Phân tích dạng kim loại chì (Pb) và cadimi (Cd) trong đất và trầm tích bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

Phân tích dạng kim loại chì (Pb) và cadimi (Cd) trong đất và trầm tích bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

THÁI NGUYÊN - 2010

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ LAN ANH

THÁI NGUYÊN - 2010

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả đưa ra trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác

Tác giả

Trần Thị Lệ Chi

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc của mình tới PGS.TS Lê Lan Anh – Cô đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình, nghiên cứu và thực hiện luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Vũ Đức Lợi và các cô chú, anh chị phòng Hoá phân tích - Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi thực hiện đề tài nghiên cứu này

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm khoa Hoá học cùng các thầy cô giáo khoa Hoá học, trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên đã động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này

Thỏi Nguyên, tháng 8 năm 2010

Tác giả

TRẦN THỊ LỆ CHI

1.1 Một số quy trình phân tích và sự phân chia các dạng kim loại 4

1.1.1 Một số quy trình phân tích dạng kim loại 4

1.1.2 Sự phân chia các dạng kim loại 7

1.2 Giới thiệu chung về nguyên tố chì và cadimi 8

1.2.1 Tính chất lý - hóa học của nguyên tố chì 8

1.2.2.3 Một số ứng dụng và tác hại của cadimi 14

1.3 Các phương pháp định lượng chì, cadimi 15

1.3.1 Phương pháp phân tích hóa học 15

1.3.1.1 Phương pháp phân tích khối lượng 15

1.3.1.2 Phương pháp phân tích thể tích 15

1.3.2 Phương pháp phân tích công cụ 16

1.3.2.1 Phương pháp điện hoá 16

1.3.2.2 Phương pháp quang phổ 18

1.4 Giới thiệu về phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử [12, 14] 20

1.5 Khái quát một số đặc điểm tự nhiên và kinh tế - xă hội lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy [4] 2 2 1.5.1 Các nguồn thải gây ô nhiễm chủ yếu môi trường nước lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy 23

1.5.2 Hiện trạng chức năng môi trường nước lưu vực sông 25

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 28

2.1 Đối tượng nghiên cứu 28

2.2 Nội dung nghiên cứu 30

2.3 Lấy mẫu và xử lư mẫu 31

2.3.1 Lấy mẫu 31

2.3.2 Gia công mẫu 31

2.4 Trang thiết bị và hóa chất 31

2.4.1 Trang thiết bị 31

2.4.2 Hóa chất 32

2.4.3 Chuẩn bị hóa chất và dung dịch chuẩn 32

2.5 Xử lý thống kê kết quả thu được 33

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 34

3.1 Khảo sát ảnh hưởng của nền đến phép đo ngọn lửa 34

3.2 Khảo sát tỉ lệ khí cháy trong phép đo ngọn lửa 41

3.2.1 Đo nguyên tố chì 41

3.2.2 Đo nguyên tố cadimi 42

3.3 Khảo sát tốc độ hút mẫu trong phép đo ngọn lửa 42

3.3.1 Đo nguyên tố chì 42

3.3.2 Đo nguyên tố cadimi 43

3.4 Khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hóa trong phép đo ngọn lửa 43

3.4.1 Đo nguyên tố chì 43

3.4.2 Đo nguyên tố cadimi 44

3.5 Khảo sát giới hạn phát hiện (GHPH) trong phép đo ngọn lửa 44

3.5.1 Giới hạn phát hiện nguyên tố chì 44

3.5.2 Giới hạn phát hiện nguyên tố cadimi 45

3.6 Xây dựng đường chuẩn trong phép đo ngọn lửa 46

3.6.1 Xây dựng đường chuẩn định lượng nguyên tố chì 46

3.6.2 Xây dựng đường chuẩn định lượng nguyên tố cadimi 47

3.7 Xây dựng đường chuẩn trong phép đo lò Graphit 48

3.7.1 Xây dựng đường chuẩn định lượng nguyên tố chì 48

3.7.2 Xây dựng đường chuẩn định lượng nguyên tố cadimi 48

3.8 Khảo sát giới hạn phát hiện (GHPH) trong phép đo không ngọn lửa 49

3.8.1 Đo nguyên tố chì 49

3.8.2 Đo nguyên tố cadimi 50

3.9 Phân tích dạng chì và cadimi trong mẫu trầm tích và mẫu đất 51

3.9.1 Phân tích xác định dạng chì và cadimi trong mẫu trầm tích và mẫu đất 51

3.9.2 Phân tích xác định hàm lượng tổng số chì và cadimi trong trầm tích và đất

Bảng 3.1 Các dung dịch chì trong nền CH3COONH4 1M

Bảng 3.2 Các dung dịch chì trong nền CH3COONH4 1M đã axit hóa

Bảng 3.3 Các dung dịch chì trong nền NH2OH.HCl 0,04M trong HOAc 25% Bảng 3.4 Các dung dịch chì trong nền CH3COONH4 3,2M trong HNO3 20% Bảng 3.5 Các dung dịch chì trong nền axit

Bảng 3.6 Các dung dịch cadimi trong nền CH3COONH4 1M

Bảng 3.7 Các dung dịch cadimi trong nền CH3COONH4 1M đã axit hóa

Bảng 3.8 Các dung dịch cadimi trong nền NH2OH.HCl 0,04M trong HOAc 25%

Bảng 3.9 Các dung dịch cadimi trong nền CH3COONH4 3,2M trong HNO3

20%

Bảng 3.10 Các dung dịch cadimi trong nền axit

Bảng 3.11 Độ hấp thụ A của chì thay đổi theo tỉ lệ khí cháy Bảng 3.12 Độ hấp thụ A của cadimi thay đổi theo tỉ lệ khí cháy Bảng 3.13 Độ hấp thụ A của chì thay đổi theo tốc độ hút mẫu

4 5

5

23 24

24

26

26 28 30 34 34 35 35 35 36 36

36

37 37 41 42 42

Bảng 3.14 độ hấp thụ A của cadimi thay đổi theo tốc độ hút mẫu Bảng 3.15 Độ hấp thụ A của chì thay đổi theo chiều cao đèn Bảng 3.16 Độ hấp thụ A của cadimi thay đổi theo chiều cao đèn Bảng 3.17 Kết quả phân tích mẫu chì 1mg/l

Bảng 3.18 Kết quả phân tích cadimi 0,1mg/l Bảng 3.19 Kết quả phân tích chì 5g/l Bảng 3.20 Kết quả phân tích cadimi 0,5g/l

Bảng 3.21 Hàm lượng các dạng và tổng kim loại chì và cadimi trong trầm tích Bảng 3.22 Hàm lượng các dạng và tổng kim loại chì và cadimi trong đất Bảng 3.23 Giá trị pH của các mẫu đất nghiên cứu

Bảng 3.24 Kết quả phân tích nguyên tố đa lượng trong đất

Bảng 3.25 Kết quả phân tích chì và cadimi trong mẫu trầm tích chuẩn

43 44 44 45 46 49 50 52 59 63 64 65

Hình 1.3 Nguyên tắc của phương pháp cực phổ (a) và Von-Ampe hòa tan (b) 17

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo của mỏy quang phổ hấp thụ nguyên tử 22

Hình 2.1 Bản đồ vị trí lấy mẫu đất 28

Hình 2.2 Bản đồ vị trí lấy mẫu trầm tích 30

Hình 3.1 Ảnh hưởng của các nền ở từng nồng độ 41

Hình 3.2 Đường chuẩn định lượng chì 47

Hình 3.3 Đường chuẩn định lượng cadimi 48

Hình 3.4 Đường chuẩn định lượng chì 48

Hình 3.5 Đường chuẩn định lượng cadimi 49

Hình 3.6: Sự phân bố các dạng kim loại trong trầm tích 56

Hình 3.7 Tổng hàm lượng các kim loại trong trầm tích dọc lưu vực sông Nhuệ và

Đáy 56

Hình 3.8 Sự phân bố các dạng kim loại trong đất 61

Hình 3.9 Hàm lượng tổng các kim loại trong đất 62

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, khi thế giới đang đang trên con đường phát triển ở

mức toàn cầu hóa thì vấn đề ô nhiễm môi trường được đặt ra hết sức cấp thiết Tốc độ ô nhiễm ngày càng nhanh, mức độ ngày càng trầm trọng đã ảnh hưởng lớn đến hệ sinh thái toàn cầu, và vấn đề ô nhiễm kim loại nặng như cadimi (Cd), chì (Pb) trong các môi trường đất, nước, không khí đã tác động đến sức khỏe con người và các sinh vật, gây ra sự phá vỡ nhiều quá trình chuyển hóa và cân bằng sinh thái do độc tính và khả năng tích luỹ của chúng Những nguyên tố này, khác với hầu hết các chất gây ô nhiễm khác, không phân hủy sinh học và không trải qua một chu kỳ sinh thái sinh học chung mà trong đó nước tự nhiên là những con đường chính [43] Kim loại trong đất và trầm tích có thể bị hòa tan và đi vào môi trường nước tùy thuộc vào các điều kiện hóa lý của nước như: Hàm lượng tổng các muối tan, trạng thái oxi hóa khử, các chất hữu cơ tham gia tạo phức với kim loại [31], [42], [43], [48]

Tùy thuộc vào thành phần cấu tạo và các điều kiện địa chất, kim loại nặng có thể được phân chia thành các dạng hóa học khác nhau có liên quan với một loạt các pha hữu cơ và vô cơ Nhiều công bố đã tập trung vào việc nghiên cứu hàm lượng tổng kim loại trong đất và trầm tích [2], [27], [35], [37], [38], [46] Tuy nhiên, nó không thể cung cấp đủ thông tin về sự biến đổi, khả năng đáp ứng sinh học và độc tính của kim loại Độc tính và mức độ ảnh hưởng sinh học của chúng không chỉ phụ thuộc vào hàm lượng tổng của chúng mà còn phụ thuộc vào các dạng hóa học mà chúng tồn tại, gọi là các dạng của kim loại [23], [47], [48] Khi kim loại tồn tại ở dạng trao đổi hoặc cacbonat thì khả năng đáp ứng sinh học tốt hơn so với kim loại được lưu giữ trong cấu trúc tinh thể của trầm tích [23], [24], [25], [26], [28], [47], [51]

Chính vì vậy, việc phân tích hàm lượng tổng số các kim loại nặng chưa đủ để đánh giá mức độ gây ra ô nhiễm môi trường mà vấn đề là ở việc phân tích dạng hóa học (trạng thái tồn tại) của các kim loại nặng để thấy các dạng đó có liên quan tới mức độ độc như thế nào

Trong những năm qua, với việc sử dụng các kĩ thuật và công cụ phân tích hiện đại, trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong đất và trầm tích [20  23], [26  28], [31], [32], [35], [38  42], [44 

51]

Ở nước ta cũng đã có một số công trình bước đầu phân tích dạng tồn tại của các kim loại nặng trong các môi trường và thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà phân tích [1], [9], [10], [17], [36]

Có nhiều phương pháp đã được lựa chọn nhưng xét về độ nhạy, độ chọn lọc, khả năng phân tích một loạt mẫu ở các đối tượng khác nhau và về mặt kinh tế thì

phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử được đánh giá cao hơn cả

Do vậy đứng trước thực trạng ô nhiêm môi trường ngày càng gia tăng và sự cần thiết của việc phân tích dạng các kim loại phục vụ việc đánh giá mức độ ô

nhiễm môi trường mà chúng tôi chọn nghiên cứu đề tài: “Phân tích dạng kim loại

chì (Pb) và cadimi (Cd) trong đất và trầm tích bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử”

Với Môc tiêu đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu các nội dung sau:

- Phân tích xác định hàm lượng tổng và dạng của kim loại Pb và Cd trong

đất và trầm tích

- Đánh giá và so sánh kết quả thu được với những nghiên cứu trước đã tham khảo trong các tài liệu

Ý nghĩa khoa học của đề tài:

- Góp phần nghiên cứu phát triển, hoàn thiện và mở rộng phạm vi ứng dụng của các phương pháp hóa lý hiện đại trong việc phân tích dạng tồn tại của các nguyên tố kim loại

- Tạo cơ sở cho việc xây dựng các tiêu chuẩn môi trường dựa trên sự tồn tại các dạng có độc tính và mức độ đáp ứng sinh học khác nhau của các nguyên tố kim loại trong môi trường

- Luận văn được thực hiện bằng phương pháp thực nghiệm Các nội dung của luận văn được thực hiện tại Phòng Hóa phân tích -Viện Hóa học – Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Một số quy trình phân tích và sự phân chia các dạng kim loại 1.1.1 Một số quy trình phân tích dạng kim loại

Như đã nói ở trên, phân tích các dạng kim loại nặng có thể cung cấp nhiều

thông tin hữu ích liên quan đến tính chất hóa học hoặc khả năng linh động và đáp ứng sinh học của một nguyên tố cụ thể, do đó có thể đưa ra một ước tính thực tế hơn về tác động của kim loại đến môi trường [23], [43], [47]

- Quy trình chiết các dạng liên kết của kim loại trong trầm tích của A Tessier và các cộng sự [47] (hình 1.1) được coi là cơ sở của các quy trình sau này Quy trình này đã chia kim loại trong trầm tích thành năm dạng chính: Dạng trao đổi (F1), dạng liên kết với cacbonat (F2), dạng liên kết trong cấu trúc oxit sắt- mangan (F3), dạng liên kết với các hợp chất hữu cơ (F4), và dạng bền nằm trong cấu trúc tinh thể của trầm tích (gọi là dạng cặn dư) (F5)

