Đang tải... (xem toàn văn)
Xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu sử dụng nước sạch ngày càng cao. Tuy nhiên, sự bùng nổ dân số cùng với tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa nhanh chóng đã tạo ra một sức ép lớn tới môi trường sống. Đặc biệt là với nguồn nước ngầm và nước sinh hoạt.
TẠP CHÍ KHOA HỌC − SỐ 8/2016 89 PHÂN TÍCH, TÍCH, ĐÁNH GIÁ H M LƯỢ LƯỢNG CHÌ V MANGAN TRONG NƯỚ NƯỚC GIẾ GIẾNG SINH HOẠ HOẠT TRÊN ĐỊ ĐỊA B N XÃ PHÚC TRẠ TRẠCH, CH, HUYỆ HUYỆN BỐ TRẠ TRẠCH, TỈ TỈNH QUẢ QUẢNG BÌNH Nguyễn Mậu Thành1 Trường Đại học Quảng Bình Tóm Tóm tắ tắt: Xã hội ngày phát triển nhu cầu sử dụng nước ngày cao Tuy nhiên, bùng nổ dân số với tốc độ thị hố, cơng nghiệp hố nhanh chóng tạo sức ép lớn tới môi trường sống Đặc biệt với nguồn nước ngầm nước sinh hoạt Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) ñược áp dụng ñể xác định hàm lượng chì mangan nước giếng sinh hoạt khu vực xã Phúc Trạch huyện Bố Trạch tỉnh Quảng Bình Phương pháp cho độ lặp lại cao với RSD < 5,38%, ñộ thu hồi 94,76 ÷ 103,16%, giới hạn phát thấp Kết cho thấy hàm lượng trung bình chì mangan tương ñối thấp, 0,0027 mg/l 0,160 mg/l Hàm lượng chì mangan nước đạt với tiêu chuẩn cho phép Việt Nam Từ khóa khóa: Nước giếng, phương pháp AAS, chì, mangan, tiêu chuẩn ĐẶT VẤN ĐỀ Nước tài nguyên vô quan trọng ñối với sống trái ñất, sở cho sống sinh vật Tuy nhiên với phát triển khoa học cơng nghệ, q trình thị hố diễn mạnh mẽ nhu cầu người ngày ñược nâng cao, sống ngày cải thiện Kéo theo vấn đề nhiễm mơi trường, nhiễm nguồn nước ngày nghiêm trọng chất thải nhà máy, xí nghiệp, cơng trình thị thải mơi trường chưa qua xử lí, chất thải rắn người sử dụng sinh hoạt hàng ngày khơng thu gom để xử lí triệt để ñã làm ô nhiễm ảnh hưởng ñến chất lượng nguồn nước ngầm Vì vấn đề sức khỏe người ñang bị ñe doạ nghiêm trọng chất lượng nước khơng đảm bảo [1,4] Chì (Pb) gây ảnh hưởng đến tổng hợp máu, phá vỡ hồng cầu, gây hại ñến hệ thân kinh, hệ thân kinh trẻ sơ sinh, chì kìm hãm việc sử dụng oxi glucoza để sản Nhận ngày 02.8.2016; gửi phản biện duyệt ñăng ngày 15.9.2016 Liên hệ tác giả: Nguyễn Mậu Thành; Email: Thanhhk18@gmail.com 90 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐÔ H NỘI xuất lượng cho trình sống Sự kìm hãm nhận thấy nồng độ chì máu khoảng 0,3 mg/l Nếu hàm lượng máu 0,5 - 0,8 mg/l gây rối loạn chức thận phá huỷ não [1] Trong thể người, mangan (Mn) trì số men quan trọng tăng cường trình tạo xương, cần cho trình tổng hợp protein, làm giảm lượng ñường máu tránh khỏi tiểu ñường Tuy nhiên, hàm lượng mangan vượt mức cho phép dẫn ñến tượng ngộ ñộc, gây rối loạn thần kinh với biểu rung giật kiểu Parkinson [6] Phúc Trạch xã miền núi nằm vùng ñệm vườn Quốc gia Phong Nha – Kẻ Bàng, nằm cách trung tâm huyện khoảng 36 km phía Tây, gồm có 12 thơn phân bố thành khu vực: Khu vực Phúc Đồng có thơn từ thơn đến thơn 4; khu vực Phúc Khê có thôn: thôn 1, thôn 3; khu vực Thanh Sen có thơn: Thơn đến thơn Khu vực chày lập có thơn thơn Chày Lập Theo thống kê thực tế xã tính đến năm 2016, tồn xã có 100% hộ dân dùng nước giếng đào giếng khoan cho sinh hoạt Đặc biệt, ñịa bàn xã có địa hình khơng phẳng, bao gồm dạng chủ yếu là: Địa hình đồi núi đá vơi; địa hình đồi núi nằm xen lẫn vùng đồng địa hình núi đá Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử phương pháp phân tích đại ứng dụng rộng rãi ñể xác ñịnh hàm lượng nguyên tố vi lượng ñối tượng mẫu như: mẫu quặng, mẫu nước, thực phẩm, dược phẩm, [2] Vì vậy, báo chúng tơi trình bày kết xác định, ñánh giá hàm lượng chì mangan (Me) nước giếng sinh hoạt vài hộ dân xã Phúc Trạch huyện Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình phương pháp AAS THỰC NGHIỆM 2.1 Thiết bị, dụng cụ, hoá chất Các ống nghiệm thuỷ tinh chịu nhiệt 30 ml có nắp xốy; Cốc thuỷ tinh chịu nhiệt, thể tích 100 ml, 250 ml, 1000 ml; Bình định mức thuỷ tinh, thể tích 25 ml, 50 ml, 100 ml, 1000 ml Thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử AA 400 hãng Perkin Elmer với kĩ thuật lửa; micropipette Eppendorf đầu hút Các hố chất sử dụng có độ tinh khiết PA Merck: Dung dịch chuẩn chì, mangan (1001 ± ppm; 1000 ± ppm), axít HNO3 đặc, H2O2 đặc, nước cất 2.2 Nguyên liệu, thời ñiểm thiết bị lấy mẫu Mẫu nước sinh hoạt ñược lấy giếng ñào hộ dân khu vực (Phúc Đồng, Phúc Khê, Thanh Sen Chày Lập) xã Phúc Trạch huyện Bố Trạch tỉnh Quảng Bình TẠP CHÍ KHOA HỌC − SỐ 8/2016 91 vào ñợt Các giếng ñược lựa chọn ñể lấy mẫu giếng ñang ñược dùng thường xun cho sinh hoạt gia đình Thời điểm lấy mẫu: Đợt ngày 19/06/2016 (trời nóng bức, nhiệt độ khơng khí 380C); Đợt ngày 7/08/2016 (trời nắng nhẹ, nhiệt độ khơng khí 330C, trước thời điểm lấy mẫu ngày trời có mưa giơng, thời điểm lấy mẫu trời không mưa) Thiết bị lấy mẫu bảo quản mẫu: Thiết bị lấy mẫu kiểu ngang, loại chuyên dùng cho lấy mẫu nước mặt Việc lấy mẫu bảo quản mẫu theo quy ñịnh Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 5993:1995 – Chất lượng nước – Lấy mẫu Hướng dẫn bảo quản xử lí mẫu; TCVN 5996:1995 – Chất lượng nước – Lấy mẫu Kí hiệu mẫu nước giếng Ni-j, đó: i = ÷ (ñợt lấy mẫu), j = ÷ (ví trí giếng lấy mẫu) 2.3 Phương pháp phân tích Trong nghiên cứu này, áp dụng kĩ thuật phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử với kĩ thuật pha mẫu ướt Được thực Trung tâm Kĩ thuật Đo lường Thử nghiệm - Chi cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quảng Bình chấp nhận điều kiện hoạt động thiết bị cơng bố [2], nêu Bảng Bảng Bảng Điều kiện ño F-AAS xác ñịnh Pb Mn nước Thống số Pb Mn λ (nm) 283,31 279,48 Khe ño (mm) 2,7/1,8 2,7/1,8 Hỗn hợp khí đốt KK-C2H2 KK-C2H2 Kiểu đèn Catot rỗng chì Catot rỗng mangan Đèn bổ D2 D2 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xây dựng ñường chuẩn, khảo sát giới hạn phát hiện, giới hạn ñịnh lượng Đường chuẩn xác ñịnh hàm lượng chì mangan thể Hình Bảng 2, với Pb phương trình có dạng: A = 0,021C + 0,001; Mn phương trình có dạng: A = 0,274C + 0,005, C hàm lượng (ppm) TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐÔ H 92 (a) NỘI (b) Hình Đường chuẩn xác định Pb Mn nước (a.Pb; b.Mn) Để xác ñịnh giới hạn phát (LOD) độ nhạy phương pháp, chúng tơi áp dụng theo quy tắc "3σ" [8] Theo quy tắc này, giới hạn phát tính sau: y = yb + 3σ hay y = yb + 3Sb Trong đó, y giới hạn phát tín hiệu ứng với giới hạn phát Biết tín hiệu y tính giới hạn phát từ phương trình đường chuẩn y = a + bC LOD = (y – a)/b) Trong đó, yb nồng ñộ tín hiệu mẫu trắng; σb (hoặc Sb) ñộ lệch chuẩn nồng ñộ tín hiệu mẫu trắng Có thể xác định yb Sb sau: tiến hành thí nghiệm để thiết lập phương trình đường chuẩn y = a + bC Từ xác định yb Sb cách chấp nhận yb giá trị y C = y = a Sb = Sy theo công thức sau [8]: n Sb = Sy = ∑ (y i − Yi ) i =1 n−2 Ở ñây, yi giá trị thực nghiệm y Yi giá trị tính từ phương trình đường chuẩn y Từ phương trình đường chuẩn, biến đổi ta tính LOD theo cơng thức sau: LOD = 3Sy/b Ở đây, b ñộ dốc ñường chuẩn hồi quy tuyến tính b độ nhạy phương pháp: b = A / C Để tính giới hạn ñịnh lượng (LOQ) phép ño, sử dụng công thức: LOQ = 10Sy/b ≈ 3,3 LOD Kết tính tốn LOD LOQ phương pháp trình bày Bảng Bảng Các giá trị a, b, Sy, LOD, LOQ tính từ phương trình đường chuẩn A= bC + a Me a b Sy R LOD, ppm LOQ, ppm Pb 0,001 0,021 0,001 0,9997 0,052 0,173 Mn 0,005 0,274 0,006 0,9996 0,063 0,210 TẠP CHÍ KHOA HỌC − SỐ 8/2016 93 Từ Bảng ta thấy, giới hạn phát (LOD), giới hạn ñịnh lượng (LOQ) phép đo F-AAS phép xác định chì mangan ñã ñược xác ñịnh Cụ thể LOD xác ñịnh chì 0,052 mangan 0,063 ppm; LOQ xác ñịnh chì mangan 0,173 0,210 ppm 3.2 Đánh giá ñộ lặp lại ñộ ñúng phép ño Độ lặp lặp lại ñược xác ñịnh qua ñộ lệch chuẩn (S) hay ñộ lệch chuẩn tương đối (RSD) [8] Chúng tơi tiến hành phân tích mẫu nước N1-j Đo ba mẫu N1-j, mẫu ño ba lần Theo Horwitz, phân tích nồng độ cỡ ppb, sai số nội phịng thí nghiệm nhỏ ½ RSD tính theo cơng thức [8]: RSD(%)= 2(1 – 0,5lgC) (C nồng ñộ chất phân tích) đạt u cầu Lấy mẫu N1-j, thêm chuẩn vào mẫu ba lần với nồng ñộ chì mangan tăng dần Các kết cho thấy, phương pháp F-AAS phân tích mẫu nước đạt độ lặp lại tương ñối tốt RSD < 4,18% ñối với chì RSD < 5,38% mangan Độ phương pháp phân tích chì mangan xác định thơng qua độ C − C1 × 100 Trong đó, C0 nồng độ thu hồi (Recovery) theo công thức [9]: Re v(%) = Co chất phân tích thêm vào mẫu thật; C1 nồng độ chất phân tích mẫu thật; C2 nồng độ chất phân tích mẫu thật ñược thêm chuẩn Kết phương pháp xác ñịnh hàm lượng chì mangan sau ba lần đo thêm ñồng thời 0,5 ppm Pb 0,5 ppm Mn vào ba mẫu nước nói cho độ thu hồi đạt từ 94,76 ÷ 98,85 % 96,57 ÷ 103,16% Vậy, phương pháp F-AAS ñạt ñược ñộ ñúng tốt, nên áp dụng để phân tích chì mangan nước giếng sinh hoạt 3.3 Xác ñịnh hàm lượng chì mangan nước giếng sinh hoạt Kết phân tích hàm lượng chì mangan nước giếng sinh hoạt hộ dân thuộc thôn xã Phúc Trạch huyện Bố Trạch, sau ñợt với 16 mẫu nước biểu diễn Hình Hình Kết xác định hàm lượng Pb Mn nước giếng sinh hoạt (a.Pb; b.Mn) TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐÔ H 94 NỘI Từ kết Hình 2, thấy hàm lượng chì mangan trung bình nước giếng tương ñối thấp (0,0027 mg/l ñối với Pb 0,160 mg/l ñối với Mn) 3.4 Đánh giá, so sánh hàm lượng chì mangan nước giếng 3.4.1 Đánh giá hàm lượng Pb Mn nước sinh hoạt thời ñiểm khảo sát (a) (b) Hình Kết hàm lượng Me 16 mẫu nước giếng vị trí (a.Pb; b.Mn) Để đánh giá hàm lượng trung bình chì sắt theo vị trí thời gian lấy mẫu chúng tơi áp dụng phương pháp thống kê vào xử lí số liệu Từ kết thu được, chúng tơi biểu diễn qua Hình Dùng Data Analysis Microsoft Excel 2010, áp dụng phương pháp Anova chiều ñánh giá khác hàm lượng kim loại hai ñợt lấy mẫu, thu ñược kết Bảng Bảng Kết phân tích anova chiều biến ñộng hàm lượng Pb Mn Me Pb Mn Tổng bình phương Bậc tự Phương sai Giữa vị trí 2,76.10-7 2,76.10-7 Sai số thí nghiệm 1,93.10-5 14 1,38.10-6 Phương sai tổng 1,96.10-5 15 Giữa vị trí 0,00019 0,00019 Sai số thí nghiệm 0,01984 14 0,00142 Phương sai tổng 0,02013 15 Nguồn phương sai Fbảng Ftính P 0,199 0,661 4,600 0,133 0,721 4,600 (Fcrit) TẠP CHÍ KHOA HỌC − SỐ 8/2016 95 Từ Bảng ta thấy, P > 0,05 Ftính < Fbảng khơng có sai khác khơng có ý nghĩa sai khác Hay nói cách khác hàm lượng kim loại mẫu nước giếng sinh hoạt hai đợt lấy mẫu khơng khác mặt thống kê 3.4.2 So sánh hàm lượng Pb Mn nước giếng với tiêu chuẩn nước uống Việt Nam Kết so sánh hàm lượng chì mangan nước giếng với tiêu chuẩn nước uống, cụ thể: Theo QCVN 01:2009/BYT (do Cục Y tế dự phịng Mơi trường biên soạn ñược Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành theo thông tư số 04/2009/TT-BYT ngày 17 tháng năm 2009), (TCVN 6002-1995, ISO 6333-1986) [7] ñược thể Bảng Bảng Kết so sánh hàm lượng Pb Mn với nước uống tiêu chuẩn Kim loại Pb Mn Vị trí lấy mẫu Xã Phúc Trạch TC cho Hàm lượng phép VN TB (mg/l) (mg/l) [7] Phương sai (S2) Độ lệch chuẩn (S) ttính tlí thuyết (p=0,95; f=15) 0,0027 ≤ 0,01 1,21.10-6 0,0011 25,711 2,131 0,160 ≤ 0,3 1,23.10-3 0,035 15,252 2,131 Qua Bảng cho thấy, giá trị ttính lớn tlí thuyết (p = 0,95; f = 15) Điều có nghĩa cho thấy hàm lượng chì mangan nước sinh hoạt vài hộ dân xã Phúc Trạch huyện Bố Trạch khác với tiêu chuẩn cho phép với p < 0,95 mặt thống kê Cụ thể hàm lượng cho chì mangan nước giếng sinh hoạt ñây ñều nằm phạm vi cho phép tiêu chuẩn Việt Nam Điều cho thấy chưa có bất an cho người tiêu dùng chì mangan nước giếng sinh hoạt ñịa ñiểm khảo sát KẾT LUẬN Đã áp dụng phương pháp AAS để xác định hàm lượng chì mangan 16 mẫu nước giếng sinh hoạt hộ dân thuộc xã Phúc Trạch Kết có độ lặp lại, độ xác cao giới hạn phát thấp Kết phân tích mẫu nước đây, cho thấy hàm lượng trung bình chì mangan tương ñối thấp 0,0017 mg/l 0,160 mg/l, nằm giới hạn cho phép với tiêu chuẩn nước uống Có thể nói khơng có bất an chì mangan nước cho người sinh hoạt thời gian ñịa ñiểm khảo sát Đã tiến hành ñánh giá biến ñộng hàm lượng chì mangan theo thời gian vị trí lấy mẫu Kết cho thấy hàm lượng chì mangan mẫu nước giếng hai đợt lấy mẫu khơng khác mặt thống kê 96 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐÔ H NỘI TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Huy Bá (2001), Độc học môi trường, Nxb Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nxb Đại học Quốc gia, Hà Nội Từ Vọng Nghi, Huỳnh Văn Trung, Trần Tứ Hiếu (1986), Phân tích nước, Nxb Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội Nguyễn Thanh Sơn, Trần Ngọc Anh (2010), "Chất lượng nước sinh hoạt nông thôn tỉnh Quảng Trị - kết ñiều tra năm 2008", Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên Công nghệ 26, số 3S tr 443-448 Nguyễn Mậu Thành, Trần Đức Sỹ, Nguyễn Thị Hồn (2015), "Phân tích đánh giá hàm lượng sắt hàu khu vực sông Nhật Lệ, thị trấn Qn Hàu - Quảng Bình", Tạp chí Khoa học Giáo dục, Đại học Sư phạm Huế, 1(33), tr.111-117 Nguyễn Mậu Thành, Hoàng Thị Cẩm Chương, Nguyễn Đức Vượng (2015), "Xác ñịnh, ñánh giá hàm lượng sắt mangan nước giếng sinh hoạt vài hộ dân ñịa bàn xã Lộc Ninh - Đồng Hới - Quảng Bình", Tạp chí Khoa học Giáo dục, Đại học Sư phạm Đà Nẵng, 15(02), tr.21-25 Bộ Y Tế (2009), "Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia chất lượng nước ăn uống", Banh hành kèm theo thông tư số 04/2009/TT-BYT Miller J C., Miller J N (1998), Statistics for Analytical Chemistry, 2th, Ellis Howood Limited, Great Britain Miller J C., Miller J N (2010), Statistics and Chemometrics for Analytical Chemistry, Ed 6th, Pearson Education Limited, England ANALYSING AND EVALUATING THE CONTENT OF LEAD AND MAGANESE IN DRINKING-WATER IN PHUC TRACH COMMUNE, BO TRACH DISTRICT, QUANG BINH PROVINCE Abstract: Abstract The more developing the social is, the higher need of using clean water is However, the overpopulation, urbanization and industrialization are fast causing high pressure to our environment; especially, to the ground water and well- water The atomic absorption spectrophotometric method is applied to determine the content of lead and manganese in well-water at some households in Phuc Trach Commune, Bo Trach District, Quang Binh Province This method has high repeatability with RSD < 5,38% and the recovery from 94,76% to 103,16% and low limit of detection This result shows that the average of lead and manganese’s content in water is relatively low 0,0027 mg/l and 0,160 mg/l The lead and manganese content in water meets the allowed standards of Viet Nam Key words: words Well-water; AAS method; lead; manganese; standard ... chì mangan nước giếng sinh hoạt Kết phân tích hàm lượng chì mangan nước giếng sinh hoạt hộ dân thuộc thôn xã Phúc Trạch huyện Bố Trạch, sau ñợt với 16 mẫu nước biểu diễn Hình Hình Kết xác ñịnh hàm. .. 3.4 Đánh giá, so sánh hàm lượng chì mangan nước giếng 3.4.1 Đánh giá hàm lượng Pb Mn nước sinh hoạt thời điểm khảo sát (a) (b) Hình Kết hàm lượng Me 16 mẫu nước giếng vị trí (a.Pb; b.Mn) Để đánh. .. vậy, báo chúng tơi trình bày kết xác định, đánh giá hàm lượng chì mangan (Me) nước giếng sinh hoạt vài hộ dân xã Phúc Trạch huyện Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình phương pháp AAS THỰC NGHIỆM 2.1 Thiết