ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CƢ́U
2.1. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu hàm lƣợng và đánh giá rủi ro sức khỏe của một số kim loại nặng: Pb, Cd, Zn, Cr và Mn trong cây lúa (Oryza Sativa L.).
Nghiên cứu đƣợc tiến hành tại 3 huyện Điện Bàn, Duy xuyên và Quế Sơn tỉnh Quảng Nam vào tháng 10/2014.
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CƢ́U
- Đánh giá hàm lƣợng KLN trong đất và gạo tại một số vùng tỉnh Quảng Nam thông qua việc xác định nồng độ của 5 chỉ tiêu kim loại nặng: Cd, Pb, Cr, Zn và Mn.
- Xác định một số tính chất cơ bản của đất vùng nghiên cứu: pH đất, hàm lƣợng chất hữu cơ trong đất OM, độ dẫn điện EC và hàm lƣợng các KLN : Cd, Pb, Cr, Zn và Mn.
- Xác định hàm lƣợng tích lũy KLN trong gạo, thân lá, rễ.
- Đánh giá rủi ro sức khỏe bằng chỉ số rủi ro sức khỏe THQ (Target hazard
quotient).
2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CƢ́U
2.3.1. Phƣơng phá p hồi cƣ́u số liê ̣u
- Tìm hiểu các nguồn có thể gây ơ nhiễm cho vùng nghiên cứu - Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của từng vùng
- Đặc điểm của cây lúa
- Đặc tính của các KLN (Cd, Pb, Cr, Zn, Mn)
23
2.3.2. Phƣơng phá p thu và bảo quản mẫu
Tiến hành thu mẫu đất theo TCVN 7538-2: 2005 về Chất lƣợng đất - Lấy mẫu - Phần 2: Hƣớng dẫn kỹ thuật lấy mẫu.
Mẫu đất thu về sẽ đƣợc bảo quản theo TCVN 7538-6: 2010 về Chất lƣợng đất - Lấy mẫu - Phần 6: Hƣớng dẫn về thu thập, xử lí và bảo quản mẫu đất ở điều kiện hiếu khí để đánh giá các quá trình hoạt động, sinh khối và tính đa dạng của vi sinh vật trong phịng thí nghiệm.
Mẫu đất đƣợc đựng trong túi polyethylene, bảo quản ở chỗ tối ở nhiệt độ 4±2oC và để hở cho tiếp xúc với khơng khí.
Tởng cộng có 15 mẫu đất và 15 mẫu lúa tại 3 địa điểm nghiên cứu: Duy Xuyên, Điện Bàn, Quế Sơn.
2.3.3. Phƣơng phá p phân tích mẫu 2.3.3.1. Phƣơng pháp vơ cơ hóa mẫu 2.3.3.1. Phƣơng pháp vơ cơ hóa mẫu
Đƣợc tiến hành theo TCVN 6649:2000 về Chất lƣợng đất - Chiết các nguyên tố vết tan trong nƣớc cƣờng thủy.
Mẫu đất (gạo, thân, rễ) đƣợc rây qua rây có kích thƣớc 0.2mm. Sau đó lấy khoảng 3g mẫu cho vào bình 250ml, thêm vào từ 0,5ml đến 1,0ml và vừa trộn vừa cho thêm 21ml HCl, sau đó cho thêm 7ml HNO3.Cho 15ml HNO3 vào bình hấp thụ, nối bình hấp thụ và bộ sinh hàn với bình phản ứng. Để yên trong 16h ở nhiệt độ phòng.
Tăng nhiệt độ của hỗn hợp phản ứng từ từ cho đến khi đạt đƣợc các điều kiện hồi lƣu và duy trì trong 2h, đảm bảo rằng vùng ngƣng tụ thấp hơn 1/3 chiều cao của bộ sinh hàn, sau đó để nguội. Cho lƣợng trong bình hấp thụ vào bình phản ứng qua bộ sinh hàn, tráng tiếp bình hấp thụ và bộ sinh hàn bằng 10 ml axit nitric.
Để yên bình phản ứng sao cho phần lớn các cặn không tan của huyền phù lắng xuống. Cẩn thận gạn một cách tƣơng đối chất nởi phía trên không chứa cặn sang giấy lọc, thu lấy dịch lọc vào bình định mức 100 ml. Lọc tất cả dịch lọc ban đầu qua giấy lọc, sau đó rửa cặn khơng tan trên giấy lọc với một lƣợng axit nitric tối thiểu. Thu lấy dịch lọc này với dịch lọc thứ nhất.
24
2.3.3.2. Phƣơng pháp phân tích kim loại nặng
Đƣợc thực hiện bằng máy AAS theo TCVN 6496:2009 về Chất lƣợng đất - Xác định cadimi, crom, coban, chì, đồng, kẽm, mangan và niken trong dịch chiết đất bằng cƣờng thủy – Các phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa và nhiệt điện (khơng ngọn lửa).
Mẫu đƣợc phân tích bằng phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa. Mẫu đƣợc đƣa vào một ống graphit, ống này đƣợc nung lên đến trên 2800oC rất nhanh và đƣợc kiểm soát. Bằng cách nâng nhiệt độ từng bƣớc, các q trình làm khơ, phân hủy nhiệt của nền và phân tách nhiệt thành các nguyên tử tự do xảy ra. Đỉnh tín hiệu sẽ nhọn, đối xứng và có bán chiều rộng hẹp; trong đó độ cao đỉnh tỉ lệ thuận với nồng độ nguyên tố của dung dịch.
Bƣớc sóng tƣơng ứng của các kim loại nặng Cd, Pb, Cr, Zn và Mn lần lƣợt là 228 nm, 28 3nm, 357 nm, 213 nm và 279 nm.
2.3.3.3. Phƣơng pháp xác định pH trong đất
Lấy 20g mẫu đất đã đƣợc rây mịn và cho vào một thể tích nƣớc cất, dung dịch KCl gấp 5 lần thể tích của mẫu thử. Lắc mạnh dung dịch huyền phù trong 60- 100 phút và không quá 3h. pH đƣợc đo theo TCVN 5979:2007.
2.3.3.4. Phƣơng pháp xác định EC trong đất
Cân 20g mẫu cho vào chai lắc 250ml. Thêm 100ml nƣớc ở nhiệt độ 200C. Đậy nắp chai và đặt vào máy lắc ở tƣ thế nằm ngang. Lắc 30 phút. Lọc trực tiếp qua giấy lọc và đo EC theo TCVN 6650 : 2000.
2.3.3.5. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng chất hữu cơ trong đất
Đƣợc tiến hành theo TCVN 4050 - 1985 về đất trồng tro ̣t - Phƣơng pháp xác đi ̣nh tổng số chất hƣ̃u cơ do Ủy ban Khoa ho ̣c và Kỹ thuâ ̣t Nhà nƣớc ban hành .
2.3.4. Phƣơng phá p xác đi ̣nh hê ̣ số vâ ̣n chuyển TF (Translocation factor) factor)
Hê ̣ số vâ ̣n chuyển KLN từ đất vào rễ (TFĐR), từ rễ lên thân (TFRt) và từ thân vào gạo (TFTG) đƣợc xác định bằng công thức:
25
TF = Hàm lƣợng KLN trong rễ, thân, gạo (trọng lƣợng khô) Tổng hàm lƣợng KLN trong đất, rễ, thân (tƣơng ứng) Theo A. Kloke (1984), TF cao phản ánh kim loại đƣợc giữ lại trong đất thấp và ngƣơ ̣c la ̣i [34].
2.3.5. Phƣơng phá p đánh giá rủi ro sƣ́c khỏe
Theo một số báo cáo cho thấy, lƣợng tiêu thụ hàng ngày phụ thuộc vào cả nồng độ của các yếu tố trong thực phẩm và lƣợng tiêu thụ thực phẩm hàng ngày. Hơn nữa, trọng lƣợng cơ thể con ngƣời cũng có thể ảnh hƣởng đến khả năng dung nạp các chất ô nhiễm. Xem xét các yếu tố này, Zheng et al. đã đề xuất lƣợng ƣớc tính hàng ngày (EDI) qua việc tiêu thụ gạo có thể đƣợc tính nhƣ sau:
𝐸𝐷𝐼 =C x C𝑜𝑛 x EF x ED B𝑤 x AT
Trong đó:
C : nồng độ kim loại nặng trong gạo (µg.g-1).
Con : lƣợng tiêu thụ gạo trung bình hằng ngày (g/ngƣời.ngày) đối với ngƣời lớn và trẻ em lần lƣợt là 389.2 và 198.4 g/ngƣời.ngày [53].
EF : tần số tiếp xúc (365 ngày/năm).
ED : thời gian tiếp xúc (70 năm, tƣơng đƣơng với t̉i thọ trung bình).
Bw : trọng lƣợng cơ thể (kg/ngƣời) ngƣời lớn và trẻ em lần lƣợt là 55.9 là 32.7 kg [53].
AT : thời gian trung bình (365 ngày/năm.số năm tiếp xúc, giả sử 70 năm trong nghiên cứu này).
Thƣơng số nguy hại (THQ)
Theo tiêu chuẩn EPA, các nguy cơ tác động không gây ung thƣ đƣợc thể hiện bằng tỷ số của liều lƣợng do tiếp xúc với môi trƣờng khu vực trên liều lƣợng đƣợc cho là khơng có nguy cơ tác động, thậm chí ở những ngƣời nhạy cảm. Tỷ lệ này đƣợc gọi là thƣơng số nguy hại. THQ đƣợc xác định bởi công thức:
𝑇𝐻𝑄 = EDI 𝑅𝑓𝐷
26
Trong đó RfD là liều lƣợng tham chiếu. RfD áp dụng cho Pb, Cr, Cd, Mn và Zn tƣơng ứng là là 3.5, 1500, 1.0, 140 và 300 (µg/kg.ngày).
Nếu giá trị THQ < 1 nghĩa là an toàn đối với đối tƣợng tiếp xúc và ngƣợc lại.
Chỉ số nguy hại (HI)
Một số nghiên cứu trƣớc đây đã chỉ ra rằng việc tiếp xúc với hai hoặc nhiều chất gây ơ nhiễm có thể dẫn đến các hiệu ứng tƣơng tác. HI là một thƣớc đo sự rủi ro tiềm ẩn của sức khỏe do một hỗn hợp của các thành phần hóa học trong gạo. HI thơng qua tiêu thụ trung bình hàng ngày của gạo cho một ngƣời đã đƣợc tính tốn nhƣ sau:
𝐻𝐼 = THQn 𝑖
𝑛=1
2.3.6. Phƣơng phá p xƣ̉ lý số liê ̣u
Các số liệu đƣợc tính toán , thớng kê bằng phần mềm MS . Excel và phầ n mềm Origin 8.5.1.
27