Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật phân tích dòng chảy (FIA) dùng detector điện hóa để đánh giá ô nhiễm chì và cadimi trong nước mặt : Luận văn ThS. Khoa học môi trường: 604403

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - PHAN THỊ THANH HẢO NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PHÂN TÍCH DỊNG CHẢY (FIA) DÙNG DETECTOR ĐIỆN HĨA ĐỂ ĐÁNH GIÁ Ơ NHIỄM CHÌ VÀ CADIMI TRONG NƯỚC MẶT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phan Thị Thanh Hảo NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PHÂN TÍCH DỊNG CHẢY (FIA) DÙNG DETECTOR ĐIỆN HĨA ĐỂ ĐÁNH GIÁ Ơ NHIỄM CHÌ VÀ CADIMI TRONG NƯỚC MẶT Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã ngành: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐỖ PHÚC QUÂN TS LÊ THỊ HOÀNG OANH HÀ NỘI – 2017 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, với lòng biết ơn kính trọng sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn TS Đỗ Phúc Quân, Phó giám đốc Trung tâm Nghiên cứu công nghệ Môi trường Phát triển Bền vững (Trung tâm CETASD), Trường Đại học Khoa học Tự nhiên tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi để em thực đề tài luận văn Em xin chân thành cảm ơn TS Lê Thị Hồng Oanh – giảng viên khoa Mơi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên động viên lời khuyên bổ ích cho em kiến thức đánh giá ô nhiễm môi trường để em hồn thành tốt luận văn Em xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô thuộc Bộ môn Công nghệ môi trường, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để em học tập làm việc suốt thời gian nghiên cứu Đặc biệt, em xin trân trọng cảm ơn Trường đại học Khoa học Tự Nhiên đơn vị chủ trì đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị quan trắc môi trường trực tuyến đa kênh theo ngun lý kỹ thuật phân tích dịng chảy FIA nhằm xác định số kim loại độc hại nước”, mã số: ĐTĐL CN.46/16 TS Đỗ Phúc Quân làm chủ nhiệm tạo điều kiện để em tham gia sử dụng kết nghiên cứu đề tài nghiên cứu khoa học để hoàn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè ln quan tâm động viên đóng góp ý kiến giúp đỡ em suốt trình hồn thiện luận văn Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, Ngày 20 tháng 01 năm 2018 Học viên Phan Thị Thanh Hảo MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Ô nhiễm chì cadimi nư ớc mặt 1.1.1 Tình hình ô nhiễm chì cadimi nước mặt 1.1.2 Tác động đến môi trường sức khỏe 1.1.2.1 Giới thiệu chung 1.1.2.2 Tác động đến mơi trường sức khỏe chì 1.1.2.3 Tác động đến môi trường sức khỏe cadimi 10 1.2 Phân tích định lượng kim loại nặng kỹ thuật phân tích dịng chảy FIA12 1.2.1 Ngun tắc hoạt động 14 1.2.2 Các thành phần 17 1.2.3 Detector hệ FIA 19 1.2.3.1 Các loại detector hệ FIA 19 1.2.3.2 Detector điện hóa 20 1.2.4 Một số nghiên cứu xác định kim loại nặng kỹ thuật phân tích dịng chảy (FIA) sử dụng detector điện hóa 22 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Đối tượng nghiên cứu 26 2.2 Thiết bị, dụng cụ hóa chất 26 2.2.1 Thiết bị dụng cụ 26 2.2.2 Hóa chất 27 2.3 Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích hệ thống dịng chảy (FIA) sử dụng detector điện hóa 27 2.3.1 Chế tạo tối ưu hóa detector điện hóa (điện cực biến tính) 27 2.3.2 Tối ưu hóa điều kiện hoạt động hệ FIA 29 2.4 Phương pháp nghiên cứu 30 2.4.1 Phương pháp điện hóa 30 2.4.2 Phương pháp phân tích đối chứng 30 2.4.3 Phương pháp thống kê xử lý số liệu thực nghiệm 31 2.4.4 Phương pháp đánh giá trạng nguy ô nhiễm chất lượng nước mặt 31 2.4.4.1 Chọn điểm lấy mẫu 31 2.4.4.2 Lấy mẫu, bảo quản mẫu 33 2.4.4.3 Xử lý mẫu 33 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Khảo sát điều kiện hoạt động hệ thống phân tích dịng chảy FIA sử dụng detector điện hóa 34 3.1.1 Điều kiện chế tạo điều kiện đo tối ưu detector điện hóa 34 3.1.1.1 Vật liệu biến tính điện cực 34 3.1.1.2 Nghiên cứu cấu trúc bề mặt điện cực biến tính 37 3.1.1.3 Điều kiện biến tính tối ưu điện cực GC/CNT/PDA/SbNPs 41 3.1.1.4 Ảnh hưởng số chất gây nhiễu 49 3.1.1.5 Điều kiện đo tối ưu 52 3.1.2 Kết khảo sát điều kiện hoạt động tối ưu hệ FIA 55 3.1.2.1 Tốc độ dòng chảy 55 3.1.2.2 Thời gian bơm mẫu 56 3.2 Kết khảo sát độ nhạy độ xác hệ thống phân tích dịng chảy FIA dùng detector điện hóa 57 3.2.1 Đối với mẫu chuẩn 57 3.2.2 Đối với mẫu thực 59 3.3 Đánh giá mức độ nhiễm chì cadimi tổng nước mặt sông Kim Ngưu, sông Tô Lịch, sông Nhuệ đề xuất giải pháp quản lý nhiễm 62 3.3.1 Hàm lượng chì cadimi tổng nước mặt đo hệ thống FIA dùng detector điện hóa 62 3.3.2 Đánh giá mức độ nhiễm chì cadimi nước mặt sông Kim Ngưu, sông Tô Lịch, sông Nhuệ đề xuất giải pháp quản lý ô nhiễm 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 PHỤ LỤC 74 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ABS Dung dịch đệm axetat (Acetate buffer solution) CA Dòng – thời gian (i-t) (Chronoamperometry) CNT-SDS Ống nano cacbon đa vách – Natri dodexyl sunphát (Carbon nanotubes - sodium dodecyl sulfate) CV Von – ampe vòng (Cyclic voltammetry) DPASV Von – ampe hoàn tan xung vi phân (Differential pulse anodic stripping voltammetry) EDS Phổ tán xạ lượng tia X (Energy dispersive X-ray spectroscopy) GCE Điện cực glasy cacbon (Glassy carbon electrode) ITO Điện cực oxit thiếc indi (Indium tin oxide) FIA Phân tích dịng chảy (Flow injection analysis) PDA Polydopamin (Polydopamine) SbNPs Hạt nano antimon (Antimon nanoparticles) SEM Kính hiển vi điện tử quét (Scanning electron microscope) DANH MỤC HÌNH Hình 1-1 Các nguồn gây nhiễm kim loại nặng vào mơi trường nước Hình 1-2 Ơ nhiễm kim loại nặng sông Rio Tinto, Tây Ban Nha [9] Hình 1-3 Biểu nhiễm độc chì [15] 10 Hình 1-4 Bệnh Itai-Itai 12 Hình 1-5 Thành phần hệ FIA 13 Hình 1-6 Quá trình phân tán điển hình hệ FIA 15 Hình 1-7 Sơ đồ hệ thống phân tích dịng chảy (FIA) đơn giản 18 Hình 2-1 Thiết bị Autolab PGSTAT302N 26 Hình 2-2 Thành phần cấu tạo hệ thống phân tích dịng chảy FIA 29 Hình 3-1 Tín hiệu DPV Cd2+ điện cực GC/SbNPs (a) GC/CNT/PDA/SbNPs (b) 35 Hình 3-2 Tín hiệu DPV Pb2+ điện cực GC/SbNPs (a) GC/CNT/PDA/SbNPs (b) 35 Hình 3-3 Đường chuẩn Cd2+ (a) Pb2+ (b) điện cực GC/CNT/PDA/SbNPs 36 Hình 3-4 Kết chụp ảnh SEM 38 Hình 3-5 Kết chụp ảnh EDS CNT/PDA/SbNPs 38 Hình 3-6 Tín hiệu CV đường biểu diễn I-v1/2 đo dung dịch Fe(CN)6 4-/35mM KCl 0,1M với điện cực GC/SbNPs (a), GC/CNT/SbNPs (b), GC/CNT/PDA/SbNPs (c) 40 Hình 3-7 Tín hiệu DPV đường chuẩn Cd2+ (a) Pb2+ (b) thời gian điện phân PDA tối ưu 42 Hình 3-8 Tín hiệu DPV đường chuẩn Cd2+ (a) Pb2+ (b) điện phân antimon tối ưu 44 Hình 3-9 Tín hiệu DPV đường chuẩn Cd2+ (a) Pb2+ (b) thời gian điện phân antimon tối ưu 46 Hình 3-10 Tín hiệu DPV Cd2+ 100 µg/l (a) Pb2+ 100 µg/l (b) dung dịch ABS pH 