- Kersten và Forstner (1986) đã đưa ra quy trình sau [42]:

Bảng 1.1 Quy trình phân tích dạng kim loại của Kersten và Forstner

Trao đổi 10 ml NH4OAc 1M pH=7, ở t0 phòng, trong 15 phút Cacbonat 20 ml NaOAc 1M pH =5, ở t0 phòng, trong 5 giờ

Dễ khử 20 ml NaOAc 1M /NH4OH.HCl 0.25M, pH= 5, ở t0

phòng trong 16 giờ

Khử trung bình 20 ml NH4OH.HCl 0.25M trong HOAc 25% , pH= 2, ở 90

C, trong 6 giờ

Hữu cơ \ sunphua

3 ml HNO3 0.01M, 5 ml 30% H2O2, 850C, 2 giờ Hoặc 2 ml HNO3 0.01M, 3 ml 30% H2O2, 850C, 3 giờ Hoặc 10 ml NH4OAc 1M pH =2, nhiệt độ phòng, 16 giờ

- Davidson và các cộng sự (1994) đưa ra quy trình [29], [42]:

Bảng 1.2 Quy trình phân tích dạng kim loại của Davidson

Trao đổi 20 ml axit HOAc 0,11M, ở t0 phòng, trong 16 giờ Dễ khử 20 ml NH4OH.HCl 0,1M (pH= 2)

Khử trung bình (HNO3),tại t0 phòng, trong 16 giờ Hữucơ\

sunphua

5 ml H2O2 8,8M, 1 giờ, t0 phòng, 1 giờ trong bình nước 850C, 20 ml NH4OAc 1M pH= 2, ở t0 phòng, trong 16 giờ

Phương pháp chiết chọn lọc của Han và Banin (1996) chia các dạng kim loại

trong trầm tích làm 6 dạng [48] gồm: Trao đổi, liên kết với cacbonat, ôxít dễ khử,

liên kết với các chất hữu cơ, liên kết với các cặn oxit, và dạng cặn dư (bảng 1.3)

Bảng 1.3 Quy trình phân tích dạng kim loại của Han và Banin

chất hữu cơ

3 ml HNO3 0,01M và 5ml H2O2 30%, ở 80◦C trong 2 giờ, thêm 2ml của H2O2, đun nóng trong 1 giờ Thêm 15 ml HNO3

0,01M, lắc trong 30 phút Liên kết với các

yếu dựa vào quy trình của Tessier [47], [51] và đã được cải tiến để tiết kiệm thời gian và phù hợp với các đối tượng mẫu khác nhau (Hình 1.2)

đoạn)8 ml MgCl2, lắc liên tục trong 1giờ, t0 phòng Cặn 2 Lớp dung dịch trên Liên kết với Cacbonat (F2) 20ml NH2OH.HCl 0,4M

trong HOAc 25% ở 960C, 4 giờ, thỉnh thoảng lắc

Đun với

HF-HCl-HNO3

Dạng hòa tan (F1) Cặn 1 Lớp dung dịch trên 8 ml NaOAc/ HOAc (pH=5),

lắc liên tục 4 giờ, t0 phòng Lớp dung dịch trên Cặn 3 Liên kết với oxit của Sắt và Mangan (F3) Lớp dung dịch trên Cặn 4 Lớp dung dịch trên Cặn dư (F5) Cặn 5 Liên kết với các chất hữu cơ (F4) 8ml H2O2 30% (pH=2) + 3ml HNO3 0,02M 850C, thỉnh thoảng lắc

10ml NaOAc 1M, 1,5ml HOAc 5M, lắc liên tục 6 giờ

12,5ml dung dịch (20g ascorbic, 50g NaCtr, 50g NaHCO3 trong 1 lít), lắc liên tục 24 giờ

11ml H2O2 30% (pH=5), 850C thỉnh thoảng lắc, 5 giờ, thêm 5 ml NH4OAc, lắc liên tục 1giờ

Hình 1.2 Sơ đồ chiết phân tích dạng kim loại nặng trong trầm tích của Tessier sau khi đã cải tiến [51]

1.1.2 Sự phân chia các dạng kim loại

Kim loại trong đất và trầm tích được chia thành 5 dạng chính: Dạng trao đổi,

dạng liên kết với cacbonat, dạng hấp phụ trên bề mặt ôxit sắt - mangan, dạng liên Mẫu trầm tích

(1g)

10ml CH3COONH4 1M, lắc 1h, Để ở nhiệt độ phòng

Khuấy liên tục

20ml CH3COONH4 1M axit hóa pH=5 với HOAc, lắc 5h

Để ở nhiệt độ phòng

20 ml NH2OH.HCl 0,04M trong (v/v) HOAc 25 % ở

950C trong 5h

10 ml CH3COONH4 3,2M trong HNO3 20%, lắc 0,5h ở nhiệt độ phòng

20 ml hỗn hợp 3:1 HCl-HNO3

Dạng trao đổi (F1)

Dạng liên kết với cacbonat (F2)

Dạng liên kết với sắt mangan oxit (F3)

-Dạng liên kết với

hữu cơ (F4) Dạng cặn dư nằm trong cấu trúc của trầm

tích (F5) (F5) Dịch chiết

Dịch chiết

Dịch chiết Phần cặn 1

Phần cặn 3

Phần cặn 4 Phần cặn 2

Dịch chiết

kết với các hợp chất hữu cơ và dạng bền nằm trong cấu trúc của trầm tích [25], [28], [44], [45], [51]

- Dạng trao đổi: Kim loại trong dạng này liên kết với trầm tích bằng lực hấp

phụ yếu trên các hạt Sự thay đổi lực ion của nước sẽ ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ hoặc giải hấp các kim loại này dẫn đến sự giải phóng hoặc tích lũy kim loại tại bề mặt tiếp xúc của nước và trầm tích (hoặc đất)

- Dạng liên kết với cacbonat: các kim loại liên kết với carbonat rất nhạy

cảm với sự thay đổi của pH, khi pH giảm thì kim loại tồn tại ở dạng này sẽ được giải phóng

- Dạng liên kết với Fe-Mn oxit: Ở dạng liên kết này kim loại được hấp phụ

trên bề mặt của Fe-Mn oxi hydroxit và không bền trong điều kiện khử, bởi vì trong điều kiện khử trạng thái oxi hóa khử của sắt và mangan sẽ bị thay đổi, dẫn đến các kim loại trong trầm tích (hoặc đất) sẽ được giải phóng vào pha nước

- Dạng liên kết với hữu cơ: Các kim loại ở dạng liên kết với hữu cơ sẽ

không bền trong điều kiện oxi hóa, khi bị oxi hóa các chất hữu cơ sẽ phân hủy và các kim loại sẽ được giải phóng vào pha nước

