Nghiên cứu, đánh giá sự tích lũy một số kim loại nặng trong trầm tích lưu vực sông cầu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN MẠNH HƯNG

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ SỰ TÍCH LŨY
MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG TRẦM TÍCH LƯU
VỰC SÔNG CẦU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Thái Nguyên - 2015


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN MẠNH HƯNG

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ SỰ TÍCH LŨY
MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG TRẦM TÍCH
LƯU VỰC SÔNG CẦU
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60.44.01.18

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Người hướng dẫn khoa học: TS. Dương Thị Tú Anh

Thái Nguyên - 2015

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Đề tài: “Nghiên cứu, đánh giá sự tích lũy một số kim loại
nặng trong trầm tích lưu vực sông Cầu” là do bản thân tôi thực hiện. Các số liệu,
kết quả trong đề tài là trung thực. Nếu sai sự thật tôi xin chịu trách nhiệm.

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2015
Tác giả luận văn

Nguyễn Mạnh Hưng

Xác nhận
của trưởng khoa chuyên môn

PGS.TS Nguyễn Thị Hiền Lan

i Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Xác nhận
của người hướng dẫn khoa học

TS. Dương Thị Tú Anh

/>

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Cô giáo: TS. Dương Thị Tú

Anh người đã tận tụy dành nhiều công sức, thời gian hướng dẫn và giúp đỡ em trong
suốt quá trình thực hiện luận văn “Nghiên cứu, đánh giá sự tích lũy một số kim loại
nặng trong trầm tích lưu vực sông Cầu”.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, tạo điều kiện của các Thầy Cô giáo trong
khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên; sự ủng hộ và giúp đỡ
nhiệt tình của các anh chị và các bạn trong quá trình thực hiện luận văn.
Do thời gian có hạn và các yếu tố khách quan khác, bản luận văn của em sẽ
không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các Thầy Cô
và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn .
Thái Nguyên, tháng 4 năm 2015
Học viên

Nguyễn Mạnh Hưng

/>
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

ii


MỤC LỤC
Lời

Trang
cam i

đoan.......................................................................................................
Lời

cảm ii

ơn...........................................................................................................
Mục

iii

lục................................................................................................................
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt............................................................... iv
Danh mục các bảng............................................................................................. v
Danh
mục
các vi
hình..............................................................................................
MỞ ĐẦU............................................................................................................
Chương 1. TỔNG QUAN.................................................................................
1.1. Công dụng và độc tính của Zn, Cd, Pb và Cu .............................................
1.1.1. Công dụng và độc tính của Zn...................................................................
1.1.2. Công dụng và độc tính của Cd...................................................................
1.1.3. Công dụng và độc tính của Pb...................................................................
1.1.4. Công dụng và độc tính của Cu...................................................................
1.2. Trầm tích và sự tích lũy kim loại nặng trong trầm tích................................
1.2.1. Các nguồn tích lũy kim loại vào trầm tích.................................................
1.2.2. Cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy kim loại trong trầm tích
1.3. Khái niệm về phân tích dạng và một số dạng tồn tại chủ yếu của kim loại

1
3
3
3
4

5
6
7
7
8

trong trầm

9

tích.......................................................................................................
1.4. Giới thiệu về phương pháp Von-Ampe hòa tan........................................... 11
1.4.1. Nguyên tắc của phương pháp Von-Ampe hòa tan.................................... 11
1.4.2. Ưu điểm của phương pháp Von-Ampe hòa
13
tan.........................................
1.4.3. Nhược điểm của phương pháp Von-Ampe hòa

14

tan...................................
1.5. Tổng quan các nghiên cứu về dạng tồn tại của Zn, Cd, Pb và Cu trong trầm
tích ở trong nước và trên thế

14

giới.........................................................................
Chương 2. THỰC NGHIỆM – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………...
2.1.
Thiết

bị,
dụng
cụ
và

20
hóa 20

chất........................................................................
iii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

2.1.1.

Thiết 20

bị.......................................................................................................

iii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

2.1.2.

Dụng

cụ,

hóa 20

chất......................................................................................
2.2.
Nội
dung
–
phương
pháp

nghiên 21

cứu...........................................................
2.2.1. Nghiên cứu lựa chọn các điều kiện tối ưu cho phép xác định đồng thời
Zn(II) Cd(II), Pb(II), Cu(II) bằng phương pháp Von-Ampe hoà tan..................
21
2.2.1.1.
Nghiên
cứu
lựa
chọn
chất
điện
li 21
nền.....................................................
2.2.1.2. Thí nghiệm trắng....................................................................................
2.2.1.3. Nghiên cứu lựa chọn pH tối ưu..............................................................
2.2.1.4. Nghiên cứu lựa chọn thời gian sục khí...................................................
2.2.1.5. Nghiên cứu lựa chọn thời gian điện phân làm
giàu................................
2.2.1.6. Nghiên cứu

ảnh

ngân................................
2.2.1.7. Nghiên cứu

ảnh

hưởng

của

thế

điện

giàu...............................
2.2.1.8. Nghiên cứu

ảnh

hưởng

của

tốc

độ

hưởng

của

kích

cỡ

22
22
22
23

giọt

thủy 23

phân

làm 23

khuấy

dung 23

dịch..............................
2.2.2. Đánh giá độ đúng, độ chụm của phép đo và giới hạn phát hiện, giới
hạn

định

lượng

của

phương 23

pháp...............................................................................
2.2.2.1.
Đánh
giá
độ
đúng

của

phép 23

đo...............................................................
2.2.2.2.
Đánh
giá
độ

của

phép 24

chụm

đo..............................................................

2.2.2.3. Giới hạn phát hiện (Limit of Detection - LOD).....................................
2.2.2.4. Giới hạn định lượng (Limit Of Quantity - LOQ)...................................
2.2.3. Nghiên cứu xác định dạng tồn tại của Zn, Cd, Pb, Cu trong trầm tích.....
2.2.3.1. Lấy và bảo quản mẫu trước khi phân tích..............................................
2.2.3.2. Quy trình phân tích hàm lượng tổng kim loại........................................
2.2.3.3. Quy trình phân tích dạng kim loại..........................................................
Chương 3. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN............................................................
3.1. Nghiên cứu điều kiện tối ưu xác định đồng thời Zn(II), Cd(II), Pb(II) và

25
26
26
26
27
27
28

Cu(II) bằng phương pháp ASV...........................................................................
29
3.1.1.
Nghiên
cứu
lựa
chọn
chất
điện
li
làm 29
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

/>

nền.................................................
3.1.2. Thí nghiệm trắng.......................................................................................
3.1.3. Nghiên cứu lựa chọn pH tối ưu.................................................................
3.1.4. Nghiên cứu lựa chọn thời gian sục khí......................................................
3.1.5. Nghiên cứu lựa chọn thời gian điện phân làm
giàu...................................
3.1.6. Nghiên cứu ảnh
ngân...................................
3.1.7.
Nghiên
cứu

hưởng
ảnh

phân.................................................
3.1.8. Nghiên cứu ảnh hưởng

của

kích

hưởng
của

cỡ

của

tốc

độ

giọt

30
30
32
34

thủy 36

thế

điện 38

khuấy

dung 40

dịch.................................
3.2. Độ chính xác, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của phép đo........... 43
3.2.1. Độ chính xác............................................................................................. 43
3.2.1.1.
Độ 43
đúng..................................................................................................
3.2.1.2.
Độ
chụm

của

phép 44

đo.............................................................................
3.2.2. Giới hạn phát hiện (LOD).......................................................................... 46
3.2.3. Giới hạn định lượng (LOQ)....................................................................... 46
3.3.
Kết
quả
phân
tích
mẫu 46
thực..........................................................................
3.3.1. Lấy mẫu, bảo quản và xử lý mẫu............................................................... 46
3.3.1.1. Vị trí lấy mẫu và vùng lấy mẫu.............................................................. 46
3.3.1.2. Lấy và bảo quản mẫu trước khi phân tích.............................................. 49
3.3.2. Kết quả phân tích xác định hàm lượng tổng số mỗi kim loại trong mẫu
nghiên

50

cứu...........................................................................................................
3.3.3. Kết quả phân tích xác định hàm lượng các dạng mỗi kim loại trong
mẫu

nghiên 56

cứu...................................................................................................
3.4.

Đánh
giá
mức
độ
ô
nhiễm
kim

loại 67

nặng......................................................
KẾT LUẬN........................................................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

69
71

/>

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
SốT
T
1
2
3
4
5
6

7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

Viết
Tiếng Việt
Biên độ xung
Dòng pic
Điện cực giọt treo thuỷ ngân
Điện cực giọt tĩnh thuỷ ngân
Điện cực giọt rơi thuỷ ngân
Điện cực màng thuỷ ngân
Điện cực làm việc
Độ lệch chuẩn tương đối
Độ thu hồi
Giới hạn định lượng
Giới hạn phát hiện
Nồng độ phần triệu
Nồng độ phần tỷ
Oxy hòa tan
Quang phổ hấp thụ nguyên tử

Quang phổ hấp thụ nguyên tử

Tiếng Anh
Pulse Amplitude
Peak Current
Hanging Mercury Drop Electrode
Stationary Mercury Drop Electrode
Drop Mercury Electrode
Mercury Film Electrode
Working Electrode
Relative Standard Deviation
Recovery
Limit of Quantification
Limit of Detection
Part per Million
Part per Billion
Dissolve Oxygen
Atomic Absorption Spectrometry
Flame
Atomic
Absorption

ngọn lửa
Spectrometry
Quang phổ hấp thụ nguyên tử Electrothermal Atomic Absorption
không ngọn lửa
Spectrometry
Quang phổ hấp thụ nguyên tử Furnace Grapit Atomic Absorption

19

20
21

không ngọn lửa ( lò grapit)
Phổ khối lượng
Quang phổ phát xạ nguyên tử
Plassma cao tần cảm ứng

22

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

tắt, ký
hiệu
∆E
Ip
HMDE
SMDE
DME
MFE
WE
RSD
Rev
LOQ
LOD
ppm
ppb
DO
AAS
FAAS

ETAAS

GF-AAS
Spectrometry
Mass Spectrometry
MS
Atomic Emission Spectrometry
AES
I nductively Coupled Plasma
ICP
High
Performance
Liquid
HPLC
Chromatography

/>
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

iv


23
24
25
26
27
28
29
30

31
32
33
34
35
36
37
38
39

Sai số tương đối
Thế pic
Thế điện phân
Thế hấp phụ
Thời gian
Thời gian điện phân
Thời gian hấp phụ
Thời gian nghỉ
Tia tử ngoại
Tốc độ quay điện cực
Tốc độ quét thế
Von-Ampe hòa tan
Von-Ampe hòa tan anot
Von-Ampe hòa tan catot
Von-Ampe hòa tan hấp phụ
Von-Ampe hòa tan hấp phụ xúc

Relative Error
Peak Potential
Deposition Potential

Adsorptive Potential
Time
Deposition Time
Adsorptive Time
Rest Time
Ultra Violet
The Rotating Speed of Electrode
Sweep Rate
Stripping Voltammetry
Anodic Stripping Voltammetry
Cathodic Stripping Voltammetry
Adsorptive Stripping Voltammetry
Catalytic
Adsorptive
Stripping

tác
Xung vi phân

Voltammetry
Differential Pulse

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Re
Ep
Eđp
Ehp
T
tđp

thp
trest
UV
ω
V
SV
ASV
CSV
AdSV
CAdSV
DP

/>

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng

1.1.

Quy

trình

chiết

liên

tục

Trang

của 15

tessier.................................................
Bảng 1.2. Quy trình phân tích dạng kim loại của Kersten và Forstner..........
Bảng 1.3. Quy trình phân tích dạng kim loại của Davidson...........................
Bảng 1.4. Quy trình phân tích dạng kim loại của Han và Banin....................
Bảng 1.5. Quy trình chiết liên tục cải tiến của tessier....................................
Bảng 3.1. Các giá trị Ep của Zn(II), Cd(II), Pb(II) và Cu(II) trong nền đệm

16
16
17
19

axetat............................................................................................. 29
.
Bảng 3.2. Các giá trị Ip của Zn(II), Cd(II), Pb(II) và Cu(II) tương ứng với pH
khác nhau của dung dich đệm axetat.......................................
31
Bảng 3.3. Các giá trị Ip của Zn(II), Cd(II), Pb(II) và Cu(II) tương ứng với thời
gian sục khí (tsk) khác nhau....................................................
33
Bảng 3.4. Các giá trị Ip của Zn(II), Cd(II), Pb(II) và Cu(II) ở các thời gian điện
phân làm giàu khác nhau........................................................
35
Bảng 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của kích cỡ giọt đến dòng đỉnh hòa
tan của Zn(II), Cd(II), Pb(II) và Cu(II)..........................................
37
Bảng 3.6. Giá trị Ip của Zn(II), Cd(II), Pb(II) và Cu(II) ở các giá trị thế điện
phân (Eđp) khác nhau..............................................................

39
Bảng 3.7. Các giá trị Ip của Zn(II), Cd(II), Pb(II) và Cu(II) ở các giá trị tốc độ
khuấy dung dịch khác nhau.......................................................
41
Bảng 3.8. Các điều kiện thí nghiệm thích hợp cho phép ghi đo xác định
đồng thời các dạng Zn(II), Cd(II), Pb(II) và Cu(II).......................
42
Bảng 3.9. Kết quả xác định hàm lượng Zn(II), Cd(II), Pb(II) và Cu(II) trong
dung

dịch 43

chuẩn.............................................................................
Bảng 3.10. Các giá trị Ip của Zn(II), Cd(II), Pb(II) và Cu(II) trong 10 lần đo lặp
lại.........................................................................................
44
Bảng 3.11. Địa điểm và thời gian lấy mẫu..................................................... 49
Bảng 3.12. Hàm lượng tổng của Zn, Cd, Pb và Cu trong trầm tích sông Cầu
– khu vực thành phố Thái Nguyên.........................................

50

/>
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

v


Bảng 3.13. Hàm lượng các dạng tồn tại của Zn, Cd, Pb và Cu trong trầm
tích sông Cầu – khu vực thành phố Thái Nguyên......................... 57

Bảng 3.14. Hàm lượng(%) các dạng tồn tại của Zn, Cd, Pb và Cu trong trầm
tích sông Cầu – khu vực thành phố Thái Nguyên.................
Bảng 3.15. Tiêu chuẩn đánh giá mức độ rủi ro theo chỉ số RAC...................
Bảng 3.16. Hàm lượng(%) tổng hai dạng F1 và F2........................................

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

59
67
67

/>

DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 3.1. Đường ASV của Zn (II), Pb (II), Cd (II) và Cu (II) trong nền đệm
axetat................................................................................................ 29
Hình

.
3.2.

Phổ

đồ

von

-

ampe

hoà

tan

anot

của

mẫu 30

trắng.................................
Hình 3.3. Các đường ASV của Zn(II), Cd(II), Pb(II) và Cu(II) trong dung dịch
đệm axetat với các giá trị pH khác nhau...................................
31
Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Ip vào giá trị pH dung dịch đệm 32
Hình 3.5. Các đường ASV của Zn(II), Cd(II), Pb(II) và Cu(II) ở các thời gian sục
khí khác nhau......................................................................
33
Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Ip của Zn(II), Cd(II), Pb(II) và
Cu(II) vào thời gian sục khí.............................................................. 34
Hình 3.7. Các đường ASV của Zn(II), Cd(II), Pb(II) và Cu(II) ở các thời gian
điện

phân

làm

giàu

khác 35

nhau..........................................................
Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Ip của Zn(II), Cd(II), Pb(II) và
Cu(II) vào thời gian điện phân làm giàu........................................... 36
Hình 3.9. Các đường ASV Zn(II), Cd(II), Pb(II) và Cu(II) ở các kích cỡ giọt đến
thủy ngân khác nhau..................................................................
37
Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của I P của Zn(II), Cd(II), Pb(II) và
Cu(II) vào kích cỡ giọt thủy ngân..................................................... 38
Hình 3.11. Các đường ASV của Zn(II), Cd(II), Pb(II) và Cu(II) ở các thế điện
phân làm giàu khác nhau...........................................................
39
Hình 3.12. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của dòng đỉnh hòa tan Ip vào thế
điện

phân

làm 40

giàu............................................................................
Hình 3.13. Các đường ASV khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy dung dịch đến
dòng đỉnh hòa tan Ip của Zn(II), Cd(II), Pb(II) và Cu(II)..................
41
Hình 3.14. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Ip vào tốc độ khuấy dung dịch.. 42
Hình 3.15. Các đường ASV phân tích dung dịch chuẩn Zn(II), Cd(II), Pb(II) và
Cu(II).............................................................................................

43

/>
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

vi


Hình 3.16. Các đường ASV của Zn(II), Cd (II), Pb (II) và Cu (II) trong 10 lần đo
lặp lại.....................................................................................
Hình 3.17. Bản đồ các điểm lấy mẫu 1, 2, 3 lưu vực Sông Cầu Thái Nguyên.
Hình 3.18. Bản đồ các điểm lấy mẫu 4 lưu vực Sông Cầu Thái Nguyên.........
Hình 3.19. Bản đồ các điểm lấy mẫu 5 lưu vực Sông Cầu Thái Nguyên.........
Hình 3.20. Đồ thị biểu diễn hàm lượng tổng của Zn, Cd, Pb, Cu trong mẫu

44
47
48
48

TTSC – Lớp trên............................................................................... 52
Hình 3.21. Đồ thị biểu diễn hàm lượng tổng của Zn, Cd, Pb, Cu trong mẫu
TTSC – Lớp dưới…………………………………………………
52
Hình 3.22. Đồ thị biểu diễn hàm lượng tổng của Zn, Cd, Pb, Cu trong mẫu
TTSC 1............................................................................................
53
Hình 3.23. Đồ thị biểu diễn hàm lượng tổng của Zn, Cd, Pb, Cu trong mẫu
TTSC 2............................................................................................. 53
Hình 3.24. Đồ thị biểu diễn hàm lượng tổng của Zn, Cd, Pb, Cu trong mẫu
TTSC 3............................................................................................. 54

Hình 3.25. Đồ thị biểu diễn hàm lượng tổng của Zn, Cd, Pb, Cu trong mẫu
TTSC 4............................................................................................. 54
Hình 3.26. Đồ thị biểu diễn hàm lượng tổng của Zn, Cd, Pb, Cu trong mẫu
TTSC 5............................................................................................. 55
Hình 3.27. Sơ đồ chiết phân tích dạng kim loại nặng trong trầm tích của
Tessier sau khi đã cải tiến................................................................. 57
Hình 3.28. Đồ thị biểu diễn hàm lượng các dạng tồn tại của Zn, Cd, Pb, Cu
trong mẫu TTSC – 1T...................................................................... 61
Hình 3.29. Đồ thị biểu diễn hàm lượng các dạng tồn tại của Zn, Cd, Pb, Cu
trong mẫu TTSC – 1D.....................................................................
61
Hình 3.30. Đồ thị biểu diễn hàm lượng các dạng tồn tại của Zn, Cd, Pb, Cu
trong mẫu TTSC – 2T...................................................................... 62
Hình 3.31. Đồ thị biểu diễn hàm lượng các dạng tồn tại của Zn, Cd, Pb, Cu
trong mẫu TTSC – 2D.....................................................................

62

Hình 3.32. Đồ thị biểu diễn hàm lượng các dạng tồn tại của Zn, Cd, Pb, Cu
trong mẫu TTSC – 3T...................................................................... 63
Hình 3.33. Đồ thị biểu diễn hàm lượng các dạng tồn tại của Zn, Cd, Pb, Cu
trong mẫu TTSC – 3D.....................................................................
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

63

/>

Hình 3.34. Đồ thị biểu diễn hàm lượng các dạng tồn tại của Zn, Cd, Pb, Cu
trong mẫu TTSC – 4T....................................................................... 64

Hình 3.35. Đồ thị biểu diễn hàm lượng các dạng tồn tại của Zn, Cd, Pb, Cu
trong mẫu TTSC – 4D...................................................................... 64
Hình 3.36. Đồ thị biểu diễn hàm lượng các dạng tồn tại của Zn, Cd, Pb, Cu
trong mẫu TTSC – 5T....................................................................... 65
Hình 3.37. Đồ thị biểu diễn hàm lượng các dạng tồn tại của Zn, Cd, Pb, Cu
trong mẫu TTSC – 5D......................................................................

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

65

/>

MỞ ĐẦU
Tài nguyên nước là thành phần chủ yếu của môi trường sống, quyết định sự
thành công trong các chiến lược, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội, bảo
đảm quốc phòng, an ninh quốc gia. Hiện nay nguồn tài nguyên thiên nhiên quý hiếm
và quan trọng này đang phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm và cạn kiệt. Nhu cầu phát
triển kinh tế nhanh với mục tiêu lợi nhuận cao, con người đã cố tình bỏ qua các tác
động đến môi trường một cách trực tiếp hoặc gián tiếp. Nguy cơ thiếu nước, đặc
biệt là nước ngọt và nước sạch là một hiểm họa lớn đối với sự tồn vong của con
người cũng như toàn bộ sự sống trên trái đất. Do đó con người cần phải nhanh
chóng có các biện pháp bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước.
Một trong các tác nhân gây ô nhiễm không thể không kể đến đó là các kim
loại nặng như: Cd, Pb, Cu, Zn… Trên thực tế các kim loại kể trên có thể tồn tại ở
nhiều dạng khác nhau. Sự hiểu biết về dạng tồn tại của các kim loại là rất quan
trọng vì những đặc trưng, độ linh hoạt, hoạt tính sinh hóa và sự tích lũy sinh học
đều phụ thuộc vào dạng tồn tại hóa lý, hóa học, địa hóa …của chúng.
Lưu vực sông Cầu đang đứng trước sức ép và thách thức nghiêm trọng về môi
trường trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, khai thác khoáng

sản. Trong số các tác nhân gây ô nhiễm, kim loại nặng là đối tượng được các nhà
khoa học quan tâm nhiều hơn bởi độc tính cao của nó đối với môi trường. Kim loại
trong trầm tích có thể bị hòa tan và đi vào môi trường nước tùy thuộc vào các điều
kiện hóa lí của nước như hàm lượng tổng các muối tan, trạng thái oxi hóa khử, các
chất hữu cơ tham gia tạo phức với kim loại, pH của nước… Độc tính và mức độ đáp
ứng sinh học của kim loại trong trầm tích phụ thuộc vào các dạng hóa học của chúng,
khi kim loại tồn tại ở dạng trao đổi hoặc cacbonat thì khả năng đáp ứng sinh học tốt
hơn so với kim loại được lưu giữ trong cấu trúc của trầm tích. Do vậy, trong nghiên
cứu ô nhiễm trầm tích nếu chỉ phân tích hàm lượng tổng của các kim loại thì không
phản ánh được ảnh hưởng của chúng đến môi trường nước mà thay vào đó phải
phân tích các dạng tồn tại của chúng, xác định hàm lượng cụ thể của các kim loại
nặng qua đó ta đánh giá sự khác biệt về hàm lượng kim loại nặng trong mẫu trầm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

1

/>

tích mới và mẫu trầm tích cũ của sông. Đánh giá sự phân bố hàm lượng kim loại theo
các lớp trầm tích khác nhau. Đánh giá sự tương quan giữa hàm lượng các kim loại
Zn, Cd, Pb và Cu với nhau. So sánh kết quả đạt được với các tiêu chuẩn xác định để
đánh giá mức độ ô nhiễm.
Chính vì vậy việc nghiên cứu dạng tồn tại vết của kim loại đặc biệt là dạng các
kim loại nặng có độc tính cao như: Cd, Pb, Cu, Zn...có ý nghĩa khoa học và thực tiễn
lớn, đã thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trong nước và trên thế
giới.
Vì những lí do đó mà chúng tôi đã lựa chọn và thực hiện đề tài “Nghiên cứu,
đánh giá sự tích lũy một số kim loại nặng trong trầm tích lưu vực sông Cầu”.
Trong luận văn này chúng tôi tập trung nghiên cứu các nội dung sau:
1. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu cho phép xác định đồng thời Zn(II) Cd(II),

Pb(II), Cu(II) bằng phương pháp Von-Ampe hoà tan, cụ thể:
- Nghiên cứu lựa chọn chất điện li nền;
- Tiến hành thí nghiệm trắng để kiểm tra độ tinh khiết của hệ thống phân tích;
- Nghiên cứu lựa chọn pH tối ưu;
- Nghiên cứu lựa chọn thời gian sục khí;
- Nghiên cứu lựa chọn thời gian điện phân làm giàu;
- Nghiên cứu ảnh hưởng của kích cỡ giọt thủy ngân;
- Nghiên cứu ảnh hưởng của thế điện phân làm giàu;
- Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ khuấy dung dịch.
2. Đánh giá độ đúng, độ chụm, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của
phương pháp thông qua mẫu chuẩn.
3. Nghiên cứu chiết tách và xác định hàm lượng các dạng tồn tại của Zn, Cd, Pb,
Cu trong trầm tích lưu vực sông Cầu tại một số địa điểm thuộc khu vực thành phố
Thái Nguyên.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

2

/>

Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Công dụng và độc tính của Zn, Cd, Pb và Cu
1.1.1. Công dụng và độc tính của Zn
Kẽm là một trong số những kim loại có nhiều ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh
vực: đời sống, khoa học công nghệ, công nghiệp, y học, dược học....
Trong công nghiệp, Kẽm được sản xuất chủ yếu để làm chất bảo vệ sắt, thép
khỏi sự ăn mòn và chế tạo hợp kim. Nó cũng được dùng làm nguyên liệu sản xuất
pin, tấm in, chất khử trong tinh chế vàng, bạc. Trong y học hợp chất của kẽm được
sử dụng làm thuốc gây nôn, giảm đau, chữa ngứa, thuốc sát trùng. Một số hợp chất

hữu cơ của kẽm còn được sử dụng làm chất bảo vệ thực vật. Kẽm từ nước thải của
các quá trình sản xuất này thâm nhập vào nguồn nước, đất [17].
Đối với cơ thể sống, Kẽm tham gia vào thành phần cấu trúc tế bào và đặc biệt
là tác động đến hầu hết các quá trình sinh học trong cơ thể. Kẽm có trong thành
phần của hơn 80 loại enzym khác nhau, đặc biệt có trong hệ thống enzym vận
chuyển, thủy phân, đồng hóa, xúc tác phản ứng gắn kết các chuỗi trong phân tử
AND, xúc tác phản ứng ôxi hóa cung cấp năng lượng. Ngoài ra kẽm còn hoạt hóa
nhiều enzym khác nhau như amylase, pencreatinase...
Đặc biệt, kẽm có vai trò sinh học rất quan trọng là tác động chọn lọc lên quá
trình tổng hợp, phân giải axit nucleic và protein những thành phần quan trọng nhất
của sự sống. Vì vậy các cơ quan như hệ thần kinh trung ương, da và niêm mạc, hệ
tiêu hóa, tuần hoàn... rất nhạy cảm với sự thiếu hụt kẽm. Trẻ thiếu kẽm sẽ biếng ăn.
Một vai trò cũng rất quan trọng khác của kẽm là vừa có cấu trúc vừa tham gia
vào duy trì chức năng của hàng loạt cơ quan quan trọng. Kẽm có độ tập trung cao
trong não, đặc biệt là vùng hải mã (hippocampus), vỏ não, bó sợi rêu. Nếu thiếu kẽm
ở các cấu trúc thần kinh, có thể dẫn đến nhiều loại rối loạn thần kinh và có thể là yếu
tố góp phần phát sinh bệnh tâm thần phân liệt [17].
Vai trò hết sức quan trọng nữa của kẽm là nó tham gia điều hòa chức năng của
hệ thống nội tiết và có trong thành phần các hormon (tuyến yên, tuyến thượng thận,
tuyến sinh dục...). Hệ thống này có vai trò quan trọng trong việc phối hợp với hệ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

3

/>

thần kinh trung ương, điều hòa hoạt động sống trong và ngoài cơ thể, phản ứng với
các kích thích từ môi trường và xã hội, làm cho con người phát triển và thích nghi với
từng giai đoạn và các tình huống phong phú của cuộc sống. Vì thế thiếu kẽm có thể
ảnh hưởng tới quá trình thích nghi và phát triển của con người.

Ngoài ra, các công trình nghiên cứu [18], [19] còn cho thấy kẽm có vai trò làm
giảm độc tính của các kim loại độc như nhôm (Al), asen (As), cadimi (Cd)... Góp phần
vào quá trình giảm lão hóa, thông qua việc ức chế sự ôxi hóa và ổn định màng tế
bào. Khả năng miễn dịch của cơ thể được tăng cường nhờ kẽm, bởi nó hoạt hóa hệ
thống này thông qua cơ chế kích thích các đại thực bào, tăng các limpho T. Vì vậy, khi
thiếu kẽm, nguy cơ nhiễm khuẩn ở bệnh nhân sẽ tăng lên.
Cũng cần nói thêm rằng, kẽm không chỉ quan trọng trong hoạt động sống với
vai trò độc lập, mà còn quan trọng hơn khi sự có mặt của nó sẽ giúp cho quá trình
hấp thu và chuyển hóa các nguyên tố khác cần thiết cho sự sống như đồng (Cu),
mangan (Mn), magie (Mg)... Do vậy, khi cơ thể thiếu kẽm sẽ kéo theo sự thiếu hụt
hoặc rối loạn chuyển hóa của nhiều yếu tố, ảnh hưởng rất lớn đến tình trạng sức
khỏe.
Kẽm là thành phần tự nhiên của thức ăn và cần thiết cho đời sống con người.
Một khẩu phần mẫu cung cấp hàng ngày từ 0,17 đến 0,25 mg Zn/kg thể trọng.
Do có giới hạn bảo đảm chắc chắn giữa nồng độ kẽm có trong khẩu phần ăn
bình thường hàng ngày, với liều lượng kẽm có thể gây ngộ độc do tích luỹ, cho nên
với hàm lượng kẽm được quy định giới hạn trong thức ăn (từ 5 đến 10 ppm) không
ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng. Ngộ độc do kẽm cũng là ngộ độc do cấp
tính, do ăn nhầm phải một lượng lớn kẽm (5-10g ZnSO 4 hoặc 3-5g ZnCl2) có thể gây
chết người với triệu chứng như có vị kim loại khó chịu và dai dẳng trong miệng, nôn,
ỉa chảy, mồ hôi lạnh, mạch đập khẽ, chết sau 10 đến 48 giây [17].
1.1.2. Công dụng và độc tính của Cd
Các ứng dụng chủ yếu của cadimi trong trong công nghiệp như: lớp mạ bảo vệ
thép, chất ổn định trong PVC, chất tạo màu trong nhựa và thủy tinh, và trong hợp

