Đang tải... (xem toàn văn)
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là xác định hàm lượng kim loại nặng (As, Pb, Cd, Fe, Cu và Zn) tích lũy trong rau húng quế tại khu vực Phú Xuyên, Hà Nội; xác định hàm lượng kim loại nặng (As, Pb, Cd, Fe, Cu và Zn) có trong môi trường đất trồng và nước tưới tiêu. Mời các bạn cùng tham khảo.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Đỗ Văn Chí NGHIÊN CỨU TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG TRONG RAU HÚNG QUẾ TẠI KHU VỰC PHÚ XUYÊN, HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Hà Nội – 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Đỗ Văn Chí NGHIÊN CỨU TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG TRONG RAU HÚNG QUẾ TẠI KHU VỰC PHÚ XUYÊN, HÀ NỘI Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 8440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC Hướng dẫn 1: PGS.TS Nguyễn Quang Trung Hướng dẫn 2: PGS.TS Nguyễn Tiến Đạt Hà Nội - 2020 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan: Luận văn cơng trình nghiên cứu tôi, thực hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Quang Trung cùng với PGS.TS Nguyễn Tiến Đạt Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn trung thực không trùng lặp với đề tài khác Học viên xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tôi xin chịu trách nhiệm vấn đề liên quan đến nội dung đề tài Tác giả luận văn Đỗ Văn Chí Lời cảm ơn Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Nguyễn Quang Trung PGS.TS Nguyễn Tiến Đạt – người thầy tâm huyết hướng dẫn khoa học, truyền cho em tri thức bảo, động viên, giúp đỡ, khích lệ tạo điều kiện tốt để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô tại Học viện Khoa học Công nghệ, Viện Hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam Tôi xin chân thành cảm ơn anh chị, bạn phòng thí nghiệm, động viên giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi hồn thành đề tài nghiên cứu Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2020 Học viên Đỗ Văn Chí DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ATVSTP AOAC : An toàn vệ sinh thực phẩm : Hiệp hội nhà hóa học phân tích chính thống BVTV BCF : Bảo vệ thực vật : Hệ số tích lũy sinh học BYT CGFR : Bộ y tế : Lưu lượng khí mang Dw : Trọng lượng khô ĐĐK : Đạt điều kiện Fw : Fresh weight (Trọng lượng tươi) FAO : Tổ chức lương thực nông nghiệp GA3 : Gibberellic acid ICP-MS : Inductively coupled plasma mass spectrometry – khối phổ phản ứng plasma KLN : Kim loại nặng PTNT : Phát Triển Nông Thôn RAL : Rau ăn RFP : Công suất cao tần TSS : Total suspended solids (Tổng chất rắn lơ lửng) WHO : World Health Organization (Tổ chức y tế thế giới) DANH MỤC BẢNG Bảng Thành phần rau húng quế tính 100g Bảng 2: Tóm tắt nguyên tố kim loại cần phân tích 10 Bảng Nồng độ KLN chế phẩm nông nghiệp 15 Bảng Hàm lượng KLN sản phẩm dùng nông nghiệp 15 Bảng Khả linh động số nguyên tố KLN đất 16 Bảng 6: Độ thu hồi chấp nhận nồng độ khác (theo AOAC) 37 Bảng Các tham số máy để thiết lập đường chuẩn 42 Bảng Phương trình đường chuẩn; hệ số tương quan 43 Bảng Giới hạn phát giới hạn định lượng thiết bị 44 Bảng 10 Điều kiện phá mẫu rau lị vi sóng 48 Bảng 11 Kết thẩm định phương pháp mẫu húng quế 49 Bảng 12 Điều kiện tối ưu phá mẫu đất lị vi sóng 51 Bảng 13 Kết thẩm định phương pháp mẫu đất 52 Bảng 14 Bảng điều kiện tối ưu phá mẫu nước lị vi sóng 54 Bảng 15 Kết thẩm định phương pháp mẫu nước tưới tiêu 