- Dạng cặn dƣ: Phần này chứa các muối khoáng tồn tại trong tự nhiên có thể

giữ các vết kim loại trong nền cấu trúc của chúng, do vậy khi kim loại tồn tại trong phân đoạn này sẽ không thể hòa tan vào nước trong các điều kiện như trên

Trong năm dạng trên, mức độ dễ hòa tan vào cột nước xếp theo thứ tự các dạng sau: Trao đổi  Liên kết với carbonat Liên kết với Fe - Mn oxit Liên kết với hữu cơ  Cặn dư

1.2 Giới thiệu chung về nguyên tố chì và cadimi [8], [13], [22] 1.2.1 Tính chất lý - hóa học của nguyên tố chì

1.2.1.1 Tính chất của đơn chất

Chì (Pb) thuộc nhóm IVA trong hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Chì có hai trạng thái oxy hóa bền chính là Pb(II) và Pb(IV) và có bốn đồng vị là

Pb, 206Pb, 207Pb và 208Pb Trong môi trường axit nó tồn tại dưới dạng ion Pb2+

trong các hợp chất vô cơ và hữu cơ

Chì có trong tự nhiên dưới dạng khoáng Sunfua Galen, khoáng

Cacbonate-Cerussite và Sunfat Anglessite Trong đất có một lượng nhỏ chì, sự hoà tan của chì trong đất tăng lên do quá trình axit hoá trong (đất chua) Chì có khả năng được tích tụ trong cây trồng trong quá trình sinh trưởng và do đó đối với cây lương thực bị nhiễm chì có thể dẫn đến sự ngộ độc do chì

Ở điều kiện thường, chì bị oxi hóa tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc trên bề mặt bảo vệ cho chì không tiếp tục bị oxi hóa nữa

Do E0(Pb 2+/Pb) = -0,126 V nên về nguyên tắc chì tan được trong HCl loãng và H2SO4 dưới 80% nhưng thực tế chì chỉ tương tác trên bề mặt với dung dịch axit HCl loãng và axit H2SO4 dưới 80% vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl2 và PbSO4) Với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó thì chì có khả năng tạo phức tan

PbCl2 + 2HCl H2[PbCl4 ] PbSO4 + H2SO4 Pb(HSO4)2

Chì tác dụng với HNO3 ở bất kì nồng độ nào

3Pb + 8HNO3 3Pb(NO3)2 + 2NO  + 4H2O

1.2.1.2 Hợp chất của chì

a, Chì oxit

- Chì có hai oxit là PbO, PbO2 và hai oxit hỗn hợp là chì metaplombat Pb2O3

(hay PbO.PbO2), chì orthoplombat Pb3O4 (2PbO.PbO2)

- Monooxit PbO là chất rắn có hai dạng: PbO - màu đỏ và PbO - màu vàng, PbO tan chút ít trong nước nên chì có thể tương tác với nước khi có mặt oxi

PbO tan trong axit và tan trong kiềm mạnh, khi đun nóng trong không khí bị oxi hoá thành Pb3O4

Đioxit PbO2 là chất rắn màu nâu đen, có tính lưỡng tính nhưng tan trong kiềm dễ hơn trong axit Khi đun nóng PbO2 mất dần oxi biến thành các oxit trong đó chì có số oxi hoá thấp hơn:

290 - 320 o

C 390 - 420 o

C 530 - 550 o

C

PbO2 Pb2O3 Pb3O4 PbO (Nâu đen) (Vàng đỏ) (Đỏ) (Vàng)

Chì orthoplombat (Pb3O4) hay còn gọi là minium, là hợp chất của Pb có các số

oxi hoá +2, +4 Nó là chất bột màu đỏ da cam, được dùng chủ yếu là để sản xuất thuỷ tinh pha lê, men đồ sứ và đồ sắt, làm chất màu cho sơn (sơn trang trí và sơn bảo vệ cho kim loại không bị rỉ)

Muối hiđroxoplombit dễ tan trong nước và bị thuỷ phân mạnh nên chỉ bền trong dung dịch kiềm dư

PbI2 + 2KI  K2[PbI4] PbCl2 + 2HCl  H2[PbCl4]

1.2.1.3 Một số ứng dụng và tác hại của chì

* Trong công nghiệp

- Chì được sử dụng trong pin, trong bình ăcqui, trong một số dụng cụ dẫn điện Một số hợp chất chì được thêm vào trong sơn, thủy tinh, đồ gốm như chất tạo màu, chất ổn định, chất kết gắn

- Các chất thải từ ứng dụng của sản phẩm chì nếu không được tái chế hợp lý sẽ đưa vào môi trường làm gia tăng lượng kim loại độc hại này trong môi trường Ngoài ra một số hợp chất chì hữu cơ như tetraetyl hoặc tetrametyl chì được thêm vào trong xăng đặc biệt ở những quốc gia đang phát triển

* Tác hại của chì đối với sức khỏe con người:

Chì là nguyên tố có độc tính cao đối với con người và động vật Nó xâm nhập vào cơ thể sống chủ yếu qua con đường tiêu hóa, hô hấp,… Tác động đến tủy xương và quá trình hình thành huyết cầu tố, nó thay thế canxi trong xương

Đặc tính nổi bật của chì là sau khi xâm nhập vào cơ thể sống nó ít bị đào thải mà tích tụ theo thời gian Khả năng loại bỏ chì ra khỏi cơ thể rất chậm, chủ yếu qua nước tiểu Chu kì bán rã của chì trong máu khoảng một tháng, trong xương từ 20-30 năm (WHO,1995 trích trong Lars Jarup, 2003)

Sau khi chì xâm nhập vào cơ thể người qua đường nước uống nó tích tụ lại rồi đến một mức độ nào đó mới gây độc Khi nồng độ chì trong nước uống là 0,042 - 1,000 mg/l sẽ xuất hiện triệu chứng bị ngộ độc kinh niên ở người Các hợp chất hữu cơ chứa chì có độc tính cao gấp hàng trăm lần so với các hợp chất vô cơ Khi bị nhiễm độc chì, nó sẽ gây ra nhiều bệnh như: Giảm trí thông minh; Các bệnh về máu, thận, tiêu hóa, ung thư,… Sự nhiễm độc chì có thể dẫn đến tử vong [3], [15] Những biểu hiện của ngộ độc chì cấp tính như nhức đầu, tính dễ cáu, dễ bị kích thích, và nhiều biểu hiện khác nhau liên quan đến hệ thần kinh

Con người bị nhiễm độc lâu dài đối với chì có thể bị giảm trí nhớ, giảm khả năng hiểu, giảm chỉ số IQ, xáo trộn khả năng tổng hợp hemoglobin có thể dẫn đến bệnh thiếu máu

Chì cũng được biết là tác nhân gây ung thư phổi, dạ dày và u thần kinh đệm Nhiễm độc chì có thể gây tác hại đối với khả năng sinh sản, gây sẩy thai, làm suy thoái nòi giống