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

4

/>

phần của nhiều hợp kim là một trong những nguyên nhân giải phóng cadimi vào môi
trường.
Hàm lượng của cadimi trong phân lân biến động khác nhau tùy thuộc vào
nguồn gốc của đá photphat. Phân lân có nguồn gốc từ đá phốt phát Bắc Carolina
chứa Cd 0,054 g.kg-1, phân lân có nguồn gốc từ đá Sechura chứa hàm lượng Cd 0,012
g.kg-1, trong khi đó phân lân có nguồn gốc từ đá photphat Gafsa chứa hàm lượng Cd
0,07 g.kg-1.
Cadimi được biết gây tổn hại đối thận và xương ở liều lượng cao. Nghiên cứu
1021 người đàn ông và phụ nữ bị nhiễm độc cadimi ở Thụy Điển cho thấy nhiễm độc
kim loại này có liên quan đến gia tăng nguy cơ gãy xương ở độ tuổi trên 50. Bệnh
Itai-itai, một loại bệnh nghiêm trọng liên quan tới xương ở lưu vực sông Jinzu tại
Nhật Bản, lần đầu tiên gợi ý rằng cadimi có thể gây mất xương nghiêm trọng. Itai-itai
là kết quả của việc ngộ độc cadimi lâu dài do các sản phẩm phụ của quá trình khai
thác mỏ được thải xuống ở thượng nguồn sông Jinzu. Xương của các bệnh nhân này
bị mất khoáng chất ở mức cao. Những bệnh nhân với bệnh này đều bị tổn hại thận,
xương đau nhức trở nên giòn và dễ gãy. Cadimi xâm nhập vào cơ thể con người chủ
yếu qua thức ăn từ thực vật, được trồng trên đất giàu cadimi hoặc tưới bằng nước
có chứa nhiều cadimi, hít thở bụi cadimi thường xuyên có thể làm hại phổi, vào
trong phổi cadimi sẽ thấm vào máu và được phân phối đi khắp nơi. Phần lớn cadimi
xâm nhập vào cơ thể con người được giữ lại ở thận và được đào thải, còn một phần
ít (khoảng 1%) vẫn giữ lại lại được giữ lại trong cơ thể và dần dần được tích luỹ cùng
với tuổi tác. Khi lượng cadimi được tích trữ lớn, nó có thể thế chỗ Zn(II) trong các
enzim quan trọng và gây ra rối loạn tiêu hoá và các chứng bệnh rối loạn chức năng
thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá huỷ tuỷ sống, gây ung thư [17].
1.1.3. Công dụng và độc tính của Pb
Chì cũng được ứng dụn khá rộng rãi trong công nghiệp, đời sống...
Trong công nghiệp, Chì được sử dụng để chế tạo pin, acquy chì - axit, hợp kim,
thiết bị bảo vệ tia phóng xạ trong lò phản ứng hạt nhân...Lượng lớn chì được dùng
để điều chế nhiều hợp kim quan trọng: Thiếc hàn chứa 20 ÷ 90% Sn và 10 ÷ 80%

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

5

/>

Pb. Hợp kim ổ trục chứa 80% Sn, 12% Sb, 6% Cu và 2% Pb. Hợp chất chì hữu cơ
Pb(CH3)4; Pb(C2H5)4 một thời gian dài được sử dụng khá phổ biến làm chất phụ gia
cho xăng và dầu bôi trơn, hiện nay đã được thay thế. Chì hấp thụ tốt tia phóng xạ và
tia rơnghen nên được làm tấm bảo vệ khi làm việc với những tia đó. Tường của
phòng thí nghiệm phóng xạ được lót bằng gạch chì, mỗi viên gạch đó thường nặng
hơn 10kg.
Vai trò tích cực của chì đối với cơ thể người là rất ít, ngược lại nó là nguyên tố
có độc tính cao đối với sực khoẻ con người và động vật. Khi cơ thể nhiễm đọc chì sẽ
gây ức chế một số enzim quan trọng của quá trình tổng hợp máu gây cản trở quá
trình tạo hồng cầu, đó là sản phẩm delta-amino levulinic axit nó là thành phần rất
quan trọng để tổng hợp porphobilinogen. Nói chung chì phá hủy quá trình tổng hợp
hemoglobin và các sắc tố khác cần thiết cho máu như cytochromes [7], [17].
Khi hàm lượng chì trong máu đạt khoảng 0,3 ppm thì nó ngăn cản quá trình sử
dụng oxi để oxi hóa glucozơ tạo ra năng lượng cho quá trình sống, do đó làm cho cơ
thể mệt mỏi. Ở nồng độ cao hơn (>8 ppm) có thể gây nên bệnh thiếu máu do thiếu
các sắc tố cầu. Hàm lượng chì trong máu nằm khoảng 0,5÷ 0,8 ppm gây rối loạn
chức năng của thận và phá hủy tế bào não. Xương là nơi tích tụ và tàng trữ chì trong
cơ thể, ở đó tương tác với photphat trong xương rồi chuyển vào các mô mềm của cơ
thể để thể hiện độc tính của nó [17].
1.1.4. Công dụng và độc tính của Cu
Đồng là kim loại màu quan trọng đối với công nghiệp và kĩ thuật, khoảng trên
50% lượng đồng khai thác hàng năm được dùng sản xuất dây dẫn điện, trên 30%
được dùng chế tạo hợp kim. Ngoài ra, do có khả năng dẫn nhiệt tốt và chịu ăn mòn,
đồng kim loại còn được dùng chế tạo thiết bị trao đổi nhiệt, sinh hàn và chân không,

chế tạo nồi hơi, ống dẫn dầu và dẫn nhiên liệu. Một số hợp chất của đồng được sử
dụng làm chất màu trang trí mỹ thuật, chất liệu trừ nấm mốc và cả thuốc trừ sâu
trong nông nghiệp. Đồng là nguyên tố vi lượng cần thiết trong cơ thể người, có nhiều
vai trò sinh lí, nó tham gia vào quá trình tạo hồng cầu, bạch cầu và là thành phần của
nhiều enzym [10]. Đồng tham gia tạo sắc tố hô hấp hemoglobin. Các nghiên cứu y
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

6

/>

học cho thấy khi nồng độ đồng cao hơn mức cho phép một số người có dấu hiệu
mắc bệnh do đồng lắng đọng trong gan, thận, não như bệnh về thần kinh
schizophrenia. Ngược lại khi nồng độ đồng quá thấp, cơ thể phát triển không bình
thường đặc biệt với trẻ em. Mọi hợp chất của đồng đều là những chất độc, khoảng
30g CuSO4 có khả năng gây chết người. Nồng độ an toàn của đồng trong nước uống
đối với con người dao động theo từng nguồn, khoảng 1,5 ÷ 2mg/L. Lượng đồng đi
vào cơ thể người theo đường thức ăn mỗi ngày khoảng 2 ÷ 4mg/L [17].
1.2. Trầm tích và sự tích lũy kim loại nặng trong trầm tích
Trầm tích là các vật chất tự nhiên bị phá vỡ bởi các quá trình xói mòn hoặc do
thời tiết, sau đó được các dòng chảy chất lỏng vận chuyển đi và cuối cùng được tích
tụ thành lớp trên bề mặt hoặc đáy của một khu vực chứa nước như biển, hồ, sông,
suối. Quá trình trầm tích là một quá trình tích tụ và hình thành các chất cặn lơ lửng
để tạo nên các lớp trầm tích. Ao, hồ, biển, sông tích lũy các lớp trầm tích theo thời
gian [12].
Trầm tích là đối tượng thường được nghiên cứu để xác định nguồn gây ô nhiễm
kim loại nặng vào môi trường nước bởi tỉ lệ tích lũy cao các kim loại trong nó. Nồng
độ kim loại trong trầm tích thường lớn gấp nhiều lần so với trong lớp nước phía trên.
Đặc biệt, các dạng kim loại không nằm trong cấu trúc tinh thể của trầm tích có khả
năng di động và tích lũy sinh học cao vào các sinh vật trong môi trường nước. Các

kim loại nặng tích lũy trong các sinh vật này sẽ trở thành một mối nguy hiểm cho con
người thông qua chuỗi thức ăn. Chính vì lí do đó, trầm tích được xem là một chỉ thị
quan trọng đối với sự ô nhiễm môi trường nước.
1.2.1. Các nguồn tích lũy kim loại vào trầm tích
Nguồn gây nên sự tích lũy kim loại nặng vào trầm tích bao gồm nguồn nhân tạo
và nguồn tự nhiên.
Nguồn nhân tạo: là các nguồn gây ô nhiễm từ hoạt động của con người như:
nước thải từ sinh hoạt, các hoạt động nông nghiệp, và đặc biệt là quá trình sản xuất
công nghiệp (nước thải, khí thải, bụi công nghiệp…). Hầu hết sự ô nhiễm kim loại
nặng bắt đầu với sự phát triển của ngành công nghiệp. Kết quả là hàm lượng nhiều
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

7

/>

kim loại từ các nguồn trên mặt đất và khí quyển đi vào môi trường nước đã và đang
tăng lên đáng kể. Sau khi đi vào môi trường nước, kim loại sẽ được phân bố trong
nước, sinh vật và trầm tích.
Nguồn tự nhiên: kim loại nặng từ đất, đá xâm nhập vào môi trường nước thông
qua các quá trình tự nhiên, phong hóa, xói mòn, rửa trôi [29].
1.2.2. Cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy kim loại trong trầm tích
Mức độ nền tự nhiên của kim loại nặng trong phần lớn trầm tích là do sự
phong hóa các khoáng vật và sự xói mòn đất, do đó nó thường rất nhỏ. Nhưng do
hoạt động của con người mà mức độ nền này đã tăng lên đến mức gây ô nhiễm, có
ảnh hưởng xấu đến môi trường.
Trầm tích là một hỗn hợp phức tạp của của các pha rắn bao gồm sét, silic, chất
hữu cơ, cacbonat và một quần thể vi khuẩn. Phần lớn thành phần kim loại trong
trầm tích đều nằm ở phần cặn dư, là phần của khoáng vật tự nhiên tạo thành trầm
tích [45]. Những nguyên tố trong dạng liên kết này không có khả năng tích lũy sinh

học. Phần còn lại là các dạng phức chất của kim loại và dạng bị hấp phụ bởi nhiều
thành phần của trầm tích đều có khả năng tích lũy sinh học [47]. Sự tích lũy kim loại
vào trầm tích có thể xảy ra theo ba cơ chế sau:
1. Sự hấp phụ hóa lý từ nước.
2. Sự hấp thu sinh học bởi các chất hữu cơ hoặc sinh vật.
3. Sự tích lũy vật lý của các hạt vật chất bởi quá trình lắng đọng trầm tích.
Và nó chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, bao gồm yếu tố về đặc điểm vật lý và
thủy văn của khu vực nghiên cứu, ảnh hưởng của điều kiện khí quyển, pH, các quá
trình oxi hóa - khử, kết cấu của trầm tích, khả năng trao đổi cation…
Sự hấp phụ hóa lý trực tiếp từ nước xảy ra theo nhiều cách khác nhau. Sự hấp
phụ vật lý thường xảy ra khi các hạt vật chất hấp phụ trực tiếp kim loại nặng từ
nước. Hấp phụ hóa học và sinh học phức tạp hơn do được kiểm soát bởi nhiều yếu
tố như pH và quá trình oxi hóa.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

8

/>

Sự tiếp xúc với oxi dẫn đến quá trình oxi hóa của sunfua trong trầm tích và làm
giảm pH của nước. Như vậy, điều kiện oxi hóa ảnh hưởng đến pH. Schinder [37] cho
rằng giá trị của pH là yếu tố chính ảnh hưởng đến sự hấp phụ kim loại trong trầm
tích. pH cao làm tăng sự hấp phụ và ngược lại pH thấp có thể ngăn cản sự lưu trữ
kim loại trong trầm tích.
Trong môi trường oxi hóa, các cation có thể bị hấp phụ bởi hạt sét, lớp phủ oxit
của Fe, Mn, và Al trên hạt sét hoặc dạng hòa tan, và các hạt vật chất hữu cơ. Khi
nồng độ oxi giảm, thường là do sự phân hủy của vật chất hữu cơ, các lớp phủ oxit bị
hòa tan, giải phóng các cation. Trong trầm tích thiếu oxi, nhiều cation phản ứng với
sulfide tạo ra bởi vi khuẩn và nấm, hình thành nên muối sunfua không tan.

Rất nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các ion kim loại dễ dàng bị hấp phụ bởi các
chất hữu cơ dạng rắn. Tùy thuộc vào nguồn gốc mà cấu trúc và thành phần của chất
mùn là khác nhau và do đó ảnh hưởng đến sự hấp phụ này.
Tùy thuộc vào môi trường trầm tích, kích thước hạt trầm tích phân bố trong
một khoảng rộng từ hạt keo rất nhỏ (đường kính < 0,1µm) đến hạt mịn (đường kính
< 63 µm), hạt cát lớn và hạt sỏi đường kính vài milimet. Tam và Wong [43] phát hiện
ra rằng hàm lượng cao của kim loại được tìm thấy trong phần hạt mịn của trầm tích
chứ không phải trong phần có kích thước hạt cát. Nguyên nhân là do diện tích bề
mặt lớn và thành phần các chất mùn trong phần hạt mịn này.
1.3. Khái niệm về phân tích dạng và một số dạng tồn tại chủ yếu của kim loại trong
trầm tích
Trong đất và trầm tích có chứa nhiều thành phần, nguyên tố có hại, trong số đó
có các kim loại nặng. Tổng hàm lượng kim loại trong đất và trầm tích có ích với
những ứng dụng về địa hóa học. Tuy nhiên các dạng tồn tại của kim loại, đặc biệt là
các dạng có khả năng tích lũy sinh học được quan tâm nhiều hơn. Thuật ngữ “dạng”
được Fillip M. Tack và Marc G. Verloo [27] định nghĩa là: sự nhận dạng và định lượng
các dạng, các hình thức hay các pha khác nhau mà trong đó kim loại tồn tại. Định
lượng các yếu tố ô nhiễm trong đất, trầm tích là việc sử dụng các dung dịch hóa học
khác nhau, nhưng đặc trưng và dễ phản ứng để giải phóng kim loại từ các dạng khác
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

9

/>

nhau của mẫu đất và trầm tích. Theo Fillip M. Tack [27] và Amanda Jo Zimmerman
[22], nếu các kim loại tồn tại trong các dạng linh động và có khả năng tích lũy sinh
học được giải phóng từ đất và trầm tích sẽ làm tăng hàm lượng các kim loại có độc
tính trong nước, dẫn đến nguy cơ gia tăng sự hấp thu các kim loại này đối với thực
vật, động vật và con người .

Việc xác định các dạng kim loại trong đất và trầm tích được thực hiện theo các
phương pháp: chiết một giai đoạn (single extraction), chiết lên tục (sequential
extraction procedure, SEP) và sử dụng nhựa trao đổi ion. Nhiều quy trình chiết liên
tục đã được ứng dụng để phân tích dạng kim loại trong nhiều loại mẫu đất, trầm tích
và đã cung cấp những thông tin hữu ích về nguồn gốc, cách thức tồn tại, khả năng
tích lũy sinh học và địa hóa, tiềm năng di động, và sự chuyển hóa của kim loại trong
trầm tích. Do đó, các quy trình này là một công cụ hữu dụng trong phân tích và đánh
giá sự ô nhiễm [22].
Quy trình của Tessier [23] là quy trình được sử dụng phổ biến. Ngoài ra, còn có
các quy trình chiết khác. Tuy nhiên các quy trình đều có nguyên lý chung là kim loại ở
dạng linh động nhất được chiết ra ở dạng đầu tiên (F1), và tiếp tục theo sự giảm dần
độ linh động.
Theo Tessier, kim loại trong trầm tích và đất thường tồn tại ở năm dạng sau:
* Dạng trao đổi
Kim loại liên kết với trầm tích bằng lực hấp phụ yếu trên các hạt. Sự thay đổi
lực ion của nước sẽ ảnh đến khả năng hấp phụ hoặc giải hấp các kim loại này dẫn
đến sự giải phóng hoặc tích lũy kim loại tại bề mặt tiếp xúc giữa nước và trầm tích.
* Dạng liên kết với cacbonat
Các kim loại tồn tại dưới dạng muối cacbonat ( CO32− ) trong trầm tích. Sự tồn tại
và liên kết của các dạng này phụ thuộc rất nhiều vào pH cũng như lượng cacbonat
trong trầm tích, khi pH giảm thì kim loại tồn tại ở dạng này sẽ được giải phóng.
* Dạng liên kết với Fe-Mn oxi-hydroxit
Ở dạng liên kết này kim loại được hấp phụ trên bề mặt của Fe-Mn oxi-hydroxit và
không bền trong điều kiện khử, bởi vì trong điều kiện khử trạng thái oxi hóa khử
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

10

/>