Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Nghiên cứu hàm lượng một số ion kim loại nặng trong bùn thải thuộc lưu vực sông Tô Lịch, Hà Nội

i
Lời cam đoan
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai cơng bố trong
bất cứ cơng trình nghiên cứu nào khác. Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm
trƣớc pháp luật về những cam kết này.
Hà Nội, ngày tháng năm 2020
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Dịu


ii
Lời cảm ơn
Sau thời gian thực hiện đề tài, em xin tỏ lịng biết ơn chân thành của
mình tới những ngƣời đã dạy dỗ, hƣớng dẫn và giúp đỡ em trong thời gian
qua.
Đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Đỗ Quang Trung đã giao
để tài, nhiệt tình hƣớng dẫn, và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt
quá trình thực hiện nghiên cứu này.
Em xin chân thành cảm ơn sâu sắc cảm ơn Ban lãnh đạo Học viện
Khoa học và Công nghệ, các thầy cô giáo giảng dạy tại bộ mơn hóa phân tích,
khoa hóa học của Học viện Khoa học và Công nghệ cùng trƣờng đại học
Khoa học tự nhiên – Đại học quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi giúp
tơi hồn thành khóa học và có những đóng góp quý báu cho em trong thời
gian nghiên cứu.
Em xin chân thành cảm ơn NCS. Nguyễn Quang Minh tại Khoa Hóa
học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo
điều kiện, tƣ vấn và phối hợp trong quá trình thực hiện đề tài.
Hà Nội, ngày tháng năm 2020
Học viên

Nguyễn Thị Dịu


iii
Danh mục các kí hiệu và chữ viết tắt
STT

Tên viết tắt

Tên tiếng anh

Tên tiếng Việt

1

ICP-MS

Inductively coupled
plasma – Mass
spectrometry

Phổ khối nguồn plasma
cao tần cảm ứng

2

AAS

Atomic absorption

spectroscopy

Quang phổ hấp thụ
nguyên tử

3

AES

Atomic emission
spectroscopy

Quang phổ phát xạ
nguyên tử


iv
Danh mục các bảng
Bảng 1.1: Kết quả phân t ch

n s ng T

ịch 2011 ....................................... 4

Bảng 1.2: Kết quả quan trắc và phân tích chất lƣợng nƣớc sơng Tơ Lịch mùa
khô 2011 ............................................................................................................ 6
Bảng 1.3: Kết quả quan trắc và phân tích chất lƣợng nƣớc sơng Tơ Lịch mùa
mƣa. ................................................................................................................... 7
Bảng 1.4: Hàm lƣợng trung bình các kim loại trong mẫu trầm tích ................. 8
Bảng 1.5: Hàm lƣợng kim loại nặng trong

n lắng s ng T

ịch .................. 9

Bảng 1.6: Tóm tắt các nguyên tố kim loại cần phân tíchError!

Bookmark

not defined.
Bảng 2.1: Vị trí và thời gian lấy mẫu của các điểm trên sông Tô Lịch ... Error!
Bookmark not defined.
Bảng 2.2: Các thông số của máy đo ICP-MS ................................................. 33
Bảng 2.3: Chỉ số phản ứng độc tính của một số chất độc và kim loại nặng ... 38
Bảng 2.4: Đánh giá mức rủi ro tiềm năng sinh thái đơn lẻ ............................. 38
Bảng 2.5: Đánh giá mức rủi ro tiềm năng sinh thái tổng hợp ......................... 39
Bảng

3.1:

Kết

quả

tính

LOD

và

LOQ

của

phép

đo

ICP-

MS…………………41
Bảng 3.2: Nồng độ các kim loại trong dung dịch chuẩn đo ằng ICP-MS….42
Bảng 3.3: Hàm lƣợng (mg/kg) của các kim loại nặng trong các lần lấy mẫu
khác nhau tại vị trí TL-1.................................................................................. 43
Bảng 3.4: Hàm lƣợng (mg/kg) của các kim loại nặng trong các lần lấy mẫu
khác nhau tại vị trí TL-2.................................................................................. 44
Bảng 3.5: Hàm lƣợng (mg/kg) của các kim loại nặng trong các lần lấy mẫu
khác nhau tại vị trí TL-3.................................................................................. 46
Bảng 3.6: Hàm lƣợng (mg/kg) của các kim loại nặng trong các lần lấy mẫu
khác nhau tại vị trí TL-4.................................................................................. 47


v
Bảng 3.7: Hàm lƣợng (mg/kg) của các kim loại nặng trong các lần lấy mẫu
khác nhau tại vị trí TL-5.................................................................................. 48
Bảng 3.8: Giá trị trung bình của các lần lấy mẫu và tiêu chuẩn QCVN ......... 49
Bảng 3.9: Kết quả phân t ch trung ình hàm lƣợng kim loại nặng trong bùn
thải sông Tô Lịch với các nghiên cứu trƣớc đây............................................. 51
Bảng 3.10: Chỉ số t ch lũy Igeo của từng kim loại ......................................... 52
Bảng 3.11: Các giá trị hệ số ô nhiễm riêng ( Cif ) và ô nhiễm tổng (Cd) ......... 53

Bảng 3.12: Chỉ số rủi ro sinh thái tiềm năng .................................................. 54


vi
Danh mục hình, đồ thị
Hình 1.1: Bản đồ sơng Tơ Lịch ......................................................................... 3
Hình 1.2: So sánh hàm lƣợng As và Cd trong bùn lắng sông Tô Lịch với các
thông số kim loại nặng theo QCVN 03-MT:2015/BTNMTError! Bookmark
not defined.
Hình 1.3: Sơ đồ khối về nguyên tắc cấu tạo của hệ ICP- MS.................. Error!
Bookmark not defined.
Hình 1.4: Độ sâu mẫu...................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.5: Ứng dụng phƣơng pháp phân t ch ICP-MS trong các lĩnh vực
......................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.6: Khả năng phát hiện tƣơng đối của Máy ICP-MS tứ cực model
ELAN 6000/6100 (PerkinElmer Inc) .............. Error! Bookmark not defined.
Hình 2.1: Dụng cụ lấy mẫu trầm tích .............. Error! Bookmark not defined.
Hình 2.2: Các vị trí lấy mẫu bùn thải trên lƣu vực sơng Tơ
Lịch…………….32
Hình

3.1:

Các

đồ

thị

đƣờng

chuẩn

của

6

kim

loại…………………………….41
Hình 3.2: Hàm lƣợng các kim loại nặng tại vị trí lẫy mẫu TL-1 .................... 44
Hình 3.3: Hàm lƣợng các kim loại nặng tại vị trí lẫy mẫu TL-2 ................... 45
Hình 3.4: Hàm lƣợng các kim loại nặng tại vị trí TL-3 .................................. 46
Hình 3.5: Hàm lƣợng các kim loại nặng tại vị trí TL-4 ................................. 47
Hình 3.6: Hàm lƣợng các kim loại nặng tại vị trí TL-5 .................................. 48
Hình 3.7: So sánh hàm lƣợng kim loại nặng nghiên cứu với quy chuẩn ........ 50
Hình 3.8: Biểu đồ đánh giá chỉ số Igeo ............................................................. 52


vii


viii
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................. 3
1.1 Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG SÔNG TÔ LỊCH Error! Bookmark not defined.
1.1.1 Giới thiệu chung về sông Tô Lịch .............. Error! Bookmark not defined.
1.1.2 Tình hình ơ nhiễm lƣu vực sơng Tô Lịch .. Error! Bookmark not defined.
1.1.3 Nguyên nhân gây ô nhiễm sông Tô Lịch ... Error! Bookmark not defined.

1.2 ẢNH HƢỞNG CỦA KIM LOẠI NẶNG ĐẾN MÔI TRƢỜNG SINH THÁIError! Boo
1.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KIM LOẠI NẶNG TRONG BÙN
THẢI ..........................................................................Error! Bookmark not defined.
1.3.1 Các phƣơng pháp lấy và xử lý mẫu bùn thảiError!

Bookmark

not

defined.
1.3.2 Các phƣơng pháp chủ yếu sử dụng trong phân tích kim loại nặng ............ 17
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM ...................................................................... 29
2.1 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ ................................................................................. 29
2.1.1 Hóa chất.......................................................................................................... 29
2.1.2 Thiết bị ........................................................................................................... 29
2.2 QUY TRÌNH LẤY VÀ XỬ LÝ MẪU ............Error! Bookmark not defined.
2.2.1 Lấy mẫu ........................................................ Error! Bookmark not defined.
2.2.2 Xử lý mẫu..................................................... Error! Bookmark not defined.

2.3 PHÂN TÍCH HÀM ƢỢNG CÁC KIM LOẠI NẶNG BẰNG ICP-MSError! Bookmar
2.4 PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƢỜNG BỞI KIM LOẠI
NẶNG TỪ BÙN THẢI............................................Error! Bookmark not defined.
2.4.1 Đánh giá mức độ t ch lũy kim loại nặng qua chỉ số t ch lũy (Igeo) .... Error!
Bookmark not defined.


ix
2.4.2 Đánh giá rủi ro sinh thái tiềm năng (RI) và hệ số mức độ ô nhiễm kim loại
Cd ............................................................................ Error! Bookmark not defined.

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 40
3.1 XÁC NHẬN GIÁ TRỊ SỬ DỤNG CỦA PHƢƠNG PHÁP PHÂN
TÍCH..40
3.1.1 Đƣờng chuẩn…………………………………………………………. 40
3.1.2 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng……………………………. 41
3.1.3. Độ đúng và độ lặp lại của phƣơng pháp đo ICP – MS ………………..42
3.1.4. Nhận xét phép đo định lƣợng trên thiết bị ICP – MS ………………...42
3.2 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH KIM LOẠI NẶNG TRONG BÙN THẢI SÔNG
TÔ LỊCH ....................................................................................................................... 43
3.2.1 Điểm lấy mẫu TL-1 ....................................................................................... 43
3.2.2 Điểm lấy mẫu TL-2 ....................................................................................... 44
3.2.3 Điểm lấy mẫu TL-3 ....................................................................................... 45
3.2.4 Điểm lấy mẫu TL-4 ..................................... Error! Bookmark not defined.
3.2.5 Điểm lấy mẫu TL-5 ..................................... Error! Bookmark not defined.
3.2.6 Đánh giá chung về hàm lƣợng các kim loại nặngError! Bookmark not
defined.
3.3 CHỈ SỐ TÍCH ŨY VÀ RỦI RO SINH THÁI CỦA KIM LOẠI NẶNG
TRONG BÙN THẢI ................................................................................................... 51
3.3.1 Chỉ số t ch lũy Igeo........................................................................................ 51
3.3.2 Đánh giá rủi ro sinh thái RI ........................................................................... 54
CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN............................................................................... 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................... Error! Bookmark not defined.


1
MỞ ĐẦU
Chất thải công nghiệp gia tăng là hệ quả tất yếu của q trình cơng
nghiệp hóa. Thủ Đ Hà Nội là trung tâm công nghiệp của cả nƣớc nên hằng
năm một lƣợng rất lớn bùn thải đƣợc phát sinh. Bên cạnh đó, Hà Nội có mật
độ dân số đ ng nên lƣợng bùn thải từ quá trình sinh hoạt rất lớn gây ô nhiễm

m i trƣờng, đặc biệt là kim loại nặng. Do trong nƣớc có các ion OH-, CO32- ,
SO32- … nên kim loại nặng lắng đọng trong trầm t ch, đáy

n. Kim loại nặng

là kim loại độc hại, ảnh hƣởng đến sinh thái, chuỗi thức ăn, m i trƣờng. Sơng
T ịch là trục tiêu thốt nƣớc thải chung của toàn thành phố Hà Nội, hiện
nay đƣợc coi là nhiễm nặng nhất trong 4 con s ng thoát nƣớc trong khu vực
nội thành. Việc tìm ra một biện pháp quản lý thích hợp và phƣơng pháp xử lý
hữu hiệu đối với bùn chứa kim loại nặng hiện nay là vấn đề rất bức thiết.
Ngày nay, trên thế giới, bùn thải đƣợc tái sử dụng rất phổ biến. Bùn thải đ
thị có hàm lƣợng chất dinh dƣỡng nhƣ nitơ, photpho khá cao nên có thể sử
dụng bùn thải làm phân bón cho nơng nghiệp. Mặt khác, q trình hình thành
bùn thải cũng t ch tụ nhiều chất gây ô nhiễm m i trƣờng nhƣ kim loại nặng ....
nên có thể làm vật liệu xây dựng (gạch, bê tông...) và thu hồi kim loại. Mặc
dầu vậy, kim loại nặng ảnh hƣởng đến quá trình xử lý, sử dụng bùn thải. Để
có thể dùng bùn vào những mục đ ch nói trên, trƣớc tiên xác định nồng độ
một số ion kim loại nặng trong bùn thải. Sau đó t y thuộc vào các loại bùn mà
sử dụng phƣơng pháp xử lý khác nhau hoặc kết hợp các phƣơng pháp. Ch nh
vì vậy, đề tài “Nghiên cứu hàm lƣợng một số ion kim loại nặng trong bùn thải
thuộc lƣu vực sông Tô Lịch, Hà Nội” đƣợc nghiên cứu và thực hiện.
Để xác định hàm lƣợng kim loại nặng, cần lấy mẫu, xử lý mẫu, nghiên
cứu bằng các phƣơng pháp: Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
(AAS), phát xạ nguyên tử (AES); phƣơng pháp quang phổ khối plasma cảm
ƣng (ICP-MS)… Trong đó phƣơng pháp ICP-MS là phƣơng pháp hiện đại, kĩ
thuật phân t ch có ƣu điểm vƣợt trội so với các kĩ thuật phân t ch khác nhƣ
quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), quang phổ phát xạ plasma cảm ứng
(ICP-AES hay ICP-OES)…Phƣơng pháp ICP-MS hơn hẳn các kĩ thuật phân
tích kim loại nặng khác ở các điểm sau: có độ nhạy cao, độ lặp lại cao, xác

2
định đồng thời đƣợc hàng loạt các kim loại trong thời gian phân tích ngắn,
nên đƣợc chọn làm phƣơng pháp phân t ch hàm lƣợng các kim loại nặng trong
đề tài.
Mục tiêu nghiên cứu:
Đánh giá đƣợc chỉ số t ch lũy Igeo và rủi ro sinh thái RI dựa vào hàm
lƣợng các kim loại nặng trong bùn thải.
Đối tượng nghiên cứu
Các mẫu bùn thải đƣợc lấy tại 5 vị tr trên lƣu vực sơng Tơ Lịch.
Các nội dung chính của đề tài
Chọn các điều kiện tối ƣu trong quá trình xử lý mẫu bùn thải để phân
t ch hàm lƣợng kim loại nặng
Nghiên cứu và lựa chọn các điều kiện tối ƣu trên thiết bị ICP-MS để kết
quả phân tích hàm lƣợng 6 kim loại Cu, Cd, Pb, Zn, As, Cr đạt độ nhạy, độ
thu hồi cho phép.
Từ giá trị hàm lƣợng các kim loại trên, tính tốn chỉ số t ch lũy Igeo, hệ
số ô nhiễm tổng Cd và chỉ số rủi ro sinh thái tiềm năng RI, đánh giá các chỉ số
trên theo các mức thang đo tham khảo

.


3
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG SÔNG TÔ LỊCH
1.1.1 Giới thiệu chung về sông Tô Lịch
Sông Tô Lịch là một trong những phân lƣu nhỏ của hệ thống sơng
Hồng có tuổi Holocen khơng phân chia (từ 10.000 năm trở lại đây). Sơng Tơ
Lịch có chiều dài 14,4 km [1, 2] bắt đầu từ Hồ Tây chảy qua chợ Bƣởi, Cầu

Giấy, Cầu Mới và đổ vào sông Nhuệ qua đập Thanh Liệt. Đây là một trong 4
con s ng thốt nƣớc chính trong thành phố Hà Nội bên cạnh sông Lừ, Sét và
Kim Ngƣu. Dọc theo tuyến sông là cả ngàn ống cống lớn nhỏ ngày đêm xả
nƣớc thải sinh hoạt từ các hộ dân, các khu chung cƣ, các cơ sở sản xuất, bệnh
viện, chợ, ... ra sông.
Sông Tơ Lịch là một con s ng có ý nghĩa trong suốt chiều dài lịch sử
của thành phố Hà Nội. Sông bắt nguồn từ Hồ Tây và chảy qua các khu dân cƣ
và khu công nghiệp, trƣớc khi nhập vào sông Kim Ngƣu ở gần hạ lƣu, cuối
c ng đổ vào sơng Nhuệ qua đập Thanh Liệt (hình 1.1). Con đập đƣợc xây
dựng để ngăn nƣớc ô nhiễm của Tô Lịch chảy vào sơng Nhuệ. Cửa cống gần
nhƣ đóng vào m a kh và đƣợc điều tiết vào m a mƣa theo mực nƣớc Tô
Lịch. ƣu vực sông Tô Lịch có diện tích khoảng 20m2. Có một số nhà máy
sản xuất nằm ở hạ lƣu s ng nhƣ tổ hợp các nhà máy cơ kh , cao su, xà phòng
và thuốc lá tại các quận Thƣợng Đình và Thanh Xuân, các nhà máy sản xuất
da và sơn, một công ty nhựa nằm ở thƣợng nguồn từ ngã ba sơng Lừ.

Hình 1.1: Bản đồ sông Tô Lịch (đƣờng màu đỏ).


4
1.1.2 Tình hình ơ nhiễm lƣu vực sơng Tơ Lịch
Theo thống kê của Sở Tài nguyên và M i trƣờng Hà Nội, tổng lƣợng
nƣớc thải sinh hoạt và nƣớc thải sản xuất công nghiệp ở khu vực nội thành
khoảng 500.000m3/ ngày – đêm. Toàn ộ lƣợng nƣớc thải này đều tiêu thốt
qua hệ thống cống và 4 sơng tiêu chính là Tô Lịch, Lừ, Sét và Kim Ngƣu.
Nƣớc thải từ hoạt động sản xuất, bệnh viện và cơ sở dịch vụ chứa nhiều các
chất gây ô nhiễm chƣa đƣợc xử lý, chiếm tới 90% tổng lƣợng nƣớc thải công
nghiệp và dịch vụ trên toàn thành phố xả thẳng vào nguồn nƣớc mặt [1, 2, 3].
Sơng Tơ Lịch có hơn mƣời cửa xả lớn thu gom nƣớc thải, khoảng 200 cống
tròn đƣờng kính 300-1800mm và hàng nghìn cống nhỏ dân sinh đổ ra sơng.

Trung ình 1 ngày đêm s ng T ịch tiếp nhận trên 150.000m3 nƣớc thải sinh
hoạt và công nghiệp. Trong đó có tới 1/3 là nƣớc thải cơng nghiệp chƣa qua
xử lý.
Năm 2010, Nguyễn Thị an Hƣơng và cộng sự [16] đã nghiên cứu hàm
lƣợng một số kim loại nặng trong trầm tích sơng Tơ Lịch. Kết quả hàm lƣợng
Cu từ 220 đến 475 mg/kg; Pb từ 260 đến 665 mg/kg; Zn từ 250 đến 535
mg/kg; Cd từ 2,5 đến 40mg/kg; Cr từ 505 đến 655 mg/kg; Ni từ 48 đến 165
mg/kg. Khi đối chiếu với mức tối đa cho phép đối với sự phát triển của cây
trồng, tác giả thấy rằng Cr và Cu ở mức ô nhiễm vƣợt mức cho phép với tất cả
các mẫu phân tích, Pb và Cd có 9/10 mẫu vƣợt mức cho phép, trong khi Zn và
Ni ở dƣới mức cho phép trong 7/8 mẫu.
Năm 2011, kết quả quan trắc m i trƣờng sông Tô Lịch từ Hội Liên hiệp
Khoa học Sản xuất Cơng nghệ Hóa học (UCE) trong tháng 3 và tháng 9 đƣợc
đƣa ra trong bảng 1.1, bảng 1.2 và bảng 1.3.
Bảng 1.1: Kết quả phân t ch
TT
1

Th ng

Đơn
vi

B1

B2

As

mg/kg

0,658

0,658

n s ng T
B3

B4

0,658 0,658

ịch 2011
B5

B6

B7

0,658

0,658

0,658


5
2

Hg

mg/kg

0,03

0,03

0,03

0,03

0,03

0,03

0,03

3

Pb

mg/kg

3,87

4,05

4,06

4,11

4,13

4,15

4,17

4

Zn

mg/kg

80,8

81,2

81,2

81,3

81,3

81,3

81,4

5

Cr

mg/kg

157,2

157,5

157,6 157,6

157,7

157,7

157,7

6

Cd

mg/kg

0,077

0,077

0,078 0,078

0,078

0,078

0,078

(Nguồn: Liên hiệp Khoa học Sản xuất Công nghệ Hóa học (UCE), tháng 3/2011)

Ghi chú: B1: Cống Bƣởi; B2: Cầu Dịch Vọng; B3: Cầu Giấy ; B4: Cầu Cót;
B5: Cầu Trung Hịa ; B6: Cống Mọc; B7: Cầu Mới


6
Bảng 1.2: Kết quả quan trắc và phân tích chất lƣợng nƣớc sông Tô Lịch mùa khô 2011
Kết quả
QCVN
TT

Chỉ tiêu

Đơn vị

HQV

C.DV

C.G

C.C

C.TH

C’.M

C.M

08:2008/
BTNMT
Cột B1

1

pH

-

6,7

6,7

7,2

6,5

6,9

7,1

6,9

5,5-9

2

DO

mg/l

0,2

0,3

2,3

0,3

1,4

0,3

0,9

4

3

BOD5

mg/l

103

188

95

130

96

105

99

15

4

COD

mg/l

150

200

140

152

110

132

149

30

5

TSS

mg/l

66

123

45

51

48

63

99

50

6

NH4+

mg/l

12,3

18,5

25,6

18,2

18,6

18,4

14,4

0,5

7

P -T

mg/l

4,4

3,4

5

4,6

5

4,73

4,52

-

8

N-T

mg/l

47,8

31,7

41,8

39,3

42

41,2

39,8

-

9

As

mg/l

0,0043

0,0054

0,0082

0,0096

0,0065

0,0118

0,0072

0,05

10

Hg

mg/l

0,0002

0,0003

0,0027

0,0005

0,0003

0,0004 <0,0001

0,001

11

Pb

mg/l

0,0020

0,0034

0,0105

0,0002

<0,0001 0,0091

0,0054

0,05

12

Cr VI

mg/l

<0,005

0,007

0,012

<0,005

<0,005

0,009

0,04

<0,005


7
13

Dầu mỡ

mg/l

0,8

0,6

6,0

1,3

1,2

0,9

1,2

0,1

14

Chất tẩy rửa

mg/l

2,07

2,20

2,29

2,8

3,1

3,0

3,7

0,4

Coliform tổng

MPN/

số

100ml

4,8x106

4,8x106

9,3x106

3,2x106

3,9x106

15

4,0x106 6,8x106

(Nguồn: Liên hiệp Khoa học Sản xuất Cơng nghệ Hóa học (UCE), tháng 3/2011

7,5x103


8
Bảng 1.3: Kết quả quan trắc và phân tích chất lƣợng nƣớc sông Tô Lịch m a mƣa.
QCVN
TT

Chỉ tiêu

08:2008/

Kết quả

Đơn

BTNMT Cột

vị

B1
HQV

C.DV

C.G

C.C

C.TH

C’.M

C.M

1

pH

-

6.9

6.9

6.8

6.7

7.1

6.6

6.5

5.5-9

2

DO

mg/l

0.06

0.01

0.08

0.18

0.26

0.05

0.11

4

3

BOD5

mg/l

102

74

73

130

69

46

60

15

4

COD

mg/l

132

125

126

158

105

93

102

30

5

TSS

mg/l

30

63

45

60

51

25

50

50

mg/l

9.3

6.2

23.7

12.8

15.7

14.6

15.6

0.5

mg/l

1.68

2.97

3.12

3.05

3.26

2.87

2.56

-

mg/l

30.5

8.9

28.9

24.5

28.4

50.9

27.5

-

mg/l

0.0110

0.0344

0.0071

0.0088

0.0069

0.0110

0.0110

0.05

6
7
8
9

Amoniac
(NH4+)
Phốt pho tổng
( P)
Nitơ tổng số
( N)
Asen (As)


9

10

Thuỷ ngân
(Hg)

mg/l

0.0010

0.0004

0.0002

0.0004

0.0016

0.0006

0.0021

0.001

11

Dầu mỡ

mg/l

3.2

1.4

2.1

1.6

1.3

2.1

1.7

0.1

12

Chất tẩy rửa

mg/l

1.0472

2.0141

1.6336

3.2096

0.6898

0.9328

1.0513

0.4

1.7x105

1.1x106

8.3x105

4.3x105

5.0x105

1.0x106 7.0x105

13

Coliform tổng MPN/
số

100ml

7.5x103

(Nguồn: Liên hiệp Khoa học Sản xuất Cơng nghệ Hóa học (UCE, tháng 9/2011)) QCVN 08: 2008 - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc mặt

ảng 2 và bảng 3:
HQV: Đầu đƣờng Hoàng Quốc Việt;

C.DV: Cầu Dịch Vọng;

C.G: Cầu Giấy ;

C.TH: Cầu Trung Hịa ;

C’.M: Cống Mọc;

C.M: Cầu Mới;

C.C: Cầu Cót ;


10
Kết quả quan trắc tiêu biểu trong các bảng trên cho thấy nƣớc sông Tô
Lịch ô nhiễm hữu cơ nghiêm trọng thể hiện ở sự tăng quá cao nồng độ COD,
BOD5, lƣợng Nitơ tổng, photpho tổng, … và hàm lƣợng oxy hòa tan rất thấp.
ƣợng kim loại nặng cũng khá lớn chủ yếu tập trung ở trong bùn thải, còn
trong nƣớc, hàm lƣợng kim loại nặng nằm trong mức cho phép.
Năm 2013, Nguyễn Thị Thƣơng và cộng sự [4] đã nghiên cứu hàm
lƣợng một số kim loại nặng trong trầm tích sống Tơ Lịch. Thống kê cho các
giá trị kim loại nặng trong mẫu trầm tích (0-30cm) đƣợc cho trong bảng 1.4.
Bảng 1.4: Hàm lƣợng trung bình các kim loại trong mẫu trầm tích
Ni

Cu

Hàm lƣợng
trung bình 107,9 519.1 35092,3 64,8
(mg/kg)

87,7

Kim loại

Cr

Mn

Fe

Zn

As

Cd

Pb

477,9 83,9

4,4

67,1

Sự phân bố nồng độ của các kim loại theo sự giảm dần theo thứ tự: Fe>
Mn> Zn> Cr> Cu> As> Pb> Ni> Cd. Dựa trên các giá trị trung bình, Fe

(35092,3 mg / kg) là kim loại chiếm ƣu thế trong các mẫu trầm tích, tiếp theo
là Mn (519,1) và Zn (477,9), trong khi Cd cho thấy giá trị trung bình tối thiểu
(4,4 mg / kg) trong các mẫu trầm tích
Năm 2018: Số liệu đƣợc trích xuất từ các nghiên cứu của Viện Khoa
học và Kỹ thuật môi trừng do PGS.TS. Trần Đức Hạ [3], Trƣờng Đại học Xây
dựng, đăng trên Tạp ch M i trƣờng, số Chuyên đề I/2018. Kết quả phân tích
trong bảng 5 cho thấy, trầm tích sơng Tơ Lịch có nguồn bổ cấp chủ yếu từ
nƣớc mƣa và nƣớc thải các tuyến mƣơng và cống trong lƣu vực chảy vào.
Hàm lƣợng kim loại nặng theo 6 thông số của QCVN 03-MT:2015/BTNMT
[5] tƣơng đối cao. Đặc điểm nổi bật là hàm lƣợng Cr tổng lớn, 156 - 158
mg/kg. Tuy nhiên giá trị này vẫn thấp hơn 505 - 655 mg/kg theo nghiên cứu
của Nguyễn Thị an Hƣơng và cộng sự năm 2010 [14]. Để đánh giá mức độ
nguy hại và khả năng tái sử dụng bùn lắng sông Tô Lịch, các số liệu kết quả
phân tích chất lƣợng bùn đƣợc so sánh với các thơng số trong QCVN


11
43:2017/BTNMT [6], QCVN 50:2013/BTNMT [7] và QCVN 07:
2009/BTNMT [8]. Trong số các tiêu chí kim loại nặng, hàm lƣợng Cr vƣợt
ngƣỡng quy định là 90 mg/kg quy định cho ngƣỡng nguy hại trầm tích bảo vệ
đời sống thủy sinh trong vực nƣớc ngọt. Đánh giá theo ngƣỡng nguy hại các
thông số kim loại nặng phân tích cho thấy, các giá trị này đều nằm thấp hơn
nhiều so với giá trị quy định trong QCVN 07:2009/BTNMT, ngoại trừ giá trị
Cr là vƣợt ngƣỡng 1,5 lần. Tuy nhiên nếu xem bùn lắng trong sơng Tơ Lịch
nhƣ là n thải của q trình xử lý nƣớc thì phải xem thành phần Cr6+ trong
tổng Cr là bao nhiêu. Trong thực tế tỉ lệ Cr6+/Tổng Cr trong bùn cặn hệ thống
thoát nƣớc thƣờng nhỏ.
Bảng 1.5: Hàm lƣợng kim loại nặng trong

n lắng s ng T

ịch

Th ng

C ng
Bƣởi

Cầu
Dịch
Vọng

Cầu
Giấy

Cầu
Cót

Cầu
Trung
Hịa

C ng
Mọc

Cầu
Mới

1

As, mg/kg

0.661

0.659

0.657

0.661

0.659

0.659

0.660

2

Hg, mg/kg

0.030

0.030

0.030

0.030

0.030

0.030

0.030

3

Pb, mg/kg

3.910

4.070

3.960

4.120

4.090

4.160

4.170

4

Zn, mg/kg 81.100 81.200 81.300 81.300

81.300

81.300 81.400

5

Cr, mg/kg 156.800 157.500 157.600 157.600 157.900 157.700 156.700

6

Cd, mg/kg

TT

0.079

0.077

0.078

0.076

0.078

0.081

0.076

Biểu đồ so sánh hàm lƣợng kim loại nặng trong bùn lắng sông Tô Lịch
với các thông số kim loại nặng của QCVN 03-MT:2015/BTNMT - Quy chuẩn
kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng đất (hình 2).


12

Hình 1.2: So sánh hàm lƣợng As và Cd trong bùn lắng sông Tô Lịch với các
thông số kim loại nặng theo QCVN 03-MT:2015/BTNMT
Ghi chú: Đất NN - đất nông nghiệp, Đất LN - đất lâm nghiệp, Đất DS đất dân sinh, Đất CN - đất công nghiệp, Đất DV- đất dịch vụ.
Các so sánh khác cũng nhận thấy hầu hết thành phần kim loại nặng
trong bùn lắng đều phù hợp với tất cả các loại đất dùng trong mục đ ch n ng
nghiệp, lâm nghiệp, dân sinh… hoặc để san nền xây dựng các cơng trình dịch
vụ và cơng nghiệp. Tuy nhiên đối với Cr, hàm lƣợng của nó trong bùn lắng
vƣợt quy định cho phép đối với đất nông nghiệp.
1.1.3 Nguyên nhân gây ô nhiễm sông Tô Lịch
Nguyên nhân gây ơ nhiễm sơng Tơ Lịch hiện cịn đang gây nhiều tranh
cãi. Theo một số nhận định trên các báo chính thống thì ngun nhân chính là
tốc độ tăng dân số quá nhanh, nhiều nhà máy xí nghiệp đã thải nƣớc thải sinh
hoạt, nƣớc thải công nghiệp xuống sông. Chỉ với 1 đoạn ngắn từ Đƣờng Bƣởi
tới Cầu Giấy có hơn trăm cống xả lớn, nhỏ đổ xuống sơng Tơ Lịch. Theo
nhiều tài liệu thì đoạn sơng nối dịng sông Tô Lịch và nƣớc Hồ Tây, sông
Hồng bị cắt đứt trong thời gian thực dân Pháp tiến hành mở rộng và quy
hoạch thành phố. Từ sau giải phóng và đặc biệt trong thời mở cửa những năm
80, chủ trƣơng đ thị hóa và mở rộng thành phố ngày càng thu hẹp đất nông
nghiệp hai bên bờ sông Tô Lịch. Nhiều ao hồ nƣớc đã từng đóng vai trị gom


13
nƣớc thải sinh hoạt lọc, chung chuyển nƣớc thải trƣớc khi đổ ra s ng đã ị
lấp. Mật độ dân cƣ, sản xuất, công nghiệp ngày càng tăng dày đặc 2 bên bờ
sông Tô Lịch [1, 4, 9].
Một nguồn tài liệu khác cho thấy: hầu hết các sông hồ ở các thành phố
lớn nhƣ Hà Nội và thành phố Hồ Ch Minh, nơi có dân cƣ đ ng đúc và nhiều
các khu công nghiệp lớn này đều bị ô nhiễm. Phần lớn nƣớc thải sinh hoạt
(khoảng 600.000m3 mỗi ngày với khoảng 250 tấn rác đƣợc thải ra các sông ở

khu vực Hà Nội) và công nghiệp (khoảng 260.000m3 và chỉ có 10% đƣợc xử
lý) đều kh ng đƣợc xử lý mà đổ thẳng xuống các ao hồ, sau đó chảy ra các
con sông lớn tại vùng châu thổ sông Hồng và sơng Mê Kong. Ngồi ra nhiều
nhà máy và cơ sở sản xuất nhƣ các lò mổ hay ngay cả bệnh viện (khoảng
7000m3 mỗi ngày, và chỉ có 30% là đƣợc xử lý) cũng kh ng đƣợc trang bị hệ
thống xử lý nƣớc thải. Nhiều ao hồ và sơng ngịi ở Hà Nội đã ị ô nhiễm
nặng. Đáng lƣu ý là hệ thống hồ trong công viên Yên Sở, đƣợc coi là thùng
chứa nƣớc thải của Hà Nội với hơn 50% lƣợng nƣớc thải của Hà Nội. Nƣớc
thải sinh hoạt khơng có hệ thống xử lý tập trung mà trục tiếp xả ra nguồn tiếp
nhận (sông, hồ, kênh, mƣơng). Mặt khác cịn rất nhiều cơ sở khơng xử lý
nƣớc thải, phần lớn các bệnh viện và cơ sở y tế lớn chƣa có hệ thống xử lý
nƣớc thải, một lƣợng rác thải rắn lớn trong thành phố không thu gom hết
đƣợc... là những nguồn quan trọng gây ra ô nhiễm nƣớc.
Hiện nay mức độ ô nhiễm trong các kênh, sông, hồ ở các thành phố
lớn là rất nặng. ở thành phố Hà Nội, chỉ số COD, BOD, oxy hòa tan, các
chất NH4+, NO2-, NO3- ở các s ng, mƣơng nội thành đều vƣợt quá quy định
cho phép. ƣợng rác thải lên tới gần 4000 tấn/ ngày, chỉ co 24/242 cơ sở y tế
là có xử lý nƣớc thải, khoảng 3000 cơ sở sản xuất gây ô nhiễm thuộc diện
phải di dời.
Trong những năm vừa qua, các nguồn thải có kim loại nặng đƣợc giảm
dần và Cơng ty TNHH MTV Thốt nƣớc Hà Nội [2] tăng cƣờng nạo vét bùn
cặn cống s ng mƣơng và kết quả nhiều nồng độ thành phần ơ nhiễm, trong
đó, kim loại nặng, trong nƣớc thải và bùn lắng giảm đi rõ rệt. Tuy nhiên mức
độ nhiễm m i vẫn còn đáng áo động.


14
Theo đó, các nguyên nhân có thể dẫn đến gây ô nhiễm sông Tô Lịch
nhƣ: từ hoạt động của các doanh nghiệp, cơ sở sản xuất nhỏ lẻ nƣớc thải trực
tiếp không qua xử lý; từ các bệnh viện, cơ sở khám chữa bệnh và khu dân cƣ;

do cơ sở hạ tầng yếu kém, thiếu các nhà máy xử lý nƣớc thải bên cạnh đó cơ
quan chức năng quản lý lỏng lẻo và ý thức ngƣời dân chƣa cao…
1.2 ẢNH HƢỞNG CỦA KIM LOẠI NẶNG ĐẾN MÔI TRƢỜNG SINH
THÁI
Kim loại nặng là những kim loại có phân tử lƣợng lớn hơn 52 ao gồm
một số kim loại nhƣ: As, Hg, Cu, Cr, Cd, Co, P , Zn, S , Mn…Những kim loại
nặng nguy hiểm nhất về phƣơng diện gây ô nhiễm m i trƣờng nƣớc 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 lƣợng cần thiết cho sinh vật thủy sinh, chúng chỉ gây độc ở
nồng độ. Kim loại nặng xâm nhập vào cơ thể ngƣời qua đƣờng hô hấp, thức
ăn hay hấp thụ qua da đƣợc tích tụ trong các mơ và theo thời gian sẽ đạt tới
hàm lƣợng gây độc. Các nghiên cứu đã chỉ ra kim loại nặng gây độc cho các
cơ quan trong cơ thể nhƣ máu, gan, thận, cơ quan sản xuất hoocmôn, cơ quan
sinh sản, hệ thần kinh gây rối loạn chức năng sinh hóa trong cơ thể do đó làm
tăng khả năng bị di ứng, gây biến đổi gen. Gốc tự do trong cơ thể có một hoặc
nhiều các electron chƣa ghép đ i. Các tế bào sống liên tục tạo ra các gốc, cả
gốc v cơ và hữu cơ, một số trong số chúng có khả năng phản ứng cao và gây
hại. Kim loại nặng nhƣ đồng, sắt,…bằng nhiều cách tham gia vào quá trình
sản xuất và phá vỡ các gốc tế bào sẽ có ít nhiều tác động rõ rệt đến sự sản
sinh hoặc sự phân hủy của các gốc. Năm 1972, Uỷ ban hỗn hợp FAO-OMS
đã ấn định liều lƣợng hàng tuần đƣợc chấp nhận tạm thời đối với ngƣời lớn là
400 ÷ 500μg cadimi. iều lƣợng này rất thấp so với liều lƣợng của chì, điều
này cho thấy rõ cadimi có đặc tính tích luỹ hơn. Mỹ và Nhật Bản đã đƣa ra
khoảng giới hạn cho phép hàng ngày của cadimi nằm giữa 50 và 70μg/ngày.
Ở Việt Nam, giới hạn tối đa cho phép của hàm lƣợng cadimi trong nƣớc sinh
hoạt là 0,003 mg/l [11] (Theo TCVN6197 – 1996).
Cadimi là nguyên tố rất độc. Cho đến nay ngƣời ta cũng chƣa chứng
minh đƣợc vai trò của cadimi đối với cơ thể ngƣời song lại iết rằng trong cơ

15
thể ngƣời cũng có dadimi với hàm lƣợng cực nhỏ. Cadimi do có số phối ttrí là
4, dễ dàng tạo ra các tƣơng tác với protein và chuyển vào gan, thận. Tuy
nhiên cadimi lại ít đi vào hệ thần kinh vì ngun tố này khó tạo thành các hợp
chất hữu cơ ái lipit (lipophillic), là những chất dễ đi vào hệ thần kinh. Cadimi
xâm nhập vào cơ thể qua đƣờng ăn uống các thực vật và thuỷ sinh ị nhiễm
cadimi hoặc khơng khí chứa ụi cadimi. Triệu chứng khi hít phải ụi hơi hoặc
khói chứa cadimi là: khơ họng, ho, đau đầu, tức ngực, uồn nôn và dẫn đến
viêm phổi. Phần lớn các trƣờng hợp nặng sẽ dẫn đến tử vong. Khi có mặt
trong các dịch cơ thể, cadimi sẽ chiếm chỗ của kẽm trong một số enzym và tế
bào, đặc iệt là tế bào não. Lúc này nó làm giảm sự phát triển của trẻ, nhất là
trẻ em đang tuổi phát triển, cũng nhƣ giảm sức đề kháng của hệ miễn dịch,
giảm trí thơng minh của trẻ. Với liều hơi cao sẽ gây ra ệnh thận và huyết áp.
Đặc iệt, khi đã vào cơ thể thì cadimi lại có tính tích lũy cao. Nhiễm độc
cadimi gây nên chứng ệnh giòn xƣơng. Ở nồng độ cao, cadimi gây đau thận,
thiếu máu và phá huỷ tuỷ xƣơng, gây ung thƣ [29,37]. Trong nƣớc ngọt,
cadimi là hiện nay chủ yếu là ion cadimi (II) và Cd(OH)2 và CdCO3 trong
phức chất. Một số hợp chất cadimi, nhƣ cadimi sulfide, cadimi cac onat, và
cadimi oxide kh ng tan trong nƣớc.
Đồng đóng vai trị quan trọng đối với nhiều loại thực vật và động vật.
Đồng tác động đến nhiều chức năng cơ ản và là một phần cấu thành nên các
enzym quan trọng trong cơ thể. Nó tham gia vào các hoạt động: sản xuất hồng
cầu, sinh tổng hợp elastin và myelin, tổng hợp nhiều hoocmon (catecholamin,
tuyến giáp, corticoid...), tổng hợp nhiều sắc tố... Do vậy đồng là một chất dinh
dƣỡng cần thiết cho cơ thế với một hàm lƣợng rất nhỏ. Ở trẻ sơ sinh và đang
bú mẹ thiếu đồng dẫn đến thiếu máu và thiếu ạch cầu trung tính. Trẻ em mắc
ệnh suy nhƣợc nhiệt đới gọi là Kwashiskor thì iểu hiện thiếu đồng là mất
sắc tố ở lơng, tóc. Tuy nhiên với hàm lƣợng vƣợt quá mức cho phép, đồng lại
có thể gây ra một số ảnh hƣởng đối với sức khoẻ. Nhiễm độc đồng trong thời
gian ngắn có thể gây rối loạn dạ dày và nôn mửa. Việc sử dụng nƣớc có nồng

độ đồng vƣợt quá giới hạn cho phép trong nhiều năm có thể gây ra những
ệnh về gan và thận. Khi cơ thể ngƣời hấp thụ một lƣợng đồng khá lớn sẽ có
iểu hiện ệnh Wilson. Đây là ệnh do đồng đƣợc tích đọng trong gan, não,


16
da gây ệnh đãng trí, thần kinh. Ngồi ra, những ngƣời làm công việc thƣờng
xuyên tiếp xúc với đồng dễ mắc ệnh ung thƣ phổi.
Theo tiêu chuẩn Recommended Daily Allowance (viết tắt là RDA) của
Mỹ thì lƣợng đồng tiêu thụ một ngày đối với ngƣời lớn khỏe mạnh là 0,9
mg/ngày. Ở Việt Nam, giới hạn tối đa cho phép của hàm lƣợng đồng trong
nƣớc sinh hoạt là 1,0mg/l [12].
Chì (Pb) là ngun tố có độc tính cao đối với sức khoẻ con ngƣời. Chì
gây độc cho hệ thần kinh trung ƣơng, hệ thần kinh ngoại biên, tác động lên hệ
enzim có nhóm hoạt động chứa hyđro. Ngƣời bị nhiễm độc chì sẽ bị rối loạn
bộ phận tạo huyết (tuỷ xƣơng). Tuỳ theo mức độ nhiễm độc có thể bị đau
bụng, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp, tai biến não, nhiễm độc nặng có thể
gây tử vong. Đặc tính nổi bật là sau khi xâm nhập vào cơ thể, chì ít bị đào thải
mà tích tụ theo thời gian rồi mới gây độc. Chì đi vào cơ thể con ngƣời qua
nƣớc uống, khơng khí và thức ăn bị nhiễm chì. Chì tích tụ ở xƣơng, kìm hãm
q trình chuyển hố canxi bằng cách kìm hãm sự chuyển hố vitamin D.
Asen (As): là kim loại có thể tồn tại ở dạng tổng hợp chất vô cơ và hữu
cơ. Trong tự nhiên tồn tại trong các khống chất. Nồng độ thấp thì kích thích
sinh trƣởng, nồng độ cao gây độc cho động thực vật. Asen có thể gây ra 19
căn bệnh khác nhau. Các ảnh hƣởng chính đối với sức khoẻ con ngƣời: làm
keo tụ protein do tạo phức với As3+ và phá huỷ q trình photpho hố, gây
ung thƣ tiểu mơ da, phổi, phế quản, xoang… Trong nƣớc, asen thƣờng tồn tại
ở dạng asenat (As(V)) hoặc asenit (As(III)). Các hợp chất asen hữu cơ dạng
metyl hóa nhƣ MMA – axit monometyl asonic, DMA – axit dimethyl asonic,
TMA – axit trimetyl asonic có mặt một cách tự nhiên trong nƣớc là kết quả

của hoạt động sinh học.
Crom (Cr): tồn tại trong nƣớc với 2 dạng Cr (III), Cr (VI). Cr (III)
không độc nhƣng Cr (VI) độc đối với động thực vật. Với ngƣời Cr (VI) gây
loét dạ dày, ruột non, viêm gan, viêm thận, ung thƣ phổi. Tiêu chuẩn WHO
quy định hàm lƣợng crom trong nƣớc uống là 0,05 mg/l.