Nghiên cứu khả năng ứng dụng thực vật thủy sinh dùng cho xử lý nước thải ô nhiễm kim loại nặng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
NGHIÊN cứu KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG THựC VẬT THỦY SINH
DÙNG CHO XỬ LÝ NƯỚC THẢI ồ NHIẺM KIM LOẠI NẶNG
Mã số: QT-06-17
Chủ trì đề tài: TS. Nguyễn Việt Hùng
OAI HỌC QUOC GiA l-A
TRJNG TAM TH0NG TIN Thự VỊiỆN ị
'_e^ c j
Hà Nội - 2007
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
NGHIÊN CỬU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG THựC VẬT THỦY SINH
DÙNG CHO XỬ LÝ NƯỚC THẢI ồ NHIỄM KIM LOẠI NẶNG
Mã số: QT-06-17
Chủ trì đề tài: TS. Nguyễn Việt Hùng
OAI HỌC QƯÕC GiA I- *
TRƯNG TAm THQNG tin thu viẹiM
P J >
Hà Nội - 2007
BÁO CÁO TÓM TẮT ĐÈ TÀI
1. Tên đề tài: Nghiên cứu khả năng ứng dụng thực vật thuý sinh dùng cho xử lý nước
thài ô nhiễm kim loại nặng
2. Mã số: QT-06-17
3. Chủ trì đề tài: TS. Nguyễn Việt Hùng
4. Các cán bộ tham gia:
1) PGS. TS. Nguyễn Đình Bảng,
2) PGS. TS. Nguyễn Văn Nội,
3) CN. Trần Đình Trinh
5. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu:
1) Mục tiêu:

• Lựa chọn được một số thực vật thủy sinh sẵn có tại Việt Nam có khả năng
xử lý nước thải ô nhiễm kim loại nặng
• Xây dựng được một mô hình thí nghiệm xử lý nước thải ô nhiễm kim loại
nặng có sử dụng các thực vật thủy sinh được lựa chọn.
2) Nội dung:
• Thu thập tải liệu về thực vật thủy sinh có khả năng xử lý kim loại nặng
trong nước.
• Lựa chọn loại thực vật thủy sinh sẵn có tại Việt Nam
• Khảo sát mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong nước thải cùa một số khu đô
thị và công nghiệp.
• Thiết kế mô hình thí nghiệm sử dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước
thải ô nhiễm kim loại nặng.
• Phân tích kết quã thu được và viết báo cáo tổng kết, nộp sản phâm nghiệm
thu
6. Các kết quả đạt đưọc
• Đã khảo sát sơ bộ được mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong các sông chính dẫn
nước thải của thành phố Hà Nội.
• Đã lựa chọn được 3 loại cây thù> sinh là bèo nhật bán, bèo tấm và bèo hoa dâu là
ba loại thực vật thủy sinh sẵn có tại Việt Nam và có khả năng xư lý được kim loại
nặng trong nước thai.
• Đã thiết kế được mô hình thí nghiệm sư dụng thực vật thúy sinh trong xử 1> nước
thai ô nhiễm kim loại nặng.
• Đăng được một bài báo trên tuyên tập hội nghị Việt - Hàn (For enhancing
environmental technology research between Vietnam Nacentech (AMT) and
Korea Kentec), hướng dẫn hai khóa luận tốt nghiệp cho sinh viên hệ đại học.
7. Tình hình kinh phí cua đề tài
• Tông kinh phí được cấp: 20 triệu đồng
• Đã nhận : 20 triệu đồng
• Đã thanh toán : 20 triệu đồng
2

Xác nhận của ban chủ nhiệm khoa
Chủ trì đề tài
í;
}>
PGS. TS. Trần Thị Như Mai TS. Nguyễn Việt Hùng
Xác nhận của trường
ABSTRACT
1. Project title: Research on application of aquatic plants in treatment of heavy metal
contaminated wastewater
2. Code number: QT-06-17
3. Project Leader: Dr. Nguyen Viet Hung
4. Members: Associate Prof. Dr. Nguyen Dinh Bang, Associate Prof. Dr. Nguyen
Van Noi, B.Sc. Tran Dinh Trinh
5. Aims and contents of the project:
]) Aims
• Select some aquatic plants, which are abundant in Vietnam and
capable in treating heavy metal-contaminated wastewater
• Establish an experimental pilot for treatment of heavy metal
contaminated wastewater using the selected aquatic plant.
2) Contents
• Collect information on aquatic plants that are capable of treating heavy
metal contaminants in wastewater
• Select aquatic plants that are abundant in Vietnam
• Investigate contamination level of heavy metals in wastewater from
some urban and industrial areas in Hanoi
• Establish an experimental pilot using aquatic plants for treatment of
heavy metal contaminants in wastewater.
• Analyze the obtained results and write a final project report
6. Results:
• Investigated concentrations of heavy metal contaminants in

