Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trầm tích biển vịnh hạ long

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phạm Bảo Ngọc ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ơ NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRẦM TÍCH BIỂN VỊNH HẠ LONG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội – 2014 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS TRỊNH VĂN GIÁP tận tình hướng dẫn, dạy giúp đỡ em suốt q trình thực đề tài hồn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cán phịng Mơi trường, Trung tâm Quan trắc phóng xạ đánh giá tác động môi trường – Viện Khoa học Kỹ thuật hạt nhân – Viện Năng Lượng Nguyên Tử Việt Nam Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Chủ nhiệm thành viên tham gia đề tài “Nghiên cứu định lượng mức độ nhiễm trầm tích biển vịnh Hạ Long kỹ thuật hạt nhân”, mã số ĐTCB/11/04-03 giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho em thực đề tài, giúp em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô Khoa Môi trường trường Đại học Khoa học Tự nhiên tận tình truyền đạt kiến thức suốt năm học vừa qua Với vốn kiến thức mà em tiếp thu trình học tập hành trang quý báu để em hồn thành tốt cơng việc sau Cuối em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân bạn bè, người ln động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện vật chất tinh thần cho em suốt thời gian học tập làm luận văn EM XIN TRÂN TRỌNG CẢM ƠN Hà Nội, ngày thángnăm 2014 Học viên PHẠM BẢO NGỌC MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 1.1 Giới thiệu khu vực nghiên cứu Error! Bookmark not defined 1.2 Nguồn gốc nguyên tố hóa học đại dƣơng [34]Error! Bookmark not defined 1.3 Các nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng biển [1], [4]Error! Bookmark not defined 1.4 Đánh giá tốc độ bồi lắng đáy biển kỹ thuật đồng vị sử dụng 210Pb, 210 Po Error! Bookmark not defined 1.4.1 Xác định tuổi tuyệt đối trầm tích 210Pb, 210Po Error! Bookmark not defined 1.4.2 Tốc độ trầm tích Error! Bookmark not defined 1.5 Giá trị giới hạn hàm lƣợng KLN trầm tíchError! Bookmark not defined CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.1 Đối tƣợng, phạm vi phƣơng pháp nghiên cứuError! Bookmark not defined 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu .Error! Bookmark not defined 2.1.3 Phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.2 Kỹ thuật lấy mẫu, bảo quản mẫu trầm tích Error! Bookmark not defined 2.3 Kỹ thuật xử lý mẫu phân tích thành phần hóa họcError! Bookmark not defined 2.4 Kỹ thuật xử lý phân tích kim loại nặng Error! Bookmark not defined 2.5 Kỹ thuật xử lý phân tích 210Pb, 210Po .Error! Bookmark not defined 2.6 Địa điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.6.1 Vị trí lấy mẫu cửa sơng Bình Hương Error! Bookmark not defined 2.6.2 Vị trí lấy mẫu cửa Lạch cầu 20 Error! Bookmark not defined 2.7 Kiểm sốt chất lƣợng kết phân tích Error! Bookmark not defined CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.1 Tốc độ lắng đọng trầm tích vị trí lấy mẫu vịnh Hạ Long Error! Bookmark not defined 3.1.1 Kết tốc độ lắng đọng trầm tích vị trí lấy mẫuError! Bookmark not defined 3.1.2 So sánh với kết cơng trình khoa học khác địa bàn Error! Bookmark not defined 3.2 Hàm lƣợng kim loại nặng trầm tích vịnh Hạ LongError! Bookmark