M Ở ĐẦU
2.1 ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU
2.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu
Với tên đề tài: “Đánh giá sự tích lũy kim loại nặng (Pb, Cd) trong Vẹm (Perna sp.) và trầm tích mặt tại vùng biển ven bờ thành phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định” đối tƣợng nghiên cứu tập trung vào:
-Kim loại nặng cần nghiên cứu: Cd, Pb.
- Kim loại nặng (Cd, Pb) trong lồi Vẹm, cụ thể là Vẹm xanh (Perna viridis) đang sinh trƣởng, phát triển tại vùng biển ven bở, thành phố Quy Nhơn,
tỉnh Bình Định.
-Kim loại nặng trong trầm tích biển ven bờ thành phốQuy Nhơn, tỉnh Bình
Định
-Mẫu động vật hai mảnh đƣợc lấy vào tháng 08/2020 tại 15 vị trí. Mẫu
động vật hai mảnh đƣợc lấy tại thời điểm chân triều
2.1.2 Phạm vi nghiên cứu
Địa điểm lấy mẫu
Đọan biển ven bờ dọc theo thành phố Quy Nhơn cĩ chiều dài 42 km, từ
tọa độ 13.78 và 9.22 ở độ cao hơn mặt biển là 7 m. Các mẫu trầm tích mặt đƣợc thu thập tại 15 vị trí dọc theo khu vực ven bờ biển Quy Nhơn (Hình 2.1). Các vị
trí lấy mẫu trầm tích đƣợc lựa chọn trên cơ sở khảo sát thực tế dọc theo vùng ven biển Quy Nhơn (kế thừa từ đề tài ...). Các nguồn thải chủ yếu ra khu vực ven bờ
từ các hoạt động giao thơng cảng biển, khu nuơi trồng thủy sản, khu kinh tế
trọng điểm Nhơn Hội và các bãi tắm tập trung đơng ngƣời du lịch.
Điểm lấy mẫu cĩ chịu sự tác động của các hoạt động dân sinh.
- Điểm lấy mẫu cĩ chịu sựtác động từ hoạt động của các khu cơng nghiệp, làng nghề nuơi trồng, chế biến.
- Điểm lấy mẫu là nơi cĩ hoạt động qua lại của tàu, thuyền.
- Mẫu trầm tích đƣợc lấy vào lúc thủy triều rút. Mẫu bùn đáy lấy trên bề
mặt, cĩ độ sâu từ 0 - 15 cm.
- Mẫu Vẹm đƣợc thu đồng thời vào lúc thủy triều rút cạn, lấy cách bề mặt
cĩ độ sâu từ 0-15 cm.
- Điểm lấy mẫu cách bờ và cảng biển khơng quá 5,5 km. - Điểm lấy mẫu cách nguồn thải (nếu cĩ) từ 0- 1 km.
Mẫu Vẹm đƣợc lấy tại vị trí thuộc vùng biển ven bở, thành phố Quy
Nhơn, tỉnh Bình Định. Mẫu đƣợc lấy cách bờ trong vịng 3 hải lý (khoảng 5,5 km) [16].
Hình 2.1. Các vị trí thu thập mẫu t i vùng ven bờ bi n Quy Nhơn, nh Định
Bảng 2.1 Vị trí lấy mẫu và tọa độ STT Vị trí Đặc điểm/Tọa độ Đặc điểm 1 Nhơn Lý, TP Quy Nhơn 13°54'13.2"N 109°17'09.2"E Khu du lịch biển 2 Cảng Nhơn Lý 13°52'27.5"N 109°18'19.1"E Cảng cá, bến tàu 3 Kỳ Co 13°49'56.6"N 109°19'14.8"E Khu vực bãi đá gần bến Thuyền Kỳ 4 Nhơn Hải 13°47'31.6"N 109°18'10.6"E Du lịch và đánh bắt hải sản 5 Nhơn Hải 13°44'53.8"N 109°17'06.2"E Gần khu bảo tồn Tƣởng Thành cổNhơn Hải 6 Phƣờng Thị Nại 13°47'11.8"N 109°14'52.2"E Cảng cá 7 Cầu Nhơn Hội 13°50'41.9"N 109°14'56.8"E Nuơi trồng thủy sản 8 Đầm Thị Nại 13°50'21.1"N 109°13'35.4"E
Phía bên Tuy Phƣớc 9 Đầm Thị Nại 13°48'49.2"N 109°14'25.8"E Ảnh hƣởng của hoạt động dân sinh 10 Hải Giang 13°45'01.4"N 109°15'28.4"E Cửa biển, hoạt động du lịch, giao thơng biển 11 Trần Phú, Quy Nhơn 13°45'40.2"N 109°14'19.5"E Luồng vào vào đầm Thị Nại 12 Bãi tắm Hồng Hậu 13°45'40.2"N 109°14'19.5"E
