Phân tích dạng hóa học của đồng cu trong đất ở khu vực khai thác quặng pb zn làng hích huyện đồng hỷ tỉnh thái nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ––––––––––––––––––––––– LƯƠNG THỊ TUN PHÂN TÍCH DẠNG HỐ HỌC CỦA ĐỒNG (Cu) TRONG ĐẤT Ở KHU VỰC KHAI THÁC QUẶNG Pb/Zn LÀNG HÍCH, HUYỆN ĐỒNG HỶ, TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC THÁI NGUN - 2020 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ––––––––––––––––––––––– LƯƠNG THỊ TUN PHÂN TÍCH DẠNG HỐ HỌC CỦA ĐỒNG (Cu) TRONG ĐẤT Ở KHU VỰC KHAI THÁC QUẶNG Pb/Zn LÀNG HÍCH, HUYỆN ĐỒNG HỶ, TỈNH THÁI NGUN Chun ngành: Hóa Phân tích Mã số: 8.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS Phạm Thị Thu Hà TS Nguyễn Ngọc Tùng THÁI NGUYÊN - 2020 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn TS Phạm Thị Thu Hà TS Nguyễn Ngọc Tùng hướng dẫn, giúp đỡ tận tình bảo, động viên em thực thành công luận văn Em xin chân thành cảm ơn trường Đại học Khoa Học - Đại học Thái Ngun, Khoa Hóa học thầy động viên, chia sẻ tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành luận văn Nghiên cứu tài trợ Bộ Giáo Dục Đào Tạo đề tài mã số B2020 - TNA - 15 Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tình cảm quý giá người thân bạn bè, ln bên em động viên khích lệ tinh thần ủng hộ cho em hoàn thành luận văn Thái Nguyên, ngày tháng năm 2020 Học viên Lương Thị Tuyên Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Kim loại nặng tác hại chúng 1.1.1 Các nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng 1.1.1.1 Ô nhiễm kim loại nặng hoạt động sản xuất nông nghiệp 1.1.1.2 Ơ nhiễm kim loại nặng cơng nghiệp 1.1.1.3 Ô nhiễm KLN chất thải làng nghề 1.1.2 Tính chất tác hại đồng 1.2 Dạng kim loại phương pháp chiết dạng kim loại nặng đất trầm tích 1.2.1 Khái niệm phân tích dạng 1.2.2 Các dạng liên kết kim loại đất trầm tích 1.2.3 Phương pháp chiết xác định dạng liên kết kim loại 1.3 Các phương pháp xác định vết kim loại đồng 1.3.1 Phương pháp quang phổ 1.3.1.1 Quang phổ hấp thụ phân tử (UV-VIS) 1.3.1.2 Quang phổ phát xạ nguyên tử (AES) 1.3.1.3 Quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 1.3.2 Phương pháp điện hóa 11 1.3.2.1 Phương pháp cực phổ 11 1.3.2.2 Phương pháp von-ampe hòa tan 12 1.3.3 Phương pháp phổ khối plasma cảm ứng (ICP - MS) 12 1.3.3.1 Nguyên tắc phương pháp 12 1.3.3.2 Ưu điểm - nhược điểm phương pháp 13 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 1.4 Tình hình nghiên cứu phân tích dạng kim loại nặng đất nước 14 1.4.1 Ở Việt Nam 14 1.4.2 Trên giới 15 1.5 Một số tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm đồng đất 16 1.5.1 Tiêu chuẩn đánh giá đất ô nhiễm kim loại đồng số nước giới 16 1.5.2 Tiêu chuẩn đánh giá đất ô nhiễm kim loại đồng Việt Nam 16 Đơn vị: mg/Kg khô 17 1.6 Khu vực nghiên cứu 17 1.6.1 Điều kiện tự nhiên kinh tế - xã hội mỏ kẽm chì Làng Hích, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên 17 1.6.1.1 Điều kiện tự nhiên 17 1.6.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội 17 1.6.2 Tình hình nhiễm mỏ kẽm chì Làng Hích, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên 18 CHƯƠNG ĐIỀU KIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 20 2.1 Hóa chất, thiết bị sử dụng 20 2.1.1 Hóa chất, dụng cụ 20 2.1.2 Trang thiết bị 21 2.2 Thực nghiệm 22 2.2.1 Vị trí lấy mẫu, phương pháp lấy mẫu bảo quản 22 2.2.1.1 Vị trí lấy mẫu 22 2.2.1.2 Lấy mẫu bảo quản mẫu 25 2.2.2 Quy trình phân tích hàm lượng tổng dạng kim loại 25 2.2.2.1 Quy trình phân tích hàm lượng tổng kim loại 25 2.2.2.2 Quy trình chiết dạng kim loại 26 2.2.3 Xác định hàm lượng đồng phương pháp ICP-MS 28 2.2.4 Xây dựng đường chuẩn 28 2.2.5 Đánh giá độ thu hồi phương pháp phân tích hàm lượng Cu tổng 29 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 2.3 Xử lí số liệu thực nghiệm 29 2.4 Một số tiêu chí đánh giá mức độ nhiễm kim loại đồng đất 32 2.4.1 Chỉ số tích lũy địa chất (Geoaccumulation Index: Igeo) 32 2.4.2 Nhân tố gây ô nhiễm cá nhân (ICF) 33 2.4.3 Chỉ số đánh giá mức độ rủi ro RAC (Risk Assessment Code) 33 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Xây dựng đường chuẩn, xác định LOD LOQ đồng phép đo ICP-MS 34 3.1.1 Đường chuẩn đồng phép đo ICP-MS 34 3.1.2 Xác định LOD LOQ đồng phép đo ICP-MS 35 3.2 Đánh giá độ thu hồi phương pháp phân tích 35 3.3 Kết phân tích hàm lượng dạng liên kết hàm lượng tổng đồng 36 3.4 Đánh giá mức độ ô nhiễm đồng 42 3.4.1 Chỉ số tích lũy địa chất (Geoaccumulation Index : Igeo) 42 3.4.2 Nhân tố gây ô nhiễm cá nhân (ICF) 43 3.4.3 Chỉ số đánh giá mức độ rủi ro RAC (Risk Assessment Code) 45 3.3.2 Hàm lượng cho phép kim loại Cu đất theo tiêu chuẩn số quốc gia 46 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Ký hiệu viết tắt ICF ICP-MS Tiếng Việt Tiếng Anh Nhân tố gây ô nhiễm cá Individual nhân Contamination factor Khối phổ plasma Inductively coupled cảm ứng plasma - Mass spectrometry Geoaccumulation Igeo Chỉ số tích lũy địa chất KLN Kim loại nặng LOD Giới hạn phát Limit of Detection LOQ Giới hạn định lượng Limit Of Quantity ppm Một phần triệu Part per million ppb Một phần tỉ Part per billion RAC Chỉ số đánh giá rủi ro 10 SD Độ lệch chuẩn Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN Index Risk Assessment Code Standard deviation http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Quy trình chiết Tessier (1979) [17] Bảng 1.2 Quy trình chiết BCR [18], [20] Bảng 1.3 Mức độ ô nhiễm kim loại Cu Anh [31] 16 Bảng 1.4 Hàm lượng tối đa cho phép kim loại Cu thực vật đất nông nghiệp [31] 16 Bảng 1.5 Giới hạn tối đa cho phép hàm lượng tổng số Cu đất [32] [33] 17 Bảng 2.1 Vị trí lấy mẫu đất khu vực mỏ kẽm-chì làng Hích, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên 24 Bảng 2.2 Chế độ lị vi sóng phá mẫu 25 Bảng 2.3 Các điều kiện đo phổ ICP_MS Cu 28 Bảng 2.4 Cách pha dung dịch chuẩn Cu(II) với nồng độ khác 29 Bảng 2.5 Phân loại mức độ ô nhiễm dựa vào Igeo 32 Bảng 2.6 Phân loại mức độ ô nhiễm [37] 33 Bảng 2.7 Tiêu chuẩn đánh giá mức độ rủi ro theo số RAC [38][39] 33 Bảng 3.1 Sự phụ thuộc cường độ pic vào nồng độ chất chuẩn 34 Bảng 3.2 Các giá trị Cu lần đo lặp lại mẫu trắng 35 Bảng 3.3 Độ thu hồi hàm lượng đồng so với mẫu chuẩn MESS_4 36 Bảng 3.4 Hàm lượng dạng tổng Cu mẫu đất khu vực mỏ kẽm-chì làng Hích, Đồng Hỷ, Thái Ngun 37 Bảng 3.5 Giá trị ICF đồng mẫu nghiên cứu 44 Bảng 3.6 Giá trị RAC (%) đồng mẫu nghiên cứu 45 Bảng 3.7 Hàm lượng Cu mẫu đất nông nghiệp so với giới hạn đất nông nghiệp theo tiêu chuẩn nước [31] 47 Bảng 3.8 Hàm lượng Cu mẫu đất bãi thải trầm tích so với giới hạn đất công nghiệp theo tiêu chuẩn nước [32][33] 48 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Thiết bị ICP-MS Nexion 2000 hãng Perkin Elmer 21 Hình 2.2 Lị vi sóng Milestone Ethos 900 Microwave Labstation 22 Hình 2.3 Địa điểm lấy mẫu đất mỏ kẽm-chì làng Hích, Đồng Hỷ, Thái Ngun 23 Hình 2.4 Sơ đồ chiết dạng kim loại nặng đất Tessier cải tiến [5], [6] 28 Hình 3.1 Đường chuẩn xác định Cu phương pháp ICP-MS 34 Hình 3.2 Sự phân bố hàm lượng % dạng Cu mẫu phân tích 41 Hình 3.3 Chỉ số Igeo mẫu đất phân tích hàm lượng đồng 43 Hình 3.4 Giá trị ICF đồng mẫu nghiên cứu so với mức độ ô nhiễm 44 Hình 3.5 Giá trị RAC (%) đồng mẫu nghiên cứu so với mức độ ô nhiễm 45 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Ơ nhiễm mơi trường vấn đề xã hội quan tâm, trình nhiễm ngày phức tạp nghiêm trọng, từ vấn đề nhiễm khơng khí, nhiễm nguồn nước hay nhiễm đất Trong nhiễm đất ngày diễn biến tiêu cực đe dọa đến chất lượng sống sức khỏe người dân Một ngun nhân gây nhiễm mơi trường đất, hoạt động khu công nghiệp khai thác mỏ Những năm gần đây, ngành cơng nghiệp khai khống phát triển mạnh mẽ Nhưng trình khai thác, chất thải sinh phá vỡ cân sinh thái, làm thay đổi môi trương xung quanh, gây ô