not defined 3.2.1 Kết hàm lượng kim loại nặng (Cr, Co, Ni, Cu, Zn, As, Cd, Pb) trầm tích vịnh Hạ Long Error! Bookmark not defined 3.2.2 Đánh giá kết kim loại nặng trầm tích vịnh Hạ Long Error! Bookmark not defined 3.3 Thành phần cấp hạt trầm tích vịnh Hạ LongError! Bookmark not defined KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU ANSTO Cơ quan Năng lượng nguyên tử Australia (Australian Nuclear Science and Technology Organisation) CRM Các chất chuẩn có chứng IAEA Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế ICP-MS Khối phổ cảm ứng plasma KLN Kim loại nặng QCVN Quy chuẩn Việt Nam SQGs Bộ tài liệu hướng dẫn tiêu chí chất lượng trầm tích (Sediment quality guideline) TN Tổng nitơ (Total Nitrogen) TOC Tổng Cacbon hữu (Total Organic Carbon) TP Tổng photpho (Total Phosphorus) TT-BTNMT Thông tư Bộ Tài nguyên Môi trường DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần nguyên tố hóa học nước biển Error! Bookmark not defined Bảng Phân nhóm nguyên tố hóa học theo bốn nhóm Error! Bookmark not defined Bảng 3.Giá trị giới hạn thông số trầm tích Error! Bookmark not defined Bảng 1.Kết kiểm tra quốc tế nhân phóng xạ phổ kế gamma…….Error! Bookmark not defined Bảng 2 Kết kiểm tra quốc tế nhân phóng xạ 210Po phổ kế alpha Error! Bookmark not defined Bảng 210 So sánh tốc độ trầm tích S đánh giá 210 Pbvà Po……………… Error! Bookmark not defined Bảng Tốc độ trầm tích số cơng bố trước Error! Bookmark not defined Bảng 3 Hàm lượng KLN trung bình mẫu trầm tích Error! Bookmark not defined Bảng 4.Các giá trị trung bình, cực đại, cực tiểu hàm lượng KLN Error! Bookmark not defined Bảng Nồng độ KLN (ppm) trầm tích khu vực Quảng Ninh Error! Bookmark not defined Bảng Nồng độ KLN (ppm) trầm tích Quảng Ninh (tiếp theo) Error! Bookmark not defined Bảng Các giá trị ngưỡng TEL, PEL Error! Bookmark not defined Bảng Sản lượng khai thác than từ năm 1995 đến năm 2012 Error! Bookmark not defined DANH MỤC HÌNH Hình 1 Địa hình thành phố Hạ Long Error! Bookmark not defined Hình Nguồn phát sinh nguyên tố hóa học nước đại dương Error! Bookmark not defined Hình Quá trình phân bố pha nước pha sa lắng Error! Bookmark not defined Hình1 Quan hệ tuyến tính theo logarit tự nhiên của210Pbxs thời gian Error! Bookmark not defined Hình Ống lấy mẫu trầm tích………………………………………………….Error! Bookmark not defined Hình 2 Sơ đồ bước xử lý, phân tích thành phần hóa học mẫu trầm tích Error! Bookmark not defined Hình Ứng dụng phương pháp phân tích ICP-MS lĩnh vực Error! Bookmark not defined Hình Sơ đồ xử lý mẫu phân tích 210Pb Error! Bookmark not defined Hình Sơ đồ xử lý mẫu phân tích 210Po Error! Bookmark not defined Hình Phổnăng lượng alpha 210Posau chiết tách từ trầm tích Error! Bookmark not defined Hình Ảnh chụp từ vệ tinh vị trí lấy mẫu cửa sơng Bình Hương Error! Bookmark not defined Hình Ảnh chụp vị trí lấy mẫu cửa sơng Bình Hương Error! Bookmark not defined Hình Vị trí lấy mẫu cột trầm tích cột M2, cột M3, cột 13 Error! Bookmark not defined Hình 10 Ảnh chụp cửa Lạch cầu 20 từ vệ tinhkhu vực Cẩm Phả Error! Bookmark not defined Hình 11 Vị trí lấy mẫu Cột gần cầu 20, phường Cẩm Thịnh Error! Bookmark not defined Hình Đánh giá 210 Pb dư cột M2, S tốc độ lắng đọng trầm tích…… Error! Bookmark not defined Hình Đánh giá 210Pb dư cột M3, S tốc độ lắng đọng trầm tích Error! Bookmark