất n g h iê n c ứ u 12

2 Hiệu quả của v iệ c x ử lý ô nhiễm ch ì bằng v iệ c s ử d ụ n g a x it HCI (pH = 1) 12

3 Hiệu quả của v iệ c xử lý ô nhiễm chỉ bằng d u n g d ịch EDTA 0,01M 14 4 Hiệu quả của v iệ c xử lý ô nhiễm chì bằng d u n g d ịch axít HCI (pH = 3) 15

TÀI LIỆU THAM KHẢO 20

1

M ít! n ó i (Tần

Ồ nhiễm môi trường nói chung và ô n h iẻ m môi trường đất nói riêng là những vân

đề bức xúc hiện nay không những ứ một quốc gia mà còn mang lính loàn cầu Trong một thời gian phát triển lâu dài, con người đến nay dã chú trọng hưn vào công tác khắc phục và xử lý ô nhiễm môi trương

Trong số các lo ạ i ỏ nhiễm mỏi trườnii chúng lôi quan tâm !ó'i van etc ô nhiễm

kim loại nặng trong môi trường đất Có thế nói, môi trường đất là nơi tập trung của hầu hết mọi loại chất thái, do dó ỏ nhiẻm mỏi trường đất có nét ricng biệt hơn so với các ô nhiễm môi trường khác Đến nay con người đã có những công nghệ tiên tiến trong việc khắc phục và xử lý ỏ nhiễm môi Irường nước và không khí, trong khi đó việc xử lý ô nhiễm môi trườn<Ị đâl trcn thế giới lương dối hạn

ch ế do tính phức lạp của loại môi trường này T ạ ; Việt Nam cũng dã xuất hiện một số công nghệ xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong mỏi trường đất, tuy nhiên, các cồng nghệ này chủ yếu là áp dụng biện pháp sinlì học và kết quá vần còn rất hạn chế Trên thế giới, một số nghiên cứu tập trung vao công nghệ áp dụng biện pháp hoá học để xử lý ô nhiễm kim loại nặng và đã cỏ những kết qua nhất định.Trong phần nghiên cứu này, sẽ thử nghiệm và đồ xiial phưưng pháp xử lý ỏ nhiễm kim loại nặng cụ thế là ô nhiễm kim loại chì ( Pt) trong dái băng việc áp dụng biện pháp hoá học

và bụi ở mức trầm Irọng Cư quan báo vệ môi lrường Mỹ (EPA) đã có những ý' kiến trái ngược lại VỚI ATSDR, cho rằng chứng cứ của ATSDR chi mang tính hình thức, và EPA đã đổ xuâl một dự án chi tiếl nham giám lượng Pb trong dát ờ

3 thành phố

1.2 Chì trong nước uống

Sự ô nhiễm Pb trong nước uống có Ihế do một số nguyên nhãn, trước kia có the

là do các ống dẫn nước có bọc chì, một nguyên nhân khác là việc hàn các đường ống trong việc lắp đặt Chì cỏ trong hợp kim dùng de hàn, nên dẻ dàng xâm nhập vào nguồn nước khi nước có tính axit

Việc điều tra ở quy mồ lớn mang tám cỡ quốc gia vé hàm lượng chì trong nước uống đã được thực hiện bởi EPA vào năm 1981 Patterson đã kiếm tra các mẫu nước được thu thập bởi công ty Culligan Water - Softening Kết quá đánh giá tỷ

lệ phần trăm mầu với nồng độ chì ớ các mức độ khác nhau được the hiện Ư báng

Bang 1.1 Tý lệ f c các mẫu 11 ước với cúc nóng độ chì khác nhau

ATSDR dã đánh giá rằng năm 1983 irong tổng số 21 triệu trc em ớ Mỹ dưới 6 tuổi có 13% tương đương với 2,73 triệu trẻ em dã sõng trong những căn hộ cỏ sừ dụng nước bị nhiễm chì.