4,5 sau lần đo 48 Hình 3-11 Tín hiệu DPV Pb2+ tăng dần nồng độ Cd2+ (a) phụ thuộc cường độ tín hiệu Pb2+ vào nồng độ Cd2+ (b) 49 Hình 3-12 Đường chuẩn Cd2+ dung dịch chứa Pb2+ 100 µg/l 50 Hình 3-13 Tín hiệu DPV Cd2+ tăng dần nồng độ Pb2+ (a) phụ thuộc cường độ tín hiệu Cd2+ vào nồng độ Pb2+ (b) 50 Hình 3-14 Đường chuẩn Pb2+ dung dịch chứa Cd2+ 100 µg/l 51 Hình 3-15 Tín hiệu DPV Cd2+ (a) Pb2+ (b) thêm Cu2+ 52 Hình 3-16 Ảnh hưởng điện phân làm giàu đến tín hiệu Cd2+ (a) Pb2+ (b) 53 Hình 3-17 Ảnh hưởng thời gian điện phân làm giàu đến tín hiệu Cd2+ (a) Pb2+ (b) 54 Hình 3-18 Ảnh hưởng tốc độ bơm đến tín hiệu Cd2+ (a) Pb2+ (b) 55 Hình 3-19 Ảnh hưởng thời gian bơm mẫu đến tín hiệu Cd2+ (a) Pb2+(b) 56 Hình 3-20 Tín hiệu DPV đường chuẩn Cd2+ (a) Pb2+ (b) đo hệ FIA 57 Hình 3-21 Tín hiệu DPV thêm chuẩn (a) đồ thị thêm chuẩn (b) Cd2+ mẫu nước mặt 60 Hình 3-22 Tín hiệu DPV thêm chuẩn (a) đồ thị thêm chuẩn (b) Pb2+ mẫu nước mặt 60 Hình 3-23 Biến động hàm lượng cadimi (a) chì (b) nước sông Tô Lịch, sông Kim Ngưu sông Nhuệ 63 DANH MỤC BẢNG Bả ng 1-1 Giá trị giới hạn cadimi chì nước mặt [1] Bả ng 1-2 Một số kỹ thuật thường sử dụng hệ FIA 19 Bả ng 1-3 Một số kỹ thuật điện hóa thường sử dụng hệ FIA 21 Bảng 1-4 Một số nghiên cứu xác định kim loại nặng kỹ thuật phân tích dịng kết hợp detector điện hóa 22 Bả ng 2-1 Vị trí lấy mẫu nước 32 Bảng 3-1 Đặc trưng điện hóa điện cực GC/CNT/PDA/SbNPs thời gian điện phân PDA thay đổi 41 Bảng 3-2 Đặc trưng điện hóa điện cực GC/CNT/PDA/SbNPs điện phân antimon thay đổi 43 Bảng 3-3 Đặc trưng điện hóa điện cực GC/CNT/PDA/SbNPs thời gian điện phân antimon thay đổi 45 Bả ng 3-4 Điều kiện biến tính tối ưu điện cực GC/CNT/PDA/SbNPs 47 Bảng 3-5 Độ lặp lại phép đo điện hóa sử dụng điện cực GC/CNTPDA/SbNPs 48 Bảng 3-6 Ảnh hưởng điện phân làm giàu (Ed ) đến cường độ tín hiệu (Ip ) Cd2+ Pb2+ 53 Bảng 3-7 Ảnh hưởng thời gian điện phân làm giàu (td) đến cường độ tín hiệu (Ip ) Cd2+ Pb2+ 54 Bảng 3-8 Ảnh hưởng tốc độ bơm mẫu đến cường độ tín hiệu Pb2+ Cd2+ 55 Bảng 3-9 Ảnh hưởng thời gian bơm mẫu đến cường độ tín hiệu Pb2+ Cd2+ 56 Bảng 3-10 Kết phân tích hàm lượng Cd2+ Pb2+ phương pháp đường chuẩn phương pháp thêm chuẩn so với hàm lượng thực 58 Bảng 3-11 Kết phân tích hàm lượng chì cadimi mẫu nước mơi trường 61 Bảng 3-12 Kết phân tích hàm lượng chì cadimi mẫu nước mặt sông Tô Lịch, sông Nhuệ sông Kim Ngưu 62 Bảng 3-13 Hàm lượng cadimi chì nước sơng Tô Lịch, sông Nhuệ sông Kim Ngưu đo kỹ thuật phân tích dịng chảy FIA dùng detector điện hóa nghiên cứu khoa học cơng bố 65 MỞ ĐẦU Việt Nam quốc gia có hệ thống sơng ngịi dày đặc với tổng lượng dịng chảy nước mặt hàng năm lên đến 830-840 tỷ mét khối Tuy nhiên, Việt Nam quốc gia giàu nước [2] Chất lượng nước mặt Việt Nam có chiều hướng ngày bị suy thối, nhiễm, cạn kiệt nhiều nguyên nhân Trong đó, gia tăng dân số, gia tăng nhu cầu nước gia tăng chất lượng sống, thị hố quản lý, bảo vệ, khai thác, sử dụng tài nguyên nước hiệu quả, thiếu bền vững mối đe dọa an ninh nguồn nước Nhiều sông, hồ, kênh, rạch thành phố lớn, khu dân cư tập trung dần biến thành nơi chứa chất thải đô thị, chất thải công nghiệp chưa qua xử lý Hiện nay, mối quan tâm ô nhiễm kim loại nặng ngày tăng dẫn đến tăng nhu cầu giám sát lượng vết kim loại nặng lĩnh vực khác công nghiệp [17], lâm sàng [29], môi trường [8] Thông thường, phân