NỒNG ĐỘ VÀ SỰ PHÂN BỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG BỤI KHÔNG KHÍ ĐÔ THỊ TẠI FRANKFURT AM MAIN, ĐỨC




 !"
GVHD: TS. Tô Thị Hiền
Nhóm 5:
Nguyễn Thị Thanh Loan 1022159
Phùng Thị Diễm Mi 1022181
""
#
Giới thiệu
Phương pháp thí nghiệm
Kết quả và thảo luận
$
%
&
Liên hệ Việt Nam
'"()*
•
PGEs: Nhóm nguyên tố platinum (Pt, Pd và Rh)
•
KLN: Kim loại nặng
•
ICP-MS: Inductively coupled plasma – Mass spectrometry: phương pháp phân tích phổ khối plasma cảm
ứng
•
SFMS: sector field mass spectrometry
•
AdSV: adsorptive stripping voltammetry: vol – ampe hòa tan hấp phụ
•
TXRF:X-ray total reflection fluorescence: huỳnh quang tia X

+*
-
Nồng độ KLN đo lường trong bụi không khí được thu thập ở ba vùng có mật độ giao thông
khác nhau từ tháng 8/2001 đến tháng 7/2002 tại khu vực Frankfurt am Main.
-
Mẫu bụi lớn với đường kính < 22 µm được thu thập trên màng lọc nitrate cellulose nhờ thiết
bị lọc không khí.
-
Mẫu bụi trung bình với đường kính < 10 µm được thu thập bằng cách sử dụng 8 giai đoạn
Andersen.
+*
-
Pb, Cd, Mn, Ni, Zn, V, As, Sb, Cu, Cr, Co và Ce được xác định bằng phép đo khối phổ plasma, Pt và Rh được xác
định bằng hấp phụ điện hóa (pin điện cực), và Pd được xác định bằng phương pháp phân tích tổng số phản xạ
huỳnh quang tia X.
→ Nồng độ KLN cao nhất trong không khí là ở những tuyến đường nơi có lưu lượng giao thông lớn. Ngoại trừ Co,
V, Ce và Mn, nồng độ các KLN đều có xu hướng gia tăng trong lớp vỏ lục địa. Những tuyến đường chính bị ô
nhiễm nhiều các chất Sb, Zn, Cu, V và Ni. Xe có động cơ được coi như là nguồn phát thải. Ngoại trừ Cr, Cu, Zb hầu
hết nồng độ KLN trong không khí được xác định cho các mẫu va chạm có sự chênh lệch nhỏ hơn so với kết quả bụi
tổng trong không khí
+*
Dựa vào kích thước hạt bụi có thể chia ra thành ba nhóm lớn
-
Các kim loại As, Cd, Pb và V thuộc nhóm chính có thể tìm thấy trong các hạt bụi mịn có đường kính <
2.1 µm
-
Ce, Cr, Co và Ni chủ yếu có trong các hạt thô có đường kính > 2.1 µm
-
Cu, Mn, Sb, Zn, Pt, và Rh tồn tại nồng độ cao trong các hạt có kích thước trung bình (1.1 – 4.7 µm).
→ Xác định nồng độ kim loại trong các hạt bụi mịn rất cần thiết để đánh giá nguy cơ với sức khỏe con

người khi hít phải.
,-.
NGUỒN
PHÁT THẢI
,-.
-
Quá trình đốt, mất mát từ nhiên liệu và động cơ
-
Sự truyền dẫn dầu
-
Sự mòn bánh xe
-
Miếng lót phanh xe
-
Chất xúc tác từ ống xả
-
Lề đường
-
Sự gặm mòn của những thanh bảo vệ mạ kẽm
As, Cd, Co, Ni, Pb, Sb, V,
Zn
và PGEs
,-.
/0
,-.
Nghiên cứu nồng độ, sự phân phối kích thước hạt, và sự phân tán KLN trong không gian trong bụi
tổng và từng phần bụi lơ lửng
Giải thích nguyên nhân sự phân phối không gian và sự di động trong khí quyển của KLN
"1
1"!

