Phân tích, đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong nước mặt và nước chiết lỗ rỗng tại một số điểm thuộc lưu vực sông cầu, địa phận hải dương

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Nguyễn Văn Linh

PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HÀM LƢỢNG KIM LOẠI NẶNG TRONG
NƢỚC MẶT VÀ NƢỚC CHIẾT LỖ RỖNG TẠI MỘT SỐ ĐIỂM
THUỘC LƢU VỰC SÔNG CẦU, ĐỊA PHẬN HẢI DƢƠNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Nguyễn Văn Linh

PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HÀM LƢỢNG KIM LOẠI NẶNG TRONG
NƢỚC MẶT VÀ NƢỚC CHIẾT LỖ RỖNG TẠI MỘT SỐ ĐIỂM
THUỘC LƢU VỰC SÔNG CẦU, ĐỊA PHẬN HẢI DƢƠNG

Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: Ts. Trịnh Anh Đức

Hà Nội – 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn ―Phân tích, đánh giá hàm lƣợng kim loại nặng
trong nƣớc mặt và nƣớc chiết lỗ rỗng tại một số điểm thuộc lƣu vực sông Cầu, địa
phận Hải Dƣơng‖ là công trình nghiên cứu của bản thân. Tất cả những thông tin
tham khảo dùng trong luận văn lấy từ các công trình nghiên cứu có liên quan đều
đƣợc nêu rõ nguồn gốc trong danh mục tài liệu tham khảo. Các kết quả nghiên cứu
đƣa ra trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chƣa đƣợc công bố trong bất kỳ
công trình khoa học nào khác.
Ngày

tháng

TÁC GIẢ

Nguyễn Văn Linh

năm 2015


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đƣợc đề tài này ngoài sự cố gắng nỗ lực học hỏi và nghiên
cứu của bản thân, tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự góp ý, chỉ đạo, động viên của các
thầy cô giáo, của các bạn sinh viên cùng những tình cảm rất ấm áp của gia đình và
những ngƣời bạn nhỏ.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Trịnh Anh Đức đã tận tình hƣớng
dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian hoàn thành bản luận văn này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn PGS – TS Tạ Thị Thảo và các thầy cô giáo

trong bộ môn Phân tích, các bạn sinh viên K56, K57, K58, cùng các bạn học viên
lớp cao học K23, K24, K25 Khoa Hóa, ĐH KHTN, ĐH QGHN đã rất nhiệt tình, tạo
điều kiện giúp đỡ và đóng góp ý kiến bổ ích để tôi hoàn thiện bản luận văn này.
Cảm ơn sự hỗ trợ kinh phí từ đề tài ―Phân tích và đánh giá nguồn gốc, sự
trao đổi và biến đổi hàm lƣợng kim loại nặng và chất dinh dƣỡng trong môi trƣờng
nƣớc, trầm tích tại hạ lƣu của lƣu vực sông Cầu, địa phận tỉnh Hải Dƣơng‖ mã số
104.04-2013.37 do quỹ Nafosted tài trợ.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới gia đình và những
ngƣời bạn nhỏ đã luôn bên cạnh, động viên và tạo mọi điều kiện để tôi có thể hoàn
thành các nội dung nghiên cứu.
Ngày

tháng 12 năm 2015


MỤC LỤC
MỤC LỤC...........................................................................................................................................
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................................................
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ...........................................................................................
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .............................................................................................................. 2
1.1 Nguồn gốc phát tán kim loại nặng trong môi trƣờng ............................................................... 2
1.1.1. Nguồn gốc phát tán kim loại vào nƣớc mặt ..................................................................... 2
1.1.2. Nguồn gốc phát tán kim loại vào trầm tích. ..................................................................... 3
1.1.3 Trao đổi kim loại nặng giữa hai pha nƣớc mặt và trầm tích. ............................................ 4
1.1.4 Các khó khăn khi lấy mẫu nƣớc trong trầm tích. .............................................................. 5
1.2 Nƣớc chiết lỗ rỗng và thiết bị lấy nƣớc chiết lỗ rỗng............................................................... 6
1.2.1 Lấy mẫu nƣớc chiết lỗ rỗng sử dụng peeper ..................................................................... 6
1.2.1.1. Cấu tạo peeper ............................................................................................................... 6
1.2.1.2. Chế tạo và chuẩn bị peeper. ......................................................................................... 9

1.2.1.3 Các yếu tố vật lý ảnh hƣởng đến cân bằng của peeper ................................................ 10
1.2.1.4. Các phƣơng pháp lấy mẫu nƣớc chiết lỗ rỗng khác ................................................... 11
1.3. Tổng quan địa điểm nghiên cứu ............................................................................................ 14
1.3.1 Hệ thống thủy văn ........................................................................................................... 14
1.3.2 Đặc điểm địa chất và hoạt động công nghiệp.................................................................. 15
1.3.3 Hiện trạng môi trƣờng nƣớc mặt thuộc tỉnh Hải Dƣơng. ................................................ 17
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM ....................................................................................................... 21
2.1 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị.................................................................................................. 21
2.1.1 Hóa chất .......................................................................................................................... 21
2.1.2 Thiết bị ............................................................................................................................ 21
2.1.3 Dụng cụ ........................................................................................................................... 21
2.1.3.1 Dụng cụ lấy mẫu nƣớc mặt theo độ sâu: ...................................................................... 21
2.1.3.2 Dụng cụ lấy mẫu nƣớc chiết lỗ rỗng ............................................................................ 22
2.2 Địa điểm và thời gian lấy mẫu .............................................................................................. 23
2.3 Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................... 26
2.3.1 Phƣơng pháp lấy mẫu và bảo quản ................................................................................. 27
2.3.2 Phƣơng pháp phân tích tổng hàm lƣợng kim loại nặng .................................................... 29


2.3.3 Phƣơng pháp xử lý số liệu................................................................................................... 33
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................................... 39
3.1 Đánh giá hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong môi trƣờng nƣớc mặt của sông ngòi tại
Hải Dƣơng .................................................................................................................................... 39
3.1.1 Hàm lƣợng kim loại nặng trong lớp nƣớc mặt ở độ sâu 15cm. ....................................... 39
3.1.2 Phân bố hàm lƣợng kim loại nặng trong lớp nƣớc mặt ở độ sâu 30cm ........................... 43
3.1.3 Hàm lƣợng kim loại nặng trong lớp nƣớc sát trầm tích .................................................. 46
3.1.4 Đánh giá sự sai khác hàm lƣợng 9 kim loại trong nƣớc mặt sâu 15cm và nƣớc mặt sâu
30cm. ........................................................................................................................................ 50
3.1.5 Đánh giá sự khác nhau hàm lƣợng 9 kim loại ở nƣớc mặt sâu 30cm và nƣớc đáy sát trầm
tích............................................................................................................................................ 51

3.2 Đánh giá sự phân bố hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc chiết lỗ rỗng .............................. 52
3.2.1 Đánh giá sơ bộ về peeper sau khi đặt ngoài hiện trƣờng ................................................ 52
3.2.2. Tƣơng quan hàm lƣợng các kim loại nặng trong nƣớc chiết lỗ rỗng tại từng điểm nghiên
cứu ............................................................................................................................................ 54
3.2.3 Phân bố hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc chiết lỗ rỗng tại các điểm thuộc hệ thống
sông Thái Bình ......................................................................................................................... 65
3.2.4 Phân bố hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc chiết lỗ rỗng tại các điểm thuộc hệ thống
sông Bắc Hƣng Hải .................................................................................................................. 68
3.3. Đánh giá nguồn gốc và phân bố hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc chiết lỗ rỗng. .......... 71
3.3.1 Phân tích thành phần chính đánh giá nguồn gốc kim loại nặng nƣớc chiết lỗ rỗng ....... 71
3.3.2. Nhóm kim loại có nguồn gốc chủ yếu từ đá mẹ:............................................................ 80
3.3.3. Nhóm kim loại có nguồn gốc chủ yếu từ hoạt động công nghiệp, dân sinh: ................. 82
3.3.4. Nhóm kim loại Co, Cr: ................................................................................................... 84
KẾT LUẬN ...................................................................................................................................... 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................ 89


DANH MỤC VIẾT TẮT

BTNMT
CCN
CI
DGT
ĐH KHTN, ĐH QGHN

Bộ Tài nguyên môi trƣờng
Khuếch tán cân bằng trong màng mỏng
Khoảng tin cậy
khuếch tán gradien trong màng mỏng
Đại học Khoa học tự nhiên, đại học Quốc Gia Hà Nội

HL
ICP- MS
PC
PCA
QCVN
SE
SD
TCVN
TEMED
WQI

Hàm lƣợng
Phổ khối cảm ứng cao tần plasma
Thành phần chính
Phƣơng pháp phân tích thành phần chính
Quy chuẩn Việt Nam
Độ sai chuẩn
Độ lệch chuẩn
Tiêu chuẩn Việt Nam
TetraMetyletyldiamin
Chỉ số chất lƣợng nƣớc


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 So sánh hàm lƣợng và bán thời gian giải phóng của oxi từ các vật liệu ............................. 9
Bảng 1.2 Bảng chỉ số chất lƣợng nƣớc Sông Cầu tại các địa điểm quan trắc .................................. 17
Bảng 2. 1: Vị trí và đặc điểm các điểm lấy mẫu .............................................................................. 25
Bảng 2. 2: Số khối, tỉ lệ đồng vị và giới hạn phát hiện đối với các nguyên tố ................................. 31
Bảng 2. 3: Các thông số đƣợc chọn để định lƣợng kim loại nặng ................................................... 31

Bảng 2. 4: Các thông số chất lƣợng nƣớc mặt theo QCVN 08-2008 ............................................... 33
Bảng 3. 1 Hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc mặt ở độ sâu 15cm............................................... 40
Bảng 3. 2 Hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc mặt (ppb) ở độ sâu 30cm ..................................... 43
Bảng 3. 3 Hàm lƣợng kim loại nặng (ppb) trong lớp nƣớc sát trầm tích ......................................... 47
Bảng 3. 4 So sánh sự sai khác về hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc mặt theo độ sâu............... 50
Bảng 3. 5 Đánh giá sự khác nhau hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc mặt sâu 30cm và nƣớc đáy
sát trầm tích (STT) ........................................................................................................................... 51
Bảng 3. 6 Bảng độ sâu của peeper khi thu thập ............................................................................... 53
Bảng 3. 7 Mối tƣơng quan của các cặp nguyên tố tại 12 peeper...................................................... 55
Bảng 3. 8 Trị riêng và các phƣơng sai tích lũy của các PC............................................................. 72
Bảng 3.9 Trọng số hàm lƣợng kim loại trong mỗi PC ..................................................................... 72
Bảng 3.10 Bảng hàm lƣợng trung bình từng kim loại trong peeper ở độ sâu 0 đến -9cm ............... 79


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Các thiết kế peeper .............................................................................................................. 7
Hình 1.2 Tốc độc đạt trạng thái cân bằng ......................................................................................... 8
Hình 2.1 Dung dịch chuẩn gốc của 29 nguyên tố ............................................................................ 22
Hình 2.2 Dụng cụ lấy mẫu nƣớc theo độ sâu ................................................................................... 22
Hình 2.3 Peeper đã lắp màng ........................................................................................................... 22
Hình 2.4 Peeper sau khi đã lấy mẫu ................................................................................................. 22
Hình .2.5 Bản đồ vị trí lấy mẫu ........................................................................................................ 24
Hình 2.6 Bản đồ sông các điểm nghiên cứu..................................................................................... 24
Hình 2.7 Đƣờng chuẩn của các nguyên tố nghiên cứu trên ICP – MS Elan 9000 ........................... 32
Hình 3.1 Đồ thị boxplot giá trị bất thƣờng của các kim loại ............................................................ 39
Hình 3.2 Hàm lƣợng (ppb) Cu, Pb, Cd, Co, Ni, Cr theo độ sâu (cm). ............................................. 61
Hình 3.3 Hàm lƣợng (ppb) Cu, Pb, Cd, Co, Ni, Cr theo độ sâu (cm) .............................................. 62
Hình 3.4 Hàm lƣợng (ppb) Fe, Mn, Zn theo độ sâu (cm) ................................................................ 63
Hình 3.5 Hàm lƣợng (ppb) Cu, Pb, Cd, Co, Ni, Cr .......................................................................... 64

Hình 3.6 Đồ thị trọng số và đồ thị trị số........................................................................................... 73
Hình 3.7 Sự phân bố kim loại Fe, Mn, Zn tại 12 điểm nghiên cứu .................................................. 76
Hình 3.8 Đồ thị hàm lƣợng kim loại Pb, Ni, Cu trong các peeper tại 12 địa điểm .......................... 77
Hình 3.9 Đồ thị hàm lƣợng kim loại Co, Cd, Cr trong các peeper tại 12 địa điểm .......................... 78


MỞ ĐẦU
Sự phát triển công nghiệp tại các nƣớc đang phát triển kéo theo lƣợng
lớn các hóa chất nguy hiểm phát thải vào môi trƣờng, đặc biệt là kim loại nặng
phát tán vào các dòng sông. Do vậy các sông trong khu vực nội thành và ngoại
thành bị những ảnh hƣởng lớn nhất. Lƣợng lớn nƣớc thải dân dụng chƣa đƣợc
xử lý và nƣớc thải của các hoạt động công nghiệp là nguyên nhân hàng đầu
làm gia tăng mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong nƣớc sông [13] [22], [45].
Kim loại nặng là một trong số những chất gây ô nhiễm môi trƣờng phổ
biến nhất, sự có mặt của chúng trong nƣớc thể hiện nguồn gốc tự nhiên hoặc
do hoạt động của con ngƣời, chúng liên quan chủ yếu với nƣớc thải công
nghiệp và sinh hoạt, đô thị hóa, dòng nƣớc thải, các nguồn đầu vào bãi chôn
lấp và khu vực nông thôn [2], [26].
Sự biến đổi hàm lƣợng các kim loại trong nƣớc tự nhiên là quá trình
tích tụ kim loại nặng vào hợp chất trầm tích bền, trầm tích lơ lửng và lớp nƣớc
phía trên. Trong quá trình di chuyển, kim loại nặng chịu nhiều sự thay đổi về
dạng của chúng nhƣ hòa tan, kết tủa, hấp phụ và tạo phức với các hợp chất
khác [22], [45].Việc nghiên cứu và đánh giá hàm lƣợng kim loại nặng trong
nƣớc mặt và nƣớc chiết lỗ rỗng từ trầm tích là nhiệm vụ rất có ý nghĩa trong
việc đánh giá hiện trạng ô nhiễm và xu hƣớng phân bố của chúng.
Xuất phát từ những thực trạng trên, đề tài ―Phân tích, đánh giá hàm lượng kim
loại nặng trong nước mặt và nước chiết lỗ rỗng tại một số điểm trên lưu vực
sông Cầu, địa phận Hải Dương‖ đƣợc đặt ra và lựa chọn nhằm giải quyết mục
tiêu phân tích tổng hàm lƣợng các kim loại nặng:Fe, Mn, Co, Ni, Cu, Pb, Cd,
Zn, Cr trong môi trƣờng nƣớc sông và nƣớc chiết lỗ rỗng nhằm đánh giá mức

độ ô nhiễm, sự phát tán cũng nhƣ lan truyền kim loại nặng theo độ sâu tại mỗi
điểm và lan truyền ngang giữa các điểm theo dòng chảy của lƣa vực sông Cầu,
sông thuộc hệ thống sông Thái Bình và hệ thống thủy nông Bắc Hƣng Hải, địa
phận tỉnh Hải Dƣơng.

1


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Nguồn gốc phát tán kim loại nặng trong môi trƣờng
Kim loại nặng thƣờng là nhóm các kim loại hoặc á kim có độc tính hoặc có khả
năng gây độc với hệ sinh thái [19]. Theo tài liệu khác [32] kim loại nặng là những
kim loại hoặc á kim có khối lƣợng riêng lớn hơn 5 g/cm3, hoặc có nguyên tử khối
lớn hơn 52 g/mol, thƣờng đƣợc xem nhƣ là những chất gây ô nhiễm và có độc tính.
Mặc dù một vài trong chúng cũng là những nguyên tố cần thiết đối với cơ thể
(nhƣđồng, kẽm, sắt giữ vai trò thiết yếu cho các hoạt động sinh vật, góp phần vào
xây dựng các enzim, xúc tác cho các quá trình sinh hóa)nhƣng cũng chính chúng là
những nguyên tố có độc tính khi ở nồng độ cao.
Kim loại nặng có thể phát tán vào môi trƣờng do các nguồn khác nhau và
luôn có sự chuyển hóa qua lại giữa các dạng môi trƣờng. Hoạt động của thiên nhiên
nhƣ quá trình phong hóa, núi lửa phun trào hoặc các thiên thạch là khởi nguồn của
các kim loại trong môi trƣờng tự nhiên, các kim loại dễ bay hơi sẽ chuyển từ
chuyển từ mặt đất, sông suối, biển, đại dƣơng… bay vào khí quyển, theo vòng tuần
hoàn của nƣớc. Các hoạt động khác nhau của con ngƣời cũng thải vào môi trƣờng
một lƣợng rất lớn kim loại nhƣ:Hoạt động sản xuất công nghiệp phát thải Co, Cr,
Cd, Hg (công nghiệp nhựa), Zn, Al, Ti, Sn (công nghiệp dệt), Cu, Ni, Cd, Zn, Sb
(công nghiệp sản xuất vi mạch), Cu, Cr, As (bảo quản gỗ), Pb, Ni, Cr (Mỹ nghệ),
và các hoạt động khai khoáng, tuyển quặng, vận chuyển trong quá trình khai thác,
luyện gang thép, đốt cháy nhiên liệu hóa thạch dầu mỏ, than đá, đốt rác thải [23] ...
1.1.1. Nguồn gốc phát tán kim loại vào nƣớc mặt

Nƣớc mặt là nƣớc chảy qua hoặc đọng lại trên mặt đất: sông, suối, kênh, rạch,
mƣơng, ao, hồ, đầm [8]. Với định nghĩa này ta hiểu rằng đây là nguồn nƣớc ngọt
tồn tại trên đất liền, có phần thoáng tiếp xúc với không khí. Phân biệt với nƣớc
ngầm, cũng là một dạng nƣớc ngọt nhƣng sâu dƣới lòng đất và không tiếp xúc với
không khí. Dòng nƣớc ngọt trên các sông có xu hƣớng vận chuyển vật chất ở nơi nó

2


đi qua, nƣớc chảy từ thƣợng lƣu về phía hạ lƣu, tích trữ lắng đọng tại các ao, hồ,
đầm, hoặc đổ ra biển.
Kim loại có trong nƣớc mặt xuất phát từ nhiều nguồn. Hoặc là có nguồn gốc
tự nhiên hoặc là từ nƣớc thải do hoạt động sản xuất của con ngƣời. Thông thƣờng, ở
môi trƣờng tự nhiên không bị ô nhiễm thì hàm lƣợng kim loại nặng có trong nƣớc
mặt là rất thấp[46].
Theo nghiên cứu của Michel Maybeck và Richard Helmer [46]kim loại xuất
hiện trong nƣớc sông từ 3 nguồn chính là từ khí quyển (mƣa, tuyết..), từ sự phân
hủy của các sinh vật và từ sự bào mòn theo thời gian trên bề mặt các lớp đất đá, sau
đó dần dần đƣợc vận chuyển qua lòng đất tới các lƣu vực sông. Trong quá trình vận
chuyển sẽ có nhiều quá trình trao đổi tác động đến nồng độ của kim loại nhƣ: tái
hấp thu bởi cây cối, cân bằng nồng độ giữa đất và nƣớc ngầm, bay hơi, bị hấp thụ
hoặc thải ra bởi các loại cây cối sống gần lƣu vực...
Nghiên cứu của Michel Maybeck và Richard Helmer cũng chỉ ra rằng các
yếu tố quan trọng nhất quyết định nồng độ của kim loại trong nƣớc mặt là nhƣ:
-

Sự có mặt của các muối kim loại dễ hòa tan hoặc dễ bị bào mòn bởi thời tiết.

-

Khoảng cách với mặt biển gây tác động lên các muối dễ bay hơi thâm nhập vào
mặt đất (Na+, Mg2+,..)

-

Tốc độ lắng đọng hoặc tốc độ dòng chảy quyết định nồng độ của các chất có
nguồn từ hai yếu tố trên.

-

Hoạt động chính của hệ sinh thái trong lƣu vực sông tác động lên sự giải phóng
của các chất dinh dƣỡng.

-

Nhiệt độ môi trƣờng cùng với các hoạt động sinh hóa trong lòng đất và thời tiết
tác động lên tốc độ bào mòn, cũng nhƣ các hoạt động kiến tạo địa chất khác.

1.1.2. Nguồn gốc phát tán kim loại vào trầm tích.
Trầm tích là các hạt vật chất nằm ở độ sâu không quá 15 cm tính từ bề mặt
đáy của vực nƣớc, các hạt có kích thƣớc nhỏ hơn 2 mm hoặc lọt qua rây có đƣờng

3


kính lỗ 2 mm. Những vật chất đƣợc lắng lại ở đáy các con sông, suối, ao hồ… do
dòng chảy của con nƣớc hình thành nên trầm tích[9].
Theo tài liệu [34] kim loại nặng có liên quan rất chặt chẽ với trầm tích và
trầm tích cũng tác động rất lớn đến tính di động của kim loại nặng. Kim loại nặng
dễ dàng bị hấp thụ vào trầm tích hoặc giải hấp, cuối cùng là lắng xuống đáy biển

làm giàu cho trầm tích đáy biển. Khi điều kiện môi trƣờng thay đổi, kim loại nặng
liên kết với trầm tích có thể giải phóng trở lại lớp nƣớc bao phủ phía trên đe dọa tới
hệ sinh vật thủy sinh. Sản phẩm hoạt động của con ngƣời nhƣ nƣớc thải công
nghiệp, nƣớc thải sinh hoạtvà các hoạt động sản xuất nông nghiệp thƣờng là nguyên
nhân chính của ô nhiễm kim loại trong môi trƣờng nƣớc [34].
Theo tài liệu [40], các tác giảZhaoyong Zhang, Li Juyingsau khi sử dụng kỹ
thuật phân tích đa biến cho thấy rằng, các kim loại Cu, Ni, As và Zn có nguồn gốc
hàng đầu là từ nền địa chất tự nhiên trong khi đó các kim loại Cd, Pb, Hg và Cr
trong trầm tích lại có nguồn gốc từ các hoạt động của con ngƣời. Đồng thời kết quả
phân tích nhân tố làm giàu (CF) và chỉ số tích lũy cũng đánh giá rằng Cd, Hg và Pb
trong trầm tích mặt là thấp và có mức độ ô nhiễm riêng, trong khi đó Zn, Cr, As, Ni
và Cu chỉ xấp xỉ mức không hoặc dƣới ngƣỡng ô nhiễm [22].
1.1.3 Trao đổi kim loại nặng giữa hai pha nƣớc mặt và trầm tích.
Theo tài liệu [45], [22] nghiên cứu về sự trao đổi kim loại nặng của các con
sông ở Băng La Đét tác giả Md Saiful Islam đã thấy rằng hàm lƣợng và dạng hóa
học của 6 kim loại nặng Cr, Ni, Cu, As, Cd, Pb đo trong môi trƣờng nƣớc mặt và
trầm tích thấy chúngcó xu hƣớng giảm dần trong nƣớc theo thứ tự Cr > Cu > As >
Ni > Pb > Cd và trong trầm tích Cr > Ni > Cu > Pb > As > Cd.
Trong tự nhiên, lớp tiếp giáp trầm tích – nƣớc mặt là nơi diễn ra trao đổi dọc
về mặt vật lý, hóa học và sinh học lớn nhất. Tại đây, có sự tăng mạnh về nồng độ
của các hạt, nồng độ của các chất và sự tạo thành hợp chất [30].Với nhiều kim loại
thì trầm tích là nơi tích tụ cuối cùng ngay nhƣng nhiều kim loại có thể trao đổi qua
lại giữa nƣớc mặt – trầm tích nhiều lần trƣớc khi tích tụ hẳn vào trầm tích [27].

4


Lớp nƣớc ngay phía trên lớp tiếp xúc trầm tích – nƣớc mặt đƣợc cấu thành
bởi lớp nƣớc phân cách và lớp khuếch tán. Ở đây ion chỉ đƣợc vận chuyển bởi
khuếch tán phân tử. Lớp khuếch tán này đóng vai trò cân bằng trong việc vận

chuyển ion. Lớp khuếch tán có độ dày từ 0,4(mm) đến vài cm hoặc có thể mỏng
hơn 0,1(mm) nếu môi trƣờng nƣớc ở gần đáy sông có nhiều năng lƣợng (ví dụ tốc
độ dòng chảy cao hơn so với trung bình) [20].
Theo nghiên cứu của J.M Martin, D.M Guana, F Elbaz-Poulicheta, A.J
Thomasa, V.V Gordeevb [30] vào năm 1989 và đƣợc đăng trên tạp chí Marine
Chemistry (Volume 43, Issue 1-4, 1993) thì với môi trƣờng không có sự tác động
của con ngƣời nồng độ các chất (đƣợc tính bằng nanomocular – nM) có trong nƣớc
mặt của một số kim loại là nhƣ sau: As = 2,0, Cd = 0,05, Cu = 9,7, Ni = 5,2, Pb =
0,08, Zn = 5,3 và Fe = 410. Các tác giả có đƣa ra kết luận rằng Cu và Ni dễ dàng
đƣợc tìm thấy ở lớp bùn có chứa nhiều đất sét và các hợp chất hữu cơ. Và Pb, Zn
cùng các kim loại nặng khác thì đƣợc phân tán đều ở các độ sâu.
1.1.4 Các khó khăn khi lấy mẫu nƣớc trong trầm tích.
Việc lấy mẫu trầm tích thuận lợi hay khó khăn phụ thuộc nhiều vào độ sâu từ
mặt nƣớc xuống đến lớp nƣớc sát đáy và trầm tích. Mực nƣớc càng lớn càng khó
khăn và đòi hỏi nhiều kỹ thuật phức tạp. Do đó khi nghiên cứu môi trƣờng nƣớc
trong trầm tích lại càng khó khăn hơn. Việc lấy mẫu trầm tích đã khó bao nhiêu thì
lấy nƣớc trong trầm tích càng khó hơn rất nhiều. Trƣớc đây đã có những công trình
nghiên cứu đến nƣớc có trong trầm tích, các tác giả cũng đã sử dụng các biện pháp
để lấy nƣớc trầm tích nhƣ: Tại hiện trƣờng, tác giả cắm trực tiếp ống hút có đầu lọc
vào môi trƣờng trầm tích và dùng bơm để hút nƣớc lên [35]. Một số nghiên cứu
dùng gàu lấy trầm tích lên dùng bơm hút nƣớc có trong môi trƣờng này. Một số
nghiên cứu khác thì dùng gàu để lấy trầm tích lên rồi ép lấy nƣớc từ trầm tích [28]...
Tuy nhiên những biện pháp trên đều có những hạn chế nhất định. Những nơi bùn và
trầm tích quá loãng việc dùng gàu múc không đạt yêu cầu hoặc những nơi trầm tích
quá rắn việc hút nƣớc bằng máy không có hiệu quả... đặc biệt các biện pháp trên
thƣờng bị nhiễm bẩn do quá trình lấy mẫu. Một kỹ thuật lấy nƣớc trầm tích khác

5

cũng đã đƣợc các tác giả Peter R. Teasdale, Graeme E. Batley,Simon C. Apte, Ian
T. Webster [37] sử dụng nƣớc chiết lỗ rỗng với thiết bị chuyên dụng là peeper.
Phƣơng pháp này đã cho thấy những thuận lợi và sự phù hợp của nó trong quá trình
nghiên cứu nƣớc trong trầm tích.
Như vậy, từ những nghiên cứu trên đây cho chúng tôi thấy rằng, việc sử
dụng nước chiết lỗ rỗng trong quá trình nghiên cứu hàm lượng kim loại nặng là
một giải pháp đúng đắn đem lại hiệu quả tối ưu. Đó là một kỹ thuật nhanh, với mức
chi phí thấp đem lại hiệu quả kinh tế cao trong nghiên cứu môi trường, đặc biệt là
môi trường trầm tích mặt và các dạng bùn loãng có dưới lòng sông.
1.2 Nƣớc chiết lỗ rỗng và thiết bị lấy nƣớc chiết lỗ rỗng.
Nƣớc chiết lỗ rỗng là một khái niệm dùng để chỉ phần dịch chiết, thu đƣợc từ
trong thiết bị khi đặt thiết bị vào môi trƣờng cần khảo sát [29]. Thiết bị này đƣợc
gọi là peeper. Sau một thời gian đặt peepervào môi trƣờng trầm tích, khi đạt cân
bằng giữa 2 phần dịch bên trong thiết bị và môi trƣờng ngoài, ngƣời ta thu hồi
peeper, đƣa về phòng thí nghiệm để phân tích hàm lƣợng kim loại có trong nƣớc
chiết lỗ rỗng. Phần dịch chiết này có hàm lƣợng, thành phần hóa học và các thông
số lý hóa giống nhƣ dung dịch ở trong lòng trầm tích [25], [44].
1.2.1 Lấy mẫu nƣớc chiết lỗ rỗng sử dụng peeper
1.2.1.1. Cấu tạo peeper
Peeper là một dụng cụ dùng để thu thập mẫu nƣớc chiết lỗ rỗng từ trong trầm
tích nhằm mục đích khắc phục những khó khăn do việc lấy mẫu trong môi trƣờng
này gây ra. Trong lịch sử đã có các dạng peeper dùng để nghiên cứu môi trƣờng
trầm tích. Hình 1.1 mô tả một vài dạng peeper đó.

6


Hình 1.1 Các thiết kế peeper
a) Peeper dùng chai đựng mẫu. b) Peeper theo kiểu Hesslein 1 mặt. c) Peeper theo
kiểu Hesslein hai mặt. d) Bề mặt peeper kiểu Hesslein.

Peeper thích hợp nhất cho việc lấy mẫu cần đáp ứng đƣợc những yêu cầu sau [37]:
-

Thể tích phải đủ lớn(V,cm3) để đáp ứng cho việc tiến hành tất cả các thí
nghiệm cần thiết.

-

Bề mặt của ngăn chứa(A, cm2) phải đủ lớn để giảm thiểu sự tác động của cấu
tạo lớp địa chất.

-

Khoảng cách giữa các ngăn (l, cm) phải đủ nhỏ để cần thiết cho việc nghiên
cứu các lớp trầm tích.

-

Việc đặt peeper tại vị trí khảo sát phải ít gây tách động về mặt vật lí và hóa
học cho lớp địa chất tại nơi đo.

-

Thời gian để đạt tới cân bằng phải đủ ngắn, nằm trong khung thời gian tiến
hành khảo sát.

7


Thời gian để đạt tới cân bằng đƣợc xác định bởi yếu tố thiết kế (F, cm) đƣợc xác

định bằng công thức: F = V/A, với giá trị F càng nhỏ thì càng nhanh đạt tới cân
bằng, thời gian đạt trạng thái cân bằng càng ngắn. Tính toán tốc độ cân bằng K+
trong một hệ thống cửa sông (Hình 1.2)theo nghiên cứu [37]cho thấy sự quan trọng
của F trong việc quyết định thời gian đạt tới trạng thái cân bằng.
Fmin

Fmax

Hình 1.2 Tốc độc đạt trạng thái cân bằng
Peeper đƣợc chế tạo bằng chai có lỗ đƣợc bọc màng (dạng a) hoặc cốc làm bằng
poly-ethylene có miệng bọc màng và đƣợc gắn vào giá đỡ có F cao vì V thƣờng rất
cao.
Peeper phổ biến đƣợc Hesslein phát triển (Hình 1b). Khoảng cách giữa các ngăn
chứa mẫu thƣờng là 1cm, khoảng cách giữa các ngăn có thể đƣợc thu ngắn lại bằng
cách thêm các hàng nhỏ hơn và tâm các hàng chồng lên nhau. Nếu muốn tăng thể
tích mà không phải tăng F hoặc l thì ta có thể dùng peeper Hesslein hai màng(Hình
1c). Peeper dạng này thƣờng dùng để cho nghiên cứu cần giá trị F rất nhỏ và thể
tích V cần dùng là nhỏ. Và peeper này có thể dễ dàng chế tạo hơn nhờ việc dùng đề
phƣơng pháp cắt laser. Bề rộng của peeper Hesslein loại này thƣờng là 8 cm và độ
dài ngăn thƣờng là 6,5cm.

8


Độ dài của peeper thƣờng đƣợc xác định bởi bề dày của lớp địa chất muốn
khảo sát. Thƣờng là độ dài của peeper phải hơn độ dày của lớp địa chất muốn khảo
sát 10cm về hai phía. Các peeper thông thƣờng có độ dài từ 30cm đến 1m.
1.2.1.2. Chế tạo và chuẩn bị peeper.
Vật liệu làm peeper cũng cần phải đƣợc cân nhắc và kiểm tra kỹ lƣỡng trƣớc
khi chế tạo. Có nhiều loại vật liệu để làm peeper trong đó Poly(methylmethacrylate)

(thủy tinh plexi, acrylic,...) PMM là vật liệu thƣờng dùng trong việc chế tạo peeper
bởi vì vật liệu này khá rẻ, chịu lực tốt và dễ gia công bằng máy [37].
Nếu sử dụng vật liệu là nhựa thì oxi trong nhựa có thể bị hòa tan vào trong
nƣớc ở tốc độ đủ để oxi hóa Fe(II) và Mn(II) trong môi trƣờng nƣớc chiết lỗ rỗng
(hiện đang thiếu oxi) tạo thành các hydroxit của Fe và Mn, các chất này sẽ kết tủa
tạo thành lớp keo. Lớp keo này sẽ bị phân hủy bằng axit trong quá trình axit hóa để
bảo quản mẫu làm cho nồng độ Fe và Mn trong mẫu tăng lên nhiều lần. Có nghĩa là
trƣớc khi đƣa peeper nhựa vào sử dụng thì chúng cần đƣợc phải đuổi oxi.
Carignan và đồng nghiệp cho biết vật liệu polyme thích hợp để làm peeper
phải có chứa rất ít oxi hòa tan hoặc có chu kỳ bán hủy oxi ra môi trƣờng là rất lâu.
Họ so sánh tốc độ nhả ra oxi nguyên tử từ các loại vật liệu khác nhau (Bảng1.1) và
kết luận là những vật liệu đƣợc nghiên cứu nhƣ teflon, polycacbonat, acrylic, PVC,
Delrin, HDPE, PVDFđều không đáp ứng đƣợc yêu cầu. Tác giả đã đề nghị là peeper
làm bằng acrylic phải đƣợc đuổi oxi trong môi trƣờng khí trơ trong vòng 30 ngày
trƣớc khi lắp ráp, sau khi lắp ráp cần phải de-oxi trong 48 giờ nữa. Các loại nhựa
khác nhƣ poly-carbonate có thể thích hợp hơn acrylic vì tốc độ đuổi oxi nhanh hơn
và có cùng thuộc tính cơ học [37].
Bảng 1.1 So sánh hàm lƣợng và bán thời gian giải phóng của oxi từ các
vật liệu polime dùng làm màng trao đổi
Polime
Độ hòa tan oxi (%v/v)
t ½ ngày
Teflon
2,8
0,6
Polycacbonat
3,7
1,6
Acrylic
1,8

5,7
PVC
1,1
6,5
Delrin
0,6
5
HDPE
0,6
3,7
PVDF
0,8
9,1

9


Nguyên liệu để làm màng lọc cũng rất quan trọng. Màng thƣờng làm bằng
Poly(ethersulfone) [23] bởi vì nó chống lại đƣợc sự phân hủy của vi sinh vật. Thông
thƣờng màng đƣợc sử dụng là màng có kích thƣớc lỗ khoảng từ 0,2 tới 0,45
micromet. Tùy thuộc vào địa chất nơi khảo sát có thể sử dụng màng có kích thƣớc
lỗ nhỏ hơn.
Thông thƣờng, các peeper mới đƣợc chế tạo thƣờng đƣợc rửa bằng các dung
dịch rửa để loại bỏ các chất nhờn hoặc dầu máy trong quá trình chế tạo. Trƣớc khi
đƣợc sử dụng peeper đƣợc ngâm trong dung dịch axit nitric loãng 10% (theo thể
tích) trong vài ngày để loại bỏ các kim loại bám vào. Sau đó đƣợc ngâm vào nƣớc
đã đƣợc de-ion và đuổi oxi trong môi trƣờng khí trơ. Ngăn chứa mẫu phải chứa đầy
nƣớc de-ion và lớp màng đƣợc cố định bằng một lớp nhựa có lỗ tƣơng ứng với
miệng của ngăn. Ngăn chứa mẫu phải đầy nƣớc mà không có bọt khí.
Trong quá trình vận chuyển, peeper phải đƣợc giữ trong trạng thái loại oxi

bằng cách ngâm trong nƣớc đã đuổi oxi. Túi ngăn oxi (ví dụ: túi ngăn oxi của hãng
Saram) là phù hợp trong quá trình vận chuyển.
1.2.1.3 Các yếu tố vật lý ảnh hƣởng đến cân bằng của peeper
Việc trao đổi chất trong nƣớc chiết lỗ rỗng diễn ra chậm hơn so với việc trao
đổi chất ở nƣớc mặt là do lớp địa chất có cấu tạo lỗ rỗng và không có dòng chảy
mạnh. Hai yếu tố trên bị chi phối bởi các quá trình hóa học nhƣ phân hủy và thẩm
thấu, các hoạt động của vi sinh vật, và ở một số hệ thông địa chất, nƣớc chiết lỗ
rỗng có dòng chảy riêng. Các yếu tố trên thay đổi theo địa chất, địa hình. Trong
hƣớng dẫn ƣớc tính, thời gian đạt cân bằng của peeper loại Hesslien là 2 tuần. Tùy
từng vùng khảo sát mà có thể có thời gian đạt cân bằng khác nhau và cần phải đƣợc
đánh giá riêng cho từng vùng.
Tài liệu [30] cho biết trao đổi của chất hòa tan hoặc muối kim loại đƣợc có
∂C

thể đƣợc biểu hiện qua phƣơng trình sau:

∂t

=

Ds ∂2C
∂z 2

− k Cz − Ceq +

w ∂C
∂z

Trong đó: Cz và Ceq là nồng độ của nƣớc chiết lỗ rỗng tại độ sâu z và nồng
độ ở trạng thái cân bằng (mol/kg). Ds là hệ số khuếch tán thực của trầm tích(cm2/s).

z là độ sâu(cm), k là hằng số cân bằng bậc 1, t là thời gian (s), w là tốc độ chuyển

10


hóa ở lớp sinh học của nƣớc chiết lỗ rỗng (cm/s). Ds và w đôi khi kết hợp lại làm
một thành hệ số Db – hệ số khuếch tán sinh học.
Ảnh hƣởng của các yếu tố nhƣ kích cỡ, thể tích của ngăn chứa đến tốc tộ cân
bằng thể hiện qua công thức sau[30]:
t = F/2 . 1/kM. ln [C0/(C0-C1)]
trong đó F là yếu tố thiết kế, và kM là hệ số thẩm thấu của màng. Tốc độ cân
bằng của peeper chắc chắn sẽ chậm hơn so với dự đoán của phƣơng trình.
Tốc độ cân bằng của các chất hóa học khác nhau có thể không giống nhau cho
cùng một peeper. Ví dụ nhƣ với khảo sát trên lƣu vực cửa sông thì với peeper có
F=1,0 cm thì K+ cần 8 ngày để đạt tới trạng thái 90% cân bằng nhƣng Fe(II) thì cần
12-13 ngày.
Ngoài ra cân bằng về điện tích cũng phải đƣợc duy trì bằng hiện tƣợng thẩm
thấu hai chiều. Điều này khiến việc đạt đến trạng thái cân bằng ở môi trƣờng nƣớc
mềm chậm hơn [37].
1.2.1.4. Các phƣơng pháp lấy mẫu nƣớc chiết lỗ rỗng khác
Nghiên cứu nƣớc chiết lỗ rỗng, ngoài phƣơng pháp sử dụng peeper, còn có thêm
những phƣơng pháp khác. Về nguyên tắc chúng cũng sử dụng đến cân bằng phân bố
và khuếch tán chuyển các chất từ nơi có nồng độ cao về nơi có nồng độ thấp.
1.2.1.4.1 Phương pháp khuếch tán cân bằng trong màng mỏng
Phƣơng pháp khuếch tán cân bằng trong màng mỏng (diffusive equilibration
in thin film - DET) sử dụng một đầu đo đƣợc gắn vào dụng cụ để làm thân đỡ để đặt
xuống khu vực nghiên cứu. Đầu đo DET gồm hai lớp: lớp màng lọc và lớp gel
khuếch tán. Có thể chế tạo theo kích thƣớc tùy ý [16]. Thông thƣờng đƣợc chế tạo
với kích thƣớc trung bình là 180x40mm với diện tích cửa sổ là 150x18mm để tiếp
xúc với trầm tích. Đầu đo DET có chứa 75 khe chứa mẫu với bề rộng 1mm với

khoảng cách giữa mỗi khe chứa mẫu là 1mm. Ô chứa mẫu chứa đầy gel điện
di(1,5%). Để chuẩn bị đầu đo thì nƣớc de-ion đƣợc đun nóng đến 80oC bằng máy
điều nhiệt và sau đó bột gel điện di đƣợc thêm vào. Sau khi thu đƣợc hỗn hợp gel,
đổ đầy các khe của đầu đo DET với dung dịch gel nóng bằng pipet, làm cẩn thận

