Đánh giá chất lượng trầm tích dựa trên hàm lượng kim loại nặng Cu, Pb, Zn và Cd trong lưu vực sông Cầu

Một số chỉ số và tiêu chuẩn đánh giá chất lượng trầm tích

Để đánh giá chất lượng trầm tích, nhiều tác giả đã đưa ra các tiêu chí và tiêu chuẩn khác nhau, nhưng chủ yếu đều tập trung đánh giá chất lượng trầm tích dựa vào hàm lượng tổng của các kim loại nặng và thành phần phần trăm dạng linh động (F1, F2). Bn: giá trị nền của kim loại trong vỏ Trái đất (Hamilton, 2000 [44]) 1,5: hệ số được đưa ra để giảm thiểu tác động của những thay đổi có thể xảy ra đối với giá trị nền do những biến đổi về thạch học trong trầm tích. Chỉ số đánh giá rủi ro RAC (Risk Assessment Code) là thông số để đánh giá khả năng kim loại trong trầm tích giải phóng vào nước, đi vào chuỗi thức ăn và dẫn đến nguy cơ tích lũy các kim loại nặng trong cơ thể con người (Rath et.al, 2009 [64]).

RAC là chỉ số đỏnh giỏ chất lượng trầm tớch rất quan trọng, thể hiện rừ khả năng gây ảnh hưởng thực tế đến sức khỏe con người của các kim loại nặng trong trầm tích. Vì vậy, để có thể đánh giá một cách toàn diện về chất lượng trầm tích, chúng ta nên kết hợp cả 2 cách đánh giá trầm tích theo hàm lượng tổng và theo thành phần phần trăm các dạng của kim loại trong trầm tích. Trong luận văn, chúng tôi sử dụng 2 tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích theo hàm lượng tổng là tiêu chuẩn của Canada (2002) và tiêu chuẩn của Mỹ U.S EPA (1997).

Một số phương pháp hiện đại phân tích lượng vết kim loại

Trang thiết bị của máy đo AAS

Nguồn cung cấp chùm tia sáng đơn sắc của nguyên tố cần phân tích, có thể là một trong số các nguồn sau: đèn Catốt rỗng (Hollow Cathod Lamp : HCL), đèn phóng điện không điện cực (Electrodeless Disharge Lamp: EDL), nguồn đèn phổ liên tục biến điệu (lượng tử hoá). Kỹ thuật GF-AAS do tạo được ngọn lửa có nhiệt độ cao và ổn định vì vậy nó có độ nhạy rất cao gấp hàng trăm đến hàng ngàn lần phương pháp ngọn lửa ( giới hạn phát hiện cỡ ppb). Cơ sở lí thuyết của phương pháp này dựa trên hiện tượng các nguyên tử ở trạng thái khí khi bị kích thích nó thấp thụ năng lượng chuyển lên mức năng lượng cao Em sau đó nó phát ra các tia phát xạ có bước sóng xác định đặc trưng cho nguyên tử của mỗi nguyên tố để trở về trạng thái năng lượng cơ bản E0.

Cơ sở của phương pháp phổ huỳnh quang nguyên tử dựa trên hiện tượng một số nguyên tử khi bị kích thích bởi các bức xạ nó hấp thu năng lượng chuyển lên mức năng lượng cao sau đó ngay lập tức nó bị suy biến và trở về mức năng lượng cơ bản đồng thời phát ra các bức xạ huỳnh quang đặc trưng cho từng nguyên tố. Phổ huỳnh quang nguyên tử cũng là phổ vạch tương tự như phổ phát xạ nguyên tử nhưng có số vạch ít hơn vì vậy nó có tính chất chọn lọc hơn phổ phát xạ nguyên tử. Các phương pháp cực phổ cổ điển có độ nhạy thấp 10-4 đến 10-5 và độ chọn lọc cũng không cao do đường cong cực phổ của các chất điện hoạt trồng lên nhau làm cho phổ đồ có dạng bậc thang.

