Hàm lượng Zn trong các nhóm điểm trầm tích hầu hết đều nằm trong giá trị giới hạn cho phép theo QCVN 43:2012/BTNMT. Tại nhóm điểm N2, 4 hàm lượng Zn năm 2015 có tăng hơn so với hàm lượng Zn năm 2014 (40 ppm tại nhóm điểm N2 – 10 ppm tại nhóm điểm N4). Tại các vị trí cịn lại, hàm lượng Zn năm sau có xu hướng giảm dần so với các năm trước, đặc biệt tại nhóm điểm N3, hàm lượng Zn năm 2015 giảm hẳn so với năm 2014 (giảm 329 ppm).
3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích
Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tích lũy kim loại nặng trong trầm tích, có thể kể đến:
Vai trị của các thơng số địa hóa mơi trường như lượng chất rắn lơ lửng TDS;
Thành phần hạt trầm tích. Thành phần bột, sét càng lớn thì càng có lợi cho sự tích lũy các kim loại;
Hàm lượng vật chất hữu cơ;
Thành phần khống vật trong trầm tích. Các khống vật trong trầm tích có độ nhớt, độ dính kết càng cao thì mức thu hút các nguyên tố kim loại càng lớn;
Nguồn cung cấp nguyên liệu hình thành trầm tích và khoảng cách đối với nguồn phát tán các nguyên tố kim loại.
Trong khuôn khổ luận văn, các yếu tố về hàm lượng vật chất hữu cơ và các thơng số địa hóa mơi trường chưa được xét đến, tập trung nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng KLN trong trầm tích: thành phần hạt, thành phần khống vật sét và nguồn phát tán.
3.4.1. Ảnh hưởng của thành phần độ hạt với hàm lượng KLN trong trầm tích
Đối với các mẫu trầm tích thu thập trong đợt thực địa tháng 8/2016, tiến hành phân tích Quang phổ huỳnh quang tia X với hai dạng mẫu:
1. Mẫu trầm tích nguyên trạng (là các mẫu trầm tích được thu thập; xử lý làm sạch, loại bỏ vật chất hữu cơ, sấy khô và gia cơng mẫu theo quy trình gia
cơng mẫu XRF đã trình bày trong mục 2.4.3). Kết quả phân tích dạng mẫu này là hàm lượng KLN thực tế
2. Mẫu trầm tích lọc bột sét (là các mẫu trầm tích sau khi được xử lý, tách lấy phần hạt mịn có kích thước <0,063 và tiếp tục nghiền, ép và phân tích XRF) Đối với dạng mẫu chỉ bao gồm phần hạt mịn với kích thước <0,063, sau khi phân tích hàm lượng KLN, kết hợp cùng tỷ lệ bột sét trong các mẫu trầm tích đã phân tích bằng hệ phương pháp Rây khơ – Laser, tính tốn như đã trình bày trong mục 2.4.5, được hàm lượng KLN trong tổng mẫu – Hàm lượng KLN tính tốn.
Xét hàm lượng KLN trong các mẫu lọc sét với các mẫu nguyên trạng, sự chênh lệch giữa hàm lượng KLN thực tế và tính tốn được thể hiện trong bảng 9 dưới đây:
Bảng 9. Hàm lượng KLN thực tế và hàm lượng KLN tính tốn trong các mẫu trầm tích Sơng Hồng - 2016
Số hiệu mẫu LCT16 -10E LCT16- 15A LCT16- 22A LCT16- 27E LCT16- 07A LCT16- 31E LCT16- 34A % cấp hạt <0,063mm 49.1 68.8 94 56.9 53.6 82.5 65.2 Cu (Tính tốn) 88 63 60 75 95 125 96 Cu (Thực tế) 155 85 66 92 124 125 106 Zn(Tính tốn) 139 132 125 129 122 167 156 Zn (Thực tế) 237 185 136 166 165 175 186 Cr (Tính tốn) 72 59 137 139 82 129 103 Cr (Thực tế) 357 259 287 430 307 402 294 Ni (Tính tốn) 38 31 59 63 43 66 50 Ni (Thực tế) 62 55 66 77 62 86 58 Đơn vị:ppm
0 50 100 150 200 250 Hàm lượng Zn (ppm) Zn (Tính tốn) Zn (Thực tế) 0 100 200 300 400 500 Hàm lượng Cr (ppm) Cr (Tính tốn) Cr (Thực tế) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Hàm lượng Cu (ppm) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hàm lượng Ni (ppm)
Nhìn vào đồ thị ta thấy, hàm lượng Cu, Zn và Ni trong mẫu nguyên trạng và hàm lượng sau khi tính tốn từ kết quả phân tích KLN trong mẫu bột sét khơng có sự chênh lệch nhiều. Tại các vị trí lấy mẫu trầm tích có tỷ lệ bột sét cao (LCT16-22A, LCT16- 31E và LCT16-34A), mức đô chênh lệch về hàm lượng các KLN trong 2 giá trị hàm lượng thực tế và hàm lượng tính tốn đối với kim loại Cu tại 3 vị trí có hàm lượng bột sét cao lần lượt là 6 – 0 – 10 ppm, tại các vị trí khác hàm lượng Cu tính tốn đều thấp hơn hàm lượng thực tế từ 17 – 67 ppm. Đối với kim loại Zn mức độ chênh lệch giữa 2 giá trị tại các vị trí LCT16-22A, LCT16-31E là 11 – 8 ppm, các vị trí cịn lại có hàm lượng Zn thực tế cao hơn 30 – 98 ppm so với hàm lượng Zn tính tốn từ kết quả phân tích. Tại các vị trí LCT16-22A và LCT16-34A, hàm lượng Ni thực tế chỉ cao hơn hàm lượng Ni tính tốn 7 – 8 ppm, độ chênh lệch này tại các vị trí khác là 14 – 24 ppm. Từ kết quả phân tích, tính tốn và so sánh có thể thấy, các kim loại Cu, Zn và Ni có hàm lượng thể hiện sự tương quan với tỷ lệ bột sét trong trầm tích. Cụ thể, tại các vị trí có hàm lượng bột sét cao, sự chênh lệch giữa hàm lượng kim loại thực tế và hàm lượng tính tốn là rất thấp so với các vị trí khác. Các kim loại Cu, Zn và Ni tích lũy phần lớn trong bột – sét dưới dạng hấp phụ và tồn tại một phần trong cấp độ hạt thô hơn.
Khác với kim loại Cu, Zn và Ni, sau khi so sánh kết quả phân tích mẫu trầm tích nguyên trạng và kết quả tính tốn dựa trên % bột sét trong mẫu, hàm lượng Cr trong mẫu không cho thấy sự tương quan nhiều giữa tỷ lệ bột sét và hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích. Hàm lượng Cr trong mẫu nguyên trạng lớn hơn nhiều so với hàm lượng KLN sau khi tính tốn (150 – 291 ppm), cho thấy Cr ngồi hấp phụ một phần trong sét còn tồn tại phần lớn dưới dạng khác trong các thành phần bột cát.
3.4.2. Ảnh hưởng của thành phần khoáng vật sét đến hàm lượng KLN trong trầm tích
Những nguyên tố kim loại khi được đưa đến bề mặt của trầm tích và được giữ lại thơng qua hấp phụ. Trầm tích có độ hạt mịn, giàu bột và sét có khả năng hấp thụ kim loại lớn, do các phân tử sét mang điện tích âm có ái lực lớn đối với các phần tử kim loại nặng mang điện tích dương. Do đó, thành phần khống vật sét cũng gây ảnh hưởng đến sự hấp phụ KLN trong trầm tích.
Đất sét xét theo thành phần hố, thành phần khoáng cũng như cấu trúc bao gồm 28 loại đơn khống khác nhau, chia thành các nhóm khống. Mỗi nhóm khống bao gồm các đơn khống có cấu trúc hoặc tính chất gần giống nhau. Ba nhóm khống phổ biến nhất trong trầm tích là: kaolinite, montmoriolite và illite.
Kaolinite có độ trương nở trong nước khơng lớn, độ dẻo kém, khả năng hấp phụ
và trao đổi ion yếu (thường từ 5-10 mili đương lượng gam đối với 100g cao lanh khô), khối lượng riêng của khoáng kaolinit khoảng 2,41-2,60g/cm3. Khả năng hấp phụ của kaolinit thường thấp (CEC = 5 - 15 lđl/100g keo).
Monmorilonit Vì lực hút dính Van der Waal giữa các lớp silicat nằm phía trên
yếu và có độ hụt điện tích âm thực trong lớp bát diện, nước và các ion trao đổi có thể xâm nhập vào phần và chia tách các lớp mạng. Do đó, tinh thể monmorilonit có thể rất nhỏ nhưng chúng hấp thụ nước rất mạnh. Đất có chứa khống vật monmorilonit rất dễ bị trương nở khi gặp nước. Độ phân tán cao, hạt mịn, kích thước cỡ 300-500nm có thể chiếm đến 40% (trong đất sét thường cỡ hạt trên chỉ chiếm 5-20%, trong đó cao lanh từ 0,5-1,5%) nên khống này có độ dẻo rất lớn. Khối lượng riêng từ 1,7- 2,7g/cm3. Khả năng hấp phụ của Monmorilonit rất cao (CEC = 80 - 150 lđl/100 g keo).