EPA đã đánh giá rằng nãm 1986 xấp xí 62 triệu người Mỹ đã tiếp nhận nguồn nước có tính axit, trong đó có 1 ỉ % hoặc tương đương 6,8 triệu Ire cm ờ độ tuổi

dưới 7 ATSDR cũng cùng quan điểm với EPÀ rằng, nếu một đứa lie sử dụng nguồn nước có nồng độ Pb lớn hưn 20 ịàịị/ L lliì nóng độ chì trong máu sẽ bị tăng cao Có tới 42 triộu người đã được xác là dã sứ dụng nguồn nước uống cỏ hàm lượng chì trên 20 I-Ig/L

Năm 1993, EPA dã tập hợp được các kél quá đôi với vòng hai của các hệ thòng quan trắc lớn và vòng một đối với các hệ thống quan iruc trung bình Hàm lượng

Pb cao nhất đã được phát hiện là 484 |ig/L, cao hơn 32 lần so với tiêu chuẩn của EPA đề ra là 15 |ig/L được phát hiện tháy ớ Bác Carolina

2 NHỮNG NGHIÊN c ứ u TẠI ANH

2.1 Chì trong nước uổng

Một nghiên cứu vào năm 1980, dã phái hiện Ihây từ 15 - 20% cúc máu nước thu thập từ những ngồi nhà xây dựng trước năm 1944 có hàm lưựng Pb trên 50 |ig/L, trong khi đó chỉ có khoang 5% thuộc VC những ngôi nhà xây dựng sau khi chiến tranh T hế giới lẩn thứ hai kết thúc Năm 1982, Trung Tâm Nghiên Cứu Nước (WRC) Berkshire đã báo cáo tới chính phú Anh ve vân đe chì Irong nước uống không chỉ đối với Anh mù còn ứ một sỏ nước khác iươnị: đôi nghiêm Irọng

Vào giữa những năm 70, có khoang 29% hộ gia ớ Scotland có nước chảy ra ban đầu ở vòi có hàm lượng chì Irên 100 ịig/L, trong khi đó ở Anh là 9% Tại

Glasgow thi nghiêm trọng hưn, trong các năm từ 1979 - 1980 có khoáng xấp xí 42% các mẫu nước có hàm lượng chì vượt quá 100 |Lig/L Vân đô ớ Scotland thì trầm trọng thèm không chỉ bởi nước có tính axit mạnh, mà còn bứi nhiều nhà xây dựng các bế nước có dày chì dò độ sâu

Bảng 1.2 Hàm lượng Pb trong nước uống ỏ Anh cuối nhưng năm 70

Nguồn: J.Erick Millstone, 1997

Những kêt quá trên cho thây rằng, ứ Scotland cỏ đ ú i 5% cúc mẫu nước uống có hàm lượng chì trên 300 I-Ig/L, Irong khi đó hon mọ nửa trong toàn bộ sỏ mẫu nước ở Scottish có hàm lưựng chì trên 10 |ig/L, tuy v ậ ứ Anh và xứ Wales tưưng ứng với con sô dưới 1% Một nghiên cứu ớ Bắc Ireland dược tiến hành trong giai đoạn cuối những năm 70 cho thây, có 3% các mău nuxV có hàm lượng chì trên

50 Hg/L và 1 % là trcn 100 Í-Ig/L

Trong nửa giai đoạn đầu những năm so, những kháo sát d u (hây hàm lưựng chì trong nước được Cling cập tới xáp xỉ 5 triệu dàn Irong 130 vùn ’ có hàm lượng chì trên 50 |J.g/L Có khoáng 75% trong lổng số 2500 mẫu thu I"lập ớ Blackburn trong 10 năm cho tới năm 1989 có hàm lượng chì Irên 50 |ig/L, Vi trên 30% mau

có hàm lượng chì liên 500 ỊLig/L

2.2 Chì trong đất và bụi

Nghiên cứu toàn diện nhất vé chì trong dát và bụi ớ Anh được uý nhiệm Kíi Cục Môi Trường Các kết quá thu được dã xuất bán chi tiết vào năm 1990, các mẫu được thu thập từ tháng 11 năm 1981 đến tháng 6 năm 1982 Các mầu đất và hụi