11


sao cho các khe mẫu chứa đầy gel và không có hiện tƣợng gel tràn lên các vách
ngăn. Sau đó lớp gel đƣợc phủ lớp màng mỏng và tấm khung có cửa sổ lấy mẫu
dƣợc đặt lên trên và nén chặt.[27], [28 ], [17], [36].
Sau 24 giờ đặt ở địa điểm lấy mẫu, đầu đo DET đƣợc lấy về phòng thí nghiệm,
bề mặt đƣợc rửa sạch một cách nhẹ nhàng bằng nƣớc cất hai lần, mở nhẹ buồng
mẫu, lấy 75 que gel điện di (khoảng 20microlit) ra khỏi đầu đo và chuyển vào các
ống nghiệm PE đã đƣợc cân khối lƣợng sẵn sau đó cân khối lƣợng của từng que gel
điện di. Tán mẫu bằng cách thêm 1ml HNO3 1M sau đó thêm nƣớc cất tinh khiết
hoặc nƣớc de-ion vào cho đủ 5ml và phân tích bằng ICP-MS.
1.2.1.4.2 Phương pháp gradient khuếch tán trong màng mỏng
Trong phƣơng pháp gradient khuếch tán trong màng mỏng (diffusive
gradients in thin films – DGT) ngƣời ta cũng sử dụng một đầu đo tƣơng tự nhƣ
trong phƣơng pháp DET. Đầu đo DGT gồm 3 phần: lớp màng cellulose acetate với
kích thƣớc lỗ là 0,45micromet, lớp khuếch tán và lớp nhựa để giữ chất cần phân
tích. DGT là đầu đo có sẵn phổ biến và đƣợc bán bởi DGT-Research. Lớp gel
khuếch tán trong đầu đo DGT đƣợc chuẩn bị bằng cách thêm: 15mm dung dịch gel
mắt xích-chéo (cross-linker) do DGT-Research sản xuất đƣợc pha với 47,5ml nƣớc
de-ion và 37,5ml dung dịch arcylamide 40% [33]. Dung dịch gel khuếch tán sau đó
đƣợc thêm 70microlit amonium persulphate và 25microlit dung dịch TEMED cho
mỗi 10ml dung dịch. Để đúc lớp gel, dung dịch gel đƣợc đổ cẩn thận bằng pipet vào
giữa hai tấm kính với khoảng cách giữa chúng là 0,5mm. Hai khung kính có chứa
gel đƣợc đƣa vào lò sấy ở 44oC trong 1h để ổn định lớp gel. Sau đó lớp gel đƣợc lấy

ra và ngâm trong nƣớc de-ion trong 24 giờ để ngậm nƣớc. Và cuối cùng lớp gel
đƣợc bảo quản bằng cách ngâm trong dung dịch NaCl 0,01M. [16], [21] [31].
Để chuẩn bị lớp nhựa giữ chất với kích thƣớc 0,4mm thì nhựa Chelex (200400Mesh) đƣợc ngâm vào dung dịch nƣớc cất tinh khiết MiliQ trong vòng 1 giờ.
10ml dung dịch gel, 50micro-L ammonium persulphate và 15micro-L TEMED
đƣợc thêm vào với mỗi 3,5g nhựa Chelex. Hỗn hợp đƣợc trộn đều và đƣợc đổ đầy
bằng pipet vào giữa hai tấm kính với khoảng cách giữa hai tấm kính là 0,25mm. Sau

12


đó hai tấm kính cũng đƣợc đƣa vào tủ sấy và sấy ở nhiệt độ 44 độ C trong 1h, sau
đó lớp nhựa đƣợc lấy ra vào đƣợc bảo quản bằng cách ngâm trong nƣớc de-ion.
Khi lắp ghép: Lớp gel khuếch tán và lớp nhựa giữ chất đƣợc cắt thành khối
với diện tích 2,8x16cm bằng dao cắt gel, lớp màng lọc cũng đƣợc cắt với kích cỡ
nhƣ vậy. Lớp nhựa đƣợc đặt trên tấm khung nền kế tiếp là lớp gel khuếch tán và lớp
màng lọc, cuối cùng tấm khung cửa sổ đƣợc đặt lên trên cùng và cả hệ thống đƣợc
nén lại với nhau.
Sau 24h ở địa điểm lấy mẫu, đầu đo DGT đƣợc đƣa về phòng thí nghiệm, bề
mặt đƣợc rửa sạch một cách nhẹ nhàng bằng nƣớc cất tinh khiết loại đeion, gỡ nhẹ
nhàng khung cửa sổ, lớp màng lọc và lớp gel khuếch tán ra khỏi đầu đo trên một
mặt phẳng. Lớp nhựa giữ chất đƣợc cắt thành miếng có bề rộng 0,5cm và cho vào
ống nghiệm PE có chứa 2ml HNO3 1M để tán mẫu, thêm nƣớc de-ion vào cho đủ
10ml và phân tích bằng ICP-MS [17], [36].
* Trong khi peeper sử dụng khoang mẫu chứa đầy nƣớc deion để làm môi
trƣờng cân bằng với nƣớc có trong trầm tích thì DET sử dụng gel đƣợc giữ bằng
màng khuếch tán. Peeper phù hợp hơn với điều kiện là thời gian lấy mẫu dài (trên 1
ngày đặt mẫu).Trong phƣơng pháp DET thì kim loại từ nƣớc chiết lỗ rỗng sẽ
khuếch tán vào lớp gel cho tới khi đạt trạng thái cân bằng nồng độ. Mẫu đƣợc giữ
phụ thuộc vào kích cỡ của lỗ màng ngoài và kích cỡ của phân tử gel.Với DET thì
việc chọn chất để hấp thu riêng là điều không thể vì mọi kim loại sẽ đƣợc hấp thu

với điều kiện là lỗ hấp thu trên gel cho phép. Phƣơng pháp này cung cấp thông tin
về nồng độ của tất cả các chất hòa tan, tuy nhiên nó khá cầu kì và không kinh tế.
Với DGT, có một lớp gel khuếch tán bằng acrylamide (kích thƣớc lỗ là 10nm),
đƣợc kết hợp với một lớp nhựa Chelex có khả năng hấp thụ lƣợng vết kim loại. Sau
vài phút sau khi đặt đầu đo nồng độ chất trong nƣớc chiết lỗ rỗng đạt cân bằng.
DGT đƣợc ứng dụng một cách thành công trong việc đo nồng độ của các kim loại
không ổn định trong nƣớc, đất ngập nƣớc, nƣớc ngọt và môi trƣờng biển.

13


Tuy nhiên trong số các phƣơng pháp trên thì phƣơng pháp dùng peeper sử
dụng nƣớc deion trong các khoang chứa mẫu là giải pháp hiệu quả nhất và thích hợp
nhất.
1.3. Tổng quan địa điểm nghiên cứu
1.3.1 Hệ thống thủy văn
Hải Dƣơng có hệ thống sông ngòi dày đặc, bao gồm hai hệ thống sông chính
là: Hệ thống sông Thái Bình, hệ thống sông Bắc Hƣng Hải và các kênh mƣơng thủy
lợi trong hệ thống sông Bắc Hƣng Hải. Nó là nguồn cung cấp nƣớc cho hoạt động
sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và nƣớc sinh hoạt của ngƣời dân, cũng là nơi
tiêu thoát nƣớc của cả khu vực.
Hệ thống sông Thái Bình là hệ thống sông lớn thứ hai của miền Bắc, hợp lƣu
của ba con sông: sông Cầu, sông Thƣơng và sông Lục Nam chảy qua địa phận tỉnh
Hải Dƣơng và thành phố Hải Phòng. Chiều dài của sông Thái Bình chảy qua tỉnh
Hải Dƣơng là 73km với tổng lƣợng nƣớc là 30 - 40 tỷ m3 nƣớc/năm (trong đó nƣớc
nhận từ sông Hồng hàng năm lên đến 22,9.109 m3 nƣớc và 17.106 tấn phù sa qua
sông Luộc và sông Đuống)[10].
Hệ thống thủy lợi Bắc Hƣng Hải đƣợc xây dựng từ năm 1958, là một hệ
thống kênh, trạm bơm, đê đập nhằm phục vụ việc tƣới tiêu và thoát úng cho các tỉnh
Hƣng Yên, Hải Dƣơng, một phần tỉnh Bắc Ninh và Tp Hà Nội. Nằm giữa các sông

Hồng (phía Tây), sông Đuống (phía Bắc), sông Thái Bình (phía Đông), sông Luộc
(phía Nam), trong phạm vi các vĩ độ 20030’ - 21007’ và các kinh độ 105050’ 106036’. Tổng chiều dài của hệ thống kênh chính là 200 km, phục vụ tƣới tiêu cho
diện tích khoảng 2002,3m2.
Tổng số có 14 sông lớn với chiều dài khoảng 500km và trên 2000 sông ngòi nhỏ.
Các sông chảy trong địa bàn tỉnh đều theo hƣớng Tây Bắc - Đông Nam.
Sông ngòi Hải Dƣơng đƣợc chia làm hai loại: Các sông chính và các sông
trong đồng. Mạng lƣới thủy văn cơ bản khá dày, tập trung ở hệ thống sông chính
trong đó chủ yếu là hệ thống các sông vùng hạ lƣu sông Thái Bình.
Sông Thái Bình chia thành 3 nhánh: Sông Kinh Thầy, sông Gùa và sông Bía.

14


Nhánh sông Kinh Thầy lại chia thành 3 nhánh nhỏ là sông Kinh Môn, sông Kinh
Thầy và sông Rạng. Nhìn chung những sông này đều có đặc điểm là lòng sông
rộng, độ dốc nhỏ, không đều và luôn biến đổi.Cao độ đáy sông có nhiều đoạn đột
biến nhất là ở ngã ba phân lƣu, đáy sông thấp hơn nhiều so với mực nƣớc biển trung
bình.Sông Luộc có chiều rộng trung bình từ 150m đến 250m, sâu từ 4-6m và chảy
dọc theo ranh giới phía nam của tỉnh. Dòng chảy của sông đã tạo nên nhiều bãi bồi
tƣơng đối rộng. Hàng năm sông Luộc chuyển khoảng 10-11% lƣợng nƣớc sông
Hồng qua cửa Thái Bình ra biển Đông.
Mạng lƣới sông chính ngoài các giá trị về kinh tế và sinh thái nhƣ giao thông,
thủy sản, tƣới tiêu nông nghiệp… còn có vai trò trong tiêu thoát lũ cho sông Hồng.
- Các sông trong đồng (mƣơng cấp 1): đều chảy theo hƣớng nghiêng của địa
hình là Tây Bắc - Đông Nam, đều bắt nguồn từ các cống hoặc trạm bơm ở các đê
dòng chảy do con ngƣời chủ động điều tiết và kiểm soát. Có thể phân các sông
trong đồng theo 2 khu vực:
+ Các sông thuộc hệ thống Bắc Hƣng Hải gồm 2 trục chính là sông Kim Sơn
ở phía bắc chảy từ Xuân Quan đến Hải Dƣơng, sông Cửu An ở phía nam chảy từ
Ngai Xuyên đến Cự Lộc.

+ Các sông thuộc tả ngạn sông Thái Bình gồm phần lớn là các kênh đào từ
năm 1955 trở lại đây, bắt nguồn từ các cống dƣới đê hoặc các trạm bơm tiêu.
Trong những năm gần đây, chất lƣợng môi trƣờng nƣớc tại các hệ thống
sông Thái Bình, hệ thống sông thủy lợi Bắc Hƣng Hải đã và đang bị suy giảm đáng
kể.
1.3.2 Đặc điểm địa chất và hoạt động công nghiệp.
Địa hình của tỉnh Hải Dƣơng tƣơng đối bằng phẳng, nghiêng và thấp dần từ
Tây Bắc xuống Đông Nam, nghiêng theo hƣớng nghiêng của đồng bằng Bắc Bộ.
Đặc điểm về địa hình: đƣợc chia thành hai vùng chủ yếu:
+ Vùng đồi núi: nằm ở phía Bắc tỉnh, chiếm khoảng 10% diện tích tự nhiên.
Đây là vùng địa hình đƣợc hình thành trên nền địa chất trầm tích trung sinh với
hƣớng núi chính chạy theo hƣớng Tây Bắc – Đông Nam. Cảnh quan và thiên nhiên

15


vùng đồi núi thấp phù hợp với việc phát triển du lịch, khai thác tài nguyên đá vôi và
phát triển các loại cây ăn quả, cây lấy gỗ, cây công nghiệp ngắn ngày.
+ Vùng đồng bằng: chiếm khoảng 90% diện tích tự nhiên,địa hình nghiên dần
từ Tây Bắc xuống Đông Nam độ cao trung bình từ 3-4m, phía Đông có vùng trũng
xen lẫn vùng đất cao. Đất đai chủ yếu do quá trình bồi đắp phù sa của sông Hồng,
sông Thái Bình, nhóm đất này thuận tiện cho việc sản xuất nhiều loại cây có năng
suất cao, đất đai bằng phẳng màu mỡ phù hợp với trồng lúa, cây màu và cây công
nghiệp ngắn ngày. Địa hình vùng đồng bằng của tỉnh tạo thành các nếp sóng lƣợn
nhẹ với 3 tiểu vùng:
- Tiểu vùng có địa hình tƣơng đối cao, bao gồm các huyện: Bình Giang; Cẩm
Giàng; Chí Linh; Nam Sách; Gia Lộc; Tp Hải Dƣơng và phía Tây Bắc của Tứ Kỳ.
- Tiểu vùng có địa hình trung bình, bao gồm các huyện: Ninh Giang; Thanh
Miện.
- Tiểu vùng có địa hình thấp trũng, bao gồm các huyện Kim Thành; Thanh

Hà và phía Đông Nam của huyện Tứ Kỳ. Đây là vùng chịu ảnh hƣởng của thủy
triều và chịu ảnh hƣởng mặn.
Nhƣ vậy, vùng nghiên cứu của đề tài bao gồm: Chí Linh, Kim Thành, Cẩm
Giàng, thành phố Hải Dƣơng, Bình Giang, Thanh Miện, Ninh Giang, Tứ Kỳ.
Về công nghiệp:
Đến nay, tỉnh Hải Dƣơng đƣợc Chính phủ cho phép quy hoạch xây dựng 18 khu
công nghiệp (KCN) tập trung với diện tích gần 4000 ha. Trong đó có 10 KCN đƣợc
duyệt quy hoạch, đã và đang tiến hành đầu tƣ xây dựng, với diện tích 2086 ha. Tổng
vốn đầu tƣ xây dựng cơ sở hạ tầng trong các KCN đã thực hiện đƣợc trên 2150 tỷ
đồng, đạt 50% nguồn vốn cần thiết đầu tƣ xây dựng hạ tầng các KCN. Trong đó có
6 KCN cơ bản đầu tƣ xây dựng xong cơ sở hạ tầng kỹ thuật là: KCN Nam Sách, Đại
An, Phúc Điền, Việt Hòa - Kenmark, Tàu thủy Lai Vu, Tân Trƣờng (giai đoạn 1).
Các KCN đang thực hiện giải phóng mặt bằng và xây dựng cơ sở hạ tầng là KCN
Cộng Hòa, Phú Thái, Lai Cách, Cẩm Điền - Lƣơng Điền. Các KCN của tỉnh đƣợc
quy hoạch có vị trí thuận lợi cho việc đầu tƣ phát triển trƣớc mắt cũng nhƣ việc mở

16