Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong bụi đường tại một số khu vực trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh

Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong bụi đường tại một số khu vực trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong bụi đường tại một số khu vực trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HV: ĐOÀN DANH CƯỜNG TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng bụi đường số khu vực địa bàn tỉnh Quảng Ninh LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Hà Nội – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HV: ĐOÀN DANH CƯỜNG TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng bụi đường số khu vực địa bàn tỉnh Quảng Ninh Chuyên ngành : Kỹ thuật môi trường LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Kỹ thuật môi trường NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : Ts Trần Thanh Chi Hà Nội – 2018 LUẬN VĂN CAO HỌC ĐOÀN DANH CƯỜNG – KTMT2015A CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Đoàn Danh Cường Đề tài luận văn: Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng bụi đường số khu vực địa bàn tỉnh Quảng Ninh Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số SV: CA150009 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 19/04/2018 với nội dung sau: - Chỉnh sửa luận văn theo ý kiến hai phản biện Bỏ phần đánh giá rủi ro sức khỏe Viết lại kết luận Ngày Giáo viên hướng dẫn tháng 05 năm 2018 Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG LUẬN VĂN CAO HỌC ĐOÀN DANH CƯỜNG – KTMT2015A MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI CÁC NỘI DUNG THỰC HIỆN CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU I.1 TỔNG QUAN VỀ Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ I.1.1 Tổng quan ô nhiễm mơi trường khơng khí I.1.2 Tổng quan ô nhiễm bụi đường I.2 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ KIM LOẠI NẶNG TRONG BỤI ĐƯỜNG 13 I.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ KLN TRONG BỤI ĐƯỜNG 15 I.3.1 Phương pháp hấp thụ nguyên tử (AAS) 15 I.3.2 Phương pháp Plasma khối phổ (ICP-MS) 16 I.3.3 Phương pháp von-ampe hoà tan 18 I.3.4 Phương pháp đo nhanh hàm lượng kim loại nặng bụi đường thiết bị huỳnh quang tia X (XRF) cầm tay 19 CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 II.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 21 II.1.1 Điều kiện tự nhiên tỉnh Quảng Ninh 21 II.1.2 Tình trạng nhiễm khơng khí Quảng Ninh 22 II.1.3 Các nguồn phát sinh ô nhiễm khơng khí Quảng Ninh 28 II.