Biểu đồ 3-8 Phân bố hàm lượng kim loại nặng dọc kênh Kênh Đơi – Kênh Tẻ
0 50 100 150 200 250 300 Cu Pb Zn Cr Cd*1000 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5
Ghi chú:Hàm lượng kim loại của Cd×1000
Cu: Nồng độ trung bình của Cu là 42,15ppm lớn hơn so với giá trị TEL nhưng vẫn nhỏ hơn PEL nên Cu khơng gây ảnh hưởng đến đời sống thuỷ sinh.
Pb: Nồng độ trung bình của Pb là 64,06ppm lớn hơn giá trị TEL nhưng vẫn nhỏ hơn PEL nên Pb khơng gây ảnh hưởng đến đời sống thuỷ sinh.
Zn: Nồng độ trung bình của Zn là 194,54ppm lớn hơn giá trị TEL nhưng vẫn nhỏ hơn PEL nên Zn khơng gây ảnh hưởng đến đời sống thuỷ sinh.
Cr: Nồng độ trung bình của Cr là 28,56ppm nhỏ hơn giá trị TEL hầu như khơng gây ảnh hưởng đến đời sống thuỷ sinh.
Cd: Nồng độ trung bình của Cd là 0,06ppm nhỏ hơn giá trị TEL nên Cd hầu như khơng gây ảnh hưởng đến đời sống thuỷ sinh.
Nhận xét:
Hệ thống Kênh Đơi – Kênh Tẻ và kênh Tham Lương – Bến Cát là 2 hệ thống kênh tương đối bị ơ nhiễm khơng đáng kể bởi kim loại nặng, khơng ảnh hưởng đến đời sống thuỷ sinh
Tại kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè đặc biệt là tại Cầu Kiệu (ký hiệu A2) cần phải xem xét khả năng tích luỹ sinh học của kim loại nặng Zn và khả năng tận dụng bùn thải.
Kênh Tân Hố- Lị Gốm là kênh bị ơ nhiễm kim loại nặng cao nhất trong hệ thống kênh. Hai vị trí trên kênh Tân Hố- Lị Gốm cần phải đánh giá khả năng tích luỹ sinh học là cống xả Hồ Bình và cầu Hậu Giang. Đặc biệt, là tại cầu Hậu Giang các giá trị kim loại đều vượt tiêu chuẩn WAC nhiều lần , đánh giá mức độ tác động của bùn lắng đối với hệ sinh thái và đưa ra biện pháp xử lý là yêu cầu cấp thiết.
Kênh Tàu Hũ- Bến Nghé: nồng độ đo được của các kim loại nặng trên kênh đa số đều nhỏ hơn tiêu chuẩn WAC. Tuy nhiên, tại vị trí Cầu Chà Và hàm lượng Cr tăng cao vượt xa tiêu chuẩn. Vì vậy, cần phải xem xét khả năng tích luỹ sinh học của Cr.
Khi so sánh với tiêu chuẩn của Canada (giá trị PEL) thì số mẫu đã vượt qua giá trị giới hạn là 12% (Cu) và 30% (Zn). Các vị trí cĩ hàm lượng kim loại tăng cao đều cĩ sự liên quan trực tiếp đến các hoạt động của con người. Do đĩ cĩ thể đánh giá rằng trầm tích Thành phố Hồ Chí Minh đã cĩ dấu hiệu bị ơ nhiễm kim loại nặng Cu, Cr, Zn và ít nghiêm trọng hơn là Cd do các hoạt động và chất thải đơ thị. Khu vực bị ơ nhiễm nhất là kênh Tân Hố-Lị Gốm. Hiện nay, các kênh rạch thành phố vẫn đang được nạo vét thường xuyên và chơn lấp tại Củ Chi. Do đĩ, các chất ơ nhiễm lắng đọng trong trầm tích khơng chỉ làm ơ nhiễm mơi trường nước mà sẽ làm ơ nhiễm mơi trường nước mà sẽ làm ơ nhiễm mơi trường đất tại các khu vực bãi chơn lấp.