đã được thu thập từ 53 vùng ở Anh, Scotland va Wales bao gổm 7 khu vựi Ư Luân Đôn, những điểm nóng như những làng cổ ứ Derbyshire cỏ sự khai thác

mỏ, và một vài vùng nông ihôn Có khoáng 4600 mẫu bụi và 4100 mảu đát đã

tlưực phàn líc h

5

Báng 1.3 Hàm lượng Pb trong các vùng kháo sát

nghiên cứu không loại trừ các điêm nóng

Các khu phô ở Luân Đôn

Các làng cổ

ở Derbyshire

Các điếm nóng

có tính địa hoá còn lại

Nguồn: J.Erick Millstone 1997.

Bảng 1.4 Mức chì trong bụi và trong đất ớ Anh năm 1982

Sự đánh giá tỷ lệ trc cm dưới 6 luòi vói các mức chì trong 111 á 11 Địa diêm Bụi nhà (fig/g) Đất Otg/g) % trẻ em với % trẻ em với

mức Pb mức Pb trong trong máu > máu > 25 /ig /L

Nguồn: J.Brick Millstone, 1997.

Việl Nam lù mộl nước nồng nghiệp (khoáng 81K/Í dan sỏ sóng dựa vào nòng nghiệp), nên đất canh tác có vai trò hốt sức quan trọng dối với nền kinh tế Vấn

đổ ô nhiễm môi trường dát 111 lììộl lliach thức rãi lớn, Irong sỏ đó phái ké đen ó nhiễm kim loại nặng mà điên hình là ỏ nhiỏm chì Tuy nhiên, ỏ nhiem chì chí

xảy ra m ang tính cục bộ tại các khu vực tái ch ế chì và sứ dụng chì làm nguyên liệu sản xuất.

T heo nghiên cứu của Phạm Văn Khang (2001), hàm lượng chì Irong đát nông nghiệp tại khu vực tái ch ế chì ở thông Đỏng Mai - huyện Mỹ Vun - tinh Hưng Yên như sau: 14,29% số mãu đất có hàm lưựng chì từ 100 - 200 ppm; 9 ,2 5 9í sô mẫu đất có hàm lượng chì từ 200 - 300 ppm; 18,05% sô mau đất có hàm lượng chì từ 300 - 400 ppm; 9,52% số mẫu đất có hàm lượng chì từ 400 - 500 ppm; 9,52% số mẫu đất có hàm lượng chì lừ 500 - 600 ppm; 18,05% sỏ mảu đãt có hàm lượng chì từ 600 - 700 ppm; 9,52% sổ mầu đất có hàm lượng chì từ 700 -

800 ppm; 4,76% số mẫu đài có hàm luọng chì lừ 900 - 1000 ppm và 4,76% sô mầu đất có hàin lượng chì lớn hơn 1000 ppm (Irong tổng sô 21 mảu đất phán tích) N hư vậy, 100% số mẫu phân tích có liàin lượng chì vượt quá tiêu chuẩn cho phép (TCCP là 100 ppm)

Cũng theo nghicn cứu của Phạm Văn Khang (2001), hàm lượng chì Irong đất nông nghiệp của 16 mẫu đất được phán tích tại khu vực khu công nghiệp Hancl -

Sài Đ ổ n g dao đ ộ n g từ 15,69 - 38,76 ppm H àm lư ợ m ’ chì Iro n g 16 m ẫu đất tại

khu vực này đcu nàm trong giới hạn licu ehuán cho p[u p

4 NGUỒN GỐC VÀ CÁC DẠNG CHỈ TRONG ĐẤT

4.1 N guồn gốc

Theo các tác giả Galloway vù Freedmas (1982) thì chì đưựL phát thái từ các hoạt động lự nhiên và hoạt động nhân tạo trên ihế giới hàng n m là 5 9 108 g/năm (hoạt động lự nhiên) và 20000.10s g/nãm (hoại động nhàn tạo)