Một số công trình nghiên cứu xác định các dạng kim lọai nặng trong mẫu trầm

+ Làm giàu chất điện hóa lên trên bề mặt điện cực dưới dạng kết tủa kim loại hoặc hợp chất khó tan bằng cách điện phân dung dịch ở những điều kiện thích hợp. Tác giả Vũ Đức Lợi cùng các cộng sự (2010) [6] đã phân tích dạng của một số kim loại nặng trong trầm tích lưu vực sông Nhuệ, sông Đáy trên cơ sở sử dụng quy trình chiết liên tục cải tiến Tessier và dùng phương pháp AAS để xác định hàm lượng kim loại trong dịch chiết. Tác giả Vũ Đức Lợi, Nguyễn Thị Vân (2011) [7] đã phân tích dạng các kim loại Cu, Pb, Zn trong một số cột trầm tích hồ Trị An cũng sử dụng quy trình chiết liên tục cải tiên Tessier và phương pháp AAS.

Đồng thời trên cơ sở so sánh với một số tiêu chuẩn về đánh giá mức độ ô nhiễm của trầm tích các tác giả đã kết luận mức độ ô nhiễm trầm tích trong lòng hồ Trị An mới chỉ ở mức độ nhẹ đến trung bình. Từ kết quả này cho thấy nguy cơ lan truyền ô nhiễm của các kim loại nặng trên từ trầm tích vào nước sông và có thể dẫn đến sự tích lũy sinh học cho các động vật thủy sinh và con người. Glosinska và cộng sự (2005) [42] đã phân tích dạng các kim loại Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb và Zn trong mẫu trầm tích bề mặt dọc theo trung lưu sông Odra, sử dụng quy trình chiết cải tiến Tessier.

Khu vực nghiên cứu

THỰC NGHIỆM

Dụng cụ được ngâm trong dung dịch HNO3 trong 24 giờ, sau đó rửa sạch bằng nước cất. Dung dịch CH3COONH4 1M axit hóa đến pH=5 bằng HOAc: sử dụng máy đo pH điều chỉnh pH đến 5 bằng HOAc. Mẫu trầm tích được lấy bằng thiết bị chuyên dụng để lấy được toàn bộ lớp trầm tích theo độ sâu, gồm có: ống nhựa PVC, thanh đòn ngang và các quả tạ để gia lực, dây tời để.

Trầm tích lấy lên được chứa trong các ống nhựa PVC, được bịt kín hai đầu để tránh mất mẫu và xáo trộn mẫu. Các ống phóng chứa mẫu được bảo quản ở nhiệt độ -4oC, chuyển về phòng thí nghiệm, xẻ đôi và để khô tự nhiên ở nhiệt độ phòng. Sau đó, mỗi ống phóng được chúng tôi chia thành nhiều đoạn mỗi đoạn cao 10 cm.

Sau đó, mẫu được chuyển vào túi nilon, bảo quản lạnh cho đến khi phân tích. Tiếp tục thêm 10 ml hỗn hợp cường thủy, đun đến khi gần cạn và thu được cặn trắng. Hàm lượng các kim loại được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử dùng kỹ thuật ngọn lửa (F-AAS) đối với các kim loại Cu, Pb, Zn, còn kim loại Cd dùng kỹ thuật không ngọn lửa (GF-AAS).

Các dạng của kim loại được chiết theo quy trình chiết liên tục cải tiến của Tessier (Vũ Đức Lợi, 2010) [6]. Cặn F4 được chuyển sang cốc thủy tinh 50 ml, và cũng được phân hủy bằng hỗn hợp cường thủy như phân tích hàm lượng tổng kim loại. Sau đó, hàm lượng các kim loại trong các dịch chiết được xác định bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử dùng kỹ thuật ngọn lửa với các dạng có hàm lượng kim loại lớn và kỹ thuật không ngọn lửa (GF-AAS).

Các kết quả thực nghiệm được xử lý bằng phần mềm Microsoft Office Excel 2007 và Minitab 14.

KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN