Phân tích và đánh giá hàm lượng Cu, Pb, Cd, Ni trong các nguồn nước mặt tại thị xã Hương Thủy tỉnh Thừa Thiên Huế

Bài viết thông báo kết quả phân tích xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd và Ni trong các nguồn nước mặt tại thị xã Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử.

PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG Cu, Pb, Cd, Ni TRONG CÁC NGUỒN NƯỚC MẶT TẠI THỊ XÃ HƯƠNG THỦY TỈNH THỪA THIÊN HUẾ NGÔ VĂN TỨ HÀ THÙY TRANG, NGƠ NGỌC NỮ Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế Tóm tắt: Trong báo chúng tơi thơng báo kết phân tích xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd Ni nguồn nước mặt thị xã Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử Kết phân tích Cu, Pb, Cd Ni số mẫu nước mặt thị xã Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế cho thấy hàm lượng kim loại Cu, Pb, Cd Ni thấp so với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT Từ khóa: xác đinh Cu, Pb, Cd Ni nước mặt, quang phổ hấp thụ nguyên tử MỞ ĐẦU Thị xã Hương Thủy nằm phía Đơng Nam, sát thành phố Huế, địa bàn thị xã có có hệ thống sơng ngòi phân bố với sông lớn sông Lợi Nông, sông Như Ý, sông Đại Giang, sông Phù Bài, sơng Vực Ngồi sơng tự nhiên, thị xã Hương Thủy có hồ nhân tạo như: Hồ Châu Sơn Hồ Phù Bài Ngày với phát triển khoa học kĩ thuật gia tăng dân số, môi trường nước ngày bị ô nhiễm Đặc biệt địa bàn Hương Thủy có Khu cơng nghiệp Phú Bài, khu công nghiệp trọng điểm tỉnh Thừa Thiên Huế trình hoạt động ảnh hưởng đến môi trường khu vực vùng lân cận Nhà máy xử lí rác thải Thủy Phương, nơi thu gom xử lí hàng trăm rác thải tỉnh Thừa Thiên Huế ngày với cụm công nghiệp Thủy Phương trình hoạt động xả nguồn nước thải xuống hệ thống sơng ngòi khu vực Nước đóng vai trò vơ quan trọng đời sống người động thực vật Nguồn nước mặt thị xã Hương Thủy người dân sử dụng chủ yếu vào sản xuất nông nghiệp nuôi trồng thủy sản Khi nguồn nước bị ô nhiễm ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm vùng Các kim loại nặng Cu, Ni, Cd, Pb thường không tham gia tham gia vào q trình sinh hóa mà chủ yếu tích lũy thể sinh vật thơng qua chuỗi thức ăn, hậu gây bệnh như: ung thư, qi thai, vơ sinh [1] Vì vậy, việc phân tích, đánh giá mức độ nhiễm kim loại nặng môi trường nước để phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội khu vực quan tâm Tạp chí Khoa học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế ISSN 1859-1612, Số 03(51)/2019: tr 101-108 Ngày nhận bài: 22/8/2018; Hoàn thành phản biện: 19/10/2018; Ngày nhận đăng: 06/11/2018 102 NGÔ VĂN TỨ cs Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử phương pháp phân tích đại áp dụng nhiều phòng thí nghiệm để xác định lượng vết kim loại nặng mẫu mơi trường phương pháp có nhiều ưu điểm có độ xác cao, độ nhạy độ chọn lọc cao giới hạn phát thấp, phương pháp chuẩn phân tích để xác định lượng vết kim loại độc [2], [3] THỰC NGHIỆM 2.1 Thiết bị, dụng cụ hóa chất 2.1.1 Thiết bị dụng cụ - Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử hiệu AA-7000 Shimazu (Nhật) với hệ ghép nối thiết bị tự động bơm mẫu (ASC-6100) vào lò GFA-EX7 - Thiết bị lọc nước siêu (EASYpure RF hãng Barnstead (Mỹ) Đèn catot rỗng loại dùng cho Cu, Pb, Cd, Ni Các dụng cụ thủy tinh bình định mức, phễu, pipet, cốc thủy tinh 2.1.2 Hóa chất - Dung dịch HNO3 nồng độ 65%, D = 1,39 g/mL hãng Merck (Đức) - Các dung dịch chuẩn làm việc CuII, PbII, CdII NiII pha từ dung dịch chuẩn gốc 1000 mg/L hãng Merck (Đức) chuyên dùng cho AAS 2.2 Chuẩn bị mẫu xử lý mẫu 2.2.1 Lấy mẫu bảo quản mẫu Mẫu nghiên cứu mẫu nước mặt lấy sông, hồ thị xã Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế Chúng tiến hành phân tích đợt với 63 mẫu nước vào tháng 1, tháng tháng năm 2018 Mỗi đợt phân tích 21 mẫu năm sơng: sông Lợi Nông, sông Như Ý, sông Đại Giang, sông Phù Bài, sông Vực hai hồ lớn: hồ Châu Sơn, hồ Phù Bài Tại sông, hồ vào đợt phân tích, lấy mẫu khác đầu, cuối sơng, hồ Vị trí lấy mẫu dòng, cách mặt nước 10 cm Bình lấy mẫu bình nhựa polyetylen có dung tích 1,5 lít tráng lại vài lần mẫu trước lấy Mẫu sau lấy bảo quản cách thêm mL dung dịch HNO3 65 % (Merck, Đức) vào 0,5 lít mẫu nước, đậy nắp kín, bảo quản nơi thoáng mát nhiệt độ thường [4] 2.2.2 Chuẩn bị mẫu phân tích Mẫu phân tích: Mẫu trước đem phân tích, tiến hành lọc giấy lọc băng xanh định mức đến 20,0 mL Mẫu trắng: Tiến hành thử mẫu trắng theo trình tự mẫu phân tích nước cất hai lần định mức đến 20,0 mL PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG Cu, Pb, Cd, Ni… 103 2.2.3 Kỹ thuật đo cường độ vạch phổ Các thông số máy để xác định Cu, Pb, Cd Ni trình bày bảng sau [3], [5] Bảng Các thông số máy tối ưu để xác định Cu, Pb, Cd, Ni Nguyên tố Các yếu tố Cường độ đèn (mA) Bước sóng (nm) Độ rộng khe đo Thơng (nm) số Máy đo Khí Cu Pb Cd Ni 324,8 10 283,3 12 228,8 12 232,0 0,5 1,0 0,5 0,2 Khơng khí nén & Acetylen Argon Argon BGC – D2 BGC – D2 BGC – D2 Kiểu đèn Khơng khí nén & Acetylen BGC – D2 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xây dựng đường chuẩn xác định Cu, Pb, Cd, Ni Đường chuẩn xây dựng với nồng độ Cu Ni từ đến 50 ppb, Pb từ đến 20 ppb Cd từ 0,2 đến 5,0 ppb Từ số liệu thực nghiệm xây dựng phương trình đường chuẩn Me sau: Phương trình đường chuẩn Cu: A = 0,0068C + 0,0148 với R2 = 0,9984 Phương trình đường chuẩn Pb: A = 0,0143C - 0,0007 với R2 = 0,9998 Phương trình đường chuẩn Cd: A = 0,1682C + 0,0121 với R2 = 0,9998 Phương trình đường chuẩn Ni: A = 0,0039C + 0,0266 với R2 = 0,9997 0.4 y = 0.0068x + 0.0148 R² = 0.9984 0.35 0.3 0.3 y = 0.0143x - 0.0007 R² = 0.999 0.25 0.25 A 0.2 A 0.2 0.15 0.15 0.1 0.1 0.05 0.05 0 20 C(ppb) 40 60 Hình 1a Đồ thị đường chuẩn xác định Cu 10 C(ppb) 20 30 Hình 1b Đồ thị đường chuẩn xác định Pb NGÔ VĂN TỨ cs 0.4 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 y = 0.0039x + 0.0266 R² = 0.9997 0.35 y = 0.1682x + 0.0121 R² = 0.9998 0.3 A A 104 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 C (ppb) Hình 1c Đồ thị đường chuẩn xác định Cd 20 C (ppb) 40 60 Hình 1d Đồ thị đường chuẩn xác định Ni 3.2 Đánh giá phương pháp định lượng Độ tin cậy phương pháp đánh giá qua giới hạn phát LOD giới hạn định lượng LOQ [6], [7] Để tính tốn hai giá trị này, chúng tơi sử dụng công thức: LOD = 3Sy/b LOQ = 10Sy/b Bảng Các giá trị a, b, Sy, LOD, LOQ tính từ phương trình đường chuẩn A = bC + a Me Cu Pb Cd Ni a 0,0148 - 0,0007 0,0121 0,0266 b (ppb-1) 0,0068 