Chì thâm nhập vào đất từ khí quyến, hàm lượng chì irong nưức Ii ua thay dối lừ <0,1 jug/L ở vùng xa đến > 1000 ịig/L trong các khu vực dỏng đúc với giá trị tập trung trong khoảng 5 - 30 Hg/L Theo tác gia Balls (1987) hàm lượng chì trong nước mưa ở Đông bắc Scotland lừ 0,6 - 29 Jig/L; Iheo Svvandon & Johnson (1980) ử mien Nam NcwJersey là lừ 4 - 118 Ị-isi/L; theo Schultz ( 1 9 8/ ) ớ miền Bắc Đức là lừ 1 1 - 14 |ig/L và theo Bcrgkvist & nnk (1989) ở mien Nam Thuỵ Điên lừ từ 7,9 - 8,5 Í-Ig/L (Jack E Fcrgusson, 1990)

Qua con ctưừng phân bón, các muối sunphat - Cu và Fc có hàm lượng Ph lớn nhất Hàm lượng chì trong <JỎ từ 7 - 225 rng/kìi

7

Việc sử dụng bùn thải để bón cho ruộng đã đưa Pb vào trong đất Theo tác giá Stover và nnk (1976), trong bùn thái dạng tổn tại chủ yếu của chì là hựp chũi cacbonat chiếm tới 69% (Stover & nnk, 1976) Theo Logan (1990), hàm lượng chì trong bùn thải nhỏ nhất là 13 rng/kg; lớn nhất là 26.000 m g/kg và giá trị trung bình là 500 mg/kg.

Sử dụng nước thải như nước thải công nghiệp, nước mưa, nước chảy Iràn đỏ tliỊ

và trên đất nông nghiệp, nước từ các mỏ cũng lùm lích tụ Pb trong đất Theo Jack E.Fergusson (1991), hàm lượng chì trong nước mưa ở Durham (Mỹ) dao động từ

100 - 12.000 |ug/L và trong nước mỏ ở Nga dao động từ 7.000 - 9.000 |Ag/L Trong dòng cháy tràn có tới 19% chì cỏ llic là do bụi đường phô chứa chì Uớc tính, ở Mỹ khi xăng pha chì được sử dụng rông rãi, dòng nước chay tràn sẽ bổ sung chì với tốc độ 8.10'Jg/nãm vào các dòng nước và đóng góp khoáng 4 fig/L vào trong các sông Theo Pitt & Baron (1989), hàm lượng chì trong nước cháy tràn từ các khu vực khác nhau ở dô thị nhu chỗ đỗ xe là 30 - 130 I-Ig/L; kho bãi là

30 - 330 Hg/L; đường phô là 30 - 150 Ị.IỈ-7L và chỗ sửa xc là 75 - I 10 I-Ig/L (Pitt

& Baron, 1989)

Các hoạt động khai IT1Ỏ cũng thai ra mội liMiig lớn các kim loại nặng như Pb vào dòng nước góp phần gây ô nhiễm đất Sự rò rí chất thái ứ Táy ú c dã làm gia lãng hàm lưựng Pb Irong nước gần nguồn phát lluii lên lới 100 Í-Ig/L Hàm lượng Pb trong trầm tích lớn hơn 9.600 1-ig/g Theo Nriagu (1979), lượng phát thai Pb từ hoạt động khai thác mỏ trước năm 1850 là 55 10' tấn; từ năm 1850 - 1900 là 25

103 tấn; từ năm 1900 - 1940 là 51 101 tân; năm 1950 là 1670 103 tấn; năm 1960

là 2387 103 tấn; năm 1970 là 3395 10’ tán và năm 1980 là 3096 1Q- tấn (Nriagu, 1979 ; Nriagu & Pacyna, 1987)

4.2 Các dạng tồn tại

Theo các nhà khoa học Mỹ, chì tồn lai trong dãi dược chia thành 10 dạng bao gồm: hoà tan trong nước, trao dổi, có khá nang bị thay thè bời bạc, cacbonal, dạng dễ khử, phức với hữu cơ, kết hợp với oxit Fe ứ dạng vô định hình, kết hợp với oxit Fc ử dạng tinh the, dạng sunlit và các dạng còn lại.