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 II.2.1 Chọn địa điểm lấy mẫu 30 II.2.2 Phương thức lấy mẫu 35 II.2.3 Phương pháp xử lý sơ phân tích KLN 36 II.2.4 Phương pháp phân tích xử lý số liệu 42 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 III.1 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 44 III.2 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ BẰNG CÁC HỆ SỐ 47 III.2.1 Đánh giá hệ số làm giàu EF 47 III.2.2 Đánh giá số tích lũy địa chất Igeo 50 `III.3 ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU KLN TRONG BỤI ĐƯỜNG 53 LUẬN VĂN CAO HỌC ĐOÀN DANH CƯỜNG – KTMT2015A III.3.1 Giải pháp quản lý 53 III.3.2 Giải pháp kỹ thuật 55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58 KẾT LUẬN 58 KIẾN NGHỊ 59 LUẬN VĂN CAO HỌC ĐỒN DANH CƯỜNG – KTMT2015A LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn thực hiện, hướng dẫn khoa học Ts Trần Thanh Chi Các kết quả, nội dung điều tra luận văn trung thực, điều tra, đánh giá chưa công bố hình thức Những số liệu thu thập từ nguồn khác ghi ghi rõ nguồn phân tài liệu tham khảo Học viên Đoàn Danh Cường LUẬN VĂN CAO HỌC ĐOÀN DANH CƯỜNG – KTMT2015A LỜI CẢM ƠN Tơi xin chân thành bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc đến Ts Trần Thanh Chi trực tiếp, tận tình hướng dẫn tơi hồn thành luận văn Cám ơn Ts quan tâm giúp đỡ tơi q trình thực luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể thày cơ, cán văn phịng Viện Khoa học công nghệ Môi trường – trường Đại học Bách Khoa Hà Nội ân cần dạy bảo, chia sẻ kiến thức bổ ích, thiết thực để tơi hồn thành tốt luận văn Tơi xin cảm ơn thày cơ, cán văn phịng Viện Đào tạo sau đại học tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi q trình học tập thực luận văn Xin chân thành cảm ơn! Học viên Đoàn Danh Cường LUẬN VĂN CAO HỌC ĐỒN DANH CƯỜNG – KTMT2015A DANH MỤC HÌNH Hình 1.Các nguồn nhân tạo gây nhiễm mơi trường khơng khí [3] Hình Diễn biến bụi lơ lửng khu vực tuyến giao thông chính[9] 25 Hình Diễn biến nồng độ bụi lơ lửng số khu vực dân cư tập trung[9] 26 Hình Diễn biến nồng độ bụi lơ lửng trung bình đợt khu vực chịu tác động hoạt động khoáng sản[9] 27 Hình Vị trí lấy mẫu bụi Mạo Khê (MK1-MK7) 33 Hình Vị trí lấy mẫu bụi Mạo Khê (MK8 – MK9) 34 Hình Vị trí lấy mẫu bụi ng Bí 34 Hình Vị trí lấy mẫu bụi Cẩm Phả 35 Hình Vị trí lấy mẫu đất 35 Hình 10 Nguyên lý thiết bị XRF 38 Hình 11 Cấu trúc thiết bị XRF 39 Hình 12 Thiết bị Niton XL3t 40 Hình 13 Hàm lượng Pb mẫu phân tích 44 Hình 14 Hàm lượng As mẫu phân tích 45 Hình 15 Hàm lượng Zn mẫu phân tích 46 Hình 16 Hàm lượng Cr mẫu phân tích 46 Hình 17 Chỉ số EF Pb mẫu 48 Hình 18 Chỉ số EF As mẫu 48 Hình 19 Chỉ số EF Zn mẫu 49 Hình 20 Chỉ số EF Cr mẫu 50 Hình 21 Chỉ số Igeo Pb mẫu 50 Hình 22 Chỉ số Igeo As mẫu 51 Hình 23 Chỉ số Igeo Zn mẫu 52 Hình 24 Chỉ số Igeo Cr mẫu 52 Hình P Một số hình ảnh cơng tác lấy mẫu 73 LUẬN VĂN CAO HỌC ĐOÀN DANH CƯỜNG – KTMT2015A DANH MỤC BẢNG Bảng Lượng khí độc hại tơ thải qui cho nhiên liệu tiêu thụ[3] Bảng Nồng độ bụi trình khai thác than số khu vực (Đơn vị: mg/m3) [8] 28 Bảng Ký hiệu tọa độ vị trí lấy mẫu 31 Bảng Nồng độ Chì, asen, cadimi mẫu chuẩn đo thiết bị XRF[5] 41 Bảng P1 Kết phân tích thành phần kim loại nặng mẫu 64 Bảng P Hệ số làm giàu EF 67 Bảng P Chỉ số tích lũy địa