Điều tra mức độ ô nhiễm mangan tại một số khu vực thuộc đồng bằng sông hồng

ĐẠI HỌC QƯĨC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠÍ HỌC KHOA HC T NHIấN ô ã ã ã ********* TấN ẩ TÀI Điều tra mức độ ô nhiễm Mangan nước ngầm số khu vực thuộc đồng sông Hồng MẢ SĨ: QT-09-64 C H Ủ T R Ì Đ È TÀÍ; T S P h m T h ị K i m T r a n g C Á C C Á N B ộ T H A M GIA: T h S Vi Thị M L a n , CN Đ o M n h Ph ú Ũ A l H O C ^U'w'v ^ỹỤNG TÁM Đĩ Ị HÀ NỘI -2 o A |\,oi ỈHỰ VIẺN 9M Mục lục Trang Báo cáo tóm tẳí tiếng Việt Báo cáo íóm tắt tiếng Anh M đầu Chương 1: Tổng quan tài liệu 1.1 Giới thiệu chung nguvên tố Mangan ^ Chưomg Đổi tượng phương pháp nghiên cứu 2.1 Địa điểm đổi tưọTig nghiên cứu ô nhiễm mangan nước sinh hoạt lấy từ nước ngầm tác động tới sức khòe 2.2 Phương pháp nghiên cứu 10 Chương Kết thảo luận 3.1 Sự phân bố mangan asen nước giếng khoan tỉnh Hà Nam ^1 3.2 Khả loại bớt chất ô nhiễm nước giếng khoan nhờ bể lọc cát 14 3.3 Điều tra sơ mức độ tích lũy asen, mangan tóc 15 3.4 Kết luận 16 Tài liệu tham khảo 16 Phụ lục 1: Kết quà phân tích nồng độ Mn, As mẫu nước giếng khoan Hà Nam 19 Phụ lục : Ket phân tích hàm lượng Mn, As nước giếng khoan sau lọc cát tóc cua sơ ngưịa dân Hà Nam 21 Phiếu đăne; k ý k ế t q u ả n g h i ê n cúm 24 Báo cáo tóm tắt tiếng Việt Tên đê tài: Đ iều tra mức độ ô nhiêm M angan nước ngâm m ột sô khu vực thuộc đồng sông H ồng Mã số: QT-09-64 Chủ trì đề tài: TS Phạm Thị Kim Trang Các cán ữiam gia: ThS Vi Thị Mai Lan, CN Đào Mạnh Phú, s v Hoàng Thị Tươi, PGS.TS Tran Thị Hồng Mục tiêu nội dung nghiên cứu; • Đề tài nhàm điều tra mức độ nhiễm mangan nước giếng khoan tỉnh Hà Nam bước đầu khảo sát tích lũy mangan sổ mẫu tóc thu địa điếm Đây nghiên cứu khởi động vân đề ô nhiễm mangan nước ăn uống sinh hoạt khu vực đồng bàng sơng Hồng • Các nội dung nghiên cứu: - Sự phân bố mangan asen nước giếng khoan tỉnh Hà Nam - Khả loại bớt chất ô nhiễm nước giếng khoan nhờ be lọc cát - Điều tra sơ mức độ tích ỉũy mangan, asen tóc thu tỉnh Hà Nam Các kết đạt được: + Kết khoa học: • Đã có phân bố nhiễm mangan asen nước giếng khoan tỉnh Hà Nam Đây sở liệu cho nghiên cúru sâu ve nguy nhiễm độc mangan iâu dài điêm nhiễm nặng huyện Thanh Liêm • Đ ã nhận thấy có mối tương quan tỷ lệ nghịch hàm lượng Mn As nước giếng khoan + Kết q u ả ứng dụng: Cung cấp tư liệu chất lượng nước ngầm nước ăn cho tỉnh Hà Nam + Kết q u ả cơng-bố: Đã gửi báo đăng tạp-chí Phân tích Lv, Hóa, Sinh (có giấy xác nhận) + Kết đào tạo: Góp phần đào 01 cử nhân khoa Môi trường, trường ĐH KHTN, năm 2009 y Tình h ình kinh phí đề tài: Đề tài cấp 25 triệu đồng chằn, toán đ â y đủ KIIOA Q UẢN LÝ ( K