Nghiên cứu chất lượng nước và xác định hàm lượng kim loại nặng trong nước thải mương Thụy Khuê quận Ba Đình Hà Nội

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Nước thải mang trong nó nhiều thành phần khác nhau từ những chất vô
hại, chất độc hại cho đến các loại các loại sinh vật gây bệnh…Tất cả các nhân
tố này sẽ gây ra sự biến đổi thành phần, tính chất của nguồn nước tiếp nhận
cũng như ảnh hưởng tới đời sống của động – thực vật, con người khi sử dụng
nguồn nước đó. Đây là một vấn đề xã hội mang tính thời sự được nhiều quốc
gia đặc biệt quan tâm, trong đó có Việt Nam.
Ở nước ta, cùng với quá trình đô thị hóa mạnh mẽ là nhu cầu sử dụng
nước cũng tăng lên, đặc biệt là ở các thành phố lớn như thủ đô Hà Nội hay TP
Hồ Chí Minh, do đó lượng nước thải không qua xử lí được đưa ra môi trường
ngày càng nhiều. Hậu quả là nhiều khu dân cư trong nội đô đang ở tình trạng ô
nhiễm môi trường nghiêm trọng. Một trong những nơi có mức độ ô nhiễm cao
của thủ đô là mương Thụy Khuê thuộc quận Ba Đình. Con mương này đã được
các phương tiện truyền thông đề cập tới về tình trạng ô nhiễm trong những năm
qua mà vẫn chưa được khắc phục, đặc biệt hơn là toàn bộ con mương dài
khoảng 3km này đều lộ thiên nên có ảnh hưởng rất lớn đến cuộc sống của khu
dân cư hai bên mương.
Để đánh giá chính xác mức độ ô nhiễm của dòng nước và đưa ra quy
trình xử lí hiệu quả nhất nước thải trên mương Thụy Khuê chúng tôi đã chọn
đề tài “Nghiên cứu chất lượng nước và xác định hàm lượng kim loại nặng
trong nước thải mương Thụy Khuê quận Ba Đình - Hà Nội”.
2. Mục đích nghiên cứu
Xác định, đánh giá chất lượng nguồn nước thải trên mương Thụy Khuê
- quận Ba Đình thành phố Hà Nội. Từ đó đưa ra quy trình xử lí phù hợp.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
Trong luận văn này chúng tôi tập trung xác định các chỉ tiêu quan trọng
nhất để đánh giá chất lượng nguồn nước thải mương Thụy Khuê. Đó là:
1

- Môi trường của nước thải.
- Các đặc tính vật lí: mùi, màu, hàm lượng chất rắn trong nước.
- Hàm lượng các chất hữu cơ.
- Hàm lượng các kim loại nặng.
Sau khi xác định chất lượng nguồn nước, chúng tôi đề xuất quy trình
xử lí để khi nước được thải ra nguồn tiếp nhận đã đạt chất lượng nước mặt
loại B1. Các đối tượng cần tập trung xử lí là:
- Xử lí màu, mùi và các chất hữu cơ.
- Xử lí kim loại nặng.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Xác định màu, mùi bằng trực quan
- Xác định COD, BOD5 theo [9, 10, 23, 31]
- Để xác định hàm lượng kim loại nặng, chúng tôi sử dụng phương
pháp phổ hấp thụ nguyên tử với kĩ thuật không ngọn lửa [19]. Đây là một
trong những phương pháp hiện đại, có độ nhạy, độ chính xác cao, phù hợp với
việc xác định hàm lượng vết các kim loại mà trong nhiều trường hợp không
cần làm giàu. Thời gian phân tích nhanh và ít tốn kém.
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài.
Đề tài thực hiện được sẽ giúp:
- Đánh giá chất lượng nguồn nước trên mương Thụy Khuê – quận Ba Đình.
- Là cơ sở khoa học để xây dựng công trình xử lí nước thải.
- Giúp các cơ quan chức năng có định hướng trong công tác quản lí môi
trường và cải thiện tình hình ô nhiễm.

2


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về nước thải
1.1.1. Nước thải và phân loại nước thải

1.1.1.1. Nước thải
Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người
và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng [23].
1.1.1.2. Phân loại nước thải
Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra
chúng. Đó cũng là cơ sở để lựa chọn các biện pháp và công nghệ xử lí.
- Nước thải sinh hoạt: là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt
động thương mại, công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác. Lượng
nước thải sinh hoạt dao động trong phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào mức sống
và thói quen của người dân, có thể ước tính bằng 80% lượng nước được cấp.
Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là thường chứa nhiều tạp chất khác nhau,
trong đó khoảng 52% là các chất hữu cơ, 48% là các chất vô cơ và một số lớn
vi sinh vật [23].
- Nước thải công nghiệp: là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động,
có cả nước thải sinh hoạt nhưng trong đó nước thải công nghiệp là chủ yếu.
Thành phần nước thải sản xuất rất đa dạng tùy thuộc vào từng ngành công
nghiệp, thậm chí trong một ngành công nghiệp thì thành phần cũng khác nhau
do mức độ hoàn thiện của công nghệ sản xuất và điều kiện môi trường [23].
- Nước thấm qua: là nước mưa thấm vào hệ thống cống bằng nhiều cách
như qua các khớp nối, các ống có khuyết tật hoặc thành của hố ga hay hố người.
- Nước thải tự nhiên: nước mưa được xem như nước thải tự nhiên
- Nước thải đô thị: là chất lỏng trong hệ thống cống thoát của một
thành phố. Đó là hỗn hợp của các lại nước thải kể trên. Tính gần đúng, nước
thải đô thị thường gồm khoảng 50% nước thải sinh hoạt, 14% là các loại nước
thấm và 36% là nước sản xuất. Lưu lượng nước thải đô thị phụ thuộc vào điều
kiện khí hậu và các tính chất đặc trưng của thành phố. Nó cũng thay đổi giữa
các mùa trong năm, các ngày trong tuần và các thời điểm trong ngày [23].

3

1.1.2. Một số thông số đánh giá ô nhiễm nước và phương pháp xác định.
Để đánh giá chất lượng nước cũng như mức độ gây ô nhiễm nước, có
thể dựa vào một số chỉ tiêu cơ bản và quy định giới hạn của từng chỉ tiêu đó
tuân theo Luật môi trường của một quốc gia hoặc Tiêu chuẩn quốc tế quy
định cho từng loại nước sử dụng cho các mục đích khác nhau. Đối với nước
thải sau khi sử dụng thì một số chỉ tiêu thường được sử dụng như: pH, độ axit
và độ kiềm, màu sắc, độ đục, hàm lượng chất rắn, độ cứng, hàm lượng oxi
hòa tan, nhu cầu oxi sinh hóa, nhu cầu oxi hóa học, hàm lượng một số kim
loại nặng...[11].
1.1.2.1. Một số chỉ tiêu vật lí và phương pháp xác định.
+ Màu sắc: nước thải có nhiều màu sắc khác nhau tùy theo nguồn gốc
phát sinh cũng như thành phần của nó. Nước có màu xanh đậm hay váng
trắng chứng tỏ nước có nhiều chất phú dưỡng hoặc các thực vật nổi phát triển
quá mức và sản phẩm phân hủy thực vật đã chết. Sự phân hủy các chất hữu cơ
làm xuất hiện axit humic và furic hòa tan làm nước có màu vàng. Nước thải
các khu công nghiệp có nhiều màu sắc khác nhau. Nước ô nhiễm sẽ cản trở sự
truyền ánh sáng mặt trời vào nước, làm ảnh hưởng tới hệ sinh thái. Nếu màu
do hóa chất gây nên sẽ rất độc với sinh vật sống trong nước [3].
Màu sắc của nước được xác định bằng phương pháp so màu với dung
dịch chuẩn sau khi đã lọc bỏ cặn lơ lửng [3].
+ Mùi: Đây là dấu hiệu rất quan trọng trong việc đánh giá chất lượng
nước. Nước thải thường có mùi khó chịu và là tổng hợp của nhiều loại mùi
khác nhau. Nguyên nhân là do sản phẩm phân hủy các chất hữu cơ trong nước
hoặc do nguồn nước thải có chứa những chất có mùi khác nhau như mùi phân
C8H5NHCH3, mùi trứng thối H2S, mùi hôi của mercaptan CH3SH; mùi cá ươn
của amin CH3NH2, (CH3)2NH, (CH3)3N [3]. Khi độ nhiễm bẩn hữu cơ không
quá lớn, quá trình phân hủy hiếu khí xảy ra mạnh mẽ thì độ mùi thấp. Khi trong
nước thiếu oxi, các chất hữu cơ trung gian được tạo ra do quá trình phân hủy kị
khí như các axit chưa no dễ bay hơi, các bazơ nitơ, H 2S,...thì mùi tạo ra rất

mạnh do đó độ mùi lớn [25].
4


Để xác định độ mùi của nước, người ta dùng phương pháp pha loãng
đến khi không cảm nhận được mùi. Ví dụ khi nói nước có độ mùi là 2; 4; 6;...
tức là phải pha loãng một lượng nước sạch tương ứng là 2; 4; 6... lần để nước
không có mùi nữa [3].
+ Độ đục: Độ đục trong nước là do các hạt rắn lơ lửng, các chất hữu cơ
phân rã hoặc do các động thực vật sống dưới nước gây nên. Độ đục làm giảm
khả năng truyền ánh sáng trong nước, ảnh hưởng tới khả năng quang hợp, gây
mất thẩm mĩ khi sử dụng nước [11].
Độ đục được xác định bằng phương pháp so độ đục với độ đục của
thang chuẩn hoặc bằng máy đo độ đục. Đơn vị đo độ đục là NTU, được xác
định theo phương pháp hóa lí bằng công thức:
1NTU = 5%(l gam A + 100ml H2O) + 5%(10 gam B + 100ml H2O) +
90%H2O
Trong đó A là hidrazin sunfat, B là hexametylen tetramin [3].
Hoặc 1 đơn vị độ đục = 1 mg SiO2/lit H2O [11].
Độ đục càng lớn thì độ nhiễm bẩn của nước càng cao và cần phải có
biện pháp xử lí.
+ Chất rắn trong nước: Gồm hai loại là chất rắn hòa tan và chất rắn lơ
lửng. Tổng hai loại trên gọi là tổng chất rắn trong nước. Chất rắn lơ lửng là
thành phần không bị hòa tan có kích thước từ 10 -1 đến 10-2 µm như khoáng,
sét, bùn…Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục, thay đổi màu sắc và các
tính chất khác. Chất rắn hòa tan mắt thường không nhìn thấy được thường
làm cho nước có mùi, vị khó chịu, đôi khi cũng làm cho nước có màu. Đó là
các khoáng vô cơ, hữu cơ như muối clorua, cacbonat, nitrat… Nguồn nước
có hàm lượng chất rắn cao không dùng được trong công nghiệp và trong sinh
hoạt... [3]. Có một số chỉ tiêu biểu thị hàm lượng chất rắn như sau:

- Chất rắn lơ lửng: Hàm lượng chất rắn lơ lửng là trọng lượng khô của
phần chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thủy tinh khi lọc một lit mẫu nước qua
phễu lọc Gooch rồi sấy khô ở 103 – 105oC tới khi trọng lượng không đổi. Đơn
vị tính là mg/l [11].
5


- Chất rắn hòa tan: Là lượng chất rắn còn lại sau khi làm bay hơi hết
nước trên bếp cách thủy rồi đem sấy cặn ở 108oC. Đơn vị tính là mg/l [3].
- Tổng chất rắn: là tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng và chất rắn hòa
tan . Đơn vị tính là mg/l [11].
+ Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước thải thường cao hơn nước tự nhiên. Đặc
biệt là nước thải công nghiệp. Nước nóng có thể có lợi hoặc gây ô nhiễm tùy
theo mùa và vị trí địa lí của vùng chứa nó. Nhiệt độ thường được xác định
bằng nhiệt kế [3].
+ Độ dẫn điện của nước: Muối tan trong nước khi tồn tại ở dạng
ion sẽ làm cho nước dẫn điện. Khả năng dẫn điện của nước phản ánh hàm
lượng các chất rắn tan trong nước. Độ dẫn điện của nước được so với độ
dẫn điện của dung dịch chuẩn KCl và có đơn vị là milisimen (mS) trên
một mét nước [3].
+ Lưu lượng dòng chảy: thể tích thực của nước thải cũng được
xem là một trong những đặc tính của nước thải, nó có đơn vị là
m3/người.ngày. Tùy vào nhu cầu sử dụng mà lưu lượng nước thải lớn hay
nhỏ. Lưu lượng dòng chảy cũng thay đổi theo các thời điểm trong ngày
và theo tháng trong năm [25].
1.1.2.2. Một số chỉ tiêu hóa học và phương pháp xác định
+ Độ cứng của nước
- Nước có tính cứng là nước chứa chứa nhiều Ca2+ và Mg2+.
- Độ cứng của nước thường được biểu thị bằng hàm lượng CaCO 3
(mg/l). Dựa vào hàm lượng CaCO3 ta có thể phân loại nước cứng như sau:

Nước mềm:

hàm lượng CaCO3 < 50 mg/l

Nước cứng trung bình:

hàm lượng CaCO3 ∼ 150 mg/l

Nước quá cứng:

hàm lượng CaCO3 > 300 mg/l [11].

- Độ cứng của nước được xác định bằng phương pháp chuẩn độ
complexon với dung dịch đệm NH3 + NH4Cl có pH ∼ 10 bằng chỉ thị
eriocrom đen T. Dùng EDTA chuẩn độ canxi và magie, điểm tương đương
khi màu của dung dịch chuyển từ màu đỏ sang màu xanh từ đó xác định được
độ cứng của nước [3].
6


+ Độ kiềm của nước: là hàm lượng của các chất có trong nước tham
gia phản ứng với dung dịch axit mạnh (HCl) [3].
Trong kiểm soát nước thì độ kiềm là chỉ tiêu cần biết để tính toán cho
quá trình trung hòa hoặc làm mềm nước, hoặc làm dung dịch đệm trong trung
hòa axit sinh ra trong quá trình đông tụ [11]. Độ kiềm được biểu diễn bằng số
mili đương lượng gam axit tiêu tốn với 1 lit nước.
- Độ kiềm tự do (m): Lấy 100 ml nước mẫu, sau đó chuẩn độ bằng
dung dịch HCl 0,01M với chỉ thị phenolphtalein đến khi mất màu hồng. Độ
kiềm tự do tính theo công thức:
m = (V.0,01.1000)/100 (mlđlg/l)

Trong đó V là thể tích ddHCl 0,01M tiêu tốn (ml)
- Độ kiềm toàn phần (p): Lấy 100 ml nước sạch rồi thổi không khí sạch
qua vài phút, đem chuẩn độ bằng dung dịch HCl 0,01M với chỉ thị metyl da
cam đến khi chuyển từ màu vàng sang màu da cam thì dừng lại. Độ kiềm toàn
phần tính theo công thức:
p = (V.0,01.1000)/100 (mlđlg/l)
Trong đó V là thể tích ddHCl 0,01M tiêu tốn (ml) [3].
+ Hàm lượng oxi hòa tan trong nước (Dissolved oxygen - DO)
- DO là lượng oxi từ không khí có thể hòa tan vào nước ở nhiệt độ, áp
suất xác định. Đơn vị tính là mg/l [11].
- Oxi là chất khí khó hòa tan trong nước, không tác dụng với nước về
mặt hóa học. Độ hòa tan của nó phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất và các đặc
tính của nước. Nồng độ bão hòa oxi trong nước là 8 – 15 mg/l ở nhiệt độ
thường [23]. Ngoài ra giá trị DO còn phụ thuộc vào sự tiêu hao oxi do quá
trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ do vi khuẩn hiếu khí, do quá trình hô
hấp của động vật dưới nước, sự bổ sung oxi do quá trình quang hợp và DO
cũng biến đổi theo chiều sâu của nước. DO thấp chứng tỏ nước có nhiều chất
hữu cơ, nhu cầu oxi hóa tăng nên tiêu thụ nhiều oxi trong nước. Chỉ số DO
cao chứng tỏ nước có nhiều rong tảo tham gia quá trình quang hợp giải phóng
oxi, thậm chí đạt trên mức bão hòa (200% gọi là siêu bão hòa) [3].
7


- Với khả năng hoạt động hóa học mạnh, oxi trong nước là một hợp
phần rất linh động, sự phân bố theo không gian và biến đổi theo thời gian của
nó chịu tác động của hàng loạt hiện tượng và quá trình, trong đó đáng kể nhất
là quá trình tương tác của nước, khí quyển, hoạt động của thủy sinh vật, ô
nhiễm môi trường. Chính vì vậy DO là một trong những chỉ tiêu quan trọng
nhất giúp ta đánh giá chất lượng nước nhất là ô nhiễm chất hữu cơ [3].
- Phương pháp xác định: Để xác định DO người ta dùng phương pháp

Winkler. Phương pháp phân tích này dựa vào quá trình oxi hóa Mn 2+ thành
Mn4+ trong môi trường kiềm bởi oxi trong nước, sau đó hòa tan MnO 2 bằng
axit có mặt chất khử I- thì Mn4+ chuyển I- thành I2. Chuẩn độ I2 sinh ra bằng
dung dịch Na2S2O3 sẽ tính được lượng DO. Từ đó xác định được giá trị DO
của mẫu nước.
Các phương trình hóa học xảy ra
Nếu không có oxi thì:

Mn2+ + 2OH- → Mn(OH)2 ↓(trắng)

Nếu có oxi trong mẫu nước:

2Mn2+ + O2 + 4OH- → 2MnO2 ↓ (nâu) + 2H2O

Sau đó hòa tan kết tủa bằng axit H2SO4 đặc có IMnO2 + 4H+ + 2I- → Mn2+ + I2 + 2H2O
Chuẩn độ lượng I2 sinh ra bằng dung dịch chuẩn natri tiosunfat với chất chỉ
thị hồ tinh bột, chuyển màu từ màu xanh tới mất màu
I2 + 2Na2S2O3 → Na2S4O6 + 2NaI
Ngày nay người ta đã sản xuất được các máy đo DO có độ chính xác
cao phục vụ nghiên cứu và quan trắc môi trường [3].
+ Nhu cầu oxi sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand - BOD)
- BOD là lượng oxi mà vi sinh vật đã sử dụng trong quá trình oxi hóa
các chất hữu cơ trong nước. Đơn vị tính theo mg/l [3].
- Phương trình tổng quát
Vi sinh vật

Chất hữu cơ + O2

→

CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm cố định

Oxi sử dụng cho quá trình này là oxi hòa tan trong nước [3].
8


- Chỉ số BOD là thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của
nước do các chất hữu cơ có thể bị vi sinh vật phân hủy trong điều kiện hiếu
khí. Chỉ số này chỉ ra lượng oxi mà vi khuẩn tiêu thụ trong phản ứng oxi hóa
các chất hữu cơ có trong nước ô nhiễm, chỉ số BOD càng cao chứng tỏ lượng
chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước càng lớn.
- Quá trình oxi hóa các chất hữu cơ trong nước có thể xảy ra theo hai
giai đoạn: giai đoạn 1 chủ yếu oxi hóa các hợp chất cacbuahidro, quá trình
này kéo dài khoảng 20 ngày ở 20oC; giai đoạn 2 oxi hóa các hợp chất nitơ, bắt
đầu từ ngày thứ 10 (có thể có trường hợp bắt đầu từ ngày thứ 5).
- Để xác định gần đúng nhu cầu oxi sinh hóa, cần phải đo sau 20 ngày
vì thực tế tại thời điểm đó khoảng 98 ÷ 99% lượng chất hữu cơ trong nước
thải sẽ bị oxi hóa. Việc đo như vậy cần quá nhiều thời gian chờ đợi kết quả.
Cho nên có thể đánh giá gần đúng bằng cách xác định BOD sau 5 ngày vì tại
thời điểm này đã có khoảng 70 ÷ 80% các chất hữu cơ bị oxi hóa. Mặt khác
có thể loại trừ được ảnh hưởng của lượng oxi tiêu thụ cho quá trình nitrat hóa.
Nếu việc xác định BOD kéo dài quá 10 ngày thì lượng oxi tiêu thụ cho phản
ứng oxi hóa các hợp chất nitơ sẽ ảnh hưởng tới giá trị BOD thực. Chỉ tiêu này
kí hiệu là BOD5. Chỉ số BOD5 là chỉ số thường được sử dụng trong kiểm soát
nước ô nhiễm [8,11].
- Phương pháp xác định BOD5: Xác định DO tại thời điểm ban đầu và
xác định DO sau khi ủ 5 ngày trong bóng tối ở 20 oC. BOD5 được tính theo
công thức:
D1 − D2
P

BOD5 =
Trong đó

D1 là giá trị DO của mẫu nước thải pha loãng trước khu ủ (mg/l)
D2 là giá trị DO của mẫu nước thải pha loãng sau khu ủ (mg/l)

P là hệ số pha loãng được tính bằng tỷ số giữa thể tích mẫu nước thải
đem phân tích và tổng thể tích nước sau pha loãng
9


Trong một số trường hợp cần bổ sung thêm vi sinh vật vào nước pha
loãng để đảm bảo mật độ cho quá trình phân hủy, trong trường hợp này giá trị
BOD5 được tính theo công thức:
BOD5 (mg/l) =

( D1 − D2 ) − ( B1 − B2 )
.F
P

Trong đó
D1: Giá trị DO của mẫu nước thải + nước pha loãng có cấy vi sinh được
xác định ngay sau khi cấy mẫu xong để ủ.
D2: Giá trị của mẫu nước thải + nước pha loãng có cấy vi sinh vật được
xác định sau khi ủ 5 ngày trong tối ở 20ºC
B1 nồng độ oxi hòa tan của nước pha loãng có cấy vi khuẩn trước khi
đem ủ (mg/l)
B2 nồng độ oxi hòa tan của nước pha loãng có cấy vi khuẩn sau khi
đem ủ (mg/l)

F tỷ số giữa thể tích chất lỏng bổ sung vi khuẩn trong mẫu và trong đối
chứng và F được tính theo công thức
F=

[23].

Hiện nay người ta đã sản xuất được máy đo BOD để phân tích nhanh
bằng cách đặt chai trong tủ 20oC trong 5 ngày, BOD tự động được đo khi
nhiệt độ đạt 20oC. Giá trị BOD sẽ tự động được ghi lại sau 24 giờ.
+ Nhu cầu oxi hóa học (Chemical Oxygen Demand - COD)
- COD là chỉ số được dùng rộng rãi để biểu thị hóa hàm lượng chất hữu cơ
trong nước thải và mức độ ô nhiễm nước tự nhiên.
- COD được định nghĩa là lượng oxi cần thiết cho quá trình oxi hóa hóa học
các chất hữu cơ trong nước thành CO2 và H2O bằng tác nhân oxi hóa mạnh.

10


Lượng oxi này tương đương với lượng chất hữu cơ có thể bị oxi hóa
được xác định khi sử dụng một tác nhân oxi hóa hóa học mạnh trong môi
trường axit.
- Phương pháp phổ biến nhất để xác định COD là phương pháp trọng
tài. Oxi hóa các chất hữu cơ trong nước thải bằng bicromat dư sau đó chuẩn
độ lượng dư bicromat bằng dung dịch muối Mo [9]. Từ lượng muối Mo tiêu
tốn cho quá trình chuẩn độ lượng bicromat dư ta tính được giá trị COD.
- Chỉ số COD biểu thị cả lượng chất hữu cơ không thể bị oxi hóa bởi vi
sinh vật, do đó nó có giá trị cao hơn BOD, thông thường tỷ lệ giữa BOD và
COD là 0,5 ÷ 0,7. Phép phân tích COD cho kết quả nhanh (khoảng 3h) nên đã
khắc phục được nhược điểm của phép đo BOD [3,23].
+ Các kim loại nặng: Hầu hết các kim loại nặng trong nước tồn tại ở

dạng ion, chúng có nhiều nguồn gốc phát sinh song chủ yếu là do các hoạt
động công nghiệp của con người. Các chất này bao gồm Cd, Cr, Cu, Pb, Hg,
Ni, Ag, Zn... Do chúng không phân rã được nên các kim loại nặng tích tụ
trong chuỗi thức ăn của hệ sinh thái. Quá trình này bắt đầu với nồng độ thấp
của các kim loại trong nước hay trong cặn lắng, sau đó được tích tụ nhanh
trong các thực vật và động vật sống dưới nước. Tiếp đến các sinh vật khác sử
dụng động, thực vật này làm thức ăn trong chuỗi thức ăn dẫn đến nồng độ các
kim loại nặng được tích tụ trong cơ thể sinh vật trở lên cao hơn, cuối cùng là
động vật cao nhất trong chuỗi thức ăn. Khi nồng độ kim loại nặng đủ lớn nó
sẽ gây ra độc hại [15, 23, 28].
+ Các anion trong nước: Trong nước thường có một số loại anion vô
cơ như Cl-, NO3-, NO2-, PO43-, SO42-... để xác định các ion này chúng ta thường
dùng các phương pháp phổ biến như phương pháp thể tích, phương pháp
trọng lượng, phương pháp so màu, phương pháp đo quang, phương pháp cực
phổ... Sau đây chúng tôi chỉ đề cập tới một vài ion quan trọng nhất:

11


- Xác định ion photphat PO43-: Đây là một trong những nguồn dinh dưỡng cho
thực vật dưới nước, gây ô nhiễm và góp phần thúc đẩy hiện tượng phú dưỡng
trong môi trường nước của ao hồ. Ion này có thể được định lượng bằng hai
phương pháp: phương pháp so màu và phương pháp đo quang UV – VIS [3].
- Xác định ion nitrat NO3-: trong nước ion này chỉ bền ở điều kiện hiếu
khí. Trong điều kiện yếm khí chúng bị khử thành N 2 thoát ra khỏi nước. Khi
hàm lượng nitrat trong nước cao sẽ gây độc hại với người, vì khi vào cơ thể,
trong điều kiện thích hợp ở hệ tiêu hóa nó chuyển thành nitrit, nitrit kết hợp
với hồng cầu tạo hợp chất không có khả năng vận chuyển oxi gây nên bệnh
xanh xao thiếu máu.
Để phát hiện ra nitrat trong nước ta có thể dùng Cu và axit sunfuric đặc,

khi đó sinh ra khí NO, khí này chuyển thành NO 2 màu nâu đỏ trong không
khí. Hoặc có thể dùng Fe2+ và axit sunfuric để tạo thành phức sắt
sunfatnitrozit FeSO4.NO2 màu nâu. Ngoài ra có thể dùng Zn khử nitrat thành
nitrit rồi dùng thuốc thử Griess.
Để định lượng nitrat người ta có thể dùng một trong những phương
pháp sau: phương pháp so màu, phương pháp Bruxin – sunfat (Bruxin –
sunfat trong H2SO4 13N kết hợp với NO3- ở 100oC sẽ cho một phức màu vàng
có độ hấp thụ cực đại ở bước sóng 410 nm). Ngoài ra còn có thể khử nitrat
thành nitrit rồi định lượng bằng phương pháp Azo – Dye [3].
- Xác định ion NO2-: Để xác định sự có mặt của NO 2- trong nước ta có thể sử
dụng một phương pháp đơn giản như sau: lần lượt nhỏ lên giấy lọc có tẩm hồ
tinh bột một giọt dung dịch CH3COOH 2N; 1 giọt dung dịch nghiên cứu; một
giọt dung dịch KI 0,1N. Nếu có NO2- sẽ tạo thành vết hay vòng màu xanh.
Ngoài ra có thể dùng các thuốc thử khác như: Griess (m-phenylđiamin),
Griness – ilos (hỗn hợp của axit sunfanilic và α - naphtylamin với tỉ lệ 1:1 về
thể tích), phương pháp sắc kí...
Để định lượng NO2- ta có thể dùng các phương pháp sau: Phương pháp
chuẩn độ thể tích với KMnO4, phương pháp phân tích cực phổ, phương pháp
12


sắc kí lỏng cao áp, phương pháp đo quang. Người ta có thể sử dụng các thuốc
thử khác nhau như Griness – ilos, hỗn hợp axit sunfanilic và N-(1-naphtyl)
etylienđiamin đihidroclorit. Hay được sử dụng nhất là cho NO 2- tác dụng với
thuốc thử Griness – ilos, sau đó tiến hành đo quang tại bước sóng 520nm [3].
+ Các hợp chất hữu cơ: Trên thế giới hằng năm có khoảng 60.106 tấn các
loại hợp chất hữu cơ được tổng hợp gồm các nhiên liệu, thuốc trừ sâu, chất màu,
thuốc kích thích sinh trưởng, chất tẩy rửa... Các chất này thường độc và có độ
bền sinh học khá cao, đặc biệt là các hidrocacbon thơm gây ô nhiễm mạnh cho
nguồn nước. Một số nhóm hợp chất hữu cơ có độc tính cao như:

- Các hợp chất phenol: loại này có nhiều trong nước thải công nghiệp
giấy, lọc dầu, nhuộm... Sự có mặt của chúng trong nước sẽ gây cho nước có
mùi, màu, vị lạ, gây độc đối với các loại động thực vật sống trong nước. Dầu
mỡ nổi trên mặt nước sẽ làm giảm sự truyền ánh sáng, làm giảm DO của
nước. Tiêu chuẩn của WHO quy định hàm lượng của 2,4,5-triphenol và
pentaclo phenol trong nước uống không quá 10 µg/ml. Định lượng nhóm hợp
chất này bằng phương pháp chiết – trắc quang và trắc quang [3].
- Các hợp chất bảo vệ thực vật: hiện nay có khoảng hơn 10000 loại
thuốc bảo vệ thực vật khác nhau. Thuốc bảo vệ thực vật có thể đi vào nguồn
nước do quá trình xói mòn, rửa trôi, do gió thổi khi đang phun...Về mặt hóa
học, có thể chia các hợp chất bảo vệ thực vật thành ba nhóm:
Các hợp chất cơ-clo như DDT, lindan...có thời gian bán hủy dài, rất bền
trong môi trường tự nhiên, tác dụng độc hại của chúng kéo dài đối với con
người và động vật. Theo FAO, nồng độ tổng cộng của nhóm hợp chất cơ-clo
cho nước nuôi trồng thủy sản là 0,1 µg/ml. Các hợp chất cơ-clo được xác định
chủ yếu bằng phương pháp sắc kí, khối phổ.
Các hợp chất cơ-photpho như parathion, malathion... có tác dụng lên hệ
thần kinh của côn trùng, làm suy yếu thần kinh, tổn thương cơ, gây choáng và
chết. Chúng có thời gian bán hủy nhanh hơn các hợp chất cơ-clo. Loại này có

13


độc tính cao với người và động vật. Theo FAO, nồng độ tổng cộng của nhóm
hợp chất cơ-clo cho nước nuôi trồng thủy sản là 0,2 µg/ml.
Các hợp chất cacbamat như furandan, bassa...
Ngoài các nhóm chất hữu cơ trên thì trong nước thải còn có thêm các
chất tẩy rửa. Đây cũng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường [3].
1.1.2.3. Chỉ tiêu vi sinh vật
Nước là phương tiện lan truyền các nguồn bệnh và trên thực tế các

bệnh lây lan qua môi trường nước là nguyên nhân chính gây ra bệnh tật và tử
vong, nhất là các nước đang phát triển. Do đó khi xác định chất lượng nước
không thể bỏ qua chỉ tiêu vi sinh vật mà quan trọng nhất là chỉ tiêu E-Coli vì
chúng là nhóm vi sinh quan trọng nhất (chiếm 80% số vi khuẩn), có đầy đủ
các tiêu chuẩn của loại vi sinh chỉ thị lí tưởng, dễ dàng xác định hơn trong
điều kiện thực địa so với các vi sinh khác.
Chỉ số E-Coli chính là số lượng vi khuẩn có trong 100ml nước.
Theo tiêu chuẩn của WHO, nguồn nước cấp cho sinh hoạt có chỉ số EColi là < 10 E-Coli/100 ml. Theo tiêu chuẩn Việt Nam, chỉ số E-Coli < 20 EColi/100 ml [3].
1.2. Trạng thái tự nhiên và tác dụng sinh hóa của một số kim loại nặng.
1.2.1. Trạng thái tự nhiên và tác dụng sinh hóa của đồng.
Trong tự nhiên, đồng là nguyên tố tương đối phổ biến, trữ lượng của nó
trong vỏ Trái Đất là 0,0036% tổng số nguyên tử và 0,01% về khối lượng. Những
khoáng vật chính của đồng là: cancosin chứa Cu2S với 79,8% Cu; cuprit chứa
Cu2O với 88,8% Cu; covelin chứa Cu với 66%; cancopirit chứa CuFeS 2 với
34,57% Cu; malachit chứa CuCO3.Cu(OH)2 [22]. Trong chất sống gồm động vật
và thực vật (tính theo % khối lượng) thì có 2.10-4 % đồng [22,30].
Đồng có 11 đồng vị từ

