(Luận văn thạc sĩ) đánh giá mức độ kim loại nặng trong trầm tích lưu vực sông nhuệ đáy và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường

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

Trần Tuyết Nhung

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ KIM LOẠI NẶNG TRONG TRẦM TÍCH
LƢU VỰC SƠNG NHUỆ - ĐÁY
VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội - 2014


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

Trần Tuyết Nhung

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ KIM LOẠI NẶNG TRONG TRẦM TÍCH
LƢU VỰC SƠNG NHUỆ - ĐÁY
VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ MƠI TRƢỜNG

Chun ngành: Khoa học Mơi Trƣờng
Mã số: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. Ngô Thị Thúy Hƣờng
PGS.TS. Vũ Văn Mạnh

Hà Nội - 2014


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn thạc sĩ này, trƣớc hết tôi xin chân thành cảm ơn TS.
Ngô Thị Thúy Hƣờng, PGS. TS. Vũ Văn Mạnh đã tận tình hƣớng dẫn cho tôi trong
thời gian thực hiện luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cơ trong Phịng thí nghiệm Sinh thái
học và Sinh học môi trƣờng đã tạo điều kiện về trang thiết bị, kỹ thuật để thực hiện
các thí nghiệm cho nghiên cứu này.
Tôi cũng xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến quý thầy cơ đã giảng dạy trong chƣơng
trình Cao học bộ môn Khoa học Môi trƣờng, các thầy cô đã truyền đạt cho tơi
những kiến thức nền tảng rất hữu ích về môi trƣờng làm cơ sở cho tôi thực hiện tốt
luận văn này.
Nghiên cứu này là một phần của đề tài đƣợc tài trợ bởi Quỹ Phát triển Khoa
học và Công nghệ Quốc gia (Nafosted), mã số 106.13-2011.04. Xin đƣợc cảm ơn
Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia (Nafosted) đã tạo điều kiện về
kinh phí giúp đỡ chúng tôi thực hiện nghiên cứu này.
Sau cùng, tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình đã luôn tạo điều kiện tốt
nhất cho tôi trong suốt quá trình học cũng nhƣ thực hiện luận văn, cám ơn sự động viên
chân tình mà bạn bè, anh chị, các em đã dành cho tôi trong suốt thời gian qua.

Hà Nội, tháng 12 năm 2014
Học viên

Trần Tuyết Nhung

i


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH VẼ
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
CHƢƠNG I – TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................... 3
1.1. Tổng quan về các kim loại nặng nghiên cứu (Cd, Pb, Cu, Zn) và sự hình
thành trầm tích............................................................................................................. 3
1.1.1. Định nghĩa và nguồn gốc của kim loại nặng trong trầm tích các thuỷ vực .. 3
1.1.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến hàm lƣợng kim loại nặng trong trầm tích thuỷ vực 7
1.1.3. Dạng tồn tại của các kim lại nặng nghiên cứu (Cd, Pb, Cu, Zn) trong trầm
tích và ảnh hƣởng của chúng đến đời sống thuỷ sinh vật và con ngƣời ..................... 9
1.2. Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích của các LVS trong và
ngồi nƣớc ................................................................................................................. 15
1.2.1. Lƣu vực sơng ngồi nƣớc ........................................................................... 15
1.2.2. Lƣu vực sơng ở trong nƣớc ......................................................................... 16
1.3. Đặc điểm tự nhiên - kinh tế - xã hội và tình hình ơ nhiễm của lƣu vực sông
Nhuệ - Đáy ................................................................................................................ 18
1.3.1. Đặc điểm tự nhiên - kinh tế - xã hội của lƣu vực sơng Nhuệ - Đáy ........... 18
1.3.3. Tình hình ơ nhiễm ở lƣu vực sông Nhuệ - Đáy .......................................... 21
CHƢƠNG 2 – ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 23
2.1. Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu .................................................................. 23
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................... 25
2.2.1. Phƣơng pháp kế thừa số liệu ....................................................................... 25
2.2.2. Phƣơng pháp thu thập số liệu ngoại nghiệp ................................................ 25
2.2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm ....................................................... 25

2.2.3. Phƣơng pháp xử lý số liệu .......................................................................... 28
CHƢƠNG 3 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................ 29

ii


3.1. Đặc điểm môi trƣờng lƣu vực sông Nhuệ - Đáy ........................................... 29
3.1.1. Hiện trạng kim loại nặng trong trầm tích của lƣu vực sơng Nhuệ - Đáy ... 29
3.1.2. Hiện trạng kim loại nặng trong bùn ao nuôi thủy sản sử dụng nguồn nƣớc
từ lƣu vực sông Nhuệ - Đáy ...................................................................................... 36
3.1.3. Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích ao và sơng trong
lƣu vực sơng Nhuệ - Đáy .......................................................................................... 42
3.2. Đặc điểm hóa - lý trong mơi trƣờng nƣớc và trầm tích lƣu vực sơng Nhuệ Đáy ............................................................................................................................ 45
3.2.1. Đặc điểm hóa - lý trong môi trƣờng nƣớc lƣu vực sông Nhuệ - Đáy......... 45
3.2.2. Đặc điểm hóa - lý trong trầm tích lƣu vực sông Nhuệ - Đáy ..................... 48
3.2.3. Tƣơng quan giữa các yếu tố hố - lý trong mơi trƣờng với hàm lƣợng kim
loại nặng trong trầm tích lƣu vực sơng Nhuệ - Đáy.................................................. 50
3.3. Các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng LVS Nhuệ - Đáy .................. 57
3.3.1. Giải pháp quản lý ........................................................................................ 57
3.3.2. Giải pháp tuyên truyền, giáo dục ................................................................ 57
3.3.3. Giải pháp khoa học kỹ thuật ....................................................................... 58
KẾT LUẬN – KHUYẾN NGHỊ ............................................................................... 59
1. Kết luận ............................................................................................................. 59
2. Khuyến nghị ...................................................................................................... 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 61

iii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CHC:

Chất hữu cơ

LVS:

Lƣu vực sông

NTS:

Nuôi thủy sản

KLN:

Kim loại nặng

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng từ các ngành công nghiệp ................... 6
Bảng 1.2: Ảnh hƣởng của trạng thái ơ xi hố - khử đến các dạng sản phẩm phân giải
xác hữu cơ ................................................................................................................... 9
Bảng 1.3: Sự biến đổi dạng hoạt tính của một số kim loại nặng trong điều kiện môi
trƣờng khác nhau ....................................................................................................... 10
Bảng 1.4: Hàm lƣợng trung bình kim loại nặng của bùn đáy trong đất liền và ven
biển ............................................................................................................................ 17
Bảng 2.1: Chỉ tiêu, tần suất và số điểm thu mẫu bùn đáy trên lƣu vực sông Nhuệ Đáy ............................................................................................................................ 26
Bảng 3.1: Hàm lƣợng Cd trong trầm tích sơng theo mùa (mg/kg) (giá trị trung bình
± SD) ......................................................................................................................... 29

Bảng 3.2: Hàm lƣợng Pb trong trầm tích sơng theo mùa (mg/kg) (giá trị trung bình
± SD) ......................................................................................................................... 31
Bảng 3.3: Hàm lƣợng Cu trong trầm tích sơng theo mùa (mg/kg) (giá trị trung bình
± SD) ......................................................................................................................... 32
Bảng 3.4: Hàm lƣợng Zn trong trầm tích sơng theo mùa (mg/kg) (giá trị trung bình
± SD) ......................................................................................................................... 33
Bảng 3.5: Hàm lƣợng trung bình năm của các kim loại nặng trong trầm tích sơng
theo mặt cắt (mg/kg) (giá trị trung bình ± SD) ......................................................... 34
Bảng 3.6: Hàm lƣợng Cd trong bùn ao theo mùa (mg/kg) (giá trị trung bình ± SD) ...
................................................................................................................................... 36
Bảng 3.7: Hàm lƣợng Pb trong bùn ao theo mùa (mg/kg) (giá trị trung bình ± SD) ....
................................................................................................................................... 38
Bảng 3.8: Hàm lƣợng Cu trong bùn ao theo mùa (mg/kg) (giá trị trung bình ± SD) ...
................................................................................................................................... 39
Bảng 3.9: Hàm lƣợng Zn trong bùn ao theo mùa (mg/kg) (giá trị trung bình ± SD) ...
................................................................................................................................... 40

v


Bảng 3.10: Hàm lƣợng trung bình năm của các kim loại nặng trong bùn ao theo mặt
cắt (mg/kg) (giá trị trung bình ± SD) ........................................................................ 41
Bảng 3.1: Các chỉ tiêu hóa - lý trong mơi trƣờng nƣớc sơng Nhuệ - Đáy phân chia
theo mặt cắt và theo mùa ........................................................................................... 46
Bảng 3.2: Các chỉ tiêu hóa - lý trong mơi trƣờng nƣớc ở ao nuôi thuộc LVS Nhuệ Đáy phân chia theo mặt cắt và theo mùa .................................................................. 47
Bảng 3.3: Các chỉ tiêu hóa - lý trong trầm tích sơng Nhuệ - Đáy phân chia theo mặt
cắt và theo mùa .......................................................................................................... 48
Bảng 3.4: Các chỉ tiêu hóa - lý trong bùn đáy ao phân chia theo mặt cắt và theo mùa
................................................................................................................................... 49
Bảng 3.5: Tổng hợp mối tƣơng quan giữa các yếu tố hố - lý trong mơi trƣờng nƣớc

và trầm tích với hàm lƣợng kim loại nặng trong trầm tích sơng Nhuệ - Đáy ........... 51
Bảng 3.6: Tổng hợp các mối tƣơng quan giữa các yếu tố hoá - lý trong mơi trƣờng nƣớc
và trầm tích với hàm lƣợng kim loại nặng trong bùn ao nuôi thủy sản .......................... 54

vi


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1: Vùng nghiên cứu và địa điểm thu mẫu thuộc lƣu vực sông Nhuệ - Đáy
................................................................................................................................... 24
Hình 3.1: Biến động hàm lƣợng Cd trong trầm tích sơng theo mùa và vị trí thu mẫu.
Các dấu * biểu thị sự khác biệt của các mặt cắt so với mặt cắt 2 trong mùa thu (*:
0,05 ≥ P ≥ 0,01, **: 0,01 ≥ P ≥ 0,001). Sự khác biệt giữa mùa xuân và mùa thu đƣợc
biểu thị bằng dấu + (+: 0,05 ≥ P ≥ 0,01; ++: 0,01 ≥ P ≥ 0,001). ............................... 30
Hình 3.2: Biến động hàm lƣợng Pb trong trầm tích sơng theo mùa và vị trí thu mẫu.
Sự khác biệt giữa mùa xuân và mùa thu đƣợc biểu thị bằng dấu + (++: 0,01 ≥ P ≥
0,001; +++: P ≤ 0,001). ............................................................................................. 31
Hình 3.3: Biến động hàm lƣợng Cu trong trầm tích sơng theo mùa và vị trí thu mẫu.
Sự khác biệt giữa các mặt cắt trong mùa xuân so với mặt cắt 1 đƣợc biểu thị bằng o
(o: 0,05 ≥ P ≥ 0,01). Và dấu + biểu thị cho sự sai khác giữa mùa xuân và mùa thu
(++: 0,01 ≥ P ≥ 0,001). .............................................................................................. 32
Hình 3.4: Biến động hàm lƣợng Zn trong trầm tích sơng theo mùa và vị trí thu mẫu.
Các dấu hoa thị biểu thị sự khác biệt của các mặt cắt so với mặt cắt 1 trong mùa thu
(***: P ≤ 0,001). Sự khác biệt so với mặt cắt 1 trong mùa xuân đƣợc biểu thị bằng o
(o: 0,05 ≥ P ≥ 0,01). Và dấu + biểu thị cho sự khác biệt giữa mùa thu và mùa xuân
(+: 0,05 ≥ P ≥ 0,01; +: 0,01 ≥ P ≥ 0,001; +++: P ≤ 0,001). ...................................... 33
Hình 3.5: Biến động trung bình năm của hàm lƣợng các kim loại nặng trong trầm
tích sơng theo mặt cắt. Các dấu hoa thị biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê của
kim loại nặng Zn so với mặt cắt 1 (*: 0,05 ≥ P ≥ 0,01). Sự khác biệt của kim loại
nặng Cu so với mặt cắt 1 đƣợc biểu thị bằng o (o: 0,05 ≥ P ≥ 0,01). ....................... 35

Hình 3.6: Biến động hàm lƣợng Cd trong bùn đáy ao theo mùa và vị trí thu mẫu. Sự
sai khác giữa các mặt cắt trong mùa xuân so với mặt cắt 2 biểu thị bằng dấu o (o:
0,05 ≥ P ≥ 0,01). Sự sai khác giữa mùa xuân và mùa thu đƣợc biểu thị bởi dấu + (+:
0,05 ≥ P ≥ 0,01; ++: 0,01 ≥ P ≥ 0,001). .................................................................... 37

vii


Hình 3.7: Biến động hàm lƣợng Pb trong bùn đáy ao theo mùa và vị trí thu mẫu. Sự
sai khác giữa các mặt cắt trong mùa xuân so với mặt cắt 2 biểu thị bằng dấu o (o:
0,05 ≥ P ≥ 0,01; oo: 0,01 ≥ P ≥ 0,001; ooo: P ≤ 0,001). Dấu + biểu thị cho sự khác
biệt giữa mùa thu và mùa xuân trong cùng một mặt cắt (++: 0,01 ≥ P ≥ 0,001). ..... 38
Hình 3.8: Biến động hàm lƣợng Cu trong bùn đáy ao theo mùa và vị trí thu mẫu. Sự
sai khác giữa mùa xuân và mùa thu đƣợc biểu thị bởi dấu + (+: 0,05 ≥ P ≥ 0,01; ++:
0,01 ≥ P ≥ 0,001). ...................................................................................................... 39
Hình 3.9: Biến động hàm lƣợng Zn trong bùn đáy ao theo mùa và vị trí thu mẫu. Sự
sai khác giữa các mặt cắt trong mùa xuân so với mặt cắt 2 biểu thị bằng dấu o (oo:
0,01 ≥ P ≥ 0,001). Sự sai khác giữa mùa xuân và mùa thu đƣợc biểu thị bởi dấu +
(+++: P ≤ 0,001). ....................................................................................................... 40
Hình 3.10: Biến động trung bình năm của hàm lƣợng kim loại nặng (mg/kg) trong
bùn đáy ao theo mặt cắt. ............................................................................................ 41