nhiễm nặng môi trường đất, đặc biệt ô nhiễm kim loại nặng Trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên có nhiều khu vực khai thác khoáng sản Trong trình khai thác, đơn vị thải khối lượng lớn đất đá thải, làm thu hẹp suy giảm diện tích đất canh tác, điển hình bãi thải mỏ sắt Trại Cau, mỏ than Khánh Hòa, mỏ than Phấn Mễ… Nhiều mẫu đất khu vực khai khống có biểu nhiễm kim loại nặng, số mẫu gần khu sinh sống dân cư bị ô nhiễm Hiện nay, việc đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại mơi trường đất trầm tích, việc đánh giá dựa vào hàm lượng tổng sổ kim loại nặng [1], [2], nhà khoa học cịn dựa vào hàm lượng dạng hóa học kim loại để đảm bảo việc đánh giá cách đầy đủ, xác tồn diện [3] Đã có nhiều cơng trình khoa học nước [4]–[6] ngồi nước [7]–[10] phân tích dạng hố học kim loại đất trầm tích dựa phương pháp chiết khác để từ đánh giá xác mức độ nhiễm kim loại đất, trầm tích nói chung đất khu vực khai thác quặng nói riêng Nguyên tố đồng kim loại nặng cần thiết cho thể động thực vật người Tuy nhiên hàm lượng đồng đất cao vượt ngưỡng cho phép có nguy gây ngộ độc cho trồng làm chậm phát triển, chí ngừng phát triển làm cho trồng bị héo úa trầm trọng Vì vậy, để phân tích đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại Cu mẫu đất trầm tích khu vực khai thác quặng Thái Nguyên, chọn đề tài: “Phân tích dạng hố học kim loại đồng (Cu) đất khu vực khai thác quặng Pb-Zn làng Hích, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Ngun” Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Khi so sánh tổng hàm lượng dạng liên kết với hàm lượng tổng số đồng mẫu đất trầm tích nghiên cứu, kết cho thấy sai khác hai giá trị không 20% Độ thu hồi Cu mẫu phân tích nằm khoảng từ 94,73% đến 118,36% Như phương pháp phân tích cho kết tin cậy xác Từ bảng kết 3.4 cho thấy, hàm lượng tổng số đồng mẫu đất bãi thải mỏ Pb/Zn nằm khoảng 19,010 mg/Kg ÷ 36,619 mg/Kg Trong mẫu trầm tích suối gần mỏ khai thác chính, hàm lượng Cu cao chút so với mẫu đất bãi thải nằm khoảng từ 25,050 mg/Kg ÷ 57,065 mg/Kg Đối với mẫu đất ruộng gần bãi thải, hàm lượng Cu nằm khoảng từ 13,642 mg/Kg ÷ 19,930 mg/Kg Còn mẫu ruộng gần suối hàm lượng Cu cao so với mẫu ruộng gần bãi thải Các mẫu ruộng có hàm lượng Cu 23,904 mg/Kg (R_S2) 30,035 mg/Kg (R_S1) Trong mẫu đất thải hàm lượng Cu mẫu BT1 cao (36,619 mg/Kg), cịn mẫu đất bãi thải khác có hàm lượng thấp tương đối gần nằm khoảng từ 19,010 mg/Kg ÷ 28,765 mg/Kg Điều giải thích mẫu BT1 có vị trí trũng so với mẫu đất bãi thải cịn lại Vì vậy, dẫn tới hàm lượng Cu tập trung mẫu cao Cịn mẫu đất bãi thải BT2-BT6 có hàm lượng thấp có hàm lượng khác địa hình, vị trí chúng bãi thải khác hàm lượng Cu mẫu tập trung khác Đối với mẫu đất trầm tích suối, mẫu có hàm lượng đồng nằm khoảng 25,050 mg/Kg ÷ 57,065 mg/Kg, có nhiều mẫu cao mẫu đất bãi thải Điều giải thích q trình khai thác quặng nước thải xả thẳng suối, tích tụ lâu ngày nên hàm lượng kim loại đồng mẫu trầm tích cao so với mẫu bãi thải Mẫu trầm tích TT-S2 có hàm lượng cao nhất, cịn mẫu cịn lại có hàm lượng Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Cu thấp tương đối gần Điều giải thích vị trí mẫu TT-S2 gần mỏ khai thác vị trí lấy mẫu trũng nên trầm tích chất thải suối tích tụ nhiều so với vị trí khác Cịn mẫu đất ruộng khu vực gần bãi thải, hàm lượng kim loại đồng mẫu đất ruộng ngô ruộng lúa thấp so với đất bãi thải gần với khoảng từ 13,642 mg/KG đến 19,930 mg/Kg Hàm lượng Cu cao mẫu RBT_5 (19,930 mg/Kg) thấp mẫu RBT_3 (13,642 mg/KG) Sự khác hàm lượng Cu mẫu ruộng vị trí địa lý, khoảng cách so với bãi thải độ dốc khác Hàm lượng Cu mẫu đất ruộng khác việc sử dụng phân bón thuốc từ sâu dẫn đến tích luỹ đất Riêng hai mẫu ruộng dọc bờ suối R_S1 R_S2 hàm lượng đồng cao nhiều so với mẫu ruộng khu vực gần bãi thải Hàm lượng Cu hai ruộng 30,035 mg/Kg 23,904 mg/Kg Điều giải thích việc lấy nước trực tiếp