58

Cu tới 68Cu, trong đó có hai đồng vị thiên

nhiên là 63Cu chiếm 69,1% và 65Cu chiếm 30,9%, còn lại là đồng vị phóng xạ.
Trong số các đồng vị phóng xạ, có hai đồng vị bền hơn cả là 67Cu (chu kì bán

14


hủy 2,21 ngày đêm) và 64Cu (chu kì bán hủy là 0,541 ngày đêm), còn đồng vị
kém bền nhất là 58Cu (chu kì bán hủy là 3 giây) [22,30].

Các nguồn chủ yếu gây ô nhiễm môi trường của đồng là từ chiết nó ra khỏi
quặng (khai mỏ, nghiền, nấu chảy) thường ở dạng hạt bụi, từ sử dụng trong nông
nghiệp và từ phế thải (mạ đồng, gia công mĩ nghệ). Đất bị ô nhiễm đồng bởi sự lắng
đọng bụi hạt từ các lò nấu luyện, cũng như từ thuốc trừ nấm và bùn thải [15].
Đồng là một trong những nguyên tố rất đặc biệt về mặt sinh vật học.
Nhiều loại cây nếu được bón thêm một lượng thích hợp các hợp chất của
đồng thì năng suất thu hoạch thường tăng lên; trong số các động vật thì một
số loài nhuyễn thể như hàu, bạch tuộc có chứa nhiều đồng nhất. Trong cơ thể
người và động vật khác, đồng tập trung chủ yếu ở gan. Mỗi ngày cơ thể người
cần khoảng 5 mg đồng, nếu sinh vật bị thiếu đồng, thì quá trình tạo
hemoglobin sẽ giảm, gây ra bệnh thiếu máu. Trong các loại thức ăn thì sữa
chứa nhiều đồng [22,30].
Đồng được đưa vào cơ thể chủ yếu theo đường miệng, được hấp thu ở
dạ dày và vận chuyển trong huyết thanh; hầu hết đồng được trữ ở gan vào tủy
xương, ở đây chúng có thể liên kết với metalothionein [15].
Về độc tính: nhiễm đồng ở liều cao rất độc. Các nghiên cứu cho thấy
nước uống chứa hàm lượng đồng lớn hơn 3 mg/l sẽ gây ra các hội chứng dạ
dày – ruột bao gồm nôn mửa, ỉa chảy. Ăn phải lượng lớn, thường là đồng
sunfat có thể gây ra hoại tử gan và chết. Ở nồng độ lớn hơn 250 µg/g đến 300
µg/g đồng trong huyết thanh gây ra bệnh rối loạn trao đổi chất đồng. Tính độc
của đồng được quan tâm nhiều hơn tới môi trường sinh thái. Hoạt động của vi
sinh vật đất chịu ảnh hưởng có hại bởi sự ô nhiễm đồng. Đồng có khả năng diệt
trừ nấm và tảo. Đặc biệt là tác động của đồng với hệ thủy sinh. Cá và giáp xác
nói chung nhạy cảm đối với đồng gấp từ 10 đến 100 lần so với động vật có vú,
tảo gấp 1000 lần. Đồng tích tụ trong trầm tích ở nồng độ cao cũng gây ảnh
hưởng cho các động vật đáy [15].

15

Tiêu chuẩn Việt Nam cho phép hàm lượng đồng trong nước sinh hoạt
là 0,1 mg/l; hàm lượng cho phép trong nước tưới tiêu thủy lợi là 0,5 mg/l [5].
1.2.2. Trạng thái tự nhiên và tác dụng sinh hóa của kẽm.
Trong thiên nhiên, kẽm là nguyên tố tương đối phổ biến. Trữ lượng của
kẽm trong vỏ Trái Đất là 1,5-10 -3% số nguyên tử, 5.10-3% về khối lượng
[22,30]. Những khoáng vật chính của kẽm là sphalerit chứa ZnS, ngoài ra
kẽm còn có trong khoáng vật của chì và đồng. Kẽm còn có lượng đáng kể
trong thực vật và động vật. Cơ thể con người chứa kẽm đến 0.001%. Kẽm có
trong enzim cacbanhidrazơ là chất xúc tác cho quá trình phân hủy của
hidrocacbon ở trong máu và do đó đảm bảo cần thiết của quá trình hô hấp và
trao đổi khí. Kẽm có trong isnulin là hoocmon có vai trò điều chỉnh độ đường
trong máu [22].
Kẽm có 15 đồng vị, trong đó có các đồng vị thiên nhiên là 64Zn chiếm
48,89%;

66

Zn chiếm 27,81%;

67

Zn chiếm 4,11%;

68

Zn chiếm 18,56%;

70

Zn

chiếm 0,62%. Trong các đồng vị phóng xạ thì bền nhất là đồng vị 65Zn có chu
kì bán hủy 245 ngày đêm, còn đồng vị 61Zn có chu kì bán hủy 90 giây [30].
Về tác dụng sinh hóa: kẽm được coi là nguyên tố cần thiết với con người
và động vật, nếu không có kẽm thường xuyên sẽ làm các chức năng giảm sút.
Kẽm đóng vai trò là chất cấu tạo và xúc tác trong nhiều enzim liên quan đến quá
trình đồng hóa năng lượng, trong việc chuyển đổi các chất. Thiếu kẽm trong con
người và động vật thể hiện qua triệu chứng biếng ăn, kém phát triển, tổn thương
về da và không phát triển giới tính. Đối với con người, về trí tuệ và khả năng
miễn dịch, khả năng nhận biết vị giác cũng có thể xảy ra khi thiếu kẽm. Đối với
động vật bậc cao, hấp thụ kẽm nhiều nhất ở dạng Zn2+ vì nó đóng một vai trò là
thành phần kim loại của enzim và rất cần thiết cho hoạt động của enzim. Cây
trồng thiếu kẽm sẽ phát triển cằn cỗi, không cân đối giữa thân và lá, phiến lá nhỏ
và có nhiều chấm đỏ tía ở trên lá. Dung lượng kẽm trong thực vật khác nhau tùy
vào mỗi loài, tùy thuộc vào chức năng của những yếu tố nhiệt độ, đất và còn phụ
thuộc vào từng loại gen [1].
16


Về độc tính: kẽm ở trạng thái rắn không độc, nhưng hơi ZnO rất độc,
còn các hợp chất khác của kẽm không độc [30].
Tiêu chuẩn Việt Nam cho phép hàm lượng kẽm trong nước sinh hoạt là
0,5 mg/l; hàm lượng cho phép trong nước tưới tiêu thủy lợi là 1,5 mg/l [5].
1.2.3. Trạng thái tự nhiên và tác dụng sinh hóa của cadimi.
Trong tự nhiên, cadimi ít phổ biến hơn kẽm, trữ lượng của nó trong vỏ
quả đất là 7,6.10-6% tổng số nguyên tử và 5.10 -5% về khối lượng [30]. Khoáng
vật chính của cadimi là grelokit chứa CdS, khoáng vật này hiếm khi ở riêng
mà thường ở lẫn với khoáng vật của kẽm [22].
Cadimi có 19 đồng vị trong đó có tám đồng vị bền gặp trong thiên
nhiên

106

Cd chiếm 1,215%;

108

Cd chiếm 0,875%;

110

Cd chiếm 12,39%;

