Biến Thành phần chính 1 2 3 Cu 0,44 0,27 -0,28 Pb 0,42 0,35 -0,19 Cd 0,49 -0,06 -0,13 Zn 0,07 0,23 -0,33 Fe -0,08 0,49 -0,02 Co 0,22 0,19 0,73 Ni -0,12 0,52 0,36 Mn 0,48 -0,13 0,26 Cr -0,30 0,43 -0,16 Trị riêng 3,18 2,34 1,25 Phƣơng sai thành phần 0,35 0,26 0,14
% Phƣơng sai tích lũy 35,4 61,4 75,2
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1 -0.2 Cau tu chinh 1 Ca u tu c hi nh 2 Cr Mn Ni Co Fe Zn Cd Pb Cu (ug/g) Do thi trong so
Kết quả PCA đối với nồng độ của 9 kim loại tại 6 địa điểm chỉ ra rằng từ 9 biến hàm lƣợng của 9 kim loại ban đầu ta có thể gộp thành 3 thành phần chính với trị riêng mỗi cấu tử đều lớn hơn 1 và tổng phƣơng sai tích lũy lên tới 75,2 %. Nhƣ vậy việc quy 9 kim loại về 3 thành phần chính PC1, PC2, PC3 là hồn tồn phù hợp và có ý nghĩa thống kê. Tƣơng ứng với 3 PC là 3 nhóm kim loại với 3 nguồn phát tán chủ yếu của các kim loại nặng trong mơi trƣờng:
(1) Nhóm các kim loại Cu, Pb, Cd, Mn có trọng số dƣơng, lớn hơn 0,4 ở PC1 (chiếm 35,4 % phƣơng sai tích lũy) đều có tính tƣơng quan cao về hàm lƣợng (tuy Mn có thấp hơn chỉ tƣơng quan với trị số P < 0,05) đƣợc dự đoán đều gây ra do các hoạt động của con ngƣời, đặc biệt sản xuất công nghiệp thải vào môi trƣờng và lắng đọng ở trầm tích sơng. Trong khi Cd, Mn chiếm phần lớn trong các pha trao đổi, cacbonat thì Cu, Pb lại có tỉ trọng cao trong pha hữu cơ (pha oxi hóa) trong trầm tích [146]. Mặc dù hàm lƣợng Mn tồn tại chủ yếu ở pha axit hòa tan nhƣng Mn
đƣợc coi là nguyên tố có sẵn trong trầm tích tự nhiên. Từ đó, các pha nhƣ cacbonat, Fe-Mn oxit/hidroxit và vật chất hữu cơ có vai trị quan trọng trong việc lƣu trữ và tích lũy kim loại nặng và nhóm này chịu ảnh hƣởng chính bởi các hoạt động của con ngƣời. Những kết luận trên có những nét tƣơng đồng với các nghiên cứu khác
[118]. Nhóm này đƣợc coi là nhóm nhân tố con ngƣời ;
(2) Nhóm các kim loại Fe, Ni và Cr là những kim loại có trọng số lớn trong PC2 (chiếm 61,4 % phƣơng sai tích lũy). Đây cũng là các kim loại có mối tƣơng quan hàm lƣợng cao, đồng thời chúng cũng có hàm lƣợng lớn trong pha liên kết với lớp khống/sét sillicat hay đá mẹ trầm tích (pha cuối). Với Fe, pha liên kêt chính là Fe-Mn oxit/ hidroxit ; với Cr là vật chất hữu cơ; với Ni là pha cacbonat. Nhóm này đƣợc coi là bắt nguồn từ tự nhiên [118, 146].
(3) Nhóm 3 chỉ có trọng số hàm lƣợng Co là đóng góp đáng kể vào PC3 (chiếm 13,9 % tổng phƣơng sai). Đây cũng là kim loại có % tồn tại trong pha cacbonat và Fe-Mn oxit khá cao. Dựa trên những kết quả phân tích về pha liên kết, nhóm 3 có thể đƣợc gọi là “ Nhóm trung gian”. Nhóm này có thể có nguồn gốc từ hoạt động của con ngƣời xả thải kim loại nặng ra mơi trƣờng hay có thể từ hoạt động địa hóa của tự nhiên.
Kết luận chương 3.
1. Đường chuẩn của các kim loại đều có hệ số tương quan R > 0,999, khơng có sai số hệ thống; giới hạn định lượng và giới hạn phát hiện cỡ 10-12 g/mL; độ lệch chuẩn tương đối thấp (RSD lớn nhất là 7,98%). Do vậy phương pháp phân tích phù hợp, kết quả đáng tin cậy.
2. Sự phân bố kim loại nặng trong nước và trầm tích tại các điểm lấy mẫu chủ yếu tập trung ở mức “0” và giảm dần về hai phía (trên và dưới mức “0”). Hầu hết hàm lượng thấp hơn QCVN 08-MT:2015/BTNMT mức B1. Tuy nhiên, tại các điểm lấy mẫu gần khu xả thải của các KCN, các nhà máy thì hàm lượng Fe, Mn, Zn (cỡ ppm) là khá cao như S26, S25L2, S29, S31. Hầu hết các điểm đều bị ô nhiễm kim loại Fe. Riêng kim loại Zn, ngoài sự biến đổi theo quy luật cịn có sự thay đổi lớn về hàm lượng trong cùng một điểm với 2 vị trí ơ nhiễm cao là S23 và S34.
3. Hằng số cân bằng Kd và các chỉ số ô nhiễm môi trường (CF, RAC, SQGs) đánh giá được sự phân bố kim loại nặng trong nước và trầm tích, từ đó đưa ra những kết luận khách quan về mức độ ơ nhiễm trầm tích. Trong đó, các kim loại Cd, Cu, Pb, Mn có khả năng gây ơ nhiễm cao nhất do quá trình trao đổi và di chuyển vào pha nước. Cịn những kim loại Cr, Ni, Fe có khả năng liên kết chặt chẽ với pha trầm tích, đặc biệt là pha liên kết với vật chất khoáng/sét.
4. Sử dụng phương pháp phân tích thành phần chính đã chia 9 kim loại trong nước chiết lỗ rỗng thành 3 nhóm nguồn phát thải chính, bao gồm: (1) Nhóm trung gian: Cr, Co; (2) Nhóm nguồn gốc tự nhiên: Fe, Mn; (3) Nhóm nguồn gốc nhân tạo: Pb, Cd, Zn.
Đối với trầm tích, dựa trên hàm lượng ở các pha liên kết khác nhau có thể chia thành những nhóm nguồn phát thải chính tại 6 điểm lấy mẫu trên sông Bắc Hưng Hải, bao gồm: (1) Nhóm nguồn gốc nhân tạo: Cu, Pb, Cd và Mn; (2) Nhóm nguồn gốc tự nhiên: Cr, Fe, Ni; (3) Nhóm trung gian: Co.
KẾT LUẬN
1. Ứng dụng thành công kỹ thuật lấy mẫu nƣớc chiết lỗ rỗng trong trầm tích sơng
tỉnh Hải Dƣơng. Lựa chọn đƣợc nền mẫu và phƣơng trình hiệu chỉnh phù hợp, khắc phục hiện tƣợng trùng khối khi phân tích đồng thời 9 kim loại nặng bằng phƣơng pháp ICP-MS trên thiết bị Elan 9000 Perkin Elmer khơng có buồng va chạm. Xác nhận giá trị sử dụng của phƣơng pháp theo TCVN 6910-1:2001 (ISO 5725-1:1994) cho thấy phƣơng pháp có độ chính xác đạt u cầu
2. Đánh giá đƣợc nguồn gốc, sự phân bố, xu hƣớng vận chuyển, mức độ ô nhiễm
kim loại nặng trong nƣớc mặt và nƣớc chiết lỗ rỗng. Giải thích hiện tƣợng ơ nhiễm kim loại nặng tại một số điểm đặc biệt. Đánh giá đƣợc sự phân bố hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc chiết lỗ rỗng và tƣơng quan hàm lƣợng của chúng theo độ sâu và với nồng độ trung bình trong nƣớc mặt.
3. Đánh giá phân bố kim loại nặng giữa nƣớc chiết và trầm tích thơng qua hệ số
phân bố Kd. Ứng dụng quy trình chiết phân đoạn để nghiên cứu sự dịch chuyển
và trao đổi các pha liên kết địa hóa của kim loại nặng trong trầm tích cột. Xác định nguồn gốc và sự phân bố trong trầm tích theo các pha liên kết khác nhau, phân loại thành các nhóm kim loại có sự vận động giống nhau. Trong đó, nhóm kim loại Cd, Cu, Pb và Mn có nguy cơ cao gây ơ nhiễm mơi trƣờng do có hàm lƣợng lớn nằm chủ yếu trong pha trao đổi; chất keo Fe-Mn oxit đóng vai trị quan trọng trong việc kết hợp với hầu hết các kim loại, đặc biệt là Zn, Fe và Co. Đánh giá mơi trƣờng trầm tích thơng qua các chỉ số ơ nhiễm.
4. Xác định đƣợc nguồn phát thải chính ra các nhóm kim loại nặng, gây ảnh hƣởng tới mơi trƣờng nƣớc và trầm tích sơng. Cụ thể:
Đối với nƣớc chiết lỗ rỗng: (1) Nhóm trung gian: Cr, Co; (2) Nhóm nguồn gốc tự nhiên: Fe, Mn; (3) Nhóm nguồn gốc nhân tạo: Pb, Cd, Zn.
Đối với trầm tích: (1) Nhóm nguồn gốc nhân tạo: Cu, Pb, Cd và Mn; (2) Nhóm nguồn gốc tự nhiên: Cr, Fe, Ni; (3) Nhóm trung gian: Zn, Co.
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
1. Le Si Hung, Trinh Anh Duc, Vu Huy Thong, Ta Thi Thao (2015),“Assessment of
surface water quality and nutrient pollution source using multivariate statistical technique: A case study of the Cau river basin in Hai Duong province”, The 4th
analytica Vietnam Conference. pp.71-79 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2. Vũ Huy Thông, Nguyễn Văn Linh, Phạm Bá Lịch, Trịnh Anh Đức, Tạ Thị Thảo
(2016), “Sự phân bố hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc lỗ rỗng trong trầm
tích tại một số điểm thuộc hệ thống sông tỉnh Hải Dƣơng”, Tạp chí Khoa học,
Đại học Quốc gia Hà Nội, Vol 32, No 4, tr.151-160.
3. Vũ Huy Thông, Nguyễn Văn Linh, Phạm Bá Lịch, Tạ Thị Thảo, Trịnh Anh Đức
(2016), “Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong cột trầm tích sơng thuộc tỉnh Hải Dƣơng”, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý và Sinh học, số 3, tr.57-67.
4. Vũ Huy Thông, Nguyễn Văn Linh, Phạm Bá Lịch, Tạ Thị Thảo, Trịnh Anh Đức
(2016), “Phân tích và đánh giá pha liên kết của kim loại nặng trong trầm tích
cột thuộc hệ thống sơng tỉnh Hải Dƣơng”, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý và Sinh
học, số 4, tr.47-57.
5. Vu Huy Thong, Pham Ba Lich, Nguyen Van Linh, Trinh Anh Duc, Ta Thi
Thao, “Geochemical speciation, polluttion assessment, and source identification of heavy metals in sediment cores of Cau river basin, Hai Duong province”. (Bài gửi đăng trên tạp chí Sience of the Total Environment)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
1. Nguyễn Thị Ngọc Ẩn, Dƣơng Thị Bích Huệ (2007), “Hiện trạng ô nhiễm kim
loại nặng trong rau xanh ở ngoại ô thành phố Hồ Chí Minh”, Tạp chí phát
triển KH&CN, tr.42 - 43.
2. Dƣơng Thị Tú Anh, Cao Văn Hoàng (2013), “Xác định đồng thời hàm lƣợng
vết Zn(II), Cd(II), Pb(II) và Cu(II) trong trầm tích lƣu vực Sơng Cầu Thành phố Thái Nguyên”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Việt Nam - Bộ Khoa học và
Công nghệ, số 8, tr.57-60.
3. Dƣơng Thị Tú Anh, Cao Văn Hoàng (2015), “Nghiên cứu sự phân bố một số
kim loại nặng trong trầm tích thuộc lƣu vực sơng Cầu”, Tạp chí phân tích
Hóa, Lý và Sinh học, 20(4), tr.36-43.
4. Hồ Minh Dũng, Đinh Xuân Thắng (2010), “Nghiên cứu xây dựng hệ số phát
thải chất ô nhiễm từ phƣơng tiện giao thông đƣờng bộ phù hợp với điều kiện của thành phố Hồ Chí Minh”, Tạp chí Phát triển KH&CN, 13(2), tr.5-18.
5. Phùng Thái Dƣơng, Huỳnh Thị Kiều Trâm (2015), “Nghiên cứu và đánh giá
hàm lƣợng một số kim loại nặng trong trầm tích đáy vùng cửa sơng Mê Kơng”,
Tạp chí Khoa học, Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, tr.119-129.
6. Trần Tứ Hiếu, Lê Hồng Minh, Nguyễn Viết Thức (2008), “Xác định lƣợng vết
kim loại nặng trong các loài trai, ốc Hồ Tây - Hà Nội bằng phƣơng pháp ICP- MS”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học, 13(2), tr.111-115. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
7. Vũ Đức Lợi, Nguyễn Thanh Nga, Trịnh Anh Đức, Phạm Gia Môn, Trịnh
Hồng Quân, Dƣơng Tuấn Hƣng, Dƣơng Thị Tú Anh, Trần Thị Lệ Chi (2010). “Phân tích dạng một số kim loại nặng trong trầm tích thuộc lƣu vực sơng Nhuệ và Đáy”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học, 26.
8. Vũ Đức Lợi, Nguyễn Thị Vân, Trịnh Hồng Quân, Đinh Văn Thuận, Phạm Thị
Thu Hà (2015), “Phân tích dạng một số kim loại nặng trong trầm tích hồ Trị An”. Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học, tr.161-172.
9. Phạm Luận (2013), Phương pháp phân tích phổ khối nguyên tử, ICP - MS. Đại
học KHTN, Đại học Quốc gia Hà Nội.
10. Trần Nghi (2003), Trầm tích học. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội
11. Nghị quyết Chính phủ số 42/NQ-CP (2013), Quy hoạch sử dụng đất đến năm
2020 và kế hoạch sử dụng đất 5 năm kỳ đầu (2011-2015) tỉnh Hải Dƣơng.
12. Nghị quyết Hội đồng Nhân dân Tỉnh Hải Dƣơng số 91/2008/NQ-HĐND, Quy
hoạch phát triển sản xuất nông nghiệp tỉnh Hải Dƣơng đến năm 2015 và định hƣớng đến năm 2020.
13. Đặng Trần Quy, Nguyễn Tài Tuệ, Mai Trọng Nhuận (2012), “Đặc điểm phân bố các nguyên tố vi lƣợng trong trầm tích tầng mặt vịnh Tiên Yên”, Tạp chí
Các khoa học về Trái đất, 34(1), tr.10-17.
14. Tạ Thị Thảo, Phạm Hồng Quân, Nguyễn Xuân Trung (2010), “Ứng dụng
phƣơng pháp thống kê đa biến và hệ thống thông tin địa lý (GIS) để đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong nƣớc ngầm xã Nam Tân, Nam Sách, Hải Dƣơng”,
Tạp chí Hóa học, 48(4C), tr.576-581.
15. Tạ Thị Thảo (2010), Giáo trình Thống kê trong hóa phân tích. Đại học Khoa
học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
16. Nguyễn Văn Tho, Bùi Thị Nga (2009), “Sự ô nhiễm As, Cd trong trầm tích,
đất và nƣớc tại vùng ven biển tỉnh Cả Mau”, Tạp chí khoa học, 12, tr.15-24.
17. Hồng Thị Thanh Thủy, Từ Thị Cẩm Loan, Nguyễn Nhƣ Hà Vy (2007),
“Nghiên cứu địa hóa môi trƣờng một số kim loại nặng trong trầm tích sơng rạch thành phố Hồ Chí Minh”. Tạp chí phát triển Khoa học và Kỹ thuật, 1.
18. UBND tỉnh Hải Dƣơng (2012), “Báo cáo hiện trạng môi trƣờng tỉnh Hải
Dƣơng từ 2002-2012”.
19. UBND tỉnh Hải Dƣơng (2013), “Quy hoạch vùng tỉnh Hải Dƣơng đến năm
2020 tầm nhìn 2030”, Quyết định số 3155/QĐ-UBND.
TIẾNG ANH
20. Abbas F.M, Alkarkhi, Norli Ismail, Aness Ahmed, Azhar Mat Easa. (2008).
Analysis of heavy metal concentrations in sediments of selected estuaries of Malaysia - A statistical assessment. Environmental Monitoring and Assessment, 153(1-4), pp.179-185.
21. Abolfazl Naji, Ahmad Ismail, Abdul Rahim Ismail. (2010). Chemical (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
speciation and contamination assessment of Zn and Cd by sequential extraction in surface sediment of Klang River, Malaysia. Microchemical
Journal, 95(2), pp.285-292.
22. Afshin Qishlaqi, Farid Moore. (2007). Statistical analysis of accumulation and sources of heavy metals occurrence in agricultural soils of Khoshk river banks, Shiraz, Iran. American-Eurasian J. Agric. & Environ. Sci, 2(5), pp.565-573.
23. Ahmed Wali, Gilles Colinet (2014). Speciation of heavy metals by Modified BCR Sequential Extraction in soils contaminated by Phosphogypsum in Sfax Tunisia. Environmental Research, Engineering and Management, 4(70), pp.14-26.
24. Ahmed Wali, Gilles Colinet, Moncef Khadhraoui, Mohamed Ksibi. (2013).
Trace metals in surface soil contamination by release of Phosphate industry in the surroundings of Sfax-Tunisia. Environmental Research, Engineering and Management, 65(3), pp.20-30.
25. Akcay H, Oguz A, Karapire C. (2003). Study of heavy metal pollution and speciation in Buyak Menderes and Gediz river sediments. Water Research, 37(4), pp.813-822.
26. Alloway B.J. (2013). Heavy Metals in Soils. Environmental Pollution, 22,
pp.4470-4477.
27. Altundag H, Imamoglu M, Doganci S, Baysal E, Albayrak S, Tuzen M.
(2013). Determination of heavy metals and their speciation in street dusts by
inductively coupled plasma-optical emission spectrometry after a Community Bureau of Reference sequential extraction procedure. J AOAC Int, 96(4), pp.864-869.
28. Amanda Jo Zimmerman, David C. Weindorf. (2010). Heavy metal and Trace
Metal analysis in Soil by Sequential Extraction: A review of procedures.
International Journal of Analytical Chemistry, 7.
29. Ammann A.A. (2002). Speciation of heavy metals in environmental water by
ion chromatography coupled to ICP-MS. Anal Bioanal Chem, 372(3), pp.448-452.
30. Balistrieri, L. S. (2003). Modeling precipitation and sorption of elements during mixing of river water and porewater in the Coeur d’Alene River basin.
Environmental Science and Technology, 37(20), pp.4694-4701.
31. Barbara Scaglia, Fabrizio Adani. (2008). An index for quantifying the aerobic
reactivity of municipal solid wastes and derived waste products. Science of
The Total Environment, 394(1), pp.183-191.
32. Beatriz Helena, Rafael Pardo, Marisol Vega, Enrique Barrado, Jose Manuel
Fernandez, Luis Fernandez. (2000). Temporal evolution of groundwater
composition in an alluvial aquifer (Pisuerga River, Spain) by principal component analysis. Water Research, 34(3), pp.807-816.
33. Bernhard M., Brinckman F.E., Sadler P.J. (1986). Why speciation? The
Importance of Chemical “Speciation” in Environmental Processes. Berlin:
Springer Verlag, pp.7-16
34. Bina Gupta, Manviri Rani, Rahul Kumar. (2013). Speciation of heavy metals in water and sediments of an urban lake system. Journal of Environmental Science and Health, Part A, pp.1231-1241.
35. Binbin Wu, Guoqiang Wang, Jin Wu, Qing Fu, Changming Liu. (2014). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sources of Heavy Metals in Surface Sediments and an Ecological Risk Assessment from Two Adjacent Plateau Reservoirs. PLoS One, 9(7).
36. Boyacioglu. (2008). Water pollution sources assessment by multivariate
statistical methods in the Tahtali Basin, Turkey. Environmental Geology,
54(2), pp.275-282.
37. Boyle Edward, Frey Frederick, Bowring Samuel, Grove Timothy. (2011).
Analytical Techniques for Studying Environmental and Geologic Samples.
OpenCourseWare, MIT.
38. Bryan G.W, Langstone W.J. (1992). Bioavailability, accumulation and effects
of heavy metals in sediments with special reference to United Kingdom estuaries: a review. Environmental Pollution, 76, pp.89-131.
39. Burbridge DJ, Koch I, Zhang J. (2012). Chromium speciation in river
sediment pore water contaminated by tannery effluent. Chemosphere, 89(7),
pp.838-843.
40. Celine Siu-lan Lee, Xiangdong Li, Wenzhong Shi, Sharon Ching-nga Cheung,
Iain Thornton. (2006). Metal contamination in urban, suburban, and country park soils of Hong Kong: A study besad on GIS and mutivariate statistics.
Science of The Total Environment, 356(1-3), pp.45-61.
41. Chao-nan Han, Yan-wen Qin, Bing-hui Zheng, Lei Zhang, Wei Cao. (2013).