not defined Hình 3 Đánh giá 210Po dư cột M2, S tốc độ lắng đọng trầm tích Error! Bookmark not defined Hình Đánh giá 210Po dư cột M3, S tốc độ lắng đọng trầm tích Error! Bookmark not defined Hình Đánh giá 210Po dư cột 8, S tốc độ lắng đọng trầm tích Error! Bookmark not defined Hình Đánh giá 210Po dư cột 13, S tốc độ lắng đọng trầm tích Error! Bookmark not defined Hình Sự phân bố hàm lượng KLN theo chiều sâu cột M2 Error! Bookmark not defined Hình Sự phân bố hàm lượng KLN theo năm cột M2 Error! Bookmark not defined Hình Sự phân bố hàm lượng KLN theo chiều sâu cột M3 Error! Bookmark not defined Hình 10 Sự phân bố hàm lượng KLN theo năm cột M3 Error! Bookmark not defined Hình 11 Sự phân bố hàm lượng KLN theo chiều sâu cột Error! Bookmark not defined Hình 12 Sự phân bố hàm lượng KLN theo năm cột Error! Bookmark not defined Hình 13 Sự phân bố hàm lượng KLN theo chiều sâu cột 13 Error! Bookmark not defined Hình 14 Sự phân bố hàm lượng KLN theo năm cột 13Error! Bookmark not defined Hình 15.Hiệu ứng sinh học bất lợi theo khoảng nồng độ Error! Bookmark not defined Hình 16 Tương quan hàm lượng Cu sản lượng khai thác than Error! Bookmark not defined Hình 17 Tương quan hàm lượng Zn sản lượng khai thác than Error! Bookmark not defined Hình 18 Tương quan hàm lượng Pb sản lượng khai thác than Error! Bookmark not defined Hình 19 Tương quan hàm lượng Co sản lượng khai thác than Error! Bookmark not defined MỞ ĐẦU Vấn đề bảo vệ môi trường biểnluôn nhận quan tâm nhà khoa học,nhà quản lý tồn xã hội.Đã có nhiều nghiên cứu, đánh giá ô nhiễm môi trường biển thông qua việc xác định hàm lượng kim loại nặng (KLN) hay chất độc hại khác môi trường trầm tích đáy nước biển.Nguyên nhân việc gia tăng tích tụ KLN trầm tích biển cho bắt nguồn từsự phát triển công nghiệp,hoạt động khai thác khoáng sản,dẫn đến hàng loạt rủi ro, ảnh hưởng trực tiếp đến sống người dân ven biển hủy hoại môi trường sinh thái Trong năm qua,các nghiên cứu ô nhiễm môi trường biển nói chung nhiễm KLN trầm tích biển nói riêng tiến hành nhiều nơi giới,nhiều cơng trình cơng bố cơng trình tác giảTrần Đức Thạnh Lưu Văn Diệu [11], B Owen Sandhu [15], Meng W et al [29], v.v…Các kỹ thuật sử dụng đồng vị 210Pb,226Ra,137Cs đời cho phép nhà khoa học tính tốn dịng (flux) KLN chất ô nhiễm khác thay đổi theo thời gian nghiên cứu Farmer [20], Ligero et al[28],B Zourarah et al[17] Sự tồn KLN trầm tích biển ảnh hưởng đến sinh vật đáy vào chuỗi thức ăn cuối người Nhiều nghiên cứu giới có kết hợp phân tích hàm lượng KLN sinh vật sống bám đáy (ngao, sò, ốc, hến), cá hàm lượng KLN mơi trường trầm tích biển để nghiên cứu q trình tích tụ nhiễm theo chuỗi thức ăn nghiên cứu tác giả Islam MD Tanaka M [26], Dauvin [18] Việt Nam đất nước có đường bờ biển dài (khoảng 3200 km) vùng biển đặc quyền kinh tế rộng gấp nhiều lần diện tích đất liền Lợi tự nhiên đặt khơng khó khănvề cơng tác quản lý bảo vệ hệ sinh thái vùng ven biển, điển hình loạt vấn đề tài nguyên môi trường diễn gần phạm vi biển đới bờ, có nguyên nhân chỗ, khu vực quốc tế.Vì vậy, việc tiến hành chương trình điều tra, khảo sát đánh giá chất lượng môi trường điều cần thiết TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Lê Quý An cộng (2004), Việt Nam môi trường sống, Nhà xuất trị quốc gia, Hà Nội Nguyễn Thị Thục Anh, Nguyễn Khắc Giảng (2005), “Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trầm tích bãi triều cửa sơng vùng vịnh Tiên n - Hà Cối, Quảng Ninh”, Tạp chí Địa chất, (293), tr 1-10 Bộ Tài nguyên Môi trường (2003), Hiện trạng môi trường biển Việt Nam, Hà Nội Bộ Tài nguyên Môi trường (2010), Báo cáo môi trường quốc gia 2010, Hà Nội Lê Ngọc Chung (2000), Nghiên cứu ứng dụng phương pháp kỹ thuật phân tích hạt nhân chủ yếu phục vụ đánh giá tình trạng phóng xạ mơi trường biển Việt Nam, Đề tài KHCN,mã số BO/00/01-01, Viện Nghiên cứu môi trường, Trường Đại học Đà Lạt Trần Đức Hạ cộng (2011), “Đánh giá chất lượng nước vùng cửa sông biển ven bờ để định hướng giải pháp cơng nghệ xử lý phù hợp cho mục đích cấp nước sinh hoạt”, Tạp chí Khoa học cơng nghệ xây dựng, 9(10), tr 11-20 Hồ Hữu Hiếu, Rudy Swennen An Van Damme (2010), “Tình trạng nhiễm phân bố kim loại nặng trầm tích cửa sơng cạnh cảng Cửa Ông, vịnh Hạ Long, Việt Nam”, Tạp chí Địa chất, 13(1-2), tr 37-47 Nguyễn Quang Long (2012), Nghiên cứu định lượng mức độ ô nhiễm trầm tích biển Vịnh Hạ Long kỹ thuật hạt nhân, Đề tài KHCN, mã số ĐTCB/11/04-03, Viện Khoa học kỹ thuật hạt nhân Đặng Hoài Nhơn, Phan Sơn Hải (2011), “Lắng đọng trầm tích bãi triều Bàng La Ngọc Hải, Hải Phịng”, Tạp chí Khoa học Công nghệ biển, 11(1), tr 113 10 Phạm Văn Ninh cộng (2003), Báo cáo Hiện trạng Môi trường Việt Nam, Hà Nội 11 Trần Đăng Quy, Nguyễn Tài Tuệ, Mai Trọng Nhuận (2012), “Đặc điểm phân bố nguyên tố vi lượng trầm tích tầng mặt vịnh Tiên Yên”, Tạp chí Các khoa học trái đất, 34(1), tr 10-17 12 Trần Đức Thạnh, Lưu Văn Diệu (2006), “Những vấn đề môi trường bật dải ven bờ biển phía tây vịnh Bắc Bộ”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ biển, 06/2006, 6(1-phụ trương), tr 3-14 TIẾNG ANH 13 A.Shakhashiro (2007), U Sansone Report on the IAEA-CU-2006 World-wide open proficiency test on the determination of gamma emitting radionuclides, IAEA/AL/171, Seibersdorf 14 A.Shakhashiro, A.M Gondin da Fonseca azeredo (2006), U Sansone Matrix Materials for Proficiency Testing:Optimization of a procedure for Spiking Soil with Gamma-Emiting Radionuclides, Anal Bioanal Chem, DOI 10.1007/s00216-006-0772-2 15 B Owen R., Sandhu N (2000), “Heavy metal accumulation and anthropogenic impacts on Tolo Harbour, Hong Kong”, Marine Pollution Bulletin, 40(2), pp 174-180 16 B Zourarah, M Maanan, C Carruesco, A Aajjane, K Mehdi, M (2007), “Conceic Fifty-year sedimentary record of heavy metal pollution in the lagoon of Oualidia (Moroccan Atlantic coast), Estuarine”,Coastal and Shelf Science, 72, pp 359-369 17 Buccolieri, A.; G Buccolieri; N.Cardellicchio; A Dell'Atti; A Di Leo and A Maci(2006),“Heavy metals in marine sediments of Taranto Gulf (Ionian Sea, Southern Italy)”,Mar.Chem,99, pp 227-235 18 Dauvin JC, Bellan G, Bellan-Santini D (2010),“Benthic indicators: From subjectivity to objectivity- Where is the line?”,Mar Pollut Bul,60(7), pp 94753 19 Dauvin.J.C., (2008),“Effects of heavy metal contamination on the macrobenthic fauna in estuaries: The case of the Seine estuary”,Marine Pollution Bulletin, 58, pp 160-169 20 Farmer, J.G (1983),Metal pollution in marine sediment cores from the west coast of Scotland,Mar Environ Res 8,pp.1-28 21 Filiz Kucuksezgin,A Kontas,O Altay,E Uluturhan,E Darilmaz(2006), “Assessment of marine pollution in Izmir Bay: nutrient, heavy