1.2.2 Tính chất lý - hóa học của cadimi

1.2.2.1 Tính chất của đơn chất

Trong vỏ trái đất cadimi thường tồn tại dưới dạng khoáng vật như Grinolit (CdS), trong quặng Blende kẽm và Calanin có chứa khoảng 3% Cd Cadimi nguồn gốc tự nhiên là hỗn hợp của 6 đồng vị ổn định, trong đó có đồng vị 112

Cd (24,07%) và 114Cd (28,86%)

Cadimi dạng nguyên chất có màu trắng bạc nhưng trong không khí ẩm bị bao phủ bởi lớp màng oxit nên mất ánh kim, cadimi mềm, dễ nóng chảy, dẻo, có thể dát mỏng, kéo sợi được Khi cháy, cadimi cho ngọn lửa màu xẫm Cadimi là nguyên tố tương đối hoạt động Trong không khí ẩm cadimi bền ở nhiệt độ thường do có màng oxit bảo vệ

Cadimi tác dụng với phi kim: Halogen, lưu huỳnh và các nguyên tố không kim loại khác như phôt pho, selen…

Do thế điện cực khá âm nên cadimi dễ dàng tác dụng với cả axit không có tính oxi hóa:

a, Cadimi oxit: CdO

CdO rất khó nóng chảy, có thể thăng hoa khi đun nóng Hơi của nó rất độc

CdO có các mầu từ vàng tới nâu tuỳ thuộc quá trình chế hoá nhiệt

CdO không tan trong nước và không tan trong dung dịch axit CdO chỉ tan trong kiềm nóng chảy

CdO + 2KOHnc K2CdO2+ H 2O

Có thể điều chế CdO bằng cách đốt cháy kim loại trong không khí hoặc nhiệt phân hiđroxit hoặc muối cacbonat, nitrat

Cd(OH)2 CdO + H2O CdCO3 CdO + CO2

b, Cadimi hiđroxit: Cd(OH)2

Cd(OH)2 là kết tủa nhầy ít tan trong nước và có màu trắng Cd(OH)2 không thể hiện rõ tính lưỡng tính, tan trong dung dịch axit, không tan trong dung dịch kiềm mà chỉ tan trong kiềm nóng chảy

Khi tan trong axit, nó tạo thành muối của cation Cd2+ : Cd(OH)2 + 2HCl CdCl2 + 2H2O

Cd(OH)2 tan trong dung dịch NH3 tạo thành amoniacat Cd(OH)2 + 4NH3 [Cd(NH3)4 ](OH)2

c, Muối của Cd(II)

Các muối halogenua (trừ flourua), nitrat, sunphat, peclorat và axetat của Cd(II) đều dễ tan trong nước, còn các muối sunphua, cacbonat hay ortho photphat và muối bazơ ít tan Những muối tan khi kết tinh từ dung dịch nước thường ở dạng hiđrat

Trong dung dịch nước các muối Cd2+ bị thuỷ phân: Cd2+ + 2H2O  Cd(OH)2 + 2H+

Cd2+ có khả năng tạo phức [CdX4]2- (X = Cl-, Br-, I- và CN-), [Cd(NH3)4]2+, [Cd(NH3)6]2+

Các đihalogenua của cadimi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao

Đa số các muối đơn giản không có màu, CdS màu vàng, CdTe màu nâu Nhiều muối của Cd(II) đồng hình với nhau

1.2.2.3 Một số ứng dụng và tác hại của cadimi

* Trong công nghiệp

- Các ứng dụng chủ yếu của cadimi trong trong công nghiệp như: lớp mạ bảo vệ thép, chất ổn định trong PVC, chất tạo màu trong nhựa và thủy tinh, và trong hợp phần của nhiều hợp kim là một trong những nguyên nhân giải phóng cadimi vào môi trường

- Hàm lượng của cadimi trong phân lân biến động khác nhau tùy thuộc vào nguồn gốc của đá phosphate Phân lân có nguồn gốc từ đá phốt phát Bắc Carolina chứa Cd 0,054 g.kg-1, phân lân có nguồn gốc từ đá Sechura chứa hàm lượng Cd 0,012 g.kg

, trong khi đó phân lân có nguồn gốc từ đá phosphate Gafsa chứa 0,07 g.kg-1

* Tác hại của cadimi đối với sức khỏe con người:

Cadimi được biết gây tổn hại đối thận và xương ở liều lượng cao Nghiên cứu 1021 người đàn ông và phụ nữ bị nhiễm độc cadimi ở Thụy Điển cho thấy nhiễm độc kim loại này có liên quan đến gia tăng nguy cơ gãy xương ở độ tuổi trên 50

Bệnh Itai-itai, một loại bệnh nghiêm trọng liên quan tới xương ở lưu vực sông Jinzu tại Nhật Bản, lần đầu tiên gợi ý rằng cadimi có thể gây mất xương nghiêm trọng Itai-itai là kết quả của việc ngộ độc cadimi lâu dài do các sản phẩm phụ của quá trình khai thác mỏ được thải xuống ở thượng nguồn sông Jinzu Xương của các bệnh nhân này bị mất khoáng chất ở mức cao Những bệnh nhân với bệnh này điều bị tổn hại thận, xương đau nhức trở nên giòn và dễ gãy

Cadimi xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu qua thức ăn từ thực vật, được trồng trên đất giàu cadimi hoặc tưới bằng nước có chứa nhiều cadimi, hít thở bụi cadimi thường xuyên có thể làm hại phổi, vào trong phổi cadimi sẽ thấm vào máu và được phân phối đi khắp nơi Phần lớn cadimi xâm nhập vào cơ thể con người được giữ lại ở thận và được đào thải, còn một phần ít (khoảng 1%) vẫn giữ lại ở thận, do cadimi liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận Phần còn

lại được giữ lại trong cơ thể và dần dần được tích luỹ cùng với tuổi tác Khi lượng cadimi được tích trữ lớn, nó có thể thế chỗ Zn2+

trong các enzim quan trọng và gây ra rối loạn tiêu hoá và các chứng bệnh rối loạn chức năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá huỷ tuỷ sống, gây ung thư

1.3 Các phương pháp định lượng chì, cadimi

Hiện nay, có rất nhiều phương pháp khác nhau để xác định cadimi và chì như phương pháp phân tích khối lượng, phân tích thể tích, trắc quang, điện hoá, phổ phân tử UV - VIS, phổ phát xạ nguyên tử (AES), phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), quang phổ phát xạ plasma (ICP)…Sau đây là một số phương pháp xác định cadimi và chì

1.3.1 Phương pháp phân tích hoá học [5], [11]

Nhóm các phương pháp này dùng để xác định hàm lượng lớn (đa lượng) của

các chất, thông thường lớn hơn 0.05%, tức là mức độ miligam Các trang thiết bị và dụng cụ cho các phương pháp này đơn giản và không đắt tiền

1.3.1.1 Phương pháp phân tích khối lượng

Nguyên tắc: Dựa trên kết tủa chất cần phân tích với thuốc thử phù hợp Lọc,

rửa, sấy hoặc nung rồi cân và từ đó xác định được hàm lượng chất phân tích Ví dụ: Kết tủa chúng dưới dạng MSO4 (M=Cd, Pb).

