2.2.2. Phương pháp phân tích mẫu
Sau khi vận chuyển mẫu về phịng thí nghiệm, các chỉ tiêu địa hóa mơi trường được tiến hành phân tích bằng nhiều phương pháp.
2.2.2.1. Phƣơng pháp rây, pipet dùng để xác định độ hạt:
Mẫu trầm tích sau khi sấy khơ được tiến hành phân tích độ hạt bằng phương pháp rây (độ hạt trên rây 0,063 mm) và pipet (độ hạt dưới rây 0,063 mm).
Dùng cân phân tích lấy khoảng 8 - 9 g mẫu trầm tích khơ nếu hàm lượng cát trong mẫu tăng thì khối lượng mẫu lấy có thể tăng lên. Đưa mẫu trầm tích khơ đã cân vào chậu thủy tinh, dùng chày cao su nghiền mẫu trong nước cất rồi từ từ đổ lên rây 0,063 để lọc. Tiếp tục lọc cho đến khi khơng cịn cấp hạt bùn trong mẫu (khi nước trong) và đủ 1.000 ml. Phần còn lại đổ vào chén tiếp tục cho vào sấy khơ để chuẩn bị phân tích độ hạt bằng phương pháp rây. Dùng que khuấy dung dịch mẫu cho đều và tính thời gian để hút mẫu. Sử dụng pipet hút 25 ml dung dịch mẫu vào cốc thủy tinh đã biết trước khối lượng. Tiến hành hút dung dịch mẫu theo 4 giai đoạn: sau 40 giây, 16 phút, 59 phút và 15 giờ tương ứng với lần lượt các cấp độ hạt 0,050 - 0,010 mm, 0,010 - 0,005 mm, 0,005 - 0,001 mm và < 0,001 mm. Cốc đựng mẫu sau khi hút được đem đi sấy khô đến khối lượng không đổi, chờ cho cốc nguội về nhiệt độ phịng rồi đem đi cân trên cân phân tích, lấy khối lượng sau trừ đi khối lượng trước ta được khối lượng mẫu.
Đối với cấp hạt thô sau khi sấy khô được đem đi rây qua các rây có kích thước 0,5 mm, 0,25 mm, 0,125 mm và 0,063 mm. Phần trăm các cấp hạt này được tính bằng cân khối lượng mẫu sau rây rồi chia cho khối lượng mẫu ban đầu. Riêng cấp hạt từ 0,063 - 0,05 được tính gián tiếp bằng cách trừ tổng phần trăm các cấp hạt đã tính.
2.2.2.2. Phƣơng pháp phân tích các chỉ tiêu địa hóa mơi trƣờng:
Eh, pH được xác định bằng phương pháp đo điện thế với độ chính xác là 0,1 đơn vị; Hàm lượng B, Br, I, PO43-, NO3-, SO42- được xác định bằng phương pháp chuẩn độ và so màu với độ chính xác là 1 ppm; Hàm lượng TOC được xác định bằng phản ứng ơxi hóa carbon hữu cơ với xúc tác K2Cr O thành khí CO2, sau đó
dùng Ba(OH)2 để hấp phụ CO2 và xác định lượng CO2 gián tiếp qua lượng Ba(OH)2 tham gia phản ứng, độ chính xác của phương pháp này là 0,01 %; Mẫu nước và trầm tích sau khi được gia công và chiết bằng axít được phân tích bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử và phương pháp Vol - Ampe hòa tan để xác định hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Sb, As, Hg, độ chính xác của phương pháp là 0,1 ppm.
2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu
- Tham khảo và tổng hợp các loại tài liệu đã có từ trước phục vụ cho việc luận giải kết quả nghiên cứu.
Hình 2.2. Biểu đồ phân loại trầm tích của cục Địa chất Hồng gia Anh
- Sử dụng biểu đồ phân loại trầm tích tầng mặt của cục địa chất Hồng gia Anh để phân loại trầm tích vùng nghiên cứu (Hình 2.2).
- Sử dụng các hệ số môi trường để xác định đặc điểm địa hố của mơi trường trầm tích ở thời điểm thành tạo. Các hệ số môi trường được xác định như sau:
- K1 = (Na+ +K+) / (Ca2+ + Mg2+) - K2 = Fe2+lưu huỳnh/ Fe2+HCl
- K3 = Fe2+lưu huỳnh/ Fe3+dễ tan - K4 = Fe2+HCl/ Fe3+dễ tan
Các giá trị hệ số này là cơ sở để luận giải đặc điểm địa hóa mơi trường trầm tích (Bảng 2.1).
Bảng 2.1. Hệ số chỉ thị cho mơi trường địa hóa thành tạo trầm tích
Hệ số chỉ thị
Mơi trường thành tạo trầm tích Oxy hóa Mơi trường khử Biển Chuyển tiếp lục địa biển Lục địa Ca hóa học Ca hóa sinh học Ca sinh học Mạnh Trung bình Yếu K1 > 1 > 1 0,5 - 1 < 0,5 K2 < 1 > 1 < 1 < 1 K3 < 1 > 1 > 1 < 1 K4 < 1 > 1 > 1 > 1 K5 < 1 1 - 2 > 2
- Dùng hệ số tập trung Td để xác định được đặc điểm tập trung của các ngun tố hóa học trong trầm tích biển. Hệ số này được xác định như sau:
Trong đó, Td là hệ số tập trung; HLTB là giá trị hàm lượng trung bình của nguyên tố trong trầm tích vùng biển nghiên cứu; HLTBTG là hàm lượng trung bình của nguyên tố trong trầm tích biển thế giới. Hệ số Td giúp xác định mức độ tập trung của các nguyên tố trong trầm tích biển so với phơng chung của thế giới.
Có 4 mức để xác định sự tập trung của các nguyên tố dựa vào hệ số tập trung: nguyên tố không tập trung với hệ số Td < 1; nguyên tố tập trung yếu với 1 ≤ Td < 2; nguyên tố tập trung mạnh với 2 ≤ Td < 3 và nguyên tố tập trung rất mạnh với Td ≥ 3
- Sử dụng Exel và phần mềm SPSS tính tốn các tham số thống kê: Hàm lượng nhỏ nhất (Cmin), hàm lượng lớn nhất (Cmax), hàm lượng trung bình (Ctb), trung vị (Cn), độ lệch chuẩn (S), hệ số biến phân (V), ma trận hệ số tương quan. Trong đó, hệ số biến phân được xác định bằng công thức:
Trong đó, hệ số biến phân giúp cho việc đánh giá sự phân bố đồng đều của ngun tố trong trầm tích. Có 5 mức đánh giá mức độ phân bố đồng đều của trầm tích: Phân bố rất đồng đều (V < 20 %); phân bố đồng đều (20 % ≤ V < 40 %); phân bố khá đồng đều (40 % ≤ V < 60 %), phân bố không đồng đều (60 V < 80 %) và phân bố rất không đồng đều (V ≥ 80 %).
- Sử dụng phần mềm SPSS để phân tích phương sai đa nguyên tố và phân tích cụm Cluster;
- Tính tốn hàm lượng thực tế các kim loại nặng trong mẫu dựa trên kết quả hàm lượng mẫu đo;
- So sánh hàm lượng các kim loại nặng trong trầm tích với các tiêu chuẩn, quy chuẩn;
- Vẽ sơ đồ phân bố các ngun tố, các đặc trưng mơi trường địa hóa… bằng phần mềm Verticer Maper tích hợp trong Mapinfo;
Chương 3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HĨA MƠI TRƯỜNG 3.1. ĐẶC ĐIỂM TRẦM TÍCH TẦNG MẶT
Kết quả phân tích thành phần cấp hạt của 106 mẫu trong vùng biển nghiên cứu trầm tích gồm có 8 loại như sau: Trầm tích bùn (M) gồm 40 mẫu chiếm nhiều nhất với 37,74 % tổng số mẫu; trầm tích bùn cát (sM) gồm 28 mẫu chiếm 26,42 % tổng số mẫu; trầm tích cát bùn (mS) gồm 16 mẫu chiếm 15,09 % tổng số mẫu; trầm tích cát bùn lẫn sạn ((g)mS) gồm 10 mẫu chiếm 9,43 % tổng số mẫu; trầm tích cát (S) có 9 mẫu chiếm 8,49 % tổng số mẫu; cịn lại các loại trầm tích bùn sạn (gM); cát bùn sạn (gmS) và cát sạn (gS) mỗi loại gồm 1 (0,94 % tổng số mẫu) (Hình 3.1).
