Cĩ thể chia thành hai nhĩm chính sau:
• Nhĩm phương pháp trực tiếp: tại các vùng đổ thải, thu thập và phân tích hàm lượng kim loại trong thực vật (chủ yếu là ở rễ), động vật (chủ yếu là ở thành ruột ). Từ đĩ đánh giá, so sánh với hàm lượng trong bùn thải để xác định phần trăm kim loại đã bị hấp thu bằng thực vật hoặc động vật.
Hình 2-2: Sự thay đổi về độ linh động và khả năng hấp thụ sinh học của các hợp phần khác nhau của kim loại trong pha rắn (Theo Salomons, 1995)
• Nhĩm phương pháp gián tiếp: qua các kết quả nghiên cứu trước đây đã khẳng định rằng khả năng hấp thụ sinh học của kim loại quyết định bởi dạng tồn tại của kim loại. Do đĩ, trên cơ sở xác định các hợp phần tồn tại cĩ thể xác định được khả năng hấp thụ sinh học của kim loại. Các nhà khoa học trên thế giới đã phát triển phương pháp chiết tách, trích ly (extraction techniques) bằng các dung dịch thích hợp để tách ra các hợp phần tồn tại khác nhau của kim loại. Ưu điểm của phương pháp này là một cơng cụ hiệu quả để xác định các hợp phần kim loại. Đây là một phương pháp rất tốn thời gian, yêu cầu thí nghiệm khá phức tạp về hố chất, dụng cụ, ….. Tuy nhiên, trong các tài liệu tham khảo thì các nhà khoa học vẫn khẳng định đây là một phương pháp tối ưu để xác định khả năng hấp thụ sinh học của kim loại (Committee on Bioavailability of Contaminants in Soils and Sediments, Water Science and Technology Board, 2003). Phương pháp này đã được áp dụng rộng rãi đối với đất , trầm tích dưới nước ,…. (Salomons và Forstner, 1984). Tuy nhiên, trong các tài liệu tham khảo cũng đề nghị kiểm chứng thí nghiệm bằng các thực nghiệm trực tiếp trên thực vật hoặc động vật.
Thực tế hiện nay chưa cĩ một quy trình chiết tách thống nhất và chuẩn hố nên phương pháp của Tessier và nnk, 1979 đã được lựa chọn để áp dụng.
TỔNG HÀM LƯỢNG Nước lỗ hổng Cấu trúc mạng tinh thể Hợp chất sulphid Hợp chất với các oxit Fe &
Mn Hợp chất cacbonat Hấp phụ yếu (weakly adsorbed) Ion tự do Phức vơ cơ Phức hữu cơ và chelat Hợp chất với các vật chất hữu cơ
HỢP PHẦN KIM LOẠI ĐỘ LINH ĐỘNG/TÁC DỤNG
SINH HỌC Cao Phụ thuộc vào pH Trung bình, phụ thuộc vào Eh Trung bình/Cao Phụ thuộc vào khả năng oxy hĩa của mơi trường Thấp
Đây là một phương pháp đã được áp dụng nhiều nên sẽ thuận tiện để đối sánh các kết quả.
2.3.4 Quy trình phương pháp chiết tách kim loại theo Tessier 2.3.4.1 Nội dung:
Phương pháp này nhằm phân tách các liên kết của kim loại (Cr, Pb, Cd và Zn) trong trầm tích ra 5 hợp phần:
- Hợp phần ion linh động, dễ biến đổi
- Hợp phần liên kết đặc thù (cacbonat, các phức hữu cơ cĩ lực kết hợp thấp): phụ thuộc vào hàm lượng cacbonat cĩ trong mẫu . Nếu hàm lượng cacbonat quá thấp sẽ bỏ phần này.
- Hợp phần liên kết với các hợp chất Fe và Mn
- Hợp phần liên kết với các hợp chất hữu cơ (pha dễ bị oxy hố)
- Hợp phần liên kết với các hợp chất silicat (bền, khơng bị giải thốt trong điều kiện tự nhiên
2.3.4.2 Khái quát:
1g trầm tích (bùn đáy) sẽ được chiết tách bằng các xúc tác khác nhau (magnesium chloride, Natri acetate, hydroxylamine hydrochloride trong acetic acid, acid nitric và hydrogen peroxide, cuối cùng là hỗn hợp acid hydrofluoric và perchloric). Ngồi ra , sẽ làm một mẫu chuẩn để so sánh. Các mẫu trắng cũng sẽ được chuẩn bị theo đúng qui trình.
2.3.4.3 Bố trí thí nghiệm:
9 Mọi dụng cụ đựng mẫu đều phải được rửa sạch bằng thuốc tẩy, ngâm trong acid HNO 3 lỗng qua đêm và rửa lại bằng nước cất. Các dụng cụ chứa mẫu và phân tích đều bằng thuỷ tinh hoặc bằng plastic.
9 Các mẫu cần phải sấy khơ ở nhiệt độ trong phịng hoặc trong tủ sấy khơng quá 40 oC
9 Cỡ hạt thí nghiệm < 63μm
Danh mục trang thiết bị
9 Máy ly tâm : tốc độ tối đa 10.000rpm
9 Các ống nghiệm của máy ly tâm cĩ thể tích 50ml 9 Máy lắc cơ học 9 Bếp đun cách thuỷ Hố chất 9 Nước cất 9 Magnesium chloride, 1M 9 Natri acetate, 1M
9 NaOAc 1M ổn định ở pH 5.0 bằng dung dịch đệm acetic acid 9 0.02M HNO 3; 30% H2O 2, ổn định ở pH=2 bằng dung dịch HNO 3
9 Các acid HF, HCLO 4 và HNO 3 như bình thường
2.3.4.4 Nội dung của phương pháp Tessier Hợp phần 1:
a. Cân 1g mẫu vào trong 50ml ống nghiệm của máy quay ly tâm
b. Thêm vào 8 ml MgCl 2 1M pH=7 (sử dụng 30g NaHCO 3 nâng pH lên 7) c. Quay ly tâm 10,000 rpm, thời gian 30 phút (hoặc 2000rpm, thời gian 20
phút)
d. Dùng pipet để hút hết phần dung dịch đã tách và đây là hợp phần 1
e. Thêm 8 ml nước cần vào phần chất rắn cịn lại trong ống ly tâm, trộn đều trong thời gian 5 phút và quay ly tâm để tách phần nước cất (10000rpm, thời gian 30 phút)
f. Dùng pipet để hút hết phần nước cất và bỏ đi
Hợp phần 2:
g. Thêm vào phần chất rắn cịn lại 8 ml dung dịch NaOAC 1M , pH=5 (đệm bằng 17 ml axit acetic), khuấy trong 5h
h. Lặp lại các bước c và d như trên để tách phần dung dịch là hợp phần 2
i. Rửa lại phần chất rắn cịn lại trong ống nghiệm như bước e và f
Hợp phần 3:
k. Thêm vào 20ml [ NH 2OHCl 0,04M trong 25% HOAc], khuấy cho tới khi thành dạng huyền phù
l. Đặt các ống nghiệm vào trong lị (hoặc bể đun nước nĩng), giữ ở nhiệt độ 960C± 30C , và khuấy khơng đều trong 6h
m. Lặp lại các bước c và d để tách phần dung dịch sau phản ứng: Hợp phần 3
n. Rửa lại phần chất rắn cịn lại trong ống nghiệm bằng nước cất như trên e và f
Hợp phần 4:
o. Thêm 3ml 0,02 M HNO 3 và 5ml của H2O 2 30%, giữ pH 2 bằng dung dịch HNO 3 và giữ ở nhiệt độ 85 0C±20C và khuấy khơng đều trong thời gian 2h p. Thêm 3 ml H2O 2 30% , ủ 3h ở 85 0C±20C
q. Sau khi để nguội, thêm tiếp 5ml 3,2M NH4OAc (trong 20% HNO 3 ) và pha lỗng đến 20ml và khuấy đều trong thời gian 30 phút.
r. Lặp lại các bước c và d để tách phần dung dịch sau phản ứng
s. Thêm 2 ml HClO 4+ 10ml HF đun gần khơ
t. Thêm 1ml HCLO 4 + 10 ml HF đun gần khơ
u. Thêm 1 ml HClO 4 đun đến khi xuất hiện khĩi trắng v. Hồ tan với HCl 12N , định mức 25ml
Bảng 2-1 : Quy trình trích ly theo Tessier et al., 1979
Bướ c
Mơ tả Hố chất Điều kiện thí nghiệm
1 Cation dễ trao đổi
MgCl2 (1M) pH 7 Lắc đều tại nhiệt độ phịng, thời gian 1h
2 Liên kết với
cacbonat NH4Oac /HOAc (1M) pH 5 Lắc đều tại nhiệt độ phịng, thời gian 1h 3 Kết hợp với các oxit Fe - Mn 0,04M NH2OH- HCl/HOAc Lắc khơng liên tục; Nhiệt độ 960C±3oC 4 Kết hợp với các vật chất hữu cơ HNO3(0.02M); H2O2 30%;pH2 bởi HNO 3) NH4OAC (3.2M với 20% v/v HNO 3) Lắc khơng liên tục (2h+3h); Nhiệt độ 85 0C±20C
2.4 THÍ NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KIM LOẠI NẶNG ĐỐI VỚI CỎ VETIVER
2.4.1 Mơ hình thực hiện
9 Bùn lắng được lấy từ kênh Tân Hố- Lị Gốm đã được lựa chọn đem về phịng thí nghiệm của Viện Tài Nguyên và Mơi Trường được trộn đều, làm tơi sau đĩ cho vào chậu thí nghiệm;
9 Cây trồng dùng cho nghiên cứu là cỏ Vetiver zizanioides mua giống từ Trường Đại Học Nơng Lâm.
9 Mơ hình thí nghiệm được thực hiện tại sân mơ hình của Viện Tài Nguyên và Mơi trường bao gồm các chậu cĩ tiêu chuẩn