từ suối vào ruộng để canh tác diễn lâu năm dẫn đến tích tụ hàm lượng đồng cao đất ruộng nên hàm lượng đồng hai ruộng cao so với ruộng gần bãi thải Ngoài ra, hai ruộng lại nằm bên đường lại, có xe chở quặng qua Quá trình chở quặng rơi vãi lâu ngày nguyên nhân làm cho ruộng có hàm lượng Cu đất cao ngồi lý lấy nguồn nước canh tác trực tiếp từ suối Một nguyên nhân dẫn đến hàm lượng Cu mẫu đất ruộng khác sử dụng phân bón thuốc trừ sâu dẫn đến tịch tụ nguyên tố Cu mẫu đất ruộng Để hiểu rõ phân bố dạng hoá học Cu mẫu đất, cần tiến hành chiết liên tục để phân tích dạng hố học ngun tố Cu Sự phân bố hàm lượng kim loại đồng dạng liên kết thể đồ thị hình 3.2 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Hình 3.2 Sự phân bố hàm lượng % dạng Cu mẫu phân tích Trong mẫu phân tích đồng tồn mẫu đất trầm tích phân tích có hàm lượng dạng theo thứ tự F5 > F2> F3 > F1 > F4 Có số trường hợp F2 > F5 > F3 > F1 > F4 Hàm lượng đồng chủ yếu dạng liên kết, dạng liên kết với cacbonat (F2), dạng cặn dư (F5) dạng liên kết với Fe-Mn oxit (F3) Trong dạng liên kết với cặn dư Cu chủ yếu chiếm khoảng 28,01% ÷ 56,53% so với hàm lượng tổng dạng bền có khả gây ô nhiễm môi trường nước hệ sinh thái Dạng liên kết với cácbonat (F2) Cu mẫu đất trầm tích chủ yếu chiếm khoảng 13,94 % ÷ 50,24 % Dạng liên kết F2 nhạy cảm với pH nước, dạng khơng ổn định, dễ bị hòa tan vào nước pH thấp dễ bị hấp thu sinh vật Do vậy, hàm lượng Cu mẫu đất trầm tích cao nguy gây nhiễm mơi trường nước ảnh hưởng đến môi trường xung quanh lớn Kết phân tích phù hợp với kết nghiên cứu tác giả Phạm Ngọc Cẩn cộng [41] Theo nghiên cứu tác giả Phạm Ngọc Cẩn cộng đồng quặng mỏ chì/kẽm tồn chủ yếu dạng Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn quặng cacbonat Chính vậy, phần trăm dạng liên kết đồng với cacbonat cao chiếm chủ yếu Như thấy rằng, tất mẫu đất/ trầm tích phân tích có chứa Cu Tại độ sâu lấy mẫu đất phân tích, hàm lượng Cu khác Cụ thể hàm lượng Cu mẫu TTS1- TTS6 vị trí suối gần mỏ quặng nhìn chung cao so với mẫu bãi thải (BT1-BT6), cao mẫu đất ruộng R-S1 R-S2 ruộng gần suối, cao mẫu đất nông nghiệp khu vực gần bãi thải (RBT1-RBT5 RN1-RN3) Bên cạnh đó, dạng tồn Cu mẫu đất có phân bố khơng đồng vị trí lấy mẫu khác Trong đó, Cu tồn đất nhiều chủ yếu dạng liên kết với cặn dư (F5) cacbonat (F2) với tất mẫu, thấp dạng liên kết với chất hữu (F4) 3.4 Đánh giá mức độ ô nhiễm đồng Để đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại Cu mẫu đất trầm tích khu vực mỏ kẽm-chì làng Hích, Đồng Hỷ, Thái Ngun, kết nghiên cứu so sánh đánh giá dựa vào số tích lũy địa chất Igeo (Geoaccumulation index), số ô nhiễm cá nhân (ICF), số đánh giá mức độ rủi ro RAC hệ sinh thái (Risk Asessment Code) tiêu chuẩn số nước giới 3.4.1 Chỉ số tích lũy địa chất (Geoaccumulation Index : Igeo) Chỉ số tích lũy địa chất số đánh giá mức độ ô nhiễm dựa hàm lượng tổng kim loại Từ kết phân tích hàm lượng tổng kim loại bảng 3.4, giá trị Igeo kim loại tính theo cơng thức trình bày mục 2.4.1.1 Giá trị Bn đồng theo Hamilton [43] 55 Kết tính Igeo kim loại nghiên cứu thể đồ thị từ hình 3.3 sau: Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Hình 3.3 Chỉ số Igeo mẫu đất phân tích hàm lượng đồng Dựa vào bảng phân loại mức độ ô nhiễm (bảng 2.5) theo đồ thị hình 3.3 cho thấy giá trị Igeo Cu tất vị trí lấy mẫu nhỏ nằm khoảng từ -0,5 đến -2,6 Do vậy, kết luận khơng có biểu nhiễm Cu khu vực nghiên cứu theo số Igeo Tóm lại, qua đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại đồng theo số Igeo, tất các mẫu đất phân tích không bị ô nhiễm tất vị trí nghiên cứu, điều chứng tỏ khu vực đất (bãi thải, suối đất nông nghiệp) không bị ảnh hưởng tới mức ô nhiễm hoạt động khai thác thải nguyên tố Cu xung quanh địa bàn 3.4.2 Nhân tố gây nhiễm cá nhân (ICF) Nhân tố gây ô nhiễm cá nhân số đánh giá mức độ ô nhiễm dựa hàm lượng dạng kim loại Từ kết phân tích hàm