Bãi biển Quy Nhơn
13 Quy Hịa 13°43'05.1"N 109°13'38.3"E
Bãi tắm Quy Hịa 14 Hịn Một 13°41'57.3"N
109°14'25.9"E
Khu vực nuơi tơm hùm 15 Ghềnh Ráng 13°40'40.2"N
109°14'54.3"E
2.2 THIẾT BỊ VÀ HĨA CHẤT
Quá trình xử lý mẫu và phân tích mẫu sử dụng các hĩa chất đƣợc liệt kê
nhƣ trong bảng 2.2:
Bảng 2.2. Danh mục hĩa chất sử dụng
TT Tên hĩa chất Độ tinh khiết
1 Axit HNO3đặc, 65% 99,9%
2 Dung dịch H2O2 30% 99,9%
3 Axit HNO3 1:4 99,9%
4 Dung dịch hỗn hợp kim loại
chuẩn gốc 1000 ppm 100%
5 Dung mơi MIBK- Methyl
Isobutyl Kentone 99,5%
6 Thuốc thử APBC (Amoni
Pyrolydin Dithiocacbamat ), 2g/l 98,0%
7 Dung dịch NaOH 6M 99,9%
Các dụng cụ, thiết bịđƣợc sử dụng trong quá trình xử lý và phân tích mẫu
đƣợc liệt kê nhƣ trong bảng 2.3: Bảng 2.3. Danh mục dụng cụ, thiết bị sử dụng TT Loại Tên dụng cụ, thiết bị 1 Dụng cụ Pipet 2 Cốc thủy tinh (100 ml và 250 ml) 3 Bình tam giác (100 ml và 250 ml) 4 Bình định mức 25 – 50 – 100 ml
TT Loại Tên dụng cụ, thiết bị 5 Bình chiết 6 Nắp kính đồng hồ 7 Bình tia nƣớc cất 8 Thiết bị Cân phân tích (chính xác đến 10-4 g) 9 Tủ hút 10 Bếp điện và bếp hồng ngoại
11 Máy đo phổ hấp thụ nguyên tử cĩ ngọn lửa F – AAS
2.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3.1 Phƣơng pháp tổng hợp tài liệu
Thu thập và tham khảo các cơng bố trong và ngồi nƣớc cĩ liên quan đến luận văn, nhằm cập nhật một cách tốt nhất những kết quả nghiên cứu liên quan
đến nội dung nghiên cứu.
2.3.2 Phƣơng pháp thu thập mẫu và bảo quản Thu thập, bảo quản và phân tích mẫu
Việc thu thập, chuẩn bị và phân tích mẫu đƣợc thực hiện theo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6663-19:2015 [26]. Dùng thuyền chuyên dụng đến vị trí lấy mẫu cách bờ khơng quá 5,5km, sử dụng gàu xúc ngoạm Ekman thả xuống lấy mẫu trầm tích (sâu khoảng 1-20 cm). Đƣa mẫu trầm tích vào dụng cụ đựng mẫu đã đƣợc tráng rửa bằng nƣớc biển tại vị trí lấy mẫu rồi đậy kín. Ghi rõ tọa độ, vị trí và thời gian lấy mẫu vào mỗi mẫu thu đƣợc. Mẫu sau khi lấy đƣợc bọc bằng giấy bạc tránh tiếp xúc ánh sáng và bảo quản ở nhiệt độ từ 0 đến 50C trƣớc khi phân tích.
Loại mẫu Phƣơng pháp lấy mẫu Phƣơng pháp bảo quản mẫu
Mẫu trầm tích
TCVN 6663-19: 2015- Tiêu chuẩn quốc gia về chất
lƣợng nƣớc - Lấy mẫu- Phần 19: Hƣớng dẫn lấy mẫu trầm tích biển [26]
Mẫu trầm tích lấy về đƣợc nhặt hết sỏi, rác và để khơ tự nhiên sau đĩ bảo quản trong túi polyme ở nhiệt độ -5oC –
0oC. Mẫu sinh vật biển APHA 10200 Rửa sạch bằng nƣớc biển và thấm khơ hết nƣớc bằng giấy lọc sạch, và bảo quản trong túi polyme ở nhiệt độ -5oC – 0oC Lấy mẫu trầm tích: - Xác định vị trí lấy mẫu Các vịtrí đƣợc xác định bằng cách sử dụng bản đồ địa lý tọa độ với việc tham khảo hệ thống trắc địa tại chỗđang sử dụng. Sử dụng hệ thống GPS để ghi lại kinh độvà vĩ độ của vị trí lấy mẫu.
- Lựa chọn dụng cụ lấy mẫu:
Với mẫu trầm tích để phân tích nồng độ kim loại nặng, sử dụng các loại vật liệu nhƣ thép khơng gỉ hoặc chất dẻo (polyvinyl clorua (PVC), polymetyl
methacrylat, v.v... đểđiều tra nghiên cứu. - Quy trình lấy mẫu trầm tích:
+ Bƣớc 1: Sử dụng thuyền chuyên dụng, tới vị trí lấy mẫu cách bờ khơng quá 5,5km.
+ Bƣớc 2: Sử dụng gàu xúc ngoạm từ từ thả xuống lấy mẫu trầm tích.
+ Bƣớc 3: Đƣa mẫu trầm tích vào dụng cụ đựng mẫu đã đƣợc tráng rửa bằng nƣớc biển tại vị trí lấy mẫu rồi đậy kín.
+ Bƣớc 4: Ghi rõ tọa độ, vị trí và thời gian lấy mẫu vào mỗi mẫu thu đƣợc.
+ Bƣớc 5: Mẫu sau khi lấy đƣợc bọc bằng giấy bạc tránh tiếp xúc ánh sáng và bảo quản ở nhiệt độ từ0 đến 5oC trƣớc khi đƣa đi phân tích.
Lấy mẫu sinh vật:
- Tại mỗi vị trí lấy mẫu trầm tích, cĩ sử dụng hỗ trợ của ngƣời dân địa
phƣơng trong việc tìm kiếm và thu hoạch mẫu sinh vật.
- Mẫu Vẹm lấy lên đƣợc rửa qua bằng nƣớc biển tại vị trí lấy mẫu.
- Bỏ mẫu Vẹm vào các túi zipper, ghi rõ tọa độ, vị trí và thời gian lấy mẫu. - Mẫu sau khi lấy đƣợc bọc bằng giấy bạc tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh sang và bảo quản ở nhiệt độ từ 0 đến 50C trƣớc khi xử lý bƣớc tiếp theo.
Mẫu trầm tích và mẫu sinh vật ở các vị trí lấy của nghiên cứu đƣợc kế thừa từ đề tài cấp bộ“Nghiên cứu cơ sở khoa học sử dụng động vật hai mảnh vỏ phục vụđánh giá, dự báo chất lƣợng mơi trƣờng biển ven bờ, thử nghiệm tại tỉnh Bình
Định” cĩ mã số TNMT 2018.06.11.
Bảo quản mẫu
- Mẫu trầm tích đựng trong túi zipper sau đĩ đem phơi khơ ở nhiệt độ thƣờng.
- Mẫu Vẹm đƣợc lấy trong trạng thái đã đƣợc tách vỏ, rửa sạch bằng nƣớc biển và thấm khơ hết nƣớc bên ngồi bằng giấy lọc sạch, đựng trong túi zipper sạch và bảo quản ở nhiệt độ từ -5 đến 0oC.
2.3.3 Xác định hệ số khơ kiệt mẫu sinh vật Chuẩn bị:
Mẫu sinh vật tại mỗi vịtrí đƣợc xay nhuyễn, Mẫu trầm tích đƣợc hong khơ khơng khí.
