SỰ HÌNH THÀNH THỦY NGÂN TRONG NƯỚC TẠI VỊNH MINAMATA, NHẬT BẢN TÓM TẮT Thủy ngân tổng (THg) và metylmercury (MeHg) được tìm thấy ở đáy vịnh Minamata, trong chất rắn lơ lửng và bề mặt trầm tích, đánh giá thông qua sự khởi động lại thủy ngân từ trầm tích trong cột nước. Các mẫu nước và mẫu trầm tích được lấy ở đáy vịnh, sử dụng máy lấy mẫu trọng lực tại 9 vị trí vào tháng 10 năm 2002 và 6 vị trí vào tháng 4 năm 2005. Giá trị trung bình của THg và tỉ lệ trung bình của MeHg trong trầm tích lần lượt là 3.71 ± 1.90 mgkg và 0.27 ± 0.28%. Trong nước, lượng MeHg là 1.80 ± 1.00 ngL cao hơn giá trị đã báo cáo của lớp nước giữa trở lên của vịnh Minamata. Từ kết quả đó cho thấy trầm tích là nguồn quan trọng sinh ra thủy ngân trong nước của vịnh. Tỉ lệ MeHg trong nước ở đáy vịnh là 50.7 ± 24.6%, cao hơn từ lớp nước giữa trở lên trong cột nước, từ đó cho thấy MeHg chiếm ưu thế hơn các dạng khác của thủy ngân phóng thích ra từ trầm tích trong nước. Tỉ lệ MeHg trong việc làm lơ lửng lại trầm tích thấp hơn trên bề mặt trầm tích. Lượng thủy ngân hòa tan ra khỏi trầm tích trong nước được dự đoán là 0.46 kgnăm đối với THg và 0.11 kgnăm đối với MeHg.
ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM KHOA MÔI TRƯỜNG LỚP 10CMT THỦY NGÂN TẠI VỊNH MINAMATA NHẬT BẢN Đề tài 5: GVHD: Tơ Thị Hiền Nhóm 12 Lê Kiều Thúy Hằng 1022090 Dương Ngọc Thanh 1022259 SỰ HÌNH THÀNH THỦY NGÂN TRONG NƯỚC TẠI VỊNH MINAMATA, NHẬT BẢN TÓM TẮT Thủy ngân tổng (T-Hg) metylmercury (MeHg) tìm thấy đáy vịnh Minamata, chất rắn lơ lửng bề mặt trầm tích, đánh giá thơng qua khởi động lại thủy ngân từ trầm tích cột nước Các mẫu nước mẫu trầm tích lấy đáy vịnh, sử dụng máy lấy mẫu trọng lực vị trí vào tháng 10 năm 2002 vị trí vào tháng năm 2005 Giá trị trung bình T-Hg tỉ lệ trung bình MeHg trầm tích 3.71 ± 1.90 mg/kg 0.27 ± 0.28% Trong nước, lượng MeHg 1.80 ± 1.00 ng/L cao giá trị báo cáo lớp nước trở lên vịnh Minamata Từ kết cho thấy trầm tích nguồn quan trọng sinh thủy ngân nước vịnh Tỉ lệ MeHg nước đáy vịnh 50.7 ± 24.6%, cao từ lớp nước trở lên cột nước, từ cho thấy MeHg chiếm ưu dạng khác thủy ngân phóng thích từ trầm tích nước Tỉ lệ MeHg việc làm lơ lửng lại trầm tích thấp bề mặt trầm tích Lượng thủy ngân hòa tan khỏi trầm tích nước dự đốn 0.46 kg/năm T-Hg 0.11 kg/năm MeHg GIỚI THIỆU Từ năm 1932 đến năm 1968, dòng chảy có chứa thủy ngân xả vào vịnh Minamata nhà máy sản xuất acetalhehyde (Minamata City, 2000) 380 – 455 t thủy ngân sử dụng khoảng 250 t lắng đọng vịnh Minamata khoảng thời gian Lượng lớn T-Hg khoảng 2000 mg/kg tìm thấy trầm tích gần dòng chảy tràn nhà máy (Kitamura et al.,1960) Dự án ngăn chặn ô nhiễm vịnh Minamata (1977 – 1990) xử lý trầm tích bùn có chứa 25 mg/kg thủy ngân Thơng qua dự án, 1,510,000 m3 trầm tích bị nhiễm thủy ngân nạo vét khu vực bị ô nhiễm nặng gần dòng chảy tràn nhà máy cải tạo (Hình 1) Sau dự án, thủy ngân khoảng 0.06 – 12 mg/kg lớp trầm tích theo báo cáo (Kumamoto Prefecture, 1998) Tuy nhiên, giá trị cao 50 lần so với môi trường nên vùng lân cận (Tomiyasu et al., 2006) Một vài nghiên cứu báo cáo có thủy ngân trầm tích biển Yatsushiro (Kitamura et al., 1960; Sakamoto et al., 1995; Kudo et al., 1998; Tomiyasy et al., 2000), vài nghiên cứu cho thấy việc vận chuyển trầm tích có chứa thủy ngân từ vịnh Minamata vào biển Yatsushiro (Kumagai and Nishimura, 1978, Yano et al., 2003, Rajar et al., 2004) Khi trầm tích làm lơ lửng trở lại vận chuyển, lượng nhỏ thủy ngân hòa tan cột nước (Covelli et al., 1999; Gill et al., 1999) Logar et al., (2001) báo cáo lượng T-Hg MeHg nước lớp tren lớp vịnh Minamata có giá trị cao vùng khơng có chứa khác Tuy nhiên, lượng thủy ngân nước cao nghiên cứu trước vịnh Minamata Trong nghiên cứu này, T-Hg MeHg tìm thấy đáy nước, chất rắn lơ lửng, đánh giá thông qua khởi động lại thủy ngân từ trầm tích cột nước Vật chất phương pháp 2.1 Lấy mẫu Các điểm lấy mẫu biểu diễn Hình Vị trí lấy mẫu xác định máy đo Furuno GPS GP- 1500 (FCV- 663) lắp đặt đường ống Fisheries Research Laboratory, Kagoshima University Các mẫu đáy lấy bề mặt trầm tích sử dụng máy lấy mẫu trọng lực PHLEGER (Hisanaga Co., Ltd.) vị trí vào tháng 10 năm 2002 vị trí vào tháng năm 2005 Độ dài đường kính ống lấy mẫu 60 cm 3.3 cm Nước lấy khoảng 20- 40 cm đỉnh trầm tích vào phần ống (170- 340 mL) Mặc dù phần lớp nước sạch, lớp nước thấp lớp trầm tích vài centimeters lại bị đục, dố trầm tích dễ dàng bị làm lơ lửng lại trình lấy mẫu Các lớp nước đục nước thu vào lọ riêng biệt Phần trầm tích (bề mặt trầm tích) bị cắt với độ dày cm mang phòng thí nghiệm Xác định lượng thủy ngân tồn tại, lớp nước đáy vịnh lọc qua giấy lọc 0.45 µm Lớp nước đục ly tâm lượng thủy ngân tồn vật chất (vậy chất thu cách lọc qua giấy lọc 0.45 µm Lượng thủy ngân tồn tìm thấy chất rắn lại ống ly tâm 2.2 Phân tích thủy ngân 2.2.1 Đo lường lượng thủy ngân tồn bề mặt trầm tích chất rắn lơ lửng • Lượng thủy ngân tồn đo sử dụng phương pháp đề nghị Akagi Nishimura (1991) thay đổi đôi chút Akagi et al (1995) Độ xác kỹ thuật đươc lặp lặp lại kiểm tra phòng thí nghiệm (Matsuo et al., 1989; Malm et al., 1995) phân tích dựa theo tiêu chuẩn (e.g., IAEA 085 086) Tổng quan quy trình phân tích đưa Để định lượng tổng nồng độ thủy ngân, biết trước lượng mẫu cho vào bình định mức 50 mL, mL nước cất, mL 1:1 nitric acid – perchloric acid mL acid sulfuric thêm vào Sau chờ vài phút, bình định mức làm nóng đĩa 230 0C 20 phút Sau để nguội, định mức đến vạch 50 mL nước Sử dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử dể phân tích nồng độ thủy ngân tổng (Model Hg- 3500, Sanso, Nhật bản) Để phân tích MeHg mẫu trầm tích (ca g) lắc lên với 10 mL 1M potassium hydroxide in ethanol 10 phút máy lắc Xử lý trầm tích acid hóa với acid hydrochloric làm bong bóng với khí nitrogen phút Mẫu trộn với mL 20% hydroxylamine hydrochloride mL 20% EDTA lắc với mL 0.05% dithizone tinh khiết toluene Lớp toluene chuyển vào ống nghiệm 10 mL rửa lần với mL 1M sodium hydroxide Lớp toluene chuyển vào ống nghiệm khác, MeHg chứa lớp hữu chiết xuất lại với mL sodium sulfide solution 5ppm Sau đó, lớp toluene loại bỏ, lớp nước rửa với mL toluene acid hóa với – giọt acid hydrochloric 1M Lượng ion sulfide dư loại bỏ bong bóng với khí nitrogen phút, sau MeHg tái chiết xuất thành 0.2 mL 0.01% dithizone tinh khiết toluene Lớp toluene rửa với sodium hydroxide 1M nước cất, sau MeHg phân tích sắc ký khí ECD Lượng thủy ngân mẫu rắn, dựa trọng lượng ướt, chuyển thành lượng khô, đo riêng sau nung nóng mẫu 1100C Thủy ngân tổng methyl thủy ngân có chứa mẫu 10/2002 Trầm tích 4/2005 Trầm tích SS SS T-Hg MeHg Me/T T-Hg MeHg Me/T T-Hg MeHg Me/T T-Hg MeHg Me/T mg kg-1 µg kg-1 % mg kg-1 µg kg-1 % mg kg-1 µg kg-1 % mg kg-1 µg kg-1 % 1.58 2.21 2.47 2.33 4.43 3.93 3.63 6.38 6.56 3.72 1.80 4.6 4.0 6.3 4.4 6.6 28.2 36.7 29.8 6.6 14.1 13.3 0.30 0.18 0.26 0.19 0.16 0.72 1.00 0.47 0.10 0.38 0.30 2.64 2.70 2.53 2.76 4.10 4.16 5.44 6.62 5.41 4.04 1.51 2.4 1.1 6.0 4.0 5.4 18.2 34.2 21.5 7.1 11.1 11.2 0.09 0.04 0.24 0.14 0.13 0.44 0.63 0.33 0.13 0.24 0.19 0.61 1.84 6.73 3.55 4.61 4.84 3.70 2.21 2.6 1.0 1.7 2.3 1.7 1.1 1.7 0.7 0.43 0.05 0.02 0.07 0.04 0.02 0.11 0.16 2.80 2.64 4.44 4.68 6.99 7.82 4.90 2.13 3.7 3.0 4.6 2.8 2.9 4.8 3.6 0.9 0.13 0.11 0.10 0.06 0.04 0.06 0.09 0.04 St M1 M2 M3 M4 M5 F1 F2 F3 O1 ave s.d 2.2.2 Sự xác định thủy ngân mẫu nước Tổng nồng độ thủy ngân xác định phụ thuộc vào lúc trước làm giàu thủy ngân mẫu nước chiết dithizonates thủy ngân (Hg-Dz) Bước đầu, chiết Hg+ CH3Hg+ dithizonates toluen Dung dịch sau chiết sử dụng nhằm xác định tổng nồng độ thủy ngân Dung môi hữu dịch chiết tách cách cho bay Phức Hg-Dz lại phân hủy acid thủy ngân đo lường CVAAS sử dụng chất khử SnCl2 Giới hạn phát (LOD) 0.01ngL-1 2L mẫu Như mô tả trên, sau loại bỏ dịch chiết phần lại đem định lượng MeHg MeHg tách khỏi dung môi hữu dung dịch Na2S, tạo thành lớp tách biệt Sau làm bay H2S, MeHg-Dz “ chiết ngược” trở lại thể tích nhỏ dung mơi hữu phát sắc ký khí bắt giữ điện tử (GC-ECD) Giới hạn phát 0.02ngL-1 2L mẫu Hệ thống nhằm xác định cỡ với dùng bảng thang đo MeHg chuẩn bị túi dung dịch nước Sự đạt cân phương pháp thêm chuẩn gần giống với định lượng hệ số cân không cần thiết kết cuối Độ lệch mức đo khoảng 3-5% Kết thảo luận 3.1 Nồng độ thủy ngân có trầm tích cặn lơ lửng Trong bảng 1, tổng nồng độ thủy ngân bề mặt trầm tích dao động khoảng 0.61-6.73 mg.kg-1 (trung bình 3.71 ± 1.90 mg.kg-1) bề mặt trầm tích; chất rắn lơ lửng dao động khoảng 2.53-7.82 mg.kg-1 (trung bình 4.38 ± 1.76 mg.kg-1) Khơng có khác nhiều nồng độ thủy ngân cặn chất rắn lơ lửng Những số liệu cao gấp 70 lần so với nồng độ khu vực (Tomiyasu et al., 2006) Sự tương quan nồng độ thủy ngân tổng có cặn lơ lửng trầm tích biểu diễn theo hình 2a (r=0.72, p