ý ghi rõ họ tên) C H Ủ TRÌ ĐÈ TÀI (Ký ghi rõ họ tên) Ü T S P h m T h ị Ki m T r a n g TRƯÒTSG Đ Ạ I H Ọ C K H O A H Ọ C T ự N H I Ê N SUM M ARY FOR RESEARCH PR O JEC T Project title: Survey f o r manganese contamination in groundw ater in som e areas in the R ed R iver Delta Code: QT-09-64 Project manager: Pham Thi Kim Trang Participants: Vi Thi Mai Lan, Dao Manh Phu, Hoang Thi Tuoi, Tran Thi Hong Objectives: • Project aims to sur\^ey for manganese and arsenic contamination in groundwater extracted via tube well in Hanam province The pnm ary observation for manganese accumulation in hair samples also to be done It is initial study on manganese contamination in drinking v^ater at the Red River Delta Study contents: • The manganese and arsenic distribution m tube well water at Hanam province • Pollutant removal capability from water by sand filter • Reconnaissance study o f manganese and arsenic accumulation in hair samples collected from Hanam province Results Scientit'ic: The study created the distribution o f manganese and arsenic in tube well water at Hanam province It could be used as database for further study on the risk o f manganese chronic intoxication at the serious contaminated areas like Thanh Liem district The observed data showed the reversed relationship between manganese and arsenic content in groundwater in the study areas Application: The study provided the data on quality o f groundwater and drinking water for Hanam province Publication: The project results were written in a manuscript and sent to the Journal o f Analytical Sciences for publication Education: student from Environmental faculty\ Hanoi University' o f Science involved in the project and graduated at 2009 Financing: The project was provided a budget o f 25 millions V"ND for 12 months (3/2009- 3-^2010) Mở đầu Chất lượng nước ăn, uống hàng ngày có ảnh hưỏTìg lớn tới sức khỏe cộng đồng Hàng chục triệu người dân nông thôn Việt N am đarig sử dụng nước giếng khoan cho mục đích ăn uống, sinh hoạt M ột vài nghiên cứu ban đầu cho thấy nước ngầm hút từ giếng khoan đồng sóng Hồng có đấu hiệu ô nhiễm mangan bên cạnh ô nhiễm asen Mangan nguyên tố vi lượng cần thiểt cho sổng Nhưng hấp thụ thừa mangan dẫn đến nhũng tốn hại sức khỏe, ví dụ mắc chứng bệnh rổi loạn thần kinh vận động giống bệnh Parkinson, suy giảm chức trí tuệ đặc biệt trẻ em, gây sụ hiểu động thái quá.