Phân tích các phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước

8/13/2019 Phân tích các phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước

http://slidepdf.com/reader/full/phan-tich-cac-phuong-phap-xu-ly-kim-loai-nang-trong-nuoc 1/84

Đ Đồồ áánn t t ố ố t t nngghhiiệệ p p

Nguyễn Nhật Quang- CNMTB K44.Chia seõ: CN. Nguyeãn Thanh Tuù – Email: [email protected] -

www.facebook.com/daykem.quynhon - www.daykemquynhon.ucoz.com

1

MỤC LỤC.

Lờ i cả m ơ n.................................................................................................................4

CHƯƠ NG I. TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG.........................5

I.1.Đại cươ ng về các kim loại nặng và ảnh hưở ng của chúng đến môi trườ ng.....5

I.2. Ô nhiễm kim loại nặng và hậu quả của chúng ................................................8

I.3. Nhiễm độc Chì một hiểm hoạ môi trườ ng......................................................9

I.4. Asen trong nướ c uống................................................................................... 13

I.5. Cadimi một kim loại độc hại hiện đại.......................................................... 15

I.6. Thiếc và sự ô nhiễm của nó. ......................................................................... 17

I.6.1. Động vật có vú ở biển và sự ô nhiễm toàn cầu do thiếc........................ 19

I.6.2. Các hợ p chất cơ thiếc trong cá ở Nhật Bản và trong vịnh Aercachon. . 20

I.7. Ô nhiễm thuỷ ngân trong môi trườ ng. ......................................................... 21

CHƯƠ NG II. MÔI TRƯỜ NG NƯỚ C HÀ NỘI VÀ NGUỒN GỐC GÂY Ô

NHIỄM KIM LOẠI NẶNG. ............................................................................... 24

II.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên của thành phố Hà Nội. ........................................ 24

II.1.1.Đặc điểm điạ lý tự nhiên. ...................................................................... 24

II.1.2. Đặc điểm kinh tế xã hội. ...................................................................... 26 II.2. Đặc điểm nướ c mặt của thành phố Hà Nội. ................................................ 26

II.2.1. Hệ thống sông....................................................................................... 26

II.2.2. Hệ thống hồ ao. .................................................................................... 27

II.2.3. Hệ thống mươ ng................................................................................... 29

II.3. Đặc điểm nướ c ngầm khu vực Hà Nội. ....................................................... 30

II.3.1. Tầng chứa nướ c Holoxen ( QIV)........................................................... 31

II.3.2.Tầng cách trầm tích Pleistoxen ( QIII). .................................................. 32

II.3.3. Tầng chứa nướ c lỗ hổng trầm tích Pleistoxen giữa trên (QII-III). ......... 32

II.4.Nguồn gốc gây ô nhiễm kim loại nặng trong môi trườ ng nướ c Hà Nội ..... 33






2

CHƯƠ NG III. CÁC PHƯƠ NG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG

NƯỚ C..................................................................................................................... 36

III.1. Tổng quan các phươ ng pháp xử lý kim loại nặng trong nướ c................... 36

III.2. Phươ ng pháp kết tủa hoá học. .................................................................... 36

III.3. Phươ ng pháp trao đổi Ion........................................................................... 37

III.4. Phươ ng pháp điện hoá..................................................................... 38

III.5. Phươ ng pháp oxy hoá- khử. ....................................................................... 39

III.6. Xử lý nướ c thải có chứa kim loại nặng bằng phươ ng pháp tạo Pherit. ..... 39

III.6. Vấn đề xử lý kim loại nặng trong nướ c thải tại Việt nam. ........................ 41

CHƯƠ NG IV. CÁC PHƯƠ NG PHÁP PHÂN TÍCH KIM LOẠI NẶNG. .... 43

IV.1. Tổng quan các phươ ng pháp phân tích kim loại........................................ 43

IV.2. Xử lý mẫu để xác định hàm lượ ng kim loại nặng. .................................... 44

IV.2.1. Giớ i thiệu. ........................................................................................... 44

IV.2.2. Lọc. ..................................................................................................... 44

IV.2.3. Xử lý mẫu xác định kim loại có thể tan trong axit. ............................ 45

IV.2.4. Xử lý mẫu để xác định tổng số kim loại nặng ................................... 45

IV.2.5. Phân huỷ mẫu bằng HNO3.................................................................. 46 IV.2.6. Phân huỷ mẫu bằng HNO3 và HCl. .................................................... 46

IV.2.7. Phân huỷ mẫu bằng hỗn hợ p hai axit HNO3 và H2SO4. ..................... 47

IV.2.8. Phân huỷ mẫu bằng hỗn hợ p axit HNO3 và HClO4............................ 48

IV.2.9. Phân huỷ mẫu bằng hỗn hợ p axit HClO4, HNO3 và HF. ................... 48

IV.2.10. Phân huỷ mẫu bằng phươ ng pháp khô ( tro hoá ) ............................ 49

IV.2.11. Phân huỷ mẫu bằng thiết bị vi sóng.................................................. 50

IV.3. Phươ ng pháp quang phổ phát xạ nguồn Plasma ghép nối cảm ứng ( ICP-

AES). ................................................................................................................... 50

IV.3.1. Giớ i thiệu phươ ng pháp...................................................................... 50

IV.3.2. Các loại nhiễu. .................................................................................... 51






3

IV.3.3. Áp dụng phươ ng pháp ICP-AES xác định kim loại nặng trong mẫu

nướ c................................................................................................................. 52

IV.4. Phươ ng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) để xác định hàm lượ ng

kim loại nặng....................................................................................................... 55

IV.4.1. Giớ i thiệu. ........................................................................................... 55

IV.4.2. Xác định kim loại bằng phươ ng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

ngọn lửa (Flame AAS).................................................................................... 55

IV.4.3. Phươ ng pháp AAS dùng ngọn lửa Acetylen-không khí nén(Ac-Air)

làm nguồn nguyên tử hoá................................................................................ 57

IV.4.4. Phươ ng pháp chiết trướ c khi đo quang phổ dùng ngọn lửa không khí

nén – Acetylen. ............................................................................................... 58

IV.5. Phươ ng pháp cực phổ xác định hàm lượ ng kim loại nặng trong nướ c...... 59

IV.5.1. Đặc điểm chung. ................................................................................. 59

IV.5.2. Cơ sở lý thuyết.................................................................................... 60

IV.5.3. Các phươ ng pháp phân tích Von-Ampe............................................. 65

CHƯƠ NG V. QUÁ TRÌNH PHÂN TÍCH VÀ KẾT QUẢ. .......................... 67

V.1. Các địa điểm lấy mẫu. ................................................................................. 67 V.2. Lựa chọn phươ ng pháp phân tích................................................................ 70

V.3. Kết quả phân tích kim loại nặng trong nguồn nướ c mặt Hà Nội................ 70

V.3.1. Kết quả phân tích As trong các mẫu nướ c mặt. ................................... 70

V.3.2. Kết quả phân tích tổng Cr, Zn trong các mẫu nướ c mặt...................... 72

V.3.3. Kết quả phân tích Pb trong các mẫu nướ c mặt. .................................. 74

V.3.4. Kết quả phân tích Cd trong các mẫu nướ c mặt................................... 75

V.3.5. Kết quả phân tích Fe, Mn trong các mẫu nướ c mặt............................ 76

V.3.6. Một số kết luận từ kết quả phân tích ở trên. ........................................ 77

V.4. Kết quả phân tích kim loại nặng trong nướ c ngầm Hà Nội. ....................... 77

Phụ lục.................................................................................................................... 79






4

Tài liệu tham khảo. ............................................................................................... 82

Lờ i cả m ơ n.

Trong quá trình làm đồ án t ố t nghiệ p, em đ ã đượ c sự hướ ng d ẫ n chỉ bảo t ận

tình của thầ y giáo TS. V ũ Đứ c Thảo. Em bày t ỏ lòng biế t ơ n sâu sắ c t ớ i thầ y. Em






5

cũng xin chân thành cảm ơ n các thầ y cô trong Viện khoa học và công nghệ môi

tr ườ ng và các bạn bè đ ã giúp đỡ em hoàn thành bản luận văn này.

Ngườ i thực hiện: Nguyễn Nhật Quang.

CHƯƠ NG I. TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG.

I.1.Đại cươ ng về các kim loại nặng và ảnh hưở ng của chúng đến môi trườ ng.

Kim loại nặng là những kim loại có khối lượ ng riêng lớ n hơ n 5 g/cm3. Chúng

có thể tồn tại trong khí quyển (dạng hơ i), thuỷ quyển( các muối hoà tan), địa

quyển( dạng rắn không tan, khoáng, quặng...) và sinh quyển ( trong cơ thể con






6

ngườ i, động thực vật). Cũng như nhiều nguyên tố khác, các kim loại nặng có thể

cần thiết cho sinh vật cây trồng hoặc động vật, hoặc không cần thiết. Những kim

loại cần thiết cho sinh vật nhưng chỉ có ngh ĩ a “ cần thiết “ ở một hàm lượ ng nhất

định nào đó, nếu ít hơ n hoặc nhiều hơ n thì lại gây tác động ngượ c lại. Những kim

loại không cần thiết, khi vào cơ thể sinh vật ngay cả ở dạng vết ( rất ít) cũng có thể gây tác động độc hại. Vớ i quá trình trao đổi chất, những kim loại này thườ ng đượ c

xếp loại độc. Ví dụ như niken, đối vớ i thực vật thì niken không cần thiết và là chất

độc, nhưng đối vớ i động vật, niken lại rất cần thiết ở hàm lượ ng thấp.

Vớ i những kim loại cần thiết đối vớ i sinh vật cần lưu ý về hàm lượ ng của

chúng trong sinh vật. Nếu ít quá sẽ gây ảnh hưở ng tớ i quá trình trao đổi chất, nếu

nhiều quá sẽ gây độc. Như vậy sẽ tồn tại một khoảng hàm lượ ng tối ưu của kim

loại, và chỉ có giá trị ở đúng sinh vật hay một cơ quan của sinh vật mà nó có tác

dụng, ở giá trị này sẽ có tác động tích cực lên sự phát triển hoặc sản phẩm của quá

trình trao đổi chất. Kim loại nặng trong môi trườ ng thườ ng không bị phân huỷ sinh

học mà tích tụ trong sinh vật, tham gia chuyển hoá sinh học tạo thành các hợ p chất

độc hại hoặc ít độc hại hơ n. Chúng cũng có thể tích tụ trong hệ thống phi sinh học(

không khí, đất nướ c, trầm tích) và đượ c chuyển hoá nhờ sự biến đổi của các yếu tố

vật lý và hoá học như nhiệt độ áp suất dòng chảy, oxy,nướ c... Nhiều hoạt động

nhân tạo cũng tham gia vào quá trình biến đổi các kim loại nặng và là nguyên nhân

gây ảnh hưở ng tớ i vòng tuần hoàn vật chất hoá địa, sinh học của nhiều loại.

Mức độ ảnh hưở ng của các hoạt động nhân tạo của các vòng tuần hoàn kim

loại có thể định tính qua một số hệ số khác nhau. Bên cạnh các hệ số kỷ thuật, còn

có một số yếu tố sau:

• Hệ số lan truyền IF( Interference factor) toàn cầu là tỷ lệ giữa lượ ng vật chất

do nhân tạo của một kim loại đi vào khí quyển và lượ ng vật chất trong tự nhiên của kim loại đó.

• Hệ số tích tụ địa chất Igeo là logarit của tỷ lệ nồng độ nguyên tố trong trầm

tích của sông và trong cơ thể sống:






7

Igeo =logF

E

B

C

5.1

CF nồng độ kim loại trong trầm tích của

sông.

BF nồng độ kim loại trong cơ thể sống.• Hệ số tích tụ khí quyển(EF) là tỷ lệ giữa nồng độ tươ ng đối của một kim

loại trong khí quyển và trong vỏ Trái Đất dựa trên nồng độ của nhôm tươ ng

ứng:

EF=voTDC C

khiquyenC C

Alkl

Alkl

) / (

) / (

Ảnh hưở ng sinh học và hoá học của kim loại nặng trong môi trườ ng còn phụ

thuộc vào nhiều yếu tố như độ hoà tan của các muối, tính oxy khử, khả năng tạophức và khả năng tích tụ sinh học. Ví dụ, muối của các kim loại dễ tan hơ n muối

của kim loại kiềm thổ nên chúng dễ đi vào thuỷ quyển hơ n. Một số hợ p chất kim

loại có tính oxy hoá mạnh sẳn sàng tham gia các phản ứng trao đổi tạo nên các chất

mớ i. Các dẫn xuất của N, S dễ kết hợ p vớ i các cacbua kim loại nặng

(Zn2+,Co2+,Mn2+,Fe2+...) tạo thành các phức chất bền vững. Một số kim loại nặng

lại có thể tạo nên các bậc oxy hoá khác nhau bền vững trong điều kiện môi trườ ng

để tham gia phản ứng oxi hoá khử chuyển hoá thành chất ít độc hơ n( Fe2+ /Fe3+).

Một số kim loại tham gia phản ứng chuyển hoá sinh học vớ i thành phần trong cơ

thể sống tạo nên các hợ p chất cơ - kim loại( alky hoá như (CH3)2Hg, CH3Hg+,...)

tích tụ trong sinh vật và gây tác động độc hại.

Các kim loại nặng không phân bố đều trong các thành phần môi trườ ng cũng

như ngay cả trong một thành phần môi trườ ng cho nên hàm lượ ng kim loại nặng ở

một số khu vực địa phươ ng thườ ng rất có ý ngh ĩ a trong quá trình tuần hoàn của

kim loại. Một số kim loại nặng tồn tại trong nướ c ở dạng hoà tan nhưng cũng có

nhiêu kim loại nặng lại tạo thành trong nướ c ở dạng khó hoà tan và tham gia vào

các chuyển hoá sinh học. Trong đáy biển có nhiều mỏ quặng kim loại ( ví dụ

Mangan...)[sách hoá học môi trườ ng]






8

(hình)

I.2. Ô nhiễm kim loại nặng và hậu quả của chúng .

Ngày nay con ngườ i tiếp xúc trực tiếp vớ i kim loại nặng ở nhiều dạng thức

khác nhau. Kim loại nặng đã đi vào cơ thể con ngườ i và sinh vật qua chuỗi thức ăn

. Loài ngườ i tiếp xúc lâu dài vớ i các kim loại độc hại trong môi trườ ng vớ i liềulượ ng khác nhau. Giáo sư Jerome Nriagu thuộc trườ ng đại học Michigan khẳng

định: “ Hơ n 1 tỷ ngườ i đã thành các vật thí nghiệm thực sự khi tiếp xúc vớ i những

kim loại độc có hàm lượ ng cao trong môi trườ ng”. Theo tác giả này, nhiều triệu

ngườ i bị các chứng nhiễm độc kim loại dướ i mức phát bệnh. Như ta sẽ thấy sau

đây, phần lớ n những ngườ i nhiễm độc ở các nướ c đang phát triển, Liên xô cũ và

Trung Âu, nhưng có nhiều khu đô thị của các nướ c phát triển đã trở thành nơ i bị ô

nhiễm nặng bở i kim loại. Sự nhiễm độc ngày càng tràn lan, nhất là nếu như việc xả

chất thải cứ tiếp tục theo mức độ hiện nay thì ta khó lòng hy vọng sự tăng trưở ng

này có khi nào giảm đi đượ c. Trong một nghiên cứu số lượ ng kim loại xả ra trên

toàn cầu, khẳng định là nó gia tăng ở thế giớ i thứ ba, có lẽ do việc các công nghiệp

gây ô nhiễm nhất đượ c đưa sang các nướ c phươ ng Nam và giảm bớ t ở các nướ c

công nghiệp, do đó ngườ i và các sinh vật khác phải tiếp xúc vớ i kim loại ở mức

cao hơ n nhiều so vớ i mức họ vẫn sống”. Về mặt này, thuỷ ngân, Crom,Cadimi, Chì

ở trong số những kim loại nặng độc hại nhất, sau đó đến Đồng.

Lẽ tất nhiên,nếu ta loại trừ các kim loại độc hại nhất hoặc các kim loại không

có chút ích lợ i nào cho ngườ i mà ta đã biết như Chì, Cadimi thì ở đây cũng thế, “

chính là liều lượ ng tạo chất độc”, như Paracelse đã nói ở thờ i Trung cổ. Trong một

chế độ ăn uống bình thườ ng, ngườ i ta tiêu thụ từ 2 đến 5 mg đồng mỗi ngày. Thấp

hơ n số lượ ng này sinh ra bệnh thiếu máu và ở trườ ng hợ p đặc biệt của các trẻ em,

ngườ i ta thấy có sự chậm tâm thần vận động, nhưng nếu liều lượ ng cao hơ n 15mg/ngày, những triệu chứng nôn mữa và đau bụng xuất hiện và ở các ca nghiêm

trọng có thể tiến đến hôn mê và tử vong.

Kim loại, hợ p kim và hợ p chất kim loại rất cần cho khoa học và công nghệ hiện

đại dù rằng ngày nay, việc thay thế bằng các hợ p chất hữu cơ trong một số ứng






9

dụng quan trọng(sợ i quang và những chất bán dẫn hữu cơ ) không còn là ngoại lệ.

Rất hiếm thấy một kim loại mà không có một ứng dụng nào đó. Văn minh và kinh

tế của những quốc gia từ thờ i cổ đại đều dựa ít nhất là một phần vào các kim loại.

Đối vớ i cuộc sống hiện đại thì luôn cần đến kim loại, dù rằng chất dẻo hiện nay đã

thay thế kim loại trong một số ứng dụng. Thế nhưng nhiều khi cũng cần đến cácxúc tác kim loại để xúc tiến quá trình polyme hoá tạo thành các chất dẻo.Những

chất xúc tác một khi dùng rồi đượ c thải ra môi trườ ng. Các kim loại của chúng có

thể gây ra những hiểm hoạ ghê gớ m không lườ ng trướ c đượ c: bệnh Minamata

chẳng phải là bắt nguồn từ thuỷ ngân của chất xúc tác phản ứng polyme hoá hay

sao? Sự thật là không tránh đượ c một quá trình công nghiệp tạo ra những chất thải

kim loại làm cho môi trườ ng trở nên một bãi rác.

Bệnh dịch âm ỉ và nguy hại của các vụ nhiễm độc kim loại nặng càng thêm

nghiêm trọng do các kim loại nặng hiển nhiên là không phân huỷ đượ c và là

nguyên tố tồn tại lâu bền trong môi trườ ng sống của con ngườ i và động vật. Thật

ra, chúng tồn tại v ĩ nh viễn nếu như ta so sánh thờ i gian tồn tại của chúng vớ i tuổi

thọ của sinh vật ( ta không bàn đến các phản ứng phóng xạ). Trong điều kiện bình

thườ ng thì không thể nào biến đổi và phá huỷ đượ c chúng. Thế nhưng, dướ i tác

động của một số vi khuẩn, chúng có thể kết hợ p vớ i các hợ p chất hữu cơ để tạo nên

những chất rất độc có khả năng len lỏi vào mạch thực phẩm và đi vào cơ thể con

ngườ i như trườ ng hợ p metyl thuỷ ngân ở Minâmta. Ngườ i ta cho rằng sự độc hại

gây nên do tất cả các kim loại nặng đượ c thải hàng năm vào sinh quyển vượ t xa

độc hại của tất cả các chất thải hữu cơ và phóng xạ.

I.3. Nhiễm độc Chì một hiểm hoạ môi trườ ng.

Cách đây 8000 năm khi loài ngườ i bắt đầu luyện chì bên cạnh khói, chì là chất

độc nhân tạo trong khí quyển. Ngày nay ngộ độc chì vẫn tiếp tục là một bệnh dotiếp xúc vớ i độc tố chì trong nghề nghiệp và môi trườ ng, tuy đây là một bệnh có

thể phòng ngừa đượ c.

Rủi ro ngộ độc chỉ thay đổi rất lớ n phụ thuộc vào nơ i sinh trú và làm việc. ở

thành phố Băng Cốc, thành phố Mexico và Jakarta phạm vi tiếp xúc chì rất lớ n do






10

việc gia tăng sử dụng xe động cơ . Tuy vậy có thành phố như Chicogo và

Washington tiếp xúc vớ i chì phần lớ n do hàm lượ ng chì thoát ra từ sơ n trong nội

thất. Nói chung con ngườ i tiếp xúc và ngộ độc chì từ các nguồn : dùng xăng pha

chì, sơ n có chì , ống chì trong hệ thống cấp nướ c, các quá trình khai mỏ, luyện chì

và các chất đốt có chì. Các nguồn khác phải thải chì bao gồm các đườ ng hàn trongbình đựng thức ăn, men sứ gốm, acquy, pin và đồ mỹ phẩm...

Chì đặc biệt độc hại đối vớ i não và thận, hệ thống sinh sản và hệ thống tim

mạch của con ngườ i. Khi bị nhiễm độc chì thì sẽ ảnh hưở ng có hại tớ i chức năng

của trí óc, thận, gây vô sinh, sẩy thai và tăng huyết áp. Đặc biệt chì là mối nguy hại

đối vớ i trẻ em. Một số kết quả nghiên cứu cho ta thấy nhiễm độc chì làm giảm

mạnh chỉ số thông minh (IQ) của trẻ em ở tuổi đi học. Một số đánh giá cho thấy cứ

10µg/dl tăng về chì trong máu sẽ gây ra mức giảm từ 1 đến 5 điểm IQ đối vớ i trẻ

em bị nhiễm chì. Nhiễm chì làm cho hệ thần kinh luôn căng thẳng, phạm tội và sự

rối loạn trong tập trung chú ý ở trẻ em từ 7-11 tuổi. ở tuổi trung niên nhiễm độc chì

sẽ làm cho huyết áp tăng gây nhiều rỏi ro về bệnh tim mạch. Khác vớ i các hoá chất

mà tác động lên sức khoẻ khi ở nồng độ thấp còn chưa chắc chắn, việc nhiễm chì

mặc dù ở mức thấp cũng sẽ bị ngộ độc cao. Dù mức chì 10µg/dl là mốc giớ i hạn có

ảnh hưở ng đến sức khoẻ, nhiều nhà khoa học không cho là ở mức thấp hơ n làkhông có hại đến cơ thể con ngườ i. Một số nghiên cứu đã phát hiện ra tác hại đối

vớ i trẻ em khi mức chì trong máu mớ i từ 5-10µg/dl.

Ô nhiễm chì gây hại cho sức khoẻ hiện nay vẫn là một hiểm hoạ môi trườ ng

chung ở các nướ c công nghiệp và các nướ c đang phát triển. Trong trẻ em đô thị các

nướ c đang phát triển phần lớ n các em dướ i 2 tuổi có mức chì trung bình trong máu

lớ n hơ n 10µg/dl. Một cuộc khảo sát tại 17 điểm nghiên cứu của Trung Quốc đã xác

định đượ c từ 65-99.5% trẻ em sống trong vùng công nghiệp và giao thông pháttriển mạnh có mức chì trong máu vượ t 10µg/dl. Ngay cả các vùng ngoại vi có đến

50% trẻ em có mức chì trong máu không chấp nhận đượ c. Ở Châu Phi mặc dù

trình độ công nghiệp hoá và mức sử dụng ô tô tươ ng đối thấp song ô nhiễm chì






11

vẫn là một vấn đề nghiêm trọng. Tại Nigeria 15-30% trẻ em ở các đô thị có mức

chì trong máu lớ n hơ n 25µg/dl.

Số ngườ i nhiễm chì đặc biệt cao trong dân nghèo của các nướ c công nghiệp và

đang phát triển tươ ng tự nhau. Trong vùng đô thị, ngườ i nghèo phải sống gần các

trục giao thông chính bị ô nhiễm chì cao từ phát thải của các xe có động cơ có mậtđộ và lưu lượ ng vận tải cao. Họ cũng sống trong các nhà cũ kỷ mà các rủi ro từ sơ n

gốc chì cũng khá nghiêm trọng. Thêm vào đó chì có thể đượ c hấp thụ nhiều hơ n từ

các lỗ chân lông rỗng và khi thức ăn hàng ngày thiếu các yếu tố vi lượ ng chính như

sắt, canxi , kẽm.

Gần đây nhiều phát hiện nguồn nhiễm độc chì từ xăng dầu pha chì chiếm vị trí

quan trọng. Mặc dù lượ ng chì trong xăng dầu pha chì chỉ chiếm 2,2% tổng lượ ng

chì sử dụng, xăng có chì vẫn là duy nhất lớ n của tất cả phát thải trong vùng đô thị.

Ướ c tính khoảng 90% tổng lượ ng chì phát thải vào khí quyển do dùng xăng pha

chì, số dân của hơ n 100 nướ c bị uy hiếp bở i không khí bị ô nhiễm chì. Bên cạnh

việc bị ngộ độc chì cấp tính đối vớ i sức khoẻ thông qua việc hít thở , các phát thải

chì từ các xe có động cơ cũng có thể tích tụ trong đất, gây nhiễm độc nướ c uống và

đi vào chuỗi thức ăn.

Việc dùng xăng pha chì có lịch sử lâu dài. Năm 1922 các nhà máy ô tô thực

hiện việc pha chì vào xăng nhằm nâng cao hiệu suất tác hại tớ i sức khoẻ do chì

tăng lên. Trong các phòng thí nghiệm của tập đoàn Standarad Oil, 5 trong 49 công

nhân chết và 35 bị hiện tượ ng thần kinh nghiêm trọng do ngộ độc chì hữu cơ . Sau

đó Bang New York, thành phố Philadenlphia và một số khu đô thị khác lập tức

cấm bán xăng pha chì. Tuy nhiên sự giận dữ tức thờ i đó lắng xuống và việc dùng

xăng pha chì tiếp tục. Lượ ng chì pha vào xăng tăng rất nhanh, 375000 tấn hàng

năm trong những năm 70 của thế kỷ này. Sau đó do các cải tiến của xe đòi hỏi phảidùng xăng không pha chì, năm 1985 cơ quan bảo vệ môi trườ ng của Mỷ (UEPA)

quyết định việc châm dứt dùng xăng pha chì bằng 1 lệnh thờ i hạn 1 năm. Lợ i ích

đối vớ i sức khỏe của công chúng là rất lớ n. Giữa năm 1970 và 1990 mức trung

bình của lượ ng chì trong máu của dân Mỹ giảm từ 14.5 xuống 2.8µg/dl. Điều này






12

cho thấy 40-60% mức chì trong máu của dân Mỹ gắn vớ i việc dùng xăng pha chì.

Tươ ng tự như vậy, sau khi xăng không pha chì vào thành phố Mexico năm 1990

mức chì trung bình trong máu trong học sinh giảm từ 16.5-11.14µg/dl năm 1992.

Kết quả to lớ n của chươ ng trình này cuối năm 1996 chỉ mớ i thuyết phục 14

quốc gia chấm dứt hoàn toàn. Nhưng đến nay có rất nhiều nướ c đã chấm dứt hoàntoàn việc dùng xăng pha chì.

Sự phát thải chì cũng uy hiếp nghiêm trọng lên sức khoẻ của nhân dân các đô

thị do sự gia tăng tốc độ đô thị hoá và sự tăng sử dụng xe có động cơ vớ i xăng pha

chì. ở khu vực Mỷ La Tinh một số nướ c đã nỗ lực giảm chì trong xăng nhưng

không theo kịp vớ i đà phát triển của đô thị và mức tăng số xe hơ i tư nhân, đã dẫn

đến tăng tổng lượ ng phát thải chì . ở phần lớ n các nướ c Châu Âu khoảng một nửa

số xe ô tô dùng xăng không chì trong khi một số còn lại dùng xăng vớ i 0.15 gam

chì/lít.

Bên cạnh xăng pha chì các nguồn phát thải chì khác cũng không kém phần

nguy hiểm. Các trườ ng hợ p ngộ độc chì thườ ng xảy ra vớ i các công nhân nghành

khai mỏ và nấu quặng chì. Các nghiên cứu cho thấy là các công nhân nấu chì có

mức trung bình trong máu là 77.4 µg/dl, trong trẻ em sống gần nơ i nấu chì là 63.3

µg/dl.Việc tái tạo các acquy, pin cũng là nguồn quan trọng gây nhiễm độc chì. Trên

thế giớ i có tớ i 63 % các nhà máy acquy, pin dùng chì. ở Mêhico, Caribe, Ấn độ

công nghiệp gia đ ình chì trong acquy thì toàn gia đ ình bị nhiễm độc chì cực cao. Ở

Jamaica trẻ em sống gần nơ i nấu chì có mức chì trong máu cao hơ n 3 lần so vớ i

nớ i khác. Năm 1991 một sự bùng nổ ô nhiễm chì ở Trinidad và Tobaco đã làm cho

đất bị nhiễm chì bở i các chất thải từ tái tạo acquy, pin. Mức chì trong máu của trẻ

em trong vùng thay đổi từ 17 đến 235µg/dl vớ i mức trung bình 72.1µg/dl.Đồ gốm sứ tráng men có chì, thuốc nhuộm có chì trong đồ chơ i của trẻ em và

bút chì cũng là nguồn gây ra nhiễm độc chì. Gần 30% dân Mehicô dùng gốm sứ

tráng men thườ ng xuyên có nguy cơ nhiễm chì từ nguồn duy nhất này. Hợ p kim

hàn chì trong các thùng nhôm cũng đặt ra rủi ro lớ n và ở Hondurus, các nghiên cứu






13

cho thấy các cặn chì trong các thùng chứa thức ăn đạt từ 13 đến 14.8 mg/kilo cao

hơ n mức quy định của WHO.

Ở nướ c Mỷ, mặc dù có nhiều tiến bộ trong việc giảm sử dụng chì, giảm mức

nhiễm chì trong máu, nhiễm độc chì vẫn còn là nguy hiểm chính đối vớ i sức khoẻ

của trẻ em dướ i 6 tuổi. Khoảng 1.7 triệu trẻ em nướ c Mỷ có mức chì trong máuvượ t quá 10µg/dl và mức chì trung bình cao nhất ở trong ngườ i nghèo, các thị dân,

trẻ em Mỷ gốc châu Phi. Sơ n gốc chì là con đườ ng gây nhiễm chính. Mặc dù sơ n

có chì đã bị cấm trong việc sơ n các nhà từ những năm 1978, khoảng 75 % các đơ n

vị nhà xây dựng trướ c năm 1980 đều sơ n gốc chì. Vì loại sơ n này hiện nay vẫn còn

đượ c tiếp tục sử dụng ở khắp các nướ c trên thế giớ i nên việc nhiễm độc chì vẫn

còn ở những nướ c này.

Các thông tin dữ liệu từ các khu vực trên thế giớ i đã khẳng định ô nhiễm chì và

nhiễm độc chì là một hiểm hoạ môi trườ ng ảnh hưở ng đặc biệt tớ i sức khoẻ của thế

hệ trẻ, tươ ng lai giống nòi , cần đượ c đặc biệt quan tâm trong chiến lượ c môi

trườ ng và sức khoẻ của đất nướ c [2].

[2] Tạp chí bảo vệ môi trườ ng số 1- 2000.

I.4. Asen trong nướ c uống.

Asen có thể phát hiện thấy trong nướ c chảy qua đá giàu asen. Ngườ i dân nhiều

nướ c trên thế giớ i sử dụng nướ c uống chứa nhiều asen trong một thờ i gian dài đều

bị ảnh hưở ng nghiêm trọng đến sức khoẻ. Asen phân bố rất rộng trên vỏ trái đất.

Asen thâm nhập vào nguồn nướ c do các khoáng vật và quặng hoà tan, đồng thờ i

các hàm lượ ng asen trong nướ c ngầm ở một số vùng tăng cao do sói mòn từ các

vùng đá địa phươ ng. Ngoài ra các dòng thải công nghiệp cũng góp phần bổ sung

lượ ng asen vào nguồn nướ c ở một số vùng. Asen còn đượ c sử dụng ở quy môthươ ng mại, như trong các tác nhân hợ p kim và các thuốc bảo quản gỗ.

Đốt các nhiên liệu hoá thạch là một nguồn asen trong môi trườ ng do lắng đọng

phân tán trong khí quyển. Asen vô cơ có thể tìm thấy trong môi trườ ng dướ i một

vài dạng, nhưng trong các vùng nướ c tự nhiên và từ đó có trong nướ c uống, đều






14

dướ i dạng asen hoá trị 3 hoặc asen hoá trị 5. Các loại asen hữu cơ khá dồi dào

trong hải sản, hầu như ít có hại tớ i sức khoẻ và bị cơ thể loại dể dàng.

Asen trong nướ c uống là mối nguy cơ lớ n nhất đối vớ i sức khoẻ cộng đồng.

Nhiễm độc asen mãn tính, do tiếp xúc lâu dài qua nướ c uống khác rất nhiều vớ i

nhiễm cấp tính. Những triệu chứng tức thờ i của nhiễm cấp tính có biểu hiện rỏ ràng nhất là nôn mửa, viêm thực quản và đau vùng ổ bụng và đi ngoài ra nướ c gạo

lẫn máu. Dùng liệu pháp điều giải độc cấp tính có thể mang lại hiệu quả, tuy nhiên

không dùng cách điều trị này đối vớ i trườ ng hợ p nhiễm độc lâu dài. Các triệu

chứng và dấu hiệu nhiễm độc do asen, biểu hiện rất khác nhau ở mỗi ngườ i, mỗi

nhóm dân cư và ở các khu vực. Do đó, không có một định ngh ĩ a chung về nhiễm

độc asen. Điều này càng làm cho công tác đánh giá mức độ tốn kém về y tế đối vớ i

asen càng trở nên phức tạp. Tươ ng tự vẫn chưa có phươ ng pháp xác định những

trườ ng hợ p nào bị ưng thư nội tạng do asen và trườ ng hợ p do các tác nhân khác

gây nên.

Mức tiếp xúc asen lâu dài qua nướ c uống gây bệnh ung thư da, phổi, bàng

quang đườ ng niệu và thận, cũng như những biến đổi về da như biến đổi nhiễm sắc

tố và biểu bì dày lên(sừng hoá,bệnh sừng). Tăng rủi ro ung thư phổi và bàng quang

và các tổn thươ ng da liên quan tớ i asen đã phát hiện thấy các nồng độ dướ i

0.05mg/l asen chứa trong nướ c uống.

Hấp thụ asen qua da rất ít, do vậy rửa tay chân, tắm giặt... bằng nướ c có chứa

asen không gây rủi ro tớ i sức khoẻ con ngườ i. Khi tiếp xúc lâu dài vớ i asen theo

dõi thấy những biểu hiện đầu tiên trên da: thay đổi nhiễm sắc tố, rồi sau đó là da bị

sừng hoá. Sau đó có hiện tượ ng ung thư da và thườ ng pháp triển sau 10 năm. Hiện

nay chúng ta chưa làm rỏ đượ c mối liên quan giữa tiếp xúc asen và những ảnh

hưở ng tớ i sức khoẻ khác. Chẳng hạn, một số kết quả nghiên cứu cho biết tănghuyết áp và bệnh tim khác, tiểu đườ ng và những ảnh hưở ng về sinh đẻ.

Tiếp xúc vớ i asen qua nướ c uống đã đượ c chứng minh là nguyên nhân gây ra

một bệnh nghiêm trọng về các mạch máu dẫn tớ i hoại thư ở Trung Quốc, nổi tiếng

là Bênh chân đen. Bệnh này không phát hiện thấy các nướ c khác trên thế giớ i, song






15

có thể tình trạng suy dinh dưỡ ng đã góp phần phát triển bênh này. Tuy nhiên, kết

quả nghiên cứu cho thấy, asen đã gây ra một vài biến dạng khác ít nghiêm trọng

hơ n về viêm thần kinh ngoại biên.

Để xác định chuẩn xác các hàm lượ ng asen trong nướ c uống có liên quan tớ i

sức khoẻ cần phải có điều kiện phân tích phòng thí nghiệm, sử dụng những kỷ thuật và các phươ ng tiện tinh vi và đắt tiền, cũng như cần cán bộ nhân viên đượ c

đào tạo, là vấn đề mà nhiều nơ i trên thế giớ i không dễ gì có đượ c hoặc có đủ kinh

phí làm đượ c[3].

[3]. Tạp chí khoa học công nghệ môi trườ ng.

I.5. Cadimi một kim loại độc hại hiện đại.

Cadimi là một kim loại độc có trong tự nhiên vớ i nồng độ thấp, đượ c khám phá

ra từ năm 1917, nhưng từ 1930 mớ i đượ c sử dụng vớ i số lượ ng đang kể . Sản

lượ ng cadimi trên thế giớ i là 18000 đến 25000 tấn/ năm. Trong các quặng cadimi

bao giờ cũng có thiếc tạo thành một cặp ma quỷ, vì nếu thiếc cần cho tế bào ở dạng

vết, thì cadimi không có một lợ i ích sinh học nào đượ c biết. Cadimi có rất nhiều

ứng dụng trong các l ĩ nh vực như chất quang dẫn, chất bán dẫn, pin, đèn chân

không, màn X-quang và màn nhấp nháy. Các chất này còn đượ c dùng trong kỷ

thuật đúc, điện, sản xuất gươ ng, trong l ĩ nh vực bôi trơ n, phân tích hoá học và còn

đượ c dùng trong l ĩ nh vực thú y do tính chất diệt nấm và diệt giun và trong xúc tác.

Chúng còn đượ c dùng trong que hàn và nhất là trong các que hàn nhôm.

Do có nhiều ứng dụng mà ngườ i ta chỉ thu hồi đượ c 10% Cadimi đã sử dụng

còn phần lớ n bị thoát vào môi trườ ng, kể cả quặng bẩn và xỉ có khi chứa đến 30%

kim loại này. Khi ngườ i ta cộng thêm vào lượ ng chất thải này số lượ ng thoát ra từ

quá trình đốt cháy nhiên liệu hoá thạch tớ i 5000 tấn/năm thì số lượ ng thoát tự nhiên trở nên không quan trọng, thậm chí không đáng kể.

Ở đây ta nên ghi nhớ là quặng thải( cộng thêm vớ i các chất thải ở các mỏ hình

thành tử ngay chính quá trình khai thác) là nguồn chất thải chính của nghành công

nghiệp hoá chất. Chất thải có thể tích lớ n nhất là các photphat nhiễm Cadimi vớ i






16

hàm lượ ng khác nhau tuỳ theo nguồn gốc địa lý. ở Mỷ chẳng hạn, năm 1988 công

nghiệp phốt phát đã sản sinh ra 204 triệu tấn chất thải lỏng. Ta có thể nhận thấy sự

quá tải về Cadimi của hệ sinh thái và các đại dươ ng. Hơ n nữa, do các vùng quặng

giàu ít dần đi, ngườ i ta phải khai thác các mỏ ngày càng nghèo và tạo ra nhiều chất

thải hơ n cho cùng 1 lượ ng quặng những kim loại nặng sẽ gia tăng trong môi trườ ngcủa chúng ta một cách mạnh mẽ và liên tục.

Cadimi đổ vào hệ sinh thái từ nhiều nguồn khác nhau:

• Khói bụi, nướ c thải khi chế biến chì , thiếc,sắt ,thép...

• Nướ c rữa trong nghành đúc điện.

• Khi bào mòn các lốp xe, trong trườ ng hợ p này thì Cadimi có

trong chất xúc tiến lưu hoá và các nhiên liệu diesel.

• Trong phân lân, trong đó có Cadimi là tạp chất.

• Trong bùn thải của các trạm làm sạch nướ c.

Ngườ i ta ướ c tính tổng lượ ng Cadimi đổ vào đại dươ ng lên tớ i 8000 tấn/năm

mà một nữa có nguồn gốc từ các hoạt động của con ngườ i. Ngườ i ta chưa biết

đượ c sự tiến triển của Cadimi trong các đại dươ ng sẽ như thế nào. Cuối cùng

Cadimi và các hợ p chất của nó có trong danh sách đen của công ướ c Luôn don về

cấm thải các chất độc ra biển.Nhưng Cadimi cũng có trong không khí của một sô xí nghiệp( ví dụ như nhà

máy sản xuất pin). Sự tiếp xúc nghề nghiệp vớ i chất này đặc biệt nguy hiểm khi nó

ở dạng khói. ở đây cũng cần chú ý rằng những ngườ i nghiện thuốc lá hít nhiều

Cadimi. Một điếu thuốc lá chứa 1.5-2µg kim loại này và ngườ i nghiện hít vào 10%

lượ ng này. Hút một gói thuốc lá một ngày sẽ làm tăng gấp đôi lượ ng Cadimi đi vào

cơ thể.

Cadimi tích tụ vào cơ thể con ngườ i và tồn tại rất lâu. Nó thườ ng nằm ở ganvà thận. Một sự tiếp xúc lâu dài vớ i nồng độ nhỏ của kim loại này có khả năng dẫn

đến chứng khí thũng, các bệnh phổi và các rối loạn về thận.

Năm 1946 một hội chứng có đặc điểm là biến dạng xươ ng, đau cơ , dễ gãy

xươ ng và rối loạn thận đượ c chuẩn đoán ở những phụ nữ lớ n tuổi, sinh đẻ nhiều, đã






17

thu hút sự chú ý của giớ i y học vùng Funchu thuộc quận Toyoma Nhật Bản. Họ gọi

tên bệnh này là Itai-Itai ( hay bệnh đau đớ n). Hội chứng này đã làm hàng trăm

ngườ i chết. Những nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các bênh nhân hấp thụ một

lượ ng Cadimi khoảng 600µg mỗi ngày do ăn gạo bị nhiễm độc bở i nướ c sông

Jintsu, con sông bị ô nhiễm bở i quặng và xỉ từ một nhà máy chế biến Cadimi.Những ngườ i bị bệnh anbumin niệu và protein niệu là do tiếp xúc vớ i Cadimi

không dướ i 20 năm. Sự theo dõi những ngườ i làm việc trong các ngành nghề phải

tiếp xúc vớ i Cadimi khẳng định là họ bị các loại bệnh mạn tính này. Đối vớ i nam

giớ i thì Cadimi là chất gây độc cho thận và tác động của nó có tính tích luỷ và âm

thầm. Hơ n nữa độc tính của Cadimi gây rối loạn chuyển hoá canxi, tác động đến

xươ ng và các khớ p, gây đau khớ p, đau xươ ng thậm chí gây bênh loãng xươ ng.

Hàm lượ ng Cadimi cao trong nướ c uống còn gây ra chứng tăng huyết áp ở chuột

thí nghiệm. Cadimi cũng chính là tác nhân gây ung thư và gây quái thai ở loài gặm

nhấm này. Năm 1965 Cadimi cũng bị nghi ngờ là đã gây ra bệnh ung thư tuyến

tiền liệt ở những công nhân làm việc trong một nhà máy pin ở Anh.

I.6. Thiếc và sự ô nhiễm của nó.

Thiếc trong môi trườ ng thiên nhiên tồn tại chủ yếu dướ i dạng đá ( Cassiterit

SnO2). Bên cạnh đó thiếc còn có trong các thành phần nhiên liệu hoá thạch và hàng

loạt khoáng khá. Phản ứng của thiếc trong môi trườ ng như sau:

Sn2+ ⇔ Sn4++ 2e-

Ngườ i ta đã chứng minh thiếc tồn tại trong vỏ Trái Đất là ở dạng khử Sn2+. Do

các quá trình gia công quặng hoặc quá trình phong hoá mà thiếc có thể ở dạng

SnO2 ít hoà tan tạo thành dung dich keo.

Bảng I.1. cho biết nồng độ trung bình của thiếc trong môi trườ ng. Sự tích tụ

các hợ p chất thiếc chủ yếu trong các động thực vật phù du và trong bụi của khíquyển. Thờ i gian lưu của thiếc trong khí quyển, trong nướ c biển khoảng 105 năm.

BảngI.1. Nồng độ trung bình của thiếc trong môi trườ ng.

Nồng độ Đơ n vị






18

Pha rắn

Đá núi lữa

Đất sét

Sỏi cát

Đất

2-4

4-6

0.5

5-100

mg.kg-1

mg.kg-1

mg.kg-1

mg.kg-1 Nướ c nguồn

Nướ c ngọt

Nướ c biển

9

4

mg.m-3

mg.m-3

Khí quyển 10 mg.m-3

Bụi công nghiệp 1000 mg.m-3

Sinh quyển

Thực vật biển

Thực vật trên cạn

Động vật biển

Động vật trên cạn

1

0.3

0.2-20

0.15

mg.kg-1

mg.kg-1

mg.kg-1

mg.kg-1

Các sản phẩm của thiếc trên thế giớ i ướ c tính khoảng 250.10

3

tấn năm. Trongđó 5% tổng số lượ ng này phục vụ cho sản xuất các chất hữu cơ ở dạng dialkyl

thiếc như là phụ gia cho quá trình sản xuất các vật liệu nhân tạo hoặc ở dạng

trialkyl như tri-n-butyl oxit thiếc là chất bảo vệ thực vật. Trimetyl thiếc và các dẫn

xuất của chúng rất độc, chúng cũng dễ bị phân huỷ chỉ trong vài ngày. Ngườ i ta

ướ c tính rằng, khoảng chừng 0.5.103 tấn thuốc bảo vệ thực vật chứa thiếc hằng

năm sẽ đi vào thuỷ quyển và sẽ tham gia các phản ứng tại đó dướ i sự phân ly của

liên kết cacbon-thiếc. Các hợ p chất vô cơ của thiếc ít độc hơ n so vớ i các muối vôcơ của chì, asen hoặc Cadimi.