Hình 3.1. Sơ đồ phân bố trầm tích tầng mặt trong vùng biển Đà Nẵng độ sâu 0 - 100m nước
- Trầm tích bùn phân bố chủ yếu ở độ sâu 35 - 65 m nước và tại vịnh Đà Nẵng. Trầm tích bùn có hàm lượng sét 31,88 ± 14,83 %; bột 64,02 ± 15,05 % và cát 4,10 ± 2,64 %.
- Trầm tích bùn cát phân bố chủ yếu ở xung quanh bán đảo Sơn Trà và 2 vùng nhỏ ở độ sâu 75 - 95 m nước. Trầm tích này có thành phần sét 27,6 ± 11,1 %; bột 48,14 ± 12,9 % và cát 23,25 ± 11,37 %.
- Trầm tích cát bùn phân bố chủ yếu ở độ sâu 65 - 100 m nước và một vùng nhỏ ở phía Nam vùng nghiên cứu có thành phần sét 16,79 ± 6,63 %; bột 18,7 ± 8,78 %; cát 64,35 ± 7,68 % và thành phần sạn không đáng kể.
- Trầm tích cát bùn lẫn sạn phân bố thành 3 vùng khá lớn ở độ sâu 95 m trở ra và 3 vùng nhỏ xung quanh bán đảo Sơn Trà. Thành phần của trầm tích này chủ yếu là cát trong đó: sét chiếm 9,38 ± 4,25 %; bột chiếm 26,64 ± 6,67 %; cát chiếm 62,31 ± 9,11 % và sạn chiếm 1,67 ± 0,37 %.
- Trầm tích cát phân bố chủ yếu ở vũng Kim Liên ở độ sâu 0 - 10 m nước và phân bố ở vũng Bãi Nam độ sâu 0 - 23 m nước. Thành phần trầm tích chủ yếu là cát khi thành phần lên tới 97,71 ± 1,75 %.
- Trầm tích cát sạn chỉ có một vùng nhỏ ở phía Bắc bán đảo Sơn Trà trong đó cát chiếm 92,7 % và sạn chiếm 7,3 %.
- Trầm tích bùn sạn cũng chiếm diện tích rất nhỏ ở độ sâu 78 - 83 m nước với thành phần sét chiếm 18 %; bột chiếm 30,2 %, cát chiếm 45,6 % và sạn là 6,2 %.
- Trầm tích cát bùn sạn chiếm một vùng nhỏ ở độ sâu 93 - 94 m nước có sét chiếm 9,5 %; bột chiếm 23,5 %; cát chiếm 58,8 % và sạn chiếm 8,2 %.
Về khả năng tàng trữ độc tố, trầm tích được chia làm nhóm: nhóm tàng trữ độc tố cao có hàm lượng bùn lớn hơn 60 %; nhóm tàng trữ độc tố trung bình có hàm lượng bùn dao động từ 20 % đến 60 % và nhóm tàng trữ độc tố thấp có hàm lượng bùn nhỏ hơn 20 % (Hình 3.2). Trong đó, tại vùng biển nghiên cứu bao gồm:
- Trầm tích có tàng trữ độc tố cao bao gồm nhóm trầm tích bùn và bùn cát với sét chiếm 30,10 ± 13,81 %; bột chiếm 59,59 ± 14,09 % và cát chiếm 10,30 ± 9,37 % phân bố. Trường trầm tích này chiếm diện tích lớn nhất tại vùng biển nghiên cứu trải rộng đến 80 m nước và có độ sâu lên tới 95 m nước.