tích lượng vết kim loại thực phịng thí nghiệm kết hợp với bước lấy mẫu, vận chuyển bảo quản nhiều thời gian Vì vậy, việc quan trắc chỗ lượng vết kim loại nặng nhu cầu cần thiết q trình sản xuất cơng, nơng nghiệp lĩnh vực bảo vệ mơi trường Trong kiểm sốt chất lượng nước, trình giám sát liên tục kim loại độc hại để thực biện pháp khắc phục kịp thời nhằm tránh rủi ro mơi trường ngày đóng vai trị quan trọng Những phép đo chỗ giúp tránh sai số nhiễm bẩn, mát thay đổi khác (cân bằng), kết hợp với bước thu thập mẫu đơn giản làm giảm chi phí phân tích kim loại cách đáng kể Một số kỹ thuật trắc quang, hấp thụ nguyên tử (AAS, GF-AAS), huỳnh quang tia X (XRF), quang phổ phát xạ nguyên tử plasma cảm ứng (ICP-ASE), khối phổ plasma cảm ứng (ICPMS)….thường sử dụng để đo lượng vết kim loại nặng phịng thí nghiệm, lại khơng phù hợp với yêu cầu thử nghiệm trường [35] Phân tích điện hóa hịa tan cơng nhận cơng cụ hữu hiệu để phân tích lượng vết kim loại, cung cấp dải tuyến tính rộng, giới hạn phát cỡ nanomol, độ nhạy, độ chọn lọc cao, thiết bị đơn giản, giá thành tương đối thấp phù nước sông Tô Lịch sông Nhuệ nhỏ từ 5-7 lần, có điểm MN_N3 nhỏ 11 lần; nước sông Kim Ngưu nhỏ từ 8-8,5 lần so với hàm lượng chì quy định QCVN 08:2015/BTNMT loại A1 Cụ thể, hàm lượng cadimi nước sông Tô Lịch dao động từ 0,83-1,21 µg/l, hàm lượng chì dao động từ 2,95-3,81 µg/l Theo Chu Anh Đào cộng (2010) [7], nghiên cứu khảo sát đặc điểm nước thải sinh hoạt thành phố Hà Nội giá trị dinh dưỡng đánh giá khả sử dụng cho nông nghiệp sông Kim Ngưu Sông Tô Lịch cho thấy nước có chứa nhiều chất vơ cadimi, chì, đồng, kẽm, mangan với hàm lượng từ 1,09-1,59 μg Cd/l; 2,75-4,45 μg Pb/l Theo Kikuchi cộng (2009) [7, 19], hàm lượng chì nước sơng Tơ Lịch dao động từ 3,36-7,33 μg Pb/l Trong nước sông Nhuệ, hàm lượng cadimi nước đo dao động từ 0,92-1,37 µg/l, hàm lượng chì dao động từ 1,81-3,14 µg/l Kết nghiên cứu Kikuchi cộng (2009) [19] hàm lượng kim loại nặng nước sơng Nhuệ sau phân tích theo vị trí địa lý theo mùa cho thấy hàm lượng kim loại nặng nước sơng nhìn chung thấp tiêu chuẩn chất lượng nước mặt Việt Nam cụ thể hàm lượng chì nước sơng dao động từ 2,26-6,43 μg/l Theo đánh giá tác giả, nồng độ kim loại nước sơng Nhuệ bị ảnh hưởng mạnh dịng thải từ sông Tô Lịch, nước thải từ thượng trung nguồn sơng Nhuệ có xu hướng dần hồi phục dọc theo hướng hạ lưu vào mùa mưa Hàm lượng cadimi nước sông Kim Ngưu dao động từ 1,28-1,37 µg/l, hàm lượng chì từ 2,46-2,69 µg/l Theo Chu Anh Đào cộng (2010) [7], hàm lượng kim loại nặng nước sông Kim Ngưu nằm khoảng từ 1,32-2,14 μg/l cadimi 3,54-4,02 μg/l chì Từ so sánh, đối chiếu kết phân tích hàm lượng cadimi chì thu phương pháp phân tích dịng chảy FIA kết hợp với detector điện hóa với kết phân tích nghiên cứu khoa học chất lượng nước mặt nhà nghiên cứu nước bảng 3-13 64 Bảng 3-13 Hàm lượng cadimi chì nước sông Tô Lịch, sông Nhuệ sông Kim Ngưu đo kỹ thuật phân tích dịng chảy FIA dùng detector điện hóa nghiên cứu khoa học cơng bố Nghiên cứu Hàm Vị trí lượng (µg/l) Sông Kim Ngưu [7] Cầu Kim 1,37 Ngưu Cd Nhà máy xử lý nước thải 1,28 Yên Sở Thông số Nghiên cứu đối chiếu [7, 19] Hàm Vị trí lượng Thời điểm (µg/l) Thời điểm 10/1017 Cầu Mai Động 1,32±0,94 03/05/2010 10/1017 Xã Văn Điển 2,14±1,88 03/05/2010 2,69 10/1017 Cầu Mai Động 3,54±1,39 03/05/2010 Nhà máy xử