lượng dạng đồng mẫu nghiên cứu, giá trị ICF đồng tính theo cơng thức trình bày mục 1.6.2.2 Kết thể bảng 3.5 hình 3.4 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Bảng 3.5 Giá trị ICF đồng mẫu nghiên cứu STT Mẫu ICF STT BT1 1,69 BT2 2,18 BT3 Mẫu ICF STT Mẫu ICF RN1 1,70 15 TTS1 1,76 RN2 2,00 16 TTS2 0,78 1,25 RN3 1,53 17 TTS3 2,06 BT4 1,77 10 R_BT1 1,33 18 TTS4 0,92 BT5 2,14 11 R_BT2 2,19 19 TTS5 1,05 BT6 0,91 12 R_BT3 2,57 20 TTS6 0,77 13 R_BT4 2,19 21 R_S1 2,13 14 R_BT5 2,02 22 R_S2 1,81 Hình 3.4 Giá trị ICF đồng mẫu nghiên cứu so với mức độ ô nhiễm Dựa theo bảng phân loại mức độ ô nhiễm (bảng 2.6) đồ thị hình 3.4, cho thấy hầu hết mẫu nghiên cứu có số ICF đồng nằm khoảng 1÷3, mức độ nhiễm đồng trung bình, có vị trí BT6, TTS2, TTS4 TTS6 giá trị ICF 30 chí mẫu vị trí mẫu BT1, BT5, R-BT4 TTS3 cịn có giá trị RAC > 50 mẫu lại có mức rủi ro hệ sinh thái đồng cao cao Kết đánh giá cho thấy, dựa theo hàm lượng tổng đồng số Igeo mẫu đất trầm tích khơng bị nhiễm, nhiên đánh giá mức độ ô nhiễm đồng theo kết phân tích dạng liên kết dựa theo số ICF RAC cho thấy mức độ nhiễm Cu từ thấp đến trung bình, đặc biệt mức độ rủi ro hệ sinh thái hầu hết cao, kết đồng tồn nhiều dạng cacbonat, dạng bền vững dễ giải phóng mơi trường pH đất trầm tích thấp 3.5 Hàm lượng cho phép kim loại Cu đất theo tiêu chuẩn số quốc gia Theo tiêu chuẩn số nước giới chất lượng đất nông nghiệp cơng trình bày bảng từ 1.3 đến 1.5 Để thuận tiện, phân thành hai loại mẫu đất đất nông nghiệp đất cơng nghiệp (đất bãi thải trầm tích) để so sánh với tiêu chuẩn giới hạn Dựa hàm lượng tổng kim loại thu trên, tiêu chuẩn giới hạn số nước, chúng tơi có bảng so sánh giá trị phân tích với tiêu chuẩn nước bảng 3.7 3.8 Theo số liệu bảng 3.7 hàm lượng Cu mẫu đất nơng nghiệp phân tích nằm khoảng từ 13,642 mg/Kg ÷ 23,904 mg/Kg nằm khoảng thấp so với tiêu chuẩn giới hạn Việt Nam (100 mg/Kg) nước Áo, Nhật, Anh Đức Như vậy, so sánh với tiêu chuẩn giới hạn nước hàm lượng Cu mẫu đất nơng nghiệp phân tích nằm mức an tồn khơng bị nhiễm Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Bảng 3.7 Hàm lượng Cu mẫu đất nông nghiệp so với giới hạn đất nông nghiệp theo tiêu chuẩn nước [38] Tiêu chuẩn Cu đất nông nghiệp Hàm lượng Mẫu Áo Việt Nam Nhật 100 100 125 Anh Đức Cu RN1 19,059 RN2 14,879 RN3 18,008 R_BT1 16,316 R_BT2 14,450 R_BT3 13,642 R_BT4 14,445 R_BT5 19,930 R_S1 30,035 R_S2 23,904 50 (100) 50(200) Đơn vị: mg/Kg Tương tự, mẫu đất bãi thải trầm tích suối, so sánh với tiêu chuẩn đất công nghiệp trầm tích nước trình bày bảng 3.6 Ở bảng 3.6 tất mẫu đất bãi thải trầm tích có hàm lượng Cu thấp nhiều so với tiêu chuẩn giới hạn hàm lượng Cu trầm tích nước đất công nghiệp Việt Nam Điều chứng tỏ mẫu đất bãi thải mẫu trầm tích suối khơng bị nhiễm Cu Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Bảng 3.8 Hàm lượng Cu mẫu đất bãi thải trầm tích so với giới hạn đất công nghiệp theo tiêu chuẩn Việt Nam [39][40] Giới hạn cho phép Cu đất Hàm lượng Cu Mẫu BT1 36,619 BT2 20,147 BT3 21,184 BT4 19,010 BT5 28,765 BT6 22,260 TTS1 25,050 TTS2 57,065 TTS3 40,792 TTS4 28,597 TTS5 31,793 TTS6 35,692 công nghiệp trầm tích nước TCVN TCVN (đất cơng nghiệp) (trầm tích nước ngọt) 300 193 (Đơn vị: mg/Kg) Tóm lại, qua việc đánh giá mức độ ô nhiễm Cu theo số ô nhiễm (Igeo) tiêu chuẩn giới hạn số quốc gia cho thấy hàm lượng Cu mẫu đất trầm tích nằm phạm vi an toàn mẫu đất trầm tích phân tích khơng bị nhiễm Cu Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn KẾT LUẬN Qua q trình khảo sát, thực nghiệm phân tích, rút số kết luận sau: Đã xây dựng đường chuẩn cho phép phân tích xác định lượng vết Cu phương pháp ICP-MS Phương trình đường chuẩn y = 3034,5.x + 1034,4 Các giá trị LOD LOQ để xác định đồng 0,0012 (ppb) 0,0017 (ppb) Đã phân tích xác định dạng tồn hàm lượng Cu 22 mẫu đất trầm tích gần mỏ kẽm-chì làng Hích, Đồng Hỷ, Thái Ngun Hàm lượng Cu