ở trẻ, Tố chức Y tế giới WHO đưa hướng dẫn tiêu chuẩn hàm lưọng mangan ữong nước uống 400 p-g/L Tiêu chuẩn mangan nước uống theo quy định cua Bộ Y tế Việt Nam 0,5 mg/L Đe tài nghiên cứu cấp ĐHQGHN, mã số QT-09-64 nhằm điều tra mức độ ô nhiễm mangan nước giếng khoan tỉnh Hà Nam bước đầu khảo sát tích lũy mangan số mẫu tóc thu địa điểm Đây nghiên cứu khởi động vấn đề ô nhiễm mangan nước ăn uống sinh hoạt khu vực đồng sơng Hồng Đe tài cấp kinh phí 25 triệu đồng thực 12 tháng, từ tháng 4/2009- 4/2010 Ngoài việc điều tra phân bố mangan nước giếng, đề tài phân tích hàm lượng asen mẫu thu để nhàm tìm hiểu mối liên quan hai yếu tố ô nhiễm nước ngầm "hương 1: Tổng quan tài liệu Giói thiệu chung nguyên tố Mangan Mangan kí hiệu hố học Mn, kim loại chuyển tiếp nhóm VII bảng tuần hồn, số thứ tự 25, khối lượng nguyên tử 54,94 Mangan guyên tố phổ biến tự nhiên, chiếm khoảng , % lổng khối lưọng vỏ -ái đất Nồng độ mangan trung bình đất 61-1010 mg/kg, thuỷ vực ì Ug/L, nước ngầm thường nhỏ 0,lm g/L Mangan xuất ước mặt nước ngầm tượng phong hoá hcà tan mangan tù đât Mangan nguyên tổ quan trọng sổng lon mangan chất >oạt hoá số eT izim xúc tác trình tạo cỉorophin (chất diệp lục), tạo máu ản xuất kháng thể nâng cao sức đề kháng thể xMangan cần cho trình [ồng hoá nitơ thực vật ưinh tổng hợp protein Thực phẩm chứa nhiềử* nangan củ cải đỏ, cà chua, đậu tương, khoai tây Nhu cầu mangan người ớn khoảng mg mồi ngày Tuy nhiên, thu nạp nhiều năm với mangan aức cao làm suy nhược hệ thần kinh, ảnh hưởng tới gan tuyến giáp rạne.Tổ chức y tế giới đưa tiêu chuẩn chất lượng nước uống nangan 400 |ig/L [6 ] Bộ Y tế Việt Nam ban hành quy định tiêu chuẩn nangan nước uống 0,5 mg/L [3] 1.2 Ô nhiễm mangan nước sinh hoạt lấy từ nước ngầm tác động ới sức khỏe Cung cấp nước ăn uống cho người vẩn đề loàn cầu, ià ác quổc gia phát triên, mà điều kiện kinh tế, sở hạ tầng chưa ỉược đảm bảo Trong cơng trình nghiên cứu năm 2008 chiến lược sức khỏe ộng đồng cho vùng tây Bănglađet, tác giả Prisbie cộng cảnh báo ràng, iơn 60 triệu người dân Bănglađet phải sử dụng nguồn nước uống không tảm bảo mức an toàn nhiều nguyên tố kim loại Ví dụ, số giếng có làm lượng vượt tiêu chuẩn TCYTTG mangan 78%, asen 33%, uran 8% (n = 71) [Ỉ4] Ô nhiễm mangan nước giếng khoan ihát năm 2008 tinh Prevveng Kandal, Cãmpuchia, 32% số mẫu iước (n = 28) có hàm lưọTig mangan vượt tiêu chuẩn TCYTTG 0,4mg/L), nửa số mẫu ô nhiễm mangan lại không ô nhiễm asen ri3] )iều n y cho thấy nước an tồn ngun tố lại khơng an tồn đối ^ới nguyên tổ khác Các dừ liệu ô nhiễm mangan nước ảnh hưởng tới ức khỏe cộng đồng hạn chế Các nhà khoa học írên giới ;huyên cáo cần phải tiếp tục điều tra nghiên cửu vấn đề ô nhiễm mangan rong n c ăn cách sâu rộng nừa [8 , 14 Phơi nhiễm mano;an mức an toàn lâu dài gây nên nhừng tác hại cho ■ức khỏe [1], Theo tài liệu tham khảo giới nhà