lý nước thải Yên Sở Sông Tô Lịch [7, 19] 2,46 10/1017 Xã Văn Điển 4,02±1,55 03/05/2010 Khương Đình 1,21 10/1017 Cầu Mới 1,59±1,03 03/05/2010 Đập Thanh Liệt 0,83 10/1017 Cầu Dậu 1,09±0,98 03/05/2010 Khương Đình 3,81 10/1017 Cầu Mới 4,45±1,94 03/05/2010 Cầu Dậu 2,75±1,05 03/05/2010 0,55 01/01/2006 2,84 01/06/2006 Giá trị TB 3,90 01/01/2006 Giá trị TB 6,43 01/06/2006 Cầu Kim Ngưu Pb Cd Pb Đập Thanh Liệt 2,95 10/1017 Giá trị TB Sông Nhuệ [7, 19] Cd Cống Chèm 0,81 10/1017 Cầu Đen 0,92 10/1017 Cầu Hữu Hòa 1,25 10/1017 Cống Chèm 2,89 10/1017 Cầu Đen 3,14 10/1017 Pb Cầu Hữu Hịa 1,81 10/1017 65 Dựa kết phân tích hàm lượng chì cadimi nước sơng Nhuệ, sơng Tô Lịch sông Kim Ngưu thu phương pháp phân tích dịng chảy FIA sử dụng detector điện hóa với kết phân tích nghiên cứu khoa học ngồi nước, nhận thấy kết phân tích hàm lượng chì cadimi thu FIA xấp xỉ với kết nghiên cứu công bố Sông Tô Lịch, Kim Ngưu sông Nhuệ thường xuyên phải tiếp nhận nước thải từ nhiều nguồn thải khác nước thải sinh hoạt từ khu dân cư, nước thải từ khu chăn nuôi, khu canh tác nông nghiệp, khu công nghiệp, làng nghề tiểu thủ công nghiệp dệt Vạn Phúc, dệt in hoa La Nội, chả giò Ước Lễ, bún Thanh Lương, gốm sứ Bát Tràng …Đặc biệt, sơng Nhuệ cịn nguồn cung cấp nước cho hoạt động tưới tiêu, thủy lợi mục đích khác Vì vậy, việc quản lý nguồn thải vào sông vấn đề cần thiết, nguồn thải từ khu công nghiệp, làng nghề nước thải sinh hoạt từ khu dân cư xung quanh Từ kết nghiê n cứu so sánh đối chiếu với nghiên cứu nước, số giải pháp quản lý chất lượng nước mặt sông Nhuệ, sông Tô Lịch sông Kim Ngưu đề xuất sau: ❖ Giải pháp sách, quản lý Xử lý dịng thải trước xả dòng tiếp nhận: Nước thải từ làng nghề, khu cơng nghiệp phải kiểm sốt chặt chẽ, trước xả trực tiếp vào nguồn nước mặt Đối với nhiều khu công nghiệp, làng nghề sản xuất có nguy phát thải hàm lượng kim loại nặng cao cần xử lý nghiêm ngặt chuyển vào dòng thải riêng (kênh, đường thải…) đưa vào hệ thống xử lý riêng mà không xả thải trực tiếp nguồn tiếp nhận sông, ao, hồ tự nhiên 66 Quan trắc chất lượng thường xun để có biện pháp kiểm sốt kịp thời Lên danh sách nhà máy, khu công nghiệp, làng nghề có hoạt động xả thải kim loại nặng nhà máy thuộc da, dệt nhuộm, pin, acquy khu vực để có biện pháp quản lý phù hợp Tăng cường tra, kiểm tra định kỳ đột xuất các sở sản xuất kinh doanh, phát kịp thời sở không thực quy định bảo vệ môi trường, vi phạm cam kết báo cáo đánh giá tác động môi trường, xử lý nghiêm vi phạm theo quy định pháp luật Đề xuất phương án dự phịng để phản ứng nhanh xảy cố xả thải môi trường làm cho chất lượng nước sụt giảm nghiêm trọng có nguy ảnh hưởng đến mơi trường, đời sống thủy sinh vật sức khỏe người Kiểm sốt mục đích sử dụng (tưới tiêu, thủy sản) từ nguồn nước Hiện nay, sông Nhuệ sơng Tơ Lịch cịn nguồn cung cấp nước cho hoạt động tưới tiêu, thủy lợi, cung cấp nước nguồn xử lý nước cấp mục đích khác, dựa biến động chất lượng nước để đưa biện pháp kiểm soát chặt chẽ nguồn nước cho mục đích cụ thể ❖ Giải pháp tuyên truyền, giáo dục Đẩy mạnh công tác tuyên truyền, giáo dục, nâng cao nhận thức trách nhiệm cộng đồng dân cư, các cấp quyền, đồn thể, doanh nghiệp, tổ chức cá nhân việc bảo vệ môi trường lưu vực sông 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ kết thu sau thực luận văn: “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật phân tích dịng chảy (FIA) dùng detector điện hóa để đánh giá nhiễm chì cadimi nước mặt”, rút kết luận sau: Bằng cách so sánh tín hiệu DPV ion cần phân tích Pb2+ Cd2+ đo điện cực GC biến tính với vật liệu phù hợp ta thu điều kiện biến tính tối ưu điện cực GC/CNT/PDA/SbNPs sau: điện cực GC trần sau phủ CNT-SDS điện phân lớp màng PDA dung dịch DA 10 mM, 350 s sau điện phân ex-situ hạt antimon khoảng thời gian 180s, (-1,2) V Dựa vào đường chuẩn thu được, độ nhạy tương đối khoảng tuyến tính phương pháp phân tích dịng chảy FIA sử dụng detector điện hóa 0,029 µA/µg/l, 20-250 µg/l Cd2+ 0,028 µA/µg/l, 30-200 µg/l Pb2+ điều kiện đo tối ưu: tốc độ bơm dòng 1,8 ml/phút, thời gian bơm mẫu 240 s Dựa kết đối chứng với phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), kết luận kết phương pháp phân tích dịng chảy FIA dùng detector điện hóa đáng tin cậy Tổng hàm lượng kim loại chì cadimi mẫu nước sông Nhuệ, sông Tô Lịch sông Kim Ngưu thấp so với giới hạn cho phép theo QCVN 08:2015/BTNMT Tuy nhiên, để quản lý kiểm sốt chất lượng mơi trường dịng sơng cần áp dụng đồng thời biện pháp quản lý, kỹ thuật tuyên truyền, nâng cao nhận thức người dân giá trị dòng chảy ý thức bảo vệ môi trường khu vực 68 Kiến nghị Trong trình thực đề tài, số hướng nghiên cứu đề xuất thực sau: Trong nghiên cứu này, đánh giá ô nhiễm cadimi chì sơng Tơ Lịch, sơng Kim Ngưu sơng Nhuệ phân tích đánh giá nhiễm thời điểm số điểm lấy mẫu định Vì vậy, cần có nghiên cứu chi tiết biến động hàm lượng kim loại nặng nước sơng theo thời gian, dịng chảy để phản ánh chất lượng nước dịng sơng đánh giá rủi ro phát sinh cố mơi trường q trình xả nước thải chứa hàm lượng kim loại nặng cao từ làng nghề, khu cơng nghiệp dịng chảy Kết nghiên cứu kỹ thuật phân tích dịng chảy FIA sử dụng detector điện hóa trình bày luận văn nghiên cứu tiền đề cho hệ thống tích hợp quan trắc trực tuyến tiếp tục nghiên cứu thời gian tới Vì vậy, việc nghiên cứu ứng dụng hệ thống FIA quan trắc mơi trường online với mục đích giám sát hàm lượng kim loại nặng cần thiết 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Bộ Tài nguyên Môi trường (2008), "QCVN 08: 2015/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt" Bộ Tài nguyên Môi trường (2012), "Báo cáo môi trường quốc gia 2012 môi trường nước mặt", tr 25-40 Nguyễn Văn Hợp, Võ Thị Bích Vân Nguyễn Hải Phong (2012), "Nghiên cứu phát triển điện cực màng bismut biến tính để xác định cadimi chì phương pháp von – ampe hịa tan anot", Tạp chí khoa học, Đại học Huế, 73(4), tr 103-113 Phan Thị Ngọc Như Nguyễn Bá Hoài Anh (2009), "Xác định lượng vết chì sử dụng vi điện cực vàng màng thủy ngân vi điện cực vàng màng bismut", Tạp chí phát triển KH&CN, 12(10), tr 5-13 TIẾNG ANH Alves, G M., Magalhaes electrochemical determination J M., Salaun P (2011), "Simultaneo us of arsenic, copper, lead and mercury in unpolluted fresh waters using a vibrating gold microwire electrode", Anal Chim Acta, 703(1), pp 1-7 Baride, M V., Patil S N, Yeole D, and Golekar R (2012), "Evaluation of the heavy – metal contamination in surface/ ground water from some parts of Jalgaon District, Maharashtra, India", Arch Appl Sci Res., 4(6), pp 24792487 Chu Anh Đào, Phạm Mạnh Côn, Nguyễn Mạnh Khải (2010), "Characteristic of urban wastewater in Hanoi City – nutritive value and potential risk in using for agriculture", VNU Journal of Science, Earth Sciences, 26, pp 42-47 Chuanuwatanakul, S., Punrat E (2008), "On-line Preconcentration and Determination of Trace Heavy Metals by Sequential Injection-Anodic Stripping Voltammetry Using Bismuth Film Screen-printed Carbon Electrode", J Flow Injection Anal., 25(1), pp 49–52 70 Davis, R A., and Borrego J (2000), "Rio Tinto Estuary (Spain ): 5000 Years of Pollution", Environmental Geology, 39(10), pp 1107-1116 10 Duruibe, J O., Ogwuegbu M O C., and Egwurugwu J N (2007), "Heavy metal pollution and human biotoxic effects", International Journal of Physical Sciences, 2(5), pp 112-118 11 EuropeanCommission (2002), "Heavy Metals in Waste" 12 Godt, J., Scheidig, F (2006), "The toxicity of cadmium and resulting hazards for human health", J Occup Med Toxicol, 1, pp 22 13 Guzsvany, V., Nakajima H., Soh N (2010), "Antimon- film electrode for the determination of trace metals by sequential- injection analysis/anodic stripping voltammetry", Anal Chim Acta, 658(1), pp 12-7 14 Injang, U., Noyrod P., Siangproh W (2010), "Determination of trace heavy metals in herbs by sequential injection analysis-anodic stripping voltammetr y using screen-printed carbon nanotubes electrodes", Anal Chim Acta, 668(1), pp 54-60 15 Jarup, L (2003), "Hazards of heavy metal contamination", British Medical Bulletin, 68(1), pp 167-182 16 Kar, D., Sur P., Mandal S K., Saha T., and Kole, R K (2008 ), "Assess me nt of heavy metal pollution in surface water ", Int J Environ Sci Tech., 5(1), pp 119-124 17 Keawkim, K., Chuanuwatanakul S., Chailapakul O., and Motomizu S (2013), "Determination of lead and cadmium in rice samples by sequentia l injection/anodic stripping voltammetry using a bismuth film/crown ether/na fio n modified screen-printed carbon electrode", Food Control, 31(1), pp 14-21 18 Kefala, G and Economou, A (2006), "Polymer-coated bismuth film electrodes for the determination of trace metals by sequential- injection analysis/anod ic stripping voltammetry", Anal Chim Acta, 576(2), pp 283-289 19 Kikuchi, T., Furuichi, T., and Tanaka, S (2009), "Assessment of heavy metal pollution in river water of Hanoi, Vietnam using multivariate analyses", Bull Environ Contam Toxicol, 83(4), pp 575-82 71 20 McKelvie, I D (2008), "Principles of Flow Injection Analysis", Analytical Chemistry, 54, pp 81-109 21 Ninwong, B., Chuanuwatanakul, S., Chailapakul, O., Dungchai, W and Motomizu, S (2012), "On-line preconcentration and determination of lead and cadmium by sequential injection/anodic stripping voltammetry", Talanta, 96, pp 75-81 22 P V Narayana, T Madhusudana Reddy, Gopal P., P Raghu, K Reddaiah, and M Srinivasulu (2014), "Development of Trypan Blue Polymer Film Based Electrochemical Sensor for the Determination of Dopamine and its Simultaneous Detection in Presence of Ascorbic Acid and Uric acid: A Voltammetric Method ", Anal Bioanal Electrochem., 6(4), pp 485-500 23 Parikh, A., Pate, K., and Patel, C (2010), "Flow injection: A new approach in analysis", Journal of Chemical and Pharmaceutical Research, 2(2), pp 118125 24 Ruzicka, J and Hansen, E H (1980), "Flow injection analysis Princip le s, Applications and trends", Analytica Chimica Acta, 114, pp 19-44 25 Ruzicka, J and Hansen, E H (1984), "Intergrated microconduits for