Ta xét qua sự ô nhiễm do Thiếc:






19

I.6.1. Động vật có vú ở biển và sự ô nhiễm toàn cầu do thiếc.

Nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến tác động độc hại của những hợ p

chất cơ thiếc lên những hệ sống dướ i nướ c đã miêu tả sự chậm lớ n của các vi tảo

biển, sự dầy bất bình thườ ng của vỏ sò trong lưu vực Arcachon đượ c phát hiện

năm 1974. Trên thực tế là ngày nay, hợ p chất này đã đã gây ô nhiễm môi trườ ng vàthực phẩm trên phạm vi toàn thế giớ i như tổ chức y tế thế giớ i chỉ ra từ những năm

1980. Thế nhưng, phần lớ n các công trình đều tự giớ i hạn trong việc nghiên cứu dư

lượ ng của những hợ p chất này ở các sinh vật biển có mức dinh dưỡ ng thấp như

tảo, động vật thân mềm và cá. Đối vớ i các động vật có vú như họ cá voi( cá ông, cá

nhà táng, cá heo...), động vật chân vây( con moóc, sư tử biển, hải cẩu...) những con

vật ăn mồi ở trình độ dinh dưỡ ng cao, thì chưa có công trình nào đề cập đến. Điều

này đã thúc đẩy những nhà động vật học và môi trườ ng của hai trườ ng đại học

Nhật Bản bắt tay vào công việc đó. Ngườ i ta biết rằng các động vật này tích tụ qua

chuỗi thực phẩm những hợ p chất cơ Clo( ĐT và PCB chẳng hạn). Những nhà

nghiên cứu Nhật cho rằng do khả năng chuyển hoá đặc biệt của các động vật biển

có vú này và sự hoà tan rất thấp của các hợ p chất thiếc, sự gia tăng của chúng trong

các sinh vật này là chắc chắn.

Mườ i hai mẫu tất cả là con đực thuộc 8 loài ở các biển và đại dươ ng khác nhau

đã phân tích ( lớ p mở dướ i da) từ năm 1981 đến 1993. Trong tất cả các con vật

này, trừ một con cá voi ở biển Nam cực, đều có các hợ p chất cơ thiếc trong mở .

Những nồng độ cao nhất đã đượ c tìm thấy ở nhứng cá thể sống ở nướ c ven bờ

của quần đảo Nhật vớ i chiều hướ ng rỏ rệt là có sự giảm bớ t các quần thể sống ở

các biển mở . Cá heo sống ở biển nội địa Seto của Nhật có nồng độ cao nhất của

trong tất cả động vật nghiên cứu, tớ i 770 mg/kg trọng lượ ng tươ i. Rỏ ràng là hàm

lượ ng này chỉ ra rằng một phần là do các hợ p chất này hay đượ c dùng trong sơ nchống hà và trong nuôi trồng thuỷ sản ở Nhật Bản.

Mặc dù cá heo và động vật chân vây có nguồn gốc từ miền Nam biển Trung

Hoa và vịnh Bângan có lượ ng thấp hơ n nhiều, nhưng đây là điều mà ta ngh ĩ đến sự

ô nhiễm biển ở qui mô toàn cầu bở i hợ p chất kim loại này.






20

Các nhà nghiên cứu Nhật đã phân tích các loại cá khác nhau và thấy chúng có

những hàm lượ ng tươ ng đươ ng vớ i hàm lượ ng ở động vật có vú, chứng tỏ đã có

một dịch chuyển các hợ p chất này theo chuổi thực phẩm. Sự tích tụ các hợ p chất

này đã gợ i ra một khả năng giảm sút các chức năng thiết yếu về chuyển hoá và bài

tiết.Những động vật biển có vú có thể đượ c sử dụng như vật chỉ thị sinh học có giá

trị đánh giá sự ô nhiễm toàn cầu và tác động độc hại của nó lên hệ sinh thái dướ i

nướ c. Chính quyền Hồng Kông, nghe theo những ngườ i bảo vệ thiên nhiên, đã

quyết định dành một vùng biển 1000h để làm nơ i bảo tồn loài Sousa Chinensis

hoặc cá heo trắng Trung Quốc. Đây là một loài cá hiếm, bị đe doạ một phần do

nướ c thải không xử lý và các kim loại nặng và phần khác bở i một trạm nhiên liệu

lớ n đượ c xây dựng để cung cấp cho sân bay mớ i Chek Lap Kok. Những công trình

nạo vét sẽ làm cho các động vật có vú tiếp xúc vớ i kim loại nặng và chịu tác động

độc hại của chúng.

I.6.2. Các hợ p chất cơ thiếc trong cá ở Nhật Bản và trong vịnh Aercachon.

Như đã nêu trên, tình hình đặc biệt nghiêm trọng ở Nhật Bản là do việc sử

dụng một cách thủ cựu những hợ p chất này trong nghành nuôi trồng thuỷ sản. Tuy

nhiên, do sự ô nhiễm nghiêm trọng đối vớ i cá nên Liên đoàn các nhà đánh cá Nhật

Bản đã quyết định cấm sử dụng các chất này từ năm 1987. Bộ luật thông qua năm

1989 đã hợ p pháp hoá quyết định trên và có tính đến sự thoái biến yếu cũng như tỷ

tích tụ cao và tính độc lâu dài của chúng.

Nhưng chính quyền Nhật Bản đã không cấm tất cả các hợ p chất cơ thiếc. Một

số ngườ i chỉ thấy là sự sản xuất và sử dụng chúng đã đượ c quy định, việc nhập

khẩu những chất này đã đượ c kiểm tra, các nhà sản xuất phải tuân thủ những

hướ ng dẫn kỷ thuật. Viện Khoa học Vệ sinh quốc gia Tokyo tháng 6 và tháng 8năm 1988 đã phân tích cá mua từ thị trườ ng bán lẽ và các loại tôm cua nuôi cua

nuôi đượ c mua vào tháng 10 năm 1987. Các nhà nghiên cứu khẳng định rằng sự ô

nhiễm các hợ p chất cơ thiếc là phổ biến trên toàn quốc cả ở trong môi trườ ng biển

lẫn trong các loài hải sản. Theo họ thì điều đặc biệt đáng lo ngại là hàm lượ ng các






21

chất này cao trong các loài cá bị ô nhiễm nặng nhất hoặc phải loại bỏ nguyên nhân

gây ra sự ô nhiễm này. Những lờ i tuyên bố của các nhà khoa học và những phân

tích của họ không đủ để huỷ bỏ sự ô nhiễm, nhất là bộ luật đượ c ban bố còn lâu

mớ i chấm dứt đượ c việc sử dụng những hợ p chất này.

Cũng chính nhóm các nhà nghiên cứu đã làm lại những phân tích đối vớ i cámua từ tháng 4 đến tháng 8 năm 1991 tại các chợ ở Tokyo. Họ đã phát hiện thấy

không dướ i 13 hợ p chất cơ thiếc và họ nhấn mạnh đến những nguy cơ đặc biệt mà

các loài hải sản có thể gây ra. Ngườ i tiêu dùng Nhật Bản ăn hàng ngày các hợ p

chất này mà không hề biết. Không ai biết những gì có thể xảy ra đối vớ i sức khoẻ

của mình.

Năm 1994 các nhà nghiên cứu thuộc Đại học tổng hợ p Pau ở vùng Adour đã

chứng minh sự tồn lưu các hợ p chất cơ thiếc ở vùng vịnh Arcachon. Trong những

củ cà rốt dài 30 cm trồng ở 14 vùng trầm tích thuộc vịnh này, năm 1990 ngườ i ta

phát hiện ra đều chứa hợ p chất cơ thiếc . Kim loại này luôn có mặt ở đây vớ i một

hàm lượ ng đáng kể. Vào mùa hè, vịnh Arcachon đã đón tiếp đến 15000 du thuyền.

Theo lờ i của các nhà nghiên cứu Đại học Paul thì các quy định không đượ c tôn

trọng. Hơ n nữa có sự giải phóng chậm chạp và liên tục các hợ p chất tích tụ trong

lớ p trầm tích vào thờ i kỳ ô nhiễm nặng. Hơ n nữa, trong những bể nuôi sò, nướ c có

nồng độ dướ i 20mg/l đượ c coi là ngưỡ ng không gây tác hại đối vớ i sự sinh sản,

nhưng nó vẫn gây ra một vài dị dạng ở vỏ sò chứng tỏ kim loại này vẫn còn gây ra

độc hại.

I.7. Ô nhiễm thuỷ ngân trong môi trườ ng.

Thuỷ ngân là một trong các kim loại nặng rất đượ c quan tâm trong môi trườ ng

cùng vớ i chì và cadimi. Trong địa quyển thuỷ ngân tồn tại chủ yếu dướ i dạng

sunfit và sẽ đượ c biến đổi do các vi sinh vật từ Hg+2

thành Hg hoặc do quá trìnhmetyl hoá hoặc dimetyl hoá. Trong hệ thống nướ c bảo hoà oxy, có thể thấy thuỷ

ngân ở dạng Hg+2 tạo thành từ Hg0. Trong điều kiện yếm khí thườ ng gặp thuỷ ngân

ở dạng Hg+2 hoặc phức chất vớ i HgS2-2.






22

Các phản ứng metyl hoá sinh học của thuỷ ngân có ý ngh ĩ a quan trọng đối vớ i

tính dộc của các hợ p chất thuỷ ngân, vì các dẫn xuất thuỷ ngân hữu cơ là chất tan

trong mỡ và có thể tích tụ nhiều trong các động vật thuỷ sinh.

Các hợ p chất thuỷ ngân đượ c ứng dụng rông rải trong các ngành kỷ thuật khác

nhau( quá trình điện phân, xúc tác, thuốc bảo vệ thực vật...) Tổng sản lượ ng thuỷ ngân trên toàn cầu khoản 10.103 tấn/ năm. Dướ i đây là bảng về tỷ lệ sử dụng thuỷ

ngân trên toàn cầu, trong các nghành kỷ thuật. Ta thấy thuỷ ngân sử dụng cho công

nghiệp điện phân, kỷ thuật điện tử là chiếm ưu thế. Vì vậy để giảm thiểu thuỷ ngân

đi vào trong môi trườ ng cần chú ý giảm lượ ng thuỷ ngân dùng trong các ngành

trên. [sách hoá học môi trườ ng]

Bảng I.2. Tỷ lệ sử dụng thuỷ ngân trong một số ngành kỷ thuật.

L ĩ nh vực Tỷ lệ sử dụng %

Điện phân

Kỷ thuật điện tử

Thuốc bảo vệ thực vật

Chế tạo xúc tác

Nha khoa

Dượ c phẩm

Các l ĩ nh vực khác

35

26

12

2

5

1

19

Các hợ p chất thuỷ ngân đượ c sử dụng làm thuốc trừ sâu nấm( thí dụ dùng để

trừ các loại hạt giống), cũng như dùng trong công nghiệp sản xuất giấy và làm chất

xúc tác trong quá trình tổng hợ p chất dẻo. Các hợ p chất thuỷ ngân khác nhau ở tính

độc và độ bền vững. Cùng vớ i những chất thải sản xuất, thuỷ ngân ở dạng kim loại






23

hoặc dạng liên kết còn chuyển vào nướ c thải công nghiệp hoặc vào không khí( và

khi đó tan vào trong nướ c). Không có một loại chất trừ sinh vật hại hiện đại nào

đượ c nghiên cứu nhiều như thuỷ ngân trong quan hệ tuần hoàn của nó vớ i chuổi

thực phẩm, những nguy hiểm do nó gây ra đối vớ i con ngườ i và động vật. Điều này

liên quan trướ c hết đến metyl thuỷ ngân chất diệt có hiệu quả đặc biệt nhưng cũnglà chất rất độc đối vớ i động vật máu nóng và nó rất bền vững. Trong lượ ng thuỷ

ngân mà ta nhận đượ c từ thực phẩm thì khoảng gần một nữa là từ các thực phẩm

có nguồn gốc động vật, một phần ba có nguồn gốc thực vật.

Mỗi năm toàn thế giớ i sản xuất ra 9000 tấn thuỷ ngân trong đó 5000 tấn sau đó

rơ i vào đại dươ ng. Theo một tài liệu nghiên cứu cho biết tại hồ Oasington trong

100 năm trở lại đây lượ ng thuỷ ngân trong bùn tăng lên gấp 100 lần. Tại Mỹ, trong

một cái hồ, nướ c thải công nghiệp của một nhà máy chảy vào, chứa các hợ p chất

thuỷ ngân liên kết dướ i dạng các hợ p chất vô cơ ( ít độc), các hợ p chất thuỷ ngân

này đượ c các loài thực vật hấp thụ , bị khử thành thuỷ ngân sau đó đi vào khí

quyển dướ i dạng thuỷ ngân nguyên tố rất độc ở trạng thái khí.

Thuỷ ngân có thể thâm nhập vào nguồn nướ c dướ i dạng những hình thức và từ

nguồn gốc rất khác nhau. Về mặt số lượ ng, chiếm vị trí hàng đầu có lẽ là nguồn

thải công nghiệp của các nhà máy hoá chất. Tuy nhiên, không ngoại trừ nướ c mưa

rửa trôi các hoá chất xử lý các loại hạt gieo trồng, trong môi trườ ng nướ c một

phần đáng kể của thuỷ ngân , cuối cùng cũng chuyển hoá thành metyl thuỷ ngân,

nên trong chuổi thực phẩm lại xuất hiện chính cái hợ p chất bền và rất độc này.






24

CHƯƠ NG II. MÔI TRƯỜ NG NƯỚ C HÀ NỘI VÀ NGUỒN GỐC GÂY Ô

NHIỄM KIM LOẠI NẶNG.

II.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên của thành phố Hà Nội.

II.1.1.Đặc điểm điạ lý tự nhiên.






25

Hà Nội – Thủ đô nướ c CHXHCN Việt Nam là trung tâm kinh tế, chính trị, xã

hội , công nghiệp, văn hóa.... của cả nướ c. Vớ i dân số đông ( khoảng 4 triệu

ngườ i), Hà nội có tiềm lực tăng trưở ng kinh tế cao và thực tế là một khu vực tăng

trưở ng kinh tế vớ i tốc độ cao nhất cả nướ c ( ≈9 %). Hiện nay tốc độ tăng trưở ng và

mở rộng kinh tế không những thu hút các nhà đầu tư trong nướ c mà cả các tậpđoàn kinh tế nướ c ngoài.

Về vị trí toàn bộ thành phố nằm trong đồng bằng châu thổ sông Hồng, con

sông lớ n nhất miền Bắc Việt Nam và có vai trò rất quan trọng trong mọi l ĩ nh vực

cuộc sống của thủ đô, nhất là trong l ĩ nh vực bổ cập nướ c cho các tầng chứa nướ c.

Hiện nay Hà Nội có diện tích 930 km2, chiếm 0,3 % diện tích cả nướ c. Về vị trí địa

lý, thủ đô Hà Nội tiếp giáp vớ i tỉnh Thái Nguyên ở phía Bắc, tỉnh Bắc Ninh ở phía

Đông Bắc, tỉnh Hưng Yên ở phía Đông Nam, tỉnh V ĩ nh Phúc ở phía Tây Bắc và

tỉnh Hà Tây ở phía Nam và Tây Nam.

Thành phố có địa hình thấp dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam vớ i độ nghiêng

nhỏ, độ nghiêng trung bình khoảng 0,3 % đến 0,5%.

Mạng thủy văn của thành phố rất phát triển. Trong thành phố có các sông chảy

qua là sông Hồng, sông Đuống, sông Nhuệ, sông Lừ, sông Sét, sông Tô Lịch..

Đáng chú ý là sông Hồng, con sông lớ n nhất miền Bắc và có ảnh hưở ng quan trọng

, trực tiếp đến đờ i sống của thủ đô. Thủ đô Hà Nội có khoảng 111 hồ lớ n nhỏ [11],

trong đó lớ n nhất là Hồ Tây vớ i diện tích là 535ha [11]. Hồ Tây đóng vai trò la lá

phổi của thành phố, trong thờ i gian hiện nay Hồ Tây đượ c xây dựng thành những

khu du lịch mớ i. Việc xây dựng này ngoài những kết quả tích cực thì nó còn làm

cho diện tích chức nướ c của hồ thu hẹp lại, có tác động đến hệ sinh thái và môi

sinh. Khi các khu du lịch đượ c đưa vào khai thác đã có những tác động xấu đến

môi trườ ng.Về khí hậu, Hà Nội có khí hậu nóng ẩm, chia ra hai màu rõ rệt. Mùa mưa từ

thàng 5 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Lượ ng mưa trung

bình đạt khoảng 1678 mm, mưa nhiều nhất vào tháng 7-8 và ít nhất vào tháng 1-2.

Nhiệt độ trung bình thành phố khoảng 21-240 C.






26

II.1.2. Đặc điểm kinh tế xã hội.

Hiện nay Hà Nội gồm có 7 quận nội thành ( quận Đống Đa, Hai Bà Trưng,Ba

Đ ình, Hoàn Kiếm , Tây Hồ, Thanh Xuân và Cầu Giấy), 5 huyện ngoại thành ( gồm

có Từ Liêm, Thanh Trì, Gia Lâm, Đông Anh và Sóc Sơ n). Các quận và huyện đều

là các đầu mối kinh tế trọng điểm của cả nướ c.Đóng trên địa bàn Hà Nội có rất nhiều các trung tâm công nghiệp như Thượ ng

Đ ình, Đông Anh, Gia Lâm...và hàng trăm nhà máy, xí nghiệp lớ n nhỏ vớ i nhiều

l ĩ nh vực sản xuất khác nhau.

Về văn hóa, chính trị Hà Nội là trung tâm văn hóa chính trị của cả nướ c . Trên

địa bàn thành phố hiện nay có hơ n 40 trườ ng đại học và cao đẳng đó là chưa kể

đến mạng lướ i các trườ ng trung học chuyên nghiệp, phổ thông trung học và các

trườ ng dạy nghề vớ i hàng chục vạn sinh viên đang miệt mài nghiên cưú, học tập.

Ngoài ra còn có các cơ quan chuyên trách về các l ĩ nh vực văn hóa, xã hội, nghệ

thuật...

II.2. Đặc điểm nướ c mặt của thành phố Hà Nội.

II.2.1. Hệ thống sông.

Hệ thống thoát nướ c của Hà Nội gồm 4 sông: Tô lịch , Kim Ngưu, Sét và Lừ.

Các con sông này không chỉ đóng vai trò tiếp nhận và chuyển tải nướ c thải phục vụ

cho việc thoát nướ c thành phố Hà Nội mà còn đượ c sử dụng làm nguồn nướ c cung

cấp nướ c tướ i cho nông nghiệp và nguồn nướ c để nuôi trồng thuỷ sản. Hệ thống

sông này có khả năng chứa trên 1.000.000 m3 nướ c, tốc độ nướ c trung bình trong

các sông khoảng 0,1 m/s [tên sách]. Sơ đồ hệ thống sông thoát nướ c của Hà Nội

đượ c thể hiện trong hình 4 phụ lục 1.

Sông Tô Lịch: Bắt nguồn từ cống Đõ và đổ ra sông Nhuệ tại cầu Tô. Sông có

chiều dài 14,5 km, chiều rộng trung bình từ 10-40 m, độ sâu 2-3,5 m vớ i diện tíchkhoảng 20 km2.

Sông Kim Ngưu: Bắt nguồn từ cống Lò Đúc và đổ ra sông Tô Lịch tại cầu Sơ n.

Sông có chiều dài 12,2 km, độ rộng trung bình 25-30 m, độ sâu 2-4 m vớ i diện tích

lưu vực khoảng 17,3 km2.






27

Sông Lừ: bắt nguồn từ cống Trinh Hoài Đức và đổ ra sông Tô Lịch tai cầu

Dâu. Sông có chiều dài 10,2 km, độ rộng trung bình 20-30 m, độ sâu 2-3 m vớ i

diện tích lưu vực khoảng 5,6 km2.

Sông Sét: Bắt nguồn từ mươ ng Trần Khát Chân và gặp sông Kim Ngưu tại cầu

Pháp Vân. Sông có chiều dài 6,7 km , độ rộng trung bình 10-30 m, độ sâu 3-4 mvớ i diện tích lưu vực khoảng 7,1 km2.

Hệ thống sông thoát nướ c đã đượ c cải tạo từ những năm 80 song hiện nay

không đượ c nạo vét thườ ng xuyên do thiếu kinh phí, phươ ng tiện và nhân lực cho

nên lòng sông bị bồi lấp nông dần. Theo số liệu tính toán của công ty thoát nướ c

Hà Nội bùn lắng đọng trên các sông hàng năm như sau:

1. Sông Tô Lịch : 46.000 m3

2. Sông Kim Ngưu: 21.000 m3

3. Sông Lừ : 18.000 m3

4. Sông Sét : 7.000 m3

Tổng cộng : 92.000 m3

Công ty thoát nướ c Hà Nội chỉ nạo vét đượ c khoảng 50 % khối lượ ng bùn lắng

đọng trên , như vậy hàng năm còn khoảng 46.000 m3 bùn tồn đọng lại làm cho

lòng sông nông dần. Qua khảo sát cốt đáy sông những năm gần đây cho thấy có

nhiều đoạn sông bị bùn lấp đến 1m. Hơ n thế nữa do có nhiều cầu, đườ ng giao

thông cắt ngang gây ra hiện tượ ng co thắt, thay đổi dòng chảy tự nhiên của các con

sông.

II.2.2. Hệ thống hồ ao.