1.3.1.2 Phương pháp phân tích thể tích

a, Xác định cadimi bằng phương pháp chuẩn độ Complexon [5]

Chuẩn độ Cd2+ bằng EDTA (Etyldiamin tetra-axetic hoặc ion của nó) trong môi trường đệm Urontropin (pH = 5 đến 6) với chất chỉ thị xylenol da cam (H6Ind) Dung dịch chuẩn chuyển từ màu đỏ (màu của phức giữa cadimi và chỉ thị) sang vàng (màu của chỉ thị tự do)

Các phản ứng:

H6Ind(vàng) + Cd2+ H4IndCd(tím đỏ) + 2H+ H4IndCd(tím đỏ) + H2Y2- CdY2- + H6Ind(vàng)

Cũng có thể chuẩn độ Cd ở môi trường kiềm (pH = 10) với chỉ thị ET-OO (ErioCrom T đen)

Phương pháp này cho phép xác định cadimi ở khoảng nồng độ 10-310-4M

b, Xác định Pb bằng phương pháp chuẩn độ Complexon:

Đối với chì, ta có thể chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA hay chuẩn độ ngược bằng Zn2+ hoặc chuẩn độ thay thế với ZnY2- chỉ thị ET00

- Cách 1: chuẩn độ trực tiếp Pb2+ bằng EDTA ở pH trung tính hoặc kiềm (pH khoảng 8  12), với chỉ thị ET-00

Pb2+ + H2Y2-  PbY2 - + 2H+H2Y2-(dư) + Zn2+  ZnY2- + 2H+ZnInd + H2Y2- ZnY2- + HInd ( đỏ nho) ( xanh)

- Cách 3: Chuẩn độ gián tiếp (thay thế) dùng ZnY2-, chỉ thị ET-OO

Do phức PbY2- bền hơn ZnY2- ở pH = 10 nên Pb2+ sẽ đẩy Zn2+ ra khỏi phức ZnY2- Sau đó, chuẩn Zn2+

sẽ xác định được Pb2+ Pb2+ + ZnY2-  Zn2+ + PbY2- ZnInd + H2Y2- ZnY2- + HInd (đỏ nho) (xanh)

Phương pháp phân tích thể tích có ưu điểm là nhanh chóng và dễ thực hiện, tuy nhiên cũng giống như phương pháp phân tích khối lượng, phương pháp này cũng không được sử dụng trong phân tích lượng vết, vì phải thực hiện quá trình làm giầu phức tạp

1.3.2 Phương pháp phân tích công cụ

1.3.2.1 Phương pháp điện hoá [5]

a, Phương pháp cực phổ

Phương pháp này sử dụng điện cực giọt thủy ngân Người ta tiến hành điện

phân và đo cường độ dòng với một dãy dung dịch chuẩn biết trước nồng độ, trong đó được quét thế tuyến tính rất chậm theo thời gian đồng thời ghi dòng là hàm của thế trên điện cực giọt thủy ngân rơi Cường độ dòng phụ thuộc thế điện phân trong dung dịch và thế điện cực Dựa vào đồ thị xác định được nồng độ chất phân tích khi biết cường độ dòng Giá trị nửa thế sóng cho biết thành phần định tính, chiều cao sóng cho biết thành phần định lượng của chất phân tích

Hình 1.3 Nguyên tắc của phương pháp cực phổ (a) và Von-Ampe hòa tan (b)

Phương pháp cực phổ nói chung cho độ nhạy chỉ đạt cỡ 10-410-5M

Phương pháp cực phổ xác định Cd và Pb chưa phát huy được hết tính ưu việt của nó vì vậy phải kết hợp với làm giàu thì mới tăng được độ nhạy

b, Phương pháp Von -Ampe hoà tan

Danh từ Von - Ampe được sử dụng để chỉ một nhóm các phương pháp phân tích điện hóa sử dụng điện cực làm việc không phải chỉ là điện cực giọt rơi thủy ngân như trong phương pháp cực phổ

Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là có độ nhạy cao từ 10-6  10-8 M và xác định được nhiều kim loại

a

Me+ Me0(Hg) Khử

i anoticatot

Nguyên tắc chung của phương pháp Von - Ampe hòa tan (SV) bao gồm hai giai đoạn (hình 1.3b) Giai đoạn 1 là điện phân làm giàu chất phân tích lên bề mặt điện cực làm việc Giai đoạn 2 hòa tan chất phân tích bằng quét thế ngược chiều và ghi dòng hòa tan Với kĩ thuật ghi đo hiện đại cộng với việc vi tính hóa, phương pháp pháp Von - Ampe hòa tan xung vi phân đang là một trong những phương pháp phân tích vết kim loại nặng nhạy nhất hiện nay, đạt tới 10-9 ÷10 -10 M

1.3.2.2 Phương pháp quang phổ

a, Phương pháp trắc quang [5]

Nguyên tắc: Phương pháp xác định dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh sáng của một dung dịch phức tạo thành giữa ion cần xác định với một thuốc thử vô cơ hay hữu cơ trong môi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm sáng Phương pháp định lượng phép đo:

A = K.C Trong đó: A: độ hấp thụ quang

Bùi Thị Thư [16]: Xác định được cadimi và chì bằng phản ứng tạo phức

đaligan với hai phối tử PAN và SCN trong dung môi hữu cơ là rượu isoamylic

Phương pháp trắc quang có độ nhạy, độ ổn định và độ chính xác khá cao, được sử dụng nhiều trong phân tích vi lượng, tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là độ chọn lọc không cao, vì một thuốc thử có thể tạo phức với nhiều ion

b, Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES) [12],[14]

Khi nguyên tử ở trạng thái hơi, nhờ một nguồn năng lượng thích hợp như nhiệt, điện để kích thích đám hơi nguyên tử tự do đó phát ra, sau đó thu phân li toàn bộ phổ phát xạ để đánh giá thành phần mẫu phân tích

Đây là kỹ thuật phân tích được sử dụng rộng rãi trong phân tích, nó cho phép xác định định tính và định lượng ở mức hàm lượng đa lượng hoặc vi lượng của rất nhiều nguyên tố Ưu điểm của phương pháp này là phân tích nhanh hàng loạt mẫu Phân tích cả những đối tượng rất xa dựa vào ánh sáng phát xạ của chúng Phương pháp này cho độ nhạy và độ chính xác cao Độ nhạy cỡ 0,001%

c, Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)[12],[14]

