(Luận văn thạc sĩ) khảo sát, đánh giá sự phân bố hàm lượng các kim loại nặng trong nước và trầm tích hệ thống sông đáy
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.11 MB, 97 trang )
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Nguyễn Kim Thùy
KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ SỰ PHÂN BỐ HÀM LƯỢNG
CÁC KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC VÀ TRẦM TÍCH
HỆ THỐNG SƠNG ĐÁY
Chun ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60 44 29
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. TẠ THỊ THẢO
Hà Nội - 2011
Luận văn tốt nghiệp
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................................3
1.1. Tổng quan về lƣu vực sông Đáy .......................................................................3
1.1.1. Đặc điểm tự nhiên và kinh tế - xã hội lƣu vực sông Đáy ...........................3
1.1.2. Tổng quan về hiện trạng môi trƣờng lƣu vực sông Đáy ............................7
1.2. Hệ số phân bố của các kim loại nặng .............................................................12
1.2.1. Vai trò của chất rắn lơ lửng ......................................................................13
1.2.2. Vai trò của chất hữu cơ ............................................................................14
1.3. Độc tính kim loại nặng ...................................................................................15
1.4. Các phƣơng pháp phân tích kim loại nặng .....................................................18
1.4.1. Phƣơng pháp quang phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS) ......................18
1.4.2. Các phƣơng pháp khác xác định kim loại nặng .......................................23
1.5. Các phƣơng pháp xử lý mẫu nƣớc và trầm tích..............................................26
1.5.1. Nguyên tắc xử lý mẫu ..............................................................................26
1.5.2. Một số phƣơng pháp xử lý mẫu trầm tích xác định hàm lƣợng kim loại
nặng ....................................................................................................................27
1.5.3. Một số phƣơng pháp xử lý mẫu nƣớc xác định hàm lƣợng kim loại nặng
............................................................................................................................28
1.6. Xử lý thống kê số liệu phân tích ....................................................................29
1.6.1. Phân tích phƣơng sai đa biến (MANOVA) ..............................................29
1.6.2. Phân tích thành phần chính (PCA) ...........................................................30
1.6.3. Phân tích nhóm (CA) ................................................................................31
1.6.4. Phần mềm máy tính ..................................................................................32
1.7. Giới thiệu về GIS (Geographic Information System).....................................32
1.7.1. Khái niệm GIS ..........................................................................................32
1.7.2. Ứng dụng GIS trong phân tích mơi trƣờng ..............................................33
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM ................................................................................34
Luận văn tốt nghiệp
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
2.1. Đối tƣợng, nội dung, phƣơng pháp nghiên cứu ..............................................34
2.2. Hóa chất và dụng cụ .......................................................................................34
2.3. Lấy mẫu, xử lý mẫu, bảo quản mẫu................................................................36
2.3.1. Lấy mẫu ....................................................................................................36
2.3.2. Xử lý mẫu sơ bộ và bảo quản mẫu ...........................................................40
2.4. Phƣơng pháp xử lý mẫu trầm tích...................................................................41
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................42
3.1. Tối ƣu hoá điều kiện phân tích bằng ICP-MS ................................................42
3.1.1. Chọn đồng vị phân tích ............................................................................42
3.1.2. Độ sâu mẫu (Sample Depth - SDe): .........................................................44
3.1.3. Công suất cao tần (Radio Frequency Power - RFP ..................................44
3.1.4. Lƣu lƣợng khí mang (Carier Gas Flow Rate - CGFR): ...........................45
3.1.5. Thế thấu kính ion ......................................................................................47
3.1.6. Tóm tắt các thơng số tối ƣu của thiết bị phân tích ...................................47
3.2. Đánh giá phƣơng pháp phân tích ....................................................................48
3.2.1. Khoảng tuyến tính ....................................................................................48
3.2.2. Đƣờng chuẩn ............................................................................................49
3.2.3. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng ...............................................52
3.2.4. Đánh giá độ đúng của phép đo .................................................................54
3.3. Kết quả phân tích hàm lƣợng kim loại nặng trong mẫu nƣớc bề mặt ............55
3.4. Kết quả phân tích hàm lƣợng kim loại nặng trong thành phần lơ lửng của các
mẫu nƣớc bề mặt. ...................................................................................................59
3.5. Kết quả phân tích hàm lƣợng kim loại nặng trong trầm tích hệ thống sơng
Nhuệ-Đáy ...............................................................................................................62
3.6. Phân tích phƣơng sai đa biến (MANOVA) .....................................................63
3.6.1. Mẫu nƣớc:.................................................................................................63
3.6.2. Mẫu chất lơ lửng: .....................................................................................64
3.6.3. Mẫu trầm tích mặt: ...................................................................................65
3.7. Xác định hệ số phân bố của các kim loại nặng tại các địa điểm thuộc lƣu vực
sông Đáy ................................................................................................................65
Luận văn tốt nghiệp
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
3.8. Phân tích thống kê đa biến xác định nguồn gốc và phân bố ô nhiễm kim loại
nặng. .......................................................................................................................67
3.8.1. Pha lỏng: ...................................................................................................67
3.8.2. Chất rắn lơ lửng và trầm tích:...................................................................71
3.9. Biểu diễn phân bố khơng gian hàm lƣợng các kim loại nặng và lan truyền ô
nhiễm các kim loại nặng trong nƣớc và trầm tích lƣu vực sông Đáy ....................75
KẾT LUẬN ...............................................................................................................83
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................85
Luận văn tốt nghiệp
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Ước tính hàm lượng chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt ở lưu vực
sông Nhuệ - Đáy, 2005 ................................................................................................9
Bảng 1.2. Thống kê lượng chất thải của các ngành sản xuất công nghiệp của các
tỉnh thành trong lưu vực sông Nhuệ - Đáy ................................................................10
Bảng 1.3. Hệ số phân bố tại các hàm lượng chất rắn lơ lửng của một số kim loại
nặng (Theo Ambrose) ................................................................................................13
Bảng 2.1. Tọa độ địa lý và thông tin lấy mẫu ...........................................................39
Bảng 3.1. Số khối, tỷ lệ đồng vị ................................................................................43
Bảng 3.2. Các thông số tối ưu cho máy đo ICP-MS .................................................47
Bảng 3.3. Đường chuẩn các nguyên tố khi dùng phương pháp ICP-MS ................50
Bảng 3.4. Giá trị LOD và LOQ của 1 số nguyên tố dùng phép đo ICP-MS ...........53
Bảng 3.5. Kết quả phân tích mẫu chuẩn MESS-3 bằng phương pháp ICP-MS .......54
Bảng 3.6. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu môi trường thông thường của các mẫu
nước bề mặt lưu vực sông Nhuệ - Đáy ......................................................................55
Bảng 3.7. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng trong mẫu nước bề mặt tại
các địa điểm thuộc lưu vực sông Nhuệ - Đáy ...........................................................57
Bảng 3.8. Giới hạn nồng độ kim loại nặng trong nước mặt .....................................58
Bảng 3.9. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng trong mẫu chất rắn lơ lửng
tại các địa điểm thuộc lưu vực sông Nhuệ - Đáy ...................................................... 60
Bảng 3.10. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng trong mẫu trầm tích tại các
địa điểm thuộc lưu vực sông Nhuệ - Đáy ..................................................................62
Bảng 3.11. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng đất ( QCVN) .....................63
Bảng 3.12. Log–Kd các kim loại nặng tại các địa điểm thuộclưu vực sông NhuệĐáy ............................................................................................................................66
Luận văn tốt nghiệp
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Bản đồ các tỉnh nằm trong lưu vực sơng Đáy ...........................................3
Hình 1.2. Phần trăm lượng nước thải của các ngành vào lưu vực sơng Nhuệ - Đáy 8
Hình 1.3. Ứng dụng phương pháp phân tích ICP-MS trong các lĩnh vực ...............20
Hình 2.1. Sơ đồ khối về nguyên tắc cấu tạo của hệ ICP- MS ..................................35
Hình 2.2. Hình ảnh máy ICP – MS (ELAN 9000) ....................................................36
Hình 2.3. Sơ đồ các vị trí lấy mẫu ............................................................................38
Hình 3.1. Độ sâu mẫu của máy ICP - MS ................................................................44
Hình 3.2. Ảnh hưởng của cơng suất RF ..................................................................45
Hình 3.3. Ảnh hưởng của LLKM .............................................................................46
Hình 3.4. Ảnh hưởng của thế thấu kính ion ............................................................46
Hình 3.5. Ảnh hưởng của các kim loại đến 3 PC đầu đối với mẫu nước .........69
Hình 3.6. Mức độ tương đồng của các kim loại đối với mẫu nước ..........................70
Hình 3.7. Ảnh hưởng của các kim loại đến 3 PC đầu đối với mẫu chất rắn lơ lửng
...................................................................................................................................72
Hình 3.8. Ảnh hưởng của các kim loại đến 3 PC đầu đối với mẫu trầm tích ...73
Hình 3.9. Mức độ tương đồng của các kim loại đối với mẫu chất rắn lơ lửng ........74
Hình 3.10. Mức độ tương đồng của các kim loại đối với mẫu trầm tích .................74
Hình 3.11. Phân bố hàm lượng Cr trong nước hệ thống sơng Đáy .........................75
Hình 3.12. Phân bố hàm lượng Cr trong trầm tích hệ thống sơng Đáy...................75
Hình 3.13. Phân bố hàm lượng Mn trong nước hệ thống sông Đáy .......................76
Hình 3.14. Phân bố hàm lượng Mn trong trầm tích hệ thống sơng Đáy .................76
Hình 3.15. Phân bố hàm lượng Fe trong nước hệ thống sơng Đáy .........................76
Hình 3.16. Phân bố hàm lượng Fe trong trầm tích hệ thống sơng Đáy...................76
Hình 3.17. Phân bố hàm lượng Co trong nước hệ thống sơng Đáy .........................77
Hình 3.18. Phân bố hàm lượng Co trong trầm tích hệ thống sơng Đáy ..................77
Hình 3.19. Phân bố hàm lượng Ni trong nước hệ thống sông Đáy .........................77
Hình 3.20. Phân bố hàm lượng Ni trong trầm tích hệ thống sơng Đáy ...................77
Hình 3.21. Phân bố hàm lượng Cu trong nước hệ thống sông Đáy .........................78
Luận văn tốt nghiệp
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
Hình 3.22. Phân bố hàm lượng Cu trong trầm tích hệ thống sơng Đáy ..................78
Hình 3.23. Phân bố hàm lượng Zn trong nước hệ thống sông Đáy ........................78
Hình 3.24. Phân bố hàm lượng Zn trong trầm tích hệ thống sơng Đáy...................78
Hình 3.25. Phân bố hàm lượng As trong nước hệ thống sơng Đáy .........................79
Hình 3.26. Phân bố hàm lượng As trong trầm tích hệ thống sơng Đáy ...................79
Hình 3.27. Phân bố hàm lượng Cd trong nước hệ thống sơng Đáy .........................79
Hình 3.28. Phân bố hàm lượng Cd trong trầm tích hệ thống sơng Đáy ..................79
Hình 3.29. Phân bố hàm lượng Hg trong nước hệ thống sông Đáy ........................80
Hình 3.30. Phân bố hàm lượng Hg trong trầm tích hệ thống sơng Đáy ..................80
Hình 3.31. Phân bố hàm lượng Pb trong nước hệ thống sơng Đáy .........................80
Hình 3.32. Phân bố hàm lượng Pb trong trầm tích hệ thống sơng Đáy ..................80
Hình 3.33. Mức độ tương đồng của các địa điểm lấy mẫu ......................................82
Luận văn tốt nghiệp
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
AAS (Atom Absorption Spectrometry) : phổ hấp thụ nguyên tử.
BOD (Biological Oxygen Demand): nhu cầu oxy sinh học.
DO (Dissolve Oxygen): hàm lượng oxy hòa tan.
ICP – AES (Inductively Coupled Plasma – Atom
Emission Spectrometry):
phương pháp phổ phát xạ plasma cao tần cảm ứng.
ICP – MS (Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometry): phương pháp quang
phổ khối plasma cao tần cảm ứng.
GC (Gas Chromatography): phương pháp sắc ký khí.
LC (Liquid Chromatography): phương pháp sắc ký lỏng.
SS (Suspended Solid): chẩt rắn lơ lửng.
TDS (Total of Dissolve Solid): tổng chất rắn hòa tan.
TOC (Total of Organic Carbon): tổng Cacbon hữu cơ.
Luận văn tốt nghiệp
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
MỞ ĐẦU
Lưu vực sơng Đáy nằm ở phía Tây – Nam của đồng bằng Bắc Bộ, đây là một
trong những lưu vực sông quan trọng của nước ta. Lưu vực sơng trải trên diện tích
hành chính của 5 tỉnh, thành phố (Hịa Bình, Hà Nội, Nam Định, Hà Nam, Ninh
Bình) gồm một phần Thủ đơ Hà Nội. Những năm gần đây, nền kinh tế - xã hội của
các tỉnh thành này đang trên đà khởi sắc, tốc độ phát triển tăng một cách đáng kể.
Tốc độ cơng nghiệp hóa, đơ thị hóa này đã có tác dụng thúc đẩy mạnh mẽ sự phát
triển của nền kinh tế nhưng mặt trái của nó là việc ảnh hưởng đến mơi trường của
khu vực nói chung cũng như của lưu vực sơng Đáy nói riêng. Chất lượng nước của
các con sơng nhìn chung đã bị ơ nhiễm và ở một vài khu vực sông đã bị ô nhiễm
nghiêm trọng.
Tại các con sông của Việt Nam, đặc biệt là ở vùng châu thổ sơng Hồng
(trong đó có lưu vực sơng Đáy), chất rắn lơ lửng trong cột nước là rất lớn, kéo theo
hàm lượng kim loại vết trong pha hạt tăng nên rất dễ gây ra hiện tượng tái lơ lửng.
Do vậy, việc nghiên cứu sự phân bố của kim loại nặng là cần thiết để có thể hiểu
được sự phân tán, sự chuyển đổi, và quá trình làm giàu thêm của các kim loại nặng
trong môi trường nước của lưu vực sông Đáy. Một đặc điểm riêng của nước mặt tại
lưu vực sơng Đáy nói riêng và của Việt Nam nói chung là do tốc độ đơ thị hóa
nhanh mà khơng có sự phát triển tương xứng trong việc xử lý nước thải, nước thải
không được xử lý mà thải trực tiếp ra các sông. Điều này cũng ảnh hưởng lớn đến
sự phân bố của các kim loại trong nước. Thêm vào đó, do sự bùng nổ kinh tế của
nước ta, các kim loại nặng sinh ra trong các hoạt động công nghiệp (như ngành mạ
kim loại…) ngày càng nhiều; điều đó rất dễ dẫn đến sự tích lũy kim loại nặng trong
nước và chất rắn lơ lửng. Vì vậy, việc nghiên cứu sự phân bố kim loại nặng trong
nước, trong chất rắn lơ lửng và trầm tích là rất cần thiết.
Trong bản luận văn này, với đối tượng phân tích là hàm lượng các kim loại
nặng trong các mẫu nước, chất lơ lửng và trầm tích lấy tại 10 địa điểm thuộc lưu
Luận văn tốt nghiệp
1
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
vực sơng Đáy được xác định theo phương pháp quang phổ khối plasma cao tần cảm
ứng (ICP – MS). Số liệu hàm lượng các kim loại nặng có trong các đối tượng mẫu
nghiên cứu được xử lý theo phương pháp thống kê đa biến (multivariate analysis)
để đánh giá nguồn gốc, sự phân bố hàm lượng kim loại nặng và ứng dụng hệ thống
thông tin địa lý (Geographic Information System – GIS) để đánh giá nguồn phát
sinh, sự lan truyền, quản lý ô nhiễm tại lưu vực sông Đáy.
Luận văn tốt nghiệp
2
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về lƣu vực sông Đáy
1.1.1. Đặc điểm tự nhiên và kinh tế - xã hội lƣu vực sông Đáy
Đặc điểm tự nhiên [22]
Lưu vực sơng Đáy nằm ở phía Tây – Nam của đồng bằng Bắc Bộ, về phía bờ
bên phải của sông Hồng. Mặc dù sông Đáy là một nhánh của sơng Hồng nhưng nó
cũng có lưu vực riêng với các sơng nhánh bao gồm sơng Tích, sơng Thanh Hà, sơng
Hồng Long, sơng Vác, sơng Nhuệ, sơng Châu Giang, sơng Sét và sơng Đào. Sơng
Đáy cũng có liên quan với sông Ninh Cơ và kênh Quan Lieu. Lưu vực sông kéo dài
từ khu vực miền núi thuộc tỉnh Hà Tây và Hịa Bình đến bờ biển ở tỉnh Nam Định
và Ninh Bình với tổng diện tích tự nhiên là 7.665 km2. Lưu vực sơng trải trên diện
tích hành chính của 5 tỉnh, thành phố (Hịa Bình, Hà Nội, Nam Định, Hà Nam, Ninh
Bình) gồm một phần Thủ đơ Hà Nội.
Hình 1.1. Bản đồ các tỉnh nằm trong lưu vực sông Đáy
Luận văn tốt nghiệp
3
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
Sơng Đáy dài 237km, chảy qua các tỉnh Hà Tây, Hà Nam, Nam Định và
Ninh Bình, cuối cùng đổ ra biển tại cửa Đáy. Sông Đáy là một sông nhánh của sông
Hồng. Từ năm 1937, sau khi đập Đáy được xây dựng, nước sông Hồng không chảy
vào sơng Đáy thường xun, do đó sơng Đáy đã trở thành con sông tiêu nước và
phục vụ cho việc phân lũ vào mùa lũ.
Sông Nhuệ dài 74km và nhận nước từ sông Hồng thông qua cống Liên Mạc.
Sông Nhuệ cũng phục vụ cho hệ thống tiêu nước cho thành phố Hà Nội và quận Hà
Đông. Sông Nhuệ gặp sông Đáy tại thị xã Phủ Lý. Lưu vực sông Nhuệ có diện tích
1.070km2.
Một số sơng chính nhận nước từ sơng Hồng từ các kênh đào bao gồm: sông
Đáy, sông Nhuệ, sơng Châu và sơng Đào. Bên cạnh đó, có những sông khác là
những sông tiêu nước cho các thành phố, thị xã, khu dân cư, khu công nghiệp, các
khu dịch vụ, các làng nghề như sơng Tích, sơng Hồng Long và sông Thanh Hà.
Tài nguyên thiên nhiên và đặc điểm mơi trƣờng [22]
Nhờ có địa hình đa dạng với núi, đồi và đồng bằng, lưu vực sơng có sự khác
biệt về hệ sinh thái như đồi núi, núi đá vôi, nước ngọt và các vùng ngập nước.
Mặc dù phần lớn lưu vực đã được khai thác từ lâu nhưng sinh thái của lưu
vực vẫn còn đa dạng và phong phú từ khi một phần của lưu vực được xây dựng
sang một bên thành diện tích rừng đặc dụng, bao gồm vườn quốc gia Cúc Phương
và vườn quốc gia Ba Vì, khu vực được bảo vệ Hương Sơn, Hoa Lư và khu vực bảo
tồn đất ngập nước Văn Long và Xuân Thủy.
Lưu vực sơng Đáy có nhiều sơng nhánh chảy qua các thành phố, thị xã, khu
dân cư, khu công nghiệp, khu dịch vụ, các làng nghề… Đây là nguồn nước quan
trọng phục vụ sản xuất nông nghiệp và công nghiệp.
Mạng lƣới sơng ngịi và chế độ thủy văn
* Mạng lưới sơng ngịi[2]
Luận văn tốt nghiệp
4
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
Mạng lưới sơng ngịi khu vực nghiên cứu tương đối phát triển, mật độ lưới
sông đạt 0,7 – 1,2 km/km2. Lưu vực có dạng dài, hình nan quạt, gồm có các sơng
chính sau:
* Sơng Đáy: ngun là một phân lưu lớn đầu tiên ở hữu ngạn sông Hồng, bắt
đầu từ của Hát Môn chảy theo hướng Đông Bắc – Tây Nam, đổ ra biển tại cửa Đáy.
* Sông Nhuệ: lấy nước từ sông Hồng qua cống Liên Mạc để tưới cho hệ
thống thủy nông Đan – Hồi. Sơng Nhuệ cịn tiêu nước cho thành phố Hà Nội, quận
Hà Đông và chảy vào sông Đáy tại thị xã Phủ Lý.
* Sông Tô Lịch: dài 14,6 km, bắt nguồn từ cống Phan Đình Phùng, chảy qua
địa phận Từ Liêm, Thanh Trì qua đập Thanh Liệt và đổ vào sơng Nhuệ. Đoạn cuối
của sơng Tơ Lịch đảm nhận tồn bộ lượng nước thải của thành phố. Đây là con
sông thốt nước chính của Hà Nội.
* Sơng Thanh Hà: bắt nguồn từ dãy núi đá vôi ở gần Kim Bôi (Hịa Bình)
chảy vào vùng đồng bằng từ ngã ba Đơng Chiêm ra đến Đục Khê, được ngăn cách
giữa đồng bằng và núi bởi kênh Mỹ Hà, đưa nước chảy thẳng vào sơng Đáy.
* Sơng Tích: bắt nguồn từ núi Tản Viên thuộc dãy Ba Vì theo hướng Tây
Bắc – Đơng Nam, đổ vào sông Đáy tại Ba Thá.
* Sông Châu: trước đây cũng là phân lưu của sông Hồng, chảy vào sông Đáy
tại Phủ Lý, nhưng cửa sông nhận nước sông Hồng đã bị bồi lấp nên ngày nay sông
Châu chỉ cịn là một con sơng tiêu nước cho vùng 6 trạm bơm lớn tỉnh Hà Nam và
Nam Định.
* Chế độ thủy văn [22, 34]
Chế độ nhiệt: chế độ nhiệt phân hóa khá rõ rệt theo độ cao trong khu vực.Ở
vùng thấp nhiệt độ trung bình năm đạt từ 25 – 270C: mùa hè đạt 27 – 300C, mùa
đông đạt 18 – 200C. Ở vùng cao, nhiệt độ mùa đông khoảng 16 – 180 C, mùa hè đạt
khoảng 220C.
Luận văn tốt nghiệp
5
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
Chế độ mưa ẩm: Mùa mưa trùng với mùa hè (từ tháng 5 đến tháng 10),
lượng mưa chiếm 80 – 85% tổng lượng nước, đạt từ 1200 – 1800 mm với số ngày
mưa vào khoảng 60 – 70 ngày. Lượng mưa các tháng mùa khô đều dưới
100mm/tháng, trong đó tháng 7, 1, 2, 3 đều dưới 50mm/tháng.
Cũng giống như lượng mưa, dòng chảy phân bố trên lưu vực cũng khơng
đều. Dịng chảy lớn nhất là ở núi Ba Vì, phần hữu ngạn lưu vực có dịng chảy lớn
hơn phần tả ngạn. Dòng chảy mùa lũ từ tháng 6 đến tháng 10 năm sau, chiếm 70 –
80% lượng dịng chảy của năm, tháng 9 là tháng có dịng chảy trung bình tháng lớn
nhất (chiếm khoảng 20 – 30% lượng dòng chảy mỗi năm) và lũ lớn nhất năm của
sông Đáy cũng thường xảy ra vào tháng 9.
Sông Hồng cung cấp khoảng 85 – 90% tổng lượng nước chảy vào lưu vực
sông Đáy. Tổng lượng nước hàng năm của lưu vực sông Đáy là khoảng 28,8 tỷ m3,
trong đó 25,7 tỷ m3, tương đương với 89,5% là từ sông Đào (tỉnh Nam Định); 1,35
tỷ m3, vào khoảng 4,7% đến từ sơng Tích và sơng Đáy tại Ba Thá.
Khoảng 70 – 80% tổng lượng nước hàng năm của lưu vực sông nhận được là
vào mùa lũ, từ tháng 6 đến tháng 10. Trong suốt mùa khô, từ tháng 11 đến tháng 5
năm sau, sông Nhuệ nhận nước từ sông Hồng thông qua cống Liên Mạc, sông Đào
nhận nước từ sơng Hồng và đổ vào sơng Đáy.
Chế độ dịng nước của sông Đáy chịu ảnh hưởng không chỉ bởi các yếu tố
khí hậu (chủ yếu là lượng mưa) mà cịn bởi chế độ dịng nước của sơng Hồng và
chế độ thủy triều của vịnh Bắc Bộ. Vì thế mà chế độ dịng chảy sơng Đáy rất phức
tạp và có sự khác nhau nhất định giữa các đoạn sơng.
Chế độ dịng nước của sơng Nhuệ phụ thuộc hồn tồn vào q trình hoạt
động phân nước của các cống như Liên Mạc (sông Hồng) và Thanh Liệt (sông Tô
Lịch) và những cống khác trên dịng chính như Hà Đơng, Đơng Quan, Nhật Tựu và
Lương Cơ – Diệp Sơn.
Luận văn tốt nghiệp
6
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
1.1.2. Tổng quan về hiện trạng môi trường lưu vực sông Đáy
Lưu vực sông Nhuệ - sơng Đáy có diện tích tự nhiên 7.665km2 trải trên diện
tích hành chính của 5 tỉnh, thành phố (Hịa Bình, Hà Nội, Nam Định, Hà Nam, Ninh
Bình) gồm một phần Thủ đơ Hà Nội, có 5 thành phố là Hà Nam, Nam Định, Ninh
Bình và Hịa Bình, 43 thị xã và thị trấn, 44 quận huyện và hơn 990 xã phường. Dân
số trong lưu vực khoảng 10.340.100 người.
Hiện nay, sông Nhuệ và sông Đáy đã bị ô nhiễm do nguồn thải của các khu
công nghiệp, khu dân cư tập trung của các tỉnh trong lưu vực xả xuống sông. Theo
số liệu thống kê các tỉnh năm 2007, số các nhà máy, xí nghiệp đóng trên lưu vực là
156.259 cơ sở (Hà Nội 74.493, Hà Nam 22.700, Nam Định 36.000, Ninh Bình
21.466 và Hịa Bình 1.600 cơ sở). Ngồi ra các khu dân cư tập trung, các đô thị thải
ra lượng nước sinh hoạt khoảng 722.000 m3/ngày đêm ra lưu vực và hơn 450 làng
nghề, hơn 100 cơ sở cá thể sản xuất nhỏ lẻ hàng ngày thải nước thải, chất thải rắn
mang nhiều thành phần độc hại qua hệ thống kênh mương đổ vào hệ thống sông
Đáy. Theo các kết quả nghiên cứu và quan trắc của các cơ quan chuyên môn, lưu
vực sông Đáy trong những năm gần đây đang xuất hiện nhiều điểm nóng về ơ
nhiễm mơi trường.
Sơng Nhuệ lấy nước từ sông Hồng qua cửa Liên Mạc cung cấp nước tưới
cho hệ thống thủy nông sông Nhuệ và tiêu nước cho thành phố Hà Nội, quận Hà
Đông. Hiện tại nước sông Nhuệ vào mùa khô do không được pha loãng bởi nước
mưa và cống Liên Mạc đã đóng, đã bị ơ nhiễm nghiêm trọng do tiếp nhận nước thải
của thành phố Hà Nội, quận Hà Đông và một số khu vực khác. Nước thải đen đặc,
chứa nhiều rác và chất rắn lơ lửng, mùi hôi thối bốc lên gây ơ nhiễm khơng khí trên
diện rộng.
Sơng Đáy ngun là một phân lưu lớn của sông Hồng nhưng đến năm 1937,
sau khi xây dựng xong đập Đáy, nước sông Hồng không thường xuyên vào sông
Đáy qua cửa đập Đáy lượng nước để nuôi sông Đáy chủ yếu là từ các sông nhánh.
Hiện nay sông Đáy đã bị xâm nhập mặn ở vùng hạ du, phần thượng và trung lưu
Luận văn tốt nghiệp
7
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
cũng đã bị ơ nhiễm do nguồn thải ở vùng dân cư tập trung, khu công nghiệp như Hà
Nội, Phủ Lý, Hà Tây, Nam Định, Ninh Bình và đặc biệt là úng, lụt ở vùng trũng
Nam Định, Ninh Bình gây ơ nhiễm mơi trường cho lưu vực. Diễn biến chất lượng
nước trên sông Đáy khá phức tạp, phần thượng lưu đã bị chia cắt khỏi sông Hồng,
phía hạ lưu ảnh hưởng bởi các sơng nhánh và chế độ thủy triều. Do đó mức độ ơ
nhiễm trên sông Đáy bị ảnh hưởng không đồng đều và mang tính cục bộ. Nếu xét
theo khơng gian và thời gian thì mức độ ơ nhiễm của từng đoạn sơng, từng nhánh
sông, từng khu vực rất khác nhau, phụ thuộc vào nguồn thải của từng sông nhánh,
vào chế độ lấy nước tưới tiêu và chế độ thủy văn trên từng đoạn sơng.
Chất lượng nước sơng Đáy có diễn biến phức tạp, nếu xét cả về thời gian và
khơng gian thì mức độ ô nhiễm thấp hơn sông Nhuệ và mức độ ô nhiễm của từng
đoạn sông khác nhau. Tuy nhiên chất lượng nước sông Đáy đã bị suy giảm trong
những năm gần đây.
Ngun nhân gây ơ nhiễm [22]
Có nhiều nguồn nước thải gây ô nhiễm lưu vực sông Đáy. Các nguồn gây ô
nhiễm gồm: nước thải sinh hoạt, nước thải y tế, nước thải công nghiệp, nước thải
nông nghiệp và nước thải của các làng nghề… Hình 1.2 biểu diễn phần trăm đóng
góp của các nguồn nước thải vào lưu vực sơng Đáy
Hình 1.2. Phần trăm lượng nước thải của các ngành vào lưu vực sông Đáy
* Nước thải sinh hoạt
Luận văn tốt nghiệp
8
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
Nước thải sinh hoạt với lượng lớn và chứa hàm lượng chất hữu cơ cao gây
ảnh hưởng lớn đến chất lượng nước của sông Nhuệ và nhiều khu vực của sông Đáy
đã bị ô nhiễm bởi chất hữu cơ. Các tỉnh thành trong lưu vực sông, Hà Nội đóng góp
54% tổng lượng nước thải sinh hoạt, tiếp theo đến Hà Tây với 17%.
Bảng 1.1. Ước tính hàm lượng chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt ở lưu
vực sơng Đáy, 2005
(Ước đốn này được tính tốn dựa trên phương pháp của WHO)
Với mật độ dân số trung bình cao (gấp 3,5 lần mật độ dân số trung bình của
nước ta) và tốc độ gia tăng dân số nhanh, lượng nước thải vào lưu vực sông Đáy sẽ
ngày càng tăng lên. Tốc độ đơ thị hóa, kèm theo đó là sự khơng tương xứng của sự
phát triển hạ tầng cơ sở đô thị đã dẫn đến việc làm tăng lượng nước thải sinh hoạt
gây ô nhiễm môi trường.
Phần lớn nước thải sinh hoạt được thải trực tiếp vào sông, hồ trong lưu vực
sông mà không được xử lý. Đây là một trong những nguyên nhân quan trọng nhất
gây ô nhiễm môi trường nước của lưu vực sông Đáy.
*Nước thải y tế
Nước thải y tế là nguồn chứa các chất thải độc hại mà cần phải được xử lý
một cách triệt để trước khi thải ra môi trường. Tuy nhiên nhiều cơ sở y tế chưa có
hệ thống xử lý nước thải. Theo thống kê ở tỉnh Hà Nam, có 147 cơ sở y tế thuộc địa
Luận văn tốt nghiệp
9
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
bàn tỉnh. Tuy nhiên, phần lớn các cơ sở này khơng có hệ thống xử lý nước thải,
ngoại trừ các bệnh viện trực thuộc tỉnh (nơi hệ thống xử lý nước thải có năng suất
400m3/ngày và sử dụng công nghệ vi sinh) và bệnh viện huyện Bình Lục (có năng
suất 200m3/ngày).
* Nước thải cơng nghiệp
Theo thống kê, đến năm 2004, trong lưu vực sơng Đáy có 4.113 khu cơng
nghiệp (trong đó Hà Nội chiếm 67%); các khu vực sản xuất cơng nghiệp đóng góp
83.382 tỷ (Ban Thống kê, 2005). Các hoạt động sản xuất đã thải ra một lượng lớn
chất thải (chất thải rắn, nước thải, khí thải), đó là những yếu tố gây ơ nhiễm và gây
ảnh hưởng lớn đến môi trường lưu vực sông Đáy. Ơ nhiễm mơi trường là một yếu
tố quan trọng làm cạn kiệt chất lượng nước mặt của người dân trong khu vực.
Bảng 1.2. Thống kê lượng chất thải của các ngành sản xuất công nghiệp của các
tỉnh thành trong lưu vực sông Đáy
* Nước thải từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp
Khoảng 60 – 70% dân số trong lưu vực sông Đáy tham gia vào các hoạt động
sản xuất nông nghiệp.
Trồng trọt: Những con sông trong lưu vực sông Đáy phục vụ như một hệ
thống thủy lợi cung cấp nước cho sản xuất nơng nghiệp trong tồn khu vực. Việc sử
Luận văn tốt nghiệp
10
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
dụng phân bón hóa học và thuốc trừ sâu không đúng cách trong các hoạt động sản
xuất nông nghiệp cũng gây ảnh hưởng đến chất lượng nước.
Chăn ni: hoạt động chăn ni được khuyến khích ở các địa phương trong
lưu vực sông Đáy, số lượng vật nuôi tiếp tục tăng lên nhiều lần dẫn đến việc tăng
lượng nước thải. Hiện nay, ngay cả trong các cơ sở chăn nuôi lớn, đầu tư cho việc
xử lý ô nhiễm mơi trường vẫn cịn hạn chế. Vì vậy, hầu hết chất thải, đặc biệt là
nước thải đều được xả vào nguồn nước mặt, dẫn đến ô nhiễm môi trường nghiêm
trọng.
*Nước thải từ các làng nghề
Theo thống kê của sở Tài nguyên và Môi trường của các tỉnh trong khu vực,
có 458 làng nghề trong tồn bộ lưu vực. Một mặt, các làng nghề này mang lại giá trị
kinh tế lớn cho vùng, nhưng mặt khác chúng cũng đóng góp một phần đáng kể vào
việc làm ô nhiễm môi trường trong lưu vực sông Đáy. Các hoạt động sản xuất của
các làng nghề đã thải ra khoảng 45.000 – 60.000 m3 nước thải mỗi ngày (trong đó
các làng nghề ở Hà Tây chiếm 40%).
Phần lớn các cơ sở sản xuất nhỏ trong các làng nghề đều phát triển một cách
tự phát nhằm đáp ứng nhu cầu của thị trường. Chúng có đặc điểm chung là thiết bị
đơn giản, cơng nghệ lạc hậu, cơ sở sản xuất nhỏ hẹp, đầu tư cho việc xử lý nước
thải là rất hạn chế. Nước thải từ những làng nghề này thường được xả trực tiếp mà
khơng có biện pháp tiền xử lý nào. Điều đó dẫn đến ơ nhiễm nguồn nước mặt. Đã
có một số khoản đầu tư cho việc xây dựng cơ sở xử lý nước thải tập trung cho một
số làng nghề, tuy nhiên hiệu quả còn thấp.
* Chất thải rắn
Chất thải rắn là một trong các nguồn gây ô nhiễm nước mặt ở lưu vực sông
Đáy. Cùng với sự phát triển kinh tế của khu vực, q trình đơ thị hóa và tốc độ gia
tăng dân số, tổng lượng chất thải rắn vẫn tiếp tục tăng lên (đặc biệt là trong khu vực
đơ thị). Trong đó rác thải sinh hoạt chiếm đến 80%, phần còn lại là chất thải từ các
khu vực sản xuất công nghiệp. Mặc dù chỉ chiếm một lượng khá nhỏ nhưng các chất
Luận văn tốt nghiệp
11
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
thải từ cơng nghiệp và y tế lại độc hại với môi trường và sức khỏe con người. Mức
độ chất thải được thu gom trung bình tương đối thấp. Trong khu vực nông thôn,
lượng rác thải được thu gom là rất thấp (trung bình là 20%). Ở các thành phố lớn,
lượng rác thải sinh hoạt được thu gom cao hơn.
Chất thải rắn bị vứt bỏ bừa bãi hoặc chất đống bên bờ sông hồ dẫn đến ô
nhiễm nước bề mặt. Hiện nay, việc thu gom và di chuyển chất thải rắn của đô thị và
công nghiệp khơng đáp ứng được u cầu. Ngồi bãi chơn lấp rác Nam Sơn ở Hà
Nội, những bãi rác khác trong lưu vực sông Đáy đều đang sử dụng những công
nghệ chôn lấp lạc hậu dẫn đến ô nhiễm nước mặt và nước ngầm trong khu vực lưu
vực này.
1.2. Hệ số phân bố của các kim loại nặng
Trong quá trình vận chuyển của kim loại trong nước tự nhiên, có nhiều q
trình vật lý, hóa học và sinh học xảy ra như sự hòa tan, kết tủa, hấp thụ và giải hấp
khỏi chất lơ lửng, tạo phức với các tác nhân hữu cơ cũng như vô cơ, đi vào trong cơ
thể các sinh vật trong nước hoặc thốt ra khỏi mơi trường nước qua quá trình kết
tủa/ sa lắng của các chất lơ lửng. Do đó hàm lượng kim loại nặng trong nước tự
nhiên luôn bị ảnh hưởng chủ yếu của quá trình vận chuyển này.[37]
Trong nước, kim loại nặng tồn tại ở hai pha là pha rắn và pha lỏng. Người ta
thường sử dụng hệ số phân bố Kd để biểu diễn sự phân bố giữa hai pha: pha rắn và
pha lỏng.
Nhiều nghiên cứu đã khẳng định rằng biến đổi của hàm lượng kim loại trong
nước mặt chịu ảnh hưởng bởi quá trình hấp thu lên chất rắn lơ lửng. Trong điều kiện
sông nước đồng bằng ở Việt Nam – nơi có hàm lượng phù sa cao thì vai trị của chất
rắn lơ lửng (phù sa) đến biến đổi của kim loại nặng trong cột nước là cực kỳ quan
trọng. Quá trình sa lắng và bồi lấp của các chất hịa tan bị hấp thu lên trầm tích và
các q trình chính hình thành việc loại bỏ các kim loại nặng khỏi cột nước, cịn các
q trình tái lắng (resuspension) của trầm tích bị ơ nhiễm đi cùng với q trình giải
hấp là những q trình chính làm tăng hàm lượng kim loại nặng trong nước[23]
Luận văn tốt nghiệp
12
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
Theo nhiều nghiên cứu đã được cơng bố thì hệ số phân bố chịu ảnh hưởng
chủ yếu vào hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS), và do sơng Đáy cịn chịu ơ nhiễm bởi
chất thải sinh hoạt nên hàm lượng chất hữu cơ cao cũng gây ra những ảnh hưởng
nhất định tới sự phân bố kim loại nặng giữa 2 pha: lỏng – rắn, ngoài ra hệ số phân
bố cũng chịu ảnh hưởng của các điều kiện hóa lý như pH, độ muối và nhiệt độ [36].
1.2.1. Vai trị của chất rắn lơ lửng
Có nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến tương tác của kim loại nặng với pha
rắn như tính chất hóa, lý của kim loại, thành phần của bề mặt chất rắn và môi
trường lỏng liên kết hai thành phần này. Bằng cách tìm hiểu những yếu tố này có
thể rút ra được các kết luận về ảnh hưởng của quá trình hấp thu lên quá trình phân
bố của kim loại nặng trong môi trường nước.
Các nghiên cứu đã cho thấy rằng hàm lượng kim loại trong trầm tích phụ
thuộc vào thành phần khống hóa của trầm tích. Do vậy trầm tích tại cùng một chỗ
nhưng có thành phần cỡ hạt, hàm lượng chất rắn lơ lửng khác nhau sẽ có hàm lượng
kim loại nặng khác nhau. Thơng thường, thành phần khống hóa của trầm tích có
liên quan đến cỡ hạt. Đối với nghiên cứu kim loại nặng, trầm tích có cỡ hạt nhỏ sẽ
tích tụ được nhiều kim loại hơn và do vậy có ý nghĩa hơn trong nghiên cứu.
Đã có nhiều tác giả nghiên cứu và đã thống kê được các giá trị hệ số phân bố.
Tất cả các giá trị này đều tính đến sự phụ thuộc vào hàm lượng chất rắn lơ lửng
trong nước.
Bảng 1.3. Hệ số phân bố tại các hàm lượng chất rắn lơ lửng của một số kim
loại nặng [15]
Kim loại
Asen
Cadimi
Luận văn tốt nghiệp
SS (mg/l)
1
10
100
1000
1
10
100
% hòa tan
70
50
30
24
20
25
30
Kd
5E5
9E4
2E4
3E3
4E6
3E5
2E4
13
% hấp thu
30
50
70
76
80
75
70
Nguyễn Kim Thùy
Crơm
Đồng
Chì
Thủy ngân
Niken
Kẽm
Hóa phân tích
1000
1
10
100
1000
1
10
100
1000
1
10
100
1000
1
10
100
1000
1
10
100
1000
1
10
100
1000
2E3
3E6
4E5
5E4
5E3
1E6
2E5
3E4
6E3
3E5
2E5
1E5
9E4
3E6
2E5
2E4
1E4
5E5
1E5
4E4
9E3
1E6
2E5
5E4
1E4
40
25
20
27
25
50
30
25
14
75
30
10
1
25
30
30
45
70
50
20
10
40
30
17
10
60
75
80
83
85
50
70
75
86
25
70
90
99
75
70
70
55
30
50
80
90
60
70
83
90
1.2.2. Vai trị của chất hữu cơ
Các hợp chất hữu cơ có trong nước ảnh hưởng đến trạng thái hóa học cũng
như khả năng phản ứng của kim loại nặng trong nước tự nhiên.
Các chất hữu cơ có khả năng: tạo phức với kim loại và làm tăng độ tan của
kim loại, hoặc can thiệp vào phân bố dạng oxy hóa và dạng khử của kim loại. Chất
hữu cơ cũng có thể làm giảm độc tính của kim loại và can thiệp vào q trình ảnh
hưởng của kim loại tới chu trình sống của các động – thực vật thủy sinh. Nó cũng
ảnh hưởng đến quá trình kim loại hấp thu lên các chất lơ lửng, ảnh hưởng đến độ
bền của các dạng huyền phù có chứa kim loại. Lực liên kết giữa ion kim loại và hợp
Luận văn tốt nghiệp
14
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
chất hữu cơ dạng tan, dạng huyền phù hay dạng hạt trải từ hấp phụ vật lý yếu (các
ion dễ dàng bị thay thế) đến gắn chặt bằng liên kết hóa học.
Có 3 cơ chế chính tạo ra các chất liên kết kim loại – hữu cơ trong trầm tích:
- Phản ứng giữa ion kim loại và phối tử hữu cơ trong dung dịch tạo ra một
hợp chất có thể kết tủa hoặc hấp phụ lên chất có xu hướng sa lắng.
- Tham gia vào quá trình hình thành của sinh vật có xu hướng sa lắng.
- Hấp thụ lên các phân tử trầm tích có nguồn gốc hịa tan của khống bởi
nước tự nhiên có chứa các phối tử hữu cơ.
Giữa chất hữu cơ và nồng độ kim loại có sự tương hỗ với nhau. Chất hữu cơ
hịa tan trong nước có thể giúp giải phóng các ion kim loại đang hấp thụ trên trầm
tích đáy và ngược lại, các chất hữu cơ hấp thụ trên trầm tích có thể thu hồi các ion
kim loại đang nằm trong dung dịch.[15]
1.3. Độc tính kim loại nặng
Kim loại nặng là những kim loại có phân tử lượng lớn hơn 52 bao gồm một
số kim loại như: As, Hg, Cu, Cr, Cd, Co, Pb, Zn, Sb, Mn…Những kim loại nặng
nguy hiểm nhất về phương diện gây ô nhiễm môi trường nước là Zn, Cu, Pb, Cd,
Hg, Ni, As và Cr. Trong số những kim loại này có Cu, Ni, Cr và Zn là những
nguyên tố vi lượng cần thiết cho sinh vật thủy sinh, chúng chỉ gây độc ở nồng độ
cao.
Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng:
- Nguồn tự nhiên: kim loại nặng phát hiện ở mọi nơi, trong đá, đất và xâm
nhập vào thủy vực qua các q trình tự nhiên, phong hóa, xói mịn, rửa trơi.
-Nguồn nhân tạo:các q trình sản xuất cơng nghiệp (như khai khoáng, chế
biến quặng kim loại, chế biến sơn, thuốc nhuộm,…), nước thải sinh hoạt, nơng
nghiệp (phân bón,…).
Luận văn tốt nghiệp
15
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
Một số kim loại nặng rất cần thiết cho cơ thể sống và con người. Chúng là
các nguyên tố vi lượng không thể thiếu, sự mất cân bằng các nguyên tố vi lượng này
có ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe của con người. Sắt giúp ngăn ngừa bệnh thiếu
máu, kẽm là tác nhân quan trọng trong hơn 100 loại enzyme. Trên nhãn của các lọ
thuốc vitamin, thuốc bổ xung khống chất thường có Cr, Cu, Fe, Mn, Mg, K, Zn,
chúng có hàm lượng thấp và được biết đến như lượng vết. Lượng nhỏ các kim loai
này có trong khẩu phần ăn của con người vì chúng là thành phần quan trọng trong
các phân tử sinh học như hemoglobin, hợp chất sinh hóa cần thiết khác. Nhưng nếu
cơ thể hấp thu một lượng lớn các kim loại này, chúng có thể gây rối loạn q trình
sinh lý, gây độc cho cơ thể.
Kim loại nặng có độc tính là các kim loại có tỷ trọng lớn gấp 5 lần tỷ trọng
của nước. Chúng là các kim loại bền (khơng tham gia vào các q trình sinh hố
trong cơ thể) và có tính tích tụ sinh học (chuyển tiếp trong chuỗi thức ăn và đi vào
cơ thể con người). Chúng bao gồm Hg, As, Pb, Cd, Mn, Cu, Cr…Các kim loại nặng
khi xâm nhập vào cơ thể sinh vật sẽ gây độc tính [16]
Kim loại nặng xâm nhập vào cơ thể người qua đường hô hấp, thức ăn hay
hấp thụ qua da được tích tụ trong các mơ và theo thời gian sẽ đạt tới hàm lượng gây
độc. Các nghiên cứu đã chỉ ra kim loại nặng gây độc cho các cơ quan trong cơ thể
như máu, gan, thận, cơ quan sản xuất hoocmôn, cơ quan sinh sản, hệ thần kinh gây
rối loạn chức nặng sinh hóa trong cơ thể do đó làm tăng khả năng bị di ứng, gây
biến đổi gen. Các kim loại gây độc thường là tương tác với các hệ enzyme trong cơ
thể từ đó ức chế hoạt động của các enzyme này và dẫn đến sự trao đổi chất của cơ
thể sống bị rối loạn. Các kim loại nặng khi tương tác với các phân tử chất hữu cơ có
khả năng sản sinh ra các gốc tự do, là các phần tử mất cân bằng năng lượng, chứa
những điện tử không cặp đôi . Chúng chiếm điện tử của các phân tử khác để lập lại
sự cân bằng của chúng. Các gốc tự do tồn tại trong cơ thể sinh ra do các phân tử của
tế bào phản ứng với oxy (bị oxy hóa), nhưng khi có mặt các kim loại nặng – tác
nhân cản trở q trình oxy hóa sẽ sinh ra các gốc tự do vơ tổ chức, khơng kiểm sốt
được. Các gốc tự do này phá hủy các mô trong cơ thể gây nhiều bệnh tật.
Luận văn tốt nghiệp
16
Nguyễn Kim Thùy
Hóa phân tích
Trong phạm vi bản luận văn này, chúng tơi giới thiệu độc tính của một số
kim loại cần phân tích đối với các mẫu nước và trầm tích.
- Thủy ngân (Hg): Đây là một chất độc ngấm ngầm, thủy ngân có thể gây ra
một loạt các triệu chứng bao gồm: rối loạn tâm lý, nhức đầu, chảy máu nướu răng,
đau ngực, đau bụng, mệt mỏi kinh niên, dị ứng, nổi mẩn, ảnh hưởng tới sinh sản...
ngộ độc thủy ngân có thể qua thức ăn, nguồn nước, đơi khi cũng có thể do những
chất thải cơng nghiệp hoặc đốt than đá.
- Mangan (Mn): là kim loại có trong tự nhiên, mọi người đều bị nhiễm hàm
lượng nhỏ Mn có trong khơng khí, thức ăn, nước uống. Mn là kim loại vết cần thiết
cho sức khỏe người. Mn có thể tìm thấy trong một số loại thức ăn, ngũ cốc, trong
một số loài thực vật như cây chè [38]. Người bị nhiễm Mn trong một thời gian dài
thường mắc các bệnh thần kinh, rối loạn vận động, nhiễm độc mức hàm lượng cao
kim loại này sẽ gây các bệnh về hơ hấp và suy giảm chức năng tình dục.
- Đồng (Cu): được dùng nhiều trong sơn chống thấm nước trên tàu thuyền,
các thiết bị điện tử, ống nước. Nước thải sinh hoạt là nguồn chính đưa Cu vào nước.
Cu tồn tại ở hai dạng là: dạng hòa tan và dạng chất rắn lơ lửng [16]. Cu cần thiết
cho chức năng hô hấp của nhiều sinh vật sống và các chức năng enzym khác. Cu
được lưu giữ trong gan tủy sống của người. Cu với hàm lượng quá cao sẽ gây hư hại
gan, thận, hạ huyết áp, hôn mê, đau dạ dày, thậm chí tử vong. Trai, ốc thường tích tụ
lượng lớn Cu trong cơ thể của chúng.[26]
- Kẽm (Zn): là nguyên tố cần thiết cho tất cả cơ thể sống, với con người
hàng ngày cần 9 mg Zn cho các chức năng thông thường của cơ thể [17]. Nếu thiếu
Zn sẽ dẫn đến suy giảm khứu giác, vị giác và suy giảm chức năng miễn dịch của cơ
thể. Nguồn ơ nhiễm kẽm chính là cơng nghiệp luyện kim, công nghiệp pin, các nhà
máy rác, các sản phẩm chống ăn mòn, sơn, nhựa, cao su. Cơ thể con người có thể
tích tụ Zn và nếu Zn tích tụ với hàm lượng quá cao thì chỉ trong thời gian ngắn sẽ
gây bệnh nôn mửa, đau dạ dày. Nước chứa hàm lượng Zn cao rất độc đối sinh vật.
Trai, ốc cũng tích tụ một lượng lớn Zn trong cơ thể chúng [16].
Luận văn tốt nghiệp
17
