Mẫu trầm tích mặt sau khi đƣợc xử lí sơ bộ đƣợc tiến hành vô cơ hóa theo hƣớng dẫn của TCVN 6649–2000[9], cụ thể:
Cân 3g mẫu trầm tích khô chính xác đến 0,001g cho vào ống hình trụ trong máy vô cơ, tiếp đến thêm 21ml axit clohdric và 7 ml axit nitric rồi ngâm mẫu trong 16h ở nhiệt độ phòng trong hệ thống DK20. Sau đó bỏ vào máy vô cơ cho đến khimẫu đƣợc cô cạn. Tiến hành lọc lấy mẫu rồi định mức trong bình 100ml bằng axit nitric 1%.
Sau đó, hàm lƣợng các KLN đƣợc xác định bằng phƣơng pháp hấp thụ nguyên tử trên máy AAS Zenit 700 đặt tại phòng phân tích môi trƣờng, khoa Sinh – Môi trƣờng, trƣờng đại học sƣ phạm Đà Nẵng.
2.3.4. Phƣơng pháp đánh giá rủi ro sinh thái của các KLN
Trong nghiên cứu, rủi ro sinh thái của các KLN trong trầm tích tại hạ lƣu sông Cu Đê đƣợc đánh giá theo hƣớng dẫn của Hakanson, 1980 [31], cụ thể:
a. Đánh giá mức độ ô nhiễm theo chỉ số Cd
Đánh giá mức độ ô nhiễm của các KLN trong trầm tích theo chỉ số Cd. Chỉ số này đƣợc tính nhƣ sau:
(1)
∑ (2)
Trong đó, : hàm lƣợng KLN trung bình đo đƣợc trong trầm tích tại khu vực nghiên cứu (mg/kg)
: TCCP của KLN trong trầm tích theo QCVN 43:2012/ BTNMT
: yếu tố ô nhiễm của từng kim loại (contamination factor) Cd : mức độ ô nhiễm của KLN (the degree of contamination)
Trong nghiên cứu của Hakanson (1980), đƣợc tác giả sử dụng TCCP của Trung Quốc. Trong nghiên cứu này của chúng tôi, đƣợc lấy từ QCVN 43:2012/BTNMT.
Khi đó, mức độ ô nhiễm KLN trong trầm tích đƣợc đánh giá nhƣ trong bảng 2.1
Bảng 2.1.Các mức độ ô nhiễm của KLN
Cd Mức độ ô nhiễm
Cd<8 Mức độ ô nhiễm thấp 8 ≤ Cd ≤ 16 Mức độ ô nhiễm vừa phải 16 ≤ Cd ≤ 32 Mức độ ô nhiễm đáng quan tâm
Cd ≥32 Mức độ ô nhiễm cao
(Nguồn: Hakanson và cộng sự 1980)[31]
b. Đánh giá rủi ro sinh thái các KLN theo chỉ số rủi ro RI
Sau khi xác định mức độ ô nhiễm, tiến hành đánh giá rủi ro sinh thái cácKLN trong trầm tích thông qua chỉ số RI. Chỉ số này đƣợc tính nhƣ sau:
(4) ∑ (5)
Trong đó, : yếu tố rủi ro sinh thái của từng KLN (ecological risk factor)
: yếu tố đáp ứng độc hại của KLN (the toxic-respond factor). Theo Hakanson, của Cd = 30; Pb = Cu = 5 và của Zn = 1
RI: chỉ số rủi ro sinh thái (ecological risk index).
Bảng 2.2.Đánh giá mức độ rủi ro sinh thái của từng KLN
Mức độ rủi ro sinh thái của KLN
Rủi ro sinh thái thấp
Rủi ro sinh thái vừa phải
Rủi ro sinh thái đáng quan tâm
Rủi ro sinh thái cao (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Rủi ro sinh thái rất cao
(Nguồn: Hakanson và cộng sự 1980)[31]
Cuối cùng, rủi ro sinh thái của các KLN trong trầm tích đƣợc đánh giá thông qua chỉ số RI nhƣ bảng 2.3.
