phân tích đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại đồng, chì trong bụi đường tại thành phố bắc ninh

Ô nhiễm môi trường đang là vấn đề bức xúc đối với xã hội hiện nay, có tác động xấu đến sức khỏe con người, ảnh hưởng đến các hệ sinh thái và gây biến đổi khí hậu. Bắc Ninh là một tỉnh thuộc vùng Đồng bằng sông Hồng và là một trong 8 tỉnh thuộc vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, đây khu vực có mức độ tăng trưởng kinh tế cao. Hiện nay Bắc Ninh có 16 khu công nghiệp trong đó có các KCN lớn như KCN Sam Sung, KCN Tiên Sơn, KCN Quế Võ….Sự phát triển của các KCN dẫn tới một lượng lớn khí thải, bụi thải, nước thải…phát tán ra môi trường, nguy cơ gây ô nhiễm môi trường là rất lớn. Bên cạnh sự phát triển các KCN, các khu dân cư, đô thị ngày một đông đúc, cùng với đó là mật độ giao thông ngày một tăng. Khói xe cơ giới và khói xây dựng là nguồn chính gây ô nhiễm kim loại nặng trong bụi đô thị 1. Sự phân bố kim loại nặng trong bụi đô thị ở nhiều nước đã được nghiên cứu, bao gồm Trung Quốc 2, 3, Hồng Kông 4, Ấn Độ 5, Hàn Quốc 6, 7, Tây Ban Nha 8, Jordan 9 và Mexico 10. Ở Trung Quốc, đất đô thị và bụi đường bị ô nhiễm crôm (Cr), niken (Ni), đồng (Cu), chì (Pb), kẽm (Zn) và cadmium (Cd). Các nhà khoa học đã nhận thấy giao thông và khí thải công nghiệp là những nguồn chính gây ô nhiễm kim loại nặng trong bụi 11 và bụi ô nhiễm này ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người 12. Tại Việt Nam trong đó có tỉnh Bắc Ninh, đặc biệt là khu vực thành phố, nơi có mật độ dân cư cao cũng như giao thông đông đúc cùng với sự phát triển mạnh về kinh tế, thì việc nghiên cứu ô nhiễm các kim loại trong bụi đường còn chưa được quan tâm. Đồng, chì là hai kim loại nặng phổ biến, có nhiều ứng dụng trong thực tế nên khả năng phát tán ra môi trường là rất cao. Do đó, tôi lựa chọn đề tài: “Phân tích và đánh giá mức độ ô nhiễm đồng, chì trong bụi đường tại Thành phố Bắc Ninh”.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ NHUNG PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ơ NHIỄM ĐỒNG, CHÌ TRONG BỤI ĐƯỜNG TẠI THÀNH PHỐ BẮC NINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC MỞ ĐẦU Ơ nhiễm môi trường vấn đề xúc xã hội nay, có tác động xấu đến sức khỏe người, ảnh hưởng đến hệ sinh thái biến đổi khí hậu ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN Thái TRƯỜNG ĐẠINguyên-2019 HỌC KHOA HỌC ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ NHUNG PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ơ NHIỄM ĐỒNG, CHÌ TRONG BỤI ĐƯỜNG TẠI THÀNH PHỐ BẮC NINH Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 8.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHẠM THỊ THU HÀ Thái Nguyên-2019 LỜI CẢM ƠN Trước hết xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc tới TS Phạm Thị Thu Hà, người giao đề tài tận tình hướng dẫn, dìu dắt tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo trường Đại học Khoa Học - ĐHTN, Ban chủ nhiệm Khoa Hóa học, thầy giáo cán nhân viên phòng thí nghiệm tạo điều kiện thuận lợi để thực luận văn Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè ln động viên, ủng hộ giúp đỡ suốt thời gian học tập nghiên cứu trường Đại học Khoa Học – Đại Học Thái Nguyên Mặc dù cố gắng luận văn không tránh khỏi sai sót khiếm khuyết Tơi mong nhận ý kiến đóng góp q thầy bạn để luận văn đầy đủ hoàn chỉnh Tôi xin chân thành cảm ơn! Tác giả luận văn Nguyễn Thị Nhung MỤC LỤC Danh mục bảng Danh mục hình DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AAS Atomic Absorption Spectroscopy AES Atomic Emission Spectroscopy F-AAS Flame Atomic Absorption Spectroscopy Phổ hấp thụ nguyên tử lửa đèn khí GF-AAS Graphite furnace Atomic Absorption Spectroscopy Phổ hấp thụ nguyên tử không lửa HCL Hollow Cathode Lamp Đèn catot rỗng ICP -AES Inductively coupled plasma Atomic Emission Spectroscopy Phổ phát xạ nguyên tử với nguồn cảm ứng cao tần ICP – MS Inductively coupled plasma mass spectrometry Phổ khối plasma cảm ứng Phổ hấp thụ nguyên tử Phổ phát xạ nguyên tử KCN Khu công nghiệp KLN Kim loại nặng LOD Limit