wastewater samples from To Lich, Nhue and Hong rivers
• Selected three aquatic plants, namely water hyacinth, water lettuce and
duck weed. These aquatic plants are abundant in Vietnam and quite
effective in treatment of heavy metal contaminants in wastewater
• Established an experimental model using the selected aquatic plants
for treatment of heav) metal contaminated wastewater.
• Published an article in the proceeding of the First International
Symposium “For enhancing env ironmental technology research
between Vietnam Nacentech (AMT) and Korea Kentec” dated 31 Ma>,
200Ố; and supervised two graduation theses in the framework of this
project
t
MỞ ĐẦU
Cùng với quá trinh công nghiệp hoá và hiện đại hoá, ô nhiễm môi trường gây ra bởi kim
loại nặng đang là vân đê đáng quan ngại tại Việt Nam. Bởi vì không như các chất ô
nhiễm hữu cơ, các kim loại không bị phân huỳ sinh học và có xu hướng tích tụ trong các
cơ thể sống. Có nhiều nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng, trong đó phải kể đến các nguồn
chính sau [1]:
1. Hoạt động khai thác mỏ: do sự phát thải của phần bã quặng, sự khai thác thù công
không có kê hoạch trên phạm vi rộng, và do sự sử dụng các kim loại nặng trong khai mỏ,
ví dụ sự sử dụng thủy ngân trong khai thác vàng.
2. Hoạt động công nghiệp: các nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng do hoạt động công
nghiêp bao gồm:
Công nghiệp sản xuất các hợp chất vô cơ
Các kim loại nặng được thải ra ở hầu hết các quá trình sản xuất hoá chất vô cơ như quá
trình sản xuất xút-clo, thuốc nhuộm, HF, NiS0 4, CuS04. Trước đây, thuỷ ngân phát thải
với lượng lớn trong quá trình sản xuất xút-clo vì công nghệ sản xuãt sử dụng điện cực
thuỷ ngân. Dòng nước thải từ bể điện phân có thể có nồng độ thuỷ ngân lên tới 35 mg/1.
Nồng độ niken cao tới 390 mg/1 được phát hiện trong nước thải từ một nhà máy sản xuất
nikensunfat. Khi hàm lượng kim loại nặng thải ra cao như vậy, nếu không có biện pháp

xử lý thích hợp, triệt để thì ô nhiễm nguồn nước là hậu quả tất yếu. Vì vậy vấn đế xử lý
tách loại chúng được đặt ra hết sức cấp bách.
Mạ điện
Nước thái của quá trình mạ điện có chứa một hàm lượng kim loại khá cao. Nước rửa từ
quá trình mạ đồng có hàm lượng đồng là 0,44 mg/1 và crôm lên đến 0,84 mg/1. Số lượng
các cơ sở mạ điện là rất lớn, do vậy ô nhiễm kim loại nặng do mạ điện là một nguồn đáng
kể.
Theo thống kê trên địa bàn thành phô' Hà Nội năm 2003, trong số 31 xưởng mạ có tới 22
cơ sở mạ điện quy mô hộ gia đình mà nước thải bể mạ hầu như được đổ trực tiêp hoặc
được pha loãng trước khi đổ ra đường ống thoát nước chung mà không qua xử lý. Trong
tổng sô' 31 cơ sở điểu tra có 13 cơ sở sử dụng niken, 21 cơ sở sử dụng kẽm, 24 cơ sở sử
dụng crôm. Bên cạnh các kim loại sử dụng phổ biên nêu trên thì các kim loại khác như:
chì, đồng và các hoá chất khác được sử dụng trong quy trình mạ cũng là những nguyên
nhân gây ô nhiễm nước.
Quá trình sản xuất sơn, mực, thuốc nhuộm
Qua phân tích nước thái cửa quá trình sản xuất sơn, mực, thuốc nhuộm, người ta phát hiện
thấy nồng độ một số kim loại nặng rất cao. Ví dụ AI là 100 mg/1, Pt là 0,8 mg/1, Zn là 10
6
Qua các số liệu thống kê, có thể thấy tình trạng ô nhiễm môi trường nước ở Việt Nam khá
phổ biến và đang là vấn đề cần giải quyết cấp bách trong quá trình phát triển kinh tế xã
hội. Việc kiểm soát, bảo vệ các nguồn nước cũng như hệ sinh thái là việc làm có ý nghĩa
chiến lược quốc gia. Vì vậy, bên cạnh các biện pháp kiểm soát ô nhiễm với những chính
sách bảo vệ môi trường của nhà nước, việc nghiên cứu các phương pháp xứ lý ô nhiễm
nước có hiệu quả kinh tế cao, đảm bảo sự phát triển bền vững là một việc làm thiết thực
có ý nghĩa.
3. Tái sử dụng nước thải: nước thải là nguồn có giá trị về các chất dinh dưỡng, từ lâu
nước thài chưa được xử lý đã được dùng cho tưới tiêu tại Việt Nam. Khoảng 30 đô thị sử
dụng nước thải và khoảng 5000 ha đất đã được tưới tiêu trực tiếp bang nước thải.
Do nước thải không được xử lý và có sự trộn lẫn giữa nước thải công nghiệp và sinh hoạt,
hàm lượng kim loại nặng trong nước thải có thể dao động nhung nói chung là cao. pH