So vớ i các thành phố khác, Hà Nội có khá nhiều ao hồ ( 111 hồ ao vớ i tổng

diện tích mặt nướ c là 2.180 ha). Các hồ ao này có chức năng chủ yếu là điều hoà

và chứa nướ c mưa, ngoài ra còn đảm nhiệm chức năng khác như tiếp nhận và làmsạch nướ c thải, cải tạo điều kiện vi khí hậu của khu vực, phục vụ vui chơ i giải trí

và nuôi trồng thuỷ sản. Theo tác giả Trần Hiếu Nhuệ (1992), quy mô và chức năng

của các hồ lớ n ơ Hà Nội như sau:

Bảng 2.1. Kích thướ c và chứ c năng các hồ chính ở Hà Nội [ sách]






28

TT Hồ Diệntích

(ha)

Chiều sâu

(m)Thứ tự ưu tiên các chức năng

1 Hồ Tây 446 2,5-4,5 A D B C

2

Trúc

Bạch 26 2-3 B A C D

3 Bảy Mẫu 21,6 2,5-3,5 A B C D

4 Đống Đa 16 2-3 B A C D

5Hoàn

Kiếm13 2,5-3 A B - -

6 Ngh ĩ a Đô 10 2,5-3,5 A B C D

7Thanh

Nhàn 8,1 2,5-4 A B C D

8 Thủ lệ 7,8 2,5-4 A B C D

9Thành

Công6,8 3,5-5 A B C D

10 Giảng Võ 6,5 3-4 B A C D

11 Trung Tự 6,4 3,5-5 B A C D

12 Thiềnquang

5,5 3,5-5 A B D C

13 Ba Mẫu 5 3-4 A B D C

14Linh

Quang4,5 2,5-4 B A C D

15Ngọc

Khánh3,8 3-3,5 B A C D

16 Kim Liên 3,5 2-3 B A C -

17Văn

Chươ ng3 2-3,5 B A C D

18 Hai Bà 3 2-3 B A - -






29

Trưng

19 Giám 3 2-3 A B - -

A: Phục vụ vui chơ i giải trí. B: Điều hoà nướ c và vi khí hậu.

C: Tiếp nhận và xử lý nướ c thải. D: Nuôi cá.

Đa số các hồ ao không đượ c quản lý bở i các cơ quan chuyên trách. Vớ i 1 số

lượ ng lớ n hồ ao như vậy nhưng trên thực tế chỉ có 16 hồ thuộc quyền quản lý

chuyên ngành của công ty thoát nướ c Hà Nội. Các hồ này đượ c sử dụng phục vụ

cho mục đích nuôi cá vớ i mực nướ c hồ thườ ng xuyên ở mức +5 m nên khả năng

điều hoà thấp ( từ 0,5-0,6 m), khi có các trận mưa lớ n xẩy ra dễ gây úng ngập cục

bộ cho thành phố. Ngoài ra việc nuôi trồng thuỷ sản trên các hồ bằng các đăng cá

đã làm cho mực nướ c hồ dâng cao thêm từ 0,3-0,5 m như ở hồ Bảy Mẫu, Ngọc

Khánh... càng làm giảm khả năng điều hoà nướ c của các hồ.

Sự phát triển đô thị thiếu quản lý chặt chẽ đã làm cho số lượ ng và diện tích các

hồ ao trong những năm gần đây giảm đi một cách đáng kể do việc lấn chiếm đất

đai, đổ bừa bải các chất thải, rác rưở i vào các hồ ao. Bên cạnh đó sự phát triển

nhanh chóng của công nghiệp và sự gia tăng dân số cơ học của Hà Nội đã làm tăng

khối lượ ng nướ xc thải cũng như mức độ ô nhiễm. Lượ ng nướ c thải vớ i độ ô nhiễm

cao không đượ c xử lý đổ thẳng vào hồ ao đã phá huỷ khả năng tự làm sạch của

nướ c mặt và gây ô nhiễm nặng, hầu hết các hồ của Hà Nội hiện nay đang bị nhiễm

bẩn ở mức trầm trọng.

II.2.3. Hệ thống mươ ng.

Hà Nội có 38 km mươ ng đất nối hệ thống cống ngầm vớ i ao hồ, sông tạo thành

mạng lướ i thoát nướ c của thành phố. Các mươ ng có bề rộng tươ ng đối từ 2 đến10m, độ sâu 3,5-4,5 m vớ i dung tích chứa 317.000 m3 trực tiếp thu nhận nướ c thải

từ các cống của các khu vực xung quanh và đổ vào 4 sông thoát nướ c của thành

phố. ậ 2 huyện ngoại thành( Từ Liêm và Thanh Trì ) còn có 40 km mươ ng đất phục

vụ cho sản xuất nông nghiệp.[ sách]






30

Cũng như hệ thống sông hồ, các mươ ng thoát nướ c hiện nay đang trong tình

trạng ô nhiêm nghiêm trọng. Phần lớ n nướ c thải có độ ô nhiễm cao không đượ c xử

lý đổ vào. Bên cạnh đó các chất cặn và bùn lắng đọng trong lòng mươ ng đã làm

giảm độ sâu của mươ ng. Theo số liệu của công ty Thoát nướ c Hà Nội, tổng lượ ng

bùn cặn lắng đọng ở các kênh mươ ng lên tớ i 90.000 m3 ( chiếm gần 30% diện tíchdòng chảy) làm giảm đáng kể (sách)

Mạng lướ i thoát nướ c Hà Nội bao gồm các loại ga thu, cống ngầm, cống ngang

, các kênh mươ ng rạch và các sông hồ. Hệ thống này thu toàn bộ nướ c thải của

thành phố bao gồm nướ c thải sinh hoạt, nướ c thải công nghiệp, nướ c mưa.

Hệ thống cống Hà Nội đượ c xây dựng đã khá lâu, kích thướ c nhỏ, độ dốc

không lớ n lắm, không thích hợ p vớ i yêu cầu thoát nướ c của toàn thành phố hiện

nay. Trong 235 km đườ ng phố chính mớ i chỉ có 50% có hệ thống cống thoát nướ c,

còn lại nướ c thải, nướ c mưa chảy tràn trên mặt đườ ng, rãng, gây ô nhiêm môi

trườ ng nghiêm trọng.

II.3. Đặc điểm nướ c ngầm khu vự c Hà Nội.

Từ nhiều năm qua Hà Nội là nơ i đượ c nghiên cứu khá đầy đủ vớ i mức độ khá

tỉ mỉ về điều kiện địa chất thuỷ văn.

Để phân chia các phân vị địa chất thuỷ văn thườ ng dựa vào nhóm tướ ng thạch

học,mức độ chứa nướ c của đất đá, quan hệ thuỷ lực. Dựa vào cơ sở trên trong trầm

tích đệ tứ vùng Hà Nội đượ c phân chia thành 3 đơ n vị chứa nướ c và 1 đơ n vị cách

nướ c, nằm xen kẻ nhau theo thứ tự từ trên xuống dướ i.

Các đơ n vị địa chất thuỷ văn thuộc trầm tích đệ tứ của vùng nghiên cứu bao

gồm:

1. Tầng chứa nướ c lỗ hổng các trầm tích Holoxen- QIV, gọi tắt là

tầng chứa nướ c Holoxoxen, ký hiệu QIV. 2. Tầng thấm nướ c yếu trầm tích Pleistoxen trên- QIII, goi tắt là

tầng cách nướ c Pleistoxen, ký hiệu QIII.






31

3. Tầng chứa nướ c lỗ hổng các trầm tích Pleistoxen giữa- trên QII-

III, gọi tắt là tầng chứa nướ c chứa nướ c Pleistoxen, ký hiệu QII-

III

Trên cơ sở tổng kết các số liệu hiện có, các tài liệu tham khảo, có thể khái

quát những nét chính về đặc điểm địa chất thuỷ văn các tầng chứa nướ c chính vùngnghiên cứu.

II.3.1. Tầng chứ a nướ c Holoxen ( QIV).

Đây là tầng chứa nướ c phân bố rộng khắp khu vực nghiên cứu, ở phần phía bắc

sông Hồng, tầng này bị bào mòn nên diện tích phân bố chỉ còn ở phía đông Hà Nội

, các nơ i khác phân bố không liên tục.

Thành phần đất đá không đông nhất, thay đổi theo diện phân bố và chiều sâu

bao gồm cát pha, sét pha, sét, cát có lẫn bùn hữu cơ và thực tập. ở phần trên cùng

có lớ p đất sét, sét pha cách nướ c yếu, phân bố không liên tục, diện phân bố chủ yếu

ở phía chủ yếu ở phía nam sông Hồng, chiều sâu phân bố của lớ p cách nướ c này

cũng thay đổi trong phạm vi lớ n, có nơ i 0 đến 0,5 m song có nơ i đến gần 20 m.

Phía dướ i lớ p sét, sét pha thườ ng là các lớ p bùn, bùn sét, cát và cát pha chứa nướ c..

Chiều dày tăng QIV thay đổi từ 0 đến 15,5 m , trung bình 14 m.

Nướ c dướ i đất tồn tại trong tầng này ở dạng lỗ hổng, thườ ng có mặt thoáng tự

do, trừ những nơ i có lớ p sét dày phủ trên thì có áp lực cục bộ.

Theo kết quả thí nghiệm địa chất thuỷ văn ở một số lỗ khoan trong tầng này

cho thấy [sach]

Mực nướ c t ĩ nh thay đổi từ 0,5-4 m

Lưu lượ ng lỗ khoan thay đổi từ 0,4 đến 29 l/s, trung bình 7-8l/s

Hệ số dẫn nướ c (Km) trung bình 200-300 m2 /ngày, cá biệt có nơ i đạt

gần 700 m2

/ngày.Theo kết quả thu đượ c trong quá trình thực hiện trong quá trình nghiên cứu

nêu trong “Báo cáo kết quả điều tra nướ c dướ i đất vùng Hà Nội ” của Viện khoa

học thuỷ lợ i, khi thí nghiệm ở 14 lỗ khoan, kết quả cho thấy:

Loại giàu nướ c q> 1 l/s.m có 11 lỗ khoan chiếm 78,6 %






32

Loại trung bình q=0,1 l/s.m có 1 lỗ khoan chiếm 7,1 %

Loại nghèo nướ c q<0,1 l/s.m có 2 lỗ khoan chiếm 14,3 %

Nguồn cung cấp cho nướ c dướ i đất tầng chứa nướ c QIV chủ yếu là nướ c mưa, nướ c

mặt và một phần là nướ c tướ i cho nông nghiệp. Miền cung cấp và phân bố trung

nhau và có diện rộng trên toàn bộ diện lộ. Miền thoát nướ c là sông ,ao, hồ vào mùakhô và một phần thấm xuống cung cấp cho tầng chứa nướ c phía dướ i( tầng QII-III),

còn một phần nhỏ bị bốc hơ i hoặc do phát tán thực vật.

Hiện nay nướ c dướ i đất trong tầng chứa nướ c QIV không lớ n nhưng có thể cung

cấp nướ c vớ i quy mô nhỏ cho ăn uống và sinh hoạt, đồng thờ i có thể khai thác

đồng thờ i vớ i tầng chứa nướ c Pleistoxen (QII-III) nằm phía dướ i để cung cấp nướ c

cho thành phố.

Xem phụ lục 1.1 thống kê chiều dày tầng chứa nướ c Holoxen (QIV)[sách] , phụ

lục 1.2 thống kê kết quả thí nghiệm địa chất thủy văn trong tầng chứa nướ c

Holoxen (QIV).

II.3.2.Tầng cách trầm tích Pleistoxen ( QIII).

Diện phân bố của tầng này đượ c lộ ra chủ yếu ở phía Bắc sông Hồng, sông

Đuống và một chỏm nhỏ ở vùng Cổ Nhuế- Từ Liêm. Riêng dãi dọc theo sông

Hồng, sông Đuống, bị bào mòn hoàn toàn thành cửa sổ địa chất thuỷ văn.

Đất đá cấu thành nên tầng chứa nướ c này chủ yếu là sét, sét pha có màu loang

lỗ, đôi chỗ là sét pha bột sét, sét bùn lẫn thực vật màu xám đen đến đen, chiều dày

trong khoảng 4-25 m. Tầng cách nướ c này có diện phân bố rộng, chúng chỉ vắng

mặt ở các mặt đối ven sông. Đất đá có tính thấm nướ c rất yếu. Kết quả đổ nướ c thí

nghiệm cho hệ số thấm 0,01-0,02 m/ngày.

II.3.3. Tầng chứ a nướ c lỗ hổng trầm tích Pleistoxen giữ a trên (QII-III).Các kết quả nghiên cứu tỉ mỉ cho thấy tầng chứa nướ c QII-III phân bố rộng khắp

vùng nghiên cứu, chúng có mặt ở nhiều nơ i trong khu vực, chỉ trừ một diện tích

nhỏ ở phía Bắc thành phổ trên địa bàn huyện Sóc Sơ n. Tầng chứa nướ c QII-III là đối

tượ ng chính cung cấp nướ c cho nội và ngoại thành thành phố Hà Nội.






33

Chiều dầy chung của tầng chứa nướ c dao động từ, 25-30 đến 70-80 m. Chiều

dầy trung bình 40-50 m. Quan hệ phía trên là tầng cách nướ c QIII , phía dướ i là mặt

nền đá gốc. Riêng có dải dọc theo sông Hồng, sông Đuống rộng từ một hai trăm

mét tớ i 1-2 km, do vắng mặt tầng cách nướ c QIII (bị bào mòn), nên có sự tiếp xúc

trực tiếp giữa 2 tầng chứa nướ c QIV và tầng QII-III tạo nên cửa sổ địa chất thuỷ văn.Do đáy sông Hồng và sông Đuống trực tiếp hoặc gián tiếp cắt vào tầng chứa

nướ c này, nên nướ c sông là nguồn cung cấp chính cho tầng chứa nướ c, đặc biệt

trong điều kiện khai thác.

Kết quả thí nghiệm địa chất thuỷ văn trong tầng này cho thấy [sach]:

Mực nướ c t ĩ nh vào mùa khô thay đổi từ 2,0 đến 4,0 m còn mùa mưa thay đổi

từ 0 đến 0,1 m, có nơ i dọc theo ven sông Hồng nướ c tự phun cao hơ n mặt đất (khu

vực xả Hải Bối- huyện Đông Anh, Phú Thượ ng- Quận Tây Hồ, Thụy Phươ ng-

huyện Từ Liêm).

Lưu lượ ng các lỗ khoan Q thay đổi từ 1,9 đến 9,09 l/s .

Trị số hạ thấp mực nướ c S thay đổi từ 1,28 đến 8,61 m.

Tỉ lưu lượ ng q thay đổi 0,32 đến 4,91 l/s.m, có nơ i trên 5 l/s.

Hệ số dẫn nướ c (Km ) thay đổi tuỳ theo từng khu vực cụ thể, ở khu vực Bắc

sông Hồng (Km) thay đổi từ 400 đến 1.600 m2 / ng, ở Sóc Sơ n Km thay đổi từ 260

đến 700 m2 /ng. Khu vực Nam sông Hồng, hệ số dẫn nướ c Km thườ ng thay đổi từ

1000 đến 1500 m2 /ng.

II.4.Nguồn gốc gây ô nhiễm kim loại nặng trong môi trườ ng nướ c Hà Nội .

Nguyên nhân chính gây ô nhiễm kim loại nặng là do các hoạt động công

nghiệp , các phòng thí nghiệm và rác thải. Các nhà máy mạ điện, hàn , ắc quy, sơ n,

pin, men sứ gốm đã thải ra một lượ ng lớ n các kim loại nặng vào các cống thải

chung của thành phố Hà Nội. Theo nghiên cứu của nhiều nhà khoa học thì hoạtđộng công nghiệp đã thải vào môi trườ ng Hà Nội vớ i số lượ ng kim loại nặng nhiều

nhất. Ví dụ các nhà máy có hệ thống mạ như:

Nhà máy cơ khí.

Nhà máy mạ điện.






34

Nhà máy về điện tử.

Các nhà máy sử dụng hoá chất , các nhà máy dệt nhuộm cũng góp phần thải vào

môi trườ ng nướ c một lượ ng lớ n kim loại nặng. Góp phần gây ô nhiễm môi trườ ng

trầm trọng.

Trình trạng ô nhiễm nhiễm kim loại nặng của từng nghành công nghiệp có thể đượ c đánh giá chung trong bảng I.2 sau:

Bảng 2.2. Đánh giá chung về ô nhiễm kim loại nặng của từ ng nghành công

nghiệp [1].

Stt Nghành Kim loại nặng

1 Điện lực

Nhiệt điện

Thuỷ điện

ô nhiễm nhẹ

Không ô nhiễm

2 Cơ khí ô nhiễm nhẹ

3 Hoá chất ô nhiễm nhẹ

4 Luyện kim ô nhiễm vừa5 Điện tử Ô nhiễm vừa

6 Khai khoáng Ô nhiễm vừa

7 Dệt nhuộm Ô nhiễm vừa

8 Thuộc da Ô nhiễm nặng

9 Giấy Không ô nhiễm

10 Bột ngọt Không ô nhiễm

Kết quả đánh giá ở bảng I.2 ta thấy tuỳ từng nghành công nghiệp khác nhau màđưa lại ô nhiễm kim loại nặng khác nhau. Sự ô nhiễm kim loại nặng trong các

nghành đượ c xem xét khách quan theo các nghành công nghiệp khác nhau.

Hà Nội vớ i dân số đông và có nhiều khu công nghiệp do đó có tổng lượ ng các

nguồn thải lớ n. Số lượ ng nguồn thải khoảng 200 nguồn , trong đó nướ c thải công






35

nghiệp chiếm 80%.Ở bảng sau cho ta biết các khu công nghiệp ở nội thành vớ i số

lượ ng các nhà máy và lượ ng nướ c tiêu thụ.

TT Khu vực Số lượ ng nhà máy

xí nghiệp

Lượ ng nướ c

tiêu thụ(m3 /ng)

1 Minh Khai-V ĩ nh Tuy 38 60002 Trươ ng Định- Đuôi Cá 13 1500

3 Văn Điển-Pháp Vân 14 6400

4 Thượ ng Đ ình 30 12000

5 Cầu Bươ u 5 1950

Bảng 2.3. Lư u lượ ng nướ c tiêu thụ của các khu công nghiệp trong nội thành

Hà Nội

Nhìn chung các khu công nghiệp này đượ c xây dựng từ thập kỷ 60 và chúng

thườ ng do các ngành tự chọn không nằm trong quy hoạch tổng thể nên rất đa dạng,

xen ghép nhau không gắn bó nhau về công nghệ. Nhiều khu công nghiệp nằm xen

kẻ vớ i các khu dân cư đông đúc( như khu Thượ ng Đ ình, Minh Khai, Trươ ng

Định). Các khu công nghiệp này đượ c xây dựng từ lâu công nghệ củ và hầu như

chưa có hệ thống xử lý nướ c thải. Nướ c thải từ các khu công nghiệp chủ yếu đượ cthải thẳng vào các sông hồ gần đó và đây là nguyên nhân gây nên tình trạng ô

nhiễm kim loại nặng cho nguồn nướ c Hà Nội .

Đa số các cơ sở sản xuất củ chưa có trạm xử lý nướ c thải. Nướ c thải của

một số cụm công nghiệp chỉ đượ c xử lý sơ bộ rồi thải thẳng vào nguồn nướ c mặt

làm cho một số nguồn nướ c bị ô nhiễm nghiêm trọng kim loại nặng . Nhiều khu

công nghiệp nằm tập trung gần các tuyến sông rạch, do đó các sông rạch này trực

tiếp nhận nguồn nướ c thải có kim loại nặng.Hoạt động sản xuất trong nghành cơ khí nói chung có thải ra kim loại nặng do

trong dây chuyền có khâu công nghệ mạ, xử lý bề mặt kim loại ( sơ n, nhuộm).

Ngành mạ điện sử dụng nhiều hoá chất dạng muối kim loại nặng có độc tính khá

cao như CrO3, CdCl2,MnCl2... Nướ c thải từ khâu mạ điện và xử lý bề mặt có chứa






36

các nhiều kim loại nặng. Công nghiệp mạ điện có lưu lượ ng nướ c thải không lớ n ,

do sử dụng nhiều hoá chất nên nồng độ các chất độc và các kim loại nặng rất cao.

Và do các nhà máy có hệ thống mạ ở Hà Nội chưa tiến hành xử lý theo đúng quy

trình , trang thiết bị và các thông số vận hành chưa đượ c coi trọng.

Ở Hà Nội có các nhà máy có phân xưở ng mạ điện như sau:• Nhà máy khoá Minh Khai

• Điện cơ thống nhất

• Dụng cụ cơ khí xuất khẩu

• Nhà máy cơ khí chính xác

• Nhà máy kim Hà Nội.

CHƯƠ NG III. CÁC PHƯƠ NG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG

NƯỚ C.

III.1. Tổng quan các phươ ng pháp xử lý kim loại nặng trong nướ c.

Có rất nhiều phươ ng pháp để xử lý nướ c thải chứa kim loại nặng như các

phươ ng pháp hoá học, hoá lý hay sinh học. Song kim loại nặng thườ ng là phát

sinh ra từ các nguồn nhất định do vậy cách tốt nhất là ta xử lý ngay tại nguồn gây ô

nhiễm. Tại các nhà máy mà nướ c thải có chứa hàm lượ ng kim loại nặng vượ t quá

tiêu chuẩn cho phép thì có thể áp dụng các quá trình xử lý nhằm loại bỏ kim loạinặng trướ c khi thải vào môi trườ ng.

III.2. Phươ ng pháp kết tủa hoá học.

Phươ ng pháp này dựa trên phản ứng hoá học giữa chất đưa vào nướ c thải vớ i

kim loại cần tách, ở độ pH thích hợ p sẽ tạo thành hợ p chất kết tủa và đượ c tách

khỏi nướ c thải bằng phươ ng pháp lắng.

Phươ ng pháp thườ ng đượ c dùng là kết tủa kim loại dướ i dạng hydroxit bằng

cách trung hoà đơ n giản các chất thải axit. Độ pH kết tủa cực đại của tất cả các kimloại không trùng nhau, ta tìm một vùng pH tối ưu, giá trị từ 7 - 10.5 tuỳ theo giá trị

cực tiểu cần tìm để loại bỏ kim loại mà không gây độc hại.






37

Nếu trong nướ c thải có nhiều kim loại nặng thì càng thuận tiện cho quá trình

kết tủa vì ở giá trị pH nhất định độ hoà tan của kim loại trong dung dịch có mặt các

kim loại khác sẽ giảm, cơ sở có thể do một hay đồng thờ i cả 3 nguyên nhân sau:

• Tạo thành chất cùng kết tủa.

• Hấp thụ các hydroxit khó kết tủa vào bề mặt của các bông

hydroxit dễ kết tủa.

• Tạo thành hệ nghèo năng lượ ng trong mạng hydroxit do chúng

bị phá huỷ mạnh bằng các Ion kim loại.

Như vậy đối vớ i phươ ng pháp kết tủa kim loại thì pH đóng vai trò rất quan

trọng. Khi xử lý cần chọn tác nhân trung hoà và điều chỉnh pH phù hợ p. Phươ ng

pháp kết tủa hóa học rẻ tiền ứng dụng rộng nhưng hiệu quả không cao, phụ thuộc

nhiều yếu tố( t0, pH, bản chất kim loại ).

III.3. Phươ ng pháp trao đổi Ion.

Dựa trên nguyên tắc của phươ ng pháp trao đổi Ion dung ionit là nhựa hữu cơ

tổng hợ p, các chất cao phân tử có gốc hydrocacbon và các nhóm chức trao đổi Ion.

Quá trình trao đổi Ion đượ c tiến hành trong cột Cationit và Anionit. Các vật liệu

nhựa này có thể thay thế đượ c mà không làm thay đổi tính chất vật lý của các chất

trong dung dịch và cũng không làm biến mất hoặc hoà tan. Các Ion dươ ng hay âmcố định trên các gốc này đẩy Ion cùng dấu có trong dung dịch thay đổi số lượ ng tải

toàn bộ có trong chất lỏng trướ c khi trao đổi. Đối vớ i xử lý kim loại hoà tan trong

nướ c thườ ng dùng cơ chế phản ứng thuận nghịch:

RmB + mA ⇔m RA + B

Phản ứng xảy ra cho tớ i khi cân bằng đượ c thiết lập. Quá trình gồm các giai

đoạn sau:

• Di chuyển Ion A từ nhân của dòng chất lỏng tơ i bề mặt ngoài của lướ ibiên màng chất lỏng bao quanh hạt trao đổi Ion.

• Khuyếch tán các Ion qua lớ p ngoài.

• Chuyển Ion đã khuyếch tán qua biên giớ i phân pha vào hạt nhựa trao

đổi.






38

• Khuyếch tán Ion A bên trong hạt nhựa trao đổi tớ i các nhóm chức

năng trao đổi Ion.

• Phản ứng hoá học trao đổi Ion A và B.

• Khuyếch tán các Ion B bên trong hạt trao đổi tớ i biên giớ i phân pha.

• Chuyển các Ion B qua biên giớ i phân pha ở bề mặt trong của màng

chất lỏng.

• Khuyếch tán các Ion B qua màng.

• Khuyếch tán các Ion B vào nhân dòng chất lỏng.

Đặc tính của trao đổi Ion:

Sản phẩm không hoà tan trong điều kiện bình thườ ng.

Sản phẩm đượ c gia công hợ p cách.

Sự thay đổi trạng thái của trao đổi Ion không làm phân

huỷ cấu trúc vật liệu.

Phươ ng pháp trao đổi Ion có ưu điểm là tiến hành ở qui mô lớ n và vớ i nhiều

loại kim loại khác nhau. Tuy vậy lại tốn nhiều thờ i gian, tiến hành khá phức tạp do

phải hoàn nguyên vật liệu trao đổi, hiệu quả cũng không cao.

III.4. Phươ ng pháp điện hoá.

Tách kim loại bằng cách nhúng các điện cực trong nướ c thải có chứa kim loạinặng cho dòng điện 1 chiều chạy qua. ứng dụng sự chênh lệch điện thế giữa hai

điện cực kéo dài vào bình điện phân để tạo ra một điện trườ ng định hướ ng, các Ion

chuyển động trong điện trườ ng này. Các cation chuyển dịch về catốt, các anionvề

anốt.Khi điện áp đủ lớ n, phản ứng sẽ xẩy ra ở mặt phân cách chất dung dịch điện

cực:

Ở Catốt : oxy hóa phát ra các electron: A- → A+ e-

Ở Anốt: Khử vớ i việc thu các electron: C+ + e- → CHệ thức Nernst:

E0 = E00 +

nF

RT ln(A0x /Ared)






39

E0 : Thế cân bằng điện lực.

E00: Thế cân bằng điện cực trong điều kiện chuẩn.

R : Hằng số mol của khí lý tưở ng.

F: Hằng số Faraday.

T: Nhiệt độ (K0).n : Số electron dùng trong quá trình điện hoá.

Aox : Hoạt tính của chất oxy hoá.

Ared: Hoạt tính của chất khử.

Ư u điểm của phươ ng pháp này là nhanh tiện lợ i hiệu quả xử lý cao, ít độc

nhưng lại quá tốn kém về điện năng.

III.5. Phươ ng pháp oxy hoá- khử .

Đây là một phươ ng pháp thông dụng để xử lý nướ c thải có chứa kim loại nặng

khi mà phươ ng pháp vi sinh không thể xử lý đượ c . Nguyên tắc của phươ ng pháp

là dựa trên sự chuyển từ dạng này sang dạng khác bằng sự có thêm electron khử

hoặc mất electron( oxy hoá) một cặp đượ c tạo bở i một sự cho nhận electron đượ c

gọi là hệ thống oxy hoá- khử.

Khử ⇔ Oxyhoán+ + ne-

Khả năng tươ ng tác đượ c đặc trưng bằng thế oxy hoá khử hoặc thế Redõ, phụ

thuộc vào hoạt tính của hai dạng bị oxyhoá và bị khử.

III.6. Xử lý nướ c thải có chứ a kim loại nặng bằng phươ ng pháp tạo Pherit.

Quá trình xử lý nướ c thải có chứa kim loại nặng bằng phươ ng pháp tạo pherit

là quá trình tinh thể hoá, tạo tinh thể Fe3O4 từ FeSO4. Trong quá trình hình thành

tinh thể , các Ion kim loại nặng có trong dung dịch cũng bị kéo vào, tham gia vào

mạng tinh thể ở vị trí các nút cation. Quá trình này đượ c gọi là nội kết tủa. Phản

ứng tạo tinh thể đượ c tiến hành khi cung cấp oxy và nhiệt độ cho phản ứng thuỷ phân FeSO4.

Phản ứng thuỷ phân của FeSO4.7H2O :

FeSO4.7H2O + H2O = Fe(OH)2 + H2SO4 + 7H2O

Khi cung cấp thêm O2 và tăng nhiệt độ sẽ xảy ra phản ứng tạo tinh thể Pherit:






40

FeSO4 + O2 + H2O = H2SO4+ Fe3O4

Thực chất phản ứng trên diễn ra theo nhiều giai đoạn khác nhau.

+ Oxy hoá Fe(II) thành Fe(III)

4Fe2+ + O2 = Fe3+ + 2O2-

+ Hình thành tinh thể Pherit2Fe2+ + O2= 2FeO

4 Fe3+ + 3O2= 2Fe2O3

FeO + Fe2O3=Fe3O4

Các Ion kim loại tan trong dung dịch sẽ bị kéo vào mạng tinh thể. Sau phản

ứng lắng và lọc lấy nướ c trong.

Các yếu tố ảnh hưở ng đến quá trình hình thành tinh thể chủ yếu là pH , nhiệt

độ, nồng độ các Ion kim loại , bán kính các Ion kim loại trong dung dịch .

Hình III.1. Sơ đồ xử lý nướ c thải có chứ a kim loại nặng bằng phươ ng pháp

tạo pherit ở qui mô công nghiệp .

Bể chứa Lọc Cấp nhiệt

Bể phản ứng

Bơ m

H2SO4

Bể H2SO4

Hệ thốngđiều

khiển pH

Bể NaOH

Bơ mNaOH

Bể phản ứng

Bể phản ứng

Nướ c thải






41

III.6. Vấn đề xử lý kim loại nặng trong nướ c thải tại Việt nam.

Nướ c thải nhiễm kim loại nặng từ các cơ sở công nghiệp là nguy cơ gây ô

nhiễm môi trườ ng nướ c mặt. PTS Đặng Đ ình Kim và cộng sự dựa trên đặc tính

kim loại nặng đượ c tích luỷ bở i tế bào sinh vật trong môi trườ ng để tiến hành xử lý

nướ c ô nhiễm kim loại nặng. Khâu then chốt là tìm đượ c chất hấp thụ thích hợ pcho từng kim loại nặng muốn loại bỏ. Các chế phẩm từ BIOSPRB-P1.BIOSPRB-

E1 do viện công nghệ sinh học tạo ra chỉ sau 1 giờ đã hấp thụ từ 90-97 % lượ ng Pb

trong môi trườ ng vơ i nồng độ ban đầu 100mg/l. Một số chế phẩm khác cũng cho

kết quả tươ ng đối khả quan loại bỏ các kim loại nặng như Cr,Ni,Cu,Zn.

Báo cáo của Bùi Minh Lý và cộng sự cho thấy rong biển ở nướ c ta có trên 700

loại đại diện chủ yếu cho ba ngành rong nâu, rong đỏ và rong lục. Rong biển vừa là

chỉ thị ô nhiễm kim loại nướ c biển vừa có khả năng hấp thụ mạnh mẽ các nguyên

tố vi lượ ng trong nướ c biển. Kết quả nghiên cứu rong biển lấy từ Đà Nẵng đến

Kiên Giang cho thấy hầu hết các mẫu rong đều thể hiện khả năng hấp thụ các

nguyên tố vi lượ ng vớ i hệ số tích tụ cao, trong đó rong nâu là có nhiều khả năng

hơ n cả nên có thể ứng dụng để xử lý nhiễm bẩn môi trườ ng bở i kim loại nặng.






42

Nướ c thải công nghiệp từ khâu mạ thườ ng có hàm lượ ng Cr, Ni cao. Để xử lý

một cách có hiệu quả trướ c tiên cần phải lựa chọn quy trình hợ p lý. Thông thườ ng

loại nướ c thải này đượ c xử lý bằng hai phươ ng pháp nhựa IONIT.

Vũ Văn Mạnh và các cộng sự đã đem kết quả nghiên cứu trong phòng thí

nghiệm áp dụng cho việc xử lý nướ c thải ở nhà máy khoá Minh Khai vớ i việc sử dụng FeSO4 tự chế tạo trên cơ sở tái sử dụng chất thải và tận dụng đượ c thiết bị sẵn

có của cơ sở . Hiệu suất xử lý cao khử Cr6+ 99.99% và tách đượ c Ni2+ 99.9 . Giá

thành xử lý thấp: 1000 đồng/m3 nướ c thải tính riêng cho phân xưở ng mạ và 300

đồng/ m3 nướ c thải tính chung cho cả công ty.

Đặc trưng bề mặt của silicagel là có chứa các nhóm silanol (SiOH) có khả năng

trao đổi proton của mình vớ i các cation kim loại đã đượ c ứng dụng để xứ lý kim

loại nặng trong nướ c thải. Các nghiên cứu của Trần Hồng Hà và các cộng sự cho

thấy dùng silicagel hút ẩm để hấp phụ một số Ion kim loại nặng Pb2+, Cu2+,

Ni2+,Zn2+,Cd2+ rẻ tiền hơ n 8-10 lần đã đượ c khảo sát trong phòng thí nghiệm.

Silicagel hút ẩm cho dung lượ ng hấp phụ tươ ng đươ ng vớ i silicagel sắc ký sau khi

xử lý bằng axit. Vì vậy, có thể sử dụng thay cho Silicagel sắc ký trong ứng dụng

về hấp thụ các Ion kim loại trong nướ c.

Chitin là một loại polime phổ biến trong thiên nhiên cung vớ i dẫn xuất

đêaxetyl của nó là chitosan và các dẫn xuất mớ i như CMCh,Ach,butyl chitosan tan

trong nướ c đã đượ c áp dụng làm sạch nướ c thải có kim loại nặng. Kết quả nghiên

cứu của Trịnh Đức Hưng và cộng sự cho thấy CMCh hấp thụ kim loại tốt hơ n Ach.

Khả năng hấp phụ này giảm dần theo dẫy Cu(II) > Cd(II) > Ni(II). Độ bền hoạt

tính xúc tác Cu(II)/ CMCh cao hơ n Cu(II)/Ach, do vậy CMCh và các phức kim

loại của nó có thể đượ c sử dụng để xử lý nướ c thải chứa Ion kim loại và các hợ p

chất chứa lưu huỳnh.Nguyễn Văn Bằng và cộng sự vớ i báo cáo của mình đã đưa ra giải pháp sử

dụng các polime trươ ng nở hấp thụ Ion kim loại và tổng hợ p xúc tác phức kim loại

polime có hoạt tính cao.






43

Các phươ ng pháp trên đây mỗi phươ ng pháp đều có những ưu nhượ c điểm

riêng cũng như phạm vi ứng dụng riêng của nó.

CHƯƠ NG IV. CÁC PHƯƠ NG PHÁP PHÂN TÍCH KIM LOẠI NẶNG.

IV.1. Tổng quan các phươ ng pháp phân tích kim loại.

Các kim loại nặng trong nướ c và nướ c thải có thể đượ c xác định qua các

phươ ng pháp như sau:

Quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS).

Quang phổ phát xạ Plasma phép nối cảm ứng ( ICP-EAS).

Phươ ng pháp so màu.

Phươ ng pháp cực phổ.

Các phươ ng pháp quang phổ nguyên tử ngọn lửa nói chung là có thể áp dụng

cho các mẫu nướ c có nồng độ kim loại là phần triệu (ppm).

Phươ ng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử dùng lò nhiệt điện có thể tăng độ nhạy khi ảnh hưở ng của chất nền không đáng kể,có thể dùng các tác nhân và kỷ

thuật điều chỉnh nền nhằm bù trừ ảnh hưở ng của nền.

Phươ ng pháp phát xạ Plasma phép nối cảm ứng ( ICP-AES) có thể đượ c áp

dụng để xác định đồng thờ i nhiều nguyên tố trong khoảng nồng độ rộng và đặc biệt






44

nhạy đối vớ i các nguyên tố có nhiệt độ bay hơ i cao. Phươ ng pháp này có giớ i hạn

phát hiện cao hơ n phươ ng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử.

IV.2. Xử lý mẫu để xác định hàm lượ ng kim loại nặng.

IV.2.1. Giớ i thiệu.Những mẫu có chứa những phần tử lơ lững hoặc các chất hữu cơ nói chung cần

phải xử lý trướ c khi phân tích. Kim loại tổng số bao gồm tất cả các kim loại liên

kết ở dạng hợ p chất vô cơ hay hữu cơ hoà tan và phân tán có trong mẫu. Những

mẫu không cần xử lý trướ c khi xác định trên máy AAS và ICP là những mẫu

không màu , không mùi, trong suốt. Cần axit hoá đến pH< 2 bằng axit HNO3 đậm

đặc trướ c khi đo.

Trườ ng hợ p xác định kim loại hoà tan , cách tiến hành như sau: mẫu đem lọc ,

axit hoá nướ c lọc bằng HNO3 đến pH< 2 rồi đo trực tiếp trên máy ICP. Trườ ng hợ p

xác định hàm lượ ng kim loại nặng nằm trong các phần tử lơ lửng thì sau khi lọc,

lấy giấy lọc cùng các chất bị giữ lại trên giấy lọc đem đi phân huỷ, rồi phân tích.

Phân huỷ mẫu xác định Hg cần phải hết sức cẩn thận để tránh Hg bị bay hơ i,

do tính chất dễ bay hơ i của Hg. Khả năng nhiễm bẩn mẫu dễ xảy ra nhất ở quá

trình phân hủy mẩu do dụng cụ sử dụng, môi trườ ng làm việc và các hoá chất

thuốc thử , kể cả nướ c cất sử dụng pha chế thuốc thử kèm theo .

IV.2.2. Lọc.

Khi cần xác kim loại hoà tan ,hoặc kim loại dạng huyền phù , ngay sau khi lấy

mẫu đượ c đem lọc ngay trên phểu lọc plastic ở áp suất cao nếu dòng chảy quá

chậm .Dùng giấy lọc không chứa các vi lượ ng kim loại và có kích thướ c lổ là 0,4-

0,45 µm . Trong trườ ng hợ p giấy lọc không đủ độ sạch, cần rửa trướ c bằng HCl

0,5N hoặc HNO3 1:1(chú ý sau đó phải rửa lại để loại bỏ hết axit trên giấy lọc )Phần giữ lại trên giấy lọc đượ c hoà tan bằng axit HNO3 đậm đặc và đượ c chỉnh

pH= 2 , sau đó dung dịch đượ c đo trực tiếp trên máy.






45

IV.2.3. Xử lý mẫu xác định kim loại có thể tan trong axit.

Đa số kim loại nặng đều tan trong axit, do đó ta cần phải xử lý mẫu,do một số

kim loại có thể hấp thụ trên thành bình chứa mẫu cho nên sau khi lấy mẫu cần phải

axit hoá ngay bằng HNO3 đậm đặc .Để chuẩn bị mẫu phân tích ,lắc mẫu ,lấy 100

ml mẫu cho vào cốc hoặc bình tam giác ,thêm vào 5 ml HCl 1:1 có độ tinh khiếtcao . Đun 15 phút trên bếp cách thuỷ . Lọc qua giấy lọc định mức đến 100 ml sau

đó đem xác định các kim loại theo yêu cầu.

IV.2.4. Xử lý mẫu để xác định tổng số kim loại nặng .

Xác định kim loại bằng phươ ng pháp AAS và ICP sẽ gặp trở ngại nếu trong

mẫu có chứa chất hưu cơ hoặc phức bền của kim loại vớ i chất hữu cơ , vì vậy trong

trườ ng hợ p mẫu cần đượ c xử lý như sau:

• Đối vớ i mẫu chứa chất hữu cơ dễ phân huỷ thì chỉ cần sử dụng HNO3

đậm đặc , vì Ion NO3- ít gây nhiễu khi dùng phươ ng pháp AAS ngọn

lửa và phươ ng pháp AAS lò nhiệt điện .

• Đối vớ i mẫu chứa chất hữu cơ khi phân huỷ cần cho thêm axit

Percloric, Clohydric hoặc axit H2SO4 ,những loại axit này có thể 1

phần nào ảnh hưở ng đến độ hấp thụ của 1 số kim loại , đặc biệt khi

nguyên tử hoá bằng lò nhiệt điện . Thể tích mẫu cần thiết cho phép có

thể phân tích đượ c nêu trong bảng I.1.

Nồng độ kim loại

trong mẫu (mg/l)

Thể tích mẫu

(ml)

< 1 1000

1-10 100

10-100 10

100-1000 1

Mẫu đượ c phân huỷ bằng các cách sau :

• HNO3 thích hợ p cho các mẫu khá sạch.






46

• Hỗn hợ p HNO3- H2SO4 hoặc HNO3-HCl thích hợ p cho các mẫu chứa

các chất khó oxy hoá.

• Hỗn hợ p HNO3- HClO4-HF thích hợ p cho các mẫu chứa các chất hữu

cơ rất khó ôxy hoá .

• Tro hoá ở nhiệt độ thích hợ p rất hữu hiệu cho các mẫu chứa các chất

hữu cơ .

• Cần phải tiến hành làm mẫu trắng song song để làm loại bớ t sự nhiễm

bẩn của kim loại có mặt trong hoá chất và dụng cụ,môi trườ ng.

Kết quả đượ c tính theo :

M=V

BC *

M hàm lượ ng kim loại nặng trong mẫu (mg/l)C nồng độ kim loại nặng trong mẫu đã xử lý (mg/l)

B thể tích cuối cùng của mẫu đã xử lý (ml)

IV.2.5. Phân huỷ mẫu bằng HNO3.

1.Dụng cụ.

• Bếp điện ,lướ i animăng

• Binh tam giác 125ml,cốc có mỏ 150 ml

• Bình định mức 200 ml

2.Hoá chất : axit HNO3 đậm đặc

3.Tiến hành:

Lắc đều mẫu , lấy chính xác 1 thể tích mẫu cho vào bình tam giác hoặc cốc có

mỏ , thêm vào 5 máy lạnh HNO3 đậm đặc và 1 ít mảnh thuỷ tinh hoặc sành sứ.

Đun sôi nhẹ và cho bay hơ i trên bếp đến cạn trong tủ hút. Thêm 1 lượ ng nhỏ HNO3

cho đến khi mẫu đượ c phân huỷ hoàn toàn ( dung dịch màu nhạt trong suốt).Không đượ c để mẫu khô trong quá trình phân huỷ. Rửa sạch thành cốc , lọc nếu

thấy cần thiết. Định mức tớ i thể tích thích hợ p.

IV.2.6. Phân huỷ mẫu bằng HNO3 và HCl.

1. Dụng cụ:






47

• Bếp điện ,lướ i animăng

• Bình tam giác 125ml,cốc có mỏ 150 ml

• Bình định mức 200 ml

2. Hóa chất: axit HNO3 đậm đặc

axit HCl đậm đặc

3.Tiến hành:

Lắc đều mẫu, lấy chính xác 1 thể tích thích hợ p cho vào bình tam giác hoặc

cốc có mỏ thêm vào 3 ml HNO3 đậm đặc, đun nhẹ trên bếp điện trong tủ hút sao

cho mẫu không đượ c sôi và cô cạn đến khi mẫu còn lại ít hơ n 5 ml. Để nguội cho

thêm vào 5 ml HNO3 đậm đặc vào đậy bằng kính đồng hồ tiếp tục đun mạnh hơ n,

nếu cần thêm vào HNO3 và đun tiếp đến khi mẫu phân huỷ hoàn toàn. Tiếp tục cô

cạn cho đến khi mẫu còn khoảng 5 ml, cho thêm 10 ml HCl 1:1 và 15 ml nướ c cất

tiếp tục đun thêm 15 phút nếu mẫu bị vẫn đục thì đem lọc và sau đó định mức.

IV.2.7. Phân huỷ mẫu bằng hỗn hợ p hai axit HNO3 và H2SO4.

1.Dụng cụ:

a. Bếp điện ,lướ i animăng

b.

Binh tam giác 125ml,cốc có mỏ 150 mlc. Bình định mức 200 ml

2.Hoá chất:

Dung dịch chỉ thị Meltyl da cam (MO)

Axit HNO3 đậm đặc

Axit H2SO4 đậm đặc

3.Cách tiến hành:

Lấy chính xác thể tích mẫu thích hợ p cho vào bình tam giác hoặc cốc có mỏ,axit hoá mẫu bằng H2SO4 đậm đặc vớ i chỉ thị MO, cho tiếp 5 ml HNO3 đậm đặc

vào. Đun sôi nhẹ cho bay hơ i cho đến khi còn lại 15-20 ml . Thêm tiếp 5 ml HNO3

đậm đặc và 10 ml H2SO4 đậm đặc. Cô tiếp trên bếp cho đến khi xuất hiện khói

trắng SO3. Nếu mẫu phân huỷ chưa hết cho thêm 10 ml H2SO4 và tiếp tục đun cho






48

đến khi axit phân huỷ hoàn toàn . Chú ý không để mẫu khô trong quá trình phân

huỷ. Sau đó định phân và phân tích trên AAS hoặc ICP.

