Nghiên cứu xác định tổng hàm lượng kẽm trong đất nông nghiệp ở một số địa bàn thuộc thành phố Đà Nẵng

Nghiên cứu quy trình phân tích tổng hàm lượng Zn trong đất nông nghiệp được đặt ra. Phương pháp Quang phổ hấp thụ nguyên tử được xem là một phương pháp ưu việt, cho độ chính xác cao. Trong nghiên cứu này một quy trình đề nghị được đánh giá, khảo sát chọn các điều kiện phân tích tối ưu trong phân tích tổng lượng Zn trong đất. Phương pháp vô cơ hóa mẫu được áp dụng.

UED JOURNAL OF SOCIAL SCIENCES, HUMANITIES AND EDUCATION VOL.2, NO.2 (2012) NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH TỔNG HÀM LƯỢNG KẼM TRONG ĐẤT NÔNG NGHIỆP Ở MỘT SỐ ĐỊA BÀN THUỘC THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Nguyễn Thị Hường* TÓM TẮT Ô nhiễm đất nông nghiệp mối quan tâm lớn nhà khoa học Lượng chất ô nhiễm tồn dư đất trồng tích tụ sản phẩm nông nghiệp ảnh hưởng đến sức khỏe người qua đường thức ăn Hội Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ xếp Zn 13 kim loại nặng dòng nước thải ảnh hưởng đến sức khỏe người Nghiên cứu qui trình phân tích tổng hàm lượng Zn đất nông nghiệp đặt Phương pháp Quang phổ hấp thụ nguyên tử xem phương pháp ưu việt, cho độ xác cao Trong nghiên cứu qui trình đề nghị đánh giá, khảo sát chọn điều kiện phân tích tối ưu phân tích tổng lượng Zn đất Phương pháp vơ hóa mẫu áp dụng Trên sở phương pháp đề nghị, mẫu đất vài vị trí Thành phố Đà Nẵng chọn để phân tích, đánh giá hàm lượng Zn đất Các kết cho thấy, hàm lượng Zn có giá trị lớn khu vực gần khu công nghiệp Tuy nhiên theo qui chuẩn Việt Nam QCVN 03:2008/BTNMT, giá trị nằm giới hạn cho phép Từ khóa: Tổng hàm lượng Zn; phổ hấp thụ nguyên tử AAS; đất nông nghiệp; mật độ quang; kim loại nặng Đặt vấn đề Đất đóng vai trị quan trọng việc phát triển kinh tế đất nước nói chung trờng trọt nói riêng Chất lượng đất trồng sẽ ảnh hưởng đến sản lượng nông nghiệp Việt Nam sau công đổi mới, sản xuất nông nghiệp đặc biệt lúa gạo phát triển vượt bậc, góp phần to lớn tăng thu nhập cho người nơng dân, thu nhiều ngoại tệ cho đất nước qua xuất gạo nước giới Sự phát triển mạnh mẽ sản xuất nông nghiệp kéo theo việc ảnh hưởng đến môi trường đất, nước việc lạm dụng hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón Lượng tờn dư loại th́c bảo vệ thực vật đất lâu dài, gây nên ô nhiễm ng̀n nước, đất Lượng tờn dư trồng hấp thu gián tiếp vào thể người, gây tác hại đến sức khỏe người [1] Kim loại nặng tồn dư đất sẽ đến từ nhiều nguồn khác nhau, ảnh hưởng định đến môi trường đất, nước Ảnh hưởng nghiêm trọng chu trình thức ăn, kim loại nặng đất sẽ trồng hấp thu chuyển vào sản phẩm nông nghiệp Zn kim loại phổ biến, có loại phân bón, th́c bảo vệ thực vật Tuy Zn nguyên tố cần thiết cho thực vật, động vật người hàm lượng lớn trở thành chất gây độc cản trở sớ q trình sinh hóa thể động thực vật Phân tích lượng kim loại nặng đất có nhiều phương pháp, nhiều quy trình áp dụng Phương pháp hấp thụ nguyên tử (Atomic Absorption Spectroscopy AAS) cho phương pháp đại, độ tin cậy chính xác cao Trong báo này, quy trình phân tích tổng hàm lượng Zn đất nông nghiệp bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử khảo sát, xây dựng Các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình 21 TẠP CHÍ KHOA HỌC XÃ HỘI, NHÂN VĂN VÀ GIÁO DỤC TẬP 2, SỐ (2012) phân tích đánh giá [2,3,4] Vật liệu phương pháp nghiên cứu 2.1 Thiết bị, dụng cụ, hoá chất - Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Analyst – 100 Spectrometer hãng Perkin Elmer USA - Các dụng cụ thủy tinh với kích cỡ khác nhau: phễu, cốc, pipet, bình định mức,… Cân phân tích điện tử Psecisa XT 220 – A; Bếp điện, tủ sấy, lị nung Các hố chất sử dụng cung cấp từ hãng Merck, Aldrich với độ tinh khiết cao bao gồm: Zn2+, Cu2+, Mg2+, Ca2+, Fe3+ nồng độ 1000 ppm; loại axit HNO3, H2SO4, HClO4 2.1.1 .Lấy mẫu xử lý mẫu Mẫu đất lấy ở số vùng địa bàn thành phố Đà Nẵng khoảng từ tháng đến tháng năm 2011 theo QCVN Mẫu sau vận chuyển phòng thí nghiệm túi polyetylen hong khô không khí trước làm thí nghiệm [2] Mẫu giả chuẩn bị theo qui trình: lấy 2g đất, tiến hành nung ở 1000 oC thời gian Đem hòa tan mẫu tro thu bằng nước cất có thêm vài giọt acid HNO3 Lọc lấy phần bả thêm dung dịch Zn2+ nồng độ 1ppm Mẫu giả sau tro hóa lị nung ở 460oC; hịa tan bằng ml HNO3 10%, đun nóng cho tan làm bay hết acid dư đến cịn ḿi ẩm Hịa tan ḿi ẩm định mức HNO3 2% 2.2 Phương pháp phân tích Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS sử dụng để nghiên cứu xác định tổng hàm lượng kim loại kẽm đất Máy phổ AAS loại máy quang phổ lửa, nguồn đốt khí C2H2 O2 Mẫu sau hóa lỏng lấy tự động vào máy đo Kết thảo luận 3.1 Ảnh hưởng của thành phần và tớc đợ khí đớt Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng nghiên cứu có ng̀n đớt khí C2H2 (cấp từ bình khí bên ngồi), đưa vào khe đớt để nguyên tử hóa mẫu phân tích Máy điều chỉnh khe sáng đo 0,7nm, bước sóng 213,9nm, đèn tạo bước sóng với cường độ dịng 15mA Lấy dung dịch chuẩn có nờng độ 1ppm Zn2+, thay đổi tốc độ cấp không khí, khí đốt, mật độ quang thu thể ở Bảng Bảng 1: Quan hệ giữa mật độ quang tốc độ cấp khí với mẫu dung dịch có nờng độ Zn2+ bằng 1ppm Tỷ lệ thể tích không khí: khí đốt C2H2 Mật độ quang 2,0:1 3,0:1 3,5:1 4,0:1 4,5:1 5,0:1 0,041 0,100 0,112 0,124 0,093 0,083 Như vậy, với tỷ lệ thể tích không khí/khí đốt = 4/1 mật độ quang thu lớn Tỷ lệ chọn cho thí nghiệm 22 UED JOURNAL OF SOCIAL SCIENCES, HUMANITIES AND EDUCATION VOL.2, NO.2 (2012) 3.2 Ảnh hưởng của cation kim loại khác Có mặt cation kim loại khác chừng mực sẽ có ảnh hưởng đến độ hấp thụ quang ion cần xác định Zn2+ Trong thí nghiệm này, dung dịch Zn2+ chuẩn bị với nồng độ ppm (theo qui trình chuẩn bị mẫu giả) với có mặt đờng thời cation kim loại Cu, Ca, Mg Fe Kết quả đo mật độ quang có mặt đờng thời cation kim loại trình bày ở Bảng Bảng 2: Sự biến thiên mật độ quang của dung dịch chứa 1ppm Zn có mặt đồng thời các cation khác với các nồng độ khác (biến thiên từ ppm đến 500 ppm) Nồng độ 100 200 300 400 500 Cu2+ 0,214 0,214 0,215 0,215 0,214 0,215 Mg2+ 0,214 0,215 0,215 0,214 0,213 0,214 Fe3+ 0,214 0,214 0,215 0,215 0,213 0,214 Ca2+ 0,215 0,214 0,213 0,215 0,215 0,214 Loại ion Dễ dàng nhận thấy, mật độ quang dung dịch chứa ppm Zn2+ khơng thay đổi có mặt đồng thời cation kim loại khác Giá trị mật độ quang chỉ biến thiên vùng nhỏ phạm vi 0,001 ppm Do vậy, việc phân tích xác định hàm lượng Zn2+ sẽ không bị ảnh hưởng có mặt cation kim loại khác 3.3 Ảnh hưởng của axit HNO3 Dùng axit HNO3 kết hợp với axit HClO4 để vơ hóa mẫu có những ưu điểm bật Trong trình xử lý mẫu, việc cịn dư lượng axit mẫu đo khó tránh khỏi Ảnh hưởng HNO3 đến độ hấp thụ quang phân tích Zn cần phải nghiên cứu, khảo sát Mẫu giả có nờng độ Zn2+ 1ppm chuẩn bị qui trình Thêm axit HNO3 vào với nồng độ biết, mật độ quang thu thể Bảng Bảng 3: Sự thay đổi mật độ quang nồng độ (%) HNO3 thay đổi Nồng độ HNO3 (%) Mật độ quang D 10 0,218 0,213 0,211 0,210 0,206 Kết quả ở Bảng cho thấy, ở nồng độ HNO3 2% cho độ hấp thụ quang lớn với nồng độ Zn2+ 1ppm Như vậy, sử dụng HNO3 2% sẽ không ảnh hưởng nhiều đến độ hấp thụ quang D dung dịch Zn2+ 1ppm 3.4 Đề nghị qui trình phân tích Qua nhiều thí nghiệm khảo sát điều kiện vơ hóa mẫu (lượng dung mơi thích 23 TẠP CHÍ KHOA HỌC XÃ HỘI, NHÂN VĂN VÀ GIÁO DỤC TẬP 2, SỐ (2012) hợp, thời gian nhiệt độ nung mẫu), quy trình phân tích hàm lượng tổng Zn đất trình bày Hình Đất hong khơ khơng khí, nghiền mịn rây Cân gam đất Thêm: 0,2 ml HClO4 đặc; ml HNO3 đặc; 2ml KNO3 10%; 3ml H2O2 30% Đốt bếp điện đến khô Nung ở nhiệt độ 460oC , + Hòa tan bằng 2ml HNO3 10%, đun bếp đến cịn ḿi ẩm, thêm nước để đuổi acid dư đến cịn ḿi ẩm + Định mức vào bình 25ml bằng acid HNO3 2% Mẫu phân tích (Dung dịch) Thực phép đo máy AAS Hình : Qui trình phân tích hàm lượng tổng kim loại Zn mẫu đất Để có sở xác định độ chính xác qui trình, hiệu suất thu hồi phương pháp đánh giá qua việc áp dụng qui trình với mẫu biết trước nồng độ kẽm trình bày ở Bảng Bảng : Hiệu suất thu hồi kẽm mẫu đất giả Đối với đất tự tạo Mẫu Nồng độ Zn2+ ban đầu (ppm) 1 0,886 88,6 0,898 89,8 0,892 89,2 Trung bình 24 Nờng độ Hiệu suất Zn2+ phân thu hời (%) tích (ppm) 89,2 UED JOURNAL OF SOCIAL SCIENCES, HUMANITIES AND EDUCATION VOL.2, NO.2 (2012) Ngồi ra, bằng phân tích thớng kê sai sớ phương pháp tính toán đánh giá Kết quả thể ở Bảng Bảng 3: Đánh giá sai số qua phân tích thống kê Mẫu Nồng độ Zn2+ (ppm) Giá trị 0,6 Mẫu đất tự tạo Phương Độ lệch sai S2 chuẩn S Hệ số biến động Độ sai chuẩn Biên giới tin cậy 0,527 3,36.10-4 1,8.10-2 3,41 1,0.10-2 0,043 0,892 3,60.10-5 6,0.10-3 0,67 3,4.10-3 0,014 Trung bình Các giá trị độ lệch chuẩn thu nhỏ, thấy rằng phương pháp phân tích cho độ chính xác cao 3.5 Đánh giá hàm lượng tổng Zn mẫu đất Một vài mẫu đất lấy địa bàn Thành phố Đà Nẵng phân tích hàm lượng kẽm mẫu bằng phương pháp AAS Kết quả thể ở Bảng Bảng 4: Tổng hàm lượng kẽm trung bình mợt số mẫu đất nông nghiệp địa bàn thành phố Đà Nẵng Địa điểm lấy mẫu STT Kẽm đất (mg/kg) Phía nam cầu Trần Thị Lý (Phường Mỹ An, Ngũ Hành Sơn) 49,06 Khu Vườn Ươm, khối Đa Mặn, Mỹ Khê, Ngũ Hành Sơn 35,55 Thôn Yến Nê, Hòa Tiến, Hòa Vang 49,46 Túy Loan Tây, Hòa Phong, Hòa Vang 37,98 Phía nam Cầu Cẩm Lệ, Cẩm Lệ 38,72 Khu Cơng nghiệp Hịa Khánh, Liên Chiểu 80,58 Kết quả phân tích cho thấy kẽm có mặt hầu hết khu vực đất nghiên cứu, những vùng đất gần khu công nghiệp hàm lượng kẽm cao Tuy nhiên so với QCVN 03:2008/BTNMT, mức độ an toàn nằm giới hạn cho phép Kết luận Phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) cho kết quả phân tích với độ chính xác cao qua đánh giá sai số thống kê Sự có mặt cation kim loại khác thực không ảnh hưởng đến kết quả phân tích hàm lượng Zn Quy trình phân tích Zn đất xây dựng mẫu giả phù hợp áp dụng với mẫu đất thực tế Các mẫu đất nông nghiệp sớ khu 25 TẠP CHÍ KHOA HỌC XÃ HỘI, NHÂN VĂN VÀ GIÁO DỤC TẬP 2, SỐ (2012) vực Đà Nẵng chứa kim loại Zn tổng lượng Zn đất ở khu công nghiệp lớn Theo quy chuẩn Việt Nam tổng lượng Zn đất nằm giới hạn cho phép TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Kim Thành, Nghiên cứu xác định hàm lượng đồng, kẽm nước thải công nghiệp Hòa Khánh bằng phương pháp von-ampe hòa tan xung vi phân, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng [2] Lê Văn Khoa, Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón trờng Nhà xuất bản Giáo dục, 2001 [3] Từ Vọng Nghi, Huỳnh Văn Trung, Trần Tử Hiếu, Phân Tích nước, Nhà Xuất bản Khoa học Kỹ thuật, 2000 [4] Prabir Ghosh, Amar Nath Samanta, Subhabrata Ray, Reduction of COD and removal of Zn2+ from rayon industry wastewater by combined electro-Fenton treatment and chemical precipitation, Desalination 266 (2011) 213–217 DERTERMINING TOTAL AMOUNT OF ZINC IN ARGRICULTURAL SOIL IN SOME AREAS OF DANANG CITY Nguyen Thi Huong The University of Danang – University of Science and Education ABSTRACT Agricultural soil pollution has been paid much more attention by scientists Pollutants remaining in agricultural soil for a long time will accumulate and affect humans’ health through the food chain The United States Environmental Protection Agency has considered that Zn is one of 13 heavy metals in the waste water flow which are the serious health hazards Studying the procedure of analyzing the Zinc content is proposed Atomic Absorption Spectroscopy is considered a highly precise method In this paper, a procedure of analyzing Zn is proposed to determine total amount of zinc in soil Wet digestion method was applied Based on this method, soil samples in some places of Danang city were chosen to analyze and determine the Zinc content The results show that the concentration of Zn is high in the industrial zone However, it is still well below the permissible limit according to the Vietnamese standard QCVN 03:2008/BTNMT Key words: total amount of Zinc, Atomic Absorption Spectroscopy, agricultural soil, absorption density, heavy metal *ThS Nguyễn Thị Hường, Email: huongdhsp@yahoo.com, Khoa Hóa, Trường Đại học Sư phạm, ĐHĐN 26 ... xác cao 3.5 Đánh giá hàm lượng tổng Zn mẫu đất Một vài mẫu đất lấy địa bàn Thành phố Đà Nẵng phân tích hàm lượng kẽm mẫu bằng phương pháp AAS Kết quả thể ở Bảng Bảng 4: Tổng hàm lượng. .. AAS Kết quả thể ở Bảng Bảng 4: Tổng hàm lượng kẽm trung bình một số mẫu đất nông nghiệp địa bàn thành phố Đà Nẵng Địa điểm lấy mẫu STT Kẽm đất (mg/kg) Phía nam cầu Trần Thị Lý (Phường Mỹ... dụng với mẫu đất thực tế Các mẫu đất nông nghiệp số khu 25 TẠP CHÍ KHOA HỌC XÃ HỘI, NHÂN VĂN VÀ GIÁO DỤC TẬP 2, SỐ (2012) vực Đà Nẵng chứa kim loại Zn tổng lượng Zn đất ở khu công nghiệp lớn