trong đất của Việt Nam thường thấp do thói quen canh tác sư dụng nhiều phân đạm sẽ tạo
điều kiện dễ dàng cho sự chuyển của kim loại nặng vào cây trồng. Trong một số trường
hợp pH của đất vùng Châu thổ Sông Hồng giám từ pH 6.5 xuống 5.5.
4. Việc sử dụng các loại phân bón: bên cạnh ảnh hưởng làm chua hóa đất do sử dụng
nhiều phân đạm, việc sứ dụng nhiều phân lân có thể làm tăng hàm lượng các kim loại
nặng trong đất chủ yếu là Cadimi và Urani
Đứng trước tình hình ô nhiễm kim loại từ nhiều nguồn như vậy rất cần có những phương
pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong nước thải một cách phù hợp với điêu kiện môi
trường và kinh tế của Việt Nam.
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu khả năng úng dụng các thực vật thuy sinh sẵn có trong
nước để xây dựng được một mô hình xừ lý nước thài ô nhiễm kim loại nặng đạt hiệu quà
kinh tế và thân thiện với môi trường tự nhiên.
Đề tài này được hoàn thành với kinh phí trợ giúp từ phía Đại học Quốc gia Há Nội và
với sự giúp đỡ nhiệt tình của Ban Khoa học và Công nghệ ĐHQG, Phòng Khoa học và
Công nghệ, trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Tác giá cũng xin chân thành cám ơn sự
úng hộ cua Ban chủ nhiệm khoa Hóa học, cũng như những đóng góp quí báu cua các
đồng nghiệp tham gia đề tài thuộc Phòng thí nghiệm Hóa Môi trưòng.
CHƯƠNG I
Khảo sát mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong nước thải
Một số mẫu nước thải đã được lấy tại các sông Tô Lịch, sông Nhuệ và sông Hồng và đem
đi phân tích để xác định mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong nước thải của thành phố Hà
Nội. Kêt quả phân tích các mâu thu được là khá phù hợp với kết quả của các tác giả khác
[2]; và được trình bày trong bảng 1.
Bảng 1. Kết quả khảo sát mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong nước thải của thanh phố
Hà Nội
Tên kim loại Địa điếm lấy mẫu Mâu lây vào 04/2006
Mâu lây vào 05/2006
Cu (ng/1)
Sông Hông (SH)
1.96 1.89

Sông Nhuệ (SN)
2.53 2.75
Sông Tô Lịch (ST) 1.01 1.32
Ni
SH
0.92
2.65
SN
1.02 2.4
ST
0.93 5.89
Pb
SH
0.46 1.45
Og/1)
SN
0.77
1.51
ST
0.86 2.14
As
SH
0.82 0.62
(pg/1)
SN
0.54
0.79
ST
1.41
1.35

Cr
SH
1.61 2.23
(p-g/l)
SN
1.21
2.43
ST
1.93
6.26
Nhận xét: mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong các sóng chính dẫn nước thái cua thành
phố Hà Nội tuy chưa đến mức đáng báo động (vẫn còn dưới các tiêu chuân cho phép như
được trình bày trong bang 2 ơ dưới). Tuy nhiên sự có mặt cùng lúc cua nhiều loại kim
loại nặng độc hại, không phân hủy và có khá năng tích lũy cao trong sinh vật như Cu. Ni,
Pb As va Cr cũng là một vấn đề đáng quan tâm. Một điều cần lưu ý là các mẫu nước thải
mà chúng tôi lấy chi vơi mục đích để có một cái nhìn rất khái quát về mức độ ỏ nhiễm
nói chung do vậy số mẫu lấy không đủ nhiều đé đại diện chung và cũng chưa thể phan
ánh chính xác sự ô nhiễm cục bộ địa phương xung quanh những nha máy, phân xưưng vả
khu công nghiệp.
X
Bảng 2. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5942-1995 về nước thải công nghiệp đối với chì,
đồng, niken và asen [3].
STT
Thông số Đơn vị
Giá trị giới hạn
A
B
c
1
Chì

pg/l
50
100 1000
2
Đồng
ng/l
100
1000
5000
3
Ni ken
ng/l
100 1000 2000
4 A sen
50 100 0.5
9
CHƯƠNG II
Lựa chọn thực vật thủy sinh dùng cho xử lý nưóc thải ô nhiễm kim loại
nặng (theo phương pháp phytoremediation)
2.1. Định nghĩa phương pháp [4]
Phỵtoremediaíion là thuật ngữ tiếng Anh để chỉ việc sử dụng thực vật để làm sạch các
chất ô niềm trong đât, nước ngâm, nước mặt và không khí. Việc sử dụng kỹ thuật
phytoremediation là một cách kinh tê và không gây ô nhiễm để loại bỏ hoặc ổn định các
hóa chất độc hại có thể bị rửa trôi khỏi đất cùng với nước mưa và gày ô nhiễm cho các
thủy vực lân cận. Nó cũng là cách để tập trung và thu các kim loại có giá trị nhưng phân
tán rộng trong đất.
Phytoremediation bao gồm một số cách thức sau:
phytoextraction: là phương pháp trong đó chất ô nhiễm được tập trung vào trong rễ, thân
và tán lá của cây.
Phytodegradation: là phương pháp trong đó các enzyme cua cây giúp xúc tác cho quá

trình phân hủy các phân tử của chất ô nhiễm.
Rhizosphere Biodegradation (Phân hủy sinh học trong tiêu môi trường bao quanh hệ rễ
cúa cây): là phương pháp trong đó hệ rễ cua cây cung cấp các chất dinh dưỡng cho các vi
sinh vật rất hoạt động trong việc phân hủy sinh học các chât ô nhiễm.
Volatilization (bay hơi): là phương pháp trong đó sự hô hấp qua lá giúp bay hơi vào khí
quyển các chất hữu cơ, selen và thuy ngân.
Stabilization (ổn định): là quá trình trong đó cây cối chuyến các chất ô nhiễm sang dạng
bền vững không sẵn có về mặt sinh học, hoặc cây côi chông lại sự lan truyên cua cột chất
ô nhiễm.
Các cây dung cho xứ lý ô nhiễm đất phải làm được ít nhất một trong các việc sau:
• Hút được các chất ô nhiễm từ các hạt đất hoặc dịch đất vào trong rễ cũa chủng
• Gắn chất ô nhiễm vào tế bào rễ cua chúng băng cách vật lý hoặc hóa học
• Vận chuyên chất ô nhiễm từ rễ cua chúng vào trong các màm cây đang mọc
• Ngăn chạn hoặc ức chế chất ô nhiỗm không cho thâm thấu ra khỏi đất
Các cây nay khổng những phai tích lùy. phản huy hoặc làm hay hơi chât ô nhiễm, mã con
phải mọc lihanh trong mọt khoang các điều kiện khác nhau và được thu h ạch dễ dang.
Nếu các cây này đưực đè cho chet tại nơi trồng thi các chất ò nhiễm sẽ quav trơ lại đất.
Đê loại hoan toàn các chất ô nhiễm từ mọt vùng- các cây nay phai được chặt va xư lý.
Một sô ví dụ về các loại cây được dung trong xừ lj phytoremediation la bèo. các câ> họ
bạch dương.
1<>
Các lợi ích cùa phương pháp phytoremediation:
• Giá thành thấp hom so với các phương pháp “cơ học” hiện đang dùng để xử lý đất
ô nhiễm
• Không yêu câu vê năng lượng do phương pháp sử dụng cây nhận năng lượng từ
ánh sang mặt trời
• Nhanh hơn so với để phân hủy tự nhiên
• Năng lượng có thể được thu hồi bằng cách đốt có kiểm soát sinh khối thu được
• Phựơng pháp sử dụng cây côi hợp về măt thẩm mỹ và dễ được cộng đồng dân cư
chấp nhận

Việt Nam chúng ta là một nước nhiệt đới với một hệ thục vật vô cùng phong phú, bao
gồm rát nhiều các loại cây có thể sống trong môi trường nước. Sau khi thu thập và nghiên
cứu các tài liệu vê thực vật thủy sinh có khả năng xử lý kim loại nặng trong nước, chúng
tôi đã lựa chọn ra các loại cây thủy sinh dưới đây, là những cây sẵn có tại Việt Nam.
2.2. Thông tin về cây thủy thủy sinh được lựa chọn
Bèo táy (bèo Nhật Bản) [5,6]
Bèo tây (tên La tinh Eichhornia) có nguồn gốc từ Nam Mỹ. Chúng sống nhiều trong tự
nhiên trôi nổi trên các mặt nước, từ các đới khí hậu nhiệt đới đến ôn đới trên thế giới.
Tại Việt Nam, bèo tây có rất nhiều từ Bắc chí Nam. Ở miền Bắc chúng còn có tên gọi là
bèo Nhật Bản. Còn trong Nam chúng được gọi thân thương là cây lục bình. Chúng sông
nhiều ở các vùng nông thôn, ao đầm, sông, suối.
Bèo lục bình là một loại cây có hình dạng đặc biệt, thân bèo có hình dạng như cái bình, lá
tròn to. Cây bèo gồm lá, thân, rế và hoa. Lá màu xanh sáng tròn hoặc bâu dục, lá dựng
thẳng đứng. Lá beo hình ô van rộng và bóng có thể có đường kính cực đại là 25 cm.
Cuống lá có màu xanh nhạt hơn màu cùa lá. Lá bèo hơi xốp nhưng thân bèo cực xốp. Rẻ
bèo co màu nâu đen và có cấu trúc như những ống mao quàn. Rễ chùm dài, mềm ngập
sâu trong nước.
Bèo trường thành gồm 8 đến 10 cánh riêng rẽ. Hoa bèo rộng từ 5 đến 7.5 cm, có màu tím
và chúng thường nở vào mùa hè. Một hoa gôm có 6 cánh.
Bèo sinh sản bằng hạt và bàng cây con được tạo ra trên thân rễ. Hạt và cây con được phát
tán bởi gió. các dòng nước và các loài chim. Bèo tây là một trong các câ> mọc nhanh
nhat đã từng được biet đến với một tốc độ sinh sản và phát triển rất nhạnh. Nó có thể tạo
thanh nhưng thảm cây dày không thể xuyên thùng sau một thời gian ngắn. Từ hai cây ban
đầu có thể sinh ra 1200 cây con trong vòng 4 tháng.
11
Ảnh bèo lục bình
Bèo cái [7]
(tên La tinh Pistia síraíioíes ) sống thành từng đám nổi trên mặt các sông, hồ, ao của các
vùng khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới. Bèo cái không chịu được mùa đông lạnh giá,
chúng có thể phát triển được trong khoảng nhiệt độ từ 15°c đến 35°c, nhiệt độ phát triển

tối ưu là trong khoảng 22-ỉ-330C, bèo cái là loài thực vật phát triển tốt trong môi trướng
trung tính, pH trong khoảng 6.5-7.2. Bèo cái rất dễ nhận biết, nó có hình dáng giống như
một cây xà lách thu nhỏ nổi trên mặt nước và có bộ rễ chùm rất phát triển. Lá cua nó có
màu xanh lục nhạt, dày, có lông, hoa của nó rãt khó được phát hiện. Các lá của bèo cái
mọc theo kiểu các cánh hoa hồng và xốp ổ gần cuống lá. Bèo cái là một loại thực vật sinh
trưởng phổ biên ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Chúng thường phát triển trong các
vùng ao, hồ hoặc đầm nước cùng với một sô' loài thực vật khác. Bèo cái có khả năng phát
tán rất nhanh do chúng có khả năng sinh sản cả vô tính lẫn hữu tính, các cây con được tạo
ra trên các thân bò lan mọc ra từ cây mẹ. Bên cạnh đó còn có khá năng cây con mọc từ
hạt ở những vùng khí hậu ấm áp.
12
Ảnh bèo cái
Bèo hoa dâu [8]
(tên La tinh là Lennaceae) là một thực vật sống thành từng đám nổi trên mặt nước ở
các ao, hồ hoặc là các sông, suối có nước chảy chậm, ở các vùng có khí hậu nhiệt
đới và cận nhiệt đới. Bèo hoa dâu phát triển rất kém trong mùa đông lạnh giá, chúng
có thê phát triển tot ở nhiệt độ từ 20('c đến 35ưc, nhiệt độ tối ưu là khoảng từ 25°c
đến 30°c, bèo hoa dâu là loài thực vật phát triển tốt trong môi trường trung tính, pH
trong khoảng (6,5 đến 7,5). Bèo hoa dâu rất dễ nhận biết, nó là loài thực vật có cấu
tạo đơn giản, bề mặt của nó giống như bề mặt quả dâu xanh và có bộ dễ chùm rất
phát triển, có thể ra hoa, quả. Hoa của nó có kích thước nhỏ (dài 0,3mm), quả có
chứa hạt, có thể nổi được. Bèo hoa dâu là loài thục vật sinh sản vô tính, có khả năng phát
triển mạnh trên khắp thế giới trừ những nơi có then tiết lạnh, ơ Việt Nam bèo hoa dâu mọc nổi
trên các vùng nước chảy chậm, ở trên các ao hồ hoặc trên bề mặt bùn ướt trong các ruộng
lúa hoặc đầm lầy. Sự phát triển của bèo hoa dâu là rất nhanh, tốc độ lớn nhanh cùa nó đòi
hỏi một lượng đáng kể chẫt dinh dưỡng (P, N và đặc biệt là NHj). Do đó bèo hoa dâu có
thể dùng làm sạch các loại nước thải, ngoài ra do chứa hàm lượng dinh dưỡng cao nên nó
có thể dùng làm thức ăn chăn nuôi: cá, tôm, gia cầm. gia xúc.
13
Ảnh bèo hoa dâu

2.3. Thông tin về các kim loại nặng được lựa chọn cho nghiên cứu
Chì [9]
Chì được sử dụng rất nhiều trong các nghành công nghiệp như sản xuất pin, bọc cáp, hợp
kim, các hợp chất cùa chì. Chì có độc tính đối với não và có khả năng tích lũy lâu dài
trong cơ thể. Nhiễm độc chi có thể gây chết người. Các hợp chất hữu cơ chứa chỉ độc hơn
nhiều so với các hợp chất vô cơ cùa nó. Chì vào trong cơ thể gây rất nhiều bệnh như giảm
trí thông minh, bệnh về máu, thận, tiêu hóa và bệnh ung thư.
Đồng [9]
Đồng rất quan trọng cho việc duy trì sức khoẻ. Tuy nhiên một lượng lớn của đồng đi vào
cơ thể có thể gây hại. Mức độ nguy hại tăng theo nồng độ và thời gian tiếp xúc với đồng.
Tiếp xúc với đồng có thể qua con đường hít thở không khí, uống nước, ăn uống, và qua
tiếp xúc da với đất, nước và các chất chứa đồng khác. Bụi đồng có thể gây ngứa mũi,
miệng, họng, mắt và gây đau đầu, choáng váng, buồn nôn. Đồng có thể gãy ho và chảy
máu mũi. Hấp thụ những lượng cao của đồng có thể gây phá huỷ gan, thận và nặng hơn là
tử vong.
Niken [9]
Niken là nguyên tố vi lượng rất cần cho cơ thể con người, nhưng nếu vượt quá giới hạn thì
nó là chât độc với con người. Trong nước tự nhiên thường ít gặp niken, nó chỉ có ở một số
nguồn nước chảy qua các vùng có chứa quặng niken và có nhiều trong nước thải của một
số nhà máy luyện kim và hoá chất có dùng niken. Trong nước niken có thể tồn tại ở dạng
phức, nước có hàm lượng niken cao có thể gây ra chứng ngứa, viêm da.
14
Asen [10]
Asen là nguyên tố được nói tới nhiểu vì nó liên quan tới mồi trường và sức khoẻ con
người. Con người có thể bị nhiễm Asen từ nguồn nước ngầm do các giếng khoan chưa đủ
sâu có chứa hàm lượng Asen cao, hoậc là nước đã bị nhiễm Asen bởi các nguồn thải từ
nông nghiệp (trong thuốc trừ sâu), từ công nghiệp (trong bảo quản gỗ, làm dược phẩm,
trong mạ đổng, trong sản xuất pháo hoa). Đã từ lâu Asen được coi là một chất độc bởi ảnh
hưởng của nó lẽn nhóm sunfua hydryl (SH) của tế bào làm cản trở enzim tế bào, sự hô hấp
của tế bào và sự nguyên phân. Tỉ lệ người bị mắc bệnh do nhiễm độc Asen ngày càng cao,

nó được chứng minh là chất cực độc, làm cho con người bị ngộ độc cấp tính và mãn tính.
Đầu tiên nó xâm nhập vào cơ thể con người qua đường ăn, uống, hít thở và qua da. Sau đó
được phân bố trên nhiểu cơ quan như: phổi, gan, thận và da. Những biểu hiện lảm sàng do
nhiễm độc Asen là vô số và việc chẩn đoán và chữa trị người bị mắc bệnh do nhiẻm Asen là
rất phức tạp, hiệu quả chưa cao
15
CHƯƠNG III
Thiết kế mô hình thí nghiệm sử dụng thực vật thủy sinh trong xử lý
nước thải ô nhiễm kim loại nặng.
3.1 Thí nghiệm đối vói chì, đồng và niken
Dụng cụ
- Cân kỹ thuật Precise XT- 1200C
- Cân phân tích Ohaus AR 2140
- Máy khuấy từ IKA RCT
- Máy đo pH Mettler Toledo MP 220
- Máy đo phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS SP9/800
- Tủ sấy Memmert, model 800
- Các bình định mức: 50, 100, 250, 500, 1000 ml
- Pipet các loại
- Cốc thuỷ tinh: 250, 1000 ml
Hóa chat
- Pb(NOj)2 PA
- CuS 0 4.5H20 PA
- H N 03 65%-68% PA
- CH,COONH4 PA
- NiS04.6H20 PA
Khảo sát điều kiện xác định các kim loại bằng phương pháp AAS
- Thành phẩn: Không khí: axetylen (4,2:2,2: v/v)
- Cường độ đèn: 12 A
- Chiều cao đèn nguyên tử hoá mẫu: 5 cm

- Thê ghi: 10 mV
- Tốc độ bơm mẫu: 5 ml/phút
- Thời gian đo: 5-7 giây
- Độ rộng khe đo: 0,5 mm
- Chiều cao Burner: 6 cm
16
Thành phần nền:
Bước sóng:
HNOj 10%; CH3COONH4 10%
324,8 nm đối với đồng
320 nm đối với niken và
217 nm đối với chỉ
Đường chuẩn của các kim loại đo bằng phương pháp AAS
Từ dung dịch gốc cùa chì, đồng và niken có nồng độ 1000 mg/1 pha thành các dung dịch
có nồng độ như sau: 1, 2, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9 và 10 mg/1.
Đo phổ AAS của đồng theo thứ tự từ các mẫu có nồng độ nhỏ tới mẫu có nồng độ lớn.
Ghi lại chiều cao pic của các mẫu phân tích để lập đường chuẩn. Kết quả phân tích được
trình bày ở các hình bên dưới.
Đường chuấn xác định Pb2*
y = 0.6792X+ 0.12
R2 = 0.9992
0 2 4 6 8 10
Nồng độ chì (mg/1)
Hình 1. Đường chuẩn xác định chỉ
Đường chuẩn xác định Cu2+
Đường chuẩn Cu
2+
£ 18
5
14

ũ
ẩ 10
o
U
ạ
'•41
u
6
2
-2
0123456789
Nồng độ Cu2+(mg/l)
Hình 2. Đường chuẩn xác định đồng
10
Đường chuấn xác định Ni
2 +
80
Đường chuẩn Ni
• 2+
5 7
N ồng độ N i2+ (mg/1)
Hình 3. Đường chuân xác định niken
Qui trình phân tích các kim loại trong mẫu nước phân tích
Qui trình được trình bày theo sơ đồ khối Ư dưứi đây:
18
Hình 4. Sơ đồ khối mô tả qui trình phân tích
Hiệu suất cùa qui trình phân tích là 97%, 98,1% và 97,5% đối với chì, đồng và niken một
cách tương ứng.
3.2. Thí nghiệm đối với Asen
Dụng cụ