IV.2.8. Phân huỷ mẫu bằng hỗn hợ p axit HNO3 và HClO4.

1.Dụng cụ:

d. Bếp điện ,lướ i animănge. Binh tam giác 125ml,cốc có mỏ 150 ml

f. Bình định mức 200 ml

g. Kính đồng hồ

2.Hoá chất:

Dung dịch chỉ thị Meltyl da cam (MO)

Axit HNO3 đậm đặc

Axit HClO4 đậm đặc

Dung dịch axetat amon (NH4C2H3O3)

3.Cách tiến hành:

Do hỗn hợ p HClO4 vớ i các hợ p chất hữu cơ rất dễ nổ do đó ta phải không đượ c

cho HClO4 vào dung dịch lúc đang nóng. Mẫu có chứa chất hữu cơ phải đượ c phân

huỷ khi cho HClO4 vào. Chỉ phân huỷ mẫu bằng HClO4 trong tủ hút đặc biệt. Và

không cô mẫu đến khô.

Lấy chính xác lượ ng mẫu thích hợ p cho vào bình tam giác hoặc cốc có mỏ.

Axit hoá mẫu bằng HNO3 đậm đặc vớ i chỉ thị MO, cho thêm 5 ml HNO3 rồi đem

cô trên bếp điện cho đến khi còn lại 15-20 ml. Để nguội cho thêm 10 ml HNO3 và

10 ml HClO4 đậm đặc. Cô nhẹ trên bếp điện cho đến khi xuất hiện khói trắng của

HClO4. Nếu dung dịch bị vẫn đục , đậy bằng kính đồng hồ và tiếp tục đun cho đến

khi dung dịch trở nên trong suốt. Nếu cần cho thêm 10 ml HClO4 và đun tiếp cho

đến khi mẫu phân huỷ hoàn toàn. Cho thêm khoảng 50 ml nướ c cất vào và tiếp tụcđun sôi để đuôỉ hết khí Clo và OxytNito. Định mức tớ i thể tích thích hợ p , sau đó

xác định kim loại trên máy AAS hoặc ICP hoặc phươ ng pháp khác.

IV.2.9. Phân huỷ mẫu bằng hỗn hợ p axit HClO4, HNO3 và HF.

1. Dụng cụ:






49

h. Bếp điện ,lướ i animăng

i. Cốc có mỏ Teflon 250 ml

j. Bình định mức bằng nhựa

2. Hoá chất:Axit HNO3 đậm đặc

Axit HClO4 đậm đặc

Axit HF ,48-51 %

3. Cách tiến hành:

Lắc đều mẫu, lấy chính xác một lượ ng mẫu thích hợ p cho vào cốc Teflon sau

đó đun sôi từ từ. Cho bay hơ i còn 15-20 ml. Để nguội cho thêm vào 12 ml HNO3

đậm đặc và cho bay hơ i đến gần khô. Để nguội cho tiếp 20 ml HClO4 và 1 ml HF.

Đun đến khi mẫu trong và xuất hiện khói HClO4. Để nguội cho thêm khoảng 50 ml

nướ c đun sôi để nguội , định mức tớ i thể tích cần thiết lọc nếu cần và xác định các

kim loại nặng bằng AAS, hoặc ICP hoặc bằng các phươ ng pháp khác.

IV.2.10. Phân huỷ mẫu bằng phươ ng pháp khô ( tro hoá )

1.Dụng cụ :

• Chén nung chịu hoá chất , nhiệt độ có thể tích 100 ml ( chén sứ , chén

Platin, chén thạch anh)

• Lò nung, bếp điện

• Bếp cách thuỷ

• Bình hut ẩm

• Tủ sấy

• Cân phân tích2. Cách tiến hành:

Cân chính xác 1 lượ ng mẫu thích hợ p cho vào chén nung. Cô đến khô trên

bếp cách thuỷ , tiếp tục than hoá trên bếp điện. Sau đó đem nung nâng nhiệt độ từ

từ đến 5000 C và giữ ở nhiệt độ đó khoảng 30 phút. Hoà tan tro bằng 1 lượ ng nhỏ






50

HNO3 đậm đặc và nướ c nóng. Lọc dung dịch thu đượ c rồi định mức đến thể tích

cần thiết. Sau đó xác định kim loại bằng các phươ ng pháp lựa chọn.

IV.2.11. Phân huỷ mẫu bằng thiết bị vi sóng.

Việc phân huỷ mẫu bằng thiết bị vi sóng rất phù hợ p vớ i các mẫu nướ c thải vì:Nhanh chóng

Phân huỷ mẫu hoàn toàn

Lượ ng hoá chất sử dụng ít hơ n

Và rất phù hợ p vớ i việc phân huỷ mẫu để xác định nguyên tố kim loại nặng.(

còn thiếu)

IV.3. Phươ ng pháp quang phổ phát xạ nguồn Plasma ghép nối cảm ứ ng ( ICP-

AES).

IV.3.1. Giớ i thiệu phươ ng pháp.

Phươ ng pháp ICP-AES là một phươ ng pháp rất thuận lợ i để xác định hàm

lượ ng kim loại nặng trong nướ c và nướ c thải vớ i các tính ưu việt như: nhanh , tính

chọn lọc khá cao, có thể tự động hoá.

Nguyên lý của việc tạo Plasma: Nguồn ICP bao gồm dòng khí Ar đượ c Ion hóa

bở i điện từ trườ ng tần số Radio 27,1 MHz. Trườ ng này đượ c ghép nối vớ i trườ ng

cảm ứng, nó đượ c tạo ra nhờ ống kim loại xoắn quanh đầu đốt bằng thạch anh, và

đượ c làm nguội bằng dòng nướ c chảy liên tục trong ống, vì nhờ đó giớ i hạn đượ c

dòng Plasma.

Mẫu ở dạng dung dịch đượ c phun dướ i dạng sươ ng ( sol khí) vào dòng Plasma

có nhiệt độ từ 6000 đến 80000 K sẽ tạo thành dạng hơ i nguyên tử. ở đây còn xảy ra

sự phân ly của phức tạp của phân tử, làm giảm 1 cách đáng kể các tươ ng tác hoá

học. Nhiệt độ cao của Plasma kích hoạt quá trình phát xạ của nguyên tử tạo nênphổ phát xạ Ion . Nguồn Plasma giúp tạo nên tia bức xạ thật mảnh nên loại trừ

đượ c hiện hấp thụ , trừ phi nồng độ rất cao. Vì vậy vùng nồng độ tuyến tính của

các nguyên tố khá rộng .






51

Sự kích hoạt hiệu quả của nguồn Plasma ghép nối cảm ứng cho cực tiểu phát

hiện rất thấp ở rất nhiều nguyên tố kim loại nặng. Vì vậy có thể dùng ICP-AES để

phát hiện hàng loạt kim loại nặng có mặt trong nướ c và nướ c thải.

Vớ i các hồ quang học khác nhau ( đơ n sắc và đa sắc) ghép nối vớ i bộ phận

khuyếch quang và các hệ thống máy vi tính điều khiển và kiểm tra , ngườ i ta có thể xác định cùng 1 lúc nhiều nguyên tố kim loại nặng trong mẫu.( Còn thiếu)

IV.3.2. Các loại nhiễu.

Ngoài nguồn tia của nguyên tố cần xác định, còn có thể gặp tia cùng quang

năng hay xấp xỉ quang năng của nguyên tố cần xác định. Chúng bao gồm :

Nguồn phát xạ liên tục do liên hợ p Ion-Nguyên tử .

Dãy phát xạ phân tử.

Năng lượ ng khuếch tán từ quá trình phát xạ của các nguyên tố có nồng độ

cao.

Để tránh việc trùng lặp sóng, ngườ i ta chọn các sóng phân tích phụ. Để tránh

hoặc làm nhiễu sóng khác bị giảm xuống, ngườ i ta chọn cẩn thận các vị trí hiệu

chỉnh nền.

Thực hiện một vùng quét sóng đối vớ i 1 nguyên tố cần thiết để phát hiện các

nhiễu quang phổ và để chọn vị trí loại trừ nhiễu.

1.Nhiễu hoá học .

Nhiễu hoá học gây ra bở i sự tạo thành các hợ p chất phân tử, sự Ion hoá và các

hiệu ứng hoá học trong quá trình hoá hơ i, nguyên tử hoá trong Plasma. Thườ ng

chung ta không biết trướ c chỉ có thể làm giảm bằng cách chọn cẩn thận các thông

số phân tích (dòng tớ i, vị trí quan sát Plasma...) Nhiễu hoá học phụ thuộc nhiều vào

chất có mặt trong mẫu kể cả nguyên tố cần phân tích. Để hạn chế loại nhiễu nàythườ ng ngườ i ta cho vào dãy chuẩn các chất và thườ ng tươ ng tự các chất có trong

mẫu hoặc dùng phươ ng pháp thêm chuẩn.

2. Nhữ ng loại nhiễu khác.






52

Những loại nhiễu khác đượ c tạo thành trong quá trình chuyển mẫu thành dạng

sol khí và quá trình vận chuyển mẫu. Những thay đổi về tính chất vật lý như độ

nhớ t, sức căng bề mặt sẽ gây sai số lớ n. Những thay đổi đó thườ ng gặp ở trườ ng

hợ p nồng độ axit >10 % ( theo thể tích) hoặc lượ ng chất rắn hoà tan lớ n hơ n 1500

mg/l , mà trong khi đó chúng có mặt trong dung dịch chuẩn ít hơ n nhiều.Để loại trừ các ảnh hưở ng nêu trên, ngườ i ta cho vào dung dịch chuẩn 1 lượ ng axit và 1 lượ ng

chất tan tươ ng tự như mẫu, hoặc dùng phươ ng pháp cộng chuẩn.

Mẫu có hàm lượ ng lớ n chất rắn hoà tan sẽ bám vào thành mao quản trên đườ ng

vận chuyển mẫu, nhất là ở vị trí tiếp xúc nhiệt độ cao làm giảm tốc độ vận chuyển,

hoặc ngẽn ống hoàn toàn. Dùng khí Ar kèm theo hơ i nướ c cất rữa ống hút thườ ng

xuyên để loại trừ hiện tượ ng trên.

IV.3.3. Áp dụng phươ ng pháp ICP-AES xác định kim loại nặng trong mẫu

nướ c.

1.Phân tích các kim loại nặng.

Quy trình vận hành máy các thông số thiết bị đều tuân thủ chặt chẽ theo hướ ng

dẫn của nhà sản xuất. Bảng II.1. sau nêu các sóng phân tích, sóng phụ, cực tiểu

phát hiện nồng độ dung dịch chuẩn của các kim loại nặng.

Bảng II.1. Bướ c sóng, nồng độ dung dịch chuẩn, cực tiểu phát hiện

Nguyên

tố

Sóng

phân tích

Cực tiểu

phát

hiện(µg/l)

Nồng độ

dung dịch

chuẩn(mg/l)

Giớ i hạn

trên nồng

độ (mg/l)

Sóng phụ

(nm)

As 193,7 50 10 100 180.04

Cd 226,5 4 2 50 214.44Cr 267,72 7 5 50 206.15

Cu 324,75 6 1 50 219.96

Fe 295,94 7 10 100 238

Pb 220,35 40 10 100 217






53

Mn 313,04 2 2 50 294.92

2.Chuẩn bị dung dịch chuẩn.

Tất cả các hoá chất dùng để pha chế dung dịch chuẩn là các loại hoá chất có độ

tinh khiết cao. Trừ một số ngoại lệ có ghi chú sau, tất cả các loại muối đượ c sống ở 1050 C trong vòng 1 giờ và để nguội trong bình hút ẩm trướ c khi cân. Dùng nướ c

trao đổi Ion để pha dung dịch.

Bảng II.2. Các pha dung dịch chuẩn dự trử 1000 ppm(mg/l)

Nguyên tố Hóa chất Khối lượ ng(g)

để pha chế 1 lít

Chất hoà tan

Ar As

As2O3

1

1.3203

HNO3 4M

HCl4M

Cd Cd

CdO

1

1.1423

HNO3 4M

Fe Fe

Fe2O3

1

1.4297

HCl đậm đặc

máy nén máy nén

MnO2

1

1.5825

HNO3 đậm đặc

Pb PbO

Pb(NO3)2

1.772

2.6758

HNO3 nóng

nướ c cất

Zn Zn

ZnO

Zn(NO3).6H2O

1

1.2448

4.5506

HNO3,HCl

loảng hoặc

dung dịch kiềm

Cr Cr

CrCl3.6H2O

1

5.1244

HCl 4M

Nướ c cất

3.Quy trình phân tích bằng ICP-AES.

Quy trình vận hành máy phụ thuộc vào chủng loại của máy, thao tác vận hành

đầy đủ theo tài liệu hướ ng dẫn của máy. Độ chính xác, các vị trí hiệu chỉnh nền tối






54

ưu, vùng nồng độ tuyến tính thực tế và các ảnh hưở ng cho từng bướ c sóng phân

tích cần hiểu kỷ trướ c khi vận hành máy. Kiểm tra và khẳng định các điều kiện vận

hành của máy thoả mãn các điều kiện phân tích và lặp lại trong thờ i gian dài ( đo

cườ ng độ phát xạ của một nguyên tố nào đó tại bướ c sóng xác định và cùng nồng

độ, thu đượ c các thông số máy như nhau.4. Chuẩn máy :

Cho máy hoạt động theo hướ ng dẫn. Làm máy vận hành trong khoảng 30 phút

trướ c khi đo mẫu, kiểm tra lại các bộ phận tạo Plasma và các khe cho tia đi qua.

Chuẩn máy bằng dãy các dung dịch chuẩn đã pha sẵn kể cả mẫu trắng. Phun sươ ng

từng dung dịch chuẩn và mẫu trắng vào Plasma, ghi số hiệu 15 giây phun. Giữa các

lần phun rửa bằng nướ c cất ít nhất 60 giây. Đối vớ i dung dịch chuẩn cần ghi nhiều

lần và lấy số liệu trung bình để tránh sai số ngẫu nhiên. Trướ c và sau các lần đo

mẫu trên máy phải dùng các dung dịch chuẩn có nồng độ gần vớ i nồng độ mẫu đo

để kiểm tra máy.

5.Phân tích mẫu.

Chạy mẫu trắng của đườ ng chuẩn trướ c từng mẫu phân tích và tiếp đó chạy

mẫu trắng đượ c chuẩn bị theo mẫu phân tích để kiểm tra mức độ nhiễm bẩn các

hoá chất và các dụng cụ sử dụng trong quá trình chuẩn bị mẫu. Đo dung dịch mẫu

đồng thờ i vớ i mẫu trắng của dãy chuẩn. Sau khi đưa mẫu hoặc đưa chuẩn vào máy

đợ i 1 lúc để hệ thống cân bằng rồi cho máy ghi tín hiệu . Kiểm tra từng các số liệu

của mẫu trắng, đườ ng chuẩn sau từng phép đo mẫu để tin chắc rằng không có tín

hiệu lạ lưu lại trong bộ nhớ . Nếu phát hiện đượ c chúng , lặp lại quá trình rữa cho

đến khi các giá trị thực của mẫu trắng thu đượ c.

4. Kiểm tra ảnh hưở ng của nền.( còn thiếu)

Nếu nồng độ của nguyên tố cần đo lớ n hơ n 1 mg/l thì mẫu có thể pha loãng 10lần, các giá trị thu đượ c không đượ c sai lệch quá 5 % so vớ i giá trị gốc.

Nếu nồng độ phân tích nhỏ hơ n 1 mg/l thì dùng phươ ng pháp thêm chuẩn. Giá

trị tìm loại trong khoảng 95-100%.






55

Trườ ng hợ p các nguyên tố nền ảnh hưở ng lớ n đến kết quả phân tích thì phải

phân tích theo phươ ng pháp thêm chuẩn hoặc loại trừ các nguyên tố nền.

IV.4. Phươ ng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) để xác định hàm

lượ ng kim loại nặng.IV.4.1. Giớ i thiệu.

Quang phổ hấp thụ nguyên tử là một phươ ng pháp rất quan trọng trong l ĩ nh

vực xác định hàm lượ ng kim loại nặng ở dạng đa lượ ng và vi lượ ng, rất thích hợ p

cho việc xác định hàm lượ ng kim loại nặng trong nướ c và nướ c thải. Để xác định

kim loại nặng bằng phươ ng pháp AAS ta có:

• Nguyên tử hoá bằng ngọn lửa tạo bở i hỗn hợ p Acetylen và không khí có thể

xác định đượ c Cd,Cr,Cu,Mn,Zn.

Trườ ng hợ p nồng độ của kim loại ở dạng siêu vi lượ ng hoặc nhỏ hơ n giớ i hạn định

lượ ng , cần phải nâng cao nồng độ và loại trừ các nguyên tố ảnh hưở ng bằng cách

tạo phức chất vớ i Amon Piorolidin Dithiocarbamat(APDC),chiết bằng Metyl Iso

Butyl Keton(MIBK).

• Xác định Hg bằng hệ thống tạo hơ i Hg.

•

Xác định vi lượ ng của As,Cd,Cr,Cu,Fe,Pb,Mn theo kỷ thuật nguyên tử hoábằng lò nhiệt điện.

• Xác định As bằng cách chuyển sang dạng AsH3 rồi đưa vào ngọn lửa Argen-

Hydro hoặc Acetylen và không khí hoặc Nito-hydro hoặc bộ phận gia nhiệt.

IV.4.2. Xác định kim loại bằng phươ ng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

ngọn lử a (Flame AAS).

1.Nguyên tắc.

Phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử củng như quang phổ phát xạ nguyên tử đượ c thực hiện bằng cách phun mẫu vào ngọn lửa để nguyên tử hoá. Sự khác nhau

căn bản giữa hai phép đo là phươ ng pháp phát xạ nguyên tử, ngườ i ta đo cườ ng độ

phát xạ của nguyên tử hoặc Ion trong mẫu còn trong phươ ng pháp quang phổ hấp






56

thụ nguyên tử ngườ i ta đo độ hấp thụ bức xạ từ nguồn phát bở i hơ i nguyên tử trong

mẫu ( đượ c chuyển thành hơ i nguyên tử tự do )

Nguyên lý của phươ ng pháp hấp thụ nguyên tử đó là nguồn sáng đơ n sắc đượ c

phát ra từ đèn Catot rỗng(HCl) hoặc đèn phóng điện phi cực(EDL) hay đèn phổ

liên tục có biến điện qua vùng nguyên tử hoá đến bộ cảm biến(Detector) để đocườ ng độ bức xạ hay độ hấp thụ.

Đối vớ i 1 vài kim loại, phươ ng pháp hấp thụ có độ chính xác, nhạy hơ n hẳn

phươ ng pháp phát xạ. Mỗi kim loại có 1 bướ c sóng hấp thụ riêng, đặc trưng. Đèn

Catot rỗng(HCl) hoặc đèn phóng điện phi cực(EDL) đượ c cấu tạo do chính nguyên

tố đó đượ c làm nguồn phát bức xạ đặc trưng. Điều này làm cho phươ ng pháp ổn

định và ít nhiễu. Cườ ng độ bức xạ bị hấp thụ tỷ lệ thuận vớ i nồng độ nguyên tố có

trong mẫu( trong 1 giớ i hạn nồng độ). Đây là cơ sở để phân tích định lượ ng.

2.Độ nhạy, giớ i hạn phát hiện, vùng nồng độ tối ư u.

Độ ngạy của 1 nguyên tố trong phươ ng pháp hấp thụ nguyên tử là nồng độ của

nguyên tố đó cho 1% độ hấp thụ( tươ ng đươ ng 0.0044 mật độ quang).

Giớ i hạn phát hiện của máy đo là ở nồng độ nguyên tố cho độ hấp thụ bằng 2

lần độ cao của độ dao động nền.

Độ nhạy và giớ i hạn phát hiện tuỳ thuộc vào máy đo nguyên tố cần đo,tính chất

của nền. Vùng nồng độ tối ưu thườ ng có điểm đầu ở nồng độ lớ n hơ n độ nhạy

nhiều lần và có điểm cuối là điểm cuối của đườ ng chuẩn. Kết quả đáng tin cậy nhất

là khi sử dụng nồng độ nằm trong vùng nồng độ có thể mở rộng ra đượ c.

3..Máy móc thiết bị.

Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) gồm có: nguồn bức xạ của nguyên tố

cần đo ( đèn Catot rỗng hoặc đèn phát quang không điện cực) bộ phun mẫu và

nguyên tử hoá, bộ đơ n sắc, bộ cảm biến và bộ khuyếch đại, bộ ghi hiện số.Đầu đốt : Dạng thông dụng nhất là dạng đầu đốt trộn khí trướ c. Sau khi trộn,

dung dịch đượ c phun vào buồng ngưng để loại hết các hạt có kích thướ c lớ n. Đèn

đốt ráp vớ i đầu 1 khe hoặc đầu 3 khe. Loại này dùng phun trực tiếp vào ngọn lửa

A-Ac, còn phun vào ngọn lửa N-Ac thì phải dùng loại đầu đặc biệt khác.






57

Nhận số liệu: Hầu hết các loại máy đo đều có bộ phận hiện số hoặc đồng hồ.

Các loại máy đo hiện đại có lắp bộ phận vi xử lý có khả năng phân tích số liệu thu

đượ c theo thờ i gian và ngoại suy ở nồng độ cao.

Các loại nguồn bức xạ: Gồm các loại đèn Catot rỗng (HCL) và đèn phát quang

phi cực (EDL), mỗi đèn ứng vớ i một nguyên tố, các loại đèn đa nguyên tố thườ ngcó độ nhạy thấp hơ n loại đèn 1 nguyên tố và cần thờ i gian đốt nóng để ổn định lâu

hơ n.

Các van giảm áp: Van giảm áp dùng để duy trì áp suất cho đầu đốt và có áp

suất làm việc của máy. Mỗi loại bình khí đều có van giảm áp riêng.

Hút: Đượ c dùng để hút chất thải bay hơ i từ ngọn lửa tránh gây tác hại đến sức

khoẻ, ăn mòn thiết bị ở trong phòng và giữ cho ngọn lửa đượ c ổn định. Nó đượ c

đặt trên đèn đốt cách khoảng 15-30(cm).

IV.4.3. Phươ ng pháp AAS dùng ngọn lử a Acetylen-không khí nén(Ac-Air)

làm nguồn nguyên tử hoá.

1. Giớ i thiệu.

Phươ ng pháp này có thể xác định hầu hết các kim loại nặng có trong nướ c thải.

