Nghiên cứu xác định mối tương quan giữa hàm lượng các kim loại đồng, chì, cadimi tích lũy trong động vật đáy không xương sống cỡ lớn và trầm tích sông cầu

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LÊ ĐĂNG NGỌC
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA
HÀM LƯỢNG CÁC KIM LOẠI ĐỒNG, CHÌ, CADIMI
TÍCH LŨY TRONG ĐỘNG VẬT ĐÁY KHÔNG
XƯƠNG SỐNG CỠ LỚN VÀ TRẦM TÍCH SÔNG CẦU

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

HÀ NỘI, NĂM 2019


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LÊ ĐĂNG NGỌC
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA
HÀM LƯỢNG CÁC KIM LOẠI ĐỒNG, CHÌ, CADIMI
TÍCH LŨY TRONG ĐỘNG VẬT ĐÁY KHÔNG
XƯƠNG SỐNG CỠ LỚN VÀ TRẦM TÍCH SÔNG CẦU
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ: 8440301

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. NGUYỄN THỊ HỒNG HẠNH
2. TS. BÙI THỊ THƯ

HÀ NỘI, NĂM 2019


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Cán bộ hướng dẫn chính: PGS.TS. NGUYỄN THỊ HỒNG HẠNH
Cán bộ hướng dẫn phụ: TS. BÙI THỊ THƯ
Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Thị Hà
Cán bộ chấm phản biện 2:TS. Dương Thị Lịm

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Ngày 16 tháng 01 năm 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của
PGS.TS. Nguyễn Thị Hồng Hạnh và TS. Bùi Thị Thư. Các số liệu, kết quả nghiên
cứu trong luận văn đều đảm bảo tính trung thực, khoa học và chưa được công bố
trong bất kỳ công trình khoa học nào bởi một tác giả khác.
Một số kết quả trong nghiên cứu này được sự hỗ trợ kinh phí từ đề tài cấp Bộ
Tài nguyên và Môi trường mã số TNMT.2017.04.13.
Hà Nội, ngày

tháng

HỌC VIÊN

Lê Đăng Ngọc

i

năm 2019


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn thạc sĩ với tên đề tài: “Nghiên cứu xác định mối
tương quan giữa hàm lượng các kim loại đồng, chì, cadimi tích lũy trong động
vật đáy không xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu”. Tôi xin chân thành cảm
ơn PGS.TS. Nguyễn Thị Hồng Hạnh và TS. Bùi Thị Thư đã hướng dẫn, chỉ bảo tận
tình và động viên giúp tôi hoàn thành bài báo cáo luận văn này.
Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn Chính quyền địa phương, Sở Tài nguyên và
Môi trường các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh và Hải Dương đã
tạo điều kiện tốt nhất để tôi có thể đi thực địa và cung cấp những kiến thức quý báu
cũng như chia sẻ tài liệu, dữ liệu liên quan tới luận văn.
Tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến quý thầy cô Khoa Môi trường, Trường Đại
học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tận tình giảng dạy và truyền đạt kiến thức
trong suốt thời gian học cao học tại Trường.
Cảm ơn các anh chị, bạn bè những người bạn đồng hành trong quãng thời gian
học cao học, những người đã luôn sát cánh, giúp đỡ, động viên và là nguồn động
lực để tôi vươn lên.
Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những
thiếu sót, vì vậy tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy, cô để
luận văn được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!.
Hà Nội, ngày tháng năm 2019
HỌC VIÊN

Lê Đăng Ngọc

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii
MỤC LỤC................................................................................................................. iii
THÔNG TIN LUẬN VĂN ....................................................................................... vi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.................................................................................. viii
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. ix
MỞ
ĐẦU
.....................................................................................................................1
1.
Lý
do
chọn
đề
tài
.....................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................3
3.
Nội
dung
nghiên
cứu
...............................................................................................3
Chương 1:TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.........................................4
1.1.

Tổng
quan
về
kim
loại
nặng
.................................................................................4
1.1.1. Nguồn phát sinh kim loại nặng .........................................................................4
1.1.2. Độc tính của KLN .............................................................................................5
1.1.3. Hiện trạng ô nhiễm KLN trên thế giới và ở Việt Nam .....................................9
1.2. Trầm tích và sự tích lũy kim loại trong trầm tích ..............................................11
1.2.1. Trầm tích và sự hình thành trầm tích ..............................................................11
1.2.2. Cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy kim loại vào trầm tích ........12
1.3. Động vật đáy không xương sống cỡ lớn và sự tích lũy KLN vào động vật đáy
không xương sống cỡ lớn (Ốc vặn, Hến) ..................................................................15
1.3.1. Tổng quan về động vật đáy không xương sống cỡ lớn ...................................15
1.3.2. Tổng quan về loài Hến (Corbicula sp.) và loài Ốc vặn (Sinotaia reevei
fischer).......................................................................................................................15
1.3.3. Sự tích lũy kim loại nặng vào động vật đáy không xương sống cỡ lớn (Ốc
vặn, Hến) ...................................................................................................................17
1.4. Tổng quan về khu vực nghiên cứu .....................................................................21
1.4.1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội lưu vực sông Cầu................................21
1.4.2. Tình hình ô nhiễm trên lưu vực sông Cầu.......................................................24
1.5. Phương pháp xác định và một số chỉ số, tiêu chuẩn đánh giá hàm lượng KLN
trong trầm tích và ĐVĐ không xương sống cỡ lớn ..................................................26
3


1.5.1. Phương pháp xác định KLN bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
... 26

1.5.2. Chỉ số và Tiêu chuẩn đánh giá hàm lượng KLN trong trầm tích....................29

4


1.5.3. Chỉ số và Tiêu chuẩn đánh giá hàm lượng KLN trong ĐVĐ không xương
sống cỡ lớn ................................................................................................................31
Chương 2:ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......32
2.1. Đối tượng và thời gian nghiên cứu ....................................................................32
2.2. Địa điểm nghiên cứu ..........................................................................................32
2.3. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................34
2.3.1. Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu .........................................................34
2.3.2. Phương pháp thực nghiệm ..............................................................................34
2.3.3. Phương pháp xử lý số liệu và đánh giá kết quả ..............................................52
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................53
3.1. Kết quả xác định độ tin cậy của phương pháp xác định hàm lượng các kim loại
Cu, Pb, Cd trong Ốc vặn (Sinotaia reevei fischer), Hến (Corbicula sp.) và trầm tích
sông Cầu ....................................................................................................................53
3.1.1. Kết quả xác định độ lặp lại của phương pháp .................................................53
3.1.2. Kết quả xác định độ đúng thông qua độ thu hồi của phương pháp.................57
3.2. Kết quả xác định hàm lượng một số kim loại Cu, Pb, Cd trong trầm tích sông
Cầu ............................................................................................................................61
3.2.1. Kết quả xác định hệ số khô kiệt trong trầm tích sông Cầu .............................61
3.2.2. Kết quả xác định hàm lượng các kim loại Cu, Pb, Cd trong trầm tích sông
Cầu ............................................................................................................................62
3.2.3. Đánh giá khả năng tích lũy KLN trong trầm tích sông Cầu theo chỉ số địa chất
(Igeo) ...........................................................................................................................68
3.3. Kết quả xác định hàm lượng các kim loại Cu, Pb, Cd trong Ốc vặn (Sinotaia
reevei fischer) và Hến (Corbicula sp.) sông Cầu ......................................................70
3.3.1. Kết quả xác định độ ẩm và hệ số khô kiệt trong Ốc vặn (Sinotaia reevei

fischer) và Hến (Corbicula sp.) sông Cầu .................................................................70
3.3.2. Kết quả xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd trong Ốc vặn (Sinotaia reevei
fischer) và Hến (Corbicula sp.) sông Cầu .................................................................71
3.3.3. Đánh giá khả năng tích lũy KLN trong ĐVĐ không xương sống cỡ lớn sông
Cầu ............................................................................................................................79
3.4. Kết quả xác định mối tương quan giữa hàm lượng các kim loại Cu, Pb, Cd
trong ĐVĐ không xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu ..................................82
3.4.1. Kết quả xác định mối tương quan giữa hàm lượng Cu trong ĐVĐ không
xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu.................................................................82
5


3.4.2. Kết quả xác định mối tương quan giữa hàm lượng Pb trong ĐVĐ không
xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu.................................................................84
3.4.3. Kết quả xác định mối tương quan giữa hàm lượng Cd trong ĐVĐ không
xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu.................................................................86
3.4.4. Kết quả xác định mối tương quan giữa hàm lượng KLN trong ĐVĐ không
xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu.................................................................87
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................91
1. KẾT LUẬN...........................................................................................................91
2. KIẾN NGHỊ ..........................................................................................................91
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................93
PHỤ LỤC ..................................................................................................................96

6


THÔNG TIN LUẬN VĂN
Họ và tên học viên: Lê Đăng Ngọc
Lớp: CH2BMT

Khóa: 2016 - 2018

Cán bộ hướng dẫn: 1. PGS.TS. Nguyễn Thị Hồng Hạnh
2. TS. Bùi Thị Thư
Tên đề tài: Nghiên cứu xác định mối tương quan giữa hàm lượng các kim loại đồng,
chì, cadimi tích lũy trong động vật đáy không xương sống cỡ lớn và trầm tích sông
Cầu.
Tóm tắt luận văn:
Trong luận văn “Nghiên cứu xác định mối tương quan giữa hàm lượng
các kim loại đồng, chì, cadimi tích lũy trong động vật đáy không xương sống cỡ
lớn và trầm tích sông Cầu”, tác giả đã thực hiện các nội dung và đạt được các kết
quả nghiên cứu như sau :
Tác giả đã quan trắc được trầm tích và ĐVĐ không xương sống cỡ lớn trên
lưu vực sông Cầu với 24 điểm quan trắc trong khoảng thời gian từ 12/2017 đến
tháng 01/2018.
Tác giả đã phân tích được hàm lượng các kim loại Cu, Pb, Cd tích lũy trong
ĐVĐ không xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu; với mỗi chỉ tiêu đều thực
hiện đánh giá độ lặp, độ thu hồi và hệ số khô kiệt của phương pháp phân tích các
chỉ tiêu đó.
Tác giả đã đánh giá được sơ bộ chất lượng ĐVĐ không xương sống cỡ lớn
và trầm tích sông Cầu dựa vào việc so sánh hàm lượng các kim loại Cu, Pb, Cd tích
lũy với các quy chuẩn, các chỉ số, các tiêu chuẩn trong nước và nước ngoài.
Tác giả đã nghiên cứu được mối tương quan hàm lượng kim loại nặng trong
động vật đáy không xương sống cỡ lớn và trong trầm tích sông Cầu: Hàm lượng các
kim loại nặng (Cu, Pb, Cd) tích lũy trong ĐVĐ không xương sống cỡ lớn có sự
tuơng quan thuận với hàm lượng kim loại nặng (Cu, Pb, Cd) trong trầm tích nhưng
ở các mức độ khác nhau.

7

Tác giả đã so sánh được mối tương quan giữa hàm lượng các KLN Cu, Pb,
Cd trong ĐVĐ không xương sống cỡ lớn và trong trầm tích sông Cầu với các
nghiên cứu khác: Mối tương quan giữa hàm lượng các kim loại Cu và Pb trong
ĐVĐ không xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu tại các điểm nghiên cứu của
đề tài này có cùng xu hướng với các nghiên cứu trước đây, đối với kim loại Cd thì
không có cùng xu hướng với các nghiên cứu trước đây.

vii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Giải thích

AAS

Phổ hấp thụ nguyên tử

AOAC

Hiệp hội các nhà hóa phân tích chính thức

BTNMT

Bộ Tài nguyên Môi trường

ĐVĐ

Động vật đáy

Igeo

Chỉ số tích lũy địa chất
Hướng dẫn chất lượng trầm tích tạm thời (ISQG) tương

ISQG

ứng với các mức độ ngưỡng dưới đây mà không có tác
động xấu đến sinh học.

KLN

Kim loại nặng

PEC

Nồng độ chắc chắn gây ảnh hưởng

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

RSD

Độ lệch chuẩn tương đối

SD

Độ lệch chuẩn

SQG

Hướng dẫn chất lượng trầm tích

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TEC

Ngưỡng nồng độ gây ảnh hưởng

8


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Nguồn thải một số KLN (Cu, Pb, Cd) của một số ngành công nghiệp phổ
biến [10] ......................................................................................................................5
Bảng 1.2. Giá trị giới hạn của một số kim loại nặng trong trầm tích theo QCVN
43:2012/BTNMT.......................................................................................................29
Bảng 1.3. Tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích theo hàm
lượng tổng (mg/kg) của Canada (2002) [27] ............................................................29
Bảng 1.4. Tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích theo hàm
lượng tổng (mg/kg) của Mỹ [31]...............................................................................30
Bảng 1.5. Phân loại mức độ ô nhiễm dựa vào Igeo (Muller P.J và Suess E, 1979) [29]
30
Bảng 2.1. Tọa độ vị trí điểm lấy mẫu........................................................................35

Bảng 2.2. Bảng tổng hợp số lượng mẫu Hến (Corbicula sp.) và Ốc vặn sông Cầu..38
Bảng 2.3. Phương pháp bảo quản mẫu......................................................................41
Bảng 2.4. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu ..........................................................41
Bảng 2.5. Danh mục thiết bị cần thiết cho nghiên cứu .............................................42
Bảng 2.6. Danh mục hoá chất cần thiết cho nghiên cứu ...........................................42
Bảng 2.7. Điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của các kim loại Đồng, Chì, Cadimi
[24] ............................................................................................................................43
Bảng 2.8. Nồng độ các điểm đường chuẩn đo kim loại nặng bằng phương pháp
AAS ...........................................................................................................................46
Bảng 2.9. Mẫu thêm chuẩn .......................................................................................51
Bảng 3.1. Kết quả độ lặp của phương pháp xác định hàm lượng Cu, Pb và Cd trong
mẫu trầm tích sông Cầu.............................................................................................53
Bảng 3.2. Kết quả độ lặp của phương pháp xác định hàm lượng Cu, Pb và Cd trong
Ốc vặn (Sinotaia reevei fischer) sông Cầu ................................................................55
Bảng 3.3. Kết quả độ lặp của phương pháp xác định hàm lượng Cu, Pb và Cd trong
Hến (Corbicula sp.) sông Cầu ...................................................................................56
Bảng 3.4. Kết quả độ thu hồi của phương pháp xác định nồng độ Cu, Pb và Cd
trong mẫu trầm tích sông Cầu (ppm) ........................................................................58
Bảng 3.5. Kết quả độ thu hồi của phương pháp xác định nồng độ Cu, Pb và Cd
trong mẫu Ốc vặn (Sinotaia reevei fischer) sông Cầu (ppm)....................................59


Bảng 3.6. Kết quả độ thu hồi của phương pháp xác định nồng độ Cu, Pb và Cd
trong Hến (Corbicula sp.) sông Cầu (ppm) ...............................................................60
Bảng 3.7. Hệ số khô kiệt trầm tích khô không khí....................................................61
Bảng 3.8. Kết quả hàm lượng Cu, Pb, Cd trong mẫu trầm tích sông Cầu ................63
Bảng 3.9. Đánh giá chất lượng trầm tích sông Cầu theo chỉ số Igeo ..........................68
Bảng 3.10. Độ ẩm và hệ số khô kiệt của Ốc vặn (Sinotaia reevei fischer) và Hến
(Corbicula sp.) sông Cầu ...........................................................................................70
Bảng 3.11. Kết quả xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd trong mẫu Ốc vặn (Sinotaia

reevei fischer) và Hến (Corbicula sp.) sông Cầu ......................................................72
Bảng 3.12. Hệ số tích tụ sinh học trầm tích của Ốc vặn (Sinotaia reevei fischer)
sông Cầu ....................................................................................................................79
Bảng 3.13. Hệ số tích tụ sinh học trầm tích của Hến (Corbicula sp.) sông Cầu .......80


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Hình ảnh Hến (Corbicula sp.) tại vị trí lấy mẫu ........................................16
Hình 1.2. Hình ảnh của Ốc vặn .................................................................................17
Hình 1.3. Khu vực nghiên cứu ..................................................................................23
Hình 1.4. Cấu tạo của máy AAS ...............................................................................28
Hình 1.5. Hệ thống máy AAS của Phòng thí nghiệm môi trường, Trường Đại học
Tài nguyên và Môi trường Hà Nội ............................................................................28
Hình 2.1a. Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên lưu vực sông Cầu.............................................32
Hình 2.1b. Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên lưu vực sông Cầu chảy qua tỉnh Bắc Kạn, Thái
Nguyên ......................................................................................................................33
Hình 2.1c. Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên lưu vực sông Cầu chảy qua tỉnh Bắc Ninh, Bắc
Giang, Hải Dương .....................................................................................................33
Hình 2.2. Thiết bị lấy mẫu trầm tích và ĐVĐ không xương sống cỡ lớn ................34
Hình 2.3. Quy trình xử lý xác định một số kim loại nặng trong trầm tích................45
Hình 2.4. Quy trình xử lý xác định một số kim loại nặng trong ĐVĐ .....................48
Hình 3.1. Kết quả xác định hàm lượng Cu trong mẫu trầm tích sông Cầu...............64
Hình 3.2. Kết quả xác định hàm lượng Pb trong mẫu trầm tích sông Cầu ...............65
Hình 3.3. Kết quả xác định hàm lượng Cd trong mẫu trầm tích sông Cầu...............66
Hình 3.4. Biểu đồ hàm lượng Cu trong Hến (Corbicula sp.) sông Cầu ....................73
Hình 3.5. Biểu đồ hàm lượng Cu trong Ốc vặn (Sinotaia reevei fischer) sông Cầu.74
Hình 3.6. Biểu đồ biểu thị hàm lượng Pb trong Hến (Corbicula sp.) sông Cầu .......75
Hình 3.7. Biểu đồ biểu thị hàm lượng Pb trong Ốc vặn (Sinotaia reevei fischer) sông
Cầu ............................................................................................................................76
Hình 3.8. Biểu đồ biểu thị hàm lượng Cd trong Hến (Corbicula sp.) sông Cầu .......77

Hình 3.9. Biểu đồ biểu thị hàm lượng Cd trong Ốc vặn (Sinotaia reevei fischer)
sông Cầu ....................................................................................................................78
Hình 3.10. Biểu đồ tương quan hàm lượng Cu trong Hến (Corbicula sp.) và trầm
tích sông Cầu .............................................................................................................82
Hình 3.11. Biểu đồ tương quan hàm lượng Cu trong Ốc vặn (Sinotaia reevei fischer)
và trầm tích sông Cầu................................................................................................83


Hình 3.12. Biểu đồ tương quan hàm lượng Pb trong Hến (Corbicula sp.) và trầm
tích sông Cầu .............................................................................................................84
Hình 3.13. Biểu đồ tương quan hàm lượng Pb trong Ốc vặn (Sinotaia reevei fischer)
và trầm tích sông Cầu................................................................................................85
Hình 3.14. Biểu đồ tương quan hàm lượng Cd trong Hến (Corbicula sp.) và trầm
tích sông Cầu .............................................................................................................86
Hình 3.15. Biểu đồ tương quan hàm lượng Cd trong Ốc vặn (Sinotaia reevei fischer)
và trầm tích sông Cầu................................................................................................87
Hình 3.16. Biểu đồ tương quan hàm lượng KLN trong Hến (Corbicula sp.) và trầm
tích sông Cầu .............................................................................................................88
Hình 3.17. Biểu đồ tương quan hàm lượng KLN trong Ốc vặn (Sinotaia reevei
fischer) và trầm tích sông Cầu ..................................................................................88

xii


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường do các hoạt động sinh hoạt và sản xuất
của con người đã và đang là vấn đề nhức nhối của toàn xã hội. Một trong các
chương trình đang được nhà nước quan tâm là nghiên cứu và đánh giá mức độ ô
nhiễm thuộc lưu vực một số hệ thống sông chính như: sông Đáy, sông Nhuệ, sông

Cầu,... để từ đó có các biện pháp quản lý thích hợp.
Trong số các chỉ số ô nhiễm, ô nhiễm kim loại nặng là một trong những chỉ số
được quan tâm nhiều bởi độc tính và khả năng tích lũy sinh học của chúng. Để có
thể đánh giá một cách đầy đủ về mức độ ô nhiễm của các kim loại nặng không chỉ
dựa vào việc xác định hàm lượng của các kim loại hòa tan trong nước mà cần xác
định cả hàm lượng các kim loại trong trầm tích và động vật đáy sống trong môi
trường này. Rất nhiều công trình khoa học nghiên cứu về trầm tích và các động vật
nhuyễn thể sống trong sông, hồ đều cho thấy hàm lượng của các kim loại trong các
loài này lớn hơn nhiều so với trong nước [9].
Kim loại nặng có thể xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu thông qua
đường tiêu hóa và hô hấp. Tuy nhiên, cùng với mức độ phát triển của công nghiệp
và sự đô thị hóa, hiện nay môi trường sống của chúng ta đang bị ô nhiễm trầm
trọng. Sự tích tụ KLN nói chung và các kim loại đồng, chì, cadimi nói riêng sẽ ảnh
hưởng đến đời sống của các sinh vật thủy sinh, gây ảnh hưởng đến sức khỏe của
con người thông qua chuỗi thức ăn. Ví dụ nhiều loài động vật không xương sống sử
dụng trầm tích như nguồn thức ăn, vì thế cơ thể chúng là nơi lưu giữ và tích tụ
KLN. Sự tích tụ KLN trong sinh vật có thể đe dọa sức khỏe của nhiều loài sinh vật
đặc biệt là cá, chim và con người. Do đó, việc nghiên cứu và phân tích các KLN
trong cơ thể sinh vật, trong thực phẩm và tác động của chúng tới cơ thể con người
nhằm đề ra các biện pháp tối ưu bảo vệ và chăm sóc sức khỏe cộng đồng là một
việc vô cùng cần thiết. Nhu cầu về thực phẩm sạch, đảm bảo sức khỏe đã trở thành
nhu cầu thiết yếu, cấp bách và được toàn xã hội quan tâm [3].

1


Các loài động vật không xương sống cỡ lớn như Ốc vặn, Hến,… cũng là một
trong những nguồn thực phẩm sạch thiết yếu và được ưa chuộng ở nước ta. Loài
động vật không xương sống cỡ lớn này có vai trò làm sạch môi trường, có giá trị
kinh tế và giá trị dinh dưỡng cao song chúng có khả năng đặc biệt trong việc tích tụ

những chất gây ô nhiễm nhất định trong mô của chúng vì những đặc tính vốn có
như: lấy thức ăn theo kiểu lọc nước, có khả năng tích lũy một hàm lượng lớn các
KLN mà không bị ngộ độc, có lối sống tĩnh tại, di chuyển chậm để đảm bảo rằng
chất ô nhiễm mà nó tích tụ có liên quan đến khu vực nghiên cứu, có kích thước phù
hợp dễ cung cấp những mô đủ lớn cho việc phân tích,… Mặt khác, vì sự tích lũy
KLN trong cơ thể chúng với hàm lượng cao hơn nhiều lần so với môi trường bên
ngoài nơi chúng sinh sống nên những loài này tượng trưng cho ô nhiễm của khu vực
nghiên cứu.
Lưu vực sông Cầu là một trong những lưu vực sông lớn và tập trung đông dân
cư sinh sống ở khu vực phía Bắc. Sông Cầu dài 288,5 km bắt nguồn từ núi Vạn On
ở độ cao 1.175m thuộc huyện Chợ Đồn tỉnh Bắc Kạn chảy qua các tỉnh Bắc Kạn,
Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hải Dương và đổ vào sông Thái Bình ở thị xã
Phả Lại tỉnh Hải Dương. Các khu vực sông Cầu chảy qua là những khu vực tập
trung rất nhiều các hoạt động sản xuất công nghiệp như: khai khoáng, luyện kim,
mạ điện, sản xuất nhựa, sản xuất chất tẩy rửa,... Đây là nguyên nhân chính dẫn đến
việc phát sinh các kim loại Cu, Pb và Cd vào môi trường. Vì vậy, tình hình ô nhiễm
KLN nói chung và ô nhiễm các kim loại Cu, Pb và Cd nói riêng đang ở mức báo
động. Trước tình hình đó Chính phủ đã cho thành lập Ủy ban Bảo vệ môi trường
lưu vực sông Cầu vào tháng 1 năm 2008 để có những giải pháp đồng bộ quản lý và
giảm thiểu ô nhiễm trên hẹ thống lưu vực sông Cầu [5].
Ở Việt Nam nghiên cứu KLN trong trầm tích và trong động vật đáy, đặc biệt
là động vật không xương sống cỡ lớn chưa được quan tâm nhiều. Tính đến nay các
nghiên cứu về vấn đề này chưa được thực hiện, mặc dù có khá nhiều đề tài, dự án
đã và đang thực hiện trong lưu vực sông này. Do vậy, tôi đã lựa chọn đề tài:
“Nghiên cứu xác định mối tương quan giữa hàm lượng các kim loại đồng, chì,
cadimi tích lũy trong động vật đáy không xương sống cỡ lớn và trầm tích sông
Cầu”.


2. Mục tiêu nghiên cứu

Xác định được hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Cd tích lũy trong động
vật đáy không xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu.
Xác định được mối tương quan giữa hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Cd
tích lũy trong động vật đáy không xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu.
3. Nội dung nghiên cứu
3.1. Khảo sát thực tế, tiến hành lấy mẫu động vật đáy không xương sống cỡ lớn (Ốc
vặn, Hến) và trầm tích sông Cầu.
Tiến hành quan trắc 01 đợt lấy mẫu trầm tích và động vật đáy không xương
sống cỡ lớn (Ốc vặn, Hến);
Thời gian lấy mẫu: Cuối tháng 12/2017 đến tháng 01/2018;
Tiến hành lấy mẫu tại 24 vị trí trên sông Cầu chảy qua các tỉnh Bắc Kạn, Thái
Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hải Dương.
3.2. Phân tích xác định hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Cd trong động vật
đáy không xương sống cỡ lớn (Ốc vặn, Hến) và trầm tích sông Cầu tại Phòng thí
nghiệm môi trường, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội và Phòng
thí nghiệm Trung tâm nghiên cứu và phát triển công nghệ sinh học, Trường Đại học
Bách Khoa Hà Nội.
3.3. Xác định mối tương quan giữa hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Cd trong
động vật đáy không xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu bằng phần mềm
Origin 8.5.


Chương 1
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về kim loại nặng
3

Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5 g/cm . Chúng
có thể tồn tại trọng khí quyển (dạng hơi), thủy quyển (các muối hòa tan), địa quyển
(dạng rắn không tan, khoáng, quặng,…) và sinh quyển (trong cơ thể con người,

động thực vật). Kim loại nặng được chia làm 3 loại: các kim loại độc (Hg, Cr, Pb,
Zn, Cu, Ni, Cd, As, Co, Sn,…), những kim loại quý (Pd, Pt, Au, Ag, Ru,…), các
kim loại phóng xạ (U, Th, Ra, Am,…) [7].
Kim loại trong môi trường có thể tồn tại ở các dạng khác nhau như dạng muối
tan, dạng ít tan như oxit, hidroxit, muối kết tủa và dạng tạo phức với chất hữu cơ.
Tùy thuộc vào dạng tồn tại đó mà khả năng tích lũy trong trầm tích và khả năng tích
lũy sinh học của kim loại là khác nhau.
Các cơ thể sống luôn cần một lượng rất nhỏ một số kim loại nặng (gọi là các
nguyên tố vi lượng), nhưng nếu liều lượng vượt quá mức cho phép có thể gây hại
cho cơ thể. Sự tích lũy của các kim loại này trong một thời gian dài trong cơ thể
sống có thể gây nên nhiều bệnh tật nguy hiểm [6].
Trong phạm vi của luận văn này, tôi chỉ tập trung vào nghiên cứu ba kim loại
nặng là đồng (Cu), chì (Pb) và cadimi (Cd).
1.1.1. Nguồn phát sinh kim loại nặng
Kim loại nặng hiện diện trong tự nhiên đều có trong đất và nước, hàm lượng
của chúng thường tăng cao do tác động của con người. Các kim loại do hoạt động
của con người như As, Cd, Cu, Ni và Zn thải ra ước tính là nhiều hơn so với nguồn
kim loại có trong tự nhiên, đặc biệt đối với chì là 17 lần. Nguồn KLN đi vào đất và
nước do tác động của con người bằng các con đường chủ yếu như nón phân, bã bùn
cống và thuốc bảo vệ thực vật và các con đường phụ như khai khoáng và kỹ nghệ
hay lắng động từ không khí [7].
Các khu vực khai thác mỏ, khoáng sản, các khu công nghiệp và các thành phố
lớn là những nguồn phát thải ra một lượng lớn KLN, chúng có khả năng tồn tại


trong môi trường, vấn đề không đáng lo ngại nhiều nếu chúng không xâm nhập
được vào cơ thể sinh vật và hệ sinh thái. Điều đáng quan tâm là KLN có tính bền
vững khó phân hủy, có khả năng xâm nhập và tích lũy đến mức độ gây độc cho con
người, sinh vật và hệ sinh thái.
Nguồn tự nhiên:

Kim loại nặng phát hiện ở mọi nơi: Trong đá, đất và xâm nhập vào thủy vực
qua các quá trình tự nhiên, phong hóa, xói mòn và rửa trôi.
Nguồn nhân tạo:
Sự gia tăng tích lũy KLN trong môi trường không chỉ từ các nguồn tự nhiên
mà còn từ hoạt động công nghiệp của con người như: Việc đốt cháy các nhiên liệu
hóa thạch, việc sử dụng các vật liệu và các sản phẩm công nghiệp có thể chứa hàm
lượng cao các nguyên tố kim loại độc hại,... Rất nhiều các kim loại này tích lũy
trong đất, trong nước dẫn đến tạo ra sự nguy hiểm đối với động vật và thực vật [6].
Nguồn thải một số KLN (Cu, Pb, Cd) của một số ngành công nghiệp phổ biến
được thể hiện trong bảng 1.1.
Bảng 1.1. Nguồn thải một số KLN (Cu, Pb, Cd) của một số
ngành công nghiệp phổ biến [10]
STT

Kim loại

1

Chì

2

Đồng

Ngành công nghiệp mạ điện, công nghiệp nhựa, luyện
kim và công nghiệp khí thải.

Cadimi

Pin niken - cadimi, các ngành công nghiệp mạ điện,

phân bón phosphate, chất tẩy rửa, sản phẩm tinh chế
dầu mỏ, bột sơn màu, thuốc trừ sâu, ống mạ kẽm, nhựa,
polyvinyl và nhà máy lọc dầu.

3

Nguồn phổ biến
Công nghiệp luyện kim, sản xuất pin, acquy, nhựa,…

1.1.2. Độc tính của KLN
Ở nồng độ thấp một số KLN kích thích một số quá trình sinh học, nhưng ở
nồng độ cao vượt ngưỡng cho phép thì trở nên độc hại. Không phân hủy sinh học,
các kim loại này tích tụ ở các bậc dinh dưỡng khác nhau thông qua chuỗi thức ăn
và có thể gây ra các vấn đề sức khỏe con người. Ở người các kim loại này tích tụ


trong mô sống và do đó gây nên sự nguy hiểm. Một số kim loại gây ra cảm giác khó
chịu về thể chất, còn một số kim loại khác có thể gây ra bệnh đe dọa đến tính mạng,
thiệt hại cho hệ thống của cơ thể sống, hoặc một số thiệt hại khác. Trong phạm vi
giới hạn của đề tài tôi chỉ tập trung nghiên cứu ba kim loại: đồng, chì và cadimi
trong động vật đáy không xương sống cỡ lớn và trầm tích. Một số tác dụng có hại
phổ biến và nguy cơ đối với sức khỏe của ba kim loại nặng đối với con người được
đưa ra dưới đây.
Độc tính của đồng (Cu):
Đồng là một nguyên tố thiết yếu đối với cơ thể động thực vật và con người.
Đối với cơ thể con người, đồng cần thiết cho các quá trình chuyến hóa sắt, lipit và
rất cần thiết cho hoạt động của hệ thần kinh, hệ miễn dịch,... Tuy nhiên, khi cơ thể
chúng ta tích tụ đồng với một lượng lớn sẽ gây nguy hiểm. Khi hàm lượng đồng
trong cơ thể người từ 60 – 100 mg/kg thể trọng có thể gây ra tình trạng nôn mửa.
Khi hàm lượng là 10g/kg thể trọng có thể gây tử vong. Nồng độ đồng giới hạn trong

nước uống đối với con người là 2 mg/lit.
Đồng cũng là một trong số kim loại có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực
công nghiệp khác nhau nh: chế tạo dây dẫn điện, các hợp kim có độ chống mài mòn
cao, chế tạo sơn, thuốc trừ sâu…
Ở pH lớn hơn 6 ion Cu

2+

có thể kết tủa dưới dạng hidroxit, oxit, hidroxi-

cacbonat. Đồng cũng tạo được phức rất bền với chất mùn. Đặc biệt trong môi
2+

trường khử Cu

2-

rất dễ kết hợp với ion S để tạo kết tủa CuS rất bền. Chính vì vậy

mà khả năng tích lũy sinh học của kim loại đồng trong trầm tích nhỏ và dạng tồn tại
chủ yếu của đồng trong trầm tích là ở dạng cặn dư [7].
Nguồn tích lũy của kim loại đồng trong tự nhiên đến từ 2 nguồn là nguồn tự
nhiên và nguồn nhân tạo. Trong tự nhiên, hàm lượng trung bình của đồng trong vỏ
trái đất vào khoảng 50 ppm và chủ yếu tồn tại dưới dạng một số khoáng chất như:
azurit (2CuCO3Cu(OH)2); malachit (CuCO3Cu(OH)2); các sulfua như: chalcopyrit
(CuFeS2), bornit (Cu5FeS4), covellit (CuS), chalcocit (Cu2S) và các ôxít như cuprit


(Cu2O),... Trong đó nhiều nhất là các quặng sunfua tương đối bền. Vì vậy khả năng
rửa trôi của của kim loại đồng là tương đối nhỏ.

Nguồn tích lũy nhân tạo đồng vào trầm tích xuất phát chủ yếu từ các hoạt
động sản xuất đặc biệt là từ các ngành công nghiệp luyện kim và mạ điện. Theo một
số nghiên cứu, hàm lượng kim loại đồng trong nước thải của các nhà máy mạ điện
có thể lên đến 200 ppm [6].
Độc tính của chì (Pb):
Chì là kim loại tồn tại phổ biến trong tất cả các môi trường, trong nhiều pha
khác nhau và trong tất cả các hệ thống sinh học. Chì tồn tại ở dạng số oxi hóa +2. Ở
pH cao, chì trở nên ít tan và khả năng tích lũy sinh học thấp do tạo phức với chất
hữu cơ, liên kết với oxit và silica của sét và kết tủa dạng cacbonat và hidroxit.
Chì là một nguyên tố có độc tính cao với con người và động vật. Chì tác động
lên hệ thống tổng hợp hem của hemoglobin do kìm hãm các enzim tham gia xúc tác
ở các giai đoạn khác nhau trong quá trình tổng hợp hem. Enzim Delta aminolevulinic - dehydrotase (ALAD) bị kìm hãm khi nồng độ chì trong máu cao
hơn 10µg/dl. Khi nồng độ chì trong máu cao hơn 50µg/dl sẽ gây ra nguy cơ mắc
triệu chứng thiếu máu, thiếu sắc tố da, màng hồng cầu kém bền vững. Với nồng độ
chì cao hơn 80µg/dl trong máu gây ra các bệnh về não với các biểu hiên lâm sàng
là: mất điều hòa, vận động khó khăn, giảm ý thức, ngơ ngác, hôn mê và co giật. Khi
phục hồi thường kèm theo các di chứng như động kinh, đần độn và trong một vài
trường hợp bị bệnh thần kinh về thị giác và mù. Ở trẻ em, tác động này xảy ra khi
nồng độ chì trong máu là 70µg/dl. Ngoài ra, trẻ còn bị triệu chứng hoạt động thái
quá (năng động), thiếu tập trung và giảm nhẹ chỉ số IQ [6].
Chì thâm nhập vào cơ thể qua đường nước uống, thực phẩm, hô hấp. khả năng
loại bỏ chì khỏi cơ thể rất chậm, chủ yếu qua đường nước tiểu. Chu kì bán đào thải
của chì trong máu khoảng một tháng, trong xương khoảng 20 - 30 năm. Tiêu chuẩn
của FAO (Food and Agriculture Organization) cho phép là 3 mg/tuần.
Ở nước ta, lượng bụi chì trung bình trong không khí đô thị và nông thôn
3

3

khoảng 1 mg/m và 0,1 – 0,2 mg/m , và con người phải hít vào tương ứng là 1,5 -

20 mg/ngày và 1,5 – 4,0 mg/ngày. Theo quy định của tổ chức sức khỏe thế giới
3

(WHO) giới hạn bụi chì nơi làm việc phải nhỏ hơn 0,01 mg/m không khí; còn ở
3

khu dân cư thì phải nhỏ hơn 0,005 mg/m . Tuy nhiên, bụi chì trong khu vực sản
xuất công nghiệp cao hơn nhiều lần cho phép. Dọc các trục lộ giao thông, dù giờ
đây không dùng xăng pha chì nữa nhưng lượng bụi chì cũng không giảm đáng kể
[7].
Chì có trong nước thải của các cơ sở sản xuất pin, acquy, luyện kim, hóa dầu.
Hoặc đưa vào môi trường nước từ nguồn không khí bị ô nhiễm do khí thải giao
thông. Chì có khả năng tích lũy trong cơ thể, gây độc thần kinh, gây chết nếu bị
nhiễm độc nặng. Chì cũng rất độc đối với động vật thủy sinh.
Chì đặc biệt độc hại đối với não và thận, cơ quan sinh sản và hệ thống tim
mạch của con người. khi bị nhiễm độc chì sẽ ảnh hưởng có hại tới chức năng của trí
óc, thận, gây vô sinh, sẩy thai và tăng huyết áp. Đặc biệt chì là mối nguy hại đối với
trẻ em. Một số kết quả nghiên cứu cho thấy nhiễm độc chì làm giảm mạnh chỉ số
thông minh (IQ) của trẻ em ở tuổi đi học. Một số đánh giá cho thấy cứ 10µg/dl tăng
về chì trong máu sẽ gây ra mức giảm từ 1 đến 5 điểm IQ đối với trẻ em bị nhiễm
chì. Nhiễm chì làm cho hệ thần kinh luôn căng thẳng và mất tập trung chú ý ở trẻ
em từ 7 - 11 tuổi. ở tuổi trung niên, nhiễm độc chì sẽ làm cho huyết áp tăng gây
nhiều rủi ro về bệnh tim mạch [4].
Ô nhiễm chì gây hại cho sức khỏe hiện nay vẫn là một hiểm họa môi trường
chung ở các nước công nghiệp và các nước đang phát triển.
Độc tính của Cadimi (Cd):
Cadimi cũng là một kim loại có nhiều ứng dụng trong công nghiệp. Một số
ứng dụng chính của cadimi là chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp, sử dụng

trong mạ điện, chế tạo vật liệu bán dẫn, chất tạo màu,... Tuy nhiên cadimi lại là kim
loại rất độc hại đối với cơ thể người ngay cả ở nồng độ rất thấp bởi vì cadimi có
khả năng tích lũy sinh học rất cao. Khi xâm nhập vào cơ thể nó can thiệp vào các
quá trình sinh học, các enzim liên quan đến kẽm, magie và canxi, gây tổn thương
đến gan, thận, gây nên bệnh loãng xương và bệnh ung thư.


Trong tự nhiên, hàm lượng Cd trung bình khoảng 0,1 ppm. Quặng cadimi rất
hiếm và chủ yếu tồn tại ở dạng CdS có lẫn trong quặng một số kim loạinhư Zn, Cu,
Pb [7].
Trong trầm tích sông ngòi, hàm lượng cadimi có thể cao hơn nhiều lên đến 9
ppm. Nguồn phát thải ô nhiễm Cd đối với trầm tích sông ngòi chủ yếu là nguồn
nhân tạo, xuất phát từ nước thải từ các ngành công nghiệp dựa trên một số ứng dụng
của Cd như: lớp mạ bảo vệ thép, chất ổn định trong PVC, chất tạo màu trong plastic
và thủy tinh, và trong hợp phần của nhiều hợp kim.
Cadimi là nguyên tố rất độc. Giới hạn tối đa cho phép của Cadimi như sau:
- Trong nước: 0,01 mg/l;
3

- Trong không khí: 0,001 mg/m ;
- Trong thực phẩm: 0,001-0,5 mg/kg.
Nhiễm độc cấp tính Cd có các triệu chứng giống như cúm, sốt, đau đầu, đau
khắp mình mẩy. Nhiễm độc mãn tính Cd gây ung thư phổi, ung thư tuyến tiền liệt.
EU đã đưa ra giới hạn trên của Cd là 1,0 mg/kg trọng lượng tươi Trai, Hến,… loại
dùng làm thực phẩm cho người [6].
1.1.3. Hiện trạng ô nhiễm KLN trên thế giới và ở Việt Nam
Trên thế giới:
Năm 2000, vụ tai nạn hầm mỏ xảy ra tại công ty Aurul (Rumani) đã thải ra 50
- 100 tấn xianua và KLN (như đồng) vào dòng sông gần Baia Mare (thuộc vùng
Đông – Bắc). Sự nhiễm độc này đã khiến các loài thủy sản ở đây chết hàng loạt, tổn

hại đến hệ thực vật và làm bẩn nguồn nước sạch, ảnh hưởng đến cuộc sống của 2,5
triệu người.
Ở các khu vực luyện kim, vùng khai thác Pb thì hàm lượng Pb trong đất
khoảng 1.500 µg/g, cao gấp 15 lần so với mức độ bình thường như khu vực xung
quanh nhà máy luyện kim ở Galena, Kansas (Mỹ), hàm lượng chì trong đất 7.600
µg/g. Hàm lượng chì trong bùn cống, rãnh ở một số thành phố công nghiệp tại Anh
dao động từ 120 µg/g - 3.000 µg/g, trong khi tiêu chuẩn cho phép tại đây là không
quá 1.000 µg/g [29].