of detection Giới hạn phát LOQ Limit of quantification Giới hạn định lượng SPSS Statistical Product and Services Solutions Tên phần mềm xử lý thống kê MỞ ĐẦU Ơ nhiễm mơi trường vấn đề xúc xã hội nay, có tác động xấu đến sức khỏe người, ảnh hưởng đến hệ sinh thái gây biến đổi khí hậu Bắc Ninh tỉnh thuộc vùng Đồng sông Hồng tỉnh thuộc vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, khu vực có mức độ tăng trưởng kinh tế cao Hiện Bắc Ninh có 16 khu cơng nghiệp có KCN lớn KCN Sam Sung, KCN Tiên Sơn, KCN Quế Võ….Sự phát triển KCN dẫn tới lượng lớn khí thải, bụi thải, nước thải…phát tán mơi trường, nguy gây ô nhiễm môi trường lớn Bên cạnh phát triển KCN, khu dân cư, đô thị ngày đông đúc, với mật độ giao thơng ngày tăng Khói xe giới khói xây dựng nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng bụi đô thị [1] Sự phân bố kim loại nặng bụi đô thị nhiều nước nghiên cứu, bao gồm Trung Quốc [2, 3], Hồng Kông [4], Ấn Độ [5], Hàn Quốc [6, 7], Tây Ban Nha [8], Jordan [9] Mexico [10] Ở Trung Quốc, đất đô thị bụi đường bị ô nhiễm crôm (Cr), niken (Ni), đồng (Cu), chì (Pb), kẽm (Zn) cadmium (Cd) Các nhà khoa học nhận thấy giao thơng khí thải cơng nghiệp nguồn gây nhiễm kim loại nặng bụi [11] bụi ô nhiễm ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người [12] Tại Việt Nam có tỉnh Bắc Ninh, đặc biệt khu vực thành phố, nơi có mật độ dân cư cao giao thông đông đúc với phát triển mạnh kinh tế, việc nghiên cứu ô nhiễm kim loại bụi đường chưa quan tâm Đồng, chì hai kim loại nặng phổ biến, có nhiều ứng dụng thực tế nên khả phát tán môi trường cao Do đó, tơi lựa chọn đề tài: “Phân tích đánh giá mức độ nhiễm đồng, chì bụi đường Thành phố Bắc Ninh” Mục tiêu nghiên cứu: + Nghiên cứu quy trình xử lý mẫu bụi đường xác định kim loại nặng ( Cu, Pb) + Xác định hàm lượng kim loại Cu, Pb mẫu bụi đường phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử + Đánh giá phân bố mức độ ô nhiễm kim loại Cu, Pb mẫu bụi đường khu vực Thành Phố Bắc Ninh Nội dung nghiên cứu: + Lựa chọn điều kiện đo phổ AAS Cu, Pb phù hợp Xây dựng đường chuẩn, xác định LOD, LOQ phép đo Cu, Pb phương pháp AAS + Khảo sát phương pháp xử lý ướt hỗn hợp axit điều kiện lò vi sóng để tìm quy trình xử lý mẫu bụi đường phù hợp nhằm xác định hàm lượng Cu, Pb mẫu thu + Áp dụng xác định lượng vết Cu, Pb mẫu bụi nghiên cứu + Đánh giá phân bố hàm lượng kim loại Cu, Pb mẫu bụi khu vực thành phố Bắc Ninh mức độ ô nhiễm chúng thông qua phần mềm xử lý số liệu, tiêu chuẩn đánh giá như: Chỉ số tích lũy địa chất I (geo); số nhiễm (CF), số rủi ro tiềm hệ sinh thái (ER) CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan đồng, chì 1.1.1 Tính chất tác dụng sinh học đồng, chì 1.1.1.1 Đồng Đồng ngun tố hóa học bảng hệ thống tuần hồn có ký hiệu Cu số nguyên tử 29, thuộc nhóm IB Bảng 1.1 Hằng số vật lý đồng Số thứ tự 29 Khối lượng nguyên tử 63,56 [Ar] 3d104s1 Cấu hình electron Bán kính ngun tử (Ao) 1,28 Độ âm điện 1,9 Khối lượng riêng (g/cm3) 8,94 Năng lượng ion hoá (eV) I1 I2 I3 7,72 20,29 36,20 Đồng kim loại có màu vàng ánh đỏ, có độ dẫn điện độ dẫn nhiệt cao (trong số kim loại nguyên chất nhiệt độ phòng có bạc có độ dẫn điện cao hơn), kim loại mềm, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi Đồng có lẽ kim loại người sử dụng sớm đồ đồng có niên đại khoảng năm 8700 trước cơng ngun (TCN) tìm thấy Ngồi việc tìm thấy đồng loại quặng khác nhau, người ta tìm thấy đồng dạng kim loại (đồng tự nhiên) nơi Đồng ghi chép tư liệu số văn minh cổ đại, có lịch sử sử dụng 10.000 năm Trong tự nhiên Đồng tìm thấy đồng tự nhiên dạng khoáng chất Các khoáng chất chẳng hạn cacbonat azurite (2CuCO 3Cu(OH)2 nguồn để sản xuất đồng, cát sunfua chlcopyrite (CuFeS 2), bornit (CuFeS2), bornit (Cu5FeS4), Covellit (CuS), chalcocit (Cu2S) oxit cuprit (Cu 2O) Đồng có hai đồng vị ổn định Cu63 Cu65, với số đồng vị phóng xạ Phần chủ yếu đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã mức độ phút hay nhỏ hơn, đồng vị phóng xạ bền Cu64 có chu kỳ bán rã 12,7 giờ, có hai cách phân rã tạo hai sản phẩm khác Nguồn tích lũy kim loại đồng tự nhiên đến từ nguồn tự nhiên nhân tạo Đồng tìm thấy tự nhiên khoáng cuprite (Cu 2O), malachite (CuCO3.Cu(OH)2, azurite (2CuCO3.Cu(OH)2, chalcopyrite (CuFeS2), chalcocite (Cu2S), bornite (Cu5FeS4) nhiều hợp chất hữu nhiều hợp chất hữu Ion đồng (II) gắn kết qua ôxy tác nhân vô H 2O, OH- , CO32-, SO42-, tác nhân hữu qua nhóm phenolic carboxylic Vì hầu hết đồng tự nhiên phức hợp với hợp chất hữu Trong đá nham thạch đồng biến động từ 4-200 mg/kg, đá trầm tích 2-90 mg/kg Sự khuếch tán đồng từ nguồn tự nhiên trung bình khắp giới hàng năm từ bụi mang từ gió 0,9-15 × 10 tấn, cháy rừng 0,1-7,5 × 103 tấn, hoạt động núi lửa 0,9-18 × 103 [13] Nguồn tích lũy nhân tạo đồng xuất phát chủ yếu từ hoạt động sản xuất đặc biệt từ ngành công nghiệp luyện kim mạ điện Theo số nghiên cứu, hàm lượng kim loại đồng nước thải nhà máy mạ điện lên đến 200 ppm Đồng số kim loại có nhiều ứng dụng lĩnh vực công nghiệp khác như: chế tạo dây dẫn điện, hợp kim có độ chống mài mòn cao, chế tạo sơn, thuốc trừ sâu… 1.1.1.2 Chì Chì (Pb) thuộc phân nhóm nhóm IV, chu kỳ bảng hệ thống tuần hồn Chì có số thứ tự: Z= 82 Khối lượng nguyên tử: 207,2 Cấu tạo electron : [Xe]4f 145d106s26p2 Nhiệt độ nóng chảy : 327,46oC Nhiệt độ sôi : 1737oC Khối lượng riêng : 11,34 g/cm3 Độ âm điện : 2,33 Trữ lượng thiên nhiên chì 1.10 -4 % tổng số nguyên tử vỏ trái đất, tức nguyên tố phổ biến Chì kim loại màu xám thẫm, mềm Ở điều kiện thường chì bị oxy hố tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc mặt bảo vệ chì khơng tiếp tục bị oxy hố Pb tan axít Chì tương tác bề mặt với dung dịch axit clohidric loãng axit sunfuric 80% bị bao lớp muối khó tan (PbCl2 PbSO4) với dung dịch đậm đặc axit chì tan muối khó tan lớp bảo vệ chuyển thành hợp chất tan: PbCl2 + 2HCl = H2PbCl2 PbSO4 + H2SO4 = Pb(HSO4)2 Pb dễ dàng tác dụng với axit HNO nồng độ nào, tan axit axetic axit hữu khác Hàm lượng chì trung bình thạch ước khoảng 1,6x10 -3 phần trăm trọng lượng, trong đất trung bình 10 -3 phần trăm khoảng biến động thông thường từ 0,2x10-3 đến 20x10-3 phần trăm Chì diện tự nhiên đất với hàm lượng trung bình 10-84 ppm Chì thường tìm thấy dạng quặng với kẽm, bạc, (phổ biến nhất) đồng, thu hồi với kim loại Trong tự nhiên, khống chì chủ yếu galena (PbS) ngồi có số dạng khống chứa chì khác cerussite (PbCO3) anglesite (PbSO4) Trong cơng nghiệp, kim loại chì sử dụng vào nhiều lĩnh vực khác như: công nghiệp chế tạo ắc quy, nhựa, luyện kim Vì nguồn phát thải chì nhân tạo chủ yếu từ hoạt động sản xuất công nghiệp tiểu thủ công nghiệp như: công nghiệp luyện kim, ắc quy, sơn, nhựa làng nghề tái chế chì, tái chế nhựa Chì dùng để làm điện cực ăc quy, dây cáp điện, đầu đạn ống dẫn cơng nghiệp hố học Chì hấp thụ tốt tia phóng xạ tia Rơnghen nên dùng làm bảo vệ làm việc với tia Tường phòng thí nghiệm phóng xạ lót gạch chì, viên gạch thường nặng 10 kg Chì hợp chất chì độc, nên tiếp xúc cần phải cẩn thận 1.1.2 Các nguồn gây nhiễm đồng, chì Trong số tất chất gây ô nhiễm, kim loại nặng tác nhân nguy hiểm có đồng chì chất khơng phân hủy sinh học tồn lâu môi trường Chúng xâm nhập vào môi trường thông qua hai nguồn: tự nhiên người Kim loại nặng thành phần tự nhiên vỏ trái đất, hàm lượng chúng thường tăng cao tác động người, nguồn gây nhiễm kim loại nặng chủ yếu chúng vào môi trường đất nước Các kim loại hoạt động người As, Cd, Cu, Ni Zn thải ước tính nhiều so với nguồn kim loại có tự nhiên, đặc biệt chì 17 lần [14] Kim loại Đối với Cu ∆CCu thêm Mẫu vào ban đầu (g/ml) M4 M6 CCu đo (g/ml ) ∆CCu đo (g/ml) Đối với Pb Hiệu suất thu hồi (%) 0,731 ∆CPb thêm vào (g/ml ) CPb đo ∆CPb đo được (g/ml) (g/ml) Hiệu suất thu hồi (%) 0,939 1,761 1,030 103,00 1,780 0,841 84,10 2,592 1,861 93,05 5,571 4,632 92,64 3,593 2,862 95,40 10 9,372 8,433 84,33 0,631 1,008 1,652 1,021 102,10 2,039 1,031 103,10 2,635 2,004 100,20 5,270 4,262 85,24 3,591 2,960 98,67 10 10,393 9,385 93,85 Nhận xét: Kết khảo sát cho thấy phương pháp xử lý mẫu có độ thu hồi Cu cao (từ 93,05% đến 103,00%), Pb thấp (từ 84,10% đến 103,10), nhiên đảm bào hiệu suất thu hồi nằm khoảng từ 80% -110% hay phương pháp xử lý mẫu bụi đường điều kiện chọn đảm bảo yêu cầu phép phân tích mẫu mơi trường 3.4 Kết phân tích hàm lượng kim loại mẫu bụi đường 3.4.1 Kết phân tích hàm lượng Cu mẫu bụi đường Tiến hành xử lý mẫu bụi đường thu thập điều kiện chọn, kết hàm lượng kim loại Cu mẫu bụi đường thu thập thể bảng 3.10 Sự phân bố hàm lượng kim loại Cu mẫu bụi đường vị trí lấy mẫu khác mơ tả hình 3.8 Bảng 3.10: Kết phân tích hàm lượng Cu mẫu bụi đường Mẫu Hàm lượng Cu (mg/kg) mẫu bụi đường Lần Lần Lần TB M1 91,456 93,671 91,382 92,169 92,169 ± 2,636 M2 23,493 24,060 24,897 24,150 24,150 ± 1,431 50 Hàm lượng thực M3 35,743 35,255 36,532 35,843 35,843 ± 1,306 M4 36,528 36,218 37,674 36,807 36,807 ± 1,555 M5 45,770 46,676 46,219 46,222 46,222 ± 0,919 M6 31,006 32,506 31,550 31,687 31,687 ± 1,539 M7 23,197 24,326 24,557 24,027 24,027 ± 1,475 M8 16,466 16,728 15,424 16,206 16,206 ± 1,398 M9 17,887 16,863 18,192 17,647 17,647 ± 1,412 M10 33,071 34,200 33,860 33,710 33,710 ± 1,174 M11 14,068 14,657 13,571 14,099 14,099 ± 1,101 M12 32,012 32,264 32,696 32,324 32,324 ± 0,702 M13 42,590 43,281 41,700 42,524 42,524 ± 1,607 M14 55,931 57,356 58,454 57,247 57,247 ± 2,564 M15 10,333 10,760 11,217 10,770 10,770 ± 0,896 Kết khảo sát cho thấy hàm lượng kim loại Cu mẫu bụi đường thuộc khu vực I gồm mẫu [M1, M2, M3, M4, M5] hàm lượng Cu từ 24,150-92,169 mg/kg Trong khu vực II gồm mẫu [M6, M7, M8, M9, M10] hàm lượng Cu từ 16,206-33,710 mg/kg Khu vực III gồm mẫu [M11, M12, M13, M14, M15] hàm lượng Cu từ 10,77057,247mg/kg Từ bảng kết ta thấy hàm lượng Cu khu vực I (là khu vực dân cư tập chung đông đúc mật độ giao thông lại nhiều tuyến đường vào thành phố, gần KCN lớn) lớn thấp khu vực II (thuộc ngõ nhỏ tuyến phố, mật độ giao thơng lại ít) Kết phân tích cho thấy hàm lượng Cu mẫu bụi đường thành phố Bắc Ninh thấp mẫu bụi đường nghiên cứu số nơi giới Trung Quốc (hàm lượng Cu khoảng 43-353 mg/kg) [4], Delhi, Ấn Độ (191,7 mg/kg) [37], Hong Kong (173mg/kg) [8], Seol (101 mg/kg) [38], Tế Nam, Trung Quốc[4] (hàm lượng Cu khoảng 235-501mg/kg), Canada (91mg/kg) [39)] 50 Hình 3.8 Đồ thị phân bố hàm lượng Cu theo vị trí lấy mẫu Nhìn vào đồ thị ta thấy hàm lượng Cu tập trung mẫu M1 (35 Lý Thái Tổ, Phường Võ Cường, Thành Phố Bắc Ninh) lớn nhất, khu vực gần siêu thị, ngân hàng trung tâm thương mại nên dân cư đông đúc, mật độ giao thông lại dày đặc thấp M15 (Đường Nguyễn Cao, Phường Ninh Xá, Thành Phố Bắc Ninh, tuyến đường tuyến đường nhỏ phần tuyến phố nối liền với đường trục Thành Phố Hàm lượng Cu phân bố vị trí khác tương đối đồng Qua quan sát ta thấy mức độ phân bố hàm lượng Cu mẫu bụi đường chủ yếu tập trung tuyến đường lớn, tuyến đường giáp với khu cơng nghiệp lớn, có mật độ giao thơng lại nhiều nhà máy xí nghiệp khu cơng nghiệp thải ngồi mơi trường lượng lớn khí thải làm ảnh hưởng đến chất lượng mơi trường thị Như vậy, qua phân tích hàm lượng Cu mẫu bụi đường nghiên cứu so sánh với khu vực nước giới, kết cho thấy hàm lượng Cu mẫu bụi đường không cao, kết nguồn khí thải nhà máy khu cơng nghiệp lượng khí thải phương tiện giao thơng, mòn xe (lốp xe, thân xe, lót phanh,…) khơng chứa nhiều hàm lượng Cu 3.4.2 Kết phân tích hàm lượng Pb bụi đường 50 Kết phân tích Pb mẫu bụi đường trình bày bảng 3.11 đồ thị hình 3.9 Bảng 3.11: Kết phân tích hàm lượng Pb mẫu bụi đường Mẫu Hàm lượng Pb (mg/kg) mẫu bụi đường Lần Lần Lần TB M1 41,636 38,970 39,697 40,101 40,101 ± 2,794 M2 44,061 45,273 45,788 45,040 45,040 ± 1,798 M3 46,303 42,818 43,182 44,101 44,101 ± 3,883 M4 45,242 46,939 47,758 46,646 46,646 ± 2,601 M5 51,091 51,455 52,606 51,717 51,717 ± 1,603 M6 50,394 49,576 51,242 50,404 50,404 ± 1,689 M7 46,515 49,030 45,485 47,010 47,010 ± 3,697 M8 48,061 43,455 46,212 45,909 45,909 ± 4,699 M9 44,606 45,545 46,212 45,455 45,455 ± 1,636 M10 63,030 62,879 65,818 63,909 63,909 ± 3,355 M11 45,485 45,030 48,758 46,424 46,424 ± 4,122 M12 48,000 47,576 48,576 48,051 48,051 ± 1,017 M13 52,606 53,970 55,000 53,859 53,859 ± 2,434 M14 113,160 115,280 115,560 114,667 114,667 ± 2,660 M15 74,212 73,394 74,697 74,101 74,101 ± 1,335 50 Hàm lượng thực Hình 3.9 Đồ thị phân bố hàm lượng Pb theo vị trí lấy mẫu Nhìn vào đồ thị ta thấy hàm lượng Pb phân bố đồng vị trí Hàm lượng Pb khu vực I gồm mẫu [M1, M2, M3, M4, M5] hàm lượng Pb khu vực phân bố đồng từ 40,101-51,717 mg/kg Khu vực II gồm mẫu [M6, M7, M8, M9, M10] hàm lượng Pb từ 45,455-63,909 mg/kg Khu vực III gồm mẫu [M11, M12, M13, M14, M15], hàm lượng Pb từ 46,424-114,667mg/kg Qua kết phân tích ta thấy hàm lượng Pb cao khu vực III, mẫu nằm tuyến đường chính, nút giao vào thành phố, gần bệnh viện, chợ, trường học mật độ giao thông lại đông đúc kéo theo lượng khói xe giới thải mơi trường lớn ngồi khói xây dựng nguồn gây nhiễm kim loại nặng bụi thị, lại khu vực khác hàm lượng Pb phân bố đồng Kết phân tích Pb mẫu bụi đường thành Phố Bắc Ninh thấp mẫu bụi đường nghiên cứu số khu vực Trung Quốc [4] (hàm lượng Pb khoảng 43-128 mg/kg, Delhi, Ấn Độ (120,7 mg/kg) [37], Hong Kong (181 mg/kg) [8], Seoul (245 mg/kg) [38]… 3.5 Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng bụi đường Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng bụi đường Thành Phố Bắc Ninh theo kết nghiên cứu, chúng tơi dựa vào số tích lũy địa chất Igeo (Geoaccumulation index), nhân tố ô nhiễm (CF), Nhân tố rủi ro tiềm hệ sinh 50 thái (ER) Các giá trị nhà khoa học giới dùng phổ biến để đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng mẫu đất, trầm tích bụi Tuy nhiên cách đánh giá mang tính tương đối, giá trị (back groungd value) B n hay CB giá trị tham khảo, thay đổi tùy theo khu vực xác định cách xác tuyệt đối 3.5.1 Chỉ số tích lũy địa chất (Geoaccumulation Index : Igeo) Chỉ số tích lũy địa chất số đánh giá mức độ ô nhiễm dựa hàm lượng tổng kim loại Từ kết phân tích hàm lượng tổng kim loại bảng 3.11, bảng 3.12, giá trị Igeo kim loại tính theo cơng thức trình bày mục 2.4.1 Giá trị Bn lấy theo tài liệu [31], giá trị xác định Trung Quốc đất nước gần Việt Nam, giá trị thể bảng 3.12 Giá trị kim loại Bảng 3.12: Kim loại Cu Pb Bn (mg/kg) 25 20 Kết tính Igeo kim loại Cu, Pb thể bảng 3.13; 3.14 Bảng 3.13: Bảng kết giá trị Igeo Cu Mẫu Hàm lượng Cu (mg/kg) Chỉ số Igeo Mức độ nhiễm M1 92,169 0,391 Ơ nhiễm nhẹ M2 24,150 -0,191 Không ô nhiễm M3 35,843 -0,020 Không ô nhiễm M4 36,807 -0,008 Không ô nhiễm M5 46,222 0,091 Ơ nhiễm nhẹ M6 31,687 -0,073 Khơng nhiễm M7 24,027 -0,193 Không ô nhiễm M8 16,206 -0,364 Không ô nhiễm M9 17,647 -0,327 Không ô nhiễm M10 33,710 -0,046 Không ô nhiễm M11 14,099 -0,425 Không ô nhiễm M12 32,324 -0,065 Khơng nhiễm M13 42,524 0,055 Ơ nhiễm nhẹ M14 57,247 10,770 0,184 Ơ nhiễm nhẹ Khơng ô nhiễm M15 -0,542 Kết tính Igeo kim loại Cu nghiên cứu thể đồ thị sau: 50 Hình 3.10 Đồ thị phân bố Chỉ số Igeo Cu Nhận xét: Dựa vào giá trị Igeo kim loại đồng bảng 3.14 đồ thị 3.10 cho thấy giá trị Igeo đồng vị trí lấy mẫu từ M2 đến M4; M6-M12; M15 âm nên khơng có biểu nhiễm đồng khu vực nghiên cứu, có mẫu M1, M5, M13, M14 cho giá trị 0≤Igeo≤1 có biểu ô nhiễm nhẹ Những mẫu ô nhiễm nhẹ nằm Khu vực I, Khu vực III nằm khu vực có dân cư đơng đúc, phương tiện lại nhiều gần trung tâm thương mại, trường học, chợ, bệnh viện… dễ gây ô nhiễm kim loại nặng đo có Cu Bảng 3.14: Bảng kết giá trị Igeo Pb Mẫu Hàm lượng Pb(mg/kg) Chỉ số Igeo Mức độ ô nhiễm M1 40,101 0,126 M2 M3 M4 M5 M6 45,04 44,101 46,646 51,717 50,404 0,176 0,167 0,192 0,237 0,225 ô nhiễm nhẹ ô nhiễm nhẹ ô nhiễm nhẹ ô nhiễm nhẹ ô nhiễm nhẹ ô nhiễm nhẹ 50 M7 M8 M9 M10 M11 47,01 45,909 45,455 63,909 46,424 0,195 0,185 0,180 0,328 0,190 M12 M13 48,051 53,859 0,205 0,254 M14 M15 114,667 74,101 0,582 0,393 ô nhiễm nhẹ ô nhiễm nhẹ ô nhiễm nhẹ ô nhiễm nhẹ ô nhiễm nhẹ ô nhiễm nhẹ ô nhiễm nhẹ ô nhiễm nhẹ ô nhiễm nhẹ Kết tính Igeo kim loại Pb nghiên cứu thể đồ thị sau: Hình 3.11 Đồ thị phân bố Chỉ số Igeo Pb Nhận xét: Dựa vào kết tính Igeo kim loại chì hình 3.11 cho thấy giá trị Igeo chì vị trí lấy mẫu từ M1 đến M15 cho giá trị 0≤I geo≤1 biểu nhiễm chì khu vực nghiên cứu nhiễm nhẹ Tóm lại, qua đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại theo số I geo, có Cu gây ô nhiễm nhẹ khu vực tập chung dân cư đông đúc, gần khu công nghiệp, chợ, trường học vv gây nhiễm nhẹ , Pb gây ô nhiễm mức nhẹ tất vị trí nghiên cứu từ mẫu M1 đến mẫu M15, điều chứng tỏ tuyến đường nghiên cứu Thành phố Bắc Ninh bị ảnh hưởng hoạt động khu công nghiệp xung quanh địa bàn ảnh hưởng lượng khí thải loại xe giới mật độ giao thơng tuyến đường đơng đúc 3.5.2 Chỉ số ô nhiễm (CF) 50 Áp dụng công thức trình bày mục 2.4.2, giá trị C B giá trị kim loại Bn [31], giá trị lấy theo bảng 3.13 Bảng 3.16: Bảng kết giá trị CF Cu Mẫu M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 M13 M14 M15 Khu Vực Khu vực I Khu vực II Khu vực III Hàm lượng Cu (mg/kg) 92,169 24,150 35,843 36,807 46,222 31,687 24,027 16,206 17,647 33,710 14,099 32,324 42,524 57,247 10,770 Hàm lượng trung bình Cu (mg/kg) CF Mức độ ô nhiễm 47,038 1,88 Thấp 24,655 0,99 Thấp 31,393 1,26 Thấp Nhận xét: Dựa theo bảng 3.16, giá trị CF Cu khu vực tuân theo thứ tự: khu vực I > khu vực III > khu vực II, tất giá trị CF nằm khoảng từ 13 mức độ ô nhiễm Cu bụi đường thành phố Bắc Ninh mức trung bình (theo bảng 2.6) Bảng 3.17: Bảng kết giá trị CF Pb Mẫu Khu Vực M1 M2 M3 M4 M5 Khu vực I Hàm lượng Pb (mg/kg) 40,101 45,040 44,101 46,646 51,717 Hàm lượng trung bình Pb (mg/kg) CF Mức độ nhiễm 45,521 2,28 Trung bình 50 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 M13 M14 M15 50,404 47,010 45,909 45,455 63,909 46,424 48,051 53,859 114,667 74,101 Khu vực II Khu vực III 50,537 2,53 Trung bình 67,420 3,37 Lớn Nhận xét: Dựa theo kết giá trị CF Pb (bảng 3.16) dựa vào phân loại mức độ ô nhiễm theo CF (bảng 2.6) cho thấy giá trị CF Pb Khu vực I II nằm khoảng giá trị từ 1-3 nên có mức độ nhiễm Pb trung bình , Khu vực III có giá trị CF nằm khoảng từ 3-6 nên có mức nhiễm lớn 3.5.3 Chỉ số rủi ro tiềm hệ sinh thái (ER) Áp dụng cơng thức trình bày mục 2.4.2, giá trị Pb [Error: Reference source not found] kim loại Cu, Bảng 3.18: Bảng kết giá trị ER Cu Mẫu M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 M13 M14 M15 Khu Vực Hàm lượng trung bình Cu (mg/kg) CF ER Mức độ rủi ro Khu vực I 47,038 1,88 9,41 Thấp Khu vực II 24,655 0,99 4,93 Thấp Khu vực III 31,393 1,26 6,28 Thấp 50 Nhận xét: Dựa theo kết giá trị ER Cu (bảng 3.18) dựa vào phân loại mức độ rủi ro theo ER (bảng 2.7) cho thấy giá trị ER Cu nằm khoảng giá trị ER≤40 nên có mức độ rủi ro hệ sinh thái Cu thấp Bảng 3.19: Bảng kết giá trị ER Pb Mẫu M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 M13 M14 M15 Khu Vực Hàm lượng trung bình Pb (mg/kg) CF ER Mức độ rủi ro Khu vực I 45,521 2,28 11,38 Thấp Khu vực II 50,537 2,53 12,63 Thấp Khu vực III 67,420 3,37 16,86 Thấp Nhận xét: Dựa theo kết giá trị ER Pb (bảng 3.19) dựa vào phân loại mức độ rủi ro theo ER (bảng 2.7) cho thấy giá trị ER Pb nằm khoảng giá trị ER≤40 nên có mức độ rủi ro hệ sinh thái Pb thấp 50 KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu luận văn đạt được, rút số kết luận sau: Đã khảo sát tìm quy trình xử lý mẫu bụi đường phù hợp để xác định kim loại nặng Cu, Pb mẫu nghiên cứu Cụ thể: - Tỷ lệ thành phần axit để phá mẫu phù hợp V HF:Vcường thủy 7:3 với tổng thể tích hỗn hợp 10ml, nhiệt độ phá mẫu 170 oC, thời gian phá mẫu 65 phút - Hiệu suất thu hồi phương pháp phá mẫu đạt từ 93,05% đến 103,00% Cu từ 84,10% đến 103,10% Pb Đã lựa chọn điều kiện đo phổ AAS Cu, Pb phù hợp Xây dựng đường chuẩn, xác định LOD, LOQ để xác định hàm lượng Cu, Pb phương pháp AAS LOD LOQ phép đo F-AAS Cu 0,159ppm 0,532ppm, LOD LOQ phép đo F-AAS Pb 0,312ppm 1,040ppm, LOD LOQ phép đo GF-AAS Pb 4,796ppb 15,986ppb Hàm lượng kim loại Cu mẫu bụi đường thành phố Bắc Ninh nằm khoảng 10,770mg/kg - 92,169, lớn khu vực I (là khu vực dân cư tập chung đông đúc mật độ giao thông lại nhiều tuyến đường vào thành phố gần khu công nghiệp) thấp khu vực II (thuộc ngõ nhỏ tuyến phố, mật độ giao thơng lại ít) - Hàm lượng Pb phân bố đồng vị trí, nằm khoảng 40,101 mg/kg114,667mg/kg, hàm lượng Pb cao nằm khu vực III Mức độ ô nhiễm Cu bụi đường thành phố Bắc Ninh mức không ô nhiễm hầu hết vị trí trừ vị trí (M1, M5, M14) ô nhiễm nhẹ theo số I geo mức