STT Kí hiệu Thành phần cấp hạt (%) Sét (<0,002 mm) Limon (0,002 - 0,005 mm) Cát (>0,005 mm) 1 T1 23 48 29 2 T2 26 62 12 3 T3 33 58 9 4 T4 35 57 8 5 T5 24 66 10 6 T6 27 67 9 7 T7 22 63 15 8 T8 20 42 24
Bảng 3.2 cho thấy có sự phân hóa về thành phần cấp hạt giữa vị trí lấy mẫu. Điểm đầu nguồn T1 (Cống Liên Mạc) có hàm lượng cát cao (29%). Ngược lại các điểm giữa nguồn T3 (Cầu Trắng), T4 (Tả Thanh Oai), T5 (Cầu Chiếc – Hiền Giang), T6 (Đồng Quan) lại có hàm lượng sét và limon khá cao (24 ÷ 35% sét và 57 ÷ 67% limon).
3.2. Hàm lƣợng KLN trong trầm tích sơng Nhuệ
Các KLN đi vào mơi trường nước thơng qua các q trình tự nhiên và các hoạt động của con người, chúng đi vào hệ sinh thái dưới nước rồi bị phân huỷ thành các phần tử nhỏ. Các phần tử này có thể lắng đọng xuống trầm tích đáy, nơi mà các chất ơ nhiễm tích luỹ trong thời gian dài. Trầm tích được xem như là nguồn tích trữ lớn các hoá chất trong thời gian dài đối với môi trường nước. Đặc biệt, các KLN là
Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
những chất khi bị lắng đọng xuống dưới đáy dễ bị giữ lại lâu dài bởi trầm tích đáy. Hàm lượng một số KLN trong trầm tích sơng Nhuệ được trình bày ở bảng 3.3:
Bảng 3.3. Hàm lƣợng KLN trong trầm tích sơng Nhuệ (mg/kg)
Kí hiệu mẫu Cu Pb Zn T1 75 92 323 T2 107 156 695 T3 101 98 763 T4 130 105 1226 T5 102 100 887 T6 95 89 597 T7 82 73 414 T8 83 65 277 TC Canada EQG, 2002 197 91,3 315
Hiện tại, ở nước ta chưa có tiêu chuẩn đánh giá mức độ ơ nhiễm KLN trong trầm tích. Do đó, để đánh giá hiện trạng ơ nhiễm, ở đây đã sử dụng tiêu chuẩn đối với trầm tích của Canada: Giá trị giới hạn mức có thể ảnh hưởng đến hệ sinh thái PEL của Canada (Canadian Sediment Quality Guidelines, Environmental Canada) [27, 28].
Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên * Nguyên tố đồng (Cu): 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 Vị trí lấy mẫu Cu (mg/kg) TC Canada
Hình 3.2. Hàm lƣợng đồng tổng số trong trầm tích sơng Nhuệ
Qua kết quả được trình bày ở bảng 3.3 và hình 3.2, nhận thấy rằng hàm lượng đồng (Cu) trong các mẫu trầm tích sơng Nhuệ có sự khác biệt giữa các khu vực nghiên cứu.
Hàm lượng đồng giao động trong khoảng 74,8 ÷ 130 (mg/kg). Hàm lượng đồng thấp nhất ở thượng nguồn điểm T1 (cống Liên Mạc) sau đó tăng dần đến điểm hợp lưu với sông Tô Lịch (Cầu Tả Thanh Oai) và giảm dần về phía hạ lưu. So sánh với Tiêu chuẩn Canada (197 mg/kg) thì hàm lượng đồng tại các điểm đều nằm trong giá trị cho phép. Như vậy, hàm lượng đồng trong trầm tích sơng Nhuệ chưa có dấu hiệu bị ơ nhiễm.
Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên * Nguyên tố chì (Pb): 0 20 40 60 80 100 120 140 160 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 Vị trí lấy mẫu Pb (mg/kg) TC Canada
Hình 3.3. Hàm lƣợng chì tổng số trong trầm tích sơng Nhuệ
Bảng 3.3 và hình 3.3 trình bày kết quả giá trị hàm lượng chì (Pb) trong các mẫu trầm tích sơng Nhuệ. Hàm lượng chì (Pb) trong các mẫu trầm tích có sự khác biệt giữa các khu vực nghiên cứu.
Hàm lượng Pb trong trầm tích dao động trong khoảng 75 ÷ 156 mg/kg. Nhìn vào hình trên ta thấy hàm lượng chì trong các vị trí lấy mẫu có sự biến động rõ rệt. Hàm lượng chì thấp ở điểm T1 (Cống Liên Mạc), sau đó tăng cao ở điểm T2 (Cầu Diễn) và giảm dần về cuối nguồn. So sánh với tiêu chuẩn KLN trong trầm tích của Canada (91,3 mg/kg) thì hàm lượng chì trong một số mẫu trầm tích sơng Nhuệ vượt ngưỡng giới hạn cho phép như điểm T2 (Cầu Diễn) 156 mg/kg vượt quá TCCP 1,7 lần; điểm T3 (Cầu Trắng) 98 mg/kg vượt quá TCCP 1,07 lần; điểm T4 (Cầu Tả Thanh Oai) 105 mg/kg vượt quá TCCP 1,15 lần; điểm T5 (Cầu Chiếc Hiền Giang) 100 mg/kg vượt quá TCCP 1,1 lần. Như vậy, có thể thấy trầm tích sơng Nhuệ đã và đang có dấu hiệu ô nhiễm chì. Điều này cũng dễ hiểu vì chì là ngun tố KLN có khả năng hịa tan kém trong nước, trong tự nhiên chì dễ kết tủa dưới dạng PbS và PbSO4 nên dễ lắng đọng xuống trầm tích đáy. Khi phát thải vào mơi trường, chì (Pb) có thời gian tồn lưu lâu, những hợp chất của Pb có khuynh hướng tích lũy
Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên * Nguyên tố kẽm (Zn): 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 Vị trí lấy mẫu Zn (mg/kg) TC Canada
Hình 3.4. Hàm lƣợng kẽm tổng số trong trầm tích sơng Nhuệ
Qua kết quả được trình bày ở bảng 3.3 và hình 3.4, nhận thấy rằng hàm lượng Zn trong các mẫu trầm tích sơng Nhuệ có sự khác biệt giữa các khu vực nghiên cứu.
Hàm lượng Zn trong trầm tích dao động trong khoảng 323 ÷ 1226 mg/kg. So sánh với Tiêu chuẩn Canada (315 mg/kg) thì hàm lượng Zn trong tất cả các mẫu trầm tích sơng Nhuệ đều vượt ngưỡng giới hạn cho phép. Một số điểm hàm lượng Zn vượt quá tiêu chuẩn cho phép nhiều lần như: điểm T2 (Cầu Diễn) 695 mg/kg vượt quá TCCP 2,2 lần; điểm T3 (Cầu Trắng) 763 mg/kg vượt quá TCCP 2,42 lần; điểm T4 (Cầu Tả Thanh Oai) 1226 mg/kg vượt quá TCCP 3,89 lần; điểm T5 (Cầu Chiếc Hiền Giang) 887 mg/kg vượt quá TCCP 2,82 lần; điểm T6 (Đập Đồng Quan) 597 mg/kg vượt quá TCCP 1,9 lần. Như vậy, có thể thấy trầm tích sơng Nhuệ đã và đang có dấu hiệu ơ nhiễm Zn trên tồn tuyến sơng.
Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Các vị trí có hàm lượng KLN tăng cao đều có sự liên quan trực tiếp đến các hoạt động của con người. Do đó có thể đánh giá rằng trầm tích sơng Nhuệ đã có dấu hiệu bị ơ nhiễm KLN Cu, Pb, Zn do các nước thải từ các khu công nghiệp, các hoạt động sản xuất và chất thải đô thị…
Các nguyên tố kim loại có xu hướng tích luỹ không như nhau trong trầm tích. Trong trầm tích sơng Nhuệ, hàm lượng Zn có xu hướng tích luỹ cao hơn Cu và Pb. Điều này cũng một phần giải thích được nguyên nhân hàm lượng Zn trong trầm tích sơng Nhuệ lớn hơn nhiều so với các KLN khác. Theo kết quả phân tích thì hàm lượng các KLN nghiên cứu trong trầm tích sơng Nhuệ có thể được sắp xếp theo thứ tự giảm dần như sau: Zn > Cu > Pb.