- Nút cao su có cắm ống thuỷ tinh (Ị) 4mm, dài 150 mm
- Bình thuỷ tinh: 4 bình thuỷ tinh có kích thước
(42 X 26 X 34,5) cm
Hóa chất
- A s20 3 tinh khiết phân tích
- HC1 đặc
- KI tinh khiết phân tích
- Sn Kim loại (tinh khiết không chứa Asen)
- HgCl2
- Pb (CH, COO)2. 3H20
Chuẩn bị các dung dịch cho thí nghiệm
- Pha dung dịc Asen nòng độ lg/1.
19
Cân chính xác l,320g A20 3 tinh khiêt phân tích cho vào bình định mức 1000ml. Sau đó
cho 4gNaOH tinh khiẽt vào khoảng 100ml nước cất, lắc đều cho tan hết. Dùng axit HC1
1:1 chuyên dung dịch Asenit sang môi trường axit, rồi bổ sung nước cất tới vạch định
mức từ dung dịch Asen với các nồng độ tuỳ ý.
- Axit HC1 1:1 và HC1 1:2 pha từ HC1 đặc
- Dung dịch KI 10%
Cân chính xác lOg KI tinh khiết, phân tích cho vào cốc thuỷ tinh cùng với 30ml nước cất
lãc đêu cho tan hết rồi cho vào bình định mức 100ml và bổ sung nước tới vạch định mức,
lắc đều rồi nút kín, dung dịch KI pha xong đựng trong chai thuỷ tinh màu, nủt kín.
- Dung dịch SnCl2 bão hoà.
Cân khoảng 50 g Sn kim loại tinh khiết ( khồng chứa As) cho vào bình thuỷ tinh có chứa
100ml axit HC1 đặc rồi nút kín để yên trong 2 ngày cho tới khi phàn ứng dừng hẳn. Lượng
Sn luôn lấy dư để thiếc luôn tổn tại ở dạng SnCỈ2
- Giấy tẩm HgCl2
Cân chính xác 5g HgCl2 hoà tan trong 100ml cồn tuyệt đối. Sau đó tẩm đều trên giấy
lọc, đê khô từ từ trong tủ hút. Giấy tẩm HgCl2 sau khi khồ được cắt nhò theo kích thước
( 3 X 150)mm, bảo quản trọng lọ thuỷ tinh mầu nút kín.

- Giấy tẩm Pb(CH3C O O )2
Cân chính xác lOg Pb(CH3COO)2 cho vào bình định mức 100ml, thêm 50ml nước cất lắc
đều cho tan hết rồi bổ xung nước cất tới vạch định mức. Sau đó dùng dung dịch
Pb(CH3COO)2 vừa pha tẩm đều lên giấy lọc và để khồ trong tủ hút. Khi giấy đã khỏ đem
cắt nhỏ với kích thước (60 X 60) mm, bảo quản trong lọ thuỷ tinh màu có nút kín.
Phân tích Asen băng phương pháp so sánh màu HgCl2
Nguyên tắc của phương pháp
2As + 3 Zn + 6 HCL = 3ZnCl2 + 3AsH, T
AsH, + 3HgCl2 = As (HgCl)3 + 3HC1
Giấy lọc tẩm, HgCl2 khi gặp khí AsH, bay lên sẽ xảy ra phản ứng sinh ra As(HgCl)j có
màu vắng đến nau. So sánh chiều cao cột màu trên giấy ta có thể biết được nồng độ cùa
Asen trong mẫu thông qua đường chuẩn.
Cách tiến hành
Lây một lượng chính xác mẫu phân tích (V = 50ml) cho vào bình định mức 100ml. Sau
đó thêm lần lượt 30ml HC1 1:2 và 1 ml KI 109t để khứ toàn bộ As(III) về As(V), để yên
trong 15 phút. Lượng I, giải phóng ra làm cho dung dịch có màu vàng. Sau đó cho 1 giọt
SnCl, bão hoà vào đè khư I2 về dạng r, rồi để yên trong 5 phút, nếu không thấy xuất hiện
màu vàng là được. Giây tẩm HgCl2 đã cắt nhỏ (3x 150)mm luồn vào ống thuv tinh nhỏ,
dài khô, có nút cao su, giấy phải được vuốt thẳng trước khi cho vào ống. Tiếp theo cho 4g
kem hat kim loại vào bình định mức 100ml ơ trên, rồi quàn nhanh giãy tâm Pb(CH,COO);
vao bình định mức và nút ngay bình lại băng nút cao su đã có giấy tâm HgCK. Khí AsH,
đươc sinh ra do phản ứng cua Asenit vói Hydro mới sinh (do Zn + HC1 tạo ra) sẽ bòc lên,
làm cho giấy tẩm HgCU chuyển từ màu trắng sang màu nảu, vàng. Chiểu cao của cột màu
sẽ ti lệ với nồng độ Asen có trong mâu.
20
*
Lập đường chuẩn
Từ dung dịch Asen có nồng độ lg/1 ta pha một loạt dung dịch Asen với các nồng độ: 20, 50,70,
90,100,200, 300,400, 500,600 ppb.
Lấy lần lượt 50 ml dung dịch Asen ứng với từng nổng độ trên, tiến hành phân tích theo đúng

từng bước như ở phẩn cách tiến hành. Ta thu được các giá trị chiều cao phần giấy màu nâu,
vàng tương ứng. Rồi từ đó dựng đường chuẩn và tìm phương trình hồi quy.
Bảng 3. Dữ liệu về sự thay đổi chiều cao cột giấy chuyển màu theo nổng đọ Asen
CAs(PPb)
20
50
70 90
100 200 300 400
500
600
h (mm)
0,5
1,4 2,0
3,0 3,5 7
8,7
11,5 13,5 16,3
Đồ thị đường chuẩn của dung dịch Asen
0 100 200 300 400 500 600
Nồng độ dung dịch Asen ' ppb'
Hình 5. Đường chuẩn xác định Asen
- Với dung dịch Asen có nồng độ từ 0 -hlOOppb ta có phương trình:
y = 0,0373-0.3806 với R2 = 0,9826
- Với dung dịch asen có nồng độ tư lOOppb trở lên ta có phương trình:
y = 0,0247 + 1,4533 với R2 = 0,9935
3.3. Chuẩn bị các bể xử lý và so sánh
Chuẩn bị các bể thúy tinh có kích thước 42x26x34,5 cm. tương ứng với dung tích khoang
30 lít. Tiến hành rứa sạch bể bàng nước má>. Ngâm bể băng nước chứa EDTA pha loãng
trong hai ngày, sau đo rửa sạch lại và tráng băng nước cất. Nước ngâm bể được dem đi
21
phân tích xem cỏ chứa kim loại nặng hay không. Với mỗi bể bố trí một máy khuấy từ để

đàm bảo nồng độ là đồng nhất trong mỗi bể.
Bèo (bèo nhật bàn, bèo cái, bèo hoa dâu): được lấy tại các thôn ngoại thành Hà Nội hay
Hà Tây. Trước khi dùng bèo, mẫu nước trong ao bèo được đem phâm tích xem cỏ chứa
kim loại nặng hay không. Bèo được lấy về, lựa chọn những cây khỏe mạnh và cỏ kích
thước gần như nhau đem nuôi trong bể. Trước khi đem thà vào các bể, bèo được cân và
ghi lại trọng lượng.
Các bê thủy tinh được chia làm hai nhóm. Nhóm thứ nhất gồm các bể chi chứa nước có
pha kim loại nặng (nhóm này là nhóm bể so sánh). Nhóm thứ hai gồm các bề ngoài chứa
nước pha kim loại nặng còn chứa bèo được thà kín mặt bể (nhóm này là nhóm bề thực
nghiệm hay bể xử lý).
Bể thực nghiệm-xử lý Bể so sánh
Bèo cái
\ Máy khuấy từ
Hình 6. Sơ đồ sắp xếp bể thực nghiệm và bể so sánh
22
Hình 7. Be thực nghiệm chứa bèo cái
3.4. Các kết quả thí nghiệm thu được
3.4.1. Kết quả đối với chì
• Kẻt quả thu được cùa thí nghiệm với nồng độ chì ban đầu trong hai loại bể thực
nghiệm và so sánh là khoảng 4 mg/L được trình bày trong Bàng 4 và Hình 8.
Bảng 4. Sự thay đổi nồng độ chì trong hai bể thực nghiệm và so sánh trong thời gian 7
ngày
\N g a y
Bể
1 2
3
4
5
6
7

j
So sánh
4.1 4.02
3.95
3.99
-
4.1
1-
4.02 4.07
Thực
nghiệm
4.3
3.9
1.7
0.8 0.3 0.23
0.08
23
• Kết quà thu được của thí nghiệm với nồng độ chì ban đầu trong hai loại bể thực
nghiệm và so sánh là khoảng 11 mg/L được trình bày trong Bảng 5 và Hình 9.
Bàng 5. Sự thay đổi nồng độ chì trong hai bể thực nghiệm và so sánh trong thời gian 7
ngày
\N g à y
Bể
X
1
2
3
5 6 7
So sánh
11

10.8
10.75
10.92 10.88 11.1
Thực
nghiệm
11.83
8.46
6.83
1.44
1.06 0.86
24
Nhận xét:
Nồng độ chì trong hai bể giảm đi đáng kể sau các ngày thí nghiệm. Nồng độ chì trong bể
so sánh hầu như không thay đổi. Hiệu suất xử lý chì trong nước của bèo nhật bản là trên
92%. Với nồng độ chì ban đầu là 4,3 mg/L sau khi được xử \ý bàng bèo tây, nước thải đạt
chất lượng loại A. Còn vói nồng độ chì ban đầu cao hom (11.83 mg/L) chất lượng nước
chỉ đạt loại c.
Nhận xét chung:
Sau 7-8 ngày thí nghiệm hiệu suất xử lý chì cùa bèo nhật bản đạt trên 92%, Bèo nhật bản
có thể xử lý tốt nhũng thể tích lớn cùa nước thài có chứa những nồng độ chì bằng hoặc
thấp hơn 4,3 mg/1.
25