Illite có cấu trúc mạng tinh thể tương tự như khống vật mica nhưng chứa ít kali
và có ít sự thay thế đồng hình hơn. Do đó, về mặt hóa học, chúng hoạt động mạnh hơn các khoáng vật mica. Do lực liên kết giữa các lớp tinh thể khá bền vững vì vậy Illite thường có tính trương thấp và khả năng hấp phụ không cao, khoảng 20 - 40 lđl/100 g keo.
Hình 3.25. Kết quả phân tích nhiễu xạ tia Rơnghen - XRD
Kết quả phân tích Nhiễu xạ tia X – XRD cho các mẫu trầm tích Sơng Hồng cho thấy, các khoáng vật sét trong tất cả các mẫu trầm tích được thu thập năm 2016 đều là Kaolinite và Illite, khơng có Monmorilonit hoặc q ít không phát hiện được (Xem phụ lục 2). Hai loại khống vật sét có trong các mẫu trầm tích là hai khống sét có khả năng hấp phụ khơng cao. Bởi vậy, thành phần khoáng vật sét trong các mẫu trầm tích sơng Hồng – Lào Cai khơng ảnh hưởng nhiều đến hàm lượng KLN trong tồn mẫu trầm tích. Điều này cho thấy, hàm lượng một số kim loại nặng trong trầm tích cao hơn bình thường sẽ tồn tại ở dạng khác, có thể ở dạng khống vật độc lập hoặc dạng phức chất khác với phức chất keo. Tuy nhiên, trong khuôn khổ của luận văn, học viên không đi sâu vào dạng tồn tại của kim loại nặng mà chỉ tập trung vào sự biến động hàm lượng của chúng mà thôi.
3.4.3. Ảnh hưởng của nguồn phát tán đến hàm lượng KLN trong trầm tích
Ảnh hưởng của hoạt động sản xuất cơng nghiệp đến hàm lượng KLN trong trầm tích
VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau LCT - 16 - 07A
15-0603 (D) - Illite - K(AlFe)2AlSi3O10(OH)2·H2O - Y: 15.67 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 01-0527 (D) - Kaolinite - Al2Si2O5(OH)4 - Y: 19.08 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 47-1743 (C) - Calcite - CaCO3 - Y: 25.18 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 46-1045 (*) - Quartz, syn - SiO2 - Y: 27.71 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056
File: Vuong-DiaChat-LCT-16-07A-1.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 05/04/17 19:45:48
L in ( C p s ) 0 100 200 300 2-Theta - Scale 5 10 20 30 40 50 60 70 d = 9 .9 9 3 d = 7 .1 5 1 d = 4 .8 5 3 d=4 .4 6 0 d = 3 .3 3 5 d = 3 .0 2 9 d = 2 .8 1 8 9 d = 2 .5 6 3 1 d = 2 .2 7 9 8 d = 2 .1 2 8 9 d = 2 .0 8 8 3 d = 1 .9 9 3 7 d = 1 .9 0 8 6 d = 1 .8 7 2 1 d = 3 .5 7 8
Hoạt động sản xuất cơng nghiệp trên địa bàn tình Lào Cai thể hiện sự ảnh hưởng đến hàm lượng KLN trong trầm tích thơng qua sự chênh lệch hàm lượng giữa các vị trí lấy mẫu trước – sau các vị trí qua chi nhánh mỏ tuyển đồng Sin Quyền, các vị trí quanh KCN Tằng Loỏng (hình 3.25).
Tại vị trí suối nhánh chảy qua chi nhánh mỏ tuyển đồng Sin Quyền, hàm lượng Cr trong các mẫu trầm tích trong 3 năm 2014 – 2015 – 2016 đều có xu hướng tăng lên sau vị trí suối nhánh. Đối với kim loại Cu, hàm lượng Cu trong mẫu trầm tích năm 2014 có sự chênh lệch lớn giữa các điểm trước – sau vị này, mẫu trầm tích lấy tại vị trí chi nhánh mỏ tuyển đồng có hàm lượng Cu thấp hơn hẳn so với các vị trí cịn lại. Đối với các mẫu trầm tích thu thập năm 2015 – 2016, hàm lượng Cu khơng có nhiều biến động tại các vị trí chảy qua chi nhánh mỏ tuyển đồng Sin Quyền. Tương tự đối với kim loại Cu, hàm lượng Ni và Zn tại vị trí chi nhánh mỏ tuyển đồng trong mẫu trầm tích thu thập năm 2014 thấp hơn hẳn so với các vị trí khác, hàm lượng Ni và Zn trong mẫu trầm tích năm 2015 cũng có xu hướng giảm tại vị trí này. Năm 2016, hàm lượng Ni và Zn tại vị trí sau suối nhánh chảy qua mỏ tuyển đồng có xu hướng tăng, tuy nhiên mức độ chênh lệch khơng lớn.
Tại các vị trí lấy mẫu trầm tích bờ phải Sơng Hồng đoạn chảy qua KCN Tằng Loỏng, phân tích mẫu trầm tích thu thập năm 2015 cho thấy hàm lượng Cr trong mẫu trầm tích sơng Hồng đoạn chảy qua KCN Tằng Loỏng có xu hướng giảm. Tuy nhiên, đối với các mẫu trầm tích thu thập năm 2016, hàm lượng Cr tăng cao so với các năm trước, đồng thời hàm lượng Cr có xu hướng tăng lên khi chảy qua KCN Tằng Loỏng. Hàm lượng Cu trong các mẫu trầm tích sơng Hồng trong khu vực này có xu hướng tăng nhẹ, khơng có biến động lớn. Tương tự đối với kim loại Cu, hàm lượng Ni và Zn trong các mẫu trầm tích năm 2015 đoạn chảy qua KCN Tằng Loỏng giảm dần, đối với các mẫu trầm tích thu thập năm 2016, hàm lượng các kim loại Ni và Zn tại vị trí sau KCN Tằng Loỏng cao hơn hàm lượng các kim loại này ở trong các mẫu trầm tích thu thập tại đoạn sơng trước KCN Tằng Loỏng.
KẾT LUẬN
Từ kết quả nghiên cứu của luận văn đã đạt được, học viên rút ra một số kết luận như sau:
1. Nghiên cứu, xác định sự biến động hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích sơng Hồng theo không gian:
- Hàm lượng Cr trong 3 năm đều ở mức cao hơn Quy chuẩn QCVN43:2012/BTNMT, biến động khơng rõ nét theo khơng gian. Nhưng có xu hướng tăng lên sau các vị trí lấy mẫu qua mỏ đồng Sin Quyền.
- Các kim loại như Zn, Pb, Cu đều có hàm lượng thấp hơn hoặc cao hơn rất ít so với Quy chuẩn QCVN43:2012/BTNMT, các kim loại này thường có hàm lượng cao hơn trong các mẫu trầm tích ở vị trí đầu nguồn Lũng Pơ và hầu hết có xu hướng giảm dần về phía thành phố Lào Cai.
- Cd chỉ xuất hiện trong các mẫu trầm tích thu thập năm 2015, biến đổi giảm dần từ thượng nguồn về đến hết địa phận tỉnh Lào Cai.
2. Nghiên cứu, xác định sự biến động hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích sơng Hồng theo thời gian:
- Hàm lượng Cr có xu hướng tăng dần theo thời gian 2014 – 2015 – 2016. - Hàm lượng Zn và Cu có xu hướng giảm dần theo thời gian.
- Hàm lượng Ni biến đổi theo thời gian: tăng cao vào năm 2015 và giảm vào năm 2016. - Chỉ riêng năm 2015 có xuất hiện sự có mặt của As và Cd vượt quá Quy chuẩn
QCVN43:2012/BTNMT tại một số vị trí.
3. Hàm lượng Cu, Zn và Ni trong các mẫu trầm tích có sự tương quan chặt giữa tỷ lệ bột sét và hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích. Hàm lượng Cr khơng phụ thuộc vào tỷ lệ bột sét trong các mẫu trầm tích.
4. Thành phần khống sét chủ yếu của các mẫu trầm tích là Kaolinite và Illite có khả năng hấp phụ kém. Do đó, hàm lượng kim loại hấp phụ trong sét là không cao, các KLN cịn tồn tại trong trầm tích ở các dạng khác.
5. Ảnh hưởng của hoạt động sản xuất công nghiệp dọc sông Hồng - Lào Cai: Hàm lượng Cr có xu hướng tăng lên sau các vị trí lấy mẫu qua mỏ đồng Sin Quyền, hàm lượng Cu, Ni và Zn có hàm lượng cao từ đầu nguồn Lũng Pơ, xu hướng tăng ở vị trí trước và sau KCN Tằng Loỏng. Xu hướng này thể hiện chưa rõ ràng, cần có thêm các nghiên cứu về ảnh hưởng của hoạt động sản xuất công nghiệp - khai khoáng đến hàm lượng KLN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
* Tài liệu Tiếng Việt
[1] NXB Thống kê, Niên giám thống kê tỉnh Lào Cai 2015.
[2] Nguyễn Kim Thùy (2011), Khảo sát, đánh giá sự phân bố hàm lượng các kim loại
nặng trong nước và trầm tích hệ thống sơng Đáy, Luận văn thạc sỹ Hóa phân tích,
trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐH QGHN.