Nghiên cứu về ô nhiễm biển gây ra do việc phát thải kim loại vào nước biển sau sự cố tràn axit

Môn: Phân tích chất lượng Đất
và Nước
Đề tài thuyết trình 16:
 
Nghiên cứu về ô nhiễm biển gây ra do việc phát thải kim loại
vào nước biển sau sự cố tràn axit
( Jean-Yves Cabona, Philippe Giamarchia,*, Stephane Le Flochb )


Tóm tắt
 Nghiên cứu này đã kiểm tra tình trạng ô nhiễm kim
loại gây ra bởi sự cố tràn các axit khác nhau vào nước
biển
 Các axit được lựa chọn lựa cho nghiên cứu này là axit
acetic, hydrochloric, nitric, sulfuric và photphoric, các
nguyên tố kim loại được lựa chọn là Cr, Cu, Fe, Mn, Pb,
Zn.
 Chúng tôi thấy rằng hầu hết các nguyên tố kim loại
được thoát từ trầm tích vào nước biển trong thời gian
15 phút đầu tiên của quá trình tiếp xúc


1.Giới thiệu
• Axit là những chất hóa học được vận chuyển với số
lượng lớn bằng tàu
• Nhiều tai nạn đã xảy ra, chẳng hạn như tai nạn "ESE”
năm 2006 chở 10.000 tấn axit photphoric, và tai nạn
“Balu“ năm 2001, chở 8000 tấn axit sulfuric.
• Những sự cố tràn lớn ở đại dương có tác động trực tiếp
và ngay lập tức trên đời sống thuỷ sinh thông qua việc
giảm đáng kể độ pH, tăng nhiệt độ và sản xuất các loại

khí độc hại. Tiếp theo các tác động tức thời, một loại ô
nhiễm khác xảy ra khi các axit tương tác với các lớp trầm
tích


1.Giới thiệu
• Mô hình các tác động của sự cố tràn axit là gần
như không thể xây dựng do số lượng các
thông số được xem xét rất nhiều.
• Mục tiêu của nghiên cứu này là cố gắng đánh
giá một số tác động môi trường của sự cố tràn
một lượng lớn các axit vào trong nước biển và
khả năng phản ứng của axit với trầm tích.


2. Vật liệu và phương pháp
2.1. Trầm tích

Trầm tích (1 kg) được sử dụng trong nghiên cứu này,
được thu thập ở Cảng Brest. Trầm tích được sấy khô ở
1000C và sau đó nghiền bằng cối, đi qua một sàng 500
µm và lắc mạnh để có được một mẫu đồng nhất, cho
phép kết quả lặp lại với khối lượng trầm tích nhỏ (0,2 g).


2. Vật liệu và phương pháp
2.2. Hóa chất

Axit hydrochloric, nitric, sulfuric, phosphoric và axetic sử dụng từ các sản phẩm
Merck. Các dung dịch chuẩn của Cr, Cu, Fe, Mn, Pb, Zn được sử dụng để dựng

đường chuẩn (1 g/L trong dung dịch Merck HNO3 0,5 M). Các đặc tính của các
dung dịch này được cung cấp trong Bảng 1. Tất cả các dung dịch pha loãng đã
được chuẩn bị trong nước Milli Q (18,2 MΩ/cm). Nước biển được bơm từ Cảng
Brest tại điểm nghiên cứu Cedre


2. Vật liệu và phương pháp
2.3. Quy trình rửa trôi
Mỗi dung dịch axit khác nhau (20 ml) được thêm vào 0,2 g trầm
tích trong bình Teflon 30 ml. Đối với mỗi axit, tổng cộng 10 lần
được lặp lại, và 10 bình được lắc đồng thời trong vòng 15 giờ ở
nhiệt độ phòng bằng cách sử dụng máy KS 130 IKA lắc ở tốc độ
60 rpm. Sau khi lắng, 1 ml trên bề mặt được thu bằng một ống
tiêm khí nén và pha loãng đến 100 ml với HNO3 0,1 M. Đối với
nghiên cứu động học, 100 ml các dung dịch axit khác nhau được
thêm vào 1 g trầm tích trong bình Teflon; 2 ml bùn trầm tích
được lọc với một ống tiêm khí nén để tách các trầm tích từ dung
dịch trước khi dung dịch được pha loãng với nước (bộ lọc màng
Sartorius 0.45 Ωm).


2. Vật liệu và phương pháp
2.4. Thủy phân trầm tích

Axit đậm đặc (5 ml) và HF đậm đặc (2 ml) được thêm vào 0,2 g
trầm tích khô trong một bình Teflon. Sau khi bọt khí biến mất,
bình được nung nóng trên 1000C, và 2 ml H2O2 được bổ sung
và làm ấm ở 850C trong 2 giờ. Các dung dịch axit sau đó được
làm bay hơi đến khô, và quá trình này được lặp đi lặp lại ba
lần. Sau đó, 5 ml HNO3 được thêm vào và các bình được làm

nóng ở 1000C trong 2 giờ. Các dung dịch sau đó được pha
loãng với nước để tạo nên dung dịch 100 ml trước khi phân
tích kim loại được tiến hành bằng phổ hấp thụ nguyên tử
buồng đốt graphit (GFAAS).


2. Vật liệu và phương pháp

2.5. Thành phần hợp chất hữu cơ

Thành phần hợp chất hữu cơ (% trầm tích khô) được xác định
bằng cách hóa tro ở 4500C trong 24 giờ


2. Vật liệu và phương pháp

2.6. Xác định kim loại bằng GFAAS

 Để xác định nồng độ Cr, Cu, Fe, Mn, nhiệt độ nguyên tử hóa
được sử dụng là 23000C ; Pb, Zn nhiệt độ nguyên tử hóa được
sử dụng là 18000C.
 Không có bước tiền xử lý được sử dụng để xác định các kim
loại trong các dung dịch khác nhau. Pd (10 µg Pd), được biết
như Pd(NO3)2, được sử dụng như chất hiệu chỉnh hóa học
trong tất cả các phép đo.


3. Kết quả thí nghiệm

3.1. Xác định kim loại có trong trầm tích

Tổng lượng kim loại chứa trong mẫu trầm tích được xác
định sau khi được phân hủy bằng một lượng vừa đủ
HNO3-HF. Thành phần khối lượng của từng loại kim loại
trong mẫu trầm tích được đưa ra trong bảng 2


3. Kết quả thí nghiệm

3.2. Tính chất hóa lý của hỗn hợp acid-nước
biển

Có sự gia tăng nhiệt độ khi hòa tan acid vào. Sự gia tăng
nhiệt độ phụ thuộc vào độ tinh khiết của acid và hoạt tính của
acid sulfuric. Sản phẩm tạo ra có nhiệt độ xấp xỉ 100oC
Khi các acid không pha loãng được hòa trộn với các trầm
tích, carbonate và sulfide có trong những acid này tạo thành
các khí như là CO2 và H2S và tạo thành các dạng hạt nhỏ


3. Kết quả thí nghiệm

3.3. Ảnh hưởng của nồng độ acid đối với lượng kim loại
thoát ra

Hình 1 Lượng kim loại thoát ra đối với các khối lượng acid acetic khác nhau


3. Kết quả thí nghiệm

3.3. Ảnh hưởng của nồng độ acid đối với
lượng kim loại thoát ra

Hình 2 Kim loại thoát ra theo khối lượng acid hydrochloric


3. Kết quả thí nghiệm

3.4. Tỉ lệ kim loại thoát ra

Hình 3 Tốc độ thoát ra của kim loại dưới sự hiện diện của acid acetic


3. Kết quả thí nghiệm

3.4. Tỉ lệ kim loại thoát ra

Hình 4 Tốc độ thoát ra của kim loại dưới sự hiện diện của acid hydrochloric


3. Kết quả thí nghiệm

3.5. Mô phỏng một vụ tràn axit ở trên mặt
nước

Trong thí nghiệm này, tỉ lệ kim loại được tách ra từ các trầm tích
gây ra bởi axit trong nước biển đã được kiểm tra bằng cách sử
dụng thí nghiệm để cố gắng phát hiện bất kỳ sự khác biệt nào
liên quan đến sự khác biệt mật độ của các axit được nghiên cứu.
• Cột nước tác động lực

• Cột nước không tác động lực


4. Kết luận
 Nghiên cứu này cho thấy rằng sự cố tràn axit trong nước biển sẽ
tạo ra ảnh hưởng ngay lập tức và phá hủy môi trường sinh vật biển
thông qua phản ứng của axit với nước biển, đặc biệt là do ảnh
hưởng của quá trình axit hóa và nhiệt độ tăng lên
 1 kg trầm tích có khả năng gây ô nhiễm Pb hoặc Zn cho khoảng
100 m3 nước biển và khoảng 800 m3 nước biển đối với Cu
 Các tác động của ô nhiễm kim loại này sẽ phụ thuộc vào sự khác
biệt hóa học của các kim loại và sự khuếch tán vật lý của chúng trong
nước biển, tỉ số của sự kết tủa hydrogeno-carbonate/carbonate sẽ
chậm.
 Kim loại sẽ khuếch tán rộng rãi trên biển và sẽ có tác động sinh
học cho sinh vật biển trong một thời gian dài


.
e
h
g
n
g
n
ắ
l
ã
đ
n

ạ
b
c
á
c
à
v
ô
c
n
ơ
Cảm