metal and total hydrocarbon concentrations”,Environment international, 32(1), pp 41-51 22 FollowEstuarine Coastal and Shelf Science, 87 (2), pp 10-12 23 Fukue M., Nakamura T., Kato Y and Yamasaki S., (1999), “Degree of pollution for marine sediments”,Engineering Geology, 53, pp.131-137 24 Guor-Cheng Fang, Hung-Chieh Yang (2010),Comparison of heavy metals in marine sediments from coast areas in East and Southeast Asian countries during the Environmental years 2000—2010, Department of Safety, Health and Engineering, HungKuang University, Sha-Lu, Taichung, Taiwan 25 Hamed MA and Emara AM (2006),“Marine molluscs as biomonitors for heavy metal levels in the Gulf of Suez, Red Sea”,Journal of Marine System, 60, pp 220-34 26 Islam MD, Tanaka M (2004),“Impact of pollution on coastal and marine ecosystems including coastal and marine fisheries and approach for management: a review and synthesis”,Mar Pollut Bull, 48, pp 624-649 27 Krishnswami Lal D., Martin J M and Meybeck M., (1971), Geochronology of lake sediments,Earth Planet Sci Lett,11, pp 407-414 28 Ligero R.A, Ramos-Lerate “Relationshipsbetween I., sea-bed Barrera M., radionuclide Casas-Ruiz activities M., and (2001), some sedimentological variables”,Journal of Environmental Radioactivity, 57, pp 7–19 29 Meng W, Qin Y, Zheng B, Zhang L (2008),“Heavy metal pollution in Tianjin Bohai Bay, China”,J Environ Sci (China), 20(7), pp 814-9 30 Mil-Homens, M., Stevens, R.L., Cato, I., Abrantes, F., (2007), “Regional geochemicalbaselines for Portuguese shelf sediments”,Environmental Pollution, 148, pp 418–427 31 Müller G., (1979), Schwermetalle in den sedimenten des Rheins- Vera E'nderungenseit, Umschau, 79, pp 778-783 32 Nobi, E.P.; Dilipan, E.; Thangaradjou, T.; Sivakumar, K.; Kannan, L (2010), “Geochemical and geo-statistical assessment of heavy metal concentration in the sediments of different coastal ecosystems of Andaman Islands, India”, Estuarine Coastal and Shelf Science (Impact Factor: 2.32), 87, pp 253-264 33 Prudente, M S., H Ichibashi and R Tatsukawa (1994),“Heavy metal concentrations in sediments from Manila Bay, Philippines and inflowing rivers”,Journal of Environmental Pollution, 86, pp 83–88 34 RonSzymczak, basic concepts in marine biogeochemistry,Nuclear & Oceanographic ConsultantTRADEWINDS Cronulla, NSW 2230, Australia 35 Turekian K K., and Wedepohl K H., (1961),“Distribution of the Elements in Some Major Units of the Earth's Crust”,Geological Society of America Bulletin,72, pp.175-192 36 Thuc Anh Nguyen Thi, Giang Pham Khac, An Pham Van (2010),“Environmetal geochemistry of sediments in estuary and tidal flat: A case study in Ha Long City, Quang Ninh province”,Journal of Geology, 26, pp 55-64  ... loại nặng trầm tích cửa sơng cạnh cảng Cửa Ơng, vịnh Hạ Long, Việt Nam”, Tạp chí Địa chất, 13(1-2), tr 37-47 Nguyễn Quang Long (2012), Nghiên cứu định lượng mức độ nhiễm trầm tích biển Vịnh Hạ Long. .. vịnh Hạ LongError! Bookmark not defined 3.2.1 Kết hàm lượng kim loại nặng (Cr, Co, Ni, Cu, Zn, As, Cd, Pb) trầm tích vịnh Hạ Long Error! Bookmark not defined 3.2.2 Đánh giá kết kim loại nặng. .. môi trường biểnluôn nhận quan tâm nhà khoa học,nhà quản lý tồn xã hội.Đã có nhiều nghiên cứu, đánh giá ô nhiễm môi trường biển thông qua việc xác định hàm lượng kim loại nặng (KLN) hay chất độc