Nghiên cứu xác định mối tương quan giữa hàm lượng các kim loại đồng, chì, cadimi tích lũy trong động vật đáy không xương sống cỡ lớn và trầm tích sông cầu

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LÊ ĐĂNG NGỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA HÀM LƯỢNG CÁC KIM LOẠI ĐỒNG, CHÌ, CADIMI TÍCH LŨY TRONG ĐỘNG VẬT ĐÁY KHÔNG XƯƠNG SỐNG CỠ LỚN VÀ TRẦM TÍCH SƠNG CẦU CHUN NGÀNH: KHOA HỌC MƠI TRƯỜNG HÀ NỘI, NĂM 2019 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LÊ ĐĂNG NGỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA HÀM LƯỢNG CÁC KIM LOẠI ĐỒNG, CHÌ, CADIMI TÍCH LŨY TRONG ĐỘNG VẬT ĐÁY KHƠNG XƯƠNG SỐNG CỠ LỚN VÀ TRẦM TÍCH SƠNG CẦU CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ: 8440301 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THỊ HỒNG HẠNH TS BÙI THỊ THƯ HÀ NỘI, NĂM 2019 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG HÀ NỘI Cán hướng dẫn chính: PGS.TS NGUYỄN THỊ HỒNG HẠNH Cán hướng dẫn phụ: TS BÙI THỊ THƯ Cán chấm phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Thị Hà Cán chấm phản biện 2:TS Dương Thị Lịm Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày 16 tháng 01 năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thị Hồng Hạnh TS Bùi Thị Thư Các số liệu, kết nghiên cứu luận văn đảm bảo tính trung thực, khoa học chưa công bố cơng trình khoa học tác giả khác Một số kết nghiên cứu hỗ trợ kinh phí từ đề tài cấp Bộ Tài nguyên Môi trường mã số TNMT.2017.04.13 Hà Nội, ngày tháng HỌC VIÊN Lê Đăng Ngọc i năm 2019 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn thạc sĩ với tên đề tài: “Nghiên cứu xác định mối tương quan hàm lượng kim loại đồng, chì, cadimi tích lũy động vật đáy không xương sống cỡ lớn trầm tích sơng Cầu” Tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Thị Hồng Hạnh TS Bùi Thị Thư hướng dẫn, bảo tận tình động viên giúp tơi hồn thành báo cáo luận văn Tơi xin trân trọng cảm ơn Chính quyền địa phương, Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh Hải Dương tạo điều kiện tốt để tơi thực địa cung cấp kiến thức quý báu chia sẻ tài liệu, liệu liên quan tới luận văn Tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến quý thầy cô Khoa Môi trường, Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức suốt thời gian học cao học Trường Cảm ơn anh chị, bạn bè người bạn đồng hành quãng thời gian học cao học, người sát cánh, giúp đỡ, động viên nguồn động lực để vươn lên Do thời gian kiến thức hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót, tơi mong nhận ý kiến đóng góp quý thầy, để luận văn hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2019 HỌC VIÊN Lê Đăng Ngọc ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii THÔNG TIN LUẬN VĂN vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii DANH MỤC BẢNG ix MỞ ĐẦU .1 Lý chọn đề tài .1 Mục tiêu nghiên cứu 3 Nội dung nghiên cứu .3 Chương 1:TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .4 1.1 Tổng quan kim loại nặng 1.1.1 Nguồn phát sinh kim loại nặng 1.1.2 Độc tính KLN .5 1.1.3 Hiện trạng ô nhiễm KLN giới Việt Nam .9 1.2 Trầm tích tích lũy kim loại trầm tích 11 1.2.1 Trầm tích hình thành trầm tích 11 1.2.2 Cơ chế yếu tố ảnh hưởng đến tích lũy kim loại vào trầm tích 12 1.3 Động vật đáy