"1
1"!
,234.
#,
567
Bụi tổng và bụi thành phần trong không khí mẫu được thu thập đồng thời tại ba địa điểm
( xem xét mức độ ô nhiễm, khí tượng)
•.
KV 1: đường phố chính với 32.500 xe / ngày.
•.
KV 2: con phố nhỏ với <1000 xe / ngày
•.
KV 3: xem như không có giao thông
,234.
Mẫu bụi với đường kính < 22 µm
•
Được thu thập bởi các giấy lọc cellulose nitrate thông qua thiết bị lọc không khí
(thiết bị LIS-P)
•
Được lấy khoảng 19 ngày, từ 8/2001 đến 7/2002
•
Thời gian lấy mẫu mỗi bộ lọc là 24h
•
Lượng mẫu khoảng 310 - 350 m
3
,234.
Mẫu bụi với đường kính < 10 µm
•
Lấy mẫu bằng Eight-stage Andersen impactors
•

Xác định nồng độ KLN trong tổng bụi lơ lửng ở các cấp hạt (d > 9, 9.0-5.8, 5.8-4.7, 4.7-
3.3, 3.3-2.1, 2.1-1.1, 1.1-0.63, 0.63-0.43 và <0,43 µm).
•
Được thu thập trực tiếp trên đĩa thủy tinh trong các pha va chạm.
•
Bộ lọc cellulose nitrate được sử dụng như bộ lọc hỗ trợ.
,234.
•
Ở mỗi vị trí, thu ba mẫu va chạm (impactor samples)
•
Thời gian khoảng 30 ngày.
•
Lưu lượng 28.3 L/phút,
•
Thể tích khoảng 1140 - 1215 m
3
.
•
Lấy ở độ cao khoảng 4 m so với mặt đất.
,234.
$,
"
Mẫu được phân hủy với hỗn hợp 4mL HNO
3
14M và 0.5mL HCl 12M đặt trong
vessel thủy tinh trong nồi hấp ở 320
o
C và 130 bar
→ Các dung dịch phân hủy HPA được xử lý với 2 mL HF 40% trong một đĩa Teflon
→ Rửa sạch nhiều lần với HNO

3
.
→ Cho bay hơi còn một vài microliters.
→ Sau khi làm mát, pha loãng dung dịch đến 10 mL bằng nước khử ion.
,234.
Pb, Cd, Mn, Ni, Zn, V, As, Sb, Cu, Cr, Co, và Ce: đo khối phổ sau khi ion hóa trong inductively coupled plasma (ICP-SFMS)
•
Ion hóa mẫu trong ICP → phân tích bằng máy khối phổ
•
Thêm vào indium và rhodium 10 mg/mL
•
phân tích: sử dụng máy phát điện 1175 W và tốc độ bơm 0.2 mL/phút.
•
Lưu lượng khí làm mát 15 L/phút, lưu lượng khí plasma 1.2 L/phút, và ống phun khí dòng chảy 0.85 L/phút.
•
Nồng độ được xác định bởi dung dịch HPA.
•
Phân tích các đồng vị:
51
V,
52
Cr,
55
Mn,
59
Co,
60
Ni,
63
Cu,

66
Zn,
75
As,
111
Cd,
121
Sb,
140
Ce,
206
Pb,
207
Pb,
208
Pb.
,234.
Pt và Rh: xác định bằng máy AdSV
•
Máy đo điện thế với máy Polarecord được sử dụng để xác định kỹ thuật quét thế.
•
Giá trị blank của điện cơ bản < 3 pg cho Pt và Rh, và giá trị blank của dung dịch phân hủy < 3
pg (abs) cho Pt và < 20 pg (abs) cho Rh.
•
Giới hạn phát hiện cho một mẫu 400 mg bụi trong không khí khoảng 40 pg/g cho Pt và 270 pg/g
cho Rh. Tỷ lệ thu hồi > 90-100%.
,234.
Pd: đo bằng máy TXRF sau khi tiền xử lý trong thủy ngân
•
Giới hạn phát hiện cho một mẫu 400 mg bụi: 170 pg/g Pd.

•
Giá trị blank cho dung dịch phân hủy < 20 pg (abs) và tỷ lệ thu hồi > 93%, với độ lệch tiêu
chuẩn (5%).
,234.
,234.
,89:;<=>9?<@A;BC
,)DEEF
Hình 3. Nồng độ kim loại nặng trung bình trong không khí tại 3 vị trí lấy mẫu: đường chính (32500 xe/ngày), đường phụ (<
1000 xe/ngày) và khu vực nông thôn (giá trị trung bình từ 20 mẫu cho mỗi vị trí)
,)DEEF
Hình 1. Yếu tố làm giàu trung bình của các kim loại nặng trong không khí so với nồng độ lớp vỏ lục
địa
,)DEEF
Hình 2. (a) Sự tương quan giữa nồng độ Pt
(pg/m
3
) và Ce (pg/m
3
) trong không khí ở các
đường chính.
(b) Sự tương quan giữa nồng độ Pt
(pg/m
3
) và Ce (pg/m
3
) trong không khí ở khu
vực nông thôn.
,)DEEF
GC?&. Phân bố nồng độ chì (ng/m
3

) trong không khí ở đường chính, đường phụ và khu vực nông thôn trong thời gian lấy
mẫu (tháng 8/2001 đến tháng 7/2002, 20 mẫu)