Bảng 2.3.Rủi ro sinh thái của các KLN thông qua RI
RI Mức độ rủi ro sinh thái của KLN
RI <110 Rủi ro sinh thái thấp 110 ≤ RI < 220 Rủi ro sinh thái vừa phải 220 ≤ RI < 440 Rủi ro sinh thái đáng quan tâm
RI ≥ 440 Rủi ro sinh thái rất cao
(Nguồn: Hakanson và cộng sự 1980) [31]
2.3.5. Phƣơng pháp xử lí số liệu
Các số liệu thu đƣợc tổng hợp và xử lí thống kê bằng phần mềm Microsoft Excel.
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ BÀN LUẬN
3.1. ĐÁNH GIÁ HÀM LƢỢNG KLN TRONG TRẦM TÍCH KHU VỰC HẠ LƢU SÔNG CU ĐÊ HẠ LƢU SÔNG CU ĐÊ
Ô nhiễm KLN trong hệ sinh thái là vấn đề đáng quan tâm. Một số KLN có thể là yếu tố vi lƣợng cần thiết cho sự phát triển của sinh vật. Nhƣng một số KLN khi tồn tại trong môi trƣờng có thể gây tác động xấu đến hệ sinh thái cũng nhƣ sức khỏe con ngƣời thông qua chuỗi thức ăn và sự tích lũy sinh học.
Để xác định hàm lƣợng các KLN (Cd, Pb, Zn và Cu) chúng tôi tiến hành thu và phân tích mẫu trong trầm tích tại hạ lƣu sông Cu Đê. Kết quả phân tích đƣợc trình bày tại bảng 3.1.
Bảng 3.1. Hàm lượng các KLN trong trầm tích tại hạ lưu sông Cu Đê
Vị trí lấy mẫu Hàm lƣợng(mg/kg) Cd Pb Zn Cu CĐ1 0,349 123,244 4046,274 849,606 CĐ2 1,084 129,756 5149,769 1027,559 CĐ3 3,939 640,956 7199,245 1217,848 CĐ4 0,764 75,656 2987,086 922,835 CĐ5 0,533 92,478 3013,109 925,459 QCVN 43:2012/BTNMT 4,2 112 271 108
Kết quả ở bảng 3.1cho thấy, hàm lƣợng Cd dao động từ 0,349 – 3,939 mg/kg, hàm lƣợng Pb dao động từ 75,656 – 640,956 mg/kg, hàm lƣợng Zn dao động từ 2987,086 mg/kg – 7199,245 mg/kg và hàm lƣợng Cu dao động từ 849,606 mg/kg – 1217,848 mg/kg. So với QCVN 43:2012, hàm lƣợng Zn, Cu trong tất cả các mẫu đều vƣợt quá TCCP. Đặc biệt là hàm lƣợng của Zn và Cu vƣợt TCCP. Trong đó, hàm lƣợng Zn vƣợt tiêu chuẩn từ 11- 26,6 lần và hàm lƣợng Cu vƣợt tiêu chuẩn từ 7,9 – 11,3 lần. Điều này có thể đƣợc giải thích do
khu vực này chịu ảnh hƣởng trực tiếp của hai KCN Hòa khánh và Liên Chiểu với số lƣợng lớn của các doanh nghiệp chế tạo pin, cơ khí, hóa chất,... Bên cạnh đó, còn có thể nguồn ô nhiễm từ thuốc trừ sâu, phân bón đƣợc sử dụng trong sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản cũng nhƣ nƣớc thải sinh hoạt từ khu dân cƣ. Đối với Pb, tại ba vị trí CĐ1, CĐ2, CĐ3 hàm lƣợng Pb vƣợt tiêu chuẩn không đáng kể, riêng tại hai vị trí CĐ4 và CĐ5, hàm lƣợng Pb nằm trong TCCP. Điều này có thể đƣợc giải thích do ở các khu vực lấy mẫu này ít chịu ảnh hƣởng từ hai KCN cũng nhƣ lƣợng nƣớc thải từ sinh hoạt dân cƣ, sản xuất nông nghiệp. Đối với Cd, hầu nhƣ hàm lƣợng của tất cả các mẫu đều nằm trong TCCP.
Tại hai vị trí CĐ2 và CĐ3, hàm lƣợng của các kim loại cao hơn các vị trí còn lại. Trong đó, ở vị trí CĐ3, hàm lƣợng Zn vƣợt 26,6 lần, Cu vƣợt 11,3 lần và Pb vƣợt 5,7 lần TCCP. Giải thích cho điều này, chúng tôi cho rằng, tại vị trí CĐ3 tiếp nhận ô nhiễm trực tiếp từ KCN làm cho hàm lƣợng KLN tại vị trí này cao vƣợt trội.
Nhƣ vậy trầm tích tại khu vực hạ lƣu sông Cu Đê đã có dấu hiệu ô nhiễm các KLN Pb, Cu và Zn. Trong đó đáng quan tâm nhất là Zn và Cu. Tuy nhiên so với số liệu hồi cứu về chất lƣợng nƣớc mặt ở sông Cu Đê các năm trƣớc ở bảng 1.2 và bảng 1.3 thì chƣa có dấu hiệu gì của sự ô nhiễm KLN trong nƣớc. Điều này chứng tỏ trầm tích là một trong những nguồn ô nhiễm KLN[4].
Trong nghiên cứu của Nguyễn Xuân Hải Ngô và cộng sự (2010) về đánh giá sự ô nhiễm của KLN trong đất và trầm tích tại vùng trồng rau ngoại thành Hà Nội cho thấy, môi trƣờng đất và trầm tích ở một số vùng trồng rau ngoại thành Hà Nội đã có một số biểu hiện ô nhiễm Cd và Cu với mức độ ô nhiễm ở trầm tích cao hơn trong đất. Hàm lƣợng Cd trong đất 0,76 mg/kg, trong trầm tích là 1,12 mg/kg, hàm lƣợng Cu trong đất 24,7 mg/kg, trong trầm tích 42,6 mg/kg. Tuy nhiên, khả năng gây ô nhiễm các KLN không cao do hàm lƣợng di động của chúng rất nhỏ so với hàm lƣợng tổng số. Để giải thích cho điều này, tác giả cho rằng do việc sử dụng nƣớc thải, bùn thải chịu ảnh hƣởng của một số ngành công
nghiệp và phân bón hóa học trong thời gian dàiđã ảnh hƣởng đến chất lƣợng trầm tích [15]. So với nghiên cứu này, hàm lƣợng KLN trong nghiên cứu của chúng tôi cao hơn rất nhiều lần.
Nghiên cứu của Phạm Kim Phƣơng (2011) về hiện trạng KLN trong trầm tích tại khu sinh quyển Cần Giờ, Hồ Chí Minh cho thấy, các kim loại Pb, Zn, đƣợc tìm thấy trong 20 mẫu với hàm lƣợng trung bình tƣơng ứng là 17,4 mg/kg và 72,9 mg/kg. Nhìn chung về lí thuyết thì các chỉ tiêu KLN tại khu vực nghiên cứu của tác giả đều nằm trong TCCP [18]. So với nghiên cứu của chúng tôi, hàm lƣợng Pb, Zn thấp hơn so với nghiên cứu của Phạm Kim Phƣơng.
So sánh với nghiên cứu của Phạm Ngọc Thụy và cộng sự (2012) về hiện trạng KLN trong đất, trầm tích, rau tại khu vực Đông Anh, Hà Nội cho thấy rằng, hàm lƣợng Cd dao động từ 0,78 – 4,27 mg/kg, nằm trong ngƣỡng cho phép của tiêu chuẩn. Để giải thích cho điều này, tác giả giải thích rằng khả năng hòa tan của Cd trong môi trƣờng nƣớc lớn nên không có sự ô nhiễm Cd trong trầm tích [21].
Hàm lƣợng KLN Cu, Zn, Cd, Pb trong nghiên cứu này của chúng tôi thấp hơn so với nghiên cứu của Zhui nai và cộng sự (2012) tại cảng Xiwan lần lƣợt là 5099 mg/kg, 727 mg/kg, 15,7 mg/kg, 32,4 mg/kg. Giải thích cho điều này tác giả cho rằng, do khu vực này chịu ảnh hƣởng trực tiếp từ nhà máy hóa chất và khu xử lí nƣớc thải của cảng cá Xiwan [44].
Trong nghiên cứu của Zoinab Banu và cộng sự (2013) về đánh giá rủi ro sinh thái các KLN trong trầm tích tại cửa sông Turag, Bangladesh cho thấy hàm lƣợng Cd dao động từ 0,01- 0,08 mg/kg, hàm lƣợng Cu dao động từ 46,3- 60 mg/kg, hàm lƣợng Pb dao động từ 28,3- 36,4 mg/kg và hàm lƣợng Zn dao động từ 190,1 – 204,7 mg/kg, hàm lƣợng Zn và Cu tại đâyvƣợt TCCP lần lƣợt là 350 lần và 565 lần. Do đó, hàm lƣợng của Zn và Cu trong trầm tích bị ô nhiễm cao, gây ảnh hƣởng đến hệ sinh thái và con ngƣời [28]. So với nghiên cứu này, hàm
lƣợng các KLN Cd, Pb, Zn,Cu trong nghiên cứu của chúng tôi cao hơn lần lƣợt là 3,859 mg/kg, 604,556 mg/kg, 7008,9 mg/kg và 1157 mg/kg.
Tóm lại, khi so sánh với TCCP của QCVN 43:2012/BTNMT thì trầm tích hạ lƣu sông Cu Đê có dấu hiệu ô nhiễm Pb, Zn, Cu và chƣa có dấu hiệu ô nhiễm Cd.
3.2. MỨC ĐỘ Ô NHIỄM CÁC KLN TRONG TRẦM TÍCH (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sau khi xác định hàm lƣợng của từng KLN trong trầm tích ở trên, chúng tôi tiến hành đánh giá mức độ ô nhiễmcủa chúng theo chỉ số Cd. Kết quả đƣợc trình bày trong bảng 3.2.
Bảng 3.2. Mức độô nhiễm ( ) cácKLN trong trầm tíchtại hạ lưu sông Cu Đê
Vị trí lấy mẫu CPI Cd Pb Zn Cu CĐ1 0,083 1,1 14,931 7,867 23,981 6,000 CĐ2 0,026 1,159 19,002 9,514 29,701 7,425 CĐ3 0,938 5,722 26,565 11,276 44,501 11,125 CĐ4 0,181 0,675 11,022 8,545 20,423 5,106 CĐ5 0,043 0,826 11,118 8,569 20,555 5,138
Kết quả ở bảng 3.2 kết hợp với thang đánh giá ở bảng 2.1 cho thấy, yếu tố ô nhiễm (Zn):11,002–26,565; (Cu):7,867–11,276; (Pb): 0,675 – 5,722; (Cd): 0,026 – 0,938. Nhƣ vậy, Zn là kim loại có yếu tố ô nhiễm( ) lớn nhất trong số các KLNđƣợc chọn nghiên cứu ở hạ lƣu sông Cu Đê. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cũng tƣơng tự với nghiên cứu của Chuan Fu (2008) về trầm tích tại sông Dƣơng Tử, Trung Quốc ( (Zn)> (Cu)> (Pb)> (Cd))[29] (hình 3.1).
Hình 3.1.Yếu tố ô nhiễm của các KLN Cd, Pb, Cu và Zn
Trong nghiên cứu của Niu Yonghi và cộng sự (2009) về đánh giá rủi ro KLN trong trầm tích tại sông Peal phía Nam Trung Quốc cũng cho thấy (Zn): 12,45 – 21,29 và Zn là yếu tố ô nhiễm chính tại khu vực này[32].
So với nghiên cứu của Ye H.X.và cộng sự (2013) về đánh giá rủi ro sinh thái cácKLNtrong trầm tích mặt vùng đất ngập nƣớc Zhalong thì Cd mới là kim loại có yếu tố ô nhiễm chính ( (Cd):11,022 – 19,002). Để giải thích cho điều này, tác giả cho rằng, vùng nghiên cứu này chịu tác động nƣớc thải từ hoạt động nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản có chứa hàm lƣợng Cd cao [33].
Khi đánh giá theo Cd thìmức độ ô nhiễm ở các vị trí nghiên cứu theo trình tự: Cd(CĐ3)>Cd(CĐ2)>Cd(CĐ1)>Cd(CĐ5)>Cd(CĐ4). Nhƣ vậy, mức độ ô nhiễm KLN trong trầm tích tại vị trí CĐ3 ở mức độ rất cao (Cd = 44,501), còn tại các vị trí còn lại, mức độ ô nhiễm ở mức đáng quan tâm (Cd (CĐ2) = 29,701; Cd(CĐ1) = 23,981); Cd(CĐ4) = 20,403; Cd(CĐ5) =20,555)(hình 3.2). Điều này có thể đƣợc giải thích do khu vực này tiếp nhận hai nhánh nƣớc từ hai KCN Hòa Khánh và Liên Chiểu. 0 5 10 15 20 25 30 CĐ1 CĐ2 CĐ3 CĐ4 CĐ5 Cif Cd Pb Zn Cu
Hình 3.2.Mức độ ô nhiễm (Cd)của các KLN tại các vị trí lấy mẫu
Trong nghiên cứu của Chuan Fu và cộng sự (2009) về đánh giá rủi ro sinh thái cácKLN trong trầm tích tại sông Dƣơng Tử, Trung Quốc, tất cả các vị trí lấy mẫu đều bị ô nhiễm bởi KLN và tại khu vực hạ lƣu thì mức độ ô nhiễm cao hơn so với thƣợng nguồn. Tác giả Chuan Fu cũng có cùng cách giải thích với nghiên cứu của chúng tôi [29].
Zhou Jianmin (2007), đã đánh giá mức độ ô nhiễm của KLN thông qua chỉ số CPI (combined pollution index) tại hồ Dianchi, Trung Quốc trên cơ sở phƣơng pháp của Hakanson (1980). Chỉ số CPI đƣợc tính bằng công thức: ∑ . Trong đó, n là số lƣợng KLN, khi CPI>1: trầm tích bị ô nhiễm và khi CPI<1: trầm tích không bị ô nhiễm bới KLN.Nghiên cứu cho thấy, giá trị CPI tại hồ Dianchi dao động từ 5,135 – 12,301[35]. Kết quả này tƣơng tự với nghiên cứu của chúng tôi (CPI: 5.126 – 11.125)[35].
Nghiên cứu của Sun Zhaobin và cộng sự (2009) về ô nhiễm và đánh giá rủi ro sinh thái của các KLN trong trầm tích mặt tại hồ Xijiu, Trung Quốc cho thấy chỉ số ô nhiễm tổng hợp CPI dao động từ 32,63- 48,57, cao hơn rất nhiều so với nghiên cứu của chúng tôi. Giải thích điều này, tác giả cho rằng do trầm tích tại khu vực này có khả năng tích lũy cao cácKLN[43].
0 10 20 30 40 50 CĐ1 CĐ2 CĐ3 CĐ4 CĐ5 Cd
Trong nghiên cứu của Yuxi Zhang (2010) về đánh giá rủi ro sinh thái các KLN trong trầm tích mặt tại hồ Yangzonghai ở Vân Nam, Trung Quốc cho thấy, giá trị CPI tại các vị trí lấy mẫu cao hơn nhiều lần so với nghiên cứu của chúng tôi, dao động từ 23,65 - 31,07 [42]. Điều này đƣợc tác giả giả định rằng, khu vực nghiên cứu chịu ảnh hƣởng trực tiếp của nƣớc thải nhà máy hóa chất Zhuzhou.
Tóm lại, mức độ ô nhiễm KLN trong trầm tích tại hạ lƣu sông Cu Đê khá cao. Mức độ ô nhiễm tại 2 vị trí CĐ2 và CĐ3 cao hơn so với các vị trí còn lại. Và Zn là yếu tố ô nhiễm cao nhất tại khu vực nghiên cứu này.
3.3. ĐÁNH GIÁ RỦI RO SINH THÁI CÁC KLN TRONG TRẦM TÍCH MẶTTẠI HẠ LƢU SÔNG CU ĐÊ BẰNG CHỈ SỐ RI MẶTTẠI HẠ LƢU SÔNG CU ĐÊ BẰNG CHỈ SỐ RI
Sau khi đánh giá hàm lƣợng KLN và mức độ ô nhiễm Cd, chúng tôi tiến hành đánh giá rủi ro sinh thái cácKLN bằng chỉ số RI. Kết quả đánh giá rủi ro sinh thái của các KLN đƣợc tóm tắt trong bảng 3.3.
Bảng 3.3. Rủi ro sinh thái của các KLN trong trầm tích mặt tại hạ lưu sông Cu Đê
Vị trí lấy mẫu
RI Mức độ rủi ro
Cd Pb Zn Cu
CĐ1 2.491 5.501 14.930 39.333 62.255 Rủi ro sinh thái thấp CĐ2 7.742 5.792 19.002 47.572 80.108 Rủi ro sinh thái thấp CĐ3 28.137 28.614 26.565 56.381 139.698 Rủi ro sinh thái vừa phải CĐ4 5.459 3.377 11.022 42.723 62.582 Rủi ro sinh thái thấp CĐ5 1.290 4.128 11.118 42.845 59.383 Rủi ro sinh thái thấp Trung
bình 9.024 9.482 16.527 45.771 80,805 Rủi ro sinh thái thấp
Kết quả ở bảng 3.3 kết hợp với thang đánh giá ở bảng 2.3 cho thấy, yếu tố rủi ro sinh thái ( ) của Cu dao động từ 39,333- 56,381; của Zn dao động từ 11,002 – 19,002, Pb dao động từ 3,377 – 28,614 và của Cd dao động từ 1,290 - 28,137. Nhƣ vậy thứ tự các yếu tố rủi ro sinh thái của từng kim loại ( ) trong trầm tích ở hạ lƣu sông Cu Đê đƣợc sắp xếp theo trật tự: Cu(45,77)> Zn
(16,52)> Pb(9,48) > Cd (9,02). Có thể thấy, Cu là yếu tố rủi ro sinh tháichính trong tổng số bốn kim loại nghiên cứu. Mặc dù theo nhƣ kết quả bảng ở bảng 3.1, (Zn) là lớn nhất (Zn>Cu>Cd>Pb). Điều này có thể đƣợc giải thích do yếu tố đáp ứng độc hại (Zn) = 1 < (Cu) = 5, nên khi tiến hành đánh giá rủi ro sinh thái thì (Zn)< (Cu). Nhƣ vậy, theo phƣơng pháp đánh giá rủi ro sinh thái của Hahanson thì Cu có mức rủi ro sinh thái vừa phải, Zn, Pb, Cd chỉ ở mức rủi ro sinh thái thấp.
Kết quả nghiên cứu của Yuxi Zhang (2010) về đánh giá rủi ro sinh thái cácKLN trong trầm tích tại hồ Yangzonghai, Vân Nam, Trung Quốc cũng có cùng kết quả với nghiên cứu của chúng tôi, yếu tố rủi ro sinh thái Cu có giá trị dao động 41,6 – 54,1; tác giả cho rằng Cu là yếu tố rủi ro sinh thái lớn nhất, mặc dù Zn có mức độ ô nhiễm cao hơn. Điều này đƣợc giải thích tƣơng tự nhƣ nghiên cứu của chúng tôi [42].
Nghiên cứu của chúng tôi cũng có kết quả tƣơng tự với nghiên cứu của Niu Hongyi và cộng sự (2009) về đánh giá rủi ro sinh thái các KLN trong trầm tích mặt tại cửa sông Peal, Trung Quốc. Giải thích cho điều này tác giả cho rằng khu vực nghiên cứu chịu ảnh hƣởng hoạt động nuôi trồng thủy sản với diện tích 1486m2 và việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu có chứa hàm lƣợng