Trầm tích có thể là nơi tích tụ chất ô nhiễm từ nước sông Nhuệ. Khả năng tích lũy của trầm tích phụ thuộc rất nhiều vào những yếu tố môi trường nước (pH, Eh, DO…) cũng như thành phần và đặc điểm của trầm tích. Hàm lượng chất hữu cơ và thành phần cấp hạt sét có mặt trong trầm tích là hai trong số những yếu tố quan trọng nhất quyết định đến ái lực hấp phụ cũng như sự phân bố của các KLN giữa pha rắn và pha lỏng. Một số tính chất lý - hoá học cơ bản của trầm tích sông Nhuệ được trình bày ở bảng 3.1:
Bảng 3.1. Một số tính chất lý, hoá học cơ bản của trầm tích sông Nhuệ
Kí hiệu mẫu
Tính chất lý, hoá học cơ bản của trầm tích sông Nhuệ
pHKCl CHC (%)
CEC (cmol.Kg-1)
Cation trao đổi (cmol.Kg-1) Ca2+ Mg2+ T1 6,64 2,96 17,5 6,25 3,63 T2 6,94 8,05 20,0 17,25 6,50 T3 7,38 11,79 22,5 13,13 12,20 T4 7,48 16,63 27,5 20,00 9,38 T5 7,35 8,67 27,5 19,63 6,00 T6 7,30 5,71 25,0 15,62 4,38 T7 6,93 4,21 22,0 11,29 3,57 T8 6,85 3,32 15,3 10,06 4,01
Số liệu của bảng 3.1 cho thấy:
- pHKCl: Giá trị pH trong các mẫu trầm tích giao động từ 6,64 ÷ 7,48. Giá trị pH tăng từ thượng nguồn đến điểm T4 (Cầu Tả Thanh Oai) và giảm dần cho đến hạ lưu
Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
của sông Nhuệ. Kết quả này cho thấy trầm tích có phản ứng trung tính. Tính tan của các KLN phụ thuộc mạnh vào giá trị pHKCl của trầm tích. Nhìn chung, hàm lượng KLN hòa tan tăng khi pH giảm và ngược lại. Với điều kiện pH của trầm tích sông Nhuệ, khả năng hòa tan và tính linh động của các ion KLN là khá hạn chế.
- Hàm lƣợng chất hữu cơ:
Hàm lượng CHC trong các mẫu trầm tích sông Nhuệ nhìn chung khá cao, dao động từ 2,96 ÷ 16,63%. Hàm lượng cao nhất đạt 16,63% ở điểm T4 (Cầu Tả Thanh Oai). Ở đây có thể là do sự tích tụ vật liệu hữu cơ từ nước thải sinh hoạt, nước thải của các làng nghề, của các khu công nghiệp chưa qua xử lý hoặc do tàn dư động, thực vật bị phân hủy chậm dưới điều kiện yếm khí, dẫn đến xu hướng tích tụ CHC. Như đã nói ở trên, tác động của CHC đối với khả năng di động của KLN là tác động “hai chiều”, hoặc cố định hoặc thúc đẩy sự di chuyển của các KLN. Vai trò của CHC trong việc cố định các KLN bị ảnh hưởng bởi phản ứng của môi trường trầm tích: trong môi trường trung tính và chua, chỉ có nhóm cacboxyl tham gia vào phản ứng trao đổi. Trong môi trường kiềm, chẳng những các nhóm cacboxyl mà các nhóm hydroxyl phenol và một vài nhóm hydroxyl khác cũng có khả năng phân ly làm cho khả năng hấp phụ của CHC tăng lên đáng kể. Với một lượng lớn CHC có trong các mẫu trầm tích nghiên cứu, ảnh hưởng của CHC đến khả năng di động của Cu, Pb, Zn trong mẫu trầm tích là khá lớn. 2.96 8.05 11.79 16.63 8.67 5.71 4.21 3.32 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 Các vị trí lấy mẫu CHC (%)
Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
- Thành phần cation trao đổi :
Hàm lượng Ca2+
trong các mẫu trầm tích dao động từ 6,25 ÷ 20,01 cmol.Kg-1 trầm tích, cao nhất tại điểm cầu Tả Thanh Oai và thấp nhất tại cống Liên Mạc. Hàm lượng Mg2+
trong các mẫu trầm tích dao động từ 3,57 ÷ 12,20 cmol.Kg-1 trầm tích, cao nhất tại cầu Tả Thanh Oai và thấp nhất tại cầu Nhật Tựu. Hàm lượng Ca2+ và Mg2+ cũng có xu hướng tăng cao ở đoạn giữa sông và giảm dần về hạ lưu, kết quả này cũng thể hiện đoạn giữa sông do được bổ sung nước thải sinh hoạt của thành phố nên hàm lượng các chất trong trầm tích tăng cao hơn phía thượng nguồn và giảm dần phía hạ lưu do được pha loãng.