0,0143 0,1682 0,0039 Sy 0,0058 0,0022 0,0052 0,0016 LOD (ppb) 2,56 0,46 0,09 1,20 LOQ (ppb) 8,45 1,51 0,31 3,96 3.3 Độ lặp lại độ phương pháp 3.3.1 Độ lặp lại Để đánh giá độ lặp lại chọn mẫu N19.1 N21.1 để nghiên cứu Lấy mẫu N19.1 N21.1 thêm chuẩn vào mẫu với mức nồng độ Cu, Pb, Ni 20 ppb Cd ppb, mẫu đo lần, phân tích kết sau: Bảng Kết độ lặp lại Cu, Pb, Cd, Ni CuII Mẫu nước Nồng độ Cu mẫu sau thêm (ppb) Mẫu N19.1 Mẫu N21.1 25,87 28,96 RSD (%) 1,95 2,08 14,93 16,27 RSDHorwitz (%) PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG Cu, Pb, Cd, Ni… II Pb Nồng độ Pb mẫu sau thêm (ppb) RSD (%) RSDHorwitz CdII (%) Nồng độ Cd mẫu sau thêm (ppb) RSD (%) RSDHorwitz NiII (%) Nồng độ Ni mẫu sau thêm (ppb) RSD (%) RSDHorwitz (%) 105 23,72 24,84 0,65 0,37 18,57 17,85 2,95 3,23 0,24 0,14 22,82 21,93 37,08 31,70 0,54 0,66 17,76 15,63 Từ số liệu bảng nhận thấy độ lệch chuẩn tương đối RSD nhỏ RSDHorwitz nên nội phòng thí nghiệm chấp nhận được, tức phương pháp AAS xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd, Ni có độ lặp lại tốt 3.2.2 Độ Độ phương pháp đánh giá độ thu hồi (Rev) phân tích mẫu N7.1 thêm chuẩn Kết phân tích độ trình bày bảng Bảng Kết kiểm tra độ phương pháp đo AAS MeII II Nồng độ MeII ban đầu (ppb) Cu 10,20 PbII 4,84 CdII 1,15 NiII 17,06 Nồng độ MeII thêm vào (ppb) 20 30 10 15 0,5 20 30 Nồng độ MeII mẫu sau thêm (ppb) 14,27 28,67 39,89 6,509 13,98 19,38 1,62 2,10 3,22 21,83 35,35 44,42 Rev % 81,4 92,3 99,0 83,6 91,4 97,0 93,6 95,2 103,4 95,4 91,5 91,2 Kết bảng cho thấy phương pháp đạt độ tốt với độ thu hồi nằm khoảng từ 81,4 % đến 99,0 % Cu; 83,6 % đến 97,0 % Pb; 93,6 % đến 103,4 % Cd ; 91,2 % đến 95,4 % Ni, tất nằm khoảng cho phép từ 80,0 % NGÔ VĂN TỨ cs 106 đến 110,0 % theo AOAC ba mức nồng độ Chứng tỏ phương pháp phân tích chọn hồn toàn phù hợp để định lượng vết Cu, Pb, Cd Ni mẫu nước 3.4 Kết xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd, Ni mẫu nước mặt Từ kết nghiên cứu trên, áp dụng để xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd Ni mẫu nước mặt thị xã Hương Thủy Kết xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd, Ni thể hình 2a, 2b, 2c 2d 20 15 10 Đợt Đợt Đợt Sông Sông Sông Sông Sông Hồ Hồ Lợi Như Vực Đại Phù Châu Phú Nông Ý Giang Bài Sơn Bài (a) 10 Đợt Đợt 2 Đợt Sông Sông Sông Sông Sông Hồ Hồ Lợi Như Vực Đại Phù Châu Phú Nông Ý Giang Bài Sơn Bài (b) 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 Đợt Đợt Đợt Sông Sông Sông Sông Sông Hồ Hồ Lợi Như Vực Đại Phú Châu Phú Nông Ý Giang Bài Sơn Bài (c) PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG Cu, Pb, Cd, Ni… 107 20 15 10 Đợt Đợt Đợt Sông Sông Sông Sông Sông Hồ Hồ Lợi Như Vực Đại Phù Châu Phú Nơng Ý Giang Bài Sơn Bài (d) Hình Biểu đồ biểu diễn hàm lượng Me trung bình nước mặt sông, hồ theo đợt lấy mẫu khác (a) Cu; (b) Pb; (c) Cd; (d) Ni Kết phân tích Cu, Pb, Cd Ni số mẫu nước mặt thị xã Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế cho thấy hàm lượng kim loại Cu, Pb, Cd Ni mẫu nước thấp giá trị hàm lượng cho phép theo Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT [8] KẾT LUẬN - Đã xây dựng qui trình phân tích định lượng Cu, Pb, Cd Ni mẫu nước phương pháp GF - AAS Kết cho thấy, phương pháp GF-AAS dùng để xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd Ni mẫu nước mặt đạt giới hạn phát thấp (2,56 ppb Cu; 0,46 ppb Pb; 0,09 ppb Cd 1,2 ppb Ni) Với giới hạn phát này, xác định lượng vết Cu, Pb, Cd Ni mẫu nước - Phương pháp có độ lặp lại độ tốt với độ thu hồi nằm khoảng từ 81,4 % đến 99,0 % Cu; 83,6 % đến 97,0 % Pb; 93,6 % đến 103,4 % Cd ; 91,2 % đến 95,4 % Ni Chứng tỏ phương pháp phân tích chọn hồn tồn phù hợp để định lượng vết Cu, Pb, Cd Ni mẫu nước - Áp dụng quy trình phân tích xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd Ni 63 mẫu nước mặt thị xã Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế - Đã so sánh hàm lượng kim loại Cu, Pb, Cd Ni nguồn nước mặt với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT Kết cho thấy, mẫu nước mặt có hàm lượng Cu, Pb, Cd Ni nằm giới hạn cho phép TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trịnh Thị Thanh (2003) Độc học môi trường sức khỏe người, NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội NGÔ VĂN TỨ cs 108 [2] [3] [4] [5] [6] [7] Trịnh Thị Hạnh (2013) Phân tích đánh giá hàm lượng kim loại nặng nước giếng vùng Ngũ Điền huyện Phong Điền tỉnh Thừa Thiên Huế, Luận văn thạc sĩ, Đại học sư phạm Huế Ngô Văn Tứ - Lê Thị Thanh Ngân (2016) Nghiên cứu xác định hàm lượng đồng, chì mơi trường đất nước làng nghề đúc đồng phường đúc thành phố Huế phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử Tạp chí Khoa học Giáo dục, Trường Đại học Sư phạm Huế, Số 4, trang 69 -75 Nguyễn Văn Hợp (2005) Xử lí số liệu kế hoạch hóa thực nghiệm, trường Đại học Khoa học – Đại học Huế Bộ tài nguyên môi trường (2015) Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia chất lượng nước mặt, Hà Nôi (QCVN 08-MT:2015/BTNMT) Miller, J.C and Miller, J.N (1998) Statistics for Analytical Chemistry, Ellis Horwood Limited New York, Brisbane, Toronto Somenath M (2003) Sample preparation Techniques in analytical chemistry, John Wiley – interscience, publicaiton, Hoboken, New Jersey Title: DETERMINATION AND EVALUATION OF Cu, Pb, Cd, Ni CONTENTS IN SURFACE WATER SOURCES IN HUONG THUY TOWN, THUA THIEN HUE PROVINCE Abstract: In this study, we report analysis results of Cu, Pb, Cd, Ni contents in surface water sources in Huong Thuy town, Thua Thien Hue province by atomic absorption spectrometry method The results of Cu, Pb, Cd, Ni analysis showed that the content of Cu, Pb, Cd, Ni is within the limits of the Ministry of Natural Resources and Environment Keywords: Surface water, atomic absorption spectrometry  ... tỏ phương pháp phân tích chọn hồn tồn phù hợp để định lượng vết Cu, Pb, Cd Ni mẫu nước - Áp dụng quy trình phân tích xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd Ni 63 mẫu nước mặt thị xã Hương Thủy, tỉnh Thừa. .. bình nước mặt sông, hồ theo đợt lấy mẫu khác (a) Cu; (b) Pb; (c) Cd; (d) Ni Kết phân tích Cu, Pb, Cd Ni số mẫu nước mặt thị xã Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế cho thấy hàm lượng kim loại Cu, Pb,. .. Thừa Thiên Huế - Đã so sánh hàm lượng kim loại Cu, Pb, Cd Ni nguồn nước mặt với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT Kết cho thấy, mẫu nước mặt có hàm lượng Cu, Pb,