2. Thiết bị đo: Là máy quang phổ hấp thụ nguyên tử cùng các phụ kiện

3. Hoá chất và khí đốt.

Không khí : Không khí đượ c lọc sạch và làm khô qua bộ lọc thích hợ p để

loại bỏ đi các tạp chất . Không khí nén có thể lấy trực tiếp từ máy nén khí hoặc từ

bình khí nén

Acetylen: Theo tiêu chuẩn thi trườ ng , Acetylen luôn chứa lượ ng nhỏ

Aceton, vì thế cần phải thay bình khi áp suất còn lại trong bình 689 Kpa(100 Psi)

để tránh Aceton đi vào đầu đốt.

Nướ c cất không chứa kim loại: Dùng nướ c này để pha chế hoá chất, thuốcthử và pha chế loãng mẫu thử, mẫu chuẩn ..Tuỳ theo hàm lượ ng kim loại trong

mẫu lớ n hoặc bé mà sử dụng nướ c cất 1 hoặc 2 lần. Trướ c khi sử dụng phải kiểm

tra nướ c cất có thể có vết kim loại cần đo.

Dung dịch CaCO3 , dung dịch Lantan, H2O2 , HNO3






58

Dung dịch chuẩn: dung dịch có nồng độ kim loại nặng nằm trong vùng nồng

độ tối ưu, nó đượ c pha loãng từ dung dịch chuẩn gốc bằng nướ c cất.

IV.4.4. Phươ ng pháp chiết trướ c khi đo quang phổ dùng ngọn lử a không khí

nén – Acetylen.

1. Giớ i thiệu.Thích hợ p cho việc xác định các nguyên tố kim loại nặng . Các kim loại

nặng này đượ c tạo phức vớ i Amoni Piorlidin Dithiocarbamat (APDC) và sau đó

đượ c chiết bằng Metyl Isobytyl Keton (MIBK) ,phun trực tiếp vào ngọn lửa A-Ac.

Thiết bị.

Máy AAS và các phụ tùng kèm theo

Đầu đốt kèm theo

Hoá chất và khí đốt:

Không khí nén

Acetylen

Nướ c cất không chứa kim loại

MIBK

Dung dịch nướ c APDC cần làm sạch trướ c khi tạo phức vớ i kim loại

HNO3 đậm đặc và siêu kim loại

Dung dịch chuẩn kim loại

Dung dịch KMnO4 5%

Na2SO4 khan

MIBK bão hoà nướ c , cho 1 lượ ng MIBK đã làm sạch cho vào 1 lượ ng nướ c cất

tươ ng đươ ng vào phễu chiết. Đậy nút , lắc mạnh trong nữa phút để phân lớ p, để thu

hồi MIBK.

Dung dịch NH2OH.HCl 5%Quy trình thí nghiệm.

Khở i động máy: Sau khi điều chỉnh đầu đốt phun MIBK vào ngọn lửa và

giảm từ từ dòng Acetylen cho đến khi ngọn lửa trở lại lúc ban đầu

Chuẩn hoá:






59

Chọn 3 nồng độ dung dịch chuẩn sao cho nó có thể bao trùm đượ c

nồng độ kim loại của mẫu và sau khi chiết nó nằm trong vùng nồng độ

tối ưu của máy.

Lấy 100 ml dung dịch chuẩn và 100 ml mẫu trắng điều chỉnh đạt tớ i giá trị

pH=3 bằng HNO3 1N hoặc NaOH 1N để có hệ số chiết cực đại.Rót lần lượ t dung dịch chuẩn và mẫu trắng vào bình định mức 200 ml, thêm vào 1

ml APDC lắc đều , thêm 10ml MIBK lắc kỷ trong nữa phút ( lượ ng MIBK tối đa là

40 ml) để yên cho đến khi hệ phân lớ p hoàn toàn, cẩn thận thêm lượ ng nướ c có pH

thích hợ p vào đáy bình để đẩy phần dung môi hữu cơ tớ i vạch. Phun trực tiếp phần

hữu cơ vào ngọn lửa ( chỉnh điểm không bằng MIBK bão hoà nướ c)

c. Phân tích mẫu: Giống đo chuẩn. Rửa đầu phun bằng cách phun MIBK bão hoà

nướ c vào ngọn lửa phun dung môi hữu cơ chiết mẫu như trên vào ngọn lửa. (còn

thiếu)

IV.5. Phươ ng pháp cự c phổ xác định hàm lượ ng kim loại nặng trong nướ c.

IV.5.1. Đặc điểm chung.

Phươ ng pháp phân tích Von-Ampe là nhóm các phươ ng pháp dựa vào việc

nghiên cứu đườ ng cong Von-Ampe hay gọi là đườ ng cong phân cực là đườ ng cong

biểu diễn cườ ng độ dòng điện vớ i điện thế khi tiến hành điện phân dung dịch phân

tích. Quá trình điện phân đượ c thực hiện trong 1 bình điện phân đặc biệt, trong đó

có 1 điện cực có diện tích bề mặt nhỏ hơ n diện tích bề mặt của điện cực kia nhiều

gọi là vi điện cực. Quá trình khử hay oxyhoa chủ yếu xảy ra trên vi điện cực. Để vẽ

nên đườ ng cong phân cực, ngườ i ta liên tục theo dõi và đo cườ ng độ dòng điện

chạy qua mạch khi tăng dần điện thế đặt vào 2 cực của bình điện phân và xây dựng

đồ thị theo hệ toạ độ I-E, I là cườ ng độ dòng điện chạy qua mạch, E là điện thế đặt

vào 2 đầu. Đườ ng cong mang tên Von-Ampe.Việc ứng dụng đườ ng cong phân cực vào mục đích phân tích đã đượ c tìm ra

vào năm 1922. Phươ ng pháp phân tích Von-Ampe dựa trên quá trình điện phân vớ i

điện cực giọt thuỷ ngân ngày nay gọi là phươ ng pháp cực phổ.






60

IV.5.2. Cơ sở lý thuyết.

Quá trình xảy ra trên điện cực giọt thuỷ ngân.

Ta nghiên cứu quá trình điện phân trên Catot là điện cực giọt thuỷ ngân. Còn

Anot là điện cực có diện tích bề mặt lớ n ví dụ điện cực Calomen, vì điện cực

Calomen có diện tích bề mặt lớ n hơ n diện tích điện cực giọt Hg rất nhiều nênquá trình điện cực chủ yếu xảy ra trên điện cực giọt Hg. Vì điện cực giọt Hg

đóng vai trò Catot nên ngườ i ta gọi đây là phân cực Catot. Nếu trong dung dịch

không có các chất có khả năng bị khử dướ i tác dụng của dòng điện, cườ ng độ

dòng điện I sẽ tỷ lệ vớ i điện thế E đặt vào 2 cực.

I= R

E

I là cườ ng độ dòng điện chạy qua bìnhE điện thế vào 2 cực

R điện trở của bình điện phân

Ta thấy I phụ thuộc tuyến tính vào E. Khi có các chất tham gia phản ứng khử

Catot Hg trong miền điện thế nghiên cứu, dạng đườ ng cong I-E thay đổi. Khi điện

thế 2 cực của bình điện đạt đến giá trị nào đó thì Ion nghiên cứu bị khử trên điện

cực giọt Hg và tạo thành hỗn hống

Mn+ + ne + Hg =M(Hg )

Điện thế của điện cực giọt Hg khi xảy ra đượ c tính theo phươ ng trình Nerst :

E=E0 +nF

RT lnaa

M M Hg

C

C a

γ

γ

.

..

Ca : Nồng độ hỗn hống

aγ : Hệ số hoạt độ của hỗn hống

M γ : Hoạt độ của của Ion M trong dung dịch

CM : Nồng độ của Ion kim loại bị khử tại lớ p dung dịch sát bề

mặt của điện cực .

E0 : Điện cực tiêu chuẩn

aHg: Hoạt độ của Hg trong hỗn hống.






61

Do kết quả của phản ứng , khi cườ ng độ dòng điện bắt đầu tăng thì nồng độ Ion

kim loại ở sát lớ p bề mặt điện cực giảm. Tuy nhiên do hiện tượ ng khuyếch tán, các

Ion kim loại ở sâu bên trong dung dịch sẽ tiến đến lớ p dung dịch sát bề mặt điện

cực. Vì vậy cườ ng độ dòng điện sẽ phụ thuộc tốc độ khuyếch tán, mà tốc độ

khuyếch tán Ion lại phụ thuộc hiệu số nồng độ CM0 ở sâu bên trong dung dịch vànồng độ CM ở sát bề mặt điện cực.

I= KM(CM0-CM)

Trong thành phần dòng điện chạy qua bình điện phân ngoài dòng điện sinh ra

do sự khuyếch tán Ion kim loại đến sát bề mặt điện cực và gây ra phản ứng ngườ i

ta gọi đó là dòng khuyếch tán ,còn có thành phần dòng điện sinh ra do sự dịch

chuyển các Ion đến các điện cực do tác dụng điện trườ ng dù các Ion này không

tham gia phản ứng điện cực. Ngườ i ta gọi dòng điện sinh ra đơ n thuần do sự dịch

chuyển các Ion không tham gia quá trình điện cực là dòng dịch chuyển. Dòng dịch

chuyển cản trở việc đo thành phần dòng khuyếch tán (đặc trưng cho Ion nghiên

cứu) nên ngườ i ta phải loại bỏ dòng dịch chuyển, ngườ i ta có thể đưa vào dung

dịch phân tích một chất điện ly trơ ( không tham gia phản ứng điện cực) có nồng độ

lớ n hơ n nồng độ Ion nghiên cứu nhiều lần. Ngườ i ta gọi đây là chất điện ly nền.

Cation của chất điện ly nền sẽ chắn tác dụng của điện trườ ng đối vớ i các Ion sẽ làm

giảm sự dịch chuyển của các Ion do điện trườ ng và dòng dịch chuyển thực tế bằng

không.

Điện thế bắt đầu xảy ra quá trình điện phân trướ c hết phụ thuộc bản chất Ion bị

khử cũng như thành phần dung dịch nghiên cứu như: nồng độ các Ion có mặt trong

dung dịch, nồng độ Ion H+, sự có mặt của các chất tạo phức...

Điện thế phân huỷ của chất điện ly thực tế bằng hiệu đại số của điện thế Anot

và Catot :E=Ea - Ek

Khi dùng điện cực Calomen làm Anot thì thế Anot Ea thực tế không thay đổi

khi có dòng điện nhỏ chạy qua bình điện phân. Thực vậy, quá trình Anot trên cực






62

Calomen chính là sự Oxy hoá Hg kim loại thành Ion Hg2+ và chuyển Ion Hg2+ vào

dung dịch:

2 Hg = 2 Hg+ + 2e

Nhưng dung dịch của điện cực Calomen lại có Ion Cl- vớ i nồng độ không thay

đổi( thườ ng là dung dịch KCl bão hoà hoặc dung dịch KCl 3M) nên lập tức sẽ xuấthiện kết tủa Calomen.

2 Hg+ + 2 Cl- = Hg2Cl2 ↓

Nồng độ Ion Cl- trong dung dịch Kali Clorua bão hoà luôn luôn không thay đổi

và do đó nồng độ Hg+ không đổi và thế điện cực Ea trong suốt quá trình điện phân

không đổi Ea= const. Nếu trong những trườ ng hợ p này ta chấp nhận Ea=0 (vì diện

tích bề mặt của Anot quá lớ n so vớ i điện tích Catot nên phân cực Anot không đáng

kể) thì điện thế bắt đầu điện phân là:

E=-Ek hay Ek= -E

Điện thế này gọi là điện thế thoát kim loại( hay điện thế khử của Ion kim loại

trong điều kiện đang xét. Điện thế thoát kim loại phụ thuộc vào nồng độ Ion kim

loại bị khử. Nồng độ Ion kim loại càng bé thì Ion kim loại càng khó bị khử, điện áp

đặt vào bình điện phân để có thể bắt đầu quá trình điện phân phải càng lớ n.

Khi tăng điện thế đặt vào Catot ( điện thế đặt vào bình điện phân) thì nồng độ CM

sẽ giảm dần, dù rằng trong quá trình điện phân luôn có các Ion kim loại mớ i ở sâu

bên trong của khối dung dịch thực tế không đổi và bằng vận tốc khuyếch tán và

nồng độ CM ở lớ p dung dịch sát bề mặt điện cực bằng vận tốc khuyếch tán và nồng

độ CM ở lớ p dung dịch sát bề mặt điện cực bằng không, CM=0.

Quá trình điện phân ở đây thườ ng xuyên xảy ra vớ i cườ ng độ dòng bé( thườ ng

bé hơ n 10-5A) nên nồng độ dung dịch ở sâu bên trong của khối dung dịch thực tế

không đổi và bằng CM

0

. Và cườ ng độ dòng chạy qua bình điện phân lúc bấy giờ đạt giá trị không đổi Id cho dù có tiếp tục tăng điện thế đặt vào bình điện phân. ứng

dụng (III.1) vớ i CM ta có:

Id= KM. CM0 (III.8)

Dòng Id theo (III.8) đượ c gọi là dòng giớ n hạn. Thay Id vào (II.4) ta có:






63

I= Id-KM. CM và CM = M K

I Id −

Tươ ng tự, nồng độ kim loại hỗn hống đượ c tạo thành theo quá trình (II.1) cũng

tỷ lệ cườ ng độ dòng:

Ca= Ka.IThay (III.9),(III.10) vào (III.3) ta có:

E=Ea+F n

RT

.ln

a M

a M d Hg

I K

K I I a

γ

γ

..

.).( −

Trong quá trình điện phân xảy ra trong bình phân tích cực phổ, ngoài thành

phần Id (dòng khuyếch tán) liên quan đến quá trình khử Ion kim loại còn có các

thành phần khác liên quan đến quá trình điện cực gọi là dòng không Faraday.

Việc tạo thành dòng không Faraday có thể có mấy nguyên nhân sau đây:Khi nhúng điện cực vào dung dịch , trên bề mặt sẽ xuất hiện lớ p điện kép. Lớ p

điện kép có thể xem như 1 tụ điện, khi tụ này phóng điện sẽ tiêu thụ 1 lượ ng điện

nào đó. Khi tăng điện thế đặt vào 2 điện cực, điện dung của tụ này sẽ tăng lên.

Dòng phóng điện của tụ lại tạo nên 1 thành phần của dòng không Faraday gọi là

dòng tụ điện. Ngoài dòng tụ điện, dòng dịch chuyển như đã nêu trên kia cũng là

thành phần dòng không Faraday.

Trong thực tế phân tích cực phổ, dòng dịch chuyển có thể đượ c loại bỏ nhờ tác

dụng của nền cực phổ là dung dịch các chất điện ly mạnh, trơ có nồng độ đủ lớ n.

Tất cả vấn đề vừa mô tả trên đây, giải thích dạng đặc biệt của đườ ng cong I-E (

hình II.1)

(Hình II.1)

Trên hình II.1 phần AB là phần đầu của đườ ng cong, cườ ng độ dòng ứng vớ i

phần này tuy không bằng không nhưng cũng rất bé. Đó là do tác dụng của dòng

không Faraday. Ngườ i ta gọi đó là dòng dư. Thông thườ ng dòng dư cỡ vào khoảng

10-7A. Trong thành phần của dòng dư cũng còn gây ra do dung dịch không đủ sạch






64

tạo nên quá trình khử tạp chất. Tuy nhiên, trong thực tế phân tích ngườ i ta phải tìm

mọi cách giảm bớ t ảnh hưở ng của tạp chất bằng quá trình làm sạch thích hợ p, bằng

các biện pháp che vớ i các chất tạo phức...

Phần của đườ ng cong nâng lên đột ngột ứng vớ i quá trình xảy ra trên điện cực (

khử Ion kim loại trên Catot ) và cườ ng độ dòng sẽ tăng nhanh. Phần CD , đườ ngcong gần nằm ngang vớ i lúc đạt dòng giớ i hạn Id.

Đườ ng cong I-E có dạng sóng nên ngườ i ta gọi đó là sóng cực phổ.

1. Điện thế nửa sóng và phươ ng trình sóng cực phổ.

Ta có thể viết phươ ng trình(II.11) dướ i dạng:

E = Ea+F n

RT

.ln

a M

a M Hg

I K

K a

γ

γ

..

.. +

nF

RT ln I

I I d )( −

Hay E = E1/2 +nF

RT ln I

I I d )( − (II.12)

Phươ ng trình (II.12) là phươ ng trình sóng cực phổ, vớ i :

E1/2 = Ea+F n

RT

.ln

a M

a M Hg

K

K a

γ

γ

.

.. (II.13)

E1/2 đượ c gọi là điện thế nữa sóng vì đó chính là điện thế ứng vớ i lúc cườ ng độ dòng đo đượ c bằng nữa sóng giớ i hạn và khi I=I1/2 thì E=E1/2 . E1/2 là một đại

lượ ng không đổi đối vớ i 1 dung dịch xác định vì khi đó các giá trị aHg , M γ ,Ka, KM

, aγ là các đại lượ ng không đổi.

Điện thế nửa sóng là cơ sở của phươ ng pháp cực phổ định tính.

1. Phươ ng trình Incovitch.

Phươ ng pháp phân tích cực phổ định lượ ng đặt trên cơ sở mối quan hệ giữa

dòng giớ i hạn Id vớ i nồng độ Ion kim loại CM và các đại lượ ng khác qua phươ ng

trình Incovitch:

Id = 605 Z.D1/2.m2/3.t1/6.CM (II.14)

Trong đó:






65

Z : Điện tích Ion kim loại .

D : Hệ số khuyếch tán , cm2 /s

m : Khối lượ ng Hg chảy ra từ mao quản , g/s

t : Thờ i gian tạo giọt Hg ,s

Đại lượ ng m2/3.t1/6 đặc trưng cho mao quản và đượ c tính theo nghiệm thực.Trong điều kiện phân tích cực phổ có thể coi D,n,t không đổi, do đó ta có thể viết:

Id = K.CM (II.15)

IV.5.3. Các phươ ng pháp phân tích Von-Ampe.

1. Phươ ng pháp cự c phổ dòng 1 chiều.

Cơ sở của phươ ng pháp này là dựa vào dạng đồ thị của phươ ng trình (II.15).

Để xác định nồng độ của Ion nghiên cứu, ta xây dựng đồ thị dung dịch chuẩn vớ i

hệ tọa độ cườ ng độ dòng giớ i hạn ( chiều cao sóng cực phổ) và nồng độ dung dịch

chuẩn. Nếu các điều kiện để ghi cực phổ của dung dịch chuẩn và dung dịch nghiên

cứu giống nhau thì qua các số liệu dung dịch đo chuẩn đo đượ c, có thể xác định

đượ c nồng độ của dung dịch nghiên cứu:

Cx = Cch ch

x

h

h (II.16)

Trong đó:

Cx,Cch : Nồng độ của dung dịch nghiên cứu và dung dịch chuẩn

hx,hch : Chiều cao sóng cực phổ của dung dịch nghiên cứu và dung dịch chuẩn.

Trong nghiên cứu cực phổ thườ ng dùng phươ ng pháp trêm. Cườ ng độ của

dòng nghiên cứu đượ c xác định bở i công thức:

Ix+ch = K(Cx + Cch)

Cx = xch x

x

I I

I

−+

Cch (II.17)

2.Phươ ng pháp đo vi phân.

Phươ ng pháp đo vi phân đượ c dùng khi phân tích hỗn hợ p chứa các chất hay

ion có thế nữa sóng gần nhau

Từ phươ ng trình (II.13) có thể viết:






66

e-(E-E1/2) = [ I

Id -1]nF/RT

Giải ra đối vớ i I, lấy vi phân theo E và thay K=nF/RT ta có:

dE

dI =2)2 / 1( ]1[ E E K e

IdK −−+

e-K(E-E1/2) (II.18)

Cực trị sẽ xảy ra khi E=Emax=E1/2. Điện thế tươ ng đươ ng vớ i giá trị của

đườ ng là điện thế nửa sóng. Thay Emax=E1/2 vào (II.18) ta có

)2 / 1( E E dE

dI

==

20. ]1[ K e

IdK −+

=4

IdK = RT

F n Id

4

..

Hình 1. Cực phổ của phươ ng pháp cực phổ vi phân.

Tung độ ứng vớ i đườ ng cong hình trên tỷ lệ vớ i cườ ng độ dòng giớ i hạn do đó

có thể dùng để đo nồng độ chất nghiên cứu. Vớ i phươ ng pháp cực phổ vi phân có

thể xác định các ion có điện thế nữa sóng gần nhau trong một dung dịch. Do vậy

phươ ng pháp cực phổ vi phân có năng suất cao.

dE

dI

E1/2 E






67

CHƯƠ NG V. QUÁ TRÌNH PHÂN TÍCH VÀ KẾT QUẢ.

V.1. Các địa điểm lấy mẫu.

Vì đồ án đòi hỏi phải tìm hiểu sự ô nhiễm kim loại nặng trong môi trườ ng nướ c

thành phố Hà Nội, nên các địa điểm lấy mẫu cũng là một công việc khó đòi hỏi

phải phân tích kỹ. Vì kinh phí của sinh viên có hạn cho nên các mẫu phân tích có

bị hạn chế về số lượ ng do đó em chọn lựa các địa điểm lấy mẫu đặc trưng điển

hình cho các nguồn nướ c.

Ở đây ta chia các khu vực lấy mẫu theo như:

• Các mẫu nướ c mặt là các mẫu nướ c của các con sông và hồ

chính của thành phố Hà Nội.

• Các mẫu nướ c ngầm là các mẫu nướ c thô của các nhà máynướ c.

Các địa điểm lấy mẫu đượ c thể hiện ở trong bảng 5.1 sau:






68

TT Vị trí lấy mẫu Ký hiệu

1 Sông Tô Lịch Ngã Tư Sở

Cầu Giấy

Cầu Đại Kim

S1

S2

S3

2 Sông Lừ Đại học YGần Định Công

S4S5

3 Sông Hồng Cầu Long Biên

Cảng Phả Đen

S6

S7

4 Sông Sét Đại học bách khoa

Đuôi cá

S8

S9

5 Hồ tây H1

6 Hồ Bảy Mẫu H2

7 Hồ Hoàn Kiếm H3

8 Nướ c ngầm tại Linh Đàm N1

9 Nướ c ngầm tại Cầu Giấy N2

10 Nướ c giếng khoan Hoàng

Mai

Gk

Bảng 5.1. Các vị trí lấy mẫu phân tích.

Ta thể hiện các vị trí lấy mẫu trong bản đồ dướ i đây.






69

Bản đồ các điểm lấy mẫu.

S6

S7

H1

H3S2

S1S8

S9

S3

N1

S4

N2

H2

GKS5

S6

S7

H1

H3S2

S1S8

S9

S3

N1

S4

N2

H2

GKS5






70

V.2. Lự a chọn phươ ng pháp phân tích.

Chươ ng III ta đã nói kỹ các phươ ng pháp xác định kim loại nặng trong nướ c

và nướ c thải. Do yêu cầu của đồ án nên em lựa chọn phươ ng pháp phân tích cực

phổ để xác định hàm lượ ng của các kim loại nặng trong nướ c và nướ c thải. Phươ ng

pháp này có ưu điểm là độ nhạy cao, vùng phát hiện ra nồng độ lớ n, và so vớ i các

phươ ng pháp khác thì có chi phí nhỏ hơ n. Phươ ng pháp cực phổ có độ chính xác

rất cao và việc phân tích đòi hỏi phải có sự trợ giúp của các chuyên gia. Kết quả

phân tích hàm lượ ng kim loại nặng trong các mẫu là hoàn toàn chính xác

V.3. Kết quả phân tích kim loại nặng trong nguồn nướ c mặt Hà Nội.

V.3.1. Kết quả phân tích As trong các mẫu nướ c mặt.Trên đồ thị V.1 ta có hình ảnh tổng quan về nồng độ của As ở các địa điểm lấy

mẫu. Ta có thể so sánh vớ i TCVN-1995 để có thể biết đượ c tình hình ô nhiễm As

tại các địa điểm lấy mẫu.

Đồ thị 5.1. Đồ thị biểu diễn kết quả phân tích As.

Nhìn vào đồ thị ta thấy tại các địa điểm S8, S9 nồng độ As đã vượ t quá tiêu

chuẩn cho phép rất nhiều từ 1,5 – 1,7 lần mà S8 và S9 đều là các địa điểm trênsông Sét do vậy ta khẳng định sông Sét đã bị ô nhiễm vừa kim loại nặng As.Còn

các địa điểm khác của các mẫu phân tích thì nồng độ As đều bằng hoặc nhỏ hơ n

TCVN.






71

Tại vị trí S1, S2 trên sông Tô Lịch nồng độ As tươ ng đối thấp và xấp xỉ nồng

độ As trong nướ c sông Hồng trong khi lưu lượ ng của sông rất nhỏ so vớ i lưu lượ ng

của sông Hồng. Chứng tỏ rằng lượ ng As thải ra từ các cơ sở công nghiệp hoạt động

dọc theo sông là rất thấp. Vị trí S3 (cầu Đại Kim) nằm ở đầu nguồn nhưng nồng độ

As lại cao hơ n hẳn vị trí S1 và S2 nằm ở cuối nguồn chứng tỏ nguồn thải As tậptrung hầu hết ở đầu nguồn sông Tô Lịch còn ở cuối nguồn hầu như không có. Vì

vậy càng về gần cuối nguồn nồng độ As càng nhỏ do bị pha loãng trong dòng chảy.

Trên sông Lừ nồng độ As thấp, nhỏ hơ n hoặc bằng nồng độ cho phép. Trong

đó nồng độ As tăng dần theo chiều dài sông từ vị trí Đại học Y (= 0,9 lần nồng độ

cho phép) đến phố Định Công (đúng bằng nồng độ cho phép). Điều đó cho thấy

nguồn thải As phân bố dọc theo chiều dài sông và càng về cuối nguồn nồng độ As

trong nướ c thải vào sông càng tăng.

Trên sông Hồng nồng độ As cũng rất thấp so vớ i tiêu chuẩn cho phép. Đó là do

lưu lượ ng của sông rất lớ n đã pha loãng nướ c thải từ các sông nội thành chảy ra.

Trên sông Sét tại vị trí S8 (Đại học Bách Khoa Hà Nội) và S9 (Khu công

nghiệp Đuôi Cá) nồng độ As đều cao hơ n tiêu chuẩn cho phép đặc biệt tại Đại học

Bách Khoa Hà Nội. Điều này có thể do nướ c thải từ các hoạt động thí nghiệm,

nghiên cứu khoa học, các xưở ng thực nghiệm của trườ ng có chứa hàm lượ ng As

cao. Đồng thờ i ta lại thấy nồng độ As giảm dọc theo chiều dài sông từ Đại học

Bách Khoa Hà Nội đến khu công nghiệp Đuôi Cá chứng tỏ nguồn thải As chủ yếu

tập trung xung quanh vị trí Đại học Bách Khoa Hà Nội. Còn tại khu công nghiệp

Đuôi Cá nguồn thải có nồng độ As thấp hơ n nên nướ c thải có nồng độ As cao chảy

từ Đại học Bách Khoa Hà Nội về đây đã bị pha loãng và giảm xuống.

Như vậy vấn đề ô nhiễm nhiễm As trong nướ c mặt của Hà Nội là không phổ

biến chỉ có một số vị trí là đáng lo ngại mà thôi.






72

V.3.2. Kết quả phân tích tổng Cr, Zn trong các mẫu nướ c mặt.

Đồ thị 5.2. Đồ thị biểu diễn kết quả phân tích tổng Cr và Zn.

Kết quả phân tích ∑ Cr đối vớ i các mẫu nướ c mặt ở các dòng sông Hà Nội thì

ta thấy đa số ô nhiễm nặng về Cr gấp từ 1 – 8 tiêu chuẩn cho phép. Trong đó cao

nhất là tại sông Tô Lịch (gấp từ 1 – 9 lần) và sông Sét (gấp từ 6 – 8 lần). Tại sôngLừ nồng độ gấp từ 4 – 5 lần tiêu chuẩn cho phép. Riêng sông Hồng nồng độ Cr rất

thấp do lưu lượ ng dòng của sông Hồng là rất lớ n. Điều đó cho thấy các nguồn thải

Cr dọc các sông Tô Lịch, sông Sét và sông Lừ là khá lớ n nhất là dọc sông Tô Lịch

và sông Sét. Môi trườ ng nướ c Hà Nội bị ô nhiễm nhiễm kim loại nặng Cr là vì

trên địa bàn thành phố Hà Nội có rất nhiều nhà máy mạ điện, và đa số nướ c thải

của các nhà máy này đều đượ c xả vào các dòng sông này.

Nồng độ Zn của hầu hết các sông nội thành Hà Nội đều thấp hơ n tiêu chuẩn

cho phép chỉ riêng vị trí phố Định Công trên sông Lừ là vượ t quá tiêu chuẩn cho

phép (gấp 1,5 lần). Như vậy các nguồn thải Zn trong nội thành Hà Nội là tươ ng

đối nhỏ.

Trên sông Lừ nồng độ Zn tăng dần theo chiều dài sông từ Đại học Y(= 0,8 lần

tiêu chuẩn cho phép ) đến phố Định Công (gấp 1,5 lần tiêu chuẩn cho phép ) chứng

tỏ các nguồn thải phân bố dọc theo chiều dài sông và càng về cuối sông nồng độ

Zn trong nướ c thải đổ vào sông càng tăng. Nướ c thải của các nguồn phân bố từ Đại

học Y đến phố Định Công có nồng độ Zn rất cao so nướ cthải ở thượ ng nguồn của

sông. Nằm ven sông Lừ hầu như không có nhà máy lớ n nào, như vậy nồng độ Zn ở

đây chủ yếu do sinh hoạt của dân cư và các cơ sở sản xuất nhỏ thải vào dòng sông






73

và nguồn thải Zn này là rất lớ n so vớ i các nguồn thải khác nằm trên địa bàn Hà

Nội.

Nồng độ Cr của sông Lừ giảm dần theo chiều dài sông từ gấp 3 lần tiêu chuẩn

cho phép (tại vị trí Đại học Y) xuống còn gấp 2 lần tiêu chuẩn cho phép (tại vị trí

phố Định Công). Điều đó cho thấy các nguồn thải Cr tập trung chủ yếu ở phíathượ ng nguồn sông và nồng độ thải là khá lớ n.

Nồng độ Cr trên sông Tô Lịch tại địa điểm Cầu Giấy (S2) và cầu Đại Kim (S3)

đều cao hơ n nồng độ cho phép, đặc biệt tại ngã tư Sở nồng độ Cr gấp hơ n 2 lần

nồng độ cho phép. Đó là do hoạt động của các nhà máy cơ khí (mạ điện, sản xuất ô

tô ….) , sơ n của khu công nghiệp Thượ ng Đ ình đã thải trực tiếp nướ c thải vào sông

mà chưa qua xử lý. Nồng độ Cr tăng dần từ cầu Đại Kim (S3) đến Cầu Giấy (S1)

đến ngã tư Sở (S2) chứng tỏ nguồn thải Cr phân bố dọc theo chiều dài sông và

càng về cuối nguồn nồng độ Cr trong nướ c thải vào sông càng tăng. Nồng độ Zn

trên sông Tô Lịch tại vị trí Cầu Giấy (S1) là lớ n nhất chứng tỏ các nguồn thải Zn

tập trung nhiều tại khu vực này.

Nồng độ Cr và Zn trên sông Hồng nhỏ hơ n TCVN – 1995 khá nhiều. Đó là do

lưu lượ ng của sông rất lớ n đã pha loãng nồng độ chất ô nhiễm nhiều.

Nồng độ Cr trên sông Sét tại Đại học Bách Khoa (S8) và khu công nghiệp Đuôi

Cá (S9) đều cao hơ n tiêu chuẩn cho phép. Đặc biệt tại Đại học Bách Khoa (S8)

nồng độ Cr gấp 2,1 lần nồng độ cho phép (cao hơ n vị trí S9) mặc dù địa điểm này

nằm trên vị trí S9 (Khu công nghiệp Đuôi Cá). Điều này là do các hoạt động học

tập, nghiên cứu của các phòng thí nghiệm, các trung tâm, các khoa, viện, các

xưở ng thực nghiệm của Đại học Bách Khoa đã thải một lượ ng lớ n Cr vào dòng

sông. Và nguồn thải Cr chính nằm tại khu vực này.

Hàm lượ ng Zn trên sông Sét nhỏ hơ n tiêu chuẩn cho phép khá nhiều. Thêmnữa nồng độ Zn cũng giảm từ vị trí Đại học Bách Khoa (S8) đến khu công nghiệp

Đuôi Cá chứng tỏ các nguồn thải kim loại nặng Cr, Zn tập trung tại khu vực Đại

học Bách Khoa Hà Nội là chủ yếu.






74

Nhìn chung các sông của Hà Nội ít bị ô nhiễm Zn. Ô nhiễm Cr là tươ ng đối

nặng và phổ biến đặc biệt tại sông Tô Lịch và sông Sét. Điều đó cho thấy cần phải

chú ý đến ô nhiễm nhiễm Cr khi tiến hành xử lý nướ c thải của các dòng sông này.

V.3.3. Kết quả phân tích Pb trong các mẫu nướ c mặt.

Đồ thị 5.3. Đồ thị biểu diễn kết quả phân tích Pb.

Kết quả phân tích cho ta biết đượ c tình hình ô nhiễm nghiêm trọng Pb trong

môi trườ ng nướ c mặt Hà Nội . Ta so sánh nồng độ Pb ở các địa điểm lấy mẫu vớ i

TCVN 1995 thì thấy hầu như hàm lượ ng Pb đều vượ t quá tiêu chuẩn cho phép

nhiều lần từ 1 – 12 lần trong đó nghiêm trọng nhất là trên sông Tô Lịch (S1, S2, S3

gấp từ 6 – 12 lần tiêu chuẩn cho phép ) và trên sông Sét (gấp từ 9 – 10 lần tiêu

chuẩn cho phép). Trên sông Lừ tình trạng ô nhiễm ít nghiêm trọng hơ n. Trên sông

Hồng nồng độ Pb xấp xỉ hoậc thấp hơ n nồng độ cho phép. Đó là do lưu lượ ng của

sông Hồng rất lớ n đã pha loãng nồng độ Pb trong các dòng sông từ nội thành chảy

ra.

Trên sông Tô Lịch ta thấy nồng độ Pb tăng dần theo chiều dài sông từ vị trí cầu

Đại Kim đến Cầu Giấy đến Ngã Tư Sở . Điều đó cho thấy trên sông Tô Lịch các

điểm thải phân bố dọc theo chiều dài sông và liên tục thải Pb vào sông. Vấn đề ô

nhiễm Pb trên sông Tô Lịch là nghiêm trọng nhất trong các sông nội thành Hà

Nội. Điều đó cho thấy tải lượ ng Pb thải ra từ các nhà máy cơ khí, sản xuất pin, sản

xuất pin của khu công nghiệp Thượ ng Đ ình là rất lớ n, cần đượ c xử lý trướ c khi

thải vào môi trườ ng.






75

Trên sông Sét nồng độ Pb cũng tăng dọc theo chiều dài sông từ Đại học Bách

Khoa Hà Nội đến khu công nghiệp Đuôi Cá mặc dù không đáng kể (tăng từ 9 lần

lên 10 lần). Như vậy có thể thấy nguồn thải từ đầu sông đến Đại học Bách Khoa

Hà Nội (nhất là nguồn thải từ Đại học Bách Khoa Hà Nội) là chủ yếu và tươ ng đối

lớ n còn nguồn thải từ khu công nghiệp Đuôi Cá là không đáng kể.Trên sông Lừ mặc dù tình hình ít nghiêm trọng hơ n trên sông Sét và sông Tô

Lịch nhưng nồng độ Pb cũng gấp từ 5 – 6 lần nồng độ cho phép. Tại đây nồng độ

Pb cũng tăng dần theo chiều dài sông từ vị trí Đại học Y (gấp 5 lần) đến vị trí phố

Định Công (gấp 6 lần). Như vậy là các nguồn thải cũng phân dọc theo chiều dài

sông nhưng tập trung chủ yếu từ thượ ng nguồn đến Đại học Y còn tại vị trí phố

Định Công nguồn thải là nhỏ, không đáng kể.

Nhìn chung nồng độ Pb trong các sông nội thành Hà Nội là rất lớ n. Vấn đề

càng trở nên nghiêm trọng khi Pb là một kim loại nặng có độc tính cao, chỉ cần

vượ t quá nồng độ cho phép một lượ ng rất nhỏ cũng đã gây độc nặng nề cho con

ngườ i và các sinh vật khác trong môi trườ ng.

V.3.4. Kết quả phân tích Cd trong các mẫu nướ c mặt.

Đồ thị 5.4. Đồ thị biểu diễn kết quả phân tích Cd.

Nhìn vào đồ thị V.3 ta thấy hầu như môi trườ ng nướ c mặt thành phố Hà Nội

chưa bị ô nhiễm nhiễm Cd. Có kết quả này bở i vì lượ ng Cd thải vào môi trườ ng

có tớ i 90 % do hoạt động nhân tạo và hoạt động chính gây ô nhiễm môi trườ ng đó






76

là công nghệ luyện kim màu, mà ở Hà Nội không có nhà máy luyện kim màu nào

đóng trên địa bàn, còn nguồn thải Cd do đốt rác, sản xuất phân bón và các quá

trình nhiệt độ cao khác thì ở Hà Nội cũng không bị ảnh hưở ng bở i các hoạt động

đó.

Kể cả các mẫu phân tích kim loại nặng ở trong môi trườ ng nướ c ngầm hay cáchồ và giếng khoan trong đồ án tốt nghiệp này cũng có kết quả là nguồn nướ c của

Hà Nội chưa bị nhiễm bẩn kim loại nặng Cd. Vấn đề ô nhiễm Cd tại các sông nội

thành Hà Nội là chưa đáng lo ngại.

V.3.5. Kết quả phân tích Fe, Mn trong các mẫu nướ c mặt.

Đồ thị 5.4. Đồ thị biểu diễn kết quả phân tích Fe,Mn

Theo kết quả phân tích và thể hiện trên đồ thị V.3 ta thấy Fe và Mn trong các

hồ chính ở Hà Nội chưa bị ô nhiễm, nồng độ Fe, Mn nhỏ hơ n nồng độ cho phép

rất nhiều.

Nồng độ Fe trong các sông và hồ hầu hết dướ i mức trong phép. Nồng độ Fe

trong nướ c hồ Bảy Mẫu (H2) chỉ bằng4

1 nồng độ cho phép. Chỉ có nồng độ Fe

trong nướ c sông Hồng gần cảng Phà Đen (S7) cao hơ n nồng độ cho phép một ít

nhưng không đáng kể. Điều đó có thể do hoạt động của cảng và các tàu bè đã thảinướ c thải chứa nhiều Fe vào nướ c sông Hồng. Nồng độ Fe tăng dần theo chiều dài

sông chứng tỏ các nguồn thải phân bố dọc theo chiều dài sông và nguồn thải chủ

yếu phân bố tại khu vực từ cầu Long Biên (S6) đến cảng Phà Đen (S7).






77

Nồng độ Mn trong nướ c các sông, hồ rất thấp gần như bằng không. Nguyên

nhân có thể do các hoạt động công nghiệp của thành phố Hà Nội ít sử dụng đến Mn

nên lượ ng Mn thải vào môi trườ ng của các hoạt động công nghiệp cũng nhỏ.

Có thể nói nướ c mặt ở thành phố Hà Nội hầu như không bị ô nhiễm nhiễm Fe

và Mn hay nói cách khác Fe và Mn hầu như không tác động đến nướ c mặt của HàNội.

V.3.6. Một số kết luận từ kết quả phân tích ở trên.

Nướ c sông Hồng hầu như không bị ô nhiễm kim loại nặng. Có đượ c điều này

như trên đã phân tích đó là do lưu lượ ng dòng chảy rất lớ n, đã làm giảm nồng độ

các kim loại nặng đi rất nhiều.

Địa điểm xung quanh Đại học Bách Khoa Hà Nội bị ô nhiễm kim loại nặng

khá nghiêm trọng về As, Cr và Pb. Tải lượ ng dòng thải kim loại nặng tại khu vực

này là rất lớ n. Vì vậy đây là khu vực cần đượ c chú ý giảm tải lượ ng dòng thải kim

loại nặng tại nguồn để giảm độ độc cho dòng thải trướ c khi thải vào hệ thống thoát

nướ c chung của thành phố.

Sông Tô Lịch cũng bị ô nhiễm kim loại nặng khá trầm trọng đặc biệt là Cr và

Pb, hai kim loại nặng có độc tính rất cao. Điều đó cho thấy nướ c thải của các cơ sở

công nghiệp nằm dọc theo sông chứa khá nhiều kim loại nặng cần đượ c xử lý đến

nồng độ cho phép trướ c thải vào dòng chảy chung. Khi tiến hành xử lý nướ c thải

của sông Tô Lịch cần chú ý đến vấn đề ô nhiễm kim loại nặng.

V.4. Kết quả phân tích kim loại nặng trong nướ c ngầm Hà Nội.

Nói chung kết quả phân tích cho thấy hàm lượ ng kim loại nặng trong nướ c

ngầm thành phố Hà Nội chưa bị ô nhiễm nhất là tầng chứa nướ c cuối cùng. Còn

tầng chứa nướ c phía trên đã bị ô nhiễm kim loại nặng. Như mẫu Giếng khoan ta

thấy nồng độ Fe vượ t quá tiêu chuẩn cho phép đối vớ i nướ c ngầm song so sánh vớ i

tiêu chuẩn cho phép đối vớ i nướ c sinh hoạt thì nồng độ Fe< 1 mg/l. Như vậy mẫu

giếng khoan cho thấy nồng độ Fe đã vượ t hơ n 5 lần. Do vậy nếu chưa qua xử lý

thì không thể dùng nướ c này để sinh hoạt đượ c. Nhưng hiện nay ở Hà Nội còn có

nhiều hộ gia đ ình còn dùng nướ c giếng khoan cấp sinh hoạt. Việc nướ c ngầm ở






78

tầng trên bị ô nhiễm là có thể do các hoạt động con ngườ i gây ra. Việc không xử

lý nướ c thải công nghiệp đã làm cho nướ c ngầm tầng trên bị ô nhiễm kim loại

nặng. Còn ở tầng sâu dướ i thì nướ c ngầm chưa bị ô nhiễm kim loại nặng.

Đồ thị 5.5. Đồ thị biểu diễn kết quả phân tích Mn, Fe trong các mẫu nướ c

ngầm






79

Phụ lục.

Phụ l ụ c 1. Giá trị giớ i hạn cho phép của nồng độ kim loại nặng trong nướ c ngầm.

TCVN 5944-1995.

TT Thông số Đơ n vị Giá trị giớ i hạn

1 Arsen mg/l 0.05

2 Cadimi mg/l 0.01

3 Chì mg/l 0.05

4 Crom mg/l 0.05

5 Đồng mg/l 1

6 Mangan mg/l 0.1-0.57 Sắt mg/l 1-5

8 Thuỷ ngân mg/l 0.001






80

Phụ l ụ c 2. Giá trị giớ i hạn nồng độ kim loại nặng trong nướ c thải công nghiệp.

TCVN 5945-1995.

Giá trị giớ i hạnTT Thông số Đơ n vị

A B C

1 Arsen mg/l 0.05 0.01 0.5

2 Cadimi mg/l 0.01 0.02 0.5

3 Chì mg/l 0.1 0.5 1

4 Crom(VI) mg/l 0.05 0.1 0.5

5 Crom(III) mg/l 0.2 1 2

6 Đồng mg/l 0.2 1 5

7 Mangan mg/l 0.2 1 58 Sắt mg/l 4 5 10

9 Thuỷ ngân mg/l 0.005 0.005 0.01

Nồng độ bé hơ n giá trị quy định ở cột A có thể thải vào nướ c đượ c dùng làm

nguồn cấp nướ c sinh hoạt.

Nồng độ bé hơ n giá trị quy định ở cột B chỉ đượ c thải vào nướ c dùng cho giao

thông thuỷ, tướ i tiêu, bơ i lội, thuỷ sản, trồng trọt.Nếu nồng độ nằm giữa giá trị quy định của cột B và C thì phải đổ vào nơ i quy

định.

Nồng độ lớ n hơ n giá trị quy định ở cột C thì không đượ c phép đổ vào nơ i quy

định.








82

Tài liệu tham khảo.

[1]. PGS.TS. Nguyễn Đức Khiển.

Lao động vớ i môi tr ườ ng và vấ n đề an toàn, vệ sinh.

Nhà xuất bản lao động- xã hội.

[2].GS.TS. Lâm Minh Triết- TS. Diệp Ngọc Sươ ng.Các phươ ng pháp phân tích kim loại trong nướ c và nướ c thải.

Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.

[4]. Đặng Kim Chi.

Hoá học môi tr ườ ng.

Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật –2001.

[5]. Tuyển tập báo cáo khoa học tại hội nghị môi trườ ng toàn quốc năm

1998.






83




Documents

Phân tích các phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước