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 khơng hồ tan trong nước.
Kết quả này khơng giống với kết quả của R. Zufiarre, (1998). Theo tác giả, phần trăm Cr tìm được cao nhất ở dạng liên kết với các hợp chất hữu cơ 46% và silicat 40%
Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng tại cống xả Hồ Bình thì Zn vượt tiêu chuẩn nhiều lần cĩ khả năng gây ảnh hưỏng đến mơi trường sinh thái và theo kết quả phân tích của phương pháp Tessier thì hợp phần linh động chiếm tỷ lệ lớn. Cần phải cĩ biện pháp xử lý ơ nhiễm kim loại Zn tại vị trí này. Cu và Cr tương đối bền vững trong mơi trường, do đĩ ít gây ảnh huởng đến hệ sinh thái.
3.4.2.2 Tân Hố- Lị Gốm, cầu Hậu Giang (B3):
Bảng 3-7 Kết quả các hợp phần của Cr, Cu, Zn trên cầu Hậu Giang Kim loại TESS-1 (ppm) TESS-2 (ppm) Tổng hàm lượng kim loại (ppm)
Cr 0,5215 28,096 2290
Cu 1,173 1,047 1033
Zn 1065,7 1191,8 4026
Theo bảng kết quả ta cĩ Cr, Cu, Zn giới hạn kết quả ở hai hợp phần đầu. Bởi vì, thực chất hợp phần cĩ khả năng linh động trong mơi trường và gây ra rủi ro sinh thái chính là hợp phần dạng ion linh động, dễ biến đổi và dạng liên kết đặc thù với cacbonat
Cr: phần trăm dạng ion linh động, dễ biến đổi 0,023% chiếm tỷ lệ thấp , Cr hầu như hồn tồn khơng hồ tan vào nuớc. Phần trăm dạng liên kết đặc thù với cacbonat 1,23% chiếm một tỷ lệ nhỏ. Như vậy, Cr là kim loại khĩ hồ tan trong nước, tồn tại chủ yếu ở dạng bền vững trong mơi trường, khả năng gây độc cho hệ sinh thái là thấp.
Cu: với 0,114% ở dạng ion linh động, dễ biến đổi và 0,1% là hợp phần ở dạng liên kết đặc thù với cacbonat. Như vậy, Cu khĩ hồ tan trong nước và liên kết hố học yếu với cacbonat. Khả năng linh động trong mơi trường là thấp.
Zn: nồng độ kim loại ở dạng ion linh động, dễ biến đổi hợp phần cĩ thể sẵn sàng sử dụng cho sinh vật là 26,47% chiếm một tỷ lệ lớn. Phần trăm hợp phần ở dạng liên kết đặc thù với cacbonat là 29,6%. Do đĩ, Zn là kim loại rất linh động trong mơi trường, khả năng đi vào hệ sinh thái và gây rủi ro mơi trường là cao.
Khu vực kênh Tân Hố- Lị Gốm với sự phát triển đa dạng các loại hình cơng nghiệp, hệ thống kênh này nhận nước thải từ các cơ sở sản xuất và nước thải sinh hoạt nên hệ thống kênh này được xem là hệ thống kênh “chết”. Ngồi ra, kênh này cịn bị tích tụ một lượng lớn hàm lượng kim loại nặng, khả năng tích luỹ sinh học của các kim loại này vào trong mơi trường rất cao đặc
biệt là Zn (11,55-26,47%). Do đĩ, đưa ra mơ hình xử lý chất ơ nhiễm tại các vị trí này là cấp thiết.
Quan hệ giữa hợp phần linh động với hàm lượng tổng
Bảng 3-8 : Kết quả các dạng liên kết của Cu, Zn và Cr trong 3 mẫu phân tích Ký hiệu
mẫu Kim loại Cu Hàm lượng kim loại (ppm) Dạng linh động (%) Liên kết với cacbonat (%) Liên kết với oxyt Fe-Mn (%) Liên kết với chất hữu cơ (%) Liên kết với hợp chất silicat (%) E 2 217 1,5 16,14 1,822 62,74 17,8 B1 142,9 0,55 2,744 3,77 82,437 10,5 B2 1033 0,114 0,1 Kim loại Cr E 2 1800 0,05 0,59 96 0,91 2,45 B1 93,7 Kph 2 51,8 34,7 11,55 B2 2290 0,023 1,23 Kim loại Zn E2 854 21,9 21,64 46,37 9,3 0,8 B1 2100 11,55 43,023 40,48 4,51 0,44 B2 4026 26,47 29,6
Theo kết quả bảng trên ta thấy dạng ion linh động của Cu phụ thuộc vào hàm lượng tổng số. Hàm lượng tổng số càng tăng thì khả năng linh động của Cu trong mơi trường càng kém.
Dạng ion linh động của Cr và Zn khơng phụ thuộc vào hàm lượng tổng số của Cr, Zn trong bùn lắng.
So sánh khả năng linh động của các kim loại trên kênh Tàu Hũ-Bến Nghé và Tân Hố-Lị Gốm:
Biểu đồ 3-15: % dạng linh động của kim loại trên kênh TH-BN và TH-LG 0 5 10 15 20 25 30 E 2 B 1 B 2 (%) Dang linh dong CuCr Zn
% Dạng linh động của Cu tại E2, B1, B2 nhân với 10 khi biểu diễn trên biểu đồ % Dạng linh động của Cr tại E2, B1, B2 nhân với 100 khi biểu diễn trên biểu đồ
Biểu đồ 3-16: % dạng liên kết với cacbonat trên kênh TH-BN và TH-LG
0 10 20 30 40 50 E2 B1 B2 % D
ang lien ket voi cacbonat
Cu Cr Zn
% Dạng linh động của Cu tại B2 nhân với 10 khi biểu diễn trên biểu đồ % Dạng linh động và liên kết với các cacbonat là 2 hợp phần kim loại linh động trong mơi trường. Theo biểu đồ biểu thị trên ta thấy: tại kênh Tàu Hũ- Bến Nghé % dạng linh động của Cu và Cr cao hơn kênh Tân Hố-Lị Gốm tuy nhiên tỷ lệ này thấp nên khả năng gây ơ nhiễm cho hệ sinh thái là khơng đáng kể. % dạng linh động của Zn tại hai kênh đều cao. Vì vậy, khả năng đi vào hệ sinh thái và gây độc cho hệ sinh thái của Zn tại hai kênh là vấn đề nên xem xét. Đối với dạng liên kết với cacbonat thì tỷ lệ liên kết của Cu (16,14%) tại kênh Tàu Hũ-Bến Nghé cao hơn tại Tân Hố- Lị Gốm. Nhưng Cr và Zn liên kết với cacbonat tại kênh Tàu Hũ- Bến Nghé thì thấp hơn. Vì vậy, cĩ thể nĩi mức độ ơ nhiễm kim loại nặng tại kênh Tàu Hũ- Bến Nghé thấp hơn Tân Hố-Lị Gốm.
3.5. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG TÍCH LUỸ KIM LOẠI NẶNG CU, CR, ZN CỦA CỎ VETIVER
Dựa trên kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng và phân tích về khả năng tích luỹ sinh học của Cu, Cr, Zn trong bùn lắng. Bùn lắng tại Cầu Hậu Giang được chọn để thử nghiệm khả năng tích luỹ kim loại nặng của cỏ Vetiver
Bảng 3-9 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại trong cỏ Vetiver trong 2 tháng
Cỏ Vetiver Cu (ppm) Zn (ppm) Cr (ppm)
Thân 45,5 1300 3,62
Rễ 455 4850 118
Biểu đồ 3-17: Hàm lượng kim loại trong thân và rễ cĩ Vetiver
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Cu Zn Cr*10 Ha øm l ượng ki m l oa ïi t rong t ha ân ( ppm) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Ha øm l ượng ki m l oa ïi t rong r ễ ( ppm) Thân Rễ
Ghi chú: Hàm lượng Cr trong thân và rễ khi biểu diễn trên đồ thị nhân với 10
NHẬN XÉT:
Các kim loại chủ yếu được hấp thu vào rễ. Trong đĩ, Zn là kim loại được hấp thu cao nhất (4850 ppm). Điều này chứng minh % Zn ở dạng bioavailability cao. Kết quả này phù hợp với kết quả xác định khả năng tích luỹ sinh học của Zn là 26,48 %. Cr là kim loại hấp thu trong rễ cỏ Vetiver thấp nhất (118ppm) tương ứng với khả năng tích luỹ sinh học thấp nhất trong 3 kim loại khảo sát là 0,023%.
83
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN:
Thành phố Hồ Chí Minh cĩ 5 hệ thống kênh rạch thốt nước chính: Nhiêu Lộc – Thị Nghè, Tàu Hũ- Bến Nghé, Tân Hố- Lị Gốm, Đơi – Tẻ, Tham Lương- Bến Cát. Nước thải sinh hoạt từ 95 cống rãnh xả trực tiếp vào hệ thống kênh. Hệ thống kênh này cũng là nơi tiếp nhận nước thải đã qua xử lý và chưa xử lý của hơn 75 xí nghiệp.