trung bình theo số CF Còn Pb, theo số I geo mức ô nhiễm nhẹ, theo số CF mức độ nhiễm trung bình khu vực I II, khu vực III có mức độ nhiễm lớn cần xem xét Tuy nhiên ba khu vực lấy mẫu, mức độ rủi ro hệ sinh thái Cu Pb mức thấp (theo số ER) Như vậy, cần ý theo dõi kiểm soát hàm lượng kim loại Pb bụi đường khu vực thành phố Bắc Ninh, đặc biệt khu vực III khu vực có mật độ dân cư đơng, gần trường học bệnh viện nên dễ ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người sinh vật 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO Akhter M S., Madany I.M, “Heavy metals in street and house dust in Bahrain”, Water Air Soil Pollut, 1993, 66 Suping Feng, Hanchao Liu, Nannan Zhang, Hai Lin, Xiaolin Du, Yongli Liu, “Contamination assessment of copper, lead, zinc and chromium in dust fall of Jinan, NE China”, Environmental Earth Sciences, 2014, 14-19 Xinwei Lu, Lijun Wang, Kai Lei, Yuxiang Zhai, “Contamination assessment of copper, lead, zinc, manganese and nickel in street dust of Baoji, NW China”, Published in Journal of hazardous materials, 2009, 65-72 Li X., Poon C S., Liu P S., “Heavy metal contamination of urban soils and street dusts in Hong Kong’’, Environmental Pollution, 2001, 16, 1361–1368 Banerjee A D., “Heavy metal levels and solid phase speciation in street dusts of Delhi, India”, Environ Pollut, 2003, 123, 95–105 Jin Ah Kim, Jin Hee Park and Won Ju Hwang, “Heavy Metal Distribution in street Dust”, Traditional Markets and the Human Health Implications”, 2016, 18-23 Kim K W., Myung J H., Ahn J., Chon H T, “ Heavy metal contamination in dusts and stream sediments in the Taejon area, Korea”, J Geochem Explor, 1998, 64, 409–419 Ordonez A., Loredo J., De Miguel E., Charlesworth S., “Distribution of heavy metals in the street dusts and soils of an industrial city in Northern Spain”, Arch Environ Contam Toxicol 2003, 44, 160–170 Al-Khashman O A., “ Heavy metal distribution in dust, street dust and soils from the work place in Karak Industrial Estate, Jordan”, Atmos Environ, 2004, 38, 6803– 6812 10 Meza-Figueroa D.; De la O-Villanueva M., De la Parra M L., “Heavy metal distribution in dust from elementary schools in Hermosillo, Sonora, México’’, Atmos Environ , 2007, 41, 276–288 11 Phạm Ngọc Đăng, “giáo trình mơi trường khơng khí”, NXB Khoa học kỹ thuật, 2002, 6-12 12 Trần Ngọc Đăng, “ơ nhiễm mơi trường khơng khí thị”, NXB khoa học kỹ thuật, 1996, 12-15 13 WHO, “Environmental Health Criteria 200: Copper”, World Health Organization, Geneva”, 1998, 3-5 14 Kabata-Pendias Alina, “ Trace elements in Soils and Plants”, CRC Press LLC, Boca Raton, 2001, 10-17 15 TCVN 5938:2005 , “về chất lượng khơng khí- nồng độ tối đa cho phép số chất độc hại không khí xung quanh, Bộ khoa học cơng nghệ, 2005, 4-6 50 16 Christoforidis A., Stamatis N., “Heavy metal contamination instreet dust and roadside soil along the major national road in Kavala’s region, Greece”, Geoderma, 2009, 151, 257–263 17 Toral M I., Morales L., Álvarez M J, “A new Cu(II)-5-(4-sulphophenylazo)-8aminoquinoline complex used for copper determination in presence of gold and silver in water and mineral samples’’, Talanta, 2007, 74 18 Alula M.T., Bekhit A.A., “Simultaneous spectrophotometric determination of iron (II) and copper (II) in tablets by chemometric methods”, Thai J Pharm Sci, 2010, 34, 93-106 19 Li Y., Han Y., et al., “Simultaneous determination of Cu2+, Zn2+, Cd2+, Hg2+, and b2+ by using second derivative spectrophotometry method, Spectrochimica’’, Acta, Part A,” 2011, 79, 1546-1551 20 Ebdon L., Evans E H., Fisher A S and Hill S J, “An Introduction to Analytical Atomic Spectrometry’’, John Wiley & Sons, Inc (1998), 3-7 21 David Harvey, “Modern analytical chemistry”, McGraw-Hill Higher Education, 2000, 12-15 22 Walsh A, “The application of atomic absorption spectra to chemical analysis’ Spectrochimica Acta, 1995, 7, 108-117 23 Marco Ramireza, Serena Massolo, Roberto Frache, Juan A., “Metal speciation and environmental impact on sandy beaches due to El Salvador copper mine, Chile”, Marine Pollution Bulletin , 2005, 50, 62–67 24 Muhammad B A., Tasneem G K., Muhammad K J., Nusrat J., Hassan I A., Jameel A B., “Speciation of heavy metals in sediment by conventional, ultrasound and microwave assisted single extraction methods: A comparison with modified sequential extraction procedure”, Journal of Hazardous Materials , 2008, 154, 998– 1006 25 [https://nslide.com/bai-viet/bac-ninh-dieu-kien-tu-nhien-xa-hoi-connguoi.lxouxq.html] 26 Duong T T., Lee B K, “Determining contamination level of heavy metals in road dust from busy traffic areas with different characteristics’’, J Environ Manag, 2011, 92, 554–562 27 Amanda J Z., David C W., “ Heavy metal and trace metal analysis in soil by sequential extraction: a review of procedures”, International Journal of Enviromental Analytical Chemistry, 2010, 7-9 28 Galan E., G´omez Ariza J L., Gonz´alez I., Fern´andez Caliani J C., Morales E., and Gir´aldez I., “Utilidad de las tecnicas de extraccion secuencial en la mejora de la caracterizaci´ on mineralogica por DRX de suelos y sedimentos altos contenidos 50 de oxidos de hierro,” in Libro de Conferencias y Resumenes de la XV Reunion Cientifica de la Sociedad Espa˜nola de Arcillas, 1999, 15, 68–69 29 Benitez L N and Dubois J P., “Evaluation of the selectivity of sequential extraction procedures applied to the speciation ofcadmiuminsoils,” International Journal of Environmental Analytical Chemistry, 1999 , 74, 289–303 30 Harrison RM, Laxen DPH, Wilson SJ, “Chemical association of lead, cadmium, copper and zinc in street dust and roadside soil”, Environ Sci Technol , 1981, 15:1378–1383 31 Shou Zhao, Chenghong Feng, Yiru Yang, Junfeng Niu, Zhenyao Shen, “Risk assessment of sedimentary metals in the Yangtze Estuary’’, New evidence of the relationships between two typical index methods, 2012, 5-9 32 Hamilton E I., “Environmental variables in a holistic evaluation of land contaminated by historic mine wastes: a study of multi-element mine wastes in West Devon, England using arsenic as an element of potential concern to human health”, The Science of the Total Environment, 2000, 249, 171-221 33 Iqbal J., Shah M H., “Distribution, correlation and risk assessment of selected metals in urban soils from Islamabad, Pakistan”, J Hazard, Mater, 2011, 23-30 34 Lu X., Wang L., Lei K., Huang J., Zhai Y, “ Contamination assessment of copper, lead, zinc, manganese and nickel in street dust of Baoji, NW China”, J Hazard Mate, 2009, 161, 1058–1062 35 Hakanson L., “An ecological risk index for aquatic pollution control”, A sedimen -tological approach, Water Res, 1980, 14, 975–1001 36 Shou Zhao, Chenghong Feng, Yiru Yang, Junfeng Niu, Zhenyao Shen, “Risk assessment of sedimentary metals in the Yangtze Estuary New evidence of the relationships between two typical index methods”, Journal of Hazardous Materials, 2012, 164- 172 37 P V SURYAWANSHI, B S RAJARAM, A D BHANARKAR and C V CHALAPATI RAO, “Determining heavy metal contamination of road dust in Delhi, India”, atmosfera, 2014, 23, 114-130 38 Chon H T., K W Kim and J Y Kim, “Metal con-tamination of soils and dusts in Seoul metropolitancity, Korea”, Environ Geochem Health, 1995, 17, 139-146 39 CCME, “Canadian soil quality guidelines for the pro-tection of environmental and human health”, CanadianCouncil of Ministers of the Environment, Winnipeg, 2007, 12-17 50 ... NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ NHUNG PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ơ NHIỄM ĐỒNG, CHÌ TRONG BỤI ĐƯỜNG TẠI THÀNH PHỐ BẮC NINH Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 8.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA... Suối Hoa, Thành Phố Bắc Ninh 21 Nguyễn Văn Cừ, Ninh Xá, Thành Phố Bắc Ninh 115 Nguyễn Gia Thiều, Phường Tiền An, Thành Phố Bắc Ninh Đường Lê Phụng Hiểu, Phường Vệ An, Thành Phố Bắc Ninh 310 Trần... 106 03’ 41,4” 124 đường tỉnh lộ 295B, Phường Suối Hoa, Thành Phố Bắc Ninh Phường Vân Dương, Thành Phố Bắc Ninh Xã Nam Sơn, Thành Phố Bắc Ninh QL 38,Phường Hạp Lĩnh, Thành Phố Bắc Ninh Số Kinh Dương