Tiến hành xác định hệ số khơ kiệt tại Viện Khoa học và Cơng nghệ Quân sự bằng phƣơng pháp đơng khơ mẫu, nhằm mục đích chuyển đổi từ khối lƣợng ở
dạng tƣơi sang khối lƣợng mẫu sinh vật dạng khơ kiệt. Quy trình tiến hành nhƣ
Bƣớc 1: Sấy ống falcon đã đƣợc tráng rửa sạch trong tủ sấy ở nhiệt độ
1050C trong khoảng 2 giờ
Bƣớc 2: Lấy ống ra khỏi tủ sấy, chuyển vào bình hút ẩm, để nguội đến nhiệt độ phịng, sau đĩ đem ống ra cân đƣợc khối lƣợng cốc là m0
Bƣớc 3: Chuyển tồn bộ mẫu đã xay nhuyễn hoăc mẫu trầm tích vào ống,
cân xác định khối lƣợng (m1)
Bƣớc 4: Đơng khơ mẫu, sau đĩ cân đƣợc khối lƣợng (m2)
Sau đĩxác định đƣợc độẩm của mẫu theo cơng thức: k = m1- m0
m2- m0
Trong đĩ:
m1: khối lƣợng của cốc và mẫu tƣơi cân đƣợc trƣớc khi sấy (g) m2: khối lƣợng của cốc và mẫu cân đƣợc sau khi sấy (g)
m0: khối lƣợng ban đầu cân đƣợc của cốc (g)
2.2.4 Phƣơng pháp xử lý mẫu
Xử lý mẫu động vật hai mảnh vỏ Nguyên tắc:
Mẫu Vẹm đƣợc tiến hành xử lý bằng phƣơng pháp vơ cơ hĩa mẫu ƣớt với axit mạnh (HNO3 đặc và H2O2 30%) ở nhiệt độ thích hợp. Lƣợng axit cần dùng
để phân hủy mẫu thƣờng gấp 10 - 15 lần lƣợng mẫu, thời gian phân hủy thƣờng từ vài giờ đến vài chục giờ, tùy thuộc vào mỗi loại mẫu và cấu trúc vật lý hĩa học của nĩ.
Cách ti n hành:
Sau khi tham khảo quy trình xử lý mẫu động vật hai mảnh vỏ theo một số
tài liệu tham khảo [11,12], tiến hành xử lý mẫu động vật hai mảnh bằng phƣơng sử dụng axit HNO3đặc và H2O230%, quy trình đƣợc tiến hành theo 3 bƣớc sau:
Bƣớc 1: Chuẩn bị cốc thủy tinh chịu nhiệt đã đƣợc tráng rửa sạch, sấy khơ. Cân khoảng 0,1g mẫu, chuyển vào cốc. Thêm 5 ml HNO3 đặc, 2 ml H2O2 30% rồi đem đun sơi nhẹđến khi thu đƣợc dung dịch trong suốt
Bƣớc 2: Để nguội mẫu, tiếp tục cho thêm 3 ml HNO3 đặc, 1 ml H2O2 30%
đun đến khi dung dịch trong suốt. Lặp lại bƣớc này nhƣng thêm hĩa chất với tỷ
lệ là: 2 ml HNO3 đặc + 1 ml H2O2 30%
Bƣớc 3: Để nguội, thêm 0,5 ml HNO3 đặc vào mẫu, tiến hành định mức bằng nƣớc cất đến vạch 25 ml.
Hình 2.3 Sơ đồ quy trình xửlý xác định hàm lƣợng kim loại nặng
2.3.5 Phƣơng pháp chiết làm giàu mẫu
Chiết là phƣơng pháp dựa trên cơ sở sự phân bố khác nhau của chất phân tích vào hai pha khơng trộn lẫn vào nhau. Nhờđĩ mà chúng ta lấy đƣợc chất cần phân tích ra khỏi mẫu ban đầu, chuyển nĩ vào pha thứ hai mà chúng ta mong muốn.
Theo một số tài liệu tham khảo [11,26] phân tích hàm lƣợng kim loại nặng trong mơ chất của động vật thân mềm hai mảnh vỏ bằng phƣơng pháp F- AAS
hay ICP thƣờng bị ảnh hƣởng bởi muối trong mơi trƣờng nên cần loại bỏ theo quy trình chiết.
Theo TCVN 6193: 1996 [8] quy trình chiết đƣợc tiến hành theo nguyên tắc sau:
Nguyên tắc
Tạo phức giữa các kim loại cần xác định với amoni 1 – Pyrolydin Dithiocacbamat (APBC) và chiết ở pH 2,5 với metyl – isobutylketon (MIBK).
Xác định kim các kim loại trong pha hữu cơ này bằng trắc phổ hấp thụ nguyên tử
ngọn lửa (F- AAS).
Quy trình ti n hành
Bƣớc 1: Cho 25 ml mẫu thu đƣợc sau quá trình vơ cơ hĩa ƣớt vào một loạt phễu chiết dung tích 100 ml đƣợc đậy bằng nút polytetrafluoretylen (PTFE).
Bƣớc 2: Thêm 5 ml dung dịch APBC 20g/l trộn đều sau đĩ thêm 10 ml
dung dịch MIBK. Lắc mạnh trong vịng hai phút. Để cho hỗn hợp lắng trong phễu chiết cĩ nút đậy ít nhất một giờ tránh ánh sáng và nĩng.Thời gian lắng phải
đƣợc ấn định chính xác nhƣ nhau cho tất cả các dung dịch. Thu các lớp hữu cơ
phía trên bình chiết. Lặp lại bƣớc này 3 lần đối với phần dung dịch phía dƣới bình chiết nhƣng thêm hĩa chất với tỉ lệ: 2 ml dung dịch APBC + 4 ml dung dịch MIBK.
Bƣớc 3: Thêm 5ml dung dịch HNO3đ (1:4) lắc đều đến khi dung dịch tách lớp, lấy phần dung dịch phía dƣới bình chiết. Lặp lại bƣớc này 3 lần với dung dịch phía trên bình chiết.
Bƣớc 4: Định mức bằng nƣớc cất tới vạch 25 ml tiến hành đo trên thiết bị
Quy trình chiết đƣợc cụ thể hĩa theo sơ đồ sau:
Hình 2.4. Sơ đồ quy trình tách chiết, làm giàu bằng dung mơi
Mẫu mơi trƣờng (mẫu Vẹm hay trầm tích mặt) thu đƣợc từ sau quá trình xử lý mẫu và chiết đƣợc định mức đến vạch bằng nƣớc cất hai lần. Sau đĩ tiến
. hương pháp xác định hàm lượng các kim lo i n ng
Xác định hàm lƣợng kim loại Cd, Pb trong cơ chất của Vẹm (Perna sp.
Trong đĩ: tiến hành xác định hàm lƣợng các kim loại nặng bằng phƣơng pháp
phổ hấp thụ nguyên tử cĩ ngọn lửa (F – AAS).
Bảng 2.4. Phƣơng pháp xác định các kim loại trong mẫu
STT
Tên kim loại
Phƣơng pháp Thiết bị Địa điểm thực hiện
1 Cd Phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử cĩ ngọn lửa (F–AAS) Thermo Fisher M6 Phịng thí nghiệm Khoa Mơi trƣờng –Trƣờng Đại học Tài nguyên và Mơi
trƣờng Hà Nội.
2 Pb
Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
Tiến hành xác định hàm lƣợng các kim loại nặng (Cd, Pb) bằng phƣơng
pháp phổ hấp thụ nguyên tử cĩ ngọn lửa (F– AAS). Sử dụng thiết bị quang phổ
hấp thụ nguyên tử AAS – Thermo Fisher M6 tại Phịng thí nghiệm Khoa Mơi
trƣờng –Trƣờng Đại học Tài nguyên và Mơi trƣờng Hà Nội.
Nguyên tắc của phép đo
Cơ sở lý thuyết của phép đo này là sự hấp thụ năng lƣợng bức xạ đơn sắc của nguyên tử tự do ở trạng thái khí (hơi) khi chiếu một chùm tia sáng cĩ bƣớc
sĩng xác định qua đám hơi của nguyên tố cần phân tích trong mơi trƣờng hấp thụ.
Quy trình ti n hành phân tích (2 ước chính)
Bƣớc 1: Tiến hành xây dựng đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng cadimi, chì.
Chuẩn bị 1 dãy dung dịch chuẩn cĩ nồng độ phù hợp với từng kim loại từ
nền HNO3 2%. Tiến hành đo ghi phổ hấp thụ nguyên tử theo kỹ thuật nguyên tử
hĩa bằng ngọn lửa. Kết quả đo của từng kim loại đƣợc thể hiện nhƣ sau:
-Kim lo i cadimi (Cd)
TT 0 1 2 3 4 5
C (mg/l) 0 0,05 0,1 0,5 1,0 2,0
Abs 0 0,014 0,024 0,094 0,178 0,331
Bảng 2.5. Kết quả xây dựng đƣờng chuẩn cd
Hình 2.5. Đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng cadimi
- Kim lo i ch (
Bảng 2.6 Kết quả xây dựng đƣờng chuẩn chì
TT 0 1 2 3 4 5 C (ppm) 0 0.1 0,5 1,0 2,0 5,0 Abs 0 0.003 0,015 0,029 0,056 0,134 y = 0.1644x + 0.0068 R² = 0.9983 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 0.5 1 1.5 2 2.5 ĐƢỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH CADIMI Abs C (mg/l)
Hình 2.5 Đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng Pb
Bƣớc 2: Tiến hành đo mẫu
Quy trình đo mẫu đƣợc tiến hành theo hƣớng dẫn sử dụng của thiết bị đƣợc cung cấp bởi nhà sản xuất và hƣớng dẫn của Phịng thí nghiệm Khoa Mơi
trƣờng, trƣờng ĐH Tài nguyên và Mơi trƣờng Hà Nội.
2.4 PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU