Nghiên cứu hàm lượng một số ion kim loại nặng trong bùn thải thuộc lưu vực sông Tô Lịch, Hà Nội.
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (826.95 KB, 77 trang )
1
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 chưa từng được ai cơng bố trong
bất cứ cơng trình nghiên cứu nào khác. Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm
trước pháp luật về những cam kết này.
Hà Nội, ngày tháng
năm 2020
Tác giả luận văn
Nguyễn Thị Dịu
Lời cảm ơn
Sau thời gian thực hiện đề tài, em xin tỏ lịng biết ơn chân thành của
mình tới những người đã dạy dỗ, hướng 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 hướng 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 trường 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, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo
điều kiện, tư vấn và phối hợp trong quá trình thực hiện đề tài.
Hà Nội, ngày tháng năm 2020
Học viên
Nguyễn Thị Dịu
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
2
AAS
Atomic absorption
spectroscopy
Quang phổ hấp thụ
nguyên tử
3
AES
Atomic emission
spectroscopy
Quang phổ phát xạ
nguyên tử
Phổ khối nguồn plasma
cao tần cảm ứng
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 lượng nước sơng Tơ Lịch mùa
khơ 2011............................................................................................................6
Bảng 1.3: Kết quả quan trắc và phân tích chất lượng nước sơng Tơ Lịch mùa
mưa....................................................................................................................7
Bảng 1.4: Hàm lượng trung bình các kim loại trong mẫu trầm tích.................8
Bảng 1.5: Hàm lượng kim loại nặng trong
n lắng s ng T
ịch...................9
Bảng 1.6: Tóm tắt các nguyên tố kim loại cần phân tíchError!
not defined.
Bookmark
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 lượng (mg/kg) của các kim loại nặng trong các lần lấy mẫu
khác nhau tại vị trí TL-1..................................................................................43
Bảng 3.4: Hàm lượng (mg/kg) của các kim loại nặng trong các lần lấy mẫu
khác nhau tại vị trí TL-2..................................................................................44
Bảng 3.5: Hàm lượng (mg/kg) của các kim loại nặng trong các lần lấy mẫu
khác nhau tại vị trí TL-3..................................................................................46
Bảng 3.6: Hàm lượng (mg/kg) của các kim loại nặng trong các lần lấy mẫu
khác nhau tại vị trí TL-4..................................................................................47
Bảng 3.7: Hàm lượng (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 lượng kim loại nặng trong bùn
thải sơng Tô Lịch với các nghiên cứu trước 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 ( Cfi ) và ô nhiễm tổng (Cd)..........53
Bảng 3.12: Chỉ số rủi ro sinh thái tiềm năng...................................................54
Danh mục hình, đồ thị
Hình 1.1: Bản đồ sơng Tơ Lịch.........................................................................3
Hình 1.2: So sánh hàm lượng 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 phương pháp phân t ch ICP-MS trong các lĩnh vực
......................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.6: Khả năng phát hiện tương 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 lưu vực sơng Tơ
Lịch.....................32
Hình
3.1:
Các
đồ
thị
đường
chuẩn
của
6
kim
loại.............................................41
Hình 3.2: Hàm lượng các kim loại nặng tại vị trí lẫy mẫu TL-1.....................44
Hình 3.3: Hàm lượng các kim loại nặng tại vị trí lẫy mẫu TL-2....................45
Hình 3.4: Hàm lượng các kim loại nặng tại vị trí TL-3..................................46
Hình 3.5: Hàm lượng các kim loại nặng tại vị trí TL-4.................................47
Hình 3.6: Hàm lượng các kim loại nặng tại vị trí TL-5..................................48
Hình 3.7: So sánh hàm lượng kim loại nặng nghiên cứu với quy chuẩn........50
Hình 3.8: Biểu đồ đánh giá chỉ số Igeo............................................................. 52
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU...........................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.............................................................................3
1.1
Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG SÔNG TƠ LỊCH Error! Bookmark not defined.
1.1.1..........................................................Giới thiệu chung về sơng Tơ Lịch Error!
Bookmark not defined.
1.1.2
Tình hình ơ nhiễm lưu vực sông Tô Lịch .. Error! Bookmark not
defined.
1.1.3..........................................................Nguyên nhân gây ô nhiễm sông Tô Lịch
Error! Bookmark not defined.
1.2 ẢNH HƯỞNG CỦA KIM LOẠI NẶNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG SINH
THÁIError! Boo
1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KIM LOẠI NẶNG TRONG BÙN
THẢI..................................................................Error! Bookmark not
defined.
1.3.1 Các phương pháp lấy và xử lý mẫu bùn thảiError!
defined.
Bookmark
not
1.3.2........................................................................................................Các phương
pháp chủ yếu sử dụng trong phân tích kim loại nặng...............................17
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM......................................................................29
2.1...............................................................................................................HĨA 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
defined.
Error! Bookmark not
2.2.2..........................................................Xử lý mẫu
defined.
Error! Bookmark not
2.3
PHÂN TÍCH HÀM ƯỢNG CÁC KIM LOẠI NẶNG BẰNG ICP-MSError!
Bookma
2.4 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG 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.
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.
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..................................................40
3.1 XÁC NHẬN GIÁ TRỊ SỬ DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
40
3.1.1.....................................................................................................Đường chuẩn
40
3.1.2.....................................................................................................Giới hạn phát
hiện và giới hạn định lượng..................................................................41
3.1.3...................................................................................................Độ đúng và độ
lặp lại của phương pháp đo ICP – MS...............................................42
3.1.4...................................................................................................Nhận xét phép
đo định lượng trên thiết bị ICP – MS.................................................42
3.2 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH KIM LOẠI NẶNG TRONG BÙN THẢI SƠNG
TƠ 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 lượng 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
CHƯƠNG 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 nước nên hằng
năm một lượng rất lớn bùn thải được phát sinh. Bên cạnh đó, Hà Nội có mật
độ dân số đ ng nên lượng bùn thải từ quá trình sinh hoạt rất lớn gây ô nhiễm
m i trường, đặc biệt là kim loại nặng. Do trong nước có các ion OH-,
SO2- … nên kim loại nặng lắng đọng trong trầm t ch, đáy
CO2- ,
3
n. Kim loại nặng
3
là kim loại độc hại, ảnh hưởng đến sinh thái, chuỗi thức ăn, m i trường. Sơng
T ịch là trục tiêu thốt nước thải chung của toàn thành phố Hà Nội, hiện
nay được coi là nhiễm nặng nhất trong 4 con s ng thoát nước trong khu vực
nội thành. Việc tìm ra một biện pháp quản lý thích hợp và phương 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 được tái sử dụng rất phổ biến. Bùn thải đ thị
có hàm lượng chất dinh dưỡng như 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 trường như 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 hưởng đến q trình xử lý, sử dụng bùn thải. Để
có thể dùng bùn vào những mục đ ch nói trên, trước 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 phương pháp xử lý khác nhau hoặc kết hợp các phương pháp. Ch nh
vì vậy, đề tài “Nghiên cứu hàm lượng một số ion kim loại nặng trong bùn thải
thuộc lưu vực sông Tô Lịch, Hà Nội” được nghiên cứu và thực hiện.
Để xác định hàm lượng kim loại nặng, cần lấy mẫu, xử lý mẫu, nghiên
cứu bằng các phương pháp: Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
(AAS), phát xạ nguyên tử (AES); phương pháp quang phổ khối plasma cảm
ưng (ICP-MS)… Trong đó phương pháp ICP-MS là phương pháp hiện đại, kĩ
thuật phân t ch có ưu điểm vượt trội so với các kĩ thuật phân t ch khác như
quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), quang phổ phát xạ plasma cảm ứng
(ICP-AES hay ICP-OES)…Phương 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
định đồng thời được hàng loạt các kim loại trong thời gian phân tích ngắn,
nên được chọn làm phương pháp phân t ch hàm lượng các kim loại nặng trong
đề tài.
Mục tiêu nghiên cứu:
Đánh giá được chỉ số t ch lũy Igeo và rủi ro sinh thái RI dựa vào hàm
lượng các kim loại nặng trong bùn thải.
Đối tượng nghiên cứu
Các mẫu bùn thải được lấy tại 5 vị tr trên lưu vực sơng Tơ Lịch.
Các nội dung chính của đề tài
Chọn các điều kiện tối ưu trong quá trình xử lý mẫu bùn thải để phân t
ch hàm lượng kim loại nặng
Nghiên cứu và lựa chọn các điều kiện tối ưu trên thiết bị ICP-MS để kết
quả phân tích hàm lượng 6 kim loại Cu, Cd, Pb, Zn, As, Cr đạt độ nhạy, độ
thu hồi cho phép.
Từ giá trị hàm lượng 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
.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1
Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG SÔNG TÔ LỊCH
1.1.1
Giới thiệu chung về sông Tô Lịch
Sông Tô Lịch là một trong những phân lưu nhỏ của hệ thống sơng
Hồng có tuổi Holocen không 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 Bưởi, Cầu
Giấy, Cầu Mới và đổ vào sông Nhuệ qua đập Thanh Liệt. Đây là một trong 4
con s ng thoát nước chính trong thành phố Hà Nội bên cạnh sơng Lừ, Sét và
Kim Ngưu. Dọc theo tuyến sông là cả ngàn ống cống lớn nhỏ ngày đêm xả
nước thải sinh hoạt từ các hộ dân, các khu chung cư, các cơ sở sản xuất, bệnh
viện, chợ, ... ra sông.
Sông Tô 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 cư
và khu công nghiệp, trước khi nhập vào sông Kim Ngưu ở gần hạ lưu, cuối c
ng đổ vào sông Nhuệ qua đập Thanh Liệt (hình 1.1). Con đập được xây dựng
để ngăn nước ô nhiễm của Tô Lịch chảy vào sơng Nhuệ. Cửa cống gần như
đóng vào m a kh và được điều tiết vào m a mưa theo mực nước Tơ Lịch. ưu
vực sơng Tơ Lịch có diện tích khoảng 20m 2. Có một số nhà máy sản xuất
nằm ở hạ lưu s ng như tổ hợp các nhà máy cơ kh , cao su, xà phòng và thuốc
lá tại các quận Thượng Đình và Thanh Xuân, các nhà máy sản xuất da và sơn,
một công ty nhựa nằm ở thượng nguồn từ ngã ba sơng Lừ.
Hình 1.1: Bản đồ sông Tô Lịch (đường màu đỏ).
1.1.2
Tình hình ơ nhiễm lưu vực sơng Tơ Lịch
Theo thống kê của Sở Tài nguyên và M i trường Hà Nội, tổng lượng
nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất công nghiệp ở khu vực nội thành
khoảng 500.000m3/ ngày – đêm. Toàn ộ lượng nước thải này đều tiêu thốt
qua hệ thống cống và 4 sơng tiêu chính là Tô Lịch, Lừ, Sét và Kim Ngưu.
Nước thải từ hoạt động sản xuất, bệnh viện và cơ sở dịch vụ chứa nhiều các
chất gây ô nhiễm chưa được xử lý, chiếm tới 90% tổng lượng nước thải công
nghiệp và dịch vụ trên toàn thành phố xả thẳng vào nguồn nước mặt [1, 2, 3].
Sơng Tơ Lịch có hơn mười cửa xả lớn thu gom nước thải, khoảng 200 cống
tròn đường 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 150.000m 3 nước thải sinh hoạt
và công nghiệp. Trong đó có tới 1/3 là nước thải cơng nghiệp chưa qua xử lý.
Năm 2010, Nguyễn Thị an Hương và cộng sự [16] đã nghiên cứu hàm
lượng một số kim loại nặng trong trầm tích sơng Tơ Lịch. Kết quả hàm lượng
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 vượt mức cho phép với tất cả
các mẫu phân tích, Pb và Cd có 9/10 mẫu vượt mức cho phép, trong khi Zn và
Ni ở dưới mức cho phép trong 7/8 mẫu.
Năm 2011, kết quả quan trắc m i trường sông Tô Lịch từ Hội Liên hiệp
Khoa học Sản xuất Cơng nghệ Hóa học (UCE) trong tháng 3 và tháng 9 được
đưa ra trong bảng 1.1, bảng 1.2 và bảng 1.3.
Bảng 1.1: Kết quả phân t ch n s ng T ịch 2011
TT
1
Th ng
Đơn
vi
B1
B2
As
mg/kg
0,658
0,658
B3
B4
0,658 0,658
B5
B6
B7
0,658
0,658
0,658
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 Bưởi; B2: Cầu Dịch Vọng; B3: Cầu Giấy ; B4: Cầu Cót;
B5: Cầu Trung Hịa ; B6: Cống Mọc; B7: Cầu Mới
1
Bảng 1.2: Kết quả quan trắc và phân tích chất lượng nước 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
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
15
3,9x106 4,0x106 6,8x106
(Nguồn: Liên hiệp Khoa học Sản xuất Cơng nghệ Hóa học (UCE), tháng 3/2011
7,5x103
Bảng 1.3: Kết quả quan trắc và phân tích chất lượng nước sông Tô Lịch m a mưa.
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)
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
7.5x103
13
Coliform tổng MPN/
số
100ml
(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 nước mặt
ảng 2 và bảng 3:
HQV: Đầu đường 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 ;
1
Kết quả quan trắc tiêu biểu trong các bảng trên cho thấy nước sông Tô
Lịch ô nhiễm hữu cơ nghiêm trọng thể hiện ở sự tăng quá cao nồng độ COD,
BOD5, lượng Nitơ tổng, photpho tổng, … và hàm lượng oxy hòa tan rất thấp.
ượng kim loại nặng cũng khá lớn chủ yếu tập trung ở trong bùn thải, còn
trong nước, hàm lượng kim loại nặng nằm trong mức cho phép.
Năm 2013, Nguyễn Thị Thương và cộng sự [4] đã nghiên cứu hàm
lượng 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) được cho trong bảng 1.4.
Bảng 1.4: Hàm lượng trung bình các kim loại trong mẫu trầm tích
Kim loại
Cr
Mn
Fe
Ni
Hàm lượng trung
107,9 519.1 35092,3 64,8
bình (mg/kg)
Cu
Zn
As
Cd
Pb
87,7 477,9 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 ưu 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 được trích xuất từ các nghiên cứu của Viện Khoa
học và Kỹ thuật môi trừng do PGS.TS. Trần Đức Hạ [3], Trường Đại học Xây
dựng, đăng trên Tạp ch M i trường, 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
nước mưa và nước thải các tuyến mương và cống trong lưu vực chảy vào.
Hàm lượng kim loại nặng theo 6 thông số của QCVN 03-MT:2015/BTNMT
[5] tương đối cao. Đặc điểm nổi bật là hàm lượng 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 Hương 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 lượng bùn được so sánh với các thông số trong QCVN
43:2017/BTNMT [6], QCVN 50:2013/BTNMT [7] và QCVN 07:
2009/BTNMT [8]. Trong số các tiêu chí kim loại nặng, hàm lượng Cr vượt
ngưỡng quy định là 90 mg/kg quy định cho ngưỡng nguy hại trầm tích bảo vệ
đời sống thủy sinh trong vực nước ngọt. Đánh giá theo ngưỡng 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 vượt ngưỡng 1,5 lần. Tuy nhiên nếu xem bùn lắng trong sơng Tơ Lịch
như là n thải của q trình xử lý nước thì phải xem thành phần Cr 6+ trong tổng
Cr là bao nhiêu. Trong thực tế tỉ lệ Cr6+/Tổng Cr trong bùn cặn hệ thống thoát
nước thường nhỏ.
Bảng 1.5: Hàm lượng kim loại nặng trong n lắng s ng T ịch
Cầu
Dịch
Vọng
Cầu
Giấy
Cầu
Cót
Cầu
Trung
Hịa
C ng
Mọc
Cầu
Mới
TT
Th ng
C ng
Bưởi
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 156.800 157.500 157.600 157.600 157.900 157.700156.700
6
Cd, mg/kg
0.079
0.077
0.078
0.076
0.078
0.081
Biểu đồ so sánh hàm lượng 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 lượng đất (hình 2).
0.076
Hình 1.2: So sánh hàm lượng 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 lượng của nó trong bùn lắng
vượt 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 nước thải sinh
hoạt, nước thải công nghiệp xuống sông. Chỉ với 1 đoạn ngắn từ Đường Bưởi
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 nước 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 trương đ thị hóa và mở rộng thành phố ngày càng thu hẹp đất nông
nghiệp hai bên bờ sông Tô Lịch. Nhiều ao hồ nước đã từng đóng vai trị gom
nước thải sinh hoạt lọc, chung chuyển nước thải trước khi đổ ra s ng đã ị lấp.
Mật độ dân cư, 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 như Hà Nội và thành phố Hồ Ch Minh, nơi có dân cư đ ng đúc và nhiều
các khu công nghiệp lớn này đều bị ô nhiễm. Phần lớn nước thải sinh hoạt
(khoảng 600.000m3 mỗi ngày với khoảng 250 tấn rác được thải ra các sông ở
khu vực Hà Nội) và công nghiệp (khoảng 260.000m 3 và chỉ có 10% được xử
lý) đều kh ng được 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 như các lò mổ hay ngay cả bệnh viện (khoảng 7000m3
mỗi ngày, và chỉ có 30% là được xử lý) cũng kh ng được trang bị hệ thống xử
lý nước thải. Nhiều ao hồ và sông ngịi ở Hà Nội đã ị ơ nhiễm nặng. Đáng
lưu ý là hệ thống hồ trong công viên Yên Sở, được coi là thùng chứa nước
thải của Hà Nội với hơn 50% lượng nước thải của Hà Nội. Nước thải sinh
hoạt khơng có hệ thống xử lý tập trung mà trục tiếp xả ra nguồn tiếp nhận
(sông, hồ, kênh, mương). Mặt khác cịn rất nhiều cơ sở khơng xử lý nước thải,
phần lớn các bệnh viện và cơ sở y tế lớn chưa có hệ thống xử lý nước thải,
một lượng rác thải rắn lớn trong thành phố không thu gom hết được... là
những nguồn quan trọng gây ra ô nhiễm nước.
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, mương nội thành đều vượt quá quy định
cho phép. ượng rác thải lên tới gần 4000 tấn/ ngày, chỉ co 24/242 cơ sở y tế là
có xử lý nước 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 được giảm
dần và Công ty TNHH MTV Thoát nước Hà Nội [2] tăng cường nạo vét bùn
cặn cống s ng mương và kết quả nhiều nồng độ thành phần ơ nhiễm, trong
đó, kim loại nặng, trong nước thải và bùn lắng giảm đi rõ rệt. Tuy nhiên mức
độ nhiễm m i vẫn còn đáng áo động.
Theo đó, các nguyên nhân có thể dẫn đến gây ô nhiễm sông Tô Lịch
như: từ hoạt động của các doanh nghiệp, cơ sở sản xuất nhỏ lẻ nước thải trực
tiếp không qua xử lý; từ các bệnh viện, cơ sở khám chữa bệnh và khu dân cư;
do cơ sở hạ tầng yếu kém, thiếu các nhà máy xử lý nước thải bên cạnh đó cơ
quan chức năng quản lý lỏng lẻo và ý thức người dân chưa cao…
1.2 ẢNH HƯỞNG CỦA KIM LOẠI NẶNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG SINH
THÁI
Kim loại nặng là những kim loại có phân tử lượng lớn hơn 52 ao gồm
một số kim loại như: As, Hg, Cu, Cr, Cd, Co, P , Zn, S , Mn…Những kim loại
nặng nguy hiểm nhất về phương diện gây ô nhiễm m i 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. 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 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 chưa 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 như 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 lượng hàng tuần được chấp nhận tạm thời đối với người lớn là
400 ÷ 500μg cadimi. iều lượng này rất thấp so với liều lượng của chì, điều này
cho thấy rõ cadimi có đặc tính tích luỹ hơn. Mỹ và Nhật Bản đã đưa 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 lượng cadimi trong nước sinh
hoạt là 0,003 mg/l [11] (Theo TCVN6197 – 1996).
Cadimi là nguyên tố rất độc. Cho đến nay người ta cũng chưa chứng
minh được vai trò của cadimi đối với cơ thể người song lại iết rằng trong cơ