111

Cd

chiếm 12,7%; 112Cd chiếm 24,07%; 113Cd chiếm 12,26%; 114Cd chiếm 28,86%;
116

Cd chiếm 7,58% [30].
Các nguồn thải cadimi ra ngoài môi trường: cadimi được đưa vào môi

trường đất từ đá mẹ; từ nguồn phân bón đặc biệt là sử dụng phân photphat đã
trở thành nguồn tạo ra cadimi và có mặt hầu như ở khắp nơi, gây ô nhiễm Cd
cho môi trường đất; Cd lắng đọng từ bụi khí quyển; Cd từ bùn thải và bùn
cống rãnh và một số nguồn khác cũng thải ra cadimi [2].
Đối với người trong một quần thể chung, nguồn nhiễm cadimi chủ yếu
là do thức ăn còn thực vật dễ dàng hấp thụ cadimi từ đất bị ô nhiễm bởi
cadimi rơi xuống từ không khí, từ nước tưới nhiễm cadimi và từ phân bón

chứa cadimi. Ở người, sự hấp thụ cadimi bởi dạ dày – ruột non khoảng 5%.
Sự hấp thụ tăng lên khi khẩu phần ăn thiếu canxi, sắt và protein thấp. Sự hấp
thụ hô hấp cadimi lớn hơn so với dạ dày – ruột non và phụ thuộc vào độ tan
của hợp chất cadimi, nhưng có thể trong khoảng 15 đến 30%. Cadimi thâm
nhập vào cơ thể được vận chuyển trong máu nhờ liên kết với các tế bào máu
đỏ và các protein có phân tử khối cao trong sinh chất, đặc biệt là anbumin; nó
được phân bố chủ yếu ở gan và thận; khoảng 20% xuất hiện ở gan và 30%

17


xuất hiện ở thận. Cadimi hấp thu được bài tiết trong nước tiểu. Sự bài tiết này
tăng tỉ lệ với sức nặng của cơ thể [15].
Về độc tính: cadimi ở dạng kim loại không độc, nhưng hợp chất của
cadimi lại rất độc. Các ảnh hưởng độc cấp của nhiễm cadimi, gây ra từ sự
mẫn cảm cục bộ. Độc cấp có thể gây ra từ sự ăn uống thực phẩm có nồng độ
cadimi tương đối cao. Các triệu chứng xuất hiện sau khi ăn uống là buồn nôn,
đau bụng, sự phục hồi nhanh không có các ảnh hưởng kéo dài. Trường hợp
nặng hơn có thể gây viêm dạ dày, ruột, co cơ thượng vị, đôi khi nôn ra máu và
tiêu chảy. Hít thở khói bụi cadimi hoặc các vật liệu chứa cadimi được đốt
nóng có thể gây ra viêm phổi cấp và phù nề phổi. Hít thở các hợp chất cadimi
liều lượng lớn có thể gây chết người. Chẳng hạn không khí có nồng độ Cd 2+
25 mg/l gây chết người trong 2 giờ. Các nghiên cứu thực nghiệm chỉ ra các
dạng hóa học của Cd có thể tác động đến tính độc của nó liên quan đến tính
tan. Trong sự nhiễm độc CaCl2, CdO (khói) và CdCO3 tan tương đối tốt độc
hơn CdS tan ít. Đối với tính độc mãn tính: các ảnh hưởng lâu dài của nhiễm
mức thấp đối với cadimi là bệnh phổi bế tắc mãn, bệnh khí thũng và xương
cũng như là gây ung thư [14].
Theo [3] nồng độ cadimi giới hạn cho phép trong nước mặt (có thể xử
lí làm nước sinh hoạt) và nước ngầm là 0,01 mg/l. Tiêu chuẩn Việt Nam cho

phép hàm lượng cadimi trong nước dùng làm nước sinh hoạt là 0,05 mg/l;
hàm lượng cho phép trong nước tưới tiêu thủy lợi là 0,1 mg/l [5].
1.2.4. Trạng thái tự nhiên và tác dụng sinh hóa của thủy ngân.
Trong tự nhiên, thủy ngân kém phổ biến hơn kẽm và cadimi. Trữ lượng
của nó trong vỏ Trái Đất là 7.10 -7% về số nguyên tử và 7.10-6% về khối lượng.
Khoáng vật chính của thủy ngân là xinaba hay thần xa chứa HgS [30].
Thủy ngân có 24 đồng vị trong đó có 7 đồng vị thiên nhiên là
chiếm 0,14%;
23,13%;

210

198

Hg chiếm 10,02%;

Hg chiếm 13,22%;

202

199

Hg chiếm 16,84%;

Hg chiếm 29,80%;

18

204

200

196

Hg

Hg chiếm

Hg chiếm 6,85%.


Trong số các đồng vị phóng xạ có đồng vị

194

Hg có chu kì bán hủy là 130

ngày đêm [30].
Ở thời điểm hiện tại những hoạt động của con người làm gia tăng ô
nhiễm Hg vào đất, nước và không khí là: đào và khai thác kim loại (Cu và
Zn); nguyên liệu chất đốt chủ yếu là than; quá trình sản xuất công nghiệp đặc
biệt là quá trình sản xuất chlorate kali, có liên quan tới Hg, Cl và chất ăn da
soda; lãng phí chất đốt xảy ra ở nhiều nước. Sản xuất và phân phối các sản
phẩm chứa Hg đã phát triển rộng khắp thế giới kéo theo sự phát thải ô nhiễm
Hg ra khí quyển và môi trường xung quanh [1].
Sự nhiễm độc thủy ngân chủ yếu qua đường hô hấp và tiêu hóa. Thủy
ngân kim loại bay hơi ở nhiệt độ thường nên nó dễ đi vào cơ thể qua hệ hô
hấp và gần 80% thủy ngân hít vào được giữ lại trong cơ thể. Thủy ngân kim
loại ít bị hấp thụ qua hệ tiêu hóa. Thủy ngân nhiễm qua hệ tiêu hóa chủ yếu là
thủy ngân vô cơ và đặc biệt là thủy ngân hữu cơ từ thức ăn và nước uống. Hơi

thủy ngân sau khi xâm nhập vào cơ thể dễ dàng hấp thu ở phổi rồi khuyếch
tán vào tất cả các nơi trong cơ thể và bị oxi hóa nhanh chóng thành thủy ngân
(II). Ở trong não thủy ngân cư trú nhiều ở chất xám. Đối với các hợp chất
thủy ngân (I) ít tan thì sự hấp thụ từ đường tiêu hóa rất ít. Sự hấp thu từ đường
tiêu hóa của hợp chất thủy ngân (II) tà thực phẩm khoảng 15%, trong khi đó
sự hấp thụ metyl thủy ngân là từ 90 – 95%. Trong máu hợp chất thủy ngân vô
cơ chủ yếu kết hợp với protein huyết thanh còn thủy ngân hữu cơ lại gắn vào
hồng cầu. Khi nhiễm thủy ngân vô cơ và hơi thủy ngân thì thận sẽ chứa nồng
độ lớn nhất, trong khi đó thủy ngân hữu cơ có ái lực lớn hơn đối với não, đặc
biệt là phần vỏ sau. Hơi thủy ngân cũng có phần ưa thích lớn hơn đối với hệ
thần kinh trung ương so với các muối thủy ngân vô cơ. Sự bài tiết thủy ngân
khỏi cơ thể bằng con đường nước tiểu và phân. Sự bài tiết này lại khác nhau ở
dạng thủy ngân, kích thước liều và thời gian nhiễm [15].
Về độc tính: Với hơi thủy ngân khi hít phải ở nồng độ cao (1-3 mg/m 3
hoặc cao hơn) có thể gây viêm phổi cấp tính, nếu không chết có thể liên quan
19


đến các triệu chứng của các ảnh hưởng hệ thần kinh trung ương như run, tăng
sự kích động. Các triệu chứng khi nhiễm độc hơi thuỷ ngân cấp tính như viêm
dạ dày – ruột non, viêm kết tràng, xuất huyết... Khi nhiễm độc bán cấp tính có
thể nôn mửa, tiêu chảy, ho, viêm loét miệng... Khi nhiễm độc mãn tính thì ban
đầu thì run, mạch không ổn định, tim đập nhanh... Với sự nhiễm tăng lên thì
các triệu chứng rõ ràng hơn và thường đi kèm sự thay đổi tính nết và nhân
cách, sự nhiễm mãn tính hơi thủy ngân kéo dài có thể gây toàn trạng hư biến
và có thể chết trong tình trạng suy kiệt. Với các muối thủy ngân: chúng thâm
nhập vào cơ thể chủ yếu qua đường miệng và gây độc với các triệu chứng như
co rút phần bụng, đi ngoài ra máu, hoại tử đường tiêu hóa kèm theo sự sốc và
suy sụp tuần hoàn. Những biến đổi của tế bào bao gồm sự phân mảnh và làm
rối loạn màng sinh chất, bọng túi và phá vỡ lưới nội chất và những màng tế

bào chất khác, phân li thể nhiễm sắc đa bội và sự mất các nhiễm sắc thể... Sự
nhiễm độc mãn tính liều thấp với các muối thủy ngân (II) có thể gây bệnh tiểu
cầu miễn dịch. Các muối thủy ngân (I) ít độc do tính kém tan của chúng. Với
metyl thủy ngân: có tính độc thấp hơn Hg kim loại và hợp chất thủy ngân vô
cơ. Tuy nhiên khác với thủy ngân vô cơ, metyl thủy ngân có khả năng thấm
qua màng tế bào và tập trung ở các mô giàu lipit và có thời gian bán phân hủy
dài. Đối với động vật có vú, metyl thủy ngân là chất độc thần kinh, các hệ
thống khác như tiêu hóa, thận và tim mạch cũng chịu ảnh hưởng. Nhứng biểu
hiện lâm sàng của ảnh hưởng thần kinh là: sa sút trí tuệ, cảm giác tê cứng và
khó chịu xung quanh miệng, môi và chân tay; mất điều hòa, vụng về, dáng đi
loạng choạng; yếu thần kinh, mệt và thiếu tập trung; nhìn và nghe bị mất; co
thắt bụng và cuối cùng hôn mê và chết [15].
Nồng độ tối đa cho phép của WHO đối với thủy ngân trong nước uống
là 1µg/l, nước nuôi thủy sản là 0,5 µg/l [3]. Tiêu chuẩn Việt Nam cho phép
hàm lượng Hg trong nước dùng làm nước sinh hoạt là 0,001 mg/l; hàm lượng
cho phép trong nước tưới tiêu thủy lợi là 0,001 mg/l [5].
1.2.5. Trạng thái tự nhiên và tác dụng sinh hóa của chì.
20


Trong thiên nhiên chì chiếm 1,6.10-4% về tổng số nguyên tử và 1,6.10 -3
khối lượng. Khoáng vật chủ yếu của chì là galen chứa PbS.
Chì có 18 đồng vị, có bốn đồng vị thiên nhiên là
206

Pb chiếm 23,6%; 207Pb chiếm 22,6%;

208

204

Pb chiếm 1,48%;

Pb chiếm 52,3%; đồng vị phóng xạ

bền nhất là 202Pb có chu kì bán hủy là 3.105 năm [30].
Các nguồn phát sinh chì ra môi trường: chì được thải ra môi trường qua
hai nguồn chính là nguồn tự nhiên và nguồn nhân tạo. Chì trong vỏ trái đất xâm
nhập vào các thành phần khác của môi trường (khí quyển, thủy quyển) nhờ các
quá trình tự nhiên như phong hóa của vỏ trái đất, động đất, núi lửa, xói mòn.
Tuy nhiên các hoạt động của con người mới là nguồn chủ yếu nhất phát thải chì
ra khỏi môi trường, gây ra tình trạng ô nhiễm và nhiễm độc chì vì nó chiếm tới
95% lượng chì thải ra. Chì được sử dụng hầu như ở mọi lĩnh vực của đời sống
con người, do đó nguồn gây ô nhiễm chì cũng rất đa dạng, và cũng tồn tại ở
mọi loại hình sản xuất và sinh hoạt của xã hội. Trong công nghiệp, các nguồn
phát sinh ra chì như công nghiệp khai khoáng và luyện kim, công nghiệp chế
tạo acquy, sản xuất sơn, đạn dược... Trong nông nghiệp, chì được thải ra chủ
yếu từ thuốc trừ sâu và từ khói thải máy nông nghiệp sử dụng nhiên liệu chứa
chì. Trong giao thông, việc sử dụng xăng pha tetraetyl chì cũng đưa vào khí
quyển một lượng lớn chì: từ năm 1970 -1980 lượng chì thải ra là 400 000
tấn/năm, đầu thế kỉ 21 thì lượng chì thải ra là 100 000 tấn/năm. Ngoài ra chì
cũng được thải ra môi trường trong các hoạt động quân sự, trong hoạt động
thương mại và cuộc sống hàng ngày [2].
Sự nhiễm độc chì của cơ thể chủ yếu là qua đường hô hấp do hít hơi,
khói bụi chì và qua đường miệng do ăn uống thực phẩm và nước nhiễm chì.
Sự nhiễm chì qua đường da chủ yếu là đối với chì hữu cơ. Chì nhiễm vào cơ
thể chủ yếu tập trung ở xương và các mô tạo dựng trên cơ sở canxi. Tại đây
có mối quan hệ giữa chì và canxi trong sự trao đổi chất, điều này chỉ ra ý
nghĩa của sự tăng cường độc tính của chì khi mà khẩu phần ăn thiếu canxi
(ròn xương). Chì trong xương đóng góp tới 50% chì vào máu và được xem

21


như là nguồn phơi nhiễm nội chì. Sự tích lũy chì trong các mô mềm lớn nhất
là gan và thận, nói chung chì có mặt trong hầu hết các mô của cơ thể. Chì ở
trong hệ thống thần kinh trung ương có khuynh hướng tập trung ở chất xám
và một số nhân. Con đường chủ yếu để thải chì hấp thụ là thận. Sự thải chì
của thận thường nhờ sự lọc tiểu cầu [14].
Về độc tính: chì và hợp chất của chì được ngành độc học xếp vào nhóm
độc bản chất. Trong cơ thể, chì không bị chuyển hóa, chỉ được chuyển từ bộ
phận này sang bộ phận khác, bị đào thải qua đường bài tiết và tịch tụ lại một số
cơ quan với hàm lượng tăng dần theo thời gian tiếp xúc. Chính vì vậy, ảnh
hưởng gây độc của chì là rất nghiêm trọng và lâu dài. Đối với người trưởng
thành chì gây tổn thương thận, suy thận có thể chết; chì gây viêm não, suy
giảm chức năng thần kinh vận động và suy yếu thần kinh ngoại biên...; chì còn
gây thiếu máu, tăng nguy cơ bệnh tim mạch; gây trầm cảm, giảm khả năng tập
trung, suy giảm trí nhớ ngắn hạn; chì gây mệt mỏi, uể oải, mất ngủ, dễ bị kích
động, suy giảm thị lực, mất khả năng nghe; ngoài ra chì còn gây ra các bệnh về
dạ dày, ruột, gây biến đổi tủy, suy giảm chức năng tuyến thượng thận. Đối với
trẻ em: ở lứa tuổi này, khả năng hấp thụ chì của cơ thể là rất cao do đó những
ảnh hưởng độc hại của chì tới sự tăng trưởng và phát triển cả về trí tuệ và thể
chất của trẻ là rất nghiêm trọng. Chì gây viêm màng não cấp, chứng bại não,
giảm độ nhạy của xúc giác, kìm hãm sự phát triển thần kinh của trẻ sơ sinh,
chậm biết nói, biết đi, giảm tăng trưởng về thể chất, giảm chỉ số IQ... Đối với
phụ nữ mang thai nếu nhiễm độc chì trong thời gian này thì sẽ nguy hiểm đến
tính mạng người mẹ, kìm hãm sự phát triểm của thai nhi cũng như để lại những
di chứng bệnh tật cho đứa trẻ sinh ra sau này [2].
Nồng độ tối đa cho phép của WHO đối với chì trong nước uống là 0,05
mg/l [3]. Tiêu chuẩn Việt Nam cho phép hàm lượng Pb trong nước sinh hoạt là
0,02 mg/l; hàm lượng cho phép trong nước tưới tiêu thủy lợi là 0,05 mg/l [5].

1.2.6. Trạng thái tự nhiên và tác dụng sinh hóa của crom.

22


Crôm là một trong những nguyên tố tương đối phổ biến trong thiên
nhiên. Trong vỏ quả đất nó chiếm 6.10 -3% về tổng số nguyên tử. Khoáng vật
chính của crôm là sắt cromit Fe(CrO 2)2 và quặng croisit hay chì cromat
PbCrO4 [22].
Crôm có 10 đồng vị, các đồng vị thiên nhiên là 50Cr chiếm 4,31%; 52Cr
chiếm 83,76%; 53Cr chiếm 9,55%; 54Cr chiếm 2,38%. Trong số các đồng vị
phóng xạ thì 51Cr có chu kì bán hủy là 21 ngày đêm, và đồng vị kém bền nhất
là 47Cr có chu kì bán hủy là 0,4 giây [30].
Các nguồn chính của crôm trong môi trường không khí là các nguồn
công nghiệp đặc biệt là sản xuất hợp kim sắt crôm, tinh luyện quặng, các quá
trình hóa học và rèn, sản xuất ximăng, mạ crôm và đốt nhiên liệu hóa thạch.
Người ta thống kê crôm phát thải từ các nguồn này hàng năm vào khoảng
12880 tấn. Crôm trong không khí ở các dạng hạt nhỏ và rơi xuống, lắng đọng
trên đất và nước, rồi được nước mưa vận chuyển tới các dòng chảy, ở đây
chúng được giữ trong bùn xa lắng. Những nguồn gây ô nhiễm môi trường bởi
crôm khác cũng phải kể đến sự phát tán của núi lửa, đốt rác thải đô thị, sử dụng
bùn thải phân bón nông nghiệp [15].
Con người bị nhiễm crôm qua ba con đường hô hấp, miệng, da. Trung
bình mỗi ngày một người hấp thụ dưới 100mg, hầu hết là từ thực phẩm, với
một lượng không đáng kể từ nước và không khí. Khi thâm nhập vào cơ thể
crôm sẽ hòa tan vào máu, liên kết với tế bào máu đỏ và được vận chuyển tới
các cơ quan khác nhau (gan, phổi, thận...). Sự đào thải crôm khỏi cơ thể chủ
yếu là qua nước tiểu tùy thuộc vào trạng thái oxi hóa của crôm nhiễm, đối với
người không bị nhiễm qua lượng crôm thải ra ít hơn 10 µg/ngày [15].
Tác dụng sinh hóa của crôm: crôm ở trạng thái hóa trị III là nguyên tố

dinh dưỡng vi lượng cần thiết cho cơ thể như một thành phần của “yếu tố dung
nạp đường”. Nó là đồng yếu tố đối với tác động của insulin và có vai trò ở các
hoạt động ngoại vi của các enzim này bởi sự tạo phức bậc ba với các thụ thể
insulin, làm dễ dàng tấn công của insulin vào vị trí này. Các nghiên cứu dịch tễ
23


chỉ ra rằng sự bổ sung crôm đã cải thiện tính hiệu quả tác động của insulin đến
mặt bằng lipit máu. Các nghiên cứu trên gia súc cho thấy Cr(III) liên kết với
ADN trong ống nghiệm, nhờ vậy tăng cường sự tổng hợp ARN. Liều an toàn và
cần thiết hàng ngày đối với người lớn là từ 50 đến 200 µg [15].
Về độc tính: tương tự như các nguyên tố thiết yếu khác tính độc của
crôm xảy ra ở nồng độ cao. Độc tính của Cr(VI) cao hơn nhiều so với Cr(III).
Sự nhiễm độc crôm chủ yếu là do nghề nghiệp và do môi trường ô nhiễm cao.
Ảnh hưởng chủ yếu từ sự ăn uống các mức cao của Cr(VI) là gây hại tiểu cầu
và ống cấp, có thể chết. Cr(VI) là chất ăn mòn. Nó cũng gây ra lở loét, bệnh
chàm da khi tiếp xúc. Sự hít thở phải Cr (VI) như bụi cromat hoạc mù axit
cromic, có thể gây loét màng nhầy mũi và làm thủng vách mũi. Nhiễm độc
nghề nghiệp crôm có thể gây ra hen xuyễn. Sự rủi ro nghề nghiệp ở một số
công nhân nhiễm crôm, đặc biệt trong công nghiệp cromat, mạ crôm, sản xuất
chất màu crôm đã dẫn đến ung thư đường hô hấp. Cr(III) ít độc hơn Cr(VI) nó
không gây kích thích cũng như gây viêm. Các muối Cr(III) ít hoặc không gây
biến dị trong các dị khuẩn [15].
Nồng độ tối đa cho phép của WHO đối với Cr trong nước uống là 0,05
mg/l [3]. Nồng độ giới hạn trong nước với Cr 3+ là 0,05 mg/l (đối với nước mặt
loại A1) và 0,5 mg/l (đối với nước mặt loại B1); đối với Cr 6+ tương ứng là
0,01 và 0,04 mg/l [5].
1.2.7. Trạng thái tự nhiên và tác dụng sinh hóa của mangan.
Trong tự nhiên, mangan là nguyên tố tương đối phổ biến, đứng hàng
thứ ba trong các kim loại chuyển tiếp sau Fe và Ti. Trữ lượng của mangan

trong vỏ trái đất là 0,032% [20]. Khoáng vật chủ yếu của mangan là
hausmanit chứa khoảng 72% mangan, pirolusit (MnO 2) chứa khoảng 63%
mangan; ngoài ra còn một số khoáng vật khác có chứa mangan như bronit
(Mn2O3); manganit Mn2O3.H2O; và các sunfua như MnS, MnS2 [22,30].

24


Mangan có nhiều đồng vị từ 49Mn đến 57Mn, trong đó chỉ có 55Mn là đồng
vị thiên nhiên chiếm 100%. Đồng vị phóng xạ bền nhất là 53Mn có chu kì bán
hủy là 140 năm và kém bền nhất là 49Mn có chu kì bán hủy là 0,4 giây [30].
Các nguồn đưa mangan vào môi trường như quá trình rửa trôi, xói mòn
và do chất thải các ngành công nghiệp luyện kim, acquy, phân hóa học... [3].
Mangan có lượng bé trong sinh vật và là nguyên tố quan trọng đối với sự
sống. Đất thiếu mangan làm cho thực vật thiếu mangan. Điều này làm ảnh
hưởng xấu đến sự phát triển xương của động vật. Ion mangan là chất hoạt hóa
một số enzim xúc tiến một số quá trình tạo chất diệp lục, tạo máu và sản xuất
những kháng thể nâng cao sức đề kháng của cơ thể. Mangan cần cho quá trình
đồng hóa nitơ của thực vật và quá trình tổng hợp protein. Nhu cầu mangan của
người lớn là 8mg mỗi ngày. Thực phẩm chứa nhiều mangan là củ cải đỏ, cà
chua, đậu tương, khoai tây. Mangan làm giảm lượng đường trong máu nên
tránh được bệnh tiểu đường. Sự tiếp xúc nhiều năm với bụi quặng pirolusit làm
suy nhược hệ thần kinh và tuyến giáp trạng [22]. Mangan có độc tính mạnh với
nguyên sinh chất của tế bào, đặc biệt là tác dụng lên hệ thần kinh trung ương,
gây tổn thương thận và bộ máy tuần hoàn, phổi, ngộ độc nặng có thể dẫn tới tử
vong [28].
Tiêu chuẩn của WHO cho phép lượng mangan trong nước uống là
không quá 0,1mg/l [3].
1.2.8. Trạng thái tự nhiên và tác dụng sinh hóa của niken.
Trong tự nhiên, niken chiếm 0,03 % về tổng số nguyên tử và khoáng

vật chủ yếu chứa niken là nikelin chứa NiAs; milerit chứa NiS; penlađit
(Fe,Ni)9S8 [22]. Ngoài ra còn có các quặng khác như gacnierit chứa
NiSiO3.MgSiO3, quặng asenua của Ni, Co, Fe [30].
Ni có 11 đồng vị từ 56Ni đến 66Ni, trong đó có năm đồng vị thiên nhiên
là

58

Ni chiếm 67,76%;

60

Ni chiếm 26,16%;

61

Ni chiếm 1,25%;

62

Ni chiếm

3,66%; 64Ni chiếm 1,16%. Trong số các đồng vị phóng xạ thì đồng vị 59Ni bền

25