- Trầm tích có khả năng tàng trữ độc tố trung bình bao gồm trầm tích bùn cát, cát bùn, cát bùn sạn, cát bùn lẫn sạn và bùn sạn. Trong đó, sét chiếm 15,53 ± 8,04 %; bột chiếm 22,02 ± 8,20 %; cát chiếm 61,38 ± 9,19 % và sạn chiếm khơng đáng kể. Trường trầm tích có khả năng tàng trữ độc tố trung bình phân bố chủ yếu ở độ sâu 80 m nước trở ra và các dải gần bờ ra đến 20 m nước.
- Trầm tích có khả năng tàng trữ độc tố thấp bao gồm trầm tích cát và cát sạn với hàm lượng cát chiếm đến 97,21 ± 2,29 %; bột chiếm 2,06 ± 1,8 % và hàm lượng sạn không đáng kể phân bố thành các vùng nhỏ gần bờ ở độ sâu 0 - 5 m nước ngồi ra cịn có 1 vùng nhỏ ở vũng Bãi Nam ở độ sâu 5 - 15 m nước.
Hình 3.2. Sơ đồ khả năng tàng trữ độc tố của trầm tích trong vùng biển Đà Nẵng từ 60 đến 100 m nước
3.2. ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ CARBON HỮU C
Kết quả phân tích 150 mẫu carbon hữu cơ (TOC) thì hàm lượng TOC dao động trong khoảng từ 0,05 - 1,25 %, trung bình là 0,74 %. TOC phân bố đồng đều trong trầm tích với hệ số biến phân V = 37,56 % (Bảng 3.1). TOC hình thành 35 dị thường bậc 1 với hàm lượng dao động trong khoảng 0,97 - 1,2 % và 4 dị thường bậc 2 với hàm lượng là 1,23 %.
Bảng 3.1. Hàm lượng TOC trong trầm tích biển Đà Nẵng độ sâu 0 - 100 m nước (%) (n = 150)
Thông số Ctb Cn S Cmin Cmax V% Cn+S Cn+2S Cn+3S
TOC 0,74 0,70 0,26 0,05 1,25 37,56 0,96 1,23 1,49
TOC tập trung chủ yếu ở độ sâu 60 - 95 m nước chủ yếu là do vật chất hữu cơ được vận chuyển bởi sông không bị chắn lại và động lực của sông đủ mạnh để mang theo vật chất hữu cơ ra bên ngoài biển. Ngồi ra TOC cịn tập trung phía Đơng bán đảo Sơn Trà ở độ sâu 20 - 35 m nước và một vùng nhỏ trong vũng Kim Liên ở độ sâu 0 - 11 m nước (Hình 3.3).
3.3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HĨA TRẦM TÍCH
Kết quả phân tích 120 mẫu pH và Eh tại vùng biển Đà Nẵng độ sâu 0 - 100 m nước đã xác định các giá trị pH và Eh như sau:
Giá trị pH của vùng biển dao động trong khoảng 6,77 - 8,11. Khoảng pH này biểu thị cho 2 kiểu môi trường: kiềm yếu (7,5 ≤ pH < 8,5); trung tính (6,5 ≤ pH < 7,5). pH đạt giá trị trung bình là 8,02 và phân bố rất đồng đều trong trầm tích với hệ số biến phân V = 4,83 %.
Trong trầm tích tầng mặt, Eh tồn vùng đạt giá trị trung bình là 118 mV và dao động trong một khoảng rộng từ -118 mV đến 213 mV. Như vậy, trầm tích có đặc trưng từ mơi trường khử đến mơi trường oxy hóa mạnh. Với hệ số biến phân V = 47,22 %, Eh phân bố đồng đều trong trầm tích.
Cụ thể dựa vào đặc trưng Eh và pH thì mơi rường trầm tích được chia ra thành các kiểu môi trường sau đây (Hình 3.4):
- Mơi trường kiềm yếu - oxy hóa yếu (7,5 ≤ pH < 8,5; 40 ≤ Eh < 150) có 53 vị trí phân tích có kiểu mơi trường này chiếm 44,17 % tổng số mẫu phân bố rộng khắp tại vùng nghiên cứu đặc biệt là ở độ sâu 0 - 93 m nước.
- Môi trường kiềm yếu - oxy hóa mạnh (7,5 ≤ pH < 8,5; Eh ≥ 150) có 41 vị trí phân tích có kiểu mơi trường này chiếm 34,17 % tổng số mẫu phân bố ở khu vực vịnh Đà Nẵng ra đến độ sâu 62 m nước và phía Đơng vùng nghiên cứu độ sâu 94 m nước.
- Môi trường kiềm yếu - khử (7,5 ≤ pH < 8,5; Eh < 40) có 14 vị trí phân tích có kiểu môi trường này chiếm 11,67 % tổng số mẫu phân bố từ độ sâu 60 m nước trở ra đặc biệt là 85 m nước đổ ra.
- Môi trường trung tính - oxy hóa yếu (7,5 ≤ pH < 8,5; 40 ≤ Eh < 150) có 12 vị trí phân tích có kiểu mơi trường này chiếm 10 % tổng số mẫu phân bố thành các vùng nhỏ trong vịnh Đà Nẵng và vụng Bãi Nam.
Giá trị pH, Eh của trầm tích chỉ phản ánh đặc trưng trầm tích ở thời điểm xác định các chỉ số này. Để nghiên cứu đặc điểm địa hố của mơi trường trầm tích ở thời điểm thành tạo cần sử dụng các hệ số K1,K2, K3,K4, K5. Kết quả phân tích hệ số địa hóa mơi trường như sau:
- Hệ số K1 trong trầm tích tồn vùng biển Huế - Bình Định dao động trong khoảng 0,17 - 4,99, đạt giá trị trung bình 1,31. Trong đó có 54/109 mẫu có K1 dao động trong khoảng 0,17 - 0,50 đặc trưng cho mơi trường thành tạo trầm tích là mơi trường lục địa điển hình, 20/109 mẫu có K1 dao động trong khoảng 0,51 - 0,76 đặc trưng cho kiểu thành tạo trầm tích là mơi trường chuyển tiếp lục địa - biển, cịn lại 33/109 mẫu có K1 dao động trong khoảng 1,09 - 4,69 đặc trưng cho kiểu thành tạo biển điển hình. Trong khoảng độ sâu 60 - 100 m nước môi trường thành tạo trầm tích chủ yếu là mơi trường biển điển hình. Cịn khoảng độ sâu 0 - 60 m nước thì mơi trường thành tạo trầm tích là kiểu môi trường lục địa điển hình và mơi trường chuyển tiếp lục địa biển. Đặc biệt là trong vịnh Đà Nẵng độ sâu 0 - 30 m nước là nơi tập trung của kiểu môi trường chuyển tiếp lục địa - biển.
- Hệ số K2 dao động trong khoảng 0,31 - 0,82, đạt giá trị trung bình 0,50. Cả 33 mẫu trong vùng biển nghiên cứu đều có giá trị < 1.
- Hệ số K3 toàn vùng dao động trong khoảng 0,16 - 1,05, đạt giá trị trung bình 0,29. Trong tổng số mẫu phân tích chỉ có 1/33 mẫu cho giá trị K3 > 1 (BD- 1342) còn các giá trị cịn lại có giá trị < 1.
- Hệ số K4 toàn vùng dao động trong khoảng 0,36 - 1,73, đạt giá trị trung bình 0,56. Cũng như K3 chỉ có 1/33 mẫu cho giá trị K4 > 1 (BD-1342) cịn các giá trị cịn lại có giá trị < 1.
Kết quả của hệ số K2, K3 và K4 đã giúp đánh giá trầm tích của vùng biển được thành tạo chủ yếu trong mơi trường oxy hóa. Tuy nhiên, chỉ có mẫu BD-1342