Nghiên cứu sự phân bố của asen trên các hạt trầm tích

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN - Hoàng Thị Tƣơi NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ CỦA ASEN TRÊN CÁC HẠT TRẦM TÍCH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN - Hoàng Thị Tƣơi NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ CỦA ASEN TRÊN CÁC HẠT TRẦM TÍCH Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60 85 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Phạm Thị Kim Trang MỞ ĐẦU Hà Nội - 2011 Mục Lục MỞ ĐẦU Chƣơng - TỔNG QUAN 1.1 As phân bố khống trầm tích 1.2 Ứng dụng chiết chọn lọc để nghiên cứu phân bố As hạt trầm tích5 1.3 Các giả thiết rửa trơi As từ trầm tích nƣớc ngầm Chƣơng – ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP 16 2.1 Địa điểm nghiên cứu 16 2.2 Đối tƣợng nghiên cứu 17 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 20 2.3.1 Khoan giếng 20 2.3.2 Lấy mẫu 20 2.3.3 Chiết mẫu trầm tích 24 2.3.4 Phân tích mẫu 27 2.3.5 Hóa chất, thiết bị 30 Chƣơng - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 3.1 Kết phân bố As số pha khoáng oxit sắt 32 3.2 Kết thành phần hóa học nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu 42 3.2.1 Thành phần khoáng đa lƣợng nƣớc ngầm 42 3.2.2 Một số thành phần hóa học liên quan đến q trình giải phóng As vào nƣớc ngầm 43 3.3 Phân tích mối liên quan phân bố As trầm tích q trình giải phóng As nƣớc ngầm 49 KẾT LUẬN 56 KIẾN NGHỊ 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 Phụ Lục 62 63 Danh mục hình Tên hình Trang Hình 1.1: Mơ hình vận chuyển asen từ núi xuống đồng châu thổ 10 Hình 1.2: Quá trình phân hủy hợp chất hữu xảy điều kiện khử 11 Hình 1.3: Giản đồ phân bố dạng tồn As theo Eh-pH 12 Hình 2.1: Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu 16 Hình 2.2: Sơ đồ tuyến nghiên cứu 17 Hình 2.3: Hình ảnh chùm giếng Vân Cốc 19 Hình 2.4: Hình ảnh khoan giếng 20 Hình 2.5 Sục khí Nitơ cho thiết bị lấy mẫu 21 Hình 2.6 Đo thơng số trường lấy mẫu nước ngầm qua flowcell 21 Hình 2.7: Minh họa độ ổn định giá trị thông số trường đo 22 bơm trước tiến hành lấy mẫu Hình 2.8: Mơ tả hình ảnh số bước lấy mẫu trầm tích 23 Hình 2.9: Các bước thí nghiệm chiết trầm tích 26 Hình 2.10: Một số hình ảnh mơ tả bước thí nghiệm chiết trầm tích 27 Hình 3.1: Hàm lượng Fe trầm tích Vân Cốc Phú Kim chiết theo 34 bước Hình 3.2: Phân bố phần trăm dạng Fe chiết trầm tích Vân 36 Cốc Phú Kim Hình 3.3: Hàm lượng As trầm tích Vân Cốc Phú Kim chiết theo 38 bước Hình 3.4: Phân bố phần trăm dạng As chiết trầm tích Vân 39 Cốc Phú Kim Hình 3.5: Giản đồ piper thể nồng độ cation anion nước 43 ngầm khu vực nghiên cứu Hình 3.6 : Sự phân bố số thành phần hóa học nước ngầm Vân 45 Cốc Phú Kim Hình 3.7: Tương quan hàm lượng As, Fe chiết dịch chiết đối 51 với trầm tích Vân Cốc Hình 3.8: Mối tương quan As Fe nước ngầm Vân Cốc Phú 52 Kim Hình 3.9 Hàm lượng As, Fe trầm tích nước ngầm Vân Cốc 54 (VC) Phú Kim (PK) Danh mục bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1: Hàm lượng As khống Bảng 1.2: Một số quy trình chiết trình tự As Bảng 2.1 : Các mẫu nước ngầm mẫu trầm tích Vân Cốc 18 Bảng 2.2: Các mẫu nước ngầm mẫu trầm tích Phú Kim 19 Bảng 2.2 : Mô tả bước chiết áp dụng nghiên cứu luận văn 24 Bảng 3.1: Kết phân tích Fe, As từ thí nghiệm chiết trầm tích Vân Cốc 31 Phú Kim MỞ ĐẦU Sự có mặt asen (As) nồng độ thấp nước uống mối nguy hại cho sức khỏe người nguyên tố có độc tính cao Đã có nhiều nghiên cứu trạng, mức độ ô nhiễm As nước ngầm giới Việt Nam [7], [20], [24] Tuy nhiên nghiên cứu phân bố độ linh động As pha cát tầng chứa nước hạn chế Việc làm rõ phân bố As thành phần khống trầm tích giúp cho hiểu thêm khả hòa tan, vận chuyển As từ trầm tích nước ngầm Phương pháp chiết chọn lọc sử dụng dung dịch chiết có lực ion, lực ơxy hóa khử khác áp dụng để đánh giá mức độ phân bố kim loại nặng nói chung As nói riêng pha khống Các thơng tin thu góp phần minh họa chất chế hình thành As nước ngầm Xuất phát từ đề cập đây, luận văn thực với tiêu đề “NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ CỦA ASEN TRÊN CÁC HẠT TRẦM TÍCH” Luận văn thực khn khổ dự án hợp tác với Viện Địa chất Khoáng sản Đan Mạch Greenland, trường Đại học Mỏ Địa chất Các kết luận văn trình bày poster Hội nghị Quốc tế Asen nước ngầm khu vực Nam Á tháng 11/2011 tổ chức Hà Nội Luận văn thực với nội dung sau: Nghiên cứu phân bố As số pha khoáng oxit sắt khu vực ô nhiễm không ô nhiễm As Nghiên cứu mối liên quan As, Fe trầm tích nước ngầm khu vực ô nhiễm không ô nhiễm As Các kết thu đuợc góp phần vào việc hiểu rõ thêm chế hình thành As nước ngầm, cung cấp thông tin bổ ích cho việc quản lý, khai thác nước ngầm an tồn bền vững Chƣơng - TỞNG QUAN 1.1 As phân bố khống trầm tích Asen kí hiệu hóa học As, ngun tố hiếm, chiếm khoảng 0,0005% hàm lượng nguyên tố vỏ trái đất As có mặt khoảng 200 khống khác khống thư hồng orpiment As2S3, khống hùng hoàng realgar AsS, mispikel FeAsS, loellingite FeAs2, nicolite NiAs, cobalite CoAsS, tennantite Cu12As4S13… Trong khoáng, khoảng 60% As tồn dạng asenat, 20% dạng sulfua sulfonat, 20% lại bao gồm asenua, asenit, oxit, silicat As nguyên tố (dạng hiếm) Khoáng cacbonat silicat thường chứa As với hàm lượng nhỏ khống nói [24] Nồng độ As cao tìm thấy nhiều khống oxit oxit kim loại Nồng độ As hidroxit Fe đạt đến giá trị phần trăm theo khối lượng (bảng 1.1) Sự hấp phụ arsenat lên hidroxit Fe mạnh nồng độ As thấp dung dịch Sự hấp phụ lên hidroxit Al Mn quan trọng oxit có mặt nhiều As bị hấp phụ bề mặt canxit – khoáng phổ biến nhiều trầm tích Tuy nhiên lượng As hấp phụ lên oxit sắt nhiều Nồng độ As khoáng P khác đạt đến giá trị cao, ví dụ lên đến 1000mg/kg apatit (bảng 1.1) Tuy nhiên khoáng P phổ biến nhiều so với khoáng oxit có đóng góp tương đối nhỏ trầm tích As thay cho Si4+, Al3+, Fe3+, Ti4+ nhiều cấu trúc khoáng có mặt nhiều khống đá tạo thành khác, nồng độ thấp nhiều Bảng 1.1: Hàm lượng As khoáng [24] Khoáng Khoảng nồng độ (mg/kg) Khoáng sunfua Pyrite Khoáng Khoảng nồng độ (mg/kg) Khoáng Silicat 100–77000 Pyrrhotite 5–100 Marcasite 20–126000 Quartz 0,4–1,3 Feldspar