3.3MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC KIM LOẠI VÀ HÀM LƯỢNG VẬT
CHẤT HỮU CƠ TRONG TRẦM TÍCH 3.3.1 Hàm lượng vật chất hữu cơ
Kết quả phân tích đã cho thấy sự thay đổi khá lớn về hàm lượng vật chất hữu cơ trong trầm tích Tp. Hồ Chí Minh. Trầm tích của các kênh cĩ hàm lượng vật chất hữu cơ cao. Dựa trên giá trị trung bình số học, trầm tích kênh Tân Hố- Lị Gốm (9,63 mg/kg) và Nhiêu Lộc-Thị Nghè (7,78 mg/kg) cĩ hàm lượng vật chất hữu cơ cao nhất (Bảng 3-2)
3.3.2 Thành phần hố học của trầm tích
Các nguyên tố chính như Al, Fe và Mn thể hiện sự phân bố khá đồng đều trong các trầm tích kênh rạch (Bảng 3-2). Trong khi đĩ, kết quả phân tích các kim loại nặng cho thấy cĩ sự khác biệt khá rõ. Tại các kênh rạch, đặc biệt là Tân Hố-Lị Gốm, Tàu Hũ-Bến Nghé cĩ sự tăng cao hàm lượng các kim loại nặng, đặc biệt là Zn, Cu và Cr. Vị trí đặc biệt ơ nhiễm là tại TH-LG B3 (Cầu Hậu Giang) và TH-BN E2 (cửa kênh Tàu Hũ- Bến Nghé). Hàm lượng kim loại tại vị trí TH-LG B3 như sau Zn (4.026 mg/kg); Cr(2.290 mg/kg); Cu (1.033 mg/kg) và Cd (11,47 mg/kg). Đây là nơi tập trung các cơ sở gia cơng kim loại.
Bảng 3-2: Thành phần hố học của trầm tích kênh rạch Tp. Hồ Chí Minh
Kênh rạch OM Al Fe Mn Cu Pb Zn Cr Cd Kênh Đơi-Tẻ Max Min TB 2,55 4,09 3,50 17,0 21,0 19,2 5,90 9,34 6,92 0,04 0,08 0,06 23,3 57,2 42,2 5,55 33,9 18,0 128 243 195 24,1 41,5 28,6 0,04 0,08 0,06 Kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè Max 3,46 10,48 14,9 20,2 4,49 6,46 0,04 0,06 30,7 304 19,9 117 349 1.453 25,1 85,9 0,04 2,10
Kênh rạch OM Al Fe Mn Cu Pb Zn Cr Cd Min TB 7,78 17,5 5,48 0,05 188 52,3 761 53,2 1,35 Kênh Tàu Hũ - Bến Nghé Max Min TB 5,24 6,67 6,00 18,9 19,4 19,1 5,35 5,98 5,67 0,04 0,07 0,06 98,8 218 154 7,16 20,8 12,8 405 854 627 82,6 1.800 710 0,03 0,14 0,07 Kênh Tân Hĩa - Lị Gốm
Max Min TB 4,70 17,2 9,63 10,2 18,1 13,3 4,11 5,89 5,00 0,02 0,04 0,03 37,1 1.300 404 5,95 30,2 16,5 423 4.026 2183 30,8 2.290 805 0,041 1,47 4,31 Kênh Tham Lương - Bến
Cát Max Min TB 3,97 5,57 4,65 18,0 20,0 19,1 3,55 7,90 5,72 0,02 0,12 0,06 21,7 81,5 37,2 1,78 29,9 10,4 83,9 943 291 24,9 35,7 30,0 0,07 0,24 0,14
Ghi chú: Hàm lượng của vật chất hữu cơ và các nguyên tố chính Al, Fe, Mn được thể hiện trên bằng hàm lượng % trọng lượng khơ của trầm tích và đối với các kim loại nặng là mg/kg
3.3.3 Mối tương quan
Ma trận tương quan giữa các nguyên tố và vật chất hữu cơ trong trầm tích sơng rạch Tp. Hồ Chí Minh được trình bày tại Bảng số 3-3. Giữa các kim loại “gây ơ nhiễm” như Cu, Cr, Zn và Cd cĩ mối tương quan khá chặt (Cu-Cd: 0,97, Cr-Cd: 0,75, Zn-Cd: 0,89, Cr-Cu: 0,83, v.v.). Từ đây, cĩ thể một lần nữa khẳng định rằng các kim loại này phát tán vào mơi trường từ một nguồn thải-hoạt động của con người. Tronh khi đĩ, nguyên tố Pb khơng thể hiện sự ơ nhiễm nhân tạo mà chỉ phản ánh giá trị nền trong trầm tích.
Bảng 3-3: Ma trận tương quan giữa các nguyên tố và vật chất hữu cơ
N=19 OM Si Al Fe Ca Mg Mn Ti Cu Pb Zn Cr Cd OM 1,00 Si 0,63 1,00 Al 0,55 0,03 1,00 Fe 0,22 0,32 0,36 1,00 Ca 0,37 0,37 0,35 0,14 1,00 Mg 0,39 0,13 0,32 0,19 0,42 1,00 Mn 0,12 0,16 0,10 0,66 0,06 0,30 1,00 Ti 0,01 0,15 0,18 0,11 0,19 0,34 0,13 1,00
Cu 0,78 0,60 0,56 0,14 0,62 0,45 0,00 0,03 1,00
Pb 0,04 0,16 0,05 0,02 0,33 0,46 0,14 0,25 0,06 1,00
Zn 0,74 0,45 0,63 0,28 0,59 0,36 0,14 0,07 0,88 0,08 1,00
Cr 0,71 0,63 0,44 0,07 0,49 0,35 0,01 0,13 0,80 0,05 0,72 10,00
Cd 0,82 0,43 0,77 0,30 0,26 0,20 0,06 0,00 0,71 0,24 0,66 0,52 1,00
0,72: Giá trị tương quan cĩ ý nghĩa đối với mức xác suất >95%; N: Tổng số mẫu
Các vật chất hữu cơ đĩng vai trị rất quan trọng trong sự tích luỹ kim loại trong trầm tích thể hiện bằng mối tương quan rất chặt chẽ với hàm lượng của các kim loại nặng, đặc biệt là các kim loại nặng “ơ nhiễm” (Cu (r=0,93), Cr (r=0,72), Cd (r=0,90) và Zn (r=0,87)) (Hình 3-2)
Hình 3-2: Mối tương quan giữa hàm lượng các kim loại nặng và vật chất hữu cơ trong trầm tích sơng rạch Tp. Hồ Chí Minh
3.4 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CÁC HỢP PHẦN KIM LOẠI
Dựa trên kết quả phân tích hàm lượng kim loại của 05 kênh rạch Thành phố Hồ Chí Minh và theo yêu cầu của luận văn sẽ tiến hành xác định khả năng tích luỹ sinh học của kim loại nặng Cr, Cu và Zn trên 03 vị trí:
• Tàu Hũ – Bến Nghé, Cầu Chà Và (E2) • Tân Hố- Lị Gốm, cống xả Hồ Bình (B1) • Tân Hố – Lị Gốm , cầu Hậu Giang (B3)
CU ZN CR CD Scatterplot (DATA_LN2.STA 5v*33c) CU=0,865+1,977*x+eps ZN=2,851+1,79*x+eps CR=0,874+1,946*x+eps CD=-6,375+2,806*x+eps OM -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 0,6 1,0 1,4 1,8 2,2 2,6 3,0
3.4.1 Tàu Hũ – Bến Nghé, Cầu Chà Và (E2):
Bảng 3-5 Kết quả các hợp phần của Cr, Cu, Zn trên kênh Tàu Hũ- Bến Cát Kim
loại
TESS- 1
TESS-2 TESS-3 TESS-4 TESS-5 Tổng TESS Cr 0,4085 11,48 1868,9 17,798 47,689 1946,3 Cu 2,2248 23,871 2,695 92,781 26,318 147,89 Zn 172,03 170 364,24 72,989 6,2696 785,54
Kim loại nặng Zn:
Biểu đồ 3-9: phần trăm các hợp phần kim loại của Zn trên kênh Tàu Hũ- Bến Cát
TESS-1 TESS-2 TESS-3 TESS-4 TESS-5
Sắp xếp theo phần trăm giảm dần của các hợp phần Zn đo được trong mẫu: hợp phần dạng liên kết với các hợp chất của sắt oxyt và mangan oxyt 46,37% > hợp phần dạng liên kết đặc thù với cacbonat 21,64% > hợp phần dạng liên kết với các hợp chất hữu cơ 9,3% > hợp phần dạng liên kết với các hợp chất silicat 0,8%. Hợp phần linh động, dễ biến đổi 21,9%.
Kết quả này giống với kết quả của Usero et al. (1998), Fernandes, (1997); Ma and Rao, (1997); Ramos et al., (1998) sử dụng phương pháp Tessier đã tìm thấy Zn ở dạng liên kết với các hợp chất của các Fe oxyt và Mn oxyt là cao nhất.
Như vậy, tỷ lệ lớn của kim loại Zn ở dạng ion linh động, dễ biến đổi 21,9% cĩ quan hệ với phần trăm của Fe oxyt và Mangan oxyt trong bùn lắng. Do đĩ cần phải lưu ý khả năng gây độc cho hệ sinh thái của kim loại Zn
Kim loại nặng Cu:
Biểu đồ3-10 phần trăm các hợp phần kim loại của Cu trên kênh Tàu Hũ- Bến Cát
TESS-1 TESS-2 TESS-3 TESS-4 TESS-5
Sắp xếp theo phần trăm giảm dần của các hợp phần Cu đo được trong mẫu: hợp phần dạng liên kết với các hợp chất hữu cơ 62,74% > hợp phần dạng liên kết với các hợp chất silicat 17,8% > hợp phần dạng liên kết đặc thù với cacbonat 16,14% > hợp phần dạng liên kết với các hợp chất sắt oxyt và mangan oxyt 1,822%. Dạng ion linh động, dễ biến đổi 1,5%.
Như vậy, các hợp chất hữu cơ liên kết tốt với kim loại Cu trong bùn lắng. Liên kết của Cu với chất hữu cơ giữ vai trị quan trọng trong việc cố định Cu (Luo and Christie, 1996; Yuan and Lavkulich, 1997; Hồ và Egashira, 2000). Cu khĩ bị hấp thu bởi hợp chất sắt oxyt và mangan oxyt. Cu hồ tan trong nước thấp.
Kim loại nặng Cr:
Biểu đồ 3-11 phần trăm các hợp phần của Cr trên kênh Tàu Hũ- Bến Cát
TESS-1 TESS-2 TESS-3 TESS-4 TESS-5
Sắp xếp theo phần trăm giảm dần của các hợp phần Cr đo được trong mẫu: hợp phần dạng liên kết với các hợp chất của sắt oxyt và mangan oxyt 96% > hợp phần dạng liên kết với các hợp chất silicat 2,45% > hợp phần dạng liên kết với các hợp chất hữu cơ 0,91% > hợp phần dạng liên kết đặc thù với cacbonat 0,59%. Dạng ion linh động, dễ biến đổi 0,05%.
Dựa theo kết quả phân tích trên ta cĩ hợp chất của sắt oxyt và mangan oxyt hấp phụ tốt Cr trong bùn lắng. Vì vậy, đây cĩ thể được xem là cơ chế chính trong việc cố định Cr. Dạng ion linh động, dễ biến đổi chiếm tỷ lệ thấp 0,05% như vậy Cr khĩ hồ tan trong nước.
Kết quả này khơng giống với kết quả của Wen- Xiong Wang. Theo tác giả, phần trăm Cr tìm được cao nhất ở dạng liên kết với các hợp chất silicat (83% - 87%).
Tĩm lại, tại kênh Tàu Hũ – Bến Nghé, đặc biệt là tại vị trí Cầu Chà Và mặc dù hàm lượng Cr đo được rất cao vượt tiêu chuẩn nhiều lần. Nhưng với tỷ lệ % của hợp phần linh động cĩ khả năng gây ảnh hưởng đến mơi trường sinh thái là dạng ion linh động, dễ biến đổi chiếm tỷ lệ 0.05% do đĩ Cr khơng ảnh hưỏng tới mơi trường sinh thái. Tại vị trí này Cr tồn tại ở dạng bền vững trong mơi trường. Nhưng % Cr tồn tại ở dạng liên kết với các hợp chất của sắt oxyt và mangan oxyt cao 96% khi ở trong mơi trường acid và oxy hố mạnh cĩ khả năng sẽ tái linh động kim loại vào trong mơi trường. Tuy hàm lượng Zn khơng
vượt tiêu chuẩn nhưng tỷ lệ linh động của Zn rất cao vì vậy khi tận dụng bùn lắng làm phân bĩn cho cây trồng nên xem xét. Cu là kim loại hồ tan trong nước thấp. Liên kết của Cu với chất hữu cơ giữ vai trị quan trọng trong việc cố định Cu.
3.4.2 Kênh Tân Hố- Lị Gốm
3.4.2.1 Cống xả Hồ Bình (B1):
Bảng 3-6 Kết quả các hợp phần của Cr, Cu, Zn trên cống xả Hồ Bình Kim loại TESS-1 TESS-2 TESS-3 TESS-4 TESS-5 Tổng
TESS
Cr Kph 2,3526 60,815 40,775 13,567 117,51
Cu 0,6212 3,1068 4,268 93,335 11,89 113,22
Zn 127,66 475,64 447,47 49,842 4,8508 1105,5
Kim loại nặng Zn:
Biểu đồ 3-12 phần trăm các hợp phần kim loại của Zn trên cống xả Hồ Bình
TESS-1 TESS-2 TESS-3 TESS-4 TESS-5
Sắp xếp theo phần trăm giảm dần của các hợp phần Zn đo được trong mẫu:hợp phần dạng liên kết đặc thù với cacbonat 43,023% > hợp phần dạng liên kết với các hợp chất của Fe oxyt và Mn oxyt 40,48% > hợp phần dạng liên kết với các hợp chất hữu cơ 4,51% > hợp phần dạng liên kết với các hợp chất silicat 0,44%. Phần trăm của Zn trong hợp phần linh động, dễ biến đổi là 11,55%
Như vậy, phần trăm Zn liên kết đặc thù với cacbonat chiếm tỷ lệ cao nhất và nhiều thứ hai là bị hấp phụ bởi hợp chất của Fe oxyt và Mangan oxyt, kết quả này giống với nhận xét của Hồ Thị Lam Trà (2005)
Calcium carbonate là chất hấp thu mạnh để tạo phức với Zn thành muối kép (CaCO 3.ZnCO 3) trong bùn. Đối với kim loại như Zn, tạo ra chất đồng kết tủa với cacbonat là một dạng hố học quan trọng, đặc biệt khi hàm lượng oxyt sắt và chất hữu cơ tồn tại thấp hơn ở trong bùn (Forstner and Wittmann, 1979).
Hàm lượng của Zn tại vị trí này 2100ppm và phần trăm kim loại dạng ion linh động, dễ biến đổi là 11,55%. Như vậy, Zn cĩ khả năng đi vào hệ sinh thái và gây độc cho mơi trường.
Kim loại nặng Cu:
Biểu đồ 3-13 phần trăm các hợp phần kim loại của Cu trên cống xả Hồ Bình
TESS-1 TESS-2 TESS-3 TESS-4 TESS-5
Sắp xếp theo phần trăm giảm dần của các hợp phần Cu đo được trong mẫu: hợp phần dạng liên kết với các hợp chất hữu cơ 82,437% > hợp phần dạng liên kết với các hợp chất silicat 10,5% > hợp phần dạng liên kết với các hợp chất của sắt oxyt và mangan oxyt 3,77% > hợp phần dạng liên kết đặc thù với cacbonat 2,744%. Dạng ion linh động, dễ biến đổi 0,55%
Dựa trên kết quả phân tích trên ta cĩ Cu liên kết tốt với các hợp chất hữu cơ, ít bị hấp phụ bởi hợp chất của sắt oxyt và mangan oxyt và hầu như khơng bị hồ tan trong nước.
Theo kết quả nghiên cứu của Rapin et al. (1983) Cu liên kết với chất hữu cơ cao nhất (70-80%) trong mẫu bùn ơ nhiễm ở Villefranche Bay. Cu cĩ thể tạo phức dễ dàng với chất hữu cơ để tạo ra những hợp chất bền (Stumm and Morgan, 1981).
Kim loại nặng Cr:
Biểu đồ 3-14 phần trăm các hợp phần kim loại của Cr trên cống xả Hồ Bình
TESS-1 TESS-2 TESS-3 TESS-4 TESS-5
Sắp xếp theo phần trăm giảm dần của các hợp phần Cr đo được trong mẫu: hợp phần dạng liên kết với các hợp chất của sắt oxyt và mangan oxyt 51,8% > hợp phần dạng liên kết với các hợp chất hữu cơ 34,7% > hợp phần dạng liên kết với các hợp chất silicat 11,55% > hợp phần dạng liên kết đặc thù với cacbonat 2%. Dạng ion linh động, dễ biến đổi rất thấp.
Dựa theo kết quả phân tích trên ta cĩ hợp chất của sắt oxyt và mangan oxyt hấp phụ tốt Cr trong bùn lắng. Vì vậy, đây cĩ thể được xem là cơ chế chính trong
việc cố định Cr. Dạng ion linh động, dễ biến đổi chiếm tỷ lệ thấp như vậy Cr