khơng xương sống cỡ lớn tích lũy KLN vào động vật đáy không xương sống cỡ lớn (Ốc vặn, Hến) 15 1.3.1 Tổng quan động vật đáy không xương sống cỡ lớn 15 1.3.2 Tổng quan loài Hến (Corbicula sp.) loài Ốc vặn (Sinotaia reevei fischer) .15 1.3.3 Sự tích lũy kim loại nặng vào động vật đáy khơng xương sống cỡ lớn (Ốc vặn, Hến) 17 1.4 Tổng quan khu vực nghiên cứu .21 1.4.1 Điều kiện tự nhiên kinh tế - xã hội lưu vực sơng Cầu 21 1.4.2 Tình hình nhiễm lưu vực sơng Cầu .24 1.5 Phương pháp xác định số số, tiêu chuẩn đánh giá hàm lượng KLN trầm tích ĐVĐ khơng xương sống cỡ lớn 26 1.5.1 Phương pháp xác định KLN phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 26 1.5.2 Chỉ số Tiêu chuẩn đánh giá hàm lượng KLN trầm tích 29 1.5.3 Chỉ số Tiêu chuẩn đánh giá hàm lượng KLN ĐVĐ không xương sống cỡ lớn 31 Chương 2:ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .32 2.1 Đối tượng thời gian nghiên cứu 32 2.2 Địa điểm nghiên cứu 32 2.3 Phương pháp nghiên cứu 34 2.3.1 Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu 34 2.3.2 Phương pháp thực nghiệm 34 2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu đánh giá kết 52 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53 3.1 Kết xác định độ tin cậy phương pháp xác định hàm lượng kim loại Cu, Pb, Cd Ốc vặn (Sinotaia reevei fischer), Hến (Corbicula sp.) trầm tích sơng Cầu 53 3.1.1 Kết xác định độ lặp lại phương pháp 53 3.1.2 Kết xác định độ thông qua độ thu hồi phương pháp .57 3.2 Kết xác định hàm lượng số kim loại Cu, Pb, Cd trầm tích sơng Cầu 61 3.2.1 Kết xác định hệ số khơ kiệt trầm tích sơng Cầu .61 3.2.2 Kết xác định hàm lượng kim loại Cu, Pb, Cd trầm tích sơng Cầu 62 3.2.3 Đánh giá khả tích lũy KLN trầm tích sơng Cầu theo số địa chất (Igeo) 68 3.3 Kết xác định hàm lượng kim loại Cu, Pb, Cd Ốc vặn (Sinotaia reevei fischer) Hến (Corbicula sp.) sông Cầu 70 3.3.1 Kết xác định độ ẩm hệ số khô kiệt Ốc vặn (Sinotaia reevei fischer) Hến (Corbicula sp.) sông Cầu 70 3.3.2 Kết xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd Ốc vặn (Sinotaia reevei fischer) Hến (Corbicula sp.) sông Cầu 71 3.3.3 Đánh giá khả tích lũy KLN ĐVĐ khơng xương sống cỡ lớn sông Cầu 79 3.4 Kết xác định mối tương quan hàm lượng kim loại Cu, Pb, Cd ĐVĐ khơng xương sống cỡ lớn trầm tích sơng Cầu 82 3.4.1 Kết xác định mối tương quan hàm lượng Cu ĐVĐ không xương sống cỡ lớn trầm tích sơng Cầu .82 3.4.2 Kết xác định mối tương quan hàm lượng Pb ĐVĐ khơng xương sống cỡ lớn trầm tích sông Cầu .84 3.4.3 Kết xác định mối tương quan hàm lượng Cd ĐVĐ không xương sống cỡ lớn trầm tích sơng Cầu .86 3.4.4 Kết xác định mối tương quan hàm lượng KLN ĐVĐ không xương sống cỡ lớn trầm tích sơng Cầu .87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91 KẾT LUẬN 91 KIẾN NGHỊ 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO .93 PHỤ LỤC 96 THÔNG TIN LUẬN VĂN Họ tên học viên: Lê Đăng Ngọc Lớp: CH2BMT Khóa: 2016 - 2018 Cán hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Hồng Hạnh TS Bùi Thị Thư Tên đề tài: Nghiên cứu xác định mối tương quan hàm lượng kim loại đồng, chì, cadimi tích lũy động vật đáy không xương sống cỡ lớn trầm tích sơng Cầu Tóm tắt luận văn: Trong luận văn “Nghiên cứu xác định mối tương quan hàm lượng kim loại đồng, chì, cadimi tích lũy động vật đáy không xương sống cỡ lớn trầm tích sơng Cầu”, tác giả thực nội dung đạt kết nghiên cứu sau : Tác giả quan trắc trầm tích ĐVĐ khơng xương sống cỡ lớn lưu vực sông Cầu với 24 điểm quan trắc khoảng thời gian từ 12/2017 đến tháng 01/2018 Tác giả phân tích hàm lượng kim loại Cu, Pb, Cd tích lũy ĐVĐ khơng xương sống cỡ lớn trầm tích sơng Cầu; với tiêu thực đánh giá độ lặp, độ thu hồi hệ số khơ kiệt phương pháp phân tích tiêu Tác giả đánh giá sơ chất lượng ĐVĐ không xương sống cỡ lớn trầm tích sơng Cầu dựa vào việc so sánh hàm lượng kim loại Cu, Pb, Cd tích lũy với quy chuẩn, số, tiêu chuẩn nước nước Tác giả nghiên cứu mối tương quan hàm lượng kim loại nặng động vật đáy không xương sống cỡ lớn trầm tích sơng Cầu: Hàm lượng kim loại nặng (Cu, Pb, Cd) tích lũy ĐVĐ khơng xương sống cỡ lớn có tuơng quan thuận với hàm lượng kim loại nặng (Cu, Pb, Cd) trầm tích mức độ khác B.T Thư nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 34, Số (2018) 100-109 106 [9] Hàm lượng Cd mẫu hến lớn vị trí BN4 nhỏ vị trí BN5; Hàm lượng Pb mẫu hến (Corbicula sp.) không biến đổi theo quy luật định Hàm lượng Pb hến dao động từ 10,99 đến 27,27 mg/kg hến khô tương đươngtừ 1,32 đến 3,73 mg/kg hến tươi, tăng từ vị trí BG1 đến vị trí BG4 giảm từ vị trí BN3 Hàm lượng Pb đa số mẫu hến sông Cầu lớn giới hạn cho phép kim loại Pb động vật thân mềm hai mảnh vỏ quy định Bộ Y tế QCVN 08 – 2:2011/BYT từ , – , l ầ n ; So sánh đợt lấy mẫu cho thấy có gia tăng đáng kể hàm lượng kim loại mơ lồi hến (Corbicula sp.) Vào tháng 1/2018, có 5/12 vị trí có hàm lượng Pb mơ loài hến nằm ngưỡng giới hạn cho phép QCVN 08 – 2:2011/BYT Còn tháng 4/2018, có 12/12 (100%) số mẫu có hàm lượng Pb mơ lồi hến vượt giới hạn cho phép Q C V N – : 1 / B Y T 3.3 Tương quan hàm lượng Cu, Pb, Cd mẫu hến trầm tích sông Cầu đoạn chảy qua tỉnh Bắc Giang Bắc Ninh Hàm lượng kim loại nặng có mơi trường có ảnh hưởng lớn đến tích lũy vào thể sinh vật, chúng xâm nhập vào thể sinh vật chủ yếu qua đường sinh học tiêu hóa, hơ hấp Một số nghiên cứu thường tích lũy kim loại nặng động vật đáy – động vật hai mảnh vỏ có quan hệ tuyến tính với hàm lương kim loại nặng mơi trường [2] Để đánh giá khả tích lũy kim loại nặng thể loài hến (Corbicula sp.), xác định mối tương quan hàm lượng kim loại nặng trầm tích thể chúng Do mẫu có phần trăm độ ẩm khác nên việc xác định mối tương quan xác định hàm lượng kim loại trầm tích mơ lồi hến tính trọng lượng khơ Kết phân tích tương quan cho thấy, hàm lượng Cu trầm tích mơ lồi hến (Corbicula sp.) có mối tương quan chặt chẽ phương trình Y = 3,93.X + 0,93, với hệ số tương quan r = 0,54; p = 0,007< 0,01 (hình 2a) Hàm lượng Cd lồi hến (Corbicula sp.) có mối tương quan không chặt chẽ với r = 0,27; p = 0,2 > 0,05 (hình 2b) Pb lại có tương quan thuận theo phương trình Y = 2,93.X + 0,097 tương quan chặt chẽ r = 0,43; p = 0,037< 0,05 (hình 2c) So sánh với nghiên cứu Nguyễn Văn Khánh Phạm Văn Hiệp (2009) [11], khu vực cửa sông thành phố Đà Nẵng, hệ số tương quan Pb r = 0,54 đến 0,56 (P< 0,01) cho thấy có phù hợp kết nghiên cứu Đánh giá mối tương quan tổng số kim loại Cu, Cd Pb tích lũy trầm tích mơ lồi hến (Corbicula sp.) cho thấy có mối tương quan chặt chẽ, với hệ số tương quan r = 0,64; p = 0,00005