khoa học thường ịuan tâ m tới nhiễm độc mangan cấp tính phơi nhiễm nghề nghiệp khai khoáng, luyện kim nơi phát thải hợp chất manoan nhiều Tại khu mỏ Molango-Mêhicô, năm 2006 tác giá Agudelo tìm thấy mối liên q u ^ hàm lưọmg mangan khơng khí với suy giảm khả điêu khiên hệ thần kinh vận động 288 cá thê sinh sông quanh khu vực mỏ [16], Khi đánh giá mức độ thông minh, kỹ vận động, nhận thức ngôn ngừ khả nhớ từ 32 trẻ em ( ĩ 1-13 tuôi) sông gân vùng mó với chât thải có chứa mangan Ottawa cho thấy, hàm ĩượng mangan ứong tóc trung bình trẻ 471,5 ppb Hàm lượng mangan tóc tỷ lệ nghịch với sị IQ ngơn ngữ [12], Trong vài năm trở lại đây, tác động mangan lên lực trí tuệ sức kh§ẻ thần kinh trẻ em sử dụng nước ngầm ô nhiễm manơan bàn bạc các'cơng trìiSì khoa học Năm 2006, tác giả Wasserman cộng tiến hành nghiên cứu dịch tễ học cắt ngang quần thể 142 trẻ em khoảng 10 tuổi làng Araihazar, Băngỉađet, nơi có hàm lượng mangan nước giêng trung bình khoảng 0,793mg/L K cho thây hàm lượng mangan nước có liên quan tuyến tính tới suy giảm lực diễn đạt nhớ từ ngữ Tác giả khuyến cáo Mỹ, có khoảng % sơ giêng tư gia có hàm lượng mangan cao 0,3 mg/L [5] Tác giả Hafeman (năm 2007) nghiên cứu hồ sơ 3824 ca sinh đẻ Bãnglađet cho thấy, với trẻ có phơi nhiễm mangan (cao hon mức chuẩn 0,4mg/l) nguy tử vong năm đầu cao trẻ không phơi nhiễm, tỉ suất chênh OR 1,8; khoảng tin cậy CI 95% [4], Tác giả Bouchard, năm 2007 nghiên cứu mối liên quan số tâm lý, trí tuệ lượng mangan tóc 46 trẻ hàm lương mangan nước giếng làng Canada Trẻ em dùng nước giếng có hàm lượng mangan trung bình 0,61 m g/L có mức mangan tóc trung bình 6,2 ± 4,7 |ig/g 3,3 ± |ig/g trẻ dùng giếng chứa 0,16 mg/L mangan Hàm lưọng mangan tóc cao có liên quan tới số hành vi chống đối số hiếu động thái Tất trẻ em có số chống đối hiếu động > 65 có hàm lượng mangan tóc > jjg/g [9], Trên số kết nghiên cứu tác hại mangan với sức khỏe trẻ em Tại Việt Nam, hầu hết nghiên cứu chất lượng nước sinh hoạt tậo trung vào nhiễm asen, vấn đề nóng cảnh báo nhiều nước thể giới, số kết vê vấn đề mangan hạn chế Ket khảo sát 83 m ẫu nước giếng khoan nằm dọc hai bên bờ sông H one thuộc địa phận Hà Nội năm 2005 (từ xã Thượng Cát, Từ Liêm tới xã Duyên Hà, Thanh Tri) cho thấy: hàm lượng mangan trung bình 0,8mg/L, tiêu chuẩn mangan nước uống Bộ Y tể Việt Nam 0,5 mg/L [11] Kết nghiên cứu năm 2006 ngoại thành Hà Nội cho thấy, hàm lượng mangan trune bình nước giêng khoan ià 1,52 mg/L huyện Gia Lâm (n = 11) 1,26 mg/L huyện Thanh Trì (n = 14) Hàm lượng manean trung bình mẫu tóc hai điểm nói ê n 15,5 ỊẦg/g (n ^20) 38,9 Ịig/g (n ^39) Các kết cho thấy có thâm nhiễm mangan vào thê neười dân khu vực nghiên cứu [15] Ket đ iều tra năm 2008 cho thây tỉnh miền Tâv đồng sông Mê kông (n = 1 mẫu), hàm lượng mangan truno, binh 3,3 mg/L, tning vị m g'L (1.0 - 34 mg/L) [7], Đây chứng ban đầu ô nhiễm mangan nước giếng khoan Việt Nam Căn vào kết thu trước đây, nhóm nghiên cứu thấy ràng cần phải xây dựng đề tài điều tra, đánh giá ô nhiễm mangan Việt Nam cách có hệ thống kỳ nừa, Đề tài nhàm vào tỉnh Hà Nam làm điêm điêu tra đâu tiên Chương Đối tượng phưong pháp nghiên cứu 2.1 Địa điểm đối tượng nghiên cứu Đề tài chọn tỉnh Hà Nam làm địa bàn nghiên cứu Hà Nam tinh có địa hình ưííng, với nhiều ao, hồ sơng Sông Đáv, sông Nhuệ, sông Săt, sông Châu, v , w cháy qua Theo thống kê ngành chức năng, Hà Nam có 94.000 cơng trình khai thác, sử dụng nước ngầm chủ yếu hộ gia đình Nước giêng khoan nguồn cung cấp nước ăn, uổng, sinh hoạt cho người dân địa bàn tinh Sơ đồ điểm lấv mẫu nghiên cứu xác định trước theo phương pháp ké lưới, sau định vị lại theo hồn cảnh thực tiến trình bày hình H ình l : Sơ đo vị trí điẻm ỉ mẫu nước giêng khoan tinh H Nam T ại huyện Thanh Liêm Kim Báng, số mẫu thu có thưa huỵện khác với lý hai huyện nàm gần núi đá vơi, số hộ gia đình dùng giêng khoan ít, thay vào nước mưa giêng khơi Tại Bình Lục có số điêm khơng lấy mẫu bị điện kJiong bơm nước siếng khoan Tông số mẫu nước thu gồm 41 mẫu nước giếns khoan 38 mẫu nước giếng khoan lọc qua bể cát, hộ không dùng bể cát Đe tài thu 32 mẫu tóc cá thể thuộc 16 hộ gia đinh, việc thu mầu tóc khảo sát sơ 2.2 Phương pháp nghiên cứu Lây mau Mau nước lấy theo nguyên tắc sau: trước hứng mẫu cần borm qua vịi thể tích nước lần thể tích ống khoan đo giá trị DO (oxy hịa tan) thấy giá trị írên máy đo không đổi (xấp xỉ băng 0) Các mẫu nước lọc qua màng iọc cellulose nitrat 0.45j^m để loại bỏ cặn lơ lửng chứa vào lọ nhựa PE 250 mỉ, axit hoá HN O 7M với tí lệ 0.2ml axit/ lOOml nước để đảm bảo pH < chuyển phịng thí nghiệm trung tâm CM M T PTBV Mầu nước bao quản °c trước phân tích Mầu tóc cắt phía sau gáy, cho vào túi nilon có kẹp, bảo quản nhiệt độ phịng Phân tích hàm lưọng mangan asen mẫu nước mẫu tóc Đe tài sử dụng phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử để phân tích hàm lượng mangan mẫu nước dung dịch mẫu tóc với thiết bị AAS-6800 Shimadzu Đẻ phân tích asen mẫu thu được, phận hyđrua hóa sinh khí asin sư dụng (HVG) Các mẫu tóc xử lý trước phân tích theo nguyên lẳc sau: tóc rửa shampoo trung tính, sau tráng lại nhiều lần nước cất, sau nước deion, sấy khơ 60°c 0,3 mg tóc vơ hóa lị vi sóng với dung dịch axit nitric đặc (3 niL) hydroperoxit 30% (1 mL) Định mức tới thể tích ml nước cất trước phân tích Hỏa chất thiêt bị Hoá ch â t H N đặc 65% ,HC1 đặc 37%, Hydroperoxit H 2 30% (Merck) Dung dịch chuẩn Mn ] 000 mg/L , As 1000 mg/L (Merck) Mau kiểm chứng : Dung dịch ICP IV (Merck) nồng độ kim loại ỉả lOOOmẹ/L; mẫu tóc kiểm chúng NCS z c 81002 (National reseach center for certificated material Bắc Kinh, Trung Quốc), hàm lượng M n !à 2,94 ± 0,2 mg,4cg, As 0,59 ± 0,07 mg/kg Cơng cụ thỉểí bị ~ Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-6800 Shimadzu - Lò vi sóng Dimension 4, National, Mode! NN -C988W kèm theo ống teñon M PR Sử dụng mẫu kiểm chứng dung địch ICP sau đo 10 mẫu một, đo 16 lần với độ thu hồi nằm khoáng 92,1% - 115,2% Q trình phá mầu có sử dụng mẫu tóc kiểm chứng NCS zc 81002, mẫu trắng mẫu lặp mẻ xử lý để kiểm tra đ ộ thu hồi lặp lại trình x Iv mẫu lị VI sóng Độ thu hồi mẫu tóc kiểm chứng ỉà 98-73 ± ,5 % Chương Kết thảo luận 3.1 Sự phân bố mangan asen trang nước giếng khoan tỉnh Hà Nam Các thông số trường cùa nước ngầm giếng Ichảo sát tỉnh Hà Nam trình bày íại bảng l Tính trung bình hộ gia đình sử dụng nước giếng khoan khoảng năm có sổ gia đình sử dụng sớm hơn, kể từ thời kỳ UNICEF tài írợ lắp giếng Việt Nam (những năm 90) Việc khoan giếng để lẩy nước dùng gia đình phổ biển Hà Nam tỉnh Ichác thuộc đồng sông Hông Nước ngầm có pH trưng tỉnh (6,7) mang tính khử (Eh < 0) Đây củng đặc điểm điển hinh môi trường nước ngầm vùng đồng bàng sông Hồng điều tra nghiên cứu khác [11], Mơi trường khử dự báo có mặt chất hòa tan dạng khử Fe Mn As (III), NH ^ Độ sâu trung bình giếng 35,7 m, thuộc tầng chứa nước Holocence B ảng 1: M ột sô thông sô trường cùa giêng khảo T hịi gian sử dụng nưóc giếng khoan (năm) Độ sâu giếng (m) Giá trị trung bìnli 7.3 35.7 Giá trị trung vị Min -Max tháng - 16 Nhiêt đô c'c) slư (n = 41) pH Eh (mV) 25.2 6.7 -106.1 28 25.4 6.7 - 124, 12 ~100 19.4-27.6 5,58 - 7.3 -163.5 - 126, ' Ket phân tích hàm lượng Mn As mẫu nước giếng nước giêng lọc lấy tỉnh Hà Nam trình bày frone bảng Từ kết phân tích thê phân bố mangan (hình 2), asen (hinh 3) trons nước giếng khoan Qua hình ta thấv ràng mẫu có hàm lượng m angan cao 0,5 mg/L nằm rải rác toàn tỉnh Hà Nam với điểm ô nhiễm không ô nhiễm xen lẫn Trong tơng số 41 mẫu nước giếng khoan 18 mẫu (chiếm 43% ) có nơng đ ộ Mn vượt tiêu chuân (0.5 mg/L) Nồng độ M n trun^ bình 0,8 mg./L li Phụ lục : K ết phân tích hàm lưọTig Mn, As nưóc giêng khoan sau lọc cát tóc số n g u ò i dân Hà Nam Ma m ău Xu ẳi G i ó i tính Mn n ó c !ọc {mg/L) Mn tóc (iĩig/'kg) A s tr ong n c lọc (Mg/L) As tr o ng tóc (mg/kg) Hla 44 Nữ 0.06 5.522 4,5 614 H lb 44 Na m 0.06 -:1.5 4.5 0.273 H2 41 Nữ 1.27 10.674