Kết quả phân tích ở bảng 3.3 cho thấy đoạn sơng bị ô nhiễm KLN nhất là từ cầu Trắng (T3) đến khu vực cầu Tả Thanh Oai (T4).
3.3. Mối tƣơng quan giữa hàm lƣợng KLN và các đặc tính của trầm tích
Để đánh giá mối liên hệ giữa hàm lượng CHC, CEC và hàm lượng sét của trầm tích với hàm lượng KLN trong trầm tích, ở đây sử dụng phương pháp phân tích tương quan bằng việc tính tốn hệ số tương quan Pearson [63] (bảng 3.4).
Bảng 3.4. Hệ số tƣơng quan pearson giữa hàm lƣợng KLN trong trầm tích và một số tính chất lý, hố học cơ bản của trầm tích N=8 CEC (cmol.kg-1) CHC (%) Hàm lƣợng sét (%) Cu 0,69 0,94 0,81 Pb 0,22 0,45 0,35 Zn 0,81 0,95 0,82 N : tổng số mẫu
Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
* Tƣơng quan với CEC trong trầm tích sơng Nhuệ.
Hình 3.5: Tƣơng quan giữa CEC và các kim loại Cu, Pb, Zn trong trầm tích sơng Nhuệ
Mối tương quan giữa giá trị CEC và hàm lượng các nguyên tố KLN trong trầm tích được minh hoạ cụ thể ở hình 3.5, CEC có mối tương quan chặt chẽ với hàm lượng kẽm (r = 0,81) và hàm lượng đồng (r = 0,69). Giữa CEC và hàm lượng chì thì có mối tương quan yếu (r = 0,22).
Như vậy, sự tích lũy kẽm và đồng trong trầm tích chịu ảnh hưởng lớn bởi giá trị CEC của trong trầm tích. Cịn sự tích lũy của chì trong trầm tích sơng Nhuệ cịn chịu sự chi phối bởi yếu tố khác ngồi giá trị CEC trong trầm tích.
Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
* Tƣơng quan với hàm lƣợng chất hữu cơ trong trầm tích
Hình 3.1 cho thấy hàm lượng chất hữu cơ trong các mẫu trầm tích có xu thế tăng ở khu vực giữa sông và giảm dần về phía hạ lưu giống như xu thế của các KLN trong trầm tích tại vị trí tương ứng. Trong các mẫu trầm tích nghiên cứu, trầm tích tại điểm T2 (Cầu Diễn), T3 (Cầu Trắng), T4 (Cầu Tả Thanh Oai) và T5 (Cầu Chiếc Hiền Giang) có hàm lượng chất hữu cơ khá cao. Cũng tại các điểm thu mẫu này, hàm lượng KLN trong các mẫu trầm tích này cũng cao hơn hẳn tại các vị trí khác.
Hình 3.6: Tƣơng quan giữa hàm lƣợng chất hữu cơ và các kim loại Cu, Pb, Zn trong trầm tích sơng Nhuệ
Qua kết quả phân tích tương quan bảng 3.4 và hình 3.6 cho thấy hàm lượng chất hữu cơ có mối tương quan thuận chặt chẽ với hàm lượng kẽm (r = 0,95) và hàm lượng đồng (r = 0,94). Giữa hàm lươ ̣ng chất hữu cơ và hàm lượng chì trong trầm tích sơng
Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Như vậy, sự tích lũy kẽm và đồng trong trầm tích chịu ảnh hưởng lớn bởi hàm lượng chất hữu cơ có trong trầm tích. Cịn sự tích lũy của chì trong trầm tích sơng Nhuệ cịn chịu sự chi phối bởi yếu tố khác ngồi hàm lượng chất hữu cơ trong trầm tích.
* Tƣơng quan với thành phần cấp hạt trong trầm tích sơng Nhuệ.