Dạng không tan của chì bao gồm Pb(OH)-,, PbCO,, PbS, P b S 0 4, PbO, P b ,( P 0 4): , Pb40 ( P 0 4)2, Pb?( P 0 4),0 H Chì tổn tại trong mõi trường axil hoặc mỏi Irường cỏ chứa các ion C l , C O -1 S 0 42 với nồng độ ihấp Các dạng chì gây ỏ nhicm do

hoạt động nhân tạo có thể là PbCIBr, P b S 0 4, PbS, PbCOị (trong công nghiệp khai khoáng); PBCO3, Pb(OH)2, P b C r0 4 (trong công nghiệp sơn) Chì là kim loại

ít di động trong số các nguyên tỏ kim loại nặng Chì ớ dạng di dộng trong dát là Pb2+, dạng này thường bị hấp phụ bới khoánii SCI, các oxit Fe và Mn, tạo phức với chất hữu cơ

Theo Sposito (1983) và Allovvay (1990), trong các loại dãi kiêm (đicu kiện oxi hoá) các dạng hoá học chính của Ph là Pb2+, phức với các axil hữu cơ như axit humic và axit fulvic, P b S 0 4, P b H C O / Trong các loại đất axit các dạng tồn lại chủ yếu là P b C 0 3, P b ( C 0 3)22 và PbO H+

Theo Pacyna (1987), các dạng hoá học cua chì xàm nhiễm vào mỏi trường dái từ hoạt động đốt ihan là PbCl2, PbO, PbS, Pb; sán xuất kim loại không thuộc loại Fe (II) là PbO, PbSO,; Đốt phế liệu lù Pb(O), PbO, PhCl2 Theo McGrath & Smilh (1971), các dạng hoá học chính của chì xâm nhiem là PbBr: , PbBrCl, Pb(OH)Br, (PbO)2PbBr, (PbO )2PbBrCl

5 MỘT SỐ ĐỘC TÍNH CÙA CHÌ

Khi x â m n h ậ p vào CƯ the, chì tác d ộ n g đốn tuỷ x i í ơn g , hệ thần kinh, làm g i á m trí thông minh, anil hưởng đến máu, thận, các hệ i n/.ym liên quan đòn sự tạo máu

và liên kết với sát trong máu

Bảng 1.5 Hàm lượng chì trong máu và những lác dộng dôi với cư ihê

C ác tá c d ộ n g Hàm lư ợ n g ch ì tro n g m áu (n g /d L)

Bảng 1.6 Một sô quá trình sinh hoá ứ thực vật bị anh hướng bới chì

Thay đổi tính thấm của màng tế bào Pb

ảnh hưởng đến quá trình quang hợp Pb

ảnh hưỏng đến quá trình mở lỗ khí Pb

ảnh hưởng đến quá trình thoát hơi nước Pb

C H Ư Ơ N G 2 Đ Ố I T Ư Ợ N G VÀ P H Ư Ơ N G P H Á P N G H IÊ N c ứ u

1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN c ứ u

Nghiên cứu tập trung vào đối iưựng là đất lự nhiên dùng cho canh tác nòng nghiệp Các mẫu đất được thu thập tại những khu vực có hiếu hiện của sự ỏ nhiễm chì, đó là các mẫu đất thu thập tại khu vực túi chế chì thuộc thòng Đỏng Mai, xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yen

Việc thực hiện thí nghiệm sẽ được tiến hành đối với các mẫu dât cỏ hùm lượng chì lớn hơn 100 ppm và nhỏ hơn 1000 ppm

2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ử u

Các mẫu đất được thu tliâp ngoài thực địa với độ sâu lừ 0 - 20 cm (lang canh tác) Sau đó được phơi khô không khí trong phòng thí nghiệm, n ghiền nhỏ rồi rây qua rây 2 inm

Mẫu đất sau khi rây qua rây 2 min được dùng đê xác định mộl số lính chát cơ

bản của đất trước khi xử lý ỏ niiií ỉii như pH, Ca, Mg, và dược dùng dê’ thực hiện thí nghiệin làm sạch chì (xử lý ô nhiễm)

Thí nghiệm làm sạch chì của đâl đirực liến hành với các dung dịch có khá năng rửa chì (tách chì) ra khỏi đất được sử dụng trong nghiên cứu là dung dịch axit HC1, dung dịch EDTA

Các nguyên tố Pb, Ca, Mg, được ph 1 lích bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

pH được xác định theo các phương p lríp thông dụng trong phòng thí nghiệm trcn các thiết bị hiện đại

11

CHƯƠNG 3 KẾT QƯẢ NGHIÊN c ứ u VÀ THẢO LUẬN

Kết quả nghiên cứu phân tích một sỏ tính chát cơ bán của đất được trình bày trong bảng 3.1 Đó là những lính chát ban đàu của đát Irước khi xứ lý ỏ nhiễm

Bảng 3.1 Một số lính chát của đát trước khi thí nghiệm

2 HIỆU QUẢ RỬA CHÌ BẰNG VIỆC s ử DỤNG AXIT HCI (pH = 1)

Việc xử lý ô nhiễm chì bàng dung d ie ì HCl (pH = l) được tiến hành vứi các khoảng thời gian tương ứng là 6 giờ; 12 5ŨỪ; 18 giờ và 24 giò' với tỷ lệ 1/20 (khối lượng/thể tích) Kết quá nghicn cứu cluov trình bày trong bang 3.2 và hình 1

Bảng 3.2 Kết qua tách chì khỏi đát bâiiụ lung dịch 1IC1 (pH = 1)

% bị tá c h ra 80 (640) 85 (680) 90 (720) 90 (720)

(Ghi chú: sỏ liệu trong ngoạc là hàm lượng ppin urơiiL’ ‘lương với giá irị '< )

Sau 6 giờ tương tác thì hàm lưựng chì tn ụ đất đã được tách ra là 80% so với lượng chì tổng số, tương ứng với 12 íỉiờ là <s ; 18 giờ là 90% và 24 giờ là 90% Như vậy, đốn khoảng thời gian từ 18 giờ đen 14 giờ lliì hàm lượng chì được

tách ra khỏi đất đã ử mức ổn định là 90% so với kỉựng chì tổng số c ó trong đất Trong giai đoạn dấu hàm lượng chì được tách ra lang rất nhanh, đạt tới 80% chí sau 6 giờ

Thui giun Lie limit;, h Hình 1 Quá trinh tách chi khui (lai bang (id HCl (pll = I )

Bên cạnh việc tách chì ra khỏi đát, nghiên cứu cũng đã tiến hành tính toán việc mất đi của một vài nguyên tỏ dinh dưỡng Cụ thê ứ đáy, dã tính toán đến việc mất đi của hai nguyên tố Ca và Mg Kèt quá được chi ra ứ báng 3.3

Bàng 3.3 Lượng ( 'aO và MgO bị mat đi

% CaO bị tách ra 90 (2 ,4 3 ) 9k (2 ,4 8 ) 95 (2 ,5 6 ) 9 5 (2 ,5 6 )

% MgO bị tách ra 92 (1 ,5 6 ) 93 Ị 1 ,58) 94 (1 ,6 0 ) 9 4 (1 ,6 0 )

(Ghi chú: số liệu trong ngoặc là hàm lượng ck lirơim dương với giá trị ( ()

Trong khoáng thời gian đầu, hai nguyên tố nì v bí tách ra khỏi đất rất nhanh Sau khoảng thời gian 6 giờ Ca đã mất đi khói đai 90% vù Mg là 9 2c/c so với lượng tổng số ban đầu Sau dỏ, lượng mất đĩ đạt ổií định trong khoang thòi gian từ 18 giờ đến 24 giờ, Ca đạt 95% vu Mg đạl 94% Kốt qua được minh hoạ trên hình 2

3 HIỆU QUẢ CỦA VIỆC XỬ LÝ Ô NHIỄM c h ỉ b ằ n g d u n g d ịc h EDTA 0,01M

Khác với việc sử dụng dung dịch axil HC1 (pH = 1), việc sử dụng dung dịch EDTA là m ộ t dung dịch gần như không có tính axit, chính vì vậy mà việc làm mất các nguyên tố dinh dưỡng khác sẽ có phần được hạn chế EDTA có khá năng tạo phức rất mạnh với nhiều nguyên lố kim loại dưới dạng phức bền Vì vậy, đất có thể không bị phá vỡ nhiều về các đặc tính lý cũng như hoá học Nghiên cứu được thực hiện cũng giống như quy trình thực hiện khi sử dụng dung dịch axit HC1 (pH = 1)

Kết quả nghiên cứu được trình bày trong bảng 3.4

Bảng 3.4 Két quả tách chì khỏi đất băng dung (lịch EDTA 0,01 M

(Ghi chú: số liệu trong ngoạc là hàm lượng ppm tuưng đương với giá trị °/()

Kết quả ở trên đã chỉ ra ràng việc dùng dung dịch EDTA 0,01 M là chất tách chiết đã làm giam lượng chì được tách ra khỏi đất đáng k ế Khi sử dụng (Jung dịch axit HC1 (pH = 1) lượng chi được tách ra đạt 90%, trong khi đó việc dùng dung dịch EDTA 0 , 0 IM Ihì lượng chì được lách ra chí là 37%

ổ* 40

Thời gian tương tác, h

Hình 3 Quá trình tách chì bang dd IÌDTA 0,01 M

Ngược lại, khi sử dụng dung dịch EDTA 0,01 M thì lượng các nguyên ló như Ca

và M g bị mất đi khỏi đất lại giám đáng kế Lượng Mg bị mất di chí là 28% vù

Ca là 30% Kết quà nghiên cứu được thể hiện ỏ' báng 3.5

Bảng 3.5 Lượng CaO và MgO bị mất đi

% CaO bị tá c h ra 25 (0,67) 27 (0,73) 28 (0,76) 28 (0,76)

% M gO b ị tá c h ra 24 (0,41) 26 (0,44) 30 (0,51) 30 (0,51)

(Ghi chú: sô liệu trong ngoặc là hàm lượng c,c tương dương với giá trị c,'()

N hư vậy, việc sử dụng hai dung dịch trên ti.-II thế hiện mặt mạnh và mặt hạn chế của mỗi dung dịch Dung dịch axit HC1 (pH = 1) ihì việc tách chi ra khỏi đất đạt hiệu quả cao, nhưng việc mất đi cúc nguyên tò dinh dưỡng cũng khá cao Ngược lại, việc dùng dung dịch EDTA 0 , 0 IM thì việc lách chì cỏ phán bị hạn chế, son': việc mất đi các nguyên tố dinh dưỡng lại giám đáng ke

4 HIỆU Q U Ả X Ử LÝ Ô NHIỄM CHỈ BẰNG DUNG DỊCH A X IT HCI (pH = 3)

Việc sử dụng dung dịch HC1 (pH = 3 >, đây là một dung dịch axil, luy nhiên, mức

độ axit của dung dịch này Ihấp hưn nliieu so với dung dịch axil HCI (pH - 1) dã

sử dụng ở trên Quy trình tiến hành cũng lương lự như hai quy trình xử lý trên Kết quả được thể hiện trong báng 3.6 dưới d â y

Bảng 3.6 Kết quá tách chì klioi đất bảng dung dịch HCI (pH = 3)

% b ị tá c h ra 45 (360) 4 8 ( 3 8 4 ) 51 (408) 51 (408)

Cũng giống như hai quá trình xử lý trcn, hàm lượng chì được tách ra khỏi đất tăng m ạnh trong khoảng thời gian đầu (ít giờ) và đạt đến độ ổn định trong khoảng thời gian từ 18 - 24 giờ Mức đạt dược nếu so sánh với việc sử dụng dung dịch HC1 (pH =1) chỉ bằng 57%

15