viii


MỞ ĐẦU
Nƣớc là nguồn tài ngun có vai trị rất quan trọng đối với sự sống trên Trái
Đất. Mọi hoạt động sống của con ngƣời đều cần tới nƣớc để thực hiện các quá trình
trao đổi chất, sinh trƣởng, phát triển và phục vụ cho mọi hoạt động sống nhƣ sinh
hoạt, sản xuất... Song, những lƣu vực sông (LVS) trong nƣớc ta đang ngày càng trở

nên ô nhiễm trầm trọng, gây ảnh hƣởng nghiêm trọng tới môi trƣờng thiên nhiên và
sức khỏe con ngƣời. Theo báo cáo về môi trƣờng Quốc gia năm 2006 của Bộ Tài
Nguyên môi trƣờng, LVS của 3 hệ thống sơng chính của Việt Nam là LVS Cầu, LVS
sơng Sài Gịn - Đồng Nai và LVS Nhuệ - Đáy, đều nằm trong tình trạng đáng báo
động về mức độ ô nhiễm, đặc biệt là LVS Nhuệ - sơng Đáy.
Sơng Nhuệ - sơng Đáy, diện tích gần 8.000 km2, dân số trên 10 triệu ngƣời,
trong đó có khoảng gần 4 triệu sống ven sông, trên 4.000 cơ sở sản xuất công
nghiệp, gần 500 làng nghề và khoảng 1.400 cơ sở y tế. LVS có nhiều phụ lƣu khá
lớn chảy qua các thành phố, thị xã, thị trấn, thị tứ, tụ điểm dân cƣ, khu công nghiệp,
khu chế xuất, dịch vụ, làng nghề và là nguồn cấp nƣớc ngọt quan trọng cho sản xuất
và dân sinh. Đây là vùng lãnh thổ có điều kiện tự nhiên, mơi trƣờng phong phú đa
dạng, có vị trí địa lý đặc biệt quan trọng trong chiến lƣợc phát triển kinh tế - xã hội
của vùng Đồng bằng sơng Hồng, trong đó có Thủ đô Hà Nội. Song, nơi đây đang
gặp phải những vấn đề môi trƣờng bức xúc. Nguyên nhân là do thiên nhiên và con
ngƣời gây ra nhƣ lũ lụt, ngập úng, thối hóa đất, ơ nhiễm mơi trƣờng do q trình
đơ thị hóa và cơng nghiệp hóa nhƣ: các hoạt động kinh tế - xã hội nói chung, cơng
nghiệp, nơng nghiệp và thủy sản nói riêng, gắn liền với LVS là rất lớn và nhu cầu về
nuôi trồng và đánh bắt thủy sản ngày càng tăng cao. Sự tích tụ, ô nhiễm kim loại nặng
(KLN) trong nƣớc và bùn đáy sơng, có nguồn gốc từ sự rửa trơi trong nơng nghiệp,
chất thải sinh hoạt, làng nghề và đặc biệt là từ các nhà máy và các khu công nghiệp
thuộc các tỉnh thành phố cùng với các hoạt động khai thác, chế biến khống sản,…
trong hành lang thốt lũ có thể dẫn tới sự tích tụ sinh học trong các lồi cá tự nhiên và
các lồi cá ni lấy nguồn nƣớc từ sông [7].

1


Vì vậy, việc đánh giá mức độ ơ nhiễm KLN trong trầm tích LVS làm cơ sở đề
xuất các giải pháp bảo vệ môi trƣờng trên LVS này là cần thiết và có ý nghĩa. Tuy
nhiên, tính đến nay các nghiên cứu về vấn đề này chƣa đƣợc thực hiện, mặc dù có

khá nhiều đề tài, dự án đã và đang thực hiện trong LVS này. Do vậy, chúng tôi đã
lựa chọn thực hiện đề tài với tên gọi “Đánh giá mức độ kim loại nặng trong trầm
tích lƣu vực sông Nhuệ - Đáy và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trƣờng”. Nghiên cứu
này là một phần trong đề tài “Nghiên cứu và đánh giá sự tích tụ sinh học của kim
loại nặng trên một số loài cá kinh tế trong lƣu vực sông Nhuệ - sông Đáy và sự ảnh
hƣởng đến nghề nuôi trồng thuỷ sản trong lƣu vực sông” do Quỹ phát triển khoa
học và công nghệ quốc gia tài trợ.
Đề tài đƣợc thực hiện nhằm mục tiêu đánh giá đƣợc mức độ ô nhiễm của KLN
(Pb, Cd, Cu, Zn) trong trầm tích sơng Nhuệ - Đáy và các ao nuôi thủy sản (NTS) sử
dụng nƣớc từ hai sơng này. Từ đó đề xuất đƣợc các giải pháp bảo vệ môi trƣờng tại
LVS Nhuệ - Đáy. Các mục tiêu cụ thể nhƣ sau:
1. Đánh giá đƣợc mức độ tích luỹ KLN trong trầm tích LVS Nhuệ - Đáy.
2. Xác định đƣợc các yếu tố ảnh hƣởng đến mức độ tích luỹ KLN trong trầm
tích sơng và ao hồ qua việc xem xét các mối quan hệ giữa các yếu tố hố-lý
trong mơi trƣờng nƣớc và trầm tích với hàm lƣợng KLN trong trầm tích.
3. Đƣa ra các giải pháp cụ thể giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng LVS Nhuệ-Đáy.

2


CHƢƠNG I – TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tổng quan về các kim loại nặng nghiên cứu (Cd, Pb, Cu, Zn) và sự hình
thành trầm tích
1.1.1. Định nghĩa và nguồn gốc của kim loại nặng trong trầm tích các thuỷ vực
a) Định nghĩa
KLN bao gồm những kim loại nhƣ Hg, Pb, Cu, Cr, Ni, Cd, Zn, Fe... Chúng là
những kim loại có tỷ khối d > 5 và có khối lƣợng riêng lớn hơn 5g/cm3. Một số kim
loại có lợi cho cơ thể ngƣời và động vật ở hàm lƣợng và dạng nhất định nhƣ Fe
trong máu, hay Cu, Zn trong các enzim. Mặc dù vậy, hầu hết KLN gây hại cho