mẫu từ 23,642 mg/Kg ÷ 57,065 mg/Kg Trong mẫu đất trầm tích phân tích đồng tồn chủ yếu dạng liên kết với dạng cặn dư (F5), dạng cacbonat (F2), dạng liên kết với Fe- Mn oxit (F3) tồn dạng trao đổi (F1) dạng liên kết với chất hữu (F4) Đã đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại Cu 22 mẫu đất trầm tích nghiên cứu khu vực mỏ kẽm- chì, làng Hích, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên theo tiêu Igeo, ICF RAC(%) Kết theo số Igeo đồng khơng gây nhiễm, theo số ICF nhiễm đồng mức thấp đến trung bình theo số RAC(%) mức độ rủi ro hệ sinh thái đồng đa số cao Đã so sánh hàm lượng đồng mẫu đất trầm tích với tiêu chuẩn giới hạn cho phép Việt Nam số nước Kết cho thấy, mẫu đất/trầm tích khơng có hàm lượng Cu vượt giới hạn cho phép nước Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Thị Kim Anh, “Nghiên cứu sử dụng thực vật ( dương xỉ ) để xử lý ô nhiêm Asen đất vùng khai thác khoáng sản.” 2011 [2] B T K Anh, D D Kim, T Van Tua, N T Kien, and D T Anh, “Phytoremediation potential of indigenous plants from Thai Nguyen province, Vietnam,” J Environ Biol., vol 32, no 2, pp 257–262, 2011 [3] H T T Pham, “Nghiên cứu phân tích dạng số kim loại nặng cột trầm tích thuộc lưu vực sơng cầu địa bàn tỉnh Thái Nguyên Luận án tiến sĩ,” 2016 [4] D L Vu, T Van Nguyen, H Q Trinh, V T Dinh, and T T H Pham, “Phân tích dạng số kim loại nạng trầm tích hồ Trị An,” Tap chi phan tich Hoa, Ly va Sinh hoc, vol 20, no pp 161–172, 2015 [5] T T A Duong and V H Cao, “Nghiên cứu phân bố kim loại nặng trầm tích thuộc lưu vực sông Cầu,” Tap chi phan tich Hoa, Ly va Sinh hoc, vol 20, no 4, pp 36–43, 2015 [6] P T T Hà, “Nghiên cứu phân tích dạng số kim loại nặng cột trầm tích thuộc lưu vực sông Cầu địa bàn tỉnh Thái Nguyên,” 2016 [7] H Fathollahzadeh, F Kaczala, A Bhatnagar, and W Hogland, “Speciation of metals in contaminated sediments from Oskarshamn Harbor, Oskarshamn, Sweden,” Environmental Science and Pollution Research, vol 21, no pp 2455–2464, 2014, doi: 10.1007/s11356013-2173-0 [8] A R Mokhtari, P R Rodsari, D R Cohen, A Emami, A A D Bafghi, and Z K Ghegeni, “Metal speciation in agricultural soils adjacent to the Irankuh Pb-Zn mining area, central Iran,” J African Earth Sci., vol 101, pp 186–193, 2015, doi: 10.1016/j.jafrearsci.2014.09.003 [9] Z Y & C Da Houqi Liu, Guijian Liu, Chuncai Zhou, “Geochemical speciation and ecological risk assessment of heavy metals in surface soils collected from the Yellow River Delta National Nature Reserve, China,” Hum Ecol Risk Assess An Int J., 2017 [10] M C Fernandes and G N Nayak, “Speciation of metals and their distribution in tropical estuarine mudflat sediments, southwest coast of India,” Ecotoxicol Environ Saf., vol 122, pp 68–75, 2015, doi: 10.1016/j.ecoenv.2015.07.016 [11] G Akinci and D E Guven, “Assessment of chemical fractionations and mobilization potentials for heavy metals in wastes and other solid matrices in a mining site in the inland Aegean Region in Turkey,” Environ Monit Assess., vol 191, no 1, 2019, doi: 10.1007/s10661018-7158-5 [1] Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn [12] K Nemati, N K A Bakar, M R Abas, and E Sobhanzadeh, “Speciation of heavy metals by modified BCR sequential extraction procedure in different depths of sediments from Sungai Buloh, Selangor, Malaysia,” J Hazard Mater., vol 192, no 1, pp 402–410, 2011, doi: 10.1016/j.jhazmat.2011.05.039 [13] A Ibragimow, B Walna, and M Siepak, “Effects of flooding on the contamination of floodplain sediments with available fractions of trace metals (western Poland),” Polish J Environ Stud., vol 22, no 1, pp 131–140, 2013 [14] D M TEMPLETON et al., “Clinical Chemistry Section , Commission on Toxicology Guidelines for Terms Related To Chemical Speciation and Fractionation of Elements Definitions , Structural Aspects , and Methodological Approaches,” Pure Appl Chem., vol 72, no 8, pp 1453–1470, 2000 [15] P B Tchounwou, C G Yedjou, A K Patlolla, and D J Sutton, “Molecular, clinical and environmental toxicicology Volume 3: Environmental Toxicology,” Mol Clin Environ Toxicol., vol 101, pp 133–164, 2012, doi: 10.1007/978-3-7643-8340-4 [16] D Hou et al., “Distribution characteristics and potential ecological risk assessment of heavy metals (Cu, Pb, Zn, Cd) in water and sediments from Lake Dalinouer, China,” Ecotoxicol Environ Saf., vol 93, pp 135–144, 2013, doi: 10.1016/j.ecoenv.2013.03.012 [17] A Tessier, P G C Campbell, and M Bisson, “Sequential Extraction Procedure for the Speciation of Particulate Trace Metals,” Analytical Chemistry, vol 51, no pp 844–851, 1979, doi: 10.1021/ac50043a017 [18] F M Tack and M G Verloo, “Chemical Speciation and Fractionation in Soil and Sediment Heavy Metal Analysis: A Review,” Int J Environ Anal Chem., vol 59, no 2–4, pp 225–238, 1995, doi: 10.1080/03067319508041330 [19] U Förstner, G T W Wittmann, U Förstner, and G T W Wittmann, “Metal Transfer Between Solid and Aqueous Phases,” Met Pollut Aquat Environ., pp 197–270, 1979, doi: 10.1007/978-3-642-96511-1_5 [20] S L Simpson, D Ward, D Strom, and D F Jolley, “Oxidation of acidvolatile sulfide in surface sediments increases the release and toxicity of copper to the benthic amphipod Melita plumulosa,” Chemosphere, vol 88, no 8, pp 953–961, 2012, doi: 10.1016/j.chemosphere.2012.03.026 [21] L Järup, “Hazards of heavy metal contamination,” Br Med Bull., vol 68, pp 167–182, 2003, doi: 10.1093/bmb/ldg032 [22] M Lei, Y Zhang, S Khan, P F Qin, and B H Liao, “Pollution, fractionation, and mobility of Pb, Cd, Cu, and Zn in garden and paddy soils from a Pb/Zn mining area,” Environ Monit Assess., vol 168, no 1–4, pp 215–222, 2010, doi: 10.1007/s10661-009-1105-4 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn [23] L Honglei, L Liqing, Y I N Chengqing, and S Baoqing, “Fraction distribution and risk assessment of heavy metals in sediments of Moshui Lake,” J Environ Sci., vol 20, no 4, pp 390–397, 2008 [24] M Wang, K Hu, D Zhang, and J Lai, “Speciation and Spatial Distribution of Heavy Metals (cu and Zn) in Wetland Soils of Poyang Lake (China) in Wet Seasons,” Wetlands, vol 39, no December, pp 89–98, 2019, doi: 10.1007/s13157-017-0917-1 [25] J Meng, M Tao, L Wang, X Liu, and J Xu, “Changes in heavy metal bioavailability and speciation from a Pb-Zn mining soil amended with biochars from co-pyrolysis of rice straw and swine manure,” Sci Total Environ., vol 633, pp 300–307, Aug 2018, doi: 10.1016/J.SCITOTENV.2018.03.199 [26] Y Lu, X Liang, C Niyungeko, J Zhou, J Xu, and G Tian, “A review of the identification and detection of heavy metal ions in the environment by voltammetry,” Talanta, vol 178, no July 2017, pp 324–338, 2018, doi: 10.1016/j.talanta.2017.08.033 [27] G Zhao, Y Si, H Wang, and G Liu, “A Portable Electrochemical Detection System based on Graphene/Ionic Liquid Modified Screenprinted Electrode for the Detection of Cadmium in Soil by Square Wave Anodic Stripping Voltammetry,” Int J Electrochem Sci., vol 11, no 1, pp 54–64, 2016 [28] J J Dytrtová, I Šestáková, M Jakl, J Száková, D Miholová, and P Tlustoš, “The use of differential pulse anodic stripping voltammetry and diffusive gradient in thin films for heavy metals speciation in soil solution,” Cent Eur J Chem., vol 6, no 1, pp 71–79, 2008, doi: 10.2478/s11532-007-0060-6 [29] O Abollino et al., “Stripping voltammetry for field determination of traces of copper in soil extracts and natural waters,” Microchem J., vol 149, no June, p 104015, 2019, doi: 10.1016/j.microc.2019.104015 [30] M L Alonso Castillo, I Sánchez Trujillo, E Vereda Alonso, A García de Torres, and J M Cano Pavón, “Bioavailability of heavy metals in water and sediments from a typical Mediterranean Bay (Málaga Bay, Region of Andalucía, Southern Spain),” Mar Pollut Bull., vol 76, no 1–2, pp 427–434, 2013, doi: 10.1016/j.marpolbul.2013.08.031 [31] S Zhao, C Feng, Y Yang, J Niu, and Z Shen, “Risk assessment of sedimentary metals in the Yangtze Estuary: New evidence of the relationships between two typical index methods,” J Hazard Mater., vol 241–242, pp 164–172, 2012, doi: 10.1016/j.jhazmat.2012.09.023 [32] T T A Duong, “Xác định dạng số kim loại nặng trầm tích thuộc lưu vực sơng Cầu,” Tap chi phan tich Hoa, Ly va Sinh hoc, vol 19, no 4, pp 44–50, 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn [33] L M Huang, C B Deng, N Huang, and X J Huang, “Multivariate statistical approach to identify heavy metal sources in agricultural soil around an abandoned Pb-Zn mine in Guangxi Zhuang Autonomous Region, China,” Environ Earth Sci., vol 68, no 5, pp 1331–1348, 2013, doi: 10.1007/s12665-012-1831-8 [34] M Nekoeinia, R Mohajer, M H Salehi, and O Moradlou, “Multivariate statistical approach to identify metal contamination sources in agricultural soils around Pb–Zn mining area, Isfahan province, Iran,” Environ Earth Sci., vol 75, no 9, 2016, doi: 10.1007/s12665-016-5597-2 [35] A Kicińska, B Smreczak, and J Jadczyszyn, “Soil bioavailability of cadmium, lead, and zinc in the areas of Zn-Pb ore mining and processing (Bukowno, Olkusz),” J Ecol Eng., vol 20, no 1, pp 84–92, 2019, doi: 10.12911/22998993/93794 [36] F Zhan et al., “Field experiment on the effects of sepiolite and biochar on the remediation of Cd- and Pb-polluted farmlands around a Pb–Zn mine in Yunnan Province, China,” Environ Sci Pollut Res., vol 26, no 8, pp 7743–7751, 2019, doi: 10.1007/s11356-018-04079-w [37] K D Bastami et al., “Geochemical speciation, bioavailability and source identification of selected metals in surface sediments of the Southern Caspian Sea,” Mar Pollut Bull., vol 114, no 2, pp 1014– 1023, 2017, doi: 10.1016/j.marpolbul.2016.11.025 [38] L Văn Khoa, Khoa học môi trường Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội, 2008 [39] (QCVN03-MT:2005/BTNMT), “QCVN 03-MT : 2015 / BTNMT Quy Chuẩn kỹ thuật quốc gia,” 2015 [40] QCVN-43-2017-BTNMT, “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chát lượng trầm tích,” 2017 [41] P N Cẩn et al., “Đặc Điểm Quặng Hóa Và Khống Vật Các Mỏ Kẽm Chì Khu Vực Làng Hích,” Vietnam J Earth Sci., vol 33, no 1, pp 85– 93, 2011, doi: 10.15625/0866-7187/33/1/281 [42] M for the determination of limit of detection and limit of quantitation of the analytical Methods, “LOD and LOQ,” Chronicles Young Sci., vol 2, no 1, pp 21–25, 2011 [43] E I Hamilton, Environmental variables in a holistic evaluation of land contaminated by historic mine wastes: A study of multi-element mine wastes in West Devon, England using arsenic as an element of potential concern to human health, vol 249, no 1–3 2000 [44] S K Sundaray, B B Nayak, S Lin, and D Bhatta, “Geochemical speciation and risk assessment of heavy metals in the river estuarine sediments-A case study: Mahanadi basin, India,” Journal of Hazardous Materials, vol 186, no 2–3 pp 1837–1846, 2011, doi: 10.1016/j.jhazmat.2010.12.081 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ... loại Cu mẫu đất trầm tích khu vực khai thác quặng Thái Ngun, tơi chọn đề tài: ? ?Phân tích dạng hoá học kim loại đồng (Cu) đất khu vực khai thác quặng Pb- Zn làng Hích, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên? ??...ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ––––––––––––––––––––––– LƯƠNG THỊ TUN PHÂN TÍCH DẠNG HỐ HỌC CỦA ĐỒNG (Cu) TRONG ĐẤT Ở KHU VỰC KHAI THÁC QUẶNG Pb/ Zn LÀNG HÍCH, HUYỆN ĐỒNG HỶ, TỈNH THÁI... kết Cu mẫu đất thuộc khu vực bãi thải mỏ Pb/ Zn, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên; mẫu đất nông nghiệp gần khu vực bãi thải; mẫu trầm tích suối mẫu đất ruộng cạnh suối khu vực khai thác quặng để