HTNT là một trong những phương pháp hiện đại, được áp dụng phổ biến trong các phòng thí nghiệm Phương pháp này xác định được hầu hết các kim loại trong mẫu sau khi đã chuyển hóa chúng về dạng dung dịch

Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) được ứng dụng với ba kĩ thuật là nguyên tử hoá bằng ngọn lửa (F - AAS) nguyên tử hoá không ngọn lửa (GF-AAS) và kĩ thuật đặc biệt trong trường hợp phân tích các nguyên tố có nhiệt độ hóa hơi thấp: Hóa hơi lạnh (Hg), hydrua hóa (As, Se, Sn…)

Phương pháp này được phát triển rất nhanh và hiện nay đang được ứng dụng rất phổ biến vì có độ nhạy rất cao (mức ppb) và độ chọn lọc cao (ứng với mỗi nguyên tố có một đèn catod rỗng) Do đó, khi phân tích lượng chất vết kim loại trong trường hợp không cần thiết phải làm giàu sơ bộ các nguyên tố cần phân tích, tránh được sự nhiễm bẩn mẫu khi xử lí qua các giai đoạn phức tạp Đây là đặc tính rất ưu việt của phương pháp này, ngoài ra còn có một số điểm mạnh khác như: Khả năng phân tích được gần 60 nguyên tố hoá học, ngoài các nguyên tố kim loại còn có thể phân tích được một số á kim (lưu huỳnh, clo…) và một số chất hữu cơ bằng phép đo gián tiếp; Lượng mẫu tiêu tốn ít; Thời gian tiến hành phân tích nhanh, đơn giản… Ngày nay trong phân tích hiện đại, phương pháp HTNT được sử dụng rất có hiệu quả đối với nhiều lĩnh vực như y học, dược học, sinh học, phân tích môi trường, phân tích địa chất, … đặc biệt phân tích lượng vết các nguyên tố kim loại Chính vì vậy mà chúng tôi sử dụng phương pháp hấp thụ nguyên tử (AAS) trong việc xác định hàm lượng các kim loại vết trong dịch chiết đất và trầm tích

1.4 Giới thiệu về phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử [12], [14]

Phương pháp phân tích dựa trên cơ sở đo phổ hấp thụ nguyên tử của một

nguyên tố được gọi là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (phép đo AAS)

Cơ sở lí thuyết của phép đo:

Đo sự hấp thụ năng lượng (bức xạ đơn sắc) của nguyên tử tự do ở trong trạng thái hơi (khí) khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố đó trong môi trường hấp thụ

Muốn thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố cần phải

thực hiện các quá trình sau:

1 Chọn các điều kiện và một loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do Đó chính là quá trình hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu

2 Chiếu chùm tia bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi nguyên tử tự do vừa được tạo ra ở trên Các nguyên tử của nguyên tố cần xác định trong đám hơi sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó

3 Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phổ người ta thu toàn bộ chùm sáng, phân ly và chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần phân tích để đo cường độ của nó Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thụ Trong một giới hạn nồng độ nhất định của nồng độ C, giá trị cường độ này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố ở trong mẫu phân tích theo phương trình:

cho mỗi phép đo; b là hằng số bản chất, phụ thuộc vào từng vạch phổ của từng nguyên tố Giá trị b=1 khi nồng độ C nhỏ, khi C tăng thì b nhỏ xa dần giá trị 1

Như vậy, mối quan hệ giữa Avà C là tuyến tính trong một khoảng nồng độ nhất định Khoảng nồng độ này được gọi là khoảng tuyến tính của phép đo Trong phép đo AAS, phương trình (*) ở trên chính là phương trình cơ sở để định lượng một nguyên tố

Trang bị của phép đo

Dựa vào nguyên tắc của phép đo, ta có thể mô tả hệ thống trang bị của thiết bị đo phổ AAS theo sơ đồ như sau:

Phần1 Phần2 Phần 3 Phần 4

Phần 1 Nguồn phát chùm tia bức xạ cộng hưởng của nguyên tố cần phân

tích Đó có thể là đèn catốt rỗng (Hollow Cathode Lamp-HCL), hay đèn phóng điện không điện cực (Electrodeless Discharge Lamp-EDL), hoặc nguồn phát bức xạ liên tục đã được biến điệu

Phần 2 Hệ thống nguyên tử hoá mẫu Hệ thống này được chế tạo theo ba loại

kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu Đó là:

- Kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu bằng ngọn lửa đèn khí (F-AAS) - Kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu không ngọn lửa (ETA-AAS) - Kỹ thuật hoá hơi lạnh (CV-AAS)

Phần 3 Bộ phận đơn sắc (hệ quang học) có nhiệm vụ thu, phân ly và chọn tia

sáng (vạch phổ) cần đo hướng vào nhân quang điện để phát hiện và đo tín hiệu hấp thụ AAS của vạch phổ

Phần 4 Bộ phận khuyếch đại và chỉ thị tín hiệu AAS Phần chỉ thị tín hiệu có

thể là:

- Điện kế chỉ thị tín hiệu AAS

PhaPhầ n 1

Phầ n 2

Phầ n 3

Phầ n 4

- Bộ tự ghi để ghi các pic hấp thụ - Bộ chỉ thị hiện số

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo của máy quang phổ hấp thụ nguyên tử

1.5 Khái quát một số đặc điểm tự nhiên và kinh tế - xã hội lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy [4]

Lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy thuộc các tỉnh: Hà Nội, Nam Định, Hà Tây, Hà Nam, Ninh Bình và Hoà Bình có diện tích tự nhiên khoảng 7665 km2

và dân số ước tính đến năm 2005 là 8706,2 nghìn người Đây là vùng lãnh thổ có điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên, môi trường phong phú và đa dạng, có vị thế địa lý đặc biệt quan trọng trong chiến lược phát triển kinh tế - xã hội (KT-XH) của vùng đồng bằng sông Hồng, trong đó có thủ đô Hà Nội, là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hoá, khoa học kỹ thuật và an ninh, quốc phòng của cả nước Trong xu thế phát triển KT - XH những năm gần đây, dưới tác động của các yếu tố tự nhiên và hoạt động của con

người, môi trường lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy đã và đang bị ô nhiễm, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước Nhiều vấn đề môi trường cấp bách đã và đang diễn ra rất phức tạp ở quy mô địa phương và toàn lưu vực

Lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy hiện nay đang chịu tác động mạnh mẽ của các hoạt động KT - XH, nhất là của các khu công nghiệp, sản xuất làng nghề, khu khai thác và chế biến, các tụ điểm dân cư Sự ra đời và hoạt động của hàng loạt các khu công nghiệp thuộc các tỉnh, thành phố, các hoạt động tiểu thủ công nghiệp trong các làng nghề, các xí nghiệp kinh tế quốc phòng cùng với các hoạt động khai thác, chế biến khoáng sản, canh tác trên hành lang thoát lũ, chất thải bệnh viện, trường học đã làm cho môi trường nói chung và môi trường nước nói riêng lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy biến đổi một cách đáng kể Đặc biệt trong giai đoạn hiện nay, trước sự phát triển của nền kinh tế thị trường đã có nhiều áp lực tác động xấu đến môi trường

lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy

1.5.1 Các nguồn thải gây ô nhiễm chủ yếu môi trường nước lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy

Bảng 1.4 Các nguồn thải gây ô nhiễm chính

Nước thải công nghiệp

- Cơ khí, nhiệt điện và luyện kim (đen + màu)

