Xác định hàm lượng các nguyên tố chì, thủy ngân, cadimi, asen trong đất một số vùng trồng rau ở đà lạt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH PHẠM NGỌC TÚ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CÁC NGUYÊN TỐ CHÌ, THỦY NGÂN, CADIMI, ASEN TRONG ĐẤT MỘT SỐ VÙNG TRỒNG RAU Ở ĐÀ LẠT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Vinh, 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH PHẠM NGỌC TÚ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CÁC NGUYÊN TỐ CHÌ, THỦY NGÂN, CADIMI, ASEN TRONG ĐẤT MỘT SỐ VÙNG TRỒNG RAU Ở ĐÀ LẠT Chuyên nghành: Hóa Vô Cơ Mã số: 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn: TS NGUYỄN QUỐC THẮNG Vinh, 2012 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là: Phạm Ngọc Tú Ngày sinh: 26 – 05 – 1986 Nơi sinh: Phú Nhuận – Như Thanh – Thanh Hóa Cơ quan công tác: Trường THPT Thành Nhân Là học viên cao học khóa 18 ( 2010 – 2012) Chuyên ngành : Hóa vô cơ Thuộc Trường ĐH Vinh Tên luận văn: “Xác định hàm lượng các nguyên tố chì, thủy ngân, cadimi, asen trong đất một số vùng trồng rau ở Đà Lạt” Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2012 TÁC GIẢ Phạm Ngọc Tú 1 LỜI CẢM ƠN Luận văn vày được hoàn thành tại khoa Hóa Học, trường Đại học Vinh. Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất đến TS. Nguyễn Quốc Thắng , người đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến TS. Phan Thị Hồng Tuyết; PGS-TS. Nguyễn Hoa Du; TS. Nguyễn Xuân Dũng; TS. Nguyễn Quốc Thắng đã đóng góp ý kiến quý báu cho tôi trong quá trình làm luận văn. Xin chân thành cảm ơn đến Ban chủ nhiệm Khoa Hóa – Trường Đại Học Vinh và quý thầy, cô, các kỹ thuật viên phụ trách phòng thí nghiệm, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình nghiện cứu. Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến nhóm cao học Hóa Vô cơ khóa 18, các đồng nghiệp, bạn bè, gia đình và người thân luôn động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2012 2 MỤC LỤC BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO .1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO .2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH 2 LỜI CAM ĐOAN 1 LỜI CẢM ƠN .2 MỤC LỤC .3 1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài 9 2. Mục đích, ý nghĩa của đề tài 12 2.1. Mục đích nghiên cứu 12 2.2. Ý nghĩa thực tiễn 12 1.1.1. Tình hình nghiên cứu kim loại nặng trong đất trên thế giới 14 1.1.2. Tình hình nghiên cứu kim loại nặng trong đất ở Việt Nam 16 1.2. Kim loại nặng: Khái niệm và độc tính, nguồn, hiện trạng trong đất, nguy cơ ô nhiễm trong rau và biện pháp hạn chế 20 1.2.1. Khái niệm kim loại nặng .20 1.2.2. Hiện trạng ô nhiễm kim loại độc hại trong đất ở Việt Nam 21 1.2.3. Nguồn phát tán kim loại nặng trong đất, nước 22 1.2.3.1. Nguồn phát tán kim loại nặng trong môi trường nước 22 1.3.1. Ảnh hưởng của các nguyên tố độc hại 25 1.3.2.2. Độc tính của Thủy ngân .28 1.3.2.3. Độc tính của Cadimi 28 1.4. Dạng tồn tại của các nguyên tố độc hại: Pb, Hg, Cd, As trong đất và ảnh hưởng của chúng đối với con người .29 1.4.1. Nguyên tố Pb .29 1.4.1.1. Dạng tồn tại của Pb trong đất .29 1.4.1.2. Ảnh hưởng sinh lý của Pb 30 1.4.2. Nguyên tố Hg 31 1.4.2.1. Dạng tồn tại của Hg trong đất .31 1.4.2.2. Ảnh hưởng sinh lý của Hg 31 1.4.3. Nguyên tố Cadimi .32 3 1.4.3.1. Dạng tồn tại của Cadimi trong đất 32 1.4.3.2. Ảnh hưởng sinh lý của Cadimi .32 1.4.4.1. Dạng tồn tại của Asen trong đất 33 1.5.2. Vị trí địa lý, điều kiện khí hậu và đất đai của vùng trồng rau Đà Lạt[65] .36 1.5.2.1. Vị trí địa lý .36 1.5.2.2. Đặc thù về khí hậu .36 1.5.2.3. Đặc thù về đất đai 37 1.6.2. Phương pháp cực phổ[15] .38 1.6.2.1. Cở sở lý thuyết .38 1.6.2.2. Phương pháp cực phổ 39 1.6.3. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)[20] 39 1.6.4. Phương pháp quang phổ plasma ghép nối khối phổ (ICP – MS) [7,8,46] .41 2.1. Phương pháp thu và xử lý mẫu .44 2.1.1. Thu mẫu .44 .46 2.1.2. Xử lý mẫu 47 2.2.2. Dụng cụ, máy móc .48 2.3. Pha chế dung dịch phân tích .48 2.3.1. Dung dịch KMnO4 0,001N ( 11µg Mn+7/ml) 48 2.3.2. Dung dịch Pb(NO3)2 0,4876% (0,0148N) 48 2.3.3. Dung dịch CuSO4 1µg/ml .49 2.3.4. Dung dịch đithizon 0,02% .49 2.3.5. Dung dịch KCl 1N .49 2.3.6. Dung dịch NH3 0,01N .49 2.3.7. Dung dịch phenolphtalein 0,1% 50 2.3.8. Dung dịch H2SO4 1N .50 2.3.9. Dung dịch H2SO4 5% .50 2.3.10. Dung dịch muối Mohr 0,2N 50 2.3.11. Dung dịch NaOH 0,02N 50 2.3.12. Dung dịch HCl 22% ( d = 1,1) 50 2.4. Xác định một số chỉ tiêu chung của đất 50 4 2.4.1. Xác định hệ số khô kiệt của đất .50 2.4.2. Xác định tổng khoáng trong đất 52 2.4.3. Xác định độ chua thủy phân theo phương pháp Kappen .53 2.4.3.1. Nguyên tắc .53 2.4.3.2. Quy trình phân tích 53 2.4.4. Xác định tổng lượng mùn của đất bằng phương pháp Chiurin .54 2.4.4.1 Nguyên tắc 54 2.4.4.2. Quy trình phân tích 55 2.4.5. Xác định dung tích hấp thu bằng phương pháp Complexon .57 2.4.5.1. Nguyên tắc .57 2.4.5.2. Quy trình phân tích 57 2.5. Xác định hàm lượng của các nguyên tố: Pb, Cd bằng phương pháp cực phổ .58 2.5.1. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất 58 2.5.2. Quy trình phân tích 59 2.6. Xác định tổng vi lượng các nguyên tố: Pb, Hg, Cd, As bằng phương pháp ICP - MS .59 2.6.1. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất. 59 2.6.2. Quy trình phân tích 59 2.6.2.1.Chuẩn bị mẫu phân tích 59 2.6.2.2. Dung dịch đường chuẩn .60 2.6.2.3. Thông số máy .60 2.7. Xác định tổng vi lượng các nguyên tố: Pb, Hg, Cd, As bằng phương pháp AAS 60 2.7.1. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất 60 2.7.2. Quá trình phân tích 61 Chuẩn bị mẫu phân tích 61 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 62 3.1. Xác định một số chỉ tiêu chung của đất 62 3.1.1. Xác định hệ số khô kiệt của đất .62 3.1.2. Xác định tổng khoáng trong đất 63 3.1.3. Xác định độ chua thủy phân 63 5 3.1.4. Xác định tổng lượng mùn 64 3.1.5. Xác định dung tích hấp thu (CEC): ( CEC : cation Exchange capacity) 64 3.2. Xác định hàm lượng các nguyên tố: Pb, Hg, Cd, As 65 3.2.1. Kết quả xác định hàm lượng các nguyên tố Cd, Pb theo phương pháp cực phổ 65 3.2.2. Kết quả xác định hàm lượng các nguyên tố: Pb, Hg, Cd, As theo phương pháp ICP – MS .66 3.2.3. Kết quả xác định hàm lượng các nguyên tố Pb, Hg, Cd, As theo phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS 67 KẾT LUẬN .68 TÀI LIỆU THAM KHẢO .69 DANH MỤC VIẾT TẮT ICP – MS: Phương pháp quang phổ plasma ghép nối khối phổ. ASS: Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử. KLN: Kim loại nặng. CEC: Cation Exchange Capacity. QCVN: Quy chuẩn Viêt Nam. 6 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Hàm lượng của một số kim loại nặng trong một số loại đất đá Error: Reference source not found Bảng 1.2: Sự phát thải toàn cầu của một số nguyên tố kim loại nặng . Error: Reference source not found Bảng 1.3: Hàm lượng tối đa cho phép (MAC) của các kim loại nặng được xem là độc đối với thực vật trong đất nông nghiệp (Đơn vị: mg/kg) . Error: Reference source not found Bảng 1.4: Hàm lượng kim loại nặng ở tầng đất mặt trong một số loại đất ở Việt Nam . Error: Reference source not found Bảng 1.5: Hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp ở một số vùng của Việt Nam (Đơn vị: mg/kg) Error: Reference source not found Bảng 1.6: Hàm lượng kim loại nặng trong đất tại khu vực công ty Pin Văn Điển và Orion – Hanel (Đơn vị: mg/kg) Error: Reference source not found Bảng 1.7: Hàm lượng Cd, Pb, As trong đất ở Bắc Cạn và Thái nguyên Error: Reference source not found Bảng 3.1: Hệ số khô kiệt của các mẫu đất 64 Bảng 3.2: Tổng hàm lượng khoáng của các mẫu đất. . Error: Reference source not found Bảng 3.3: Độ chua thủy phân của đất, mđlg/100g đất. . Error: Reference source not found 7 Bảng 3.4 : Hàm lượng mùn (%) của các mẫu đất. Error: Reference source not found Bảng 3.5 : Dung tích hấp thu (CEC), meq/100g của các mẫu đất. . Error: Reference source not found Bảng 3.6: Hàm lượng các nguyên tố Pb, Cd ở dạng tổng số thu được bằng phương pháp cực phổ 67 Bảng 3.7 : Hàm lượng các nguyên tố Pb, Hg, Cd, As ở dạng tổng số thu được bằng phương pháp ICP – MS. . Error: Reference source not found Bảng 3.8 : Hàm lượng các nguyên tố Pb, Hg, Cd, As ở dạng tổng số thu được bằng phương pháp AAS. . Error: Reference source not found DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Đất trồng rau vùng Đà Lạt . Error: Reference source not found Hình 1.1: Bản đồ phân bố diện tích canh tác rau các loại tại các phường xã thành phố Đà Lạt . Error: Reference source not found Hình 1.2: Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS Error: Reference source not found Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống máy hấp thu nguyên tử AAS . Error: Reference source not found Hình 1.4: Thiết bị quang phổ plasma cảm ứng ghép nối khối phổ Aligent 7500 a ICP – MS. Error: Reference source not found Hình 2.1: Sơ đồ lấy mẫu tại mỗi vườn 46 8