Các kết quả nghiên cứu trước đây đã cho thấy sự tích lũy KLN trong trầm tích phụ thuộc vào thành phần cỡ hạt. Trầm tích có độ hạt mịn, thành phần khống vật sét cao thì khả năng hấp thụ kim loại lớn, keo sét có ái lực với các ion KLN. Do đó, nếu các hạt keo sét cứ trôi nổi trong nước trong một thời gian dài thì nó sẽ hấp phụ các ion KLN. Khi sét lắng đọng, nó sẽ kéo theo các KLN (Cu, Pb, Zn) đi vào trầm tích đáy. Mối tương quan giữa hàm lượng các KLN và hàm lượng cấp hạt sét vật lý trong trầm tích được minh hoạ cụ thể qua hình 3.7.
Hình 3.7: Tƣơng quan giữa cấp hạt sét và các kim loại Cu, Pb, Zn trong trầm tích sơng Nhuệ
Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Mối tương quan giữa giá trị thành phần cấp hạt sét và hàm lượng các nguyên tố KLN trong trầm tích được minh họa cụ thể ở hình 3.7. Nhìn chung, thành phần cấp hạt sét có mối tương quan chặt chẽ nhất với hàm lượng kẽm (r = 0,81) sau đó là hàm lượng đồng (r = 0,80). Với hàm lượng chì thì có mối tương quan trung bình (r = 0,35).
Như vậy, sự tích lũy kẽm và đồng trong trầm tích chịu ảnh hưởng lớn bởi thành phần cấp hạt sét trong trầm tích. Cịn sự tích lũy của chì trong trầm tích sơng Nhuệ cịn chịu sự chi phối bởi yếu tố khác ngoài yếu tố thành phần cấp hạt sét trong trầm tích.
3.4. Các dạng liên kết của KLN trong trầm tích
Khi đi vào trầm tích, dưới tác đơ ̣ng của các quá trình lý , hóa, sinh ho ̣c, KLN sẽ bị biến đổi và tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau. Mức đô ̣ ưu thế của các da ̣ng tồn tại này phụ thuộc vào bản chất của KLN , lươ ̣ng các hợp phần hấp phu ̣ KLN và ái lực hấp phu ̣ giữa KLN và các hợp phần đó.
Các số liệu về hàm lượng KL N có trong các hợp phần tr ầm tích nghiên cứu thu đươ ̣c từ thí nghiê ̣m chiết liên tiếp được trình bày trong bảng 3.5 dưới đây.
Bảng 3.5 : Hàm lƣợng các dạng kim loại trong mẫu trầm tích sơng Nhuệ
Vị trí mẫu Các dạng Hàm lƣợng kim loại (mg/kg)
Cu Pb Zn
Cống Liên Mạc
Dạng trao đổi 1,02 0,29 4,16
Dạng liên kết với cacbonat 2,89 5,29 35,92 Dạng liên kết với oxit Fe-Mn 2,41 9,23 114,60 Dạng liên kết với hữu cơ 16,51 4,63 18,41 Dạng nằm trong tinh thể
khoáng vật 55,71 54,05 123,80
Cầu Diễn
Dạng trao đổi 1,01 0,16 8,81
Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Cầu Diễn
Dạng liên kết với oxit Fe-Mn 1,69 37,18 216,66 Dạng liên kết với hữu cơ 20,00 0,66 20,43 Dạng nằm trong tinh thể
khoáng vật 85,50 120,72 431,28
Cầu Trắng
Dạng trao đổi 1,36 0,31 12,06
Dạng liên kết với cacbonat 4,31 4,79 73,64 Dạng liên kết với oxit Fe-Mn 3,47 7,24 178,51 Dạng liên kết với hữu cơ 19,33 4,59 60,94 Dạng nằm trong tinh thể
khoáng vật 76,61 85,00 309,67
Cầu Tả Thanh Oai
Dạng trao đổi 1,74 0,18 18,81
Dạng liên kết với cacbonat 3,47 5,34 125,00 Dạng liên kết với oxit Fe-Mn 2,66 14,19 265,60 Dạng liên kết với hữu cơ 28,73 2,63 43,35 Dạng nằm trong tinh thể khoáng vật 97,30 85,82 431,19 Cầu Chiếc Hiền Giang Dạng trao đổi 1,46 0,25 8,35