flow injection analysis", Analytica Chimica Acta, 161, pp 1-25 26 Sardar, K., Ali, S., Hameed, S., and Afzal, S (2013), "Heavy Metals Contamination and what are the Impacts on Living Organisms", Greener Journal of Environmental Management and Public Safety, 2(4), pp 172-179 27 Siangproh, W and Leesutthipornchai, W (2009), " Electrochemical Detection for Flow-based System: A Review", J Flow Injection Anal, 26(1), pp 5–25 28 Staden, J F V and Matoetoe, M C (2000), "Simultaneous determination of copper, lead, cadmium and zinc using differential pulse anodic stripping voltammetry in a flow system", Analytica Chimica Acta, 411, pp 201–207 29 Sun, C L., Cheng, W L Hsu, T K., Chang, C W (2013), "Ultrasensitive and highly stable nonenzymatic glucose sensor by a CuO/graphene- modified screen-printed carbon electrode integrated with flow-injection analys is ", Electrochemistry Communications, 30, pp 91-94 72 30 Suteerapataranon, S (2002), "Exploiting flow injection and sequential injectio n anodic stripping voltammetric systems for simultaneous determination of some metals", Talanta, 58(6), pp 1235-1242 31 Tchounwou, P B., Yedjou, C G., Patlolla, A K., and Sutton, D J (2012), "Heavy metal toxicity and the environment", 101, pp 133-64 32 UNEP (2008 ), "Draft final review of scientific information on cadmium" 33 Nguyen Cong Vinh, Oborn, I (2012 ), "Potential Environment and Public Health Risk Due to Contamination of Heavy Metals from Industrial Waste Water in Lam Thao, Phu Tho, Vietnam", American Journal of Environmental Sciences, 8(1), pp 71-78 34 Wang, J (1999), "Analytical Electrochemistry" 35 Wang, J., Tiana, B (1999), "Stripping analysis into the 21st century: faster, smaller, cheaper, simpler and better", Analytica Chimica Acta, 385, pp 429435 36 WHO (2010), "Exposure to lead: A major public health concern" 37 WHO (2010), "Exposure to Cadmium: A major public health concern" 73 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Các đường điện phân kết quy tình chế tạo điện cực 1-GC 2-GC/CNT/PDA/SbNPs Đường CV điện cực GC GC/CNT/PDA/SbNPs dung dịch K3 [Fe(CN)6 ]/ K4 [Fe(CN)6 ] 5mM, KCl 0,1M từ -0,2 ÷ 0,8V Đường CA điện cực GC/CNT dung dịch DA 10mM 0,5 V, 350 s 74 Đường CA điện cực GC/CNT/PDA dung dịch Sb3+ 2ppm + HCl 0,01M -1,2V; 240 s Phụ lục 2: Lấy mẫu nước Bản đồ điểm lấy mẫu nước sơng 75 Vị trí lấy mẫu nước sơng Tơ Lịch, Kim Ngưu, sơng Nhuệ Tên sơng Kí hiệu Tọa độ Vị trí Ngày lấy mẫu MN_N1 Sơng MN_N2 Nhuệ Cống Chèm, đối diện X = 23o 32’24’’ đường Tân Nhuệ Y = 58o 00’60’’ Cầu Đen – Hà Đông, đối X = 23o 19’17’’ diện Phố Nhuệ Giang Cầu Hữu Hòa (Cũ), đối MN_N3 diện đường Tả Thanh MN_TL1 Sông Tô MN_TL2 Lịch MN_TL3 MN_KN1 Bưởi, X = 23o 17’02” 20/10/2017 diện X = 23o 27’680” đối đường Võ Chí Cơng Khương Đình 20/10/2017 Y = 58o 36’14” Đối diện số nhà 112 X = 23o 21’84” 20/10/2017 Y =58o 46’61 Đập Thanh Liệt, gần nhà X = 23o 17’649” máy giấy Trúc Bạch Sông Kim Gần nhà máy xử lý nước Y = 58o 94’80” MN_KN2 thải Yên Sở, đối diện đường Tam Trinh 76 20/10/2017 Y = 58o 42’24” Cầu Kim Ngưu, đối diện X = 23o 23’18” số nhà 78 Ngưu 20/10/2017 Y = 58o 13’39’’ Y = 58o 40’10” Oai Cầu 20/10/2017 20/10/2017 X = 23o 20’01” Y = 58o 98’72” 20/10/2017 MN_TL1 MN_TL2 MN_TL3 MN_N1 MN_N2 MN_N3 MN_KN1 MN_KN2 77 Phụ lục 3: Khảo sát điều kiện biến tính tối ưu điện cực 78