ngƣời, động vật và thực vật nhƣ Ni, Pb, Cd, Cr, Cu, Zn... khi vƣợt quá một ngƣỡng
cho phép. Tất cả các KLN có thể đƣợc hấp thụ và tích tụ trong các lồi sinh vật, kể
cả ngƣời [25].
Trầm tích là các vật chất tự nhiên bị phá vỡ bởi các q trình xói mịn hoặc do
thời tiết, sau đó đƣợc các dịng chảy vận chuyển đi và cuối cùng đƣợc tích tụ thành
các lớp trên bề mặt hoặc đáy của một khu vực chứa nƣớc nhƣ ao, hồ, sơng, suối,
biển. Q trình hình thành trầm tích là một q trình tích tụ và lắng đọng các chất
cặn lơ lửng (bao gồm cả các vật chất vô cơ và hữu cơ) để tạo nên các lớp trầm tích.
Ao, hồ, sơng, biển tích lũy trầm tích thành các lớp theo thời gian[12]. Vì vậy trầm
tích là một hỗn hợp phức tạp của các pha rắn bao gồm đất và những vật liệu đá gốc
có chứa sét, silic oxit, các chất vô cơ, các chất chất hữu cơ, quần thể các vi sinh vật,
và có thể chứa các hóa thạch. Trầm tích cũng có thể là nơi thành tạo của các nhiên
liệu hóa thạch nhƣ than đá, dầu mỏ và khí thiên nhiên.
b) Nguồn gốc của kim loại nặng trong trầm tích các thủy vực
Thủy quyển chiếm một diện tích lớn hơn rất nhiều thạch quyển trên bề mặt Trái
đất (khoảng 75%) và đƣợc chia thành các hồ, sông, cửa sông và biển. Kim loại tồn tại
trong thủy quyển nhƣ là chất hòa tan và các hạt lơ lửng ở trong nƣớc và trầm tích.
Trầm tích trong các hồ, sơng, cửa sông và biển chứa hàm lƣợng lớn KLN trong thủy

3


quyển

[19]

. Do có hiện tƣợng keo tụ tự nhiên ở vùng cửa sông nên hàm lƣợng các

KLN trong bùn đáy tại vùng này thƣờng cao hơn ở biển.
b1) Nguồn gốc tự nhiên

- Kim loại trong biển và đại dương
Sông và nhiệt dịch là nguồn cấp chất tan chính cho biển. Tiếp là khí quyển,
cung cấp cơ bản Al, Fe, Cu, Zn, Cd, Ce và Pb (đặc biệt là Pb, Zn). Trong đó Al, Fe,
Ce- có nguồn gốc tự nhiên từ bụi khống; Cu, Zn, Cd và Pb chủ yếu có nguồn gốc từ
dân sinh. Các KLN Mn, Fe, Ni, Mo, Cu, Zn và độc hại nhƣ As, Hg có nồng độ thấp
trong nƣớc biển là do độ hòa tan thấp, thủy phân và dễ bị hấp phụ. Sự trầm tích hóa
Fe, Mn đã đồng kết tủa nhiều KLN nhƣ Co, Ni, Cd, Zn, Pb, Cu… [11].
Mức độ KLN trong cửa sơng, vùng ven biển và trầm tích thay đổi đáng kể, phụ
thuộc đầu vào. Phần lớn đầu vào tự nhiên ở các cửa sơng là do bụi phóng xạ và
khoảng hơn 93% KLN đi vào cửa sông bị giữ lại. Khí quyển đƣa phần lớn KLN vào
biển. Sự tập trung KLN trong trầm tích biển thay đổi theo vị trí địa lý. Mức độ đƣợc
tìm thấy thƣờng cao hơn ở vùng nƣớc ven biển bởi vì gần nguồn ơ nhiễm [21].
- Kim loại trong nước lục địa
Nguồn cấp cho nƣớc lục địa là nƣớc khí tƣợng (mƣa, tuyết, sƣơng). Thành phần
hóa học nƣớc lục địa phụ thuộc chủ yếu vào vị trí địa lý, địa chất, khí tƣợng thủy văn
của vùng.
Nƣớc mặt: thành phần hóa học do thành phần nƣớc mƣa, nƣớc thổ nhƣỡng và 1
phần nƣớc ngầm hợp thành. Độ khống đa số các sơng ở khoảng > 10 - 300 mg/L.
Các nguyên tố thƣờng ở dạng keo là Fe, Al, Mn, Si và nhiều KLN [11].
Nƣớc ngầm: có đặc điểm độ khoáng cao hơn nƣớc mặt và thƣờng đƣợc chia
thành 3 loại: nhạt (< 1g/L), lợ (1 - 25 g/L) và mặn (25 - 50 g/L). Các nguyên tố chính
có nồng độ > 1mg/L, Si nhiều nhƣng thƣờng ở dạng không tan H4SiO4. Các nguyên
tố phụ và vết (Fe, Mn, Se, Hg…) có hàm lƣợng < 1 mg/L [11].
KLN (As, Pb, Cr(VI), Cd, Hg ...) có mặt trong nƣớc do nhiều ngun nhân:
trong q trình hồ tan các khống chất, các thành phần kim loại có sẵn trong tự
nhiên hoặc sử dụng trong các cơng trình xây dựng, các chất thải công nghiệp.

4

b2) Nguồn nhân tạo
Nguồn nhân tạo là nguồn chính đƣa các KLN vào trong nƣớc. Trong số các
nguồn nhân tạo trƣớc hết phải kể đến nguồn KLN đƣợc đƣa vào nƣớc mặt từ khí
quyển. Do ơ nhiễm từ các hoạt động giao thông, công nghiệp và nông nghiệp đã đƣa
các KLN vào khí quyển và sau đó lắng đọng lên mặt đất.
Một số nghiên cứu chi tiết cho thấy, môi trƣờng xung quanh lị nấu kim loại
thƣờng bị ơ nhiễm. Một số trƣờng hợp đƣợc biết rõ là các lò nấu Ni - Cu ở Sudbury,
xƣởng đúc Cu ở Gusum, Thụy Điển và lò nấu Pb - Zn ở Avenmouth, Anh và ở Việt
Nam, các làng nghề đúc Cu ở Huế hay Bắc Ninh, các xƣởng nấu thép ở Thái
Nguyên… đã là nguồn gây ơ nhiễm KLN. KLN giải phóng vào môi trƣờng diễn ra ở
đầu dây chuyền sản xuất, bất cứ khi nào quặng đƣợc khai thác, trong suốt quá trình
sử dụng các sản phẩm chứa chúng, và cũng ở cuối dây chuyền sản xuất. Tổng lƣợng
bụi chứa kim loại thải ra ngồi khí quyển từ những lị nấu kim loại gần Sudbury trung
bình là 1,89×104 tấn/năm vào giữa những năm 1973 và 1981, bao gồm 4,2×103 tấn
bụi Fe/năm, 6,7×102 tấn bụi Cu/năm; 5,0×102 tấn bụi Ni/năm; 2,0×102 tấn bụi
Pb/năm và 1,2×10 tấn bụi As/năm [9]. Nhìn chung, có khoảng 50% lƣợng bụi phát tán
từ các lò nấu kim loại không đi xa đƣợc. Tỉ lệ lắng đọng lên mặt đất đặc biệt lớn ở
những nơi gần nguồn chính và chúng cũng giảm theo cấp số mũ, khi khoảng cách
tăng. Tiếp sau đó, nhờ q trình rửa trơi và nƣớc mƣa đã làm tăng thêm hàm lƣợng tự
nhiên của các KLN trong nƣớc.

5


Bảng 1.1: Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng từ các ngành cơng nghiệp [11]
1

Khai khống, luyện kim

As, Cd, Hg, Pb, Ni, Cr, Zn, Cu

2

Nhựa

Co, Cr, Cd, Hg

3

Dệt

Zn, Al, Ti, Sn

4

Vi điện tử

Cu, Ni, Cd, Zn, Sb

5

Bảo quản gỗ

Cu, Cr, As

6

Lọc dầu

Pb, Ni, Cr

7

Lắng đọng từ khí quyển

As, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn...

8

Phân bón hóa học

Cd, As, Cu, Mn

9

Bùn thải

Cd, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Zn

10

Vôi

As, Pb

Nguồn nƣớc thải sinh hoạt từ các hộ gia đình, bệnh viện, khách sạn, trƣờng
học, cơ quan cũng đƣa vào nguồn nƣớc một lƣợng KLN đáng kể. Đặc biệt là cặn
thải sinh hoạt thơng qua q trình bài tiết của con ngƣời.
Nguồn nƣớc thải từ các hoạt động nông nghiệp do sử dụng phân bón hóa học,
thuốc trừ sâu, trầm tích sơng hồ và nƣớc thải đơ thị cho mục đích tƣới tiêu cũng là

nguyên nhân gây tích luỹ KLN vào trong nguồn nƣớc. Đặc biệt là thuốc trừ sâu.
Lƣợng thuốc phun thông thƣờng lớn, đến 8,7 kg/ha/năm; tùy vào loại hạt giống, vào
bệnh gây hại và vào công thức thuốc

[9]

. Tùy thuộc vào chất nền của thuốc trừ sâu

sử dụng mà tất cả các nguyên tố này có thể đọng lại trên ruộng đồng, trong cây và
trong hệ sinh thái. Do các nguyên tố này bị liên kết tạo phức bởi các chất hữu cơ
(CHC) trong đất và bởi các bề mặt trao đổi ion khác với hạt keo đất, chúng rất hiếm
khi hịa tan và có xu hƣớng tích tụ lại trong nƣớc. Chẳng hạn, nồng độ Pb lớn đến
890 ppm, và 126 ppm As đƣợc tìm thấy trong đất bề mặt của vƣờn táo (Malus
pumila) ở Ontario, so với mức nền của nguyên tố này tƣơng ứng là < 25 và < 10
ppm [9]. Sự tích tụ này do hơn 70 năm sử dụng Pb, As trong thuốc trừ sâu, đặc biệt
là để chống lại bƣớm tuyết (Laspeyresia pomonella) gây nên bệnh táo sâu.

6


Ô nhiễm nƣớc bởi KLN chủ yếu do nƣớc thải chƣa xử lý hoặc xử lý chƣa đạt yêu
cầu đã thải ra môi trƣờng. Bùn thải từ xử lý nƣớc thải đô thị chứa nhiều CHC và dinh
dƣỡng đa lƣợng (N, P), vẫn chứa một lƣợng đáng kể KLN (cao hơn trong đất và thực
vật). Zn, Cd và Pb là ba KLN chính trong nƣớc thải, ngồi ra cịn Cr, Cu và Hg [11].
KLN trong nƣớc thƣờng bị hấp thụ bởi các hạt sét, phù sa lơ lửng trong nƣớc.
Các chất lơ lửng này dần dần lắng đọng xuống đáy và làm cho nồng độ KLN trong
trầm tích cao hơn rất nhiều so với trong nƣớc.
1.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích thuỷ vực
Trong môi trƣờng nƣớc, nồng độ, sự di chuyển, sự biến đổi và độc tính của
kim loại trƣớc hết bị kiểm sốt bởi: (1) các đặc tính lý học, hóa học của hợp chất;

(2) các đặc tính lý, hóa, sinh học của hệ sinh thái và (3) nguồn và tỉ lệ của kim loại
trong môi trƣờng [8].
Hàm lƣợng KLN trong trầm tích sơng, hồ biến đổi rất lớn theo vị trí từ gần với
hàm lƣợng tự nhiên đến hàm lƣợng cao gấp hàng ngàn lần ở những nơi gần với các
nguồn công nghiệp hay khai mỏ liên quan đến kim loại.
Các yếu tố ảnh hƣởng có thể đến hàm lƣợng KLN trong trầm tích đƣợc biểu
thị bằng hàm số:
Hàm số: T = f (L, H, G, C,V, M, e)z [8]
Trong đó:

T - hàm lƣợng các nguyên tố vết trong trầm tích;
L - ảnh hƣởng của q trình hình thành đá;
H - tác động thuỷ học;
G - đặc điểm địa lý;
C - tác động nhân tạo;
V - ảnh hƣởng của thực vật;
M - tác động của khai khoáng;
e - sai số (tất cả các yếu tố khơng đƣợc tính đến).

Tại một khu vực, một hay nhiều yếu tố có thể cùng tác động và hàm lƣợng của
nguyên tố vết sẽ phụ thuộc vào tính chất và cƣờng độ các yếu tố tham gia. Các quá
trình quan trọng ảnh hƣởng đến dạng tồn tại của KLN trong trầm tích gồm hấp phụ

7


hoá học lên các oxit Mn/Fe, kết tủa các hợp chất KLN, kết tụ/tạo phức của KLN với
các CHC có hoạt tính. Do ảnh hƣởng của các yếu tố và q trình nói trên đến sự
hình thành các hợp chất chứa KLN trong các thuỷ vực là không giống nhau nên tỷ
lệ % các dạng tồn tại của KLN trong các thuỷ vực này cũng rất khác biệt [8].

Hàm lƣợng của các nguyên tố KLN trong trầm tích khác nhau theo khoảng
cách từ nguồn, do vật liệu bị khuyếch tán trong q trình vận chuyển trong sơng.
Ngồi ra, sự tích tụ hay khả năng lắng đọng của các ion kim loại trong trầm
tích phụ thuộc vào các thơng số hóa - lý trong môi trƣờng cơ bản nhƣ pH, thế ô xi
hóa - khử (Eh) và các bon hữu cơ tổng số (TOC). Cụ thể:
Độ pH không chỉ ảnh hƣởng đến tính độc của các kim loại trong mơi trƣờng
mà còn là một nhân tố ảnh hƣởng lớn đến sự phát triển của động - thực vật thủy
sinh. Yếu tố pH có thể làm ảnh hƣởng đến tốc độ tăng trƣởng, tỷ lệ sống và khả
năng nhiễm bệnh của các lồi thủy sản.
Thế ơ xi hóa - khử là một chỉ tiêu hoá - lý giản đơn nhất dùng để đánh giá mức
độ ơ xi hố - khử của mơi trƣờng nƣớc, đất. Đất khơ, thốt nƣớc, thống khí, chứa
nhiều chất dạng ơ xi hố (O2, NO3-, Fe3+, Mn4+, Mn3+, Cu2+ và vi sinh vật hiếu khí)
đƣợc thể hiện bằng Eh cao; ngƣợc lại, đất ngập nƣớc, bí, chặt, trong đất chứa nhiều
chất khử (H2, Fe2+, Mn2+, Cu+, vi sinh vật yếm khí và các sản phẩm phân giải xác
hữu cơ trong điều kiện yếm khí) đƣợc biểu hiện qua giá trị Eh thấp. Dù trong điều
kiện ơ xi hố hay điều kiện khử ôxi, CHC vẫn đƣợc phân huỷ chỉ khác nhau về tốc
độ phản ứng và sản phẩm phân giải. Thế ơ xi hóa khử ảnh hƣởng trực tiếp đến dạng
tồn tại của các KLN trong trầm tích và vùng nƣớc lân cận.

8


Bảng 1.2: Ảnh hƣởng của trạng thái ơ xi hố - khử đến các dạng sản phẩm
phân giải xác hữu cơ [17]
Thành phần chất hữu cơ

Sản phẩm ơ xi hố (ox)

Sản phẩm khử (Red)

C

CO2

CH4, CO

N

NO2-, NO3-

NH3, N2

S

SO42-

H2 S

P

PO43-

PH3

Fe

Fe3+

Fe2+

Mn

Mn3+, Mn4+

Mn2+

Cu

Cu2+

Cu+

CHC tích tụ ở bề mặt giữa nƣớc và đất. Trên lớp bề mặt này diễn ra hoạt động
rất mạnh của các vi khuẩn. Do nƣớc không di chuyển tự do trong nền đáy nên hoạt
động của vi khuẩn nhanh chóng làm giảm hàm lƣợng ô xi trong nƣớc ở nền đáy. Sự
phân hủy CHC trong bùn dẫn đến hàm lƣợng ô xi hịa tan thấp do sự tiêu hao ơ xi
trong các q trình ơ xi hóa.
1.1.3. Dạng tồn tại của các kim lại nặng nghiên cứu (Cd, Pb, Cu, Zn) trong trầm
tích và ảnh hưởng của chúng đến đời sống thuỷ sinh vật và con người
a) Dạng tồn tại của các kim loại nặng trong trầm tích
Trầm tích bùn đáy là kết quả lắng tụ của đất đá, chất thải từ hoạt động công
nghiệp, giao thông, nông nghiệp, sinh hoạt... Vì vậy, bùn đáy có đầy đủ các loại ơ
nhiễm: hữu cơ yếm khí gây thối, hóa chất, KLN, ơ nhiễm dầu, tàn dƣ phân bón và
thuốc trừ sâu; trong đó, đáng quan tâm là ơ nhiễm hóa chất và KLN.
Trong q trình di chuyển trong mơi trƣờng, các ion kim loại đều có sự
biến đổi rõ rệt về tính chất lý học và hố học, điều này hồn tồn phụ thuộc vào mơi
trƣờng mà ion kim loại đó di chuyển.
Theo Tessier [19], kim loại trong mẫu trầm tích và mẫu đất tồn tại ở 5 dạng chủ
yếu sau:

9


+ Dạng trao đổi: Kim loại trong dạng này liên kết với các hạt keo trong trầm
tích (sét, hydrat của oxit săt, oxit mangan, axit humic) bằng lực hấp phụ yếu;
+ Dạng liên kết với cácbonat: Các kim loại tồn tại ở dạng kết tủa muối
cacbonat;
+ Dạng liên kết với Fe - Mn oxit: Ở dạng liên kết này kim loại đƣợc hấp phụ
trên bề mặt của Fe - Mn oxi hydroxit và không bền trong điều kiện khử;
+ Dạng liên kết với hữu cơ: Các kim loại ở dạng liên kết với hữu cơ sẽ không
bền trong điều kiện oxi hóa;
+ Dạng cặn dƣ: Phần này chứa các khống chất bền vững tồn tại trong tự
nhiên có thể giữ các vết kim loại trong nền cấu trúc của chúng, hoặc một số kết tủa
bền khó tan của các kim loại nhƣ PbS, HgS...
Ngồi ra, KLN trong trầm tích cịn tồn tại trong các sinh vật đáy nhƣ các động
vật thân mềm, vi sinh vật, ấu trùng, côn trùng,… Hàm lƣợng KLN cao khi ở trong
điều kiện môi trƣờng (pH) thay đổi sẽ có những dạng mới tạo thành, khác hẳn chất
cũ, vì vậy tính độc cũng hồn tồn thay đổi. Ví dụ, Cu trong điều kiện pH trung
tính, Cu ở dạng phức chelate, không độc lắm, nhƣng khi vào vùng nƣớc phèn, Cu sẽ
ở dạng hoạt hóa CuO, cịn khi vào vùng phèn mặn Cần Giờ sẽ có thể là sulphate
đồng (CuSO4) có độ độc cao hơn rất nhiều lần so với chính nó khi cịn ở trong kênh
rạch thành phố… Sự thay đổi này đƣợc thể hiện dƣới bảng sau:
Bảng 1.3: Sự biến đổi dạng hoạt tính của một số kim loại nặng trong điều kiện
môi trƣờng khác nhau [9]
Kim loại nặng

Môi trƣờng phèn

Môi trƣờng mặn

Cd

Cd2+, CdSO4, CdCl+

Cd2+, CdSO4, CdCl+, CdHCO3+

Pb

Pb2+, PbSO4, PbHCO3+

PbCO3, PbHCO3+, Pb(CO3)22-, PbOH+

Cu
Zn

CuCO3, CuO, CuB(OH)4+,

2+

Cu

Cu(B(OH)4)2

Zn2+, ZnSO4, ZnHCO3+

10

ZnHCO3+, ZnCO3, Zn2+, ZnB(OH) 4+

Trong nƣớc, một chất có thể tồn tại dƣới ba dạng khác nhau và đều có thể ảnh
hƣởng đến sự tác động của nó đối với sinh vật, đó là: (1) hòa tan; (2) bị hấp thụ bởi
các thành phần vô sinh hoặc hữu sinh và lơ lửng trong nguồn nƣớc hoặc lắng tụ
xuống đáy và (3) tích tụ trong cơ thể sinh vật [9]. Các chất hòa tan trong nguồn nƣớc
dễ bị các sinh vật hấp thụ. Các chất kỵ nƣớc có thể lắng xuống bùn đáy, ở dạng keo,
khó bị sinh vật hấp thụ. Chúng trở thành trầm tích đáy có thể tái hoạt động khi lớp
trầm tích bị xáo trộn. Ngồi ra, KLN có thể tích tụ trong cơ thể sinh vật tại các mô
khác nhau, qua q trình trao đổi chất và thải trở lại mơi trƣờng nƣớc qua con
đƣờng bài tiết.
b) Ảnh hưởng của kim loại nặng lên con người và đời sống thủy sinh vật
Nhiều KLN có vai trị quan trọng cho dinh dƣỡng của thực vật và động vật.
Chúng đóng một vai trị thiết yếu trong qua trình trao đổi dinh dƣỡng và sự phát
triển. Các kim loại cần thiết gồm Co, Cu, Cr, Fe, Mn, Ni, Mo, Se, Sn và Zn. Nhu
cầu đối với KLN ở các sinh vật khác nhau thay đổi khác nhau nhƣng đều ở mức vi
lƣợng. Sự mất cân đối nghiêm trọng có thể dẫn đến tử vong, trong khi đó, sự mất
cân bằng và vƣợt qua ngƣỡng cho phép làm suy yếu sức khỏe sinh lý, giảm sự sinh
trƣởng và phát triển của sinh vật, ví dụ nhƣ sự nhiễm Cd ở loài trai nƣớc ngọt
Anodonta anatina làm ảnh hƣởng nghiêm trọng đến sức khỏe sinh lý của lồi này
thơng qua việc gây rối loạn trao đổi can-xi và dinh dƣỡng của chúng

[23, 24]

. Một số

KLN nhƣ Pb, Hg, Cd có thể gây độc ngay ở nồng độ thƣờng quan sát đƣợc trong
đất và nƣớc, nghĩa là ở nồng độ rất thấp. Đây là những KLN không cần thiết cho sự
sinh trƣởng và phát triển của sinh vật.
Các KLN (Ag, As, Cd, Cu, Hg, Ni, Pb và Zn) có thể có mặt trong hệ lỏng ở cả
hai dạng hòa tan (gây hiệu ứng độc trên tất cả các sinh vật sống, gồm các động vật
có xƣơng và không xƣơng) và dạng hạt (gồm vật chất dạng hạt hoặc keo hấp phụ

trên các hạt trầm tích, lơ lửng, trong các phức trung gian và trên các hạt keo Mn/Fe
hydroxit liên kết với chất hữu cơ và cacbonat,…).
Các thủy sinh vật có thể bị tác động bởi các độc chất có trong nƣớc và trầm
tích hay trong thức ăn. Các độc chất tan trong nƣớc có tính hoạt động hơn các hóa

11


chất khơng tan trong nƣớc là những hóa chất thƣờng kết nối với các vật thể lơ lửng,
chất hữu cơ,... Các chất tan trong nƣớc có thể xâm nhập cơ thể sinh vật qua tồn bộ
diện tích bề mặt cơ thể, qua mang, qua miệng. Các độc chất trong thức ăn có thể bị
hấp thụ qua đƣờng tiêu hóa. Các độc chất đƣợc hấp thụ có thể xâm nhập cơ thể sinh
vật thông qua da, mang, đi vào máu và gây tác động độc lên sinh vật.
Qua nhiều nghiên cứu cho thấy, một số KLN đƣợc tích lũy trong rau muống,
cây lúa và trong động vật đáy nhƣ nghêu, sò, ốc,.… KLN tích lũy trong bùn đáy, sau
đó thực vật phù du hấp thụ, động vật phù du, nguyên sinh và tơm, cá nhỏ ăn thực vật,
lại tích lũy trong chúng, cá lớn ăn những cá, tôm nhỏ sẽ tiếp tục tích lũy và sau cùng
con ngƣời ăn tơm, cá sẽ tích lũy dƣ lƣợng KLN đó và bị ngộ độc. Sự tích lũy này có
tính tăng dần và dẫn đến ngộ độc cấp tính hay mạn tính. Thực tế ở Nhật Bản, bệnh
"Itai - Itai" (đau nhức nhối các khớp, xƣơng) là do ngƣời ta ăn phải gạo từ lúa trồng
trên cánh đồng đã bị ô nhiễm Cd (0,91 - 4,23 ppm trong gạo hạt) thải ra từ thành phố
lân cận

[9]

. Cũng tại Nhật Bản, ô nhiễm Hg trong trầm tích ven biển thuộc vịnh

Tokyo đã tích lũy vào cá, ngƣời ta ăn phải cá bị ngộ độc và 40 năm sau sự ơ nhiễm
vẫn cịn gây ảnh hƣởng.
Dƣới đây là phân tích cụ thể về sự ảnh hƣởng của một số KLN lên con ngƣời

và đời sống thủy sinh vật.
- Cadimi (Cd):
Đối với thủy sinh vật: Cd hấp thụ vào các cơ quan gan tụy, vỏ, mang và các bộ
phận khác của tôm. Gan tụy và mang hấp thụ cao nhất. Tuy nhiên, Cd ít ảnh hƣởng
đến quá trình lột xác của tơm. Đối với giáp xác, hàm lƣợng Cd trong nƣớc phải nhỏ
hơn 2,0 mg/L [27]. Giới hạn cho phép đối với Cd theo QCVN 38:2011 về chất lƣợng
nƣớc mặt bảo vệ đời sống thủy sinh là ≤ 0,005 mg/l

[15]

. Cd bắt đầu ảnh hƣởng tới

sự tăng trƣởng và phát triển của tảo lục Parachlorella kessleri ở nồng độ rất thấp,
khoảng 3 µg/L. Ở nồng độ 8 µg Cd/L tảo lục này bị ảnh hƣởng rõ rệt về tốc độ tăng
trƣởng, cấu trúc, kích cỡ tế bào và tình trạng sinh lý [22].
Đối với con người: Với nồng độ phơi nhiễm Cd thấp qua con đƣờng tiêu hóa,
Cd dƣờng nhƣ di chuyển đến mơi trƣờng trong màng nhầy ruột non, nơi mà nó có

12


thể bị tách ra trong nhiều ngày. Sau khi đƣợc đƣa vào trong máu, Cd di chuyển trực
tiếp đến gan và thận. Khi vào trong cơ thể, Cd đƣợc đào thải ra ngoài rất chậm và
đặc biệt là trong thận phải mất khoảng 10 - 30 năm để đào thải một nửa lƣợng Cd ra
ngồi. Sự tích lũy Cd trong thận vẫn còn tồn tại đến 50 - 60 năm tuổi và sau đó nó
mới bắt đầu giảm xuống. Vào tuổi đó, hơn 1/3 trong tổng số bệnh ở ngƣời xảy ra
trong thận. Tại đây, nồng độ Cd đủ cao để phá hủy tế bào thận, dẫn đến gia tăng sự
bài tiết Cd trong nƣớc tiểu và giảm nồng độ Cd trong thận [10].
- Chì (Pb):
Đối với thủy sinh vật: Bùn đáy là nguồn tiếp nhận Pb rất đáng kể, do các hợp

chất Pb trong mơi trƣờng nƣớc thƣờng ít tan và có xu hƣớng lắng đọng xuống đáy.
Sinh vật đáy nhƣ các lồi nhuyễn thể, ấu trùng, cơn trùng, thực vật đáy, v.v… là
những loài trực tiếp bị ảnh hƣởng bởi Pb có trong thành phần của bùn lắng. Tơm có
đặc tính chui xuống lớp mặt đáy để nghỉ, nên ngƣời ta nghi tơm chết có thể do ngộ
độc Pb. Một số lồi có đặc tính đặc biệt nhƣ lồi lƣơn vào mùa đơng ngừng kiếm ăn
và vùi mình trong lớp bùn, nên chúng có khả năng bị hấp thụ Pb với hàm lƣợng khá
lớn [10].
Quá trình hấp thụ Pb của cá chủ yếu xảy ra qua đƣờng hô hấp và tiêu hóa. Khả
năng hấp thụ Pb của cá phụ thuộc vào khu vực sống, chủng lồi, giới tính, độ tuổi
và độ chín của khả năng sinh sản. Pb tích tụ trong các bộ phận khác nhau trong cơ
thể cá với hàm lƣợng khác nhau.
Độc tính của Pb đối với các sinh vật thủy sinh phụ thuộc vào loài sinh vật và
hàm lƣợng cũng nhƣ dạng tồn tại của Pb trong nƣớc. Tetraalkyl chì độc hơn nhiều
so với Pb vơ cơ, trong đó tetraethyl chì là độc nhất. Trên thực tế, tetraethyl chì gần
nhƣ khơng độc nhƣng khi bị quang phân tạo thành triethyl chì thì hợp chất này có
khả năng gây ức chế nghiêm trọng đối với sự sinh trƣởng của tế bào.
Đối với tảo, hàm lƣợng gây độc của Pb thay đổi trong khoảng từ 10 µg/L đến
1 mg/L. Pb ở hàm lƣợng >1 mg/L có thể gây độc cấp tính cho cá. Tình trạng nhiễm
độc bán cấp kèm theo những ảnh hƣởng về hệ tạo máu, hệ thần kinh và sự tăng

13


trƣởng xảy ra ở cá khi hàm lƣợng Pb trong nƣớc là 10 - 15 µg/L. Nhiễm độc mãn
tính đối với các sinh vật nhạy cảm xảy ra ở nồng độ Pb khoảng 5 – 10 µg/L [10].
Đối với con người: Trong cơ thể, Pb khơng bị chuyển hóa, chỉ đƣợc vận
chuyển từ bộ phận này sang bộ phận khác, một phần bị đào thải qua đƣờng bài tiết
và phần lớn đƣợc tích tụ lại trong một số cơ quan với hàm lƣợng tăng dần theo thời
gian tiếp xúc. Chính vì vậy, ảnh hƣởng gây độc của Pb là rất nghiêm trọng và lâu
dài.

Thông thƣờng, mức độ nhiễm độc Pb đƣợc biểu thị thông qua hàm lƣợng Pb
trong máu (gọi tắt là PbB). Đồng thời, các tiêu chuẩn về sức khoẻ và môi trƣờng
liên quan đến nhiễm độc Pb cũng đƣợc xác định bằng thông số này. Từ khi độc học
về Pb đƣợc con ngƣời nghiên cứu cho tới thập niên 1960, hàm lƣợng Pb trong máu
60 µg.dL–1 đƣợc coi là bắt đầu gây nguy hại đối với cả trẻ em và ngƣời lớn. Sau đó,
con số này giảm xuống cịn 30 µg.dL–1 (năm 1975) và 25 µg.dL–1 (năm 1985). Ngày
nay, hàm lƣợng Pb trong máu đƣợc coi là bắt đầu gây nguy hại đối với trẻ em là 10
µg.dL–1 và đối với ngƣời lớn là 25µg.dL–1 (Theo Trung tâm kiểm soát bệnh tật và
Viện nghiên cứu quốc gia về an toàn lao động và sức khoẻ Liên bang Mỹ. µg.dL–1 =
100g/L) [10].
- Đồng (Cu):
Cu cũng là một nguyên tố thiết yếu của nhiều enzim. Trong tất cả các loài
động vật nghiên cứu, khi hấp thụ một lƣợng lớn vƣợt nhu cầu dinh dƣỡng, Cu sẽ
tích lũy ở các mơ, đặc biệt ở trong gan. Khả năng tích trữ Cu trong gan ở các loài
khác nhau thay đổi rất lớn và ngƣỡng hấp thụ Cu của các loài cũng khác nhau rất
nhiều.
Đối với thủy sinh vật: Các nghiên cứu siêu cấu trúc của gan cá hồi bảy màu
Salmo gairdneri trong thời kỳ phát triển bị nhiễm độc Cu đã cung cấp những thông
tin về các thay đổi xảy ra khi Cu tích lũy ở gan [10].
Cu2+ ảnh hƣởng đến 80% quá trình quang hợp của tảo ở nồng độ 0,1 mg/L. Ở
nồng độ 0,05 mg/L ức chế sự phát triển của tảo đến 40%. Liều lƣợng 16~32 mg/kg
thức ăn sẽ ảnh hƣởng đến sự tăng trƣởng của cá nheo Mỹ nhƣng không ảnh hƣởng

14


đến tế bào máu cũng nhƣ là cơ cá. Tuy nhiên, loài cá này sẽ bị tiêu diệt hoàn toàn ở
liều 63 mg/L ở dạng Cu2+ của CuSO4.5H2O [27].
Đối với con người: Khi thiếu hụt hay dƣ thừa Cu đều gây ảnh hƣởng nghiêm
trọng cho sức khỏe vì Cu cần thiết trong việc sử dụng Fe và một số enzim tham gia

trong các q trình sinh lý sinh hóa của cơ thể sinh vật. Các hợp chất của Cu không
độc lắm, các muối Cu gây tổn thƣơng đƣờng tiêu hóa, gan, thận và niêm mạc. Độc
nhất là muối đồng xyanua.
- Kẽm (Zn):
Đối với thủy sinh vật: Zn là một trong những nguyên tố quan trọng trong sự
phân chia tế bào và sự phát triển của cả động vật lẫn thực vật bởi vì là thành phần
chủ yếu của metallo enzim và là đồng tác nhân cho việc điều khiển hoạt động của
các enzim phụ thuộc vào Zn.
Hàm lƣợng Zn trong chế độ dinh dƣỡng có tác động độc rõ ràng, tùy thuộc vào
tỉ lệ Cu và Zn trong máu. Zn trong nƣớc với hàm lƣợng từ 0,5 - 1,2 mg/L, trong 24
giờ làm giảm đáng kể lƣợng bạch cầu đếm đƣợc trong máu cá hồi. Cá hồi bảy màu
mới nở bị nhiễm độc Zn kéo dài ở các nồng độ dƣới mức gây chết sẽ gây ra chứng
phù và hoại tử mơ gan. Zn là chất kháng chuyển hóa của Cd, do đó hấp thụ một
lƣợng lớn Zn trong động vật có thể bảo vệ sinh vật chống lại các tác động tiềm tàng
của việc nhiễm độc Cd [10].
Đối với con người: khi trong cơ thể thiếu hay dƣ thừa Zn đều ảnh hƣởng đến
hệ miễn dịch, sự nhạy cảm, sinh sản, hệ thần kinh và gây ung thƣ. Bên cạnh đó, nếu
thiếu hụt Zn thì sẽ gây ra các tiệu chứng: mù màu, viêm da, bệnh gan, liệt dƣơng,
teo tinh hoàn,...[28]. Khi bị ngộ độc Zn sẽ cảm thấy miệng có vị kim loại, đau bụng,
mạch chậm, co giật...
1.2. Hiện trạng ơ nhiễm kim loại nặng trong trầm tích của các LVS trong và
ngồi nƣớc
1.2.1. Lưu vực sơng ngồi nước
Trên thế giới có rất nhiều con sơng hiện đang bị ảnh hƣởng nghiêm trọng từ
các hoạt động sản xuất trong nông nghiệp, công nghiệp. Chất thải từ các hoạt động

15