Dạng liên kết với cacbonat 2,81 3,96 53,99 Dạng liên kết với oxit Fe-Mn 1,84 18,09 91,80 Dạng liên kết với hữu cơ 22,32 0,56 10,99 Dạng nằm trong tinh thể
Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Đập Đồng Quan
Dạng trao đổi 0,58 0,09 6,73
Dạng liên kết với cacbonat 4,94 5,54 55,80 Dạng liên kết với oxit Fe-Mn 3,10 8,35 152,50 Dạng liên kết với hữu cơ 14,83 4,63 45,70 Dạng nằm trong tinh thể
khoáng vật 73,45 72,17 220,33
Cầu Nhật Tựu
Dạng trao đổi 1,12 0,25 5,19
Dạng liên kết với cacbonat 2,94 3,97 36,27 Dạng liên kết với oxit Fe-Mn 2,28 9,92 92,09 Dạng liên kết với hữu cơ 17,02 3,28 20,02 Dạng nằm trong tinh thể
khoáng vật 61,11 62,92 191,83
Cống Phủ Lý
Dạng trao đổi 0,82 0,10 4,43
Dạng liên kết với cacbonat 3,34 3,75 30,83 Dạng liên kết với oxit Fe-Mn 1,96 11,93 85,57 Dạng liên kết với hữu cơ 16,00 2,10 16,10 Dạng nằm trong tinh thể
khoáng vật 65,86 61,63 143,82
Từ các số liệu này, ta có thể xác định được tương đối phần trăm hàm lượng KLN tồn tại trong các pha của trầm tích.
Sự phân bố của các dạng đồng, chì và kẽm trong trầm tích của từng điểm được trình bày dưới dạng hình như sau:
Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học tự nhiên
Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học tự nhiên
Cầu Chiếc - Hiền Giang Đập Đồng Quan Cầu Nhật Tựu Cống Phủ Lý
Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học tự nhiên
Kết quả cho thấy có sự phân bố khơng đồng đều của các dạng tại các vị trí khác nhau. Nhìn chung , lượng K LN trong các mẫu trầm tích được tìm thấy dưới dạng trao đổi là tương đối thấp , hàm lượng đồng ở dạng trao đổi chiếm từ 0,6 ÷ 1,37% tổng hàm lượng; hàm lượng chì ở dạng trao đổi chiếm 0,1 ÷ 0,4% tổng hàm lượng, hàm lượng kẽm ở dạng trao đổi chiếm 1,21 ÷ 2,13% tổng hàm lượng. Như vậy dạng trao đổi của các kim loại Cu, Pb, Zn tại tất cả các vị trí lấy mẫu đều thấp hơn 3%, điều đó cho thấy khả năng lan trùn ơ nhiễm là không lớn.
Hàm lượng các kim loại đồng và chì được tìm thấy ở dạng liên kết với cacbonat thấp hơn so với hàm lượng kẽm: hàm lượng đồng chiếm 2,60 ÷ 5,1% tổng hàm lượng; hàm lượng chì chiếm 3,1 ÷ 6,3% tổng hàm lượng, cịn hàm lượng kẽm chiếm 7,2 ÷ 14,14% tổng hàm lượng.
Hàm lượng lớn hơn của các KLN được tìm thấy dưới dạn g liên kết vớ i các oxit Fe – Mn và CHC. Nghiên cứu của Hu và cô ̣ng sự (2006) đã công bố rằng trong ba KLN đồng, chì, kẽm thì đồng có ái lực với CHC mạnh nhất. Điều này cũng đươ ̣c nhâ ̣n thấy trong kết quả của phần thí nghiê ̣m chiế t với H2O2 30% ở pH = 2. Trong
tất cả các mẫu , hàm lượng đồng tồn ta ̣i dưới da ̣ng phức vớ i CHC dao đô ̣ng trong khoảng 15,3 ÷ 21,45%, trong khi đó da ̣ng phức với CHC chiếm khoảng 1,59 ÷ 9,6% đới với k ẽm và 0,4 ÷ 7,2% đới với chì . Kết quả này cũng phù hợp với nghiên cứu