Phân tích xác định hàm lượng các dạng niken, đồng,- 123docz.net

- Tiến hành lấy mẫu và đo đạc tại hiện trường

3.6.2. Phân tích xác định hàm lượng các dạng niken, đồng, kẽm trong mẫu trầm tích

Hàm lượng các dạng niken, đồng, kẽm trong mẫu trầm tích được phân tích theo quy trình:

- Dạng trao đổi:

Cân chính xác 1 g mẫu sau khi đã sấy khô vào ống li tâm 50 ml, thêm 10 ml CH3COONH4 1M, lắc đều trong 1 giờ bằng máy lắc ở nhiệt độ phòng rồi li tâm với tốc độ 3000 vòng/phút trong 15 phút để thu phân đoạn trao đổi (F1) trong dịch chiết.

- Dạng liên kết với cacbonat:

Cặn còn lại sau khi đã tách dạng trao đổi ở phân đoạn 1 được dùng để chiết dạng liên kết với cacbonat bằng cách thêm vào 20 ml CH3COONH4 1M đã axit hóa đến pH=5 với CH3COOH, lắc đều trong 5 giờ bằng máy lắc ở nhiệt độ phòng rồi li tâm

Mẫu trầm tích (1g)

10ml CH3COONH4; Lắc 1h

Để ở nhiệt độ phòng; Khuấy liên tục

20ml 1M CH3COONH4 (pH=5)

Lắc 5h; Để ở nhiệt độ phòng

20 ml 0,04M NH2OH.HCl trong

25 %( v/v) HOAc ở 95oC 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

Dạng liên kết với cacbonat

Dạng liên kết với Fe-Mn oxi hydroxit

Dạng liên kết với hữu cơ

với tốc độ 3000 vòng/phút trong 15 phút để thu phân đoạn liên kết với cacbonat (F2) trong dịch chiết.

- Dạng liên kết với Fe-Mn oxi hydroxit

Phần cặn sau khi tách dạng traoi đổi và dạng liên kết với cacbonat được tiến hành thêm 20 ml NH2OH.HCl 0,04M trong (v/v) HOAc 25 %, lắc đều trong 5 giờ ở 950C bằng máy lắc sau đó li tâm với tốc độ 3000 vòng/phút trong 15 phút để thu phân đoạn liên kết với sắt - mangan oxit (F3) trong dịch chiết.

- Dạng liên kết với hữu cơ

Phần cặn sau khi tách dạng trao đổi, liên kết với cacbonat, liên kết với Fe-Mn oxi hydroxit được thêm 10 ml CH3COONH4 3,2M trong HNO3 20%, lắc đều ở nhiệt độ phòng trong 0,5 giờ sau đó li tâm với tốc độ 3000 vòng/ phút trong 15 phút để thu phân đoạn liên kết với các hợp chất hữu cơ (F4) trong dịch chiết.

- Dạng cặn dư

Phần cặn dư còn lại được chuyển sang cốc thủy tinh 50 ml cho thêm 21 ml axit clohidric, sau đó cho thêm từ từ 7 ml axit nitric (hỗn hợp cường thủy), giữ ở nhiệt độ phòng sau đó đun ở 800C trong 2 giờ đến khi gần cạn. Để nguội, định mức bằng dung dịch HCl 2% đến 25 ml rồi tiến hành lọc lấy dung dịch chứa kim loại ở dạng cặn dư (F5).

Bảng 3.18 Hàm lượng các dạng kim loại trong mẫu trầm tích sông Nhuệ

Vị trí mẫu Các dạng Hàm lượng các dạng kim loại (mg/kg)

Ni Cu Zn

Cầu Diễn Dạng trao đổi 0,11 ± 0,02 2,90 ± 0,11 2,70 ± 0,04 Dạng liên kết với

cacbonat 4,85 ± 0,25 20,93 ± 0,33 48,34 ± 0,78 Dạng liên kết với Fe-Mn

oxi hydroxit 7,49 ± 0,44 14,81 ± 0,12 27,23 ± 0,78 Dạng liên kết với hữu cơ 3,96 ± 0,10 19,05 ± 0,17 42,22 ± 1,57 Dạng cặn dư 42,40 ± 0,77 38,01 ± 0,55 105,56 ± 2,28 Thanh Liệt Dạng trao đổi 1,98 ± 0,31 1,57 ± 0,08 7,20 ± 0,04

Dạng liên kết với

cacbonat 7,49 ± 0,62 12,85 ± 0,64 137,23 ± 0,79 Dạng liên kết với Fe-Mn

oxi hydroxit 14,54 ± 0,61 15,91 ± 0,18 161,11 ± 1,57 Dạng liên kết với hữu cơ 9,25 ± 0,20 23,98 ± 1,20 137,78 ± 1,89 Dạng cặn dư 47,91 ± 0,77 39,38 ± 0,28 115,98 ± 0,98 Khe Tang Dạng trao đổi 0,08 ± 0,01 0,86 ± 0,01 2,53 ± 0,04

Dạng liên kết với

cacbonat 5,07 ± 0,31 8,47 ± 0,21 61,11± 1,57 Dạng liên kết với Fe-Mn

oxi hydroxit 7,71 ± 0,39 9,17 ± 0,46 53,89± 0,79 Dạng liên kết với hữu cơ 4,41 ± 0,28 11,37 ± 0,27 60,56 ± 1,03

Dạng cặn dư 49,01 ± 2,19 31,35 ± 0,57 111,11 ± 1,97 Ba Đa Dạng trao đổi 0,06 ± 0,01 0,71±0,04 3,70 ± 0,04

Dạng liên kết với

cacbonat 5,19 ± 0,42 7,29 ± 0,16 48,34 ± 1,42 Dạng liên kết với Fe-Mn

oxi hydroxit 6,61 ± 0,62 7,29 ± 0,24 28,89 ± 0,79 Dạng liên kết với hữu cơ 3,74 ± 0,32 12,38 ± 0,42 38,34 ± 1,22 Dạng cặn dư 40,75 ± 1,55 31,06 ± 0,41 88,89 ± 1,14

Bảng 3.19 Hàm lượng các dạng kim loại trong mẫu trầm tích sông Đáy Vị trí

Các dạng Hàm lượng các dạng kim loại (mg/kg)

Ni Cu Zn Đọ Dạng trao đổi 0,20 ± 0,04 0,07 ± 0,03 0,46 ± 0.04 Dạng liên kết với cacbonat 2,39 ± 0,14 0,35 ± 0,02 7,62 ± 0,09

Dạng liên kết với Fe-Mn

oxi hydroxit 1,23 ± 0,07 1,42 ± 0,12 7,02 ± 0,08 Dạng liên kết với hữu cơ 1,62 ± 0,28 8,01 ± 0,16

6,49 ± 0,04 Dạng cặn dư 30,05 ± 2,08 18,75 ± 0,25 62,91 ± 1,18 Quế Dạng trao đổi 1,31 ± 0,04 0,63 ± 0,03 0,61 ± 0,03 Dạng liên kết với cacbonat 4,41 ± 0,14 2,67 ± 0,15 10,06 ± 0,07 Dạng liên kết với Fe-Mn

oxi hydroxit 6,56 ± 0,28 2,98 ± 0,21 14,56 ± 0,16 Dạng liên kết với hữu cơ 2,64 ±0,14 6,27 ± 0,31 16,67 ± 0,26 Dạng cặn dư 33,04±0,37 23,12 ± 1,16 68,75 ± 0,97

Tế Tiêu

Dạng trao đổi 0,05 ± 0,01 0,63 ± 0,02 0,70 ± 0,03 Dạng liên kết với

cacbonat 3,52 ± 0,14 3,53 ± 0,08 8,11 ± 0,16 Dạng liên kết với Fe-Mn

oxi hydroxit 6,17 ± 0,14 3,53 ± 0,13 9,84 ± 0,09 Dạng liên kết với hữu cơ 2,42 ± 0,16 3,61 ± 0,18 13,33 ± 0,17

Dạng cặn dư 22,58 ± 0,77 14,31 ± 0,25 56,25 ± 0,98 Dạng trao đổi 1,65 ± 0,15 0,94 ± 0,07 9,7 ± 0,07

Dạng liên kết với cacbonat

3,97 ± 0,34 6,04 ± 0, 10 81,67 ± 2,35

Dạng liên kết với Fe-Mn

oxi hydroxit 7,05 ± 0,14 7,21 ± 0,12 56,12 ± 0,78 Dạng liên kết với hữu cơ

3,74 ± 0,31 28,84 ± 0,23 46,67 ±1,27

Dạng cặn dư 28,91 ± 0,39 30,96 ± 0,56 60,42 ± 0,98 Phùng Dạng trao đổi 1,14 ± 0,06 0,78 ± 0,04 0,07 ± 0,04

Dạng liên kết với

cacbonat 6,83 ± 0,31 5,48 ± 0,21 39,45 ± 0,78 Dạng liên kết với Fe-Mn

oxi hydroxit 6,61 ± 0,62 6,12 ± 0,22 38,34 ± 0,78 Dạng liên kết với hữu cơ 2,42 ± 0,31 7,64 ± 0,06 13,89 ± 0,28 Dạng cặn dư 35, 24 ± 1,55 28,41 ± 0,28 57,64 ± 0,98 Sự phân bố của các dạng niken, đồng và kẽm trong trầm tích của từng điểm được trình bày dưới dạng hình 3.23÷3.31 như sau:

Hình 3.23 Sự phân bố của các dạng kim loại trong trầm tích Diễn

Hình 3.24 Sự phân bố của các dạng kim loại trong trầm tích Thanh Liệt

Hình 3.25 Sự phân bố của các dạng kim loại trong trầm tích Khe Tang

Hình 3.26 Sự phân bố của các dạng kim loại trong trầm tích Ba Đa

Hình 3.27 Sự phân bố của các dạng kim loại trong trầm tích Đọ

Hình 3.28 Sự phân bố của các dạng kim loại trong trầm tích Quế

Hình 3.29 Sự phân bố của các dạng kim loại trong trầm tích Tế Tiêu

Hình 3.30 Sự phân bố của các dạng kim loại trong trầm tích Mai Lĩnh

Hình 3.31 Sự phân bố của các dạng kim loại trong trầm tích Phùng

Kết quả cho thấy có sự phân bố không đồng đều của các dạng tại các vị trí lấy mẫu khác nhau. Các nguyên tố Cu và Ni tồn tại chủ yếu ở dạng liên kết bền trong trầm tích (dạng cặn dư). Hàm lượng niken tồn tại ở dạng cặn dư (F5) chiếm trên 50% tổng hàm lượng (59,02 % đến 84,67%) đặc biệt tại điểm cầu Đọ niken ở dạng cặn dư (F5) chiếm trên 80% (84,57%) tổng hàm lượng.

Sự tồn tại của kim loại đồng trong dạng cặn dư ở các địa điểm trong khoảng từ 39,72% đến 65,56%, tuy nhiên sự chênh lệch hàm lượng đồng trong cặn dư giữa các điểm là không quá lớn.

Dạng cặn dư của kẽm phân bố không đều trong các điểm lấy mẫu từ 20,74% đến 74,75%.

Tại các điểm lấy mẫu, so với đồng và kẽm, dạng cặn dư của niken luôn chiếm tỉ lệ cao hơn.

Ngoài ra, đồng còn tồn tại nhiều ở dạng liên kết với hữu cơ, dạng này chiếm trên 10%, kết quả này cũng phù hợp với nghiên cứu của K.Fytianos (2004) về sự tồn tại của đồng trong trầm tích, đồng có xu hướng tạo phức bền với các chất hữu cơ và được giữ lại trong trầm tích [19,29,52], hàm lượng đồng trong dạng liên kết với hữu cơ thường tỷ lệ với hàm lượng tổng cacbon hữu cơ trong nước (TOC).

Các kết quả nghiên cứu trên cũng có sự tương đồng so với các kết quả nghiên cứu trước đây về ô nhiễm kim loại nặng trong nước và trầm tích của sông Tô Lịch và Sông Nhuệ [48,49], các tác giả cho thấy Zn trong cặn lơ lửng của sông Tô Lịch tại điểm Thanh Liệt trước khi hợp lưu với sông Nhuệ là rất lớn, hàm lượng kẽm từ 670 đến 1800 ppm. Như vậy đã có sự lan truyền ô nhiễm từ sông Tô Lịch đến sông Nhuệ thông qua sự hấp phụ trên cặn lơ lửng và sa lắng xuống trầm tích.

Dạng trao đổi của các kim loại Ni, Cu, Zn tại tất cả các vị trí lấy mẫu đều thấp hơn 5%, điều đó cho thấy mức độ đáp ứng sinh học thấp và khả năng lan truyền ô nhiễm là không lớn.

Hình 3.32 Dạng trao đổi của các kim loại trong các mẫu trầm tích

Tổng dạng trao đổi và dạng cacbonat của niken không có sự khác nhau nhiều giữa sông Nhuệ và sông Đáy.

Tuy nhiên, tổng dạng trao đổi và dạng cacbonat của kẽm giữa sông Nhuệ và sông Đáy lại có sự khác biệt đáng kể (cụ thể trong trầm tích sông Đáy chiếm khoảng 10% , trầm tích sông Nhuệ là trên 20%).

Hình 3.33 Tổng dạng trao đổi và dạng cacbonat của niken trên sông Nhuệ và sông Đáy

Hình 3.34 Tổng dạng trao đổi và dạng cacbonat của đồng trên sông Nhuệ và sông Đáy

Hình 3.35 Tổng dạng trao đổi và dạng cacbonat của kẽm trên sông Nhuệ và sông Đáy

- Hệ số tương quan giữa các kim loại trong các dạng liên kết của trầm tích:

Hệ số tương quan giữa các kim loại trong các dạng liên kết của trầm tích được tính toán bằng phần mềm Minitab 14. Kết quả thu được như sau:

+ Dạng trao đổi (F1):

Ni Cu

Cu 0,935

Zn 0,892 0,916

+ Dạng liên kết với cacbonat (F2)

Ni Cu

Cu 0,469

Zn 0,685 0,528

Mỗi tương quan giữa các cặp kim loại Ni và Cu, Cu và Zn, Ni và Zn trong cả hai dạng: dạng trao đổi và dạng liên kết với cacbonat trong trầm tích sông Nhuệ - Đáy đều là mối tương quan thuận khá chặt chẽ. Với độ tin cậy trên 95%, giá trị hằng số tương quan Pearson r > 0,8, dạng trao đổi của cả 3 cặp kim loại trong trầm tích có mối tương quan thuận rất mạnh. Điều đó cho thấy rằng các kim loại này phát tán từ một nguồn thải hoạt động của con người.

Mặt khác, các kim loại có mối tương quan thuận khá chặt chẽ sẽ gây sự cộng hưởng giữa các kim loại với nhau dẫn đến gia tăng ô nhiễm của chúng trong trầm tích.

KẾT LUẬN

Từ những kết quả đã thực hiện trong đề tài “Phân tích dạng kim loại niken, đồng, kẽm trong trầm tích sông Nhuệ - Đáy bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử”, chúng tôi rút ra một số kết luận sau:

1. Đã áp dụng và thực hiện thành công quy trình chiết chọn lọc 5 dạng tồn tại của kim loại Ni, Cu, Zn trong trầm tích bao gồm: dạng trao đổi, dạng liên kết với cacbonat, dạng liên kết với Fe-Mn oxi hydroxit, dạng liên kết với hữu cơ, dạng cặn dư nằm trong cấu trúc trầm tích.

2. Đã xây dựng thành công quy trình phân tích hàm lượng các nguyên tố kim loại Ni, Cu, Zn bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với kĩ thuật nhuyên

tử hóa ngọn lửa và không ngọn lửa. Giới hạn phát hiện của nguyên tố niken là 0,050mg/l (trong phép đo ngọn lửa) và 2,020 µg/l (trong phép đo lò graphit); giới hạn phát hiện của nguyên tố đồng là 0,022 mg/l (trong phép đo ngọn lửa) và 1,105µg/l (trong phép đo lò graphit); giới hạn phát hiện của nguyên tố kẽm là 0,019 mg/l (trong phép đo ngọn lửa).

Độ chính xác của phương pháp khi phân tích mẫu chuẩn đối với niken: có độ thu hồi đạt 93% (theo phương pháp vô cơ hóa mẫu bằng hỗn hợp cường thủy) và 97% (theo quy trình chiết liên tục); độ thu hồi của đồng đạt 94% (theo phương pháp vô cơ hóa mẫu bằng hỗn hợp cường thủy) và 96% (theo quy trình chiết liên tục); độ thu hồi của kẽm đạt 93% (theo phương pháp vô cơ hóa mẫu bằng hỗn hợp cường thủy) và 94% (theo quy trình chiết liên tục)

3. Từ quy trình phân tích đã xây dựng được, đã tiến hành xác định hàm lượng các dạng kim loại liên kết trong trầm tích. Các kết quả phân tích cho thấy các nguyên tố Cu, Ni phân bố chủ yếu ở dạng liên kết bền. Nguyên tố Zn phân bố ở dạng trao đổi và cacbonat trong trầm tích đều lớn trên toàn bộ các mẫu được phân tích trên lưu vực, đặc biệt sự phân bố này trong trầm tích sông Nhuệ cao hơn nhiều so với sông Đáy. Sự tồn tại của Zn trong các dạng không bền của trầm tích đã cảnh báo nguy cơ lan truyền ô nhiễm của Zn trong lưu vực sông, do vậy cần phải có các biện pháp hợp lý để quản lý và quy vùng ô nhiễm.

Phân tích xác định hàm lượng các dạng niken, đồng, kẽm trong mẫu trầm tích

Phương pháp vô cơ hóa ướt