chất Igeo 70 LUẬN VĂN CAO HỌC ĐOÀN DANH CƯỜNG – KTMT2015A DANH MỤC VIẾT TẮT BTNMT Bộ tài nguyên môi trường BVMT Bảo vệ môi trường CCN Cụm công nghiệp ĐTM Đánh giá tác động môi trường GHCP Giới hạn cho phép KCN Khu công nghiệp KLN Kim loại nặng QCVN Quy chuẩn Việt Nam TB Trung bình LUẬN VĂN CAO HỌC ĐỒN DANH CƯỜNG – KTMT2015A nguyên nhân khu vực khác có nồng độ kim loại nặng bụi thấp đoạn tuyến QL18A qua khu dân cư thường rửa đường định kỳ hàng ngày Xuất phát từ số nguyên nhân khách quan chủ quan tác giả, nghiên cứu dừng lại mức đánh giá sơ tính trạng nhiễm khơng khí địa bàn tỉnh Quảng Ninh số lượng mẫu phân tích cịn hạn chế, thời gia nghiên cứu chưa liên tục Tuy nhiên, nghiên cứu sử dụng để tham khảo bước khởi đầu cho nghiên cứu sâu hơn, quy mô ô nhiễm kim loại nặng bụi đường Quảng Ninh nói riêng khu vực khác Việt Nam nói chung mà nghiên cứu tượng tự cịn hạn chế KIẾN NGHỊ Ơ nhiễm bụi nói chung ô nhiễm kim loại nặng bụi đường nói riêng vấn đề phức tạp, có nguyên nhân từ nhiều hoạt động người Qua phân tích chương 3, thấy rằng, Quảng Ninh, kim loại nặng bụi đường có nguồn gốc chủ yếu từ hoạt động khai thác than sản xuất xi măng, vận tải… Do vậy, việc kiểm soát giảm thiểu kim loại nặng bụi phải dựa việc triển khai đồng giải pháp Việc xây dựng giải pháp chung, lựa chọn giải pháp ưu tiên để giải vấn đề nhiễm khơng khí cần thực theo lộ trình chặt chẽ Một số giải pháp đề xuất đề giảm ô nhiễm bụi, KLN bụi được đề xuất chương 59 LUẬN VĂN CAO HỌC ĐOÀN DANH CƯỜNG – KTMT2015A TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Huy Bá (2017), Độc học môi trường bản, NXB Đại học Quốc gia TP, Hồ Chí Minh, TP, Hồ Chí Minh Trần Ngọc Chấn (2001), Ơ nhiễm khơng khí xử lý khí thải, tập 1,2,3- Ơ nhiễm khơng khí tính tốn khuếch tán chất nhiễm, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Cao Trọng Hiền(2007), Môi trường giao thông, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội Tô Thị Hiền (2011), “Xác định số kim loại nặng bụi khơng khí phương pháp Von – Ampe hóa tan”, Tạp chí phát triển KH&CN, tập 14(M4), 2940 Thái Hà Phi (2015), “Nghiên cứu áp dụng phương pháp đo nhanh hàm lượng kim loại nặng bụi đường Việt Nam thiết bị huỳnh quang tia X cầm tay”, Tạp chí KH&CN Việt Nam, Tập 2(7), 40-43 Đinh Xuân Thắng (2007), Giáo trình Ơ nhiễm Khơng khí, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia, TP,Hồ Chí Minh Bộ tài nguyên môi trường (2016), Báo cáo trạng môi trường 2011-2015 Cục thống kê tỉnh Quảng Ninh, Niên giám thống kê tỉnh Quảng Ninh năm 2015 Sở tài nguyên môi trường Quảng Ninh (2016), Báo cáo trạng môi trường tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2011 – 2015 10 Apeagyei, E., Bank, M.S, and Spengler, J.D (2011),“Distribution of heavy metals in road dust along an urban-rural gradient in Massachusetts”,Atmospheric Environment 45(13), 2310-2323 11 Bui, A.T.K., Nguyen, H.T.H., Nguyen, M.N., Tran, T.H.T., Vu, T.V., Nguyen, C.H., and Reynolds, H.L (2016),“Accumulation and potential health risks of 60 LUẬN VĂN CAO HỌC ĐOÀN DANH CƯỜNG – KTMT2015A cadmium, lead and arsenic in vegetables grown near mining sites in Northern Vietnam”, Environmental Monitoring and Assessment, 188(9), 525 12 Dehghani, S., Moore, F., Keshavarzi, B., and Hale, B.A (2017),“Health risk implications of potentially toxic metals in street dust and surface soil of Tehran, Iran”, Ecotoxicology and Environmental Safety,136, 92-103 13 Duong, T.T.T., and Lee, B.K (2011),“Determining contamination level of heavy metals in road dust from busy traffic areas with different characteristics”, Journal of Environmental Management, 92(3), 554-562 14 Higueras P, Oyarzun R, Iraizoz J.M, Loenzo S, Esbri J.M and Martinez Coronado A (2012), “Low – cost geochemical surveys for environmental studies in developing countries: Testing a field portable XRF instrment under quasi realistic conditions”, Journal of Geochemical Exploration, 113,pp,3-12 15 Inyang, H.I., Bae, S (2006), Impact of dust on environmental systems and human health, Journal of Hazadous Materials 132, v–vi 16 Liu, E., Yan, T., Birch, G., and Zhu, Y (2014),“Pollution and health risk of potentially toxic metals in urban road dust in Nanjing, a mega-city of China”, Science of the Total Environment, 476-477, 522-531 17 Nazzal, Y., Rosen, M.A., and Al-Rawabdeh, A.M (2013) Assessment of metal pollution in urban road dusts from selected highways of the Greater Toronto Area in Canada, Environmental Monitoring and Assessment 185(2), 1847-1858, 18 Retention of Cd, Cu, Pb and Zn by wood ash, lime, and fume dust, Water, Air and Soil Pollution 171, 301–314 19 U.S EPA, Child-Specific Exposure Factors Handbook (Final Report) (2008), U.S Environmental Protection Agency, Washington, DC, EPA/600/R-06/096F, 2008 20 U.S.EPA, Exposure Factors Handbook (2011) Edition (Final), U,S, Environmental Protection Agency, Washington, DC, EPA/600/R-09/052F, 2011 61 LUẬN VĂN CAO HỌC ĐOÀN DANH CƯỜNG – KTMT2015A 21 Yu, Y., Li, Y., Li, B., Shen, Z and Stenstrom, M.K (2016a) Metal enrichment and lead isotope analysis for source apportionment in the urban dust and rural surface soil, Environmental Pollution 216, 764-772 22 Yu, Y., Ma, J., Song, N., Wang, X., Wei, T., Yang, Z and Li, Y (2016b) Comparison of metal pollution and health risks of urban dust in Beijing in 2007 and 2012, Environmental Monitoring and Assessment 188(12), 657 62 LUẬN VĂN CAO HỌC ĐOÀN DANH CƯỜNG – KTMT2015A PHỤ LỤC Bảng P1 Kết phân tích thành phần kim loại nặng mẫu Bảng P2 Hệ số làm giàu EF Bảng P3 Chỉ số tích lũy địa chất Igeo Bảng P4 Chỉ số nguy HIm Hinhg P1 Một số hình ảnh cơng tác lấy mẫu 63 LUẬN VĂN CAO HỌC ĐOÀN DANH CƯỜNG – KTMT2015A Bảng P1 Kết phân tích thành phần kim loại nặng mẫu TÊN MẪU SIZE (µm) Pb As Zn Cr UB1 180 < LOD < LOD 48,64 44,2 12392,5 UB2 180 < LOD < LOD 28,48 60,65 11282,72 UB3 180 < LOD 11,75 37,16 67,82 16064,58 UB4 180 < LOD 12,45 46,89 < LOD 14224,97 UB5 180 < LOD < LOD 25,74 < LOD 6504,11 CP1 180 < LOD 9,8 24,94 45,25 8254,58 CP2 180 < LOD < LOD 33,86 < LOD CP3 180 < LOD < LOD 32,06 < LOD CP4 180 < LOD < LOD 58,58 91,67 7956,05 MK1 180 < LOD 9,58 74,98 < LOD 10420,65 MK2 180 < LOD < LOD 76,52 < LOD 10428,74 MK3 180 < LOD < LOD 43,76 < LOD 11305,21 MK4 180 < LOD 14,22 75,78 < LOD 12581,47 MK5 180 26,41 < LOD 36,51 < LOD MK6 180 27,49 < LOD 50,84 < LOD MK7 180 < LOD 11,36 46,24 48,91 9953,75 65 7449,25 10045,04 8861,33 16069,34 11011 7441,29 LUẬN VĂN CAO HỌC ĐOÀN DANH CƯỜNG – KTMT2015A MK8 180 25,99 < LOD 518,7 62,17 25478,56 MK9 180 < LOD 20,09 46 50,31 MK10 180 < LOD 16,46 46,45 < LOD 8962,42 8,96 2,35 23,58 22,71 NỀN 66 8056,94 7398,8 LUẬN VĂN CAO HỌC ĐOÀN DANH CƯỜNG – KTMT2015A Bảng P Hệ số làm giàu EF TÊN MẪU Kích cỡ (µm) Pb As Zn Cr UB1 180 - - 1,23155 1,162004 UB2 180 - - 0,792034 1,751302 UB3 180 - 2,30283 0,725811 1,375411 UB4 180 - 2,75557 1,0343 - UB5 180 - - 1,241761 - CP1 180 - 3,737873 0,948023 1,785944 CP2 180 - - 1,314044 - CP3 180 - - 1,350419 - CP4 180 - - 2,310305 3,753824 MK1 180 - 2,894437 2,25771 - MK2 180 - - 2,302293 - MK3 180 - - 1,214552 - MK4 180 - 3,558456 1,889908 - MK5 180 2,461063 - 1,292797 - MK6 180 3,050562 - 2,143753 - MK7 180 - 3,59323 1,457634 1,600866 MK8 180 0,842335 - 6,387911 0,794969 MK9 180 - 7,850607 1,791452 2,034362 MK10 180 - 5,782265 1,626215 - 69 LUẬN VĂN CAO HỌC ĐOÀN DANH CƯỜNG – KTMT2015A Bảng P Chỉ số tích lũy địa chất Igeo Tên mẫu Lích cỡ (µm) Pb As Zn Cr 2,257909 1,487378 0,611608 UB1 180 - - 0,459617 0,375756 UB2 180 - - -0,31258 0,832217 UB3 180 - 1,736966 0,071224 0,993421 UB4 180 - 0,406754 - UB5 180 - - -0,45851 - CP1 180 - CP2 180 - CP3 180 - - -0,14175 - CP4 180 - - 0,727882 1,428159 MK1 180 - 1,442402 1,08398 MK2 180 - - 1,113311 - MK3 180 - - 0,307087 - MK4 180 - 2,012226 1,099291 - MK5 180 0,974551 - 0,045765 - MK6 180 1,032374 - 0,523438 - MK7 180 - 1,688268 MK8 180 0,951423 - 3,874302 0,867928 MK9 180 - 2,510782 0,379108 0,562555 MK10 180 - 2,223269 0,393152 - 72 3,294243 0,386615 1,72097 0,521839 - LUẬN VĂN CAO HỌC ĐOÀN DANH CƯỜNG – KTMT2015A Hình P Một số hình ảnh công tác lấy mẫu 73 ... điện, trạng nhiễm mơi trường khơng khí nói chung, nhiễm bụi đường nói riêng vấn nạn lớn Quảng Ninh Đề tài ? ?Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng bụi đường số khu vực địa bàn tỉnh Quảng Ninh? ?? thực... Đánh giá trạng ô nhiễm kim loại nặng bụi số khu vực dân cư gần trục đường giao thơng khu mỏ, khu cơng nghiệp địa bàn tỉnh Quảng Ninh - Tìm hiểu nguồn phát sinh kim loại nặng bụi đường LUẬN VĂN... gây ô nhiễm môi trường không khí II.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU II.2.1 Chọn địa điểm lấy mẫu Để đánh giá ô nhiễm bụi đường thành phần kim loại nặng bụi đường Quảng Ninh, đồng thời đánh giá mức độ