- Dung tích trao đổi cation (CEC):
Giá trị CEC của trầm tích là một chỉ tiêu quan trọng trong việc đánh giá khả năng tích lũy KLN trong trầm tích. Giá trị CEC càng cao thì tổng số các cation hấp phụ càng lớn và các sự tích tụ các KLN trong trầm tích càng tăng. CEC của trầm tích phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: hàm lượng chất hữu cơ trong trầm tích, các oxit Fe- Al của trầm tích và thành phần cơ giới.
Bảng 3.1 cho thấy rằng giá trị CEC của các mẫu trầm tích đo được tại các vị trí lấy mẫu khác nhau trên sông Nhuệ dao động trong khoảng 15,25 ÷ 27,50 cmol/kg. Giá trị CEC tại 2 điểm T4 (cầu Tả Thanh Oai) và T5 (cầu Chiếc Hiền Giang) cao hơn so với các điểm còn lại. Tại 2 điểm T4 và T5 cũng có hàm lượng chất hữu cơ cao hơn so với các điểm khác. Như vậy, hàm lượng chất hữu cơ cao cũng là một nguyên nhân đóng góp làm tăng giá trị của CEC.
- Thành phần cơ giới:
Thành phần cấp hạt có ý nghĩa quan trọng trong việc tích lũy KLN đặc biệt là thành phần sét trong trầm tích. Trầm tích giàu sét thông thường có khả năng hút giữ KLN cao hơn trầm tích nghèo hoặc không có sét. Sự hấp phụ cation lên khoáng sét thay đổi phụ thuộc vào bản chất sét và đặc điểm của cation.
Sự tích lũy thành phần khoáng sét ở đáy của tầng đáy trầm tích, cùng với áp lực gây ra do dòng chảy. Sự suy giảm những cấp hạt thô, gia tăng cấp hạt sét đã làm
Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
tăng khả năng giữ nước, đồng thời cũng ngăn cản sự di chuyển của KLN xuống tầng đất sâu hơn.
Bảng 3.2. Thành phần cấp hạt của trầm tích sông Nhuệ
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 sông Nhuệ
Các KLN đi vào môi trường nước thông qua các quá 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 ô 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 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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 sông Nhuệ được trình bày ở bảng 3.3:
Bảng 3.3. Hàm lƣợng KLN trong trầm tích sông 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 ô nhiễm KLN trong trầm tích. Do đó, để đánh giá hiện trạng ô 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 sông 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 sông 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 sông Nhuệ chưa có dấu hiệu bị ô 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 sông Nhuệ
Bảng 3.3 và hình 3.3 trình bày kết quả giá trị hàm lượng chì (Pb) trong các mẫu trầm tích sông 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 sông 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 sông Nhuệ đã và đang có dấu hiệu ô nhiễm chì. Điều này cũng dễ hiểu vì chì là nguyên tố KLN có khả năng hòa 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 môi trường, chì (Pb) có thời gian tồn lưu lâu, những hợp chất của Pb có khuynh hướng tích lũy trong môi trường đất và trầm tích sông hồ.
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 sông 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 sông 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 sông 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 sông Nhuệ đã và đang có dấu hiệu ô nhiễm Zn trên toàn tuyến sông.
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 sông Nhuệ đã có dấu hiệu bị ô 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 sông 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 sông Nhuệ lớn hơn nhiều so với các KLN khác. Theo kết quả phân tích thì hàm lượng các KLN nghiên cứu trong trầm tích sông 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 sông 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 toán 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, hoá 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 sông Nhuệ.
Hình 3.5: Tƣơng quan giữa CEC và các kim loại Cu, Pb, Zn trong trầm tích sông 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. Còn sự tích lũy của chì trong trầm tích sông Nhuệ còn chịu sự chi phối bởi yếu tố khác ngoài giá trị CEC trong trầm tích. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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 sông 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 sông Nhuê ̣ có mối tương quan trung bình (r = 0,45).
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. Còn sự tích lũy của chì trong trầm tích sông Nhuệ còn chịu sự chi phối bởi yếu tố khác ngoài hàm lượng chất hữu cơ trong trầm tích.
* Tƣơng quan với thành phần cấp hạt trong trầm tích sông 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 khoáng 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