- Hoá chất

- Công nghiệp giấy - Chế biến thực phẩm - Khai thác chế biến

- Ô nhiễm do chất hữu cơ, gây đục, chất rắn, màu, axit, kim loại nặng

- Ô nhiễm do chất hữu cơ, phenol, lignin, gây đục, chất rắn, màu, kim loại nặng

- Ô nhiễm do chất hữu cơ, gây đục vi khuẩn Chất rắn lơ lửng, mùi, màu

- Ô nhiễm do chất hữu cơ, gây đục, chất rắn lơ lửng, mùi, màu và ô nhiễm đặc biệt

- Chất thải sinh hoạt và bệnh viện (nước thải, chất thải rắn)

- Ô nhiễm hữu cơ, phú dưỡng, ô nhiễm do vi khuẩn, gây đục

- Chất thải làng nghề và tiểu - Ô nhiễm hữu cơ, phú dưỡng, ô nhiễm đặc biệt

thủ công nghiệp Nông nghiệp: - Sử dụng phân bón - Thuốc trừ sâu, cỏ - Khai hoang

vực sông Nhuệ - sông Đáy được trình bày trong bảng 1.5

Bảng 1.5 Tỷ lệ các nguồn thải chính gây ô nhiễm môi trường lưu vực sông Nhuệ và sông Đáy

Bảng 1.6 Lượng nước thải đổ ra lưu vực sông Nhuệ và sông Đáy

Số

TT Tỉnh

Lượng nước thải (103

m3/ngày, đêm) Sinh hoạt Công nghiệp Tổng số

Ngoài 257 nguồn thải chính và tập trung nêu trên còn có các loại nguồn thải khác gây ô nhiễm môi trường chưa được xử lý và chưa được kiểm soát cả về số lượng và chất lượng trước khi thải vào sông là: Nguồn thải do hoạt động nông nghiệp và sinh hoạt

1.5.2 Hiện trạng chức năng môi trường nước lưu vực sông

Lưu vực sông Nhuệ và sông Đáy nói chung, các đoạn sông của lưu vực nói riêng đang phải gánh chịu các chức năng không phù hợp và trái ngược nhau Điển hình là vấn đề sông Nhuệ - sông Đáy là nguồn nước cấp sinh hoạt cho tỉnh Hà Nam song lại là nơi chứa nước thải, rác thải, đặc biệt từ các nguồn thải ở ngoài tỉnh nằm ở phía thượng lưu sông Nhuệ là Hà Nội và Hà Tây

- Tại Hà Nội: Sông Tô Lịch đón nhận toàn bộ nước thải của thành phố

- Tại Hà Tây: Sông Nhuệ - sông Đáy đón nhận nước thải của các làng nghề, bệnh viện 103, các trụ sở Ban, Ngành và nước thải sinh hoạt của dân

- Tại Hà Nam: Ngay tại tỉnh Hà Nam cũng có nhiều nguồn thải góp phần gây ô nhiễm, tiêu biểu là: Rác thải từ các các khu chợ (chợ Mới, chợ Bầu) bị đổ thẳng xuống sông Nước thải sinh hoạt của đa phần các cơ sở sản xuất kinh doanh nằm

ven sông Đáy chỉ được xử lý sơ bộ rồi được thải thẳng ra sông Đáy Hiện tại 3 cơ sở sản xuất tại khu công nghiệp Đồng Văn, nước thải từ các bệnh viện, trường học đang xả nước thải trực tiếp ra sông Nhuệ, không qua xử lý

Sau đây là hiện trạng phân vùng chức năng môi trường nước lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy và khả năng đáp ứng cho các đối tượng dùng nước trong khu

Nước ô nhiễm trung bình và nặng

- Tưới tiêu cho nông nghiệp, nuôi thuỷ sản, chứa nước thải

Liệt

Nước ô nhiễm nặng - Tưới tiêu cho nông nghiệp, nuôi thuỷ sản, chứa nước thải 3 Khe Tang Nước ô nhiễm trung

Nước ô nhiễm nặng

Tưới tiêu cho nông nghiệp, nuôi thuỷ sản, cấp nước cho làng nghề, chứa nước thải

2 Tế Tiêu - Mỹ Đức (Hà Tây)

Nước ô nhiễm trung bình

Tưới tiêu cho nông nghiệp, nuôi thuỷ sản, chăn nuôi, cấp nước cho làng nghề, cấp nước cho sinh hoạt, giao thông thuỷ, chứa nước thải

4

Đập Phùng Đan Phượng - Hà Nội

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Đối tượng nghiên cứu

- Các mẫu đất, mô tả vị trí lấy mẫu được đưa ra ở bảng 2.1

Bảng 2.1 Mô tả vị trí lấy mẫu đất

Đất trồng rau cải Ngồng (ĐA) Đông Anh - Hà Nội Đất trồng rau cải Canh (ĐA) Đông Anh - Hà Nội Đất trồng rau Muống Cạn (ĐA) Đông Anh - Hà Nội Đất trồng rau Muống Cạn (TL) Thanh Liệt - Hà Nội Đất trồng rau Muống Cạn (CD) Cầu Diễn - Hà Nội

Hình 2.1 : Bản đồ vị trí lấy mẫu đất

- Các mẫu trầm tích, mô tả vị trí lấy mẫu được đưa ra ở bảng 2.2

Bảng 2.2 Mô tả vị trí lấy mẫu trầm tích

Điểm lấy mẫu

Địa giới

Thanh Liệt Hà Nội Điểm giao cắt giữa sông Nhuệ và Tô Lịch

Sông Nhuệ, trước điểm giao nhau giữa sông Đáy và sông Nhuệ

Cầu Quế Hà Nam Sông Đáy, trước khi hợp lưu với sông Nhuệ

Sông Đáy, sau điểm giao nhau giữa sông Đáy và sông Nhuệ

Hình 2.2 Bản đồ vị trí lấy mẫu trầm tích

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Xây dựng đường chuẩn định lượng cadimi và chì

- Bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với kĩ thuật nguyên tử hóa

ngọn lửa

+ Khảo sát ảnh hưởng của nền đến phép đo

+ Khảo sát các điều kiện đo phổ: Tỉ lệ khí cháy, tốc độ hút mẫu, chiều cao ngọn lửa

+ Khảo sát giới hạn phát hiện của phương pháp

- Với kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa: Khảo sát giới hạn phát hiện của

phương pháp