55 Bảng 16.Kết phân tích mẫu rau húng quế tại xã Hồng Thái 57 Bảng 17 Kết phân tích mẫu rau húng quế tại xã Tân Dân 57 Bảng 18 Kết phân tích mẫu rau húng quế tại xã Quang Lãng 57 Bảng 19 Kết phân tích mẫu đất tại xã Hồng Thái 58 Bảng 20 Kết phân tích mẫu đất tại xã Tân Dân 58 Bảng 21 Kết phân tích mẫu đất quế tại xã Quang Lãng 58 Bảng 22 Kết phân tích mẫu nước tưới tiêu tại xã Hồng Thái 60 Bảng 23 Kết phân tích mẫu nước tại xã Tân Dân 60 Bảng 24 Kết phân tích mẫu nước tại xã Quang Lãng 61 DANH MỤC HÌNH Hình 1: Hạt É húng q́ Hình Bảng t̀n hồn ngun tố hóa học Hình Ch̃i dây chuyền KLN theo phân bón tồn tại, vào đất xâm nhập vào thể 14 Hình Mơ hình trạng thái KLN mơi trường đất 17 Hình Phân bố hàm lượng KLN phận 19 Hình Nguyên lý cấu tạo máy ICP-MS 24 Hình 7: Thiết bị phân tích ICP-MS 7900 Agilent 27 Hình 8: Thiết bị phá mẫu lị vi sóng 29 Hình Bản đồ vị trí lấy mẫu 30 Hình 10 Sơ đồ lấy mẫu 31 Hình 11: Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu vào RFP 39 Hình 12 Độ sâu bơm mẫu SDe 40 Hình 13: Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu vào SDe 41 Hình 14: Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu vào CGFR 42 Hình 15: Ảnh hưởng nồng độ axit tới phép đo nguyên tố 45 Hình 16: Kết khảo sát thể tích axit HNO3 46 Hình 17 Kết khảo sát hỡn hợp thể tích HNO3 : H2O2 47 Hình 18 Quy trình phân tích mẫu rau húng quế 48 Hình 19.Kết khảo sát thể tích HNO3 mẫu đất 50 Hình 20 Kết khảo sát hỗn hợp thể tích HNO3: H2O2 50 Hình 21 Quy trình phân tích mẫu đất 51 Hình 22 Kết khảo sát thể tích HNO3 53 Hình 23 Kết khảo sát hỗn hợp thể tích HNO3 :H2O2 54 Hình 24 Quy trình phân tích mẫu nước 54 Hình 25: Ruộng rau húng quế 56 Hình 26: Hệ thống mương dẫn nước vào ruộng rau 60 Hình 27 Hệ số tích lũy sinh học KLN húng quế tại xã Hồng Thái 62 Hình 28 Hệ số tích lũy sinh học KLN húng quế tại xã Tân Dân 63 Hình 29 Hệ số tích lũy sinh học KLN húng quế xã Quang Lãng 63 MỤC LỤC MỞ ĐẦU A TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI B MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU C ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU D PHẠM VI NGHIÊN CỨU E Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Ý nghĩa khoa học Ý nghĩa thực tiễn CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ RAU XANH 1.1.1 Giới thiệu chung rau xanh 1.1.2 Đặc tính sinh học rau húng quế 1.1.3 Giá trị dinh dưỡng rau húng quế 1.2 TỔNG QUAN VỀ KIM LOẠI NẶNG 1.2.1 Khái niệm kim loại nặng 1.2.2 Ảnh hưởng KLN người 10 1.2.3 Vai trò kim loại trồng 13 1.2.4 Nguồn gốc nguyên nhân ô nhiễm KLN rau húng quế 14 1.2.5 Khả lan truyền ô nhiễm kim loại 16 1.2.6 Cơ chế hấp thụ KLN vào thực vật 17 1.2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến tích lũy lan truyền KLN 19 1.3 HIỆN TRẠNG RAU HÚNG QUẾ TẠI KHU VỰC PHÚ XUYÊN 20 1.3.1 Vị trí địa lý 20 1.3.2 Hiện trạng ô nhiễm KLN rau húng quế khu vực Phú Xuyên 21 1.4 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KIM LOẠI 22 1.4.1 Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES) 22 1.4.2 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (F- AAS) 22 1.4.3 Phương pháp quang phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS) 23 1.5 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU RAU VÀ TRẦM TÍCH 25 1.5.1 Phương pháp vơ hóa khơ 25 1.5.2 Phương pháp vơ hóa ướt 26 1.5.3 Phương pháp vơ hóa khơ - ướt kết hợp 26 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 27 2.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1.1 Thiết bị phân tích ICP-MS 27 2.1.2 Thiết bị phá mẫu lò vi sóng 27 2.2 THU THẬP MẪU 29 2.2.1 Thời gian địa điểm lấy mẫu 29 2.2.2 Lấy mẫu, bảo quản mẫu 31 2.3 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT 32 2.3.1 Thiết bị, dụng cụ 32 2.3.2 Hóa chất, chất chuẩn 33 2.4 XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN 34 2.5 ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP 34 2.6 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 35 2.6.1 Xác định hàm lượng kim loại mẫu 35 2.6.2 Giới hạn phát 35 2.6.3 Giới hạn định lượng 36 2.6.4 Hiệu suất thu hồi 36 2.6.5 Độ lặp lại 37 2.6.6 Phương pháp đánh giá tích tụ sinh học 37 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 KẾT QUẢ KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN THIẾT BỊ ICP-MS 39 3.1.1 Chuẩn hóa số khối (Tunning) 39 3.1.2 Công suất cao tần (Radio Frequency Power - RFP) 39 3.1.3 Độ sâu mẫu (Sample Depth - SDe) 40 3.1.4 Lưu lượng khí mang (Carier Gas Flow Rate - CGFR) 41 3.2 KẾT QUẢ LỰA CHỌN THAM SỐ TỐI ƯU THIẾT BỊ ICP-MS 42 3.3 KẾT QUẢ ĐƯỜNG CHUẨN VÀ ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ ICP-MS 43 3.3.1 Kết đường chuẩn 43 3.3.2 Kết thẩm định phương pháp thiết bị ICP-MS 44 3.4 KẾT QUẢ KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN PHÁ MẪU 45 3.4.1 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ axit HNO3 45 3.4.2 Khảo sát thể tích dung dịch phá mẫu rau húng quế 46 3.4.3 Khảo sát thể tích dung dịch phá mẫu đất 49 3.4.4 Khảo sát thể tích dung dịch phá mẫu nước 53 3.5 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MẪU THỰC 56 3.5.1 Kết phân tích mẫu rau húng quế 56 3.5.2 Kết phân tích mẫu đất 58 3.5.3 Kết phân tích mẫu nước 60 3.6 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ HỆ SỐ TÍCH LŨY SINH HỌC TRONG CÂY 61 3.6.1 Kết hệ số tích lũy sinh học tại xã Hồng Thái- Phú Xuyên 62 3.6.2 Kết hệ số tích lũy sinh học tại xã Tân Dân - Phú Xuyên 62 3.6.3 Kết hệ số tích lũy sinh học tại xã Quang Lãng - Phú Xuyên 63 KẾT LUẬN 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC BỔ SUNG i [10] Lê Huy Bá (2005) Sinh thái môi trường học NXB ĐH Quốc gia TP.HCM [11] Lê Huy Bá (2006) Độc học môi trường NXB ĐH Quốc gia TP HCM [12] Lê Huy Bá (2008), Độc học môi trường bản, NXB ĐH Quốc gia [13] Lê Ngọc Tú (2006), Độc tố an toàn thực phẩm, Nxb Khoa học kĩ thuật [14] Viện nơng hóa – Thổ nhưỡng, Sổ tay phân tích Đất – Phân bón – trồng, NXB Nơng nghiệp [15] Trương Thanh Cảnh (2010) Kiểm sốt nhiễm mơi trường sử dụng kinh tế chất thải chăn nuôi NXB Khoa học kĩ thuật [16] Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga (2002), Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [17] Nguyễn Ngọc Quỳnh cộng tác viên (2002), Ô nhiễm KLN đất trồng lúa khu vực Tp HCM ruộng nước thải ảnh hưởng Cadimi tới việc trồng lúa, NXB Nông nghiệp, Hà Nội [18] Lê Đức, Trần Thị Tuyết Thu (2002), Bước đầu nghiên cứu khả hút thu tích luỹ Pb Bèo tây Rau muống đất bị ô nhiễm Thông báo khoa học trường ĐH, trang 52 - 56 [19] AOAC Official Methods of Analysis (2015.01), Heavy Metals in Food [20] Chi Cục bảo vệ môi trường Tp HCM (2012) Báo cáo chất lượng mơi trường khơng khí [21] Chi Cục Bảo vệ thực vật Tp HCM (2013), Báo cáo công tác tăng cường quản lý sản xuất rau muống nước địa bàn Thành phố [22] Phạm Quang Hà (2005), “ Nghiên cứu xây dựng tiêu chuẩn môi trường nguyên tố đất đỏ Việt Nam”, Kết nghiên cứu khoa học (qủn 4),Viện Nơng hố - Thổ nhưỡng Hà Nội, NXB Nông nghiệp Hà Nội 67 [23] Phạm Quang Hà (2009), “Nghiên cứu xây dựng tiêu chuẩn chất lượng mơi trường đất Việt Nam cho nhóm đất phù sa, đất đỏ, đất bạc màu, cát biển, đất mặn, Kết nghiên cứu khoa học, Quyển 5, NXB Nơng nghiệp, Tr 416 – 426 [24] Hồng Hưng, Nguyễn Thị Kim Loan (2000) Con người môi trường NXB ĐH Quốc gia TP.HCM, 404 trang [25] Trịnh Quang Huy Bài giảng: Tồn dư hố chất nơng nghiệp Trường ĐH Nông Nghiệp Hà Nội, 2006 Tr 1, 2, 28 [16] Nguyễn Ngọc Linh (2005), Nghiên cứu đề xuất phương án xử lý KLN có đất sau xử lý nước thải khu công nghiệp Lê Minh Xuân, Luận văn cao học, Viện Mơi trường & Tài ngun [26] Hồng Nhâm (2003), Hóa vơ – tập hai, NXB Giáo Dục [27] Hồng Nhâm (2006), Hóa học Ngun tố – tập 1, NXB Giáo Dục [28] Phòng Cảnh sát giao thông đường Tp HCM (2010), báo cáo thống kê phương tiện giao thông [29] Trịnh Thị Thanh (2000) Độc học môi trường sức khỏe người NXB ĐH Quốc gia Hà Nội [30] Vũ Đình Tuấn, Phạm Quang Hà (2003), "KLN đất rau số vùng ngoại thành Hà Nội", Tạp chí khoa học đất số 20 - năm 2004, trang 141 - 147 [31] Lê Thị Hồng Trân (2008), Đánh giá rủi ro môi trường, NXB Khoa học kỹ thuật – Tp Hồ Chí Minh [32] Lê Thị Hồng Trân (2008), Đánh giá rủi ro sức khỏe đánh giá rủi ro sinh thái, NXB Khoa học kỹ thuật – Tp Hồ Chí Minh [33] Lâm Minh Triết, Diệp Ngọc Sương (2000), Các phương pháp phân tích kim loại nước nước thải, Nxb Khoa học kĩ thuật [34] Lương Thị Hồng Vân, Nguyễn Mai Huệ (2002), nghiên cứu tồn lưu Asen, Chì thành phần nguồn gốc vùng vành đai khu công nghiệp luyện kim màu Thái Nguyên, đề tài khoa học cấp Bộ, Thái Nguyên (2002) 68 [35] Canada Council of Minister of the Enviroment (CCME, 1997), Recommendations canadadiennes pour laf qualite des sols, Mars [36] EU 2001 Commision Regulation (ED) (No 466/2001), Setting maximum levels for certain contaminants in food stuffs [37] Ihsan Hamawand, Talal Yusaf , Sardasht Rafat, Recycling of Waste Engine Oils Using a New Washing Agent, Energies 2013, 6, 1023-1049, ISSN 1996-1073) [38] Goku M.Z.L, Akar M, Cevik F, Findik O (2003), Bioacumulation of some heavy metal (Cd, Fe, Zn, Cu) in two Bivalvia Species, Faculy of Fisheries, Cukurova University, Adana, Turkey, 89 – 93 [39] Helle Marcussen (2008), Element contents and food safety of water spinach (Ipomoea aquatica Forssk.) cultivated with wastewater in Hanoi 69 PHỤ LỤC BỔ SUNG PHỤ LỤC I Kết đường chuẩn kim loại nặng CPS As y = 811.8471x + 490.3790 R² = 0.9998 1.E+05 8.E+04 6.E+04 4.E+04 2.E+04 0.E+00 20 40 60 80 100 120 Nồng độ CPS Cd y = 5461.7x + 1963 R² = 0.9999 6.E+05 5.E+05 4.E+05 3.E+05 2.E+05 1.E+05 0.E+00 20 40 60 80 100 120 Nồng độ CPS Pb y = 14930x + 20588 R² = 0.9998 2.E+06 1.E+06 1.E+06 1.E+06 8.E+05 6.E+05 4.E+05 2.E+05 0.E+00 20 40 60 80 100 Nồng độ ppb i 120 Fe y = 4227x + 1266.4 R² = 0.9997 CPS 1.E+06 8.E+05 6.E+05 4.E+05 2.E+05 0.E+00 50 100 150 200 250 Nồng độ ppb CPS Cu 4.E+06 y = 14823x + 4518.3 R² = 0.9999 3.E+06 3.E+06 2.E+06 2.E+06 1.E+06 5.E+05 0.E+00 50 100 150 200 250 Nồng độ ppb CPS Zn 1.E+06 y = 4784.8x + 4376.7 R² = 0.9997 1.E+06 8.E+05 6.E+05 4.E+05 2.E+05 0.E+00 50 100 150 200 250 Nồng độ ppb ii PHỤ LỤC II Kết phân tích mẫu thêm chuẩn, mẫu trắng, mẫu lặp Xã Hồng Thái Kí hiệu Blank Fe Cu Zn As Cd Pb Thêm chuẩn Thêm chuẩn Thêm chuẩn Thêm chuẩn Thêm chuẩn Thêm chuẩn (5 mg/kg) (5 mg/kg) (5 mg/kg) (0,1 mg/kg) (0,1 mg/kg) (0,1 mg/kg)