Đánh giá sự ô nhiễm môi trường của rác thải công nghiệp

Đánh giá sự ô nhiễm môi trường của rác thải công nghiệp

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU……… 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN……… 6

1.1 Tổng quan về rác thải điện,điện tử ……… … 6

1.1.1 Tình hình rác thải điện, điện tử trên thế giới……… 6

1.1.2 Đặc điểm rác thải điện, điện tử……… 7

1.1.3 Tình hình thu gom, tái chế và xử lý rác thải điện tử ở Việt Nam 10 1.2 Chỉ thị sinh học……… 12

1.3 Độc tính kim loại nặng……… 16

1.4 Các phương pháp phân tích kim loại nặng……… 19

1.4.1 Phương pháp quang phổ khối plasma cảm ứng (ICP- MS)………… 19

1.4.2 Các phương pháp khác xác định kim loại nặng……… 23

1.5 Các phương pháp xử lý mẫu trầm tích và sinh vật ……… 26

1.5.1 Nguyên tắc xử lý mẫu ……… 26

1.5.2 Một số phương pháp xử lý mẫu động vật nhuyễn thể xác định hàm lượng kim loại nặng……… 28

1.5.3 Một số phương pháp xử lý mẫu đất, trầm tích xác định hàm lượng kim loại nặng……… 29

1.5.4 Một số phương pháp xử lý mẫu thực vật xác định hàm lượng kim loại nặng……… 30

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM……… 31

2.1 Đối tượng, nội dung, phương pháp nghiên cứu……… 31

2.2 Hóa chất và dụng cụ ……… 31

2.3 Lấy mẫu, xử lý mẫu, bảo quản mẫu……… 33

2.3.1 Lấy mẫu ……… 33

2.3.2 Xử lý mẫu sơ bộ và bảo quản mẫu……… 38

2.4 Phương pháp xử lý mẫu động vật nhuyễn thể ……… 40

2.5 Xử lý mẫu trầm tích ………….……… 41

2.6 Xử lý mẫu thực vật……… 41

2.7 Xử lý thống kê số liệu phân tích ……… 42

2.7.1 Phân tích thành phần chính (PCA)……… 42

2.7.2 Phân tích nhóm (CA)……… 43

2.7.3 Phần mềm máy tính ……… 43

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……… 44

3.1 Tối ưu hóa điều kiện phân tích bằng ICP – MS……… 44

3.1.1 Chọn đồng vị phân tích ……… 44

3.1.2 Độ sâu mẫu ( Sample Depth – SDe)……… 45

3.1.3 Công suất cao tần ( Radio Frequency Power – RFP)……… 45

3.1.4 Lưu lượng khí mang ( Carier Gas Flow Rate – CGFR)……… 45

3.1.5 Tóm tắt các thông số tối ưu của thiết bị phân tích……… 46

3.2 Đánh giá phương pháp phân tích……… 47

3.2.1 Khoảng tuyến tính……… 47

3.2.2 Đường chuẩn……… 48

3.2.3 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng ……… 50

3.2.4 Đánh giá độ đúng của phép đo……… 52

3.3 Lựa chọn và đánh giá các quy trình xử lý mẫu động vật nhuyễn thể…… 53

3.3.1 Đánh giá hiệu suất thu hồi các quy trình xử lý mẫu động vật nhuyễn thể……… 53

3.3.2 Đánh giá độ chụm ( qua độ lặp lại) quy trình xử lý mẫu động vật nhuyễn thể……… 56

3.4 Đánh giá quy trình xử lý mẫu trầm tích……… 58

3.4.1 Đánh giá hiệu suất thu quy trình xử lý mẫu trầm tích …… …… 58

3.4.2 Đánh giá độ chụm (qua độ lặp lại) quy trình xử lý mẫu trầm tích 60 3.5 Đánh giá quy trình xử lý mẫu thực vật ……… 61

3.5.1 Đánh giá hiệu suất thu quy trình xử lý mẫu thực vật … … …… 61 3.5.2 Đánh giá độ chụm (qua độ lặp lại) quy trình xử lý mẫu thực vật 62 3.6 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng trong mẫu ốc bươu vàng… 63

3.7 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng trong mẫu trầm tích ……… 66

3.8 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng trong mẫu nước bề mặt…… 67

3.9 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng trong mẫu thực vật………… 69

3.10 Phân tích thống kê đa biến xác định nguồn gốc và phân bố ô nhiễm kim loại nặng……… 70

3.10.1 Mẫu trầm tích……… 70

3.10.2 Mẫu ốc ……… 75

3.10.3 Mẫu thực vật( cây rau rệu)……… 79

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN……… 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 85

MỞ ĐẦU

Ngành điện tử ngày một phát triển, rác thải từ ngành này ngày một nhiều; làm tăng nguy cơ ô nhiễm và độc hại tới môi trường Chính vì vậy, rác thải điện tử là vấn đề

“nóng’’đang được cả thế giới quan tâm, bởi số lượng rác thải điện tử ngày càng nhiều, trong khi việc xử lý rác thải điện tử đòi hỏi chi phí khá tốn kém Ngay ở các quốc gia phát triển, chỉ một phần nhỏ rác thải điện tử được xử lý, còn lại sẽ được thu gom và xuất sang các nước khác Tại Việt Nam hiện nay đang có một lượng rất lớn rác thải điện, điện tử vừa

là trong nước thải ra, vừa là nhập khẩu từ nước ngoài về Lượng rác thải “đặc biệt” này một phần được xử lý rất thô sơ tại các nhà máy điện tử trong nước, phần lớn còn lại được thu gom, tái chế tại các làng nghề đồng nát như khu vực Dị Sử- Mỹ Hào- Hưng Yên hay khu Triều Khúc –Thanh Trì- Hà Nội, và còn có nhiều rác thải điện, điện tử còn lẫn trong rác thải sinh hoạt

Tại các làng nghề thu gom tái chế thì rác thải điện, điện tử được tái chế một cách rất thô sơ thủ công, nước thải của quá trình tái chế được thải trực tiếp xuống mương nước, ao,

hồ ở xung quanh khu vực gần nơi tái chế gây ô nhiễm môi trường

Để đánh giá sự ô nhiễm môi trường tại khu vực ô nhiễm, người ta có thể lựa chọn các đối tượng mẫu khác nhau để tiến hành phân tích như mẫu nước, mẫu đất, mẫu trầm

tích, mẫu sinh vật …Song việc sử dụng các chỉ thị sinh học môi trường sống tại các khu vực nghiên cứu để đánh giá mức độ ô nhiễm tỏ ra ưu việt hơn hẳn Bởi vì thông qua chúng

có thể nhận diện được sự có mặt của các chất và đánh giá chất lượng môi trường nhằm phục vụ cho việc giám sát và quan trắc với ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn

Chính vì vậy trong bản luận văn này, chúng tôi đã lựa chọn đối tượng phân tích là các sinh vật chỉ thị môi trường nước (trai, ốc, hến…), sống tại các mương nước, ao, hồ, gần các bãi thu gom và tái chế rác thải điện, điện tử thuộc khu vực Triều Khúc –Thanh Trì- Hà Nội, tiến hành nghiên cứu các quy trình xử lý mẫu sinh vật chỉ thị, tìm ra quy trình xử lý mẫu tốt nhất ứng dụng cho việc phân tích xác định tổng hàm lượng các kim loại nặng Đồng thời chúng tôi cũng tiến hành xác định tổng hàm lượng kim loại nặng trong mẫu trầm tích, mẫu nước, thực vật Bên cạnh đó ứng dụng phương pháp phân tích đa biến nhằm tìm ra nguồn phát tán kim loại nặng, mức độ lan truyền ô nhiễm kim loại nặng từ môi trường vào các sinh vật này Từ hàm lượng các kim loại nặng trong động vật nhuyễn thể và trong trầm tích, chúng tôi dựa trên chỉ số sinh học để đánh giá khả năng tích lũy sinh học đối với từng kim loại trong sinh vật chỉ thị

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về rác thải điện, điện tử

1.1.1 Tình hình rác thải điện, điện tử trên thế giới

Khoa học kỹ thuật phát triển đã kéo theo sự ra đời hàng loạt các thiết bị điện tử Tuy

nhiên, do các thiết bị điện tử lạc hậu quá nhanh và nhu cầu sử dụng chúng ngày càng nhiều, trong khi chi phí tái chế loại rác này lại quá cao, Theo số liệu của Cục Bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) chi phí xuất khẩu rác điện tử rẻ hơn 10 lần so với chi phí xử lý trong nước Điều đó chính là nguyên nhân đẩy những loại rác này vào con đường xuất ngoại.Chỉ riêng tại Mỹ, mỗi năm có khoảng 300.000 – 400.000 tấn rác thải điện tử được thu gom để tái chế tại, nhưng có tới 50 – 80% “tìm đường” xuất khẩu sang châu lục khác, đây là một cách làm tiện lợi và rẻ tiền Một số nước châu Á, chủ yếu là Trung Quốc, Malaysia và Việt Nam là điểm đến của các loại rác thải này.Tại Liên minh châu Âu, khối lượng rác điện tử dự kiến tăng từ 3-5% mỗi năm, còn ở các nước đang phát triển, con số

này sẽ tăng gấp 3 lần vào năm 2010 [3], [13]

Vì lợi ích kinh tế, không ít quốc gia đang phát triển đã tiếp nhận và xử lý loại rác thải này Nhưng đi kèm với nó là hàng nghìn tấn phế liệu ẩn chứa rất nhiều độc hại Theo số liệu thống kê, hiện châu Á đã trở thành núi rác khổng lồ của thế giới phát triển

Hình 1 : Rác thải điện tử chất thành đống

Chương trình môi trường Liên hợp quốc UNEP nhận định vấn đề then chốt

hiện nay là phải tạo ra một khuôn khổ toàn cầu về xử lý rác thải độc hại, kể cả việc quản

lý, theo dõi hoạt động vận chuyển rác thải để biết được nguồn gốc và điểm đến của nguồn rác độc hại Các tổ chức, các nhà khoa học đang nghiên cứu và tìm ra kinh nghiệm xử lí các loại rác thải như máy tính, điện thoại, acquy, xe hơi, tàu thủy, các linh kiện điện tử

khác…[3] Những giải pháp giúp giải quyết tận gốc vấn đề rác thải điện tử là gắn trách

nhiệm với nhà sản xuất việc làm này sẽ mang lại hai lợi ích Thứ nhất, các nhà sản xuất sẽ đưa chi phí quản lý rác thải vào giá thành sản phẩm, sẽ thúc đẩy họ thay đổi thiết kế sản phẩm theo hướng thân thiện với môi trường hơn và kéo dài vòng đời của sản phẩm Thứ hai, các nhà sản xuất sẽ buộc phải thiết kế các sản phẩm “sạch” hơn bằng cách loại bớt các chất nguy hiểm, thay thế các chất gây hại bằng cách sử dụng các vật liệu thay thế an toàn hơn

1.1.2 Đặc điểm của rác thải điện tử

Rác thải điện tử chứa rất nhiều các kim loại nặng hoặc những hợp chất độc hại với con người và môi trường sống Rác thải điện tử làm ô nhiễm không khí, ô nhiễm đất, ô nhiễm nguồn nước, gây ra các căn bệnh nguy hiểm Chất độc sản sinh ra như những chất liệu không cháy được và các kim loại nặng có thể là mối nguy cơ đối với sức khỏe của công nhân sản xuất thiết bị và những người sinh sống gần các “núi rác” máy tính phế thải Rất nhiều trẻ em địa phương và công nhân làm việc tại những cơ sở tái chế kém chất

lượng trên đã mắc những chứng bệnh liên quan đến đường hô hấp, bệnh ngoài da, thậm trí ung thư do linh kiện điện tử.

Theo Ted Smith, giám đốc điều hành Công ty bảo vệ môi trường ở Califonia, mỗi máy tính có chứa 1.000 – 2.000 chất liệu khác nhau, trong đó có rất nhiều chất độc hại:

“Một số chất chúng ta đã biết từ lâu như chì, thủy ngân, cadmi Bên cạnh đó, còn có rất nhiều chất độc thần kinh Nhiều người cho rằng máy tính là công nghệ sạch, nhưng họ không biết rằng bên trong máy tính tiềm ẩn những thứ có thể gây hại cho sức khỏe và môi trường”

Trong bảng 1 thống kê các chất độc hại trong rác thải điện, điện tử và tác hại chủ yếu

của chúng [3]

Bảng 1: Các chất độc hại trong rác thải điện, điện tử

Chất độc hại Nguồn gốc trong rác thải điện tử Tác hại đối với môi

trường và cơ thể sống

Các hợp chất halogen

Polyclobiphenyl

Gây ung thư, ảnh hưởng đến hệ thần kinh, hệ miễn dịch, tuyến nội tiếtTetrabrombisphenol-A

Gây tổn thương lâu dài đến sức khỏe, gây ngộ độc sâu khi cháy

Polycloflocacbon

(CFC)

Trong bộ phận làm lạnh, bọt cách điện

Khi cháy gây nhiễm độc, chất phá hủy tầng ozon

Polyvinyclorua (PVC) Cáp cách điện Cháy ở nhiệt độ cao sinh

ra dioxin và furan

Kim loại nặng và các kim loại khác

Có trong đèn hình đời cũ và lượng nhỏ ở dạng gali asenua, bên trong các diod phát quang

Gây ngộ độc cấp tính và mãn tính

Be Bộ chỉnh lưu, bộ phận phát tia Độc nếu nuốt phải

Cd

Pin Ni-Cd sạc lại, lớp huỳnh quang (đèn hình CRT), mực máy in và trống, máy photocopy

(trong máy photo), trong bo mạch

và chất bán dẫn

Độc cấp tính và mãn tính

Cr(VI) Băng và đĩa ghi dữ liệu Độc cấp tính và mãn

tính, gây dị ứngGalli asenua Diod phát quang Tổn thương đến sức

khỏe

in, các mối hàn

Gây độc với hệ thần kinh, thận, mất trí nhớ đặc biệt với trẻ em

kiềm và công tắc, trong vỏ máy

Gây ngộ độc cấp tính và mãn tính

Kẽm sunfua Các bộ phận bên trong màn hình

CRT, trộn với nguyên tố đất hiếm độc nếu nuốt phải

Các chất khác

Các chất độc hữu cơ Thiết bị hội tụ ánh sáng, màn hình

tinh thể lỏng LCD

Bụi màu Hộp màu máy in laser, máy

Chất phóng xạ Thiết bị y tế, detector Gây ung thư

1.1.3 Tình hình thu gom, tái chế và xử lý rác thải điện tử ở Việt Nam

Rác thải điện tử ở các nước phát triển đã và đang được đẩy sang cho các nước đang

và kém phát triển Ở những nơi này chúng được tái chế và xử lý rất thủ công, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tới sức khỏe người dân Rác thải điện tử nhập vào Việt Nam chủ yếu bằng đường biển Ở miền Bắc chủ yếu ở cảng Hải Phòng, miền Nam là ở thành phố

Hồ Chí Minh Ở Hải Phòng có rất nhiều công ty, tổ chức nhập khẩu tàu cũ, các thiết bị điện tử đã qua sử dụng, rác thải điện tử sau khi nhập về được đưa về các cơ sở tái chế (là

hộ gia đình hoặc một tổ chức kinh tế nhỏ) Riêng đối với “rác” là máy tính, tuy chưa có thống kê chính thức nhưng theo các chuyên gia ước tính, mỗi tháng có khoảng từ 10.000 đến 20.000 bộ máy tính cũ được nhập khẩu vào nước ta mà chưa có cơ quan nào theo dõi

xử lý

Hình 2: Thu gom rác thải điện tử

Ngoài rác thải điện tử được nhập về còn có cả rác thải điện tử trong nước (số này cũng không nhỏ) được người dân thu gom Chúng được chất thành các đống lớn ở ngoài

trời, sau khi tái chế thủ công được bán làm nguyên liệu cho các cơ sở sản xuất Ở các cơ sở tái chế, rác thải được nhập về từ nhiều nơi thông qua nhiều con đường và dưới nhiều hình thức.

Việc tái chế thường bao gồm các bước sau:

- Phân loại rác thải nhập về

- Tách riêng những nguyên liệu khác nhau (nhựa, kim loại…), lấy ra những thứ còn dùng được Dây kim loại thì đốt nhựa để lấy kim loại, đối với nhựa thì nghiền nhỏ, rửa sạch, phơi khô…

- Đóng gói và chuyển đến các nơi tiêu thụ (thường dùng làm nguyên liệu đầu cho các

ngành sản xuất khác ).[14]

Hình 3: Tái chế rác thải điện tử

Hiện nay ở Việt Nam có nhiều hộ gia đình làm nghề thu gom và tái chế rác thải điện

tử, có những nơi cả làng cùng làm nghề này Việc xử lý và tái chế rác thải điện tử còn rất lạc hậu Các công việc này được làm thủ công bằng tay và các thiết bị xử lý rất thô sơ, thiết bị bảo hộ lao động cho những người tham gia làm hầu như không có, đồng thời họ còn tận dụng ngay cả nhà mình là nơi chứa, xử lý, tái chế các loại rác thải này Với các điều kiện làm việc này, chất độc có thể bám vào quần áo, dính vào tay, ngoài ra chất độc còn có thể lọt qua đường hô hấp Các lao động thủ công đập vỡ các thiết bị, làm chảy các mối hàn chì để tháo rời các chip máy tính đem bán lại Chì được gom lại, nung nóng trên chảo, từ đó làm bay các hơi kim loại độc như chì, cadimi, thủy ngân… và giải phóng

chúng vào không khí dưới dạng hơi sương độc hại Sau khi các “chip” được lấy ra, chì được “tự do” chảy xuống đất Thế nhưng, không mấy người làm nghề này hay biết rằng, chì nằm trong số những chất độc thần kinh mạnh nhất, gây tác hại đặc biệt lên trẻ em và những bé sơ sinh Các phế liệu thừa và nước thải của quá trình ngâm rửa sau khi sử dụng không được xử lý mà thải ngay ra môi trường Để thu hồi đồng và vàng trong biến thế máy tính, bo mạch chủ, chip vi tính, người ta cho nung chảy các thiết bị này Theo những người này giải thích “Chúng cho rất nhiều vàng” Vì vậy, hàm lượng các kim loại độc hại tích lũy trong đất ngày càng nhiều, không khí cũng bị ô nhiễm nặng Việc xử lý lạc hậu, không đúng cách đang làm ô nhiễm nghiêm trọng môi trường sống xung quanh, gây rất nhiều

bệnh nguy hiểm [4], [3]

1.2 Chỉ thị sinh học

Kiểm tra, đánh giá ô nhiễm môi trường nước thường tiến hành với các mẫu: mẫu

nước, mẫu trầm tích, mẫu thực vật nước hoặc dùng các loại chỉ thị sinh học [46].

Để quan trắc, đánh giá chất lượng nước, thường dựa trên kết quả xác định các thông

số lý hóa và được tiến hành một cách định kì, điều đó có nghĩa là chỉ xác định được chất lượng nước tại từng thời điểm Phân tích trầm tích tỏ ra có nhiều ưu điểm hơn so với phân tích nước trong việc kiểm tra, đánh giá sự ô nhiễm kim loại ở sông hồ Mặc dù hàm lượng kim loại có thể bị biến động theo thời gian nhưng sự biến động đó ít hơn so với sự biến động hàm lượng kim loại trong nước Lớp bùn bề mặt thường bị tác động bởi các chất sa lắng rồi chính nó thải kim loại vào lớp nước phía trên, bề dày vài centimet của lớp bùn phía trên phản ánh sự thay đổi liên tục hàng ngày mức độ ô nhiễm

Các sinh vật sống trong nước hấp thu các chất ô nhiễm từ nước hoặc các hạt lắng đọng dưới đáy và tích tụ trong cơ thể của chúng Các sinh vật sống có phản ứng khác nhau khi bị nhiễm các chất độc hại Một số loài chịu tác động mạnh bởi ngay hàm lượng thấp của các chất độc hại trong khi một số loài có khả năng tích tụ lượng lớn chất ô nhiễm mà không chịu một tác động xấu nào, các loài này được dùng làm chỉ thị cho sự ô nhiễm và gọi là chỉ thị sinh học

• Chỉ thị sinh học:

Khái niệm chung về chỉ thị sinh học được mọi người thừa nhận là [8 ]

“ Những đối tượng sinh vật có yêu cầu nhất định về điều kiện sinh thái liên quan đến nhu cầu dinh dưỡng, hàm lượng oxi cũng như khả năng chống chịu một hàm lượng nhất định các yếu tố độc hại trong môi trường sống và do đó, sự hiện diện của chúng biểu thị một tình trạng về điều kiện sinh thái của môi trường sống nằm trong giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của đối tượng sinh vật đó.”

Sinh vật chỉ thị ở trong bản luận văn này chúng tôi sử dụng là sinh vật tích tụ:là những sinh vật chỉ thị, không những có tính chất chỉ thị cho môi trường thích ứng mà còn có thể tích tụ một số chất ô nhiễm nào đó trong cơ thể của chúng với hàm lượng

cao hơn nhiều lần môi trường bên ngoài( kim loại nặng…) [23] Nhờ đó bằng

phương pháp phân tích hóa sinh hữu cơ cơ thể chúng, ta có thể phát hiện, đánh giá mức độ ô nhiễm dễ dàng hơn gấp nhiều lần so với phương pháp phân tích thủy hóa.Việc dùng các cơ thể sống (sinh vật tích tụ) để đánh giá ô nhiễm môi trường tỏ ra ưu việt hơn hẳn việc phân tích mẫu nước, mẫu trầm tích Thứ nhất, hàm lượng kim loại nặng tìm thấy trong cơ thể sống cho ta nhiều thông tin hơn về tác động sinh học của chất ô nhiễm tới môi trường Thứ hai, mẫu nước, trầm tích chịu biến động nhiều cả về thời gian,

không gian cho nên việc kiểm tra đánh giá khó khăn, tốn kém về mặt tài chính [40] Thứ

ba, sinh vật chỉ thị có sự phân bố địa lý rộng, dễ dàng so sánh mức độ ô nhiễm ở các vị trí

khác nhau [30,46]

* Điều kiện lựa chọn sinh vật tích tụ:

Các sinh vật tích tụ được lựa chọn thỏa mãn yêu cầu sau:

- Đã được định loại rõ ràng

- Sinh vật có khả năng thể hiện được sự tương quan đơn giản giữa lượng chất ô nhiễm tích tụ trong cơ thể chúng và nộng độ trung bình của chất ô nhiễm trong môi trường hoặc trong những chất nền lắng đọng hay trong thức ăn ở bất kì vị trí nào, dưới bất kì điều kiện nào

- Sinh vật có thể tích tụ chất ô nhiễm mà không bị chết

-Sinh vật có đời sống tĩnh tại để đảm bảo rằng chất ô nhiễm mà nó tích tụ có liên quan đến khu vực nghiên cứu.

- Sinh vật có số lượng phong phú ở khu vực nghiên cứu và tốt hơn là phân bố rộng ( tối ưu là phân bố toàn cầu) để có thể đối chiếu giữa các khu vực

-Sinh vật có đời sống dài để có thể lấy mẫu nhiều lần khi cần Sinh vật có đời sống dài, trải qua quãng thời gian dài của sự ô nhiễm Đó cũng là minh chứng cho những tác động đến môi trường trong thời gian dài, không liên tục

-Sinh vật có kích thước phù hợp để có thể cung cấp những mô đủ lớn cho việc phân tích Đặc tính này cũng cần thiết cho việc nghiên cứu sự tích tụ trong những cơ quan đặc biệt của cơ thể sinh vật

-Dễ thu mẫu, sinh vật có thể sống lâu trong điều kiện thí nghiệm

- Ít biến dị

Trong thực tế khó có loài sinh vật nào có thể đáp ứng được tất cả các tiêu chí trên.Tuy nhiên, những sinh vật được lựa chọn cho nghiên cứu chỉ cần đáp ứng được một hay một

vài tiêu chí trên là đủ.[40,46]

Tóm lại các loài sinh vật được dùng làm chỉ thị sinh học tốt với môi trường, trong đó

có ô nhiễm kim loại nặng phải chịu được sự ô nhiễm, tích tụ được các chất ô nhiễm, không

bị chết và phải thích ứng được với sự thay đổi mức hàm lượng chất ô nhiễm Hơn nữa, các loài này phải phân bố rộng trong khu vực, có tuổi đời kéo dài, có đủ kích thước để lấy mẫu

và thích ứng được với các xử lý ở phòng thí nghiệm, việc định danh, lấy mẫu dễ dàng Để phản ánh tình trạng môi trường ở khu vực nào đó các loài chỉ thị phải cư trú cố định, hoặc

di chuyển chậm và hạn chế [40] Các loài này phải có khả năng tích tụ các chất ô nhiễm

giống các điều kiện môi trường ô nhiễm môi trường Chỉ có như vậy mới có thể so sánh

các mẫu lấy từ các khu vực khác nhau [40,46]

* Các sinh vật được lựa chọn để làm chỉ thị ô nhiễm kim loại nặng:

-Thực vật, tảo sống dưới nước : Có nhiều ưu điểm khi sử dụng đối tượng này như dễ

lấy mẫu, dễ phân biệt, số lượng nhiều, phân bố rộng có khả năng chống chịu với mức ô nhiễm cao

- Cá : Có thể hấp thụ kim loại nặng và nhiều chất ô nhiễm khác Tuy nhiên, cá là loài

di chuyển nên không dễ dàng xác định mối quan hệ giữa hàm lượng chất ô nhiễm trong cơ thể chúng với nguồn thải ô nhiễm

-Động vật giáp xác, hai mảnh, ốc : Động vật hai mảnh thường được sử dụng để đánh

giá ô nhiễm kim loại nặng vì chúng đã được định loại rõ ràng, dễ nhận dạng, có kích thước vừa phải, số lượng nhiều, dễ tích tụ chất ô nhiễm, có đời sống tĩnh tại và có khả năng sống dài

Loài nhuyễn thể có hai vỏ cứng như trai, trùng trục, ốc…là các loài thích hợp dùng

làm chỉ thị sinh học để phân tích xác định lượng vết các kim loại [36] Chúng có khả năng

tích tụ các kim loại vết như Cd, Hg, Pb …với hàm lượng lớn hơn so với khả năng đó ở cá

và tảo [23] Trai, ốc có thể tích tụ Cd trong mô của chúng ở mức hàm lượng cao hơn gấp 100.000 lần mức hàm lượng tìm thấy trong môi trường xung quanh [53] Chúng phân bố ở

các khu vực địa lý rộng, thích ứng được với sự thay đổi nhiệt độ cũng như các điều kiện môi trường khác Chúng có đủ loại kích thước, sống cố định và phù hợp với việc xử lý

trong phòng thí nghiệm, cũng có thể nuôi cấy chúng ở các môi trường khác nhau [40] Mặc

dù các loài này đáp ứng được những tiêu chuẩn khắt khe ở trên nhưng một số nhân tố sinh học, địa hóa cũng gây ra những biến động về mức ô nhiễm ở ốc, trai, hến Các yếu tố kích thước, lượng thịt, mùa sinh sản, nhiệt độ, pH của môi trường là những yêu tố ảnh hưởng tới sự tích tụ chất ô nhiễm trong cơ thể chúng Trên thế giới đã có một số công trình nghiên cứu về hàm lượng kim loại nặng trong mô các loài thân mềm có vỏ cứng, các chương trình kiểm tra, đánh giá môi trường quốc tế đã thiết lập một số tiêu chuẩn lấy mẫu và xử lý mẫu

để giảm thiểu sai số như: mùa lấy mẫu, lấy mẫu theo độ sâu, kích thước của loài được lựa

chọn làm chỉ thị sinh học [30] Việc nghiên cứu sử dụng các sinh vật tích tụ để đánh giá ô

nhiễm kim loại nặng ở trong nước là vấn đề có tính thực tiễn cao nhằm xây dựng chỉ thị sinh học riêng phù hợp với điều kiện nước ta, hạn chế những tác động xấu của kim loại nặng tới môi trường và sức khỏe cộng đồng

Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng:

- Nguồn tự nhiên: kim loại nặng phát hiện ở mọi nơi, trong đá, đất và xâm nhập vào thủy vực qua các quá trình tự nhiên, phong hóa, xói mòn, rửa trôi

- Nguồn nhân tạo:các quá trình sản xuất công nghiệp (như khai khoáng, chế biến quặng kim loại, chế biến sơn, thuốc nhuộm,…), nước thải sinh hoạt, nông nghiệp ( hóa chất bảo vệ thực vật)

Một số kim loại nặng rất cần thiết cho cơ thể sống và con người Chúng là các nguyên

tố vi lượng không thể thiếu, sự mất cân bằng các nguyên tố vi lượng này có ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe của con người Sắt giúp ngăn ngừa bệnh thiếu máu, kẽm là tác nhân quan trọng trong hơn 100 loại enzyme Trên nhãn của các lọ thuốc vitamin, thuốc bổ xung khoáng chất thường có Cr, Cu, Fe, Mn, Mg, K, Zn, chúng có hàm lượng thấp và được biết đến như lượng vết Lượng nhỏ các kim loai này có trong khẩu phần ăn của con người vì

chúng là thành phần quan trọng trong các phân tử sinh học như hemoglobin, hợp chất sinh hóa cần thiết khác Nhưng nếu cơ thể hấp thu một lượng lớn các kim loại này, chúng có thể gây rối loạn quá trình sinh lý, gây độc cho cơ thể.

Kim loại nặng có độc tính là các kim loại có tỷ trọng lớn gấp 5 lần tỷ trọng của nước Chúng là các kim loại bền (không tham gia vào các quá trình sinh hoá trong cơ thể)

và có tính tích tụ sinh học (chuyển tiếp trong chuỗi thức ăn và đi vào cơ thể con người) Chúng bao gồm Hg, As, Pb, Cd, Mn, Cu, Cr…Các kim loại nặng khi xâm nhập vào cơ thể

sinh vật sẽ gây độc tính [23]

Kim loại nặng xâm nhập vào cơ thể người qua đường hô hấp, thức ăn hay hấp thụ qua da được tích tụ trong các mô và theo thời gian sẽ đạt tới hàm lượng gây độc Các nghiên cứu đã chỉ ra kim loại nặng gây độc cho các cơ quan trong cơ thể như máu, gan, thận, cơ quan sản xuất hoocmôn, cơ quan sinh sản, hệ thần kinh gây rối loạn chức nặng sinh hóa trong cơ thể do đó làm tăng khả năng bị di ứng, gây biến đổi gen Các kim loại gây độc thường là tương tác với các hệ enzyme trong cơ thể từ đó ức chế hoạt động của các enzyme này và dẫn đến sự trao đổi chất của cơ thể sống bị rối loạn Các kim loại nặng khi tương tác với các phân tử chất hữu cơ có khả năng sản sinh ra các gốc tự do, là các phần tử mất cân bằng năng lượng, chứa những điện tử không cặp đôi Chúng chiếm điện

tử của các phân tử khác để lập lại sự cân bằng của chúng Các gốc tự do tồn tại trong cơ thể sinh ra do các phân tử của tế bào phản ứng với oxy (bị oxy hóa), nhưng khi có mặt các kim loại nặng – tác nhân cản trở quá trình oxy hóa sẽ sinh ra các gốc tự do vô tổ chức, không kiểm soát được Các gốc tự do này phá hủy các mô trong cơ thể gây nhiều bệnh tật Trong phạm vi bản luận văn này, chúng tôi chỉ trích giới thiệu độc tính của một số kim loại là chỉ tiêu cần phân tích trong trai, ốc thuộc chương trình nghiên cứu đánh giá môi trường của EU (2001) cũng như của nhiều quốc gia khác trên thế giới

-Thủy ngân (Hg): Đây là một chất độc ngấm ngầm, thủy ngân có thể gây ra một loạt các triệu chứng bao gồm: rối loạn tâm lý, nhức đầu, chảy máu nướu răng, đau ngực, đau bụng, mệt mỏi kinh niên, dị ứng, nổi mẩn, ảnh hưởng tới sinh sản ngộ độc thủy ngân có thể qua thức ăn, nguồn nước, đôi khi cũng có thể do những chất thải công nghiệp hoặc đốt than đá

- Mangan (Mn): là kim loại có trong tự nhiên, mọi người đều bị nhiễm hàm lượng nhỏ Mn có trong không khí, thức ăn, nước uống Mn là kim loại vết cần thiết cho sức khỏe người Mn có thể tìm thấy trong một số loại thức ăn, ngũ cốc, trong một số loài thực vật

như cây chè [52] Người bị nhiễm Mn trong một thời gian dài thường mắc các bệnh thần

kinh, rối loạn vận động, nhiễm độc mức hàm lượng cao kim loại này sẽ gây các bệnh về hô hấp và suy giảm chức năng tình dục

- Đồng (Cu): được dùng nhiều trong sơn chống thấm nước trên tàu thuyền, các thiết

bị điện tử, ống nước Nước thải sinh hoạt là nguồn chính đưa Cu vào nước Cu tồn tại ở

hai dạng là: dạng hòa tan và các hạt nhỏ [23] Cu cần thiết cho chức năng hô hấp của nhiều

sinh vật sống và các chức năng enzym khác Cu được lưu giữ trong gan tủy sống của người Cu với hàm lượng quá cao sẽ gây hư hại gan, thận, hạ huyết áp, hôn mê, đau dạ

dày, thậm chí tử vong Trai, ốc thường tích tụ lượng lớn Cu trong cơ thể của chúng.[36]

- Kẽm (Zn) là nguyên tố cần thiết cho tất cả cơ thể sống, với con người hàng ngày

cần 9 mg Zn cho các chức năng thông thường của cơ thể [24] Nếu thiếu Zn sẽ dẫn đến suy

giảm khứu giác, vị giác và suy giảm chức năng miễn dịch của cơ thể Nguồn ô nhiễm kẽm chính là công nghiệp luyện kim, công nghiệp pin, các nhà máy rác, các sản phẩm chống ăn mòn, sơn, nhựa, cao su Cơ thể con người có thể tích tụ Zn và nếu Zn tích tụ với hàm lượng quá cao thì chỉ trong thời gian ngắn sẽ gây bệnh nôn mửa, đau dạ dày Nước chứa hàm lượng Zn cao rất độc đối sinh vật Trai, ốc cũng tích tụ một lượng lớn Zn trong cơ thể

chúng [23].

- Asen (As) sinh ra từ các dây chuyền sản xuất hóa phẩm, nhà máy nhiệt điện dùng than, có trong chất làm rụng lá, thuốc sát trùng, một số loại thủy tinh, chất bảo quản gỗ và thuốc bảo vệ thực vật Sự tích tụ cũng như tác động của As đến cơ thể sống phụ thuộc vào dạng tồn tại của nó Trong khi các hợp chất As vô cơ rất độc cho hầu hết cơ thể sống thì các hợp chất hữu cơ của nó chỉ gây độc nhẹ Asen có thể gây nôn mửa, phá hủy các phân

tử AND và gây ung thư FAO/ WHO đã đưa ra giới hạn chấp nhận được của hàm lượng As

vô cơ hấp thu hàng tuần là 15µg/kg trọng lượng cơ thể [23].

- Nguồn ô nhiễm Cadimi (Cd) xuất phát từ ô nhiễm không khí, khai thác mỏ, pin

Ni- Cd, nhà máy luyện kim [23] Nguồn chính thải Cd vào nước là các điện cực dùng trên

tàu thuyền Cd tồn tại chủ yếu dưới dạng hòa tan trong nước Nhiễm độc cấp tính Cd có các triệu chứng giống như cúm, sốt, đau đầu, đau khắp mình mẩy Nhiễm độc mãn tính Cd gây ung thư (phổi, tuyến tiền liệt) EU đã đưa ra giới hạn trên của Cd là 1,0 mg/ kg trọng

lượng tươi trai, ốc loại dùng làm thực phẩm cho người[22]

- Chì (Pb) có trong vũ khí đạn dược, gốm sứ, xăng dầu, thủy tinh chì Chì cũng được dùng nhiều trong vật liệu xây dựng, công nghiệp cơ khí, pin Pb tác động đến hệ thần kinh, làm giảm sự phát triển não của trẻ nhỏ, gây rối loạn nhân cách ở người lớn, giảm chỉ

số thông minh (IQ) Nó gây áp huyết cao, bệnh tim, gan và bệnh thận mãn tính.Trai, ốc hấp

thụ Pb từ nước, thức ăn phản ánh mức độ ô nhiễm môi trường [36] EU đã đưa ra giới hạn

trên cho hàm lượng Pb trong trai, ốc là 1,5 mg/ kg trọng lượng tươi (loại dùng làm thực phẩm cho người )

1.4 Các phương pháp phân tích kim loại nặng

1.4.1 Phương pháp quang phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS)

Thuật ngữ ICP (Inductively Coupled Plasma) dùng để chỉ ngọn lửa plasma tạo thành bằng dòng điện có tần số cao (cỡ MHz) được cung cấp bằng một máy phát Radio Frequency Power (RFP) Ngọn lửa plasma có nhiệt độ rất cao có tác dụng chuyển các nguyên tố trong mẫu cần phân tích thành dạng ion

MS (Mass Spectrometry) là phép ghi phổ theo số khối hay chính xác hơn là theo tỷ số giữa số khối và điện tích (m/Z)

Từ khi xuất hiện plasma cảm ứng với các tính năng và ưu điểm về vận hành hơn hẳn các nguồn hồ quang và tia điện thì một công cụ mới đã dần dần được phát triển thành một

tổ hợp ICP ghép với một khối phổ kế Hai ưu điểm nổi bật của ICP-MS là có độ phân giải cao và dễ tách các nhiễu ảnh hưởng lẫn nhau do đó có thể phát hiện được hầu hết các nguyên tố trong bảng tuần hoàn Phương pháp phân tích này dựa trên các nguyên tắc của

sự bay hơi, phân tách, ion hóa của các nguyên tố hóa học khi chúng được đưa vào môi trường plasma có nhiệt độ cao Sau đó các ion này được phân tách ra khỏi nhau theo tỷ số khối lượng / điện tích (m/z) của chúng, bằng thiết bị phân tích khối lượng có từ tính và độ phân giải cao phát hiện, khuyếch đại tín hiệu và đếm bằng thiết bị điện tử kĩ thuật số

Phương pháp ICP – MS ra đời vào đầu những năm 80 của thế kỉ trước và ngày càng chứng tỏ là kĩ thuật phân tích có ưu điểm vượt trội so với các kĩ thuật phân tích khác như quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), quang phổ phát xạ plasma cảm ứng (ICP-AES hay ICP-OES)…Phương pháp ICP-MS hơn hẳn các kĩ thuật phân tích kim loại nặng khác ở các điểm sau: có độ nhạy cao, độ lặp lại cao, xác định đồng thời được hàng loạt các kim

loại trong thời gian phân tích ngắn.[9]

*Sự xuất hiện và bản chất của phổ ICP-MS

Dưới tác dụng của nguồn ICP, các phân tử trong mẫu phân tích được phân li thành các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi Các phần tử này khi tồn tại trong môi trường kích thích phổ ICP năng lượng cao sẽ bị ion hóa, tạo ra đám hơi ion của chất mẫu (thường có điện tích +1) Nếu dẫn dòng ion đó vào buồng phân cực để phân giải chúng theo số khối (m/Z) sẽ tạo ra phổ khối của nguyên tử chất cần phân tích và được phát hiện nhờ các detector thích hợp

Các quá trình xảy ra trong nguồn ICP:

- Hóa hơi chất mẫu, nguyên tử hóa các phân tử, ion hóa các nguyên tử, sự phân giải của các ion theo số khối sẽ sinh ra phổ ICP-MS:

Hóa hơi: MnXm(r)  Mnxm(k)

Phân li: MnXm(k)  nM(k) + mX(k)

Ion hóa: M(k)0 + Enhiệt  M(k)+

- Thu toàn bộ đám hơi ion của mẫu, lọc và phân ly chúng thành phổ nhờ hệ thống phân giải khối theo số khối của ion, phát hiện chúng bằng detector, ghi lại phổ

- Đánh giá định tính, định lượng phổ thu được

Như vậy thực chất phổ ICP - MS là phổ của các nguyên tử ở trạng thái khí tự do đã bị ion hóa trong nguồn năng lượng cao tần ICP theo số khối các chất

* Ưu điểm của phương pháp phân tích bằng ICP-MS

Phép đo phổ ICP - MS là một kỹ thuật mới, ra đời cách đây không lâu nhưng được phát triển rất nhanh và sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như :quá trình sản xuất nhiên liệu hạt nhân, xác định đồng vị phóng xạ, nước làm lạnh sơ cấp trong ngành hạt nhân (chiếm tỷ trọng 5%); phân tích nước uống, nước biển, nước bề mặt, đất, bùn, đất hoang, phân tích định dạng Hg, As, Pb và Sn trong nghiên cứu và bảo vệ môi trường (48%); quá trình hoá học, chất nhiễm bẩn trong Si Wafers trong công nghiệp sản xuất chất bán dẫn (33%); máu, tóc, huyết thanh, nước tiểu, mô trong y tế (6%); đất, đá, trầm tích, nghiên cứu đồng vị phóng xạ trong địa chất ( 2%); hoá chất (4%); dấu vết đạn, đặc trưng vật liệu, nguồn gốc, chất độc trong khoa học hình sự (1%) và phân tích thực phẩm (1%)

Hình 5: Ứng dụng phương pháp phân tích ICP-MS trong các lĩnh vực

Ưu điểm phép đo phổ ICP- MS:

- Nguồn ICP là nguồn năng lượng kích thích phổ có năng lượng cao, nó cho phép phân tích hơn 70 nguyên tố từ Li – U và có thể xác định đồng thời chúng với độ nhạy và

độ chọn lọc rất cao (giới hạn phát hiện từ ppb-ppt đối với tất cả các nguyên tố)

- Khả năng phân tích bán định lượng rất tốt do không cần phải dùng mẫu chuẩn mà vẫn đạt độ chính xác cao; có thể phân tích các đồng vị và tỷ lệ của chúng

- Tuy có độ nhạy cao nhưng nguồn ICP lại là nguồn kích thích phổ rất ổn định, nên phép đo ICP - MS có độ lặp lại cao và sai số rất nhỏ

- Phổ ICP - MS ít vạch hơn phổ ICP - AES nên có độ chọn lọc cao, ảnh hưởng thành phần nền hầu như ít xuất hiện, nếu có thì cũng rất nhỏ, dễ loại trừ

- Vùng tuyến tính trong phép đo ICP - MS rộng hơn hẳn các kỹ thuật phân tích khác,

có thể gấp hàng trăm lần và khả năng phân tích bán định lượng rất tốt do không cần dùng mẫu chuẩn mà vẫn cho kết quả tương đối chính xác

-Ngoài ra ICP-MS còn được sử dụng như là một detector cho LC, CE, GC

Với nhiều ưu điểm vượt trội, kỹ thuật phân tích ICP - MS được ứng dụng rộng rãi để phân tích nhiều đối tượng khác nhau đặc biệt là trong các lĩnh vực phân tích vết và siêu vết phục vụ nghiên cứu sản xuất vật liệu bán dẫn, vật liệu hạt nhân, nghiên cứu địa chất và môi trường

* Một số công trình nghiên cứu xác định kim loại nặng bằng phương pháp ICP-MS

-Xác định lượng vết một số kim loại nặng trong các loài trai, ốc ở Hồ Tây- Hà Nội bằng phương pháp ICP-MS Trong nghiên cứu này tác giả Trần Tứ Hiếu, Lê Hồng Minh, Nguyễn Viết Thức đã xác định được lượng vết của 6 kim loại nặng: Cu, Zn, As, Ag, Cd, Pb bằng phương pháp ICP-MS với mẫu đông khô và mẫu tươi.Căn cứ theo cách phân loại chất lượng môi trường nước dựa trên làm lượng các kim loại vết trong trai, ốc các tác giả kết luận nước Hồ Tây bị ô nhiễm nhẹ bởi đồng, bạc, asen, cacdimi, bị ô nhiễm ở mức bình

thường bởi các nguyên tố như kẽm, chì.[6]

-Marcos Pérez-López và cộng sự [41] phân tích Pb, Cd, Zn và As có trong thịt một số

loài chim hoang dã ở vùng Galicia (Tây Bắc Tây Ban Nha) bằng phương pháp ICP-MS Kết quả cho thấy hàm lượng Zn trong khoảng 1,47 -2,98ppm, hàm lượng As trong khoảng 1,21 đến 6,88ppm Hàm lượng Pb và Cd trong đó tương đối cao, có mẫu lên tới trên 18ppm Pb, và hàm lượng Cd cao nhất thu được lên tới 39ppm

-Tác giả Mohamed Maanan [43], trường đại học Nates, Pháp đã sử dụng phương

pháp ICP-MS để phân tích Hg và Pd trong các động vật thân mềm ở vùng biển Kết quả cho thấy hàm lượng Pb là 9,6 mg.kg−1 và hàm lượng Hg là 0,6 mg.kg−1

-Simone Griesel và cộng sự [49] đã sử dụng phương pháp ICP-MS để xác định hàm

lượng của 23 kim loại (Be, Al, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Rb, Sr,

Mo, Pd, Cd, Sn, Pt, Pb) trong máu của hải cẩu ở vùng biển Wadden, Đức và đảo Danish Kết quả chỉ ra rằng hàm lượng một số nguyên tố như As, Cr, Mn, Mo, Se, V trong máu hải cẩu cao hơn so với trong máu người Một số nguyên tố như Al, Mn, Cu, và Pt khác nhau đáng kể trong máu hải cẩu ở hai vùng địa lí khác nhau Sự khác biệt này có thể do ảnh hưởng của nguồn thức ăn

A.T Townsend và I Snape [25] đã tiến hành xác định hàm lượng Pb trong các mẫu

trầm tích ở cửa sông thuộc nam Australia bằng phương pháp ICP-MS Các mẫu trầm tích

ở Brown Bay hàm lượng Pb trong khoảng 18–215 mg.kg− 1, còn ở vùng Broken Hill và Mt Isa Australian hàm lượng Pb lần lượt từ 35,5 đến 36 và từ 16,0 đến 16,1 mg.kg-1 Còn ở khu vực Wilkes Station hàm lượng Pb được xác định trong khoảng 13–40 mg.kg− 1

1.4.2 Các phương pháp khác xác định kim loại nặng

Ngoài phương pháp ICP - MS, còn rất nhiều phương pháp khác như phương pháp trọng lượng, chuẩn độ, các phương pháp điện hóa, trắc quang, quang phổ hấp thụ nguyên

tử (F-AAS,GF-AAS,CV-AAS), huỳnh quang tia X (XRF), kích hoạt nơtron (NAA), quang phổ phát xạ plasma cảm ứng (ICP-AES)…Các phương pháp được sử dụng tùy thuộc theo từng đối tượng mẫu phân tích, hàm lượng kim loại nặng trong mẫu, điều kiện cụ thể của phòng thí nghiệm, cũng như yêu cầu về độ chính xác của kết quả phân tích

Phương pháp huỳnh quang

Một chất khi hấp thụ một năng lượng ở giới hạn nào đó sẽ làm kích thích hệ electron của phân tử Khi ở trạng thái kích thích, phân tử chỉ tồn tại ≤ 10-8s, nó lập tức trở về trạng thái cơ bản ban đầu và giải phóng năng lượng đã hấp thụ Khi năng lượng giải toả được phát ra dưới dạng ánh sáng thì gọi là hiện tượng phát quang Hoá học phân tích sử dụng hiện tượng này để định tính và định lượng các chất và gọi là phương pháp phân tích huỳnh quang

Dong Yan-Jie và Ke Gai [28] sử dụng phương pháp huỳnh quang để xác định lượng

vết Pb trên cơ sở cho Pb2+ tạo phức với axit gibberellic theo tỉ lệ Pb2+: axit là 1: 2 với pH =

7-8 Bước sóng kích thích và phát xạ lớn nhất là 205,0nm và 308,8nm Phương pháp cho giới hạn phát hiện là 0,52ng Pb/ml.

Chongqiu Jiang, Hongjian Wang, Jingzheng Wang [27] đã xác định lượng vết Cr với

thuốc thử 2-hydroxy-1-naphtaldehyene-8-aminoquinoline (HNAAQ) bằng phương pháp huỳnh quang Độ nhạy của phép xác định tăng lên trong môi trường nước-ancol với tỉ lệ 4/1 theo thể tích, pH =9,4 Trong điều kiện đó phức Cr-HNAAQ bị kích thích và phát xạ ở bước sóng từ 397-450nm Giới hạn phát hiện của phương pháp là 77ng/ml Khoảng tuyến tính của phương pháp lên đến 25µg/ml Phương pháp này được áp dụng để xác định lượng vết Cr trong thịt và gan lợn

B W.Bailey, R.M.Donagall and T.S West [26] sử dụng phương pháp huỳnh quang để

xác định siêu vi lượng Cu(II) Các tác giả đã sử dụng thuốc thử [Cu(phen)2R oseBengal], phức này được chiết vào cloroform và pha loãng bằng axeton Bước sóng kích thích là 560µm và bước sóng phát xạ là 570µm Giới hạn định lượng của phương pháp là 10-4-6.10-

3ppm

Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

Khi chiếu một chùm tia sáng có bước sóng xác định ứng đúng với tia phát xạ nhạy của nguyên tố cần xác định vào đám hơi nguyên tử tự do thì các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ năng lượng của các tia chiếu vào và tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử của nó Đo phổ này

ta xác định được nguyên tố cần phân tích Trong phương pháp này thì quá trình chuyển hoá chất thành hơi (nguyên tử hoá mẫu) là quan trọng nhất Tuỳ thuộc vào kĩ thuật nguyên tử hoá mà ta có phương pháp với độ nhạy khác nhau Đây là phương pháp được sử dụng khá phổ biến để phân tích các kim loại nặng Hầu hết các kim loại nặng đều có thể xác định được bằng kĩ thuật này Có thể xác định trưc tiếp các kim loại bằng kĩ thuật ngọn lửa (F-AAS) không hoặc bằng kỹ thuật nguyên tử không ngọn lửa dùng lò graphit (GF-AAS) cho phép xác định các kim loại nặng với giới hạn phát hiện cỡ ppb hay nhỏ hơn Kỹ thuật hấp thụ nguyên tử hóa hơi lạnh (CV-AAS) sử dụng hệ hydrua hóa cho phép xác định các nguyên tố có khả năng tạo hợp chất hydrua với độ chọn lọc, độ nhạy cao

Jozep Szkoda và Jan Zmudzki [33] sử dụng phương pháp F-AAS để xác định Pb và

Cd trong mẫu sinh học cho hiệu suất thu hồi với Pb là 82,0% và Cd là 98,4%

Mohamed Maanan [43] phân tích hàm lượng các kim loại nặng trong động vật thân

mềm vùng biển sử dụng phương pháp AAS cho kết quả hàm lượng các kim loại như sau: 7,2 mg.kg−1 với Cd, 26,8 mg.kg−1 với Cu, 8,0 mg.g−1 với Cr, 292 mg.kg−1 với Zn, 20,8 mg.kg−1 với Mn và 32,8 mg.kg−1 với Ni

Al Moauf và cộng sự [20] đã phân tích hàm lượng các kim loại nặng và các nguyên

tố vi lượng có trong mẫu thực vật bằng phương pháp AAS cho kết quả hàm lượng trung bình của các mẫu như sau (kết quả tính theo ppm): Trong họ Hyptis suaveolens có hàm lượng Zn là (35,1±0,01), Cu là (24,4±0,01) ở mức cao nhất so với các mẫu khác Trong khi đó hàm lượng Mn (685±0,02) và Ca (51340±21) cao nhất trong cây Morinda lucida

N Pourreza và K Ghanemi [45] đã phân tích Hg trong nước và cá bằng phương pháp

hấp thụ nguyên tử hoá hơi lạnh (CV-AAS) Đường chuẩn được xây dựng trong khoảng nồng độ từ 0,040 đến 2,40 ng.mL−1 với hệ số tương quan 0,9994 Giới hạn phát hiện dựa trên tính toán là 0,02 ng.mL−1 Hệ số biến thiên khi xác định Hg(II) ở nồng độ 0,4 và 2,0 ng.mL−1 lần lượt là 2,6 và 1,9% Các tác giả cũng đã kết luận phương pháp này có thể ứng dụng để phân tích hàm lượng Hg(II) trong các mẫu nước, nước thải và cá

Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES).

Trong điều kiện bình thường, nguyên tử không thu cũng không phát ra năng lượng, nhưng nếu cung cấp năng lượng cho nguyên tử thì các nguyên tử sẽ chuyển lên trạng thái kích thích Trạng thái này không bền, nguyên tử chỉ tồn tại trong một thời gian cực ngắn

10-8s, chúng có xu hướng trở về trạng thái ban đầu bền vững và giải phóng ra năng lượng

mà nó hấp thu dưới dạng bức xạ quang học Bức xạ này chính là phổ phát xạ nguyên tử Các nguồn kích thích phổ phát xạ là ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện dòng xoay chiều và một chiều, tia lửa điện, plasma cảm ứng

Nhìn chung phương pháp này có độ nhạy khá cao, tốn ít mẫu, có khả năng phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong cùng một mẫu nên rất thuận lợi để phân tích lượng vết các kim loại độc trong các đối tượng khác nhau

Tác giả Phạm Luận [11] đã ứng dụng phương pháp AES phân tích một số kim loại

trong nước, đối với Na cho giới hạn phát hiện 0,05ppm, K và Li là 0,5ppm và với Pb là 0,1ppm

Mustafa Türkmen và cộng sự [44] cũng đã sử dụng phương pháp phổ phát xạ nguyên

tử plasma cao tần cảm ứng (ICP-AES) để phân tích hàm lượng các nguyên tố kim loại nặng trong hải sản ở vùng biển Marmara, Aegean và Mediterranean Fe và Zn là hai kim loại có hàm lượng rất cao ở tất cả các phần của hải sản Hàm lượng kim loại trong những phần mà con người có thể sử dụng được như sau: 0,02–0,37 mg.kg−1 với Cd, 0,04–0,41 mg.kg−1 với Co, 0,04–1,75 mg.kg−1 với Cr, 0,32-6,48 mg.kg−1 với Cu, 7,46–40,1 mg.kg−1 với Fe, 0,10–0,99 mg.kg−1 với Mn, 0,02–3,97 mg.kg−1 với Ni, 0,33–0,86 mg.kg−1 với Pb, 4,49–11,2 mg.kg−1 với Zn Các tác giả cũng đã cho rằng tất cả các kim loại được phát hiện trong gan đều lớn hơn trong thịt Trong một số vùng, đã có dấu hiệu ô nhiễm kim loại nặng Hàm lượng Cd và Cr trong cả thịt và gan, hàm lượng Pb trong gan của các mẫu phân tích cao hơn giới hạn cho phép dư lượng kim loại nặng trong thực phẩm

1.5 Các phương pháp xử lý mẫu trầm tích, sinh vật

1.5.1 Nguyên tắc xử lý mẫu [10]

Xử lý mẫu là quá trình hoà tan và phá huỷ cấu trúc của chất mẫu ban đầu, giải phóng

và chuyển các chất cần xác định về dạng đồng thể phù hợp với phép đo đã chọn, từ đó xác định hàm lượng chất mà chúng ta mong muốn

Để vô cơ hoá mẫu, chuyển chất phân tích về dạng phù hợp với phương pháp phân tích, có hai phương pháp phổ biến hiện nay là xử lý ướt và xử lý khô:

Kỹ thuật xử lý ướt: là kỹ thuật dùng các axit mạnh, đặc và nóng, kiềm mạnh đặc, nóng hoặc hỗn hợp axit hay hỗn hợp kiềm để phân huỷ mẫu trong điều kiện đun nóng trong bình Kendan, trong hộp kín hay trong lò vi sóng

Kỹ thuật xử lý khô: là kỹ thuật nung để xử lý mẫu trong lò nung ở nhiệt độ thích hợp (4500C - 7000C), sau đó hoà tan bã mẫu bằng dung dịch muối hay axit phù hợp Khi nung, các chất hữu cơ của mẫu sẽ bị đốt cháy hoàn toàn thành CO2 và H2O

Có thể kết hợp hai phương pháp trên chúng ta có phương pháp khô- ướt kết hợp.

* Phá mẫu bằng lò vi sóng

Hiện nay phổ biến nhất là kỹ thuật xử lý mẫu ướt với axit đặc trong lò vi sóng hệ kín

do có nhiều ưu điểm như: thời gian xử lý mẫu ngắn, phá huỷ mẫu triệt để và không mất chất phân tích, hiệu suất xử lý mẫu cao

Dưới tác dụng phá hủy và hoà tan các hạt (phần tử) mẫu của axit, năng lượng nhiệt cùng axit làm tan rã các hạt mẫu đồng thời do khuếch tán, đối lưu, chuyển động nhiệt và

va chạm của các hạt mẫu với nhau làm chúng bị bào mòn dần, các tác nhân này tấn công

và bào mòn dần các hạt mẫu từ bên ngoài vào, làm cho các hạt mẫu bị mòn dần và tan hết.Ngoài ra, trong lò vi sóng còn có sự phá vỡ từ trong lòng hạt mẫu do các phân tử nước hấp thụ (> 90%) năng lượng vi sóng và do có động năng lớn nên chúng chuyển động nhiệt rất mạnh, làm căng và xé các hạt mẫu từ trong ra Hơn nữa, do xử lý mẫu trong hệ kín nên áp suất cao sẽ làm nhiệt độ sôi cao hơn, đây là tác nhân phân huỷ mạnh nhất do vậy thúc đẩy quá trình phân huỷ mẫu từ bên trong ra và từ ngoài vào Do đó, xử lý mẫu trong lò vi sóng chỉ cần thời gian rất ngắn 50 đến 90 phút và rất triệt để

1.5.2 Một số phương pháp xử lý mẫu động vật nhuyễn thể xác định hàm lượng kim loại nặng

Lê Thị Mùi đã vô cơ hóa mẫu động vật nhuyễn thể theo phương pháp khô- ướt kết hợp sử dụng hóa chất là HClO4 đặc, HNO3đ và H2O2 để xác định Cu và Pb bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan xung vi phân cho kết quả hàm lượng các kim loại là 1,13 - 2,12

μg/g đối với Cu và 7,15-16,25 μg/g đối với Pb.[12 ]

Mohamed Maanan [43] đã phá mẫu động vật thân mềm vùng biển bằng HNO3đ để xác định hàm lượng các kim loại nặng Sau đó sử dụng phương pháp AAS cho kết quả hàm lượng các kim loại như sau: 7,2 mg.kg−1 với Cd, 26,8 mg.kg−1 với Cu, 8,0 mg.g−1 với

Cr, 292 mg.kg−1 với Zn, 20,8 mg.kg−1 với Mn và 32,8 mg.kg−1 với Ni

Tác giả Locatelli [36] đã dùng hỗn hợp H2SO4 và HNO3 phân hủy mẫu trai, ốc, cá để xác định các vết kim loại thông thường Để xác định Hg bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi lạnh (CV – AAS) hỗn hợp H2SO4 và K2Cr2O7 được sử dụng Quy trình tỏ ra đơn giản, an toàn , mẫu phân hủy tốt

Tác giả M Lucila Lares, Gilberto Flores-Munozb, Ruben Lara-Lara [41] đã nghiên

cứu đánh giá những biến đổi theo thời gian về hàm lượng Cd, Al, Hg, Zn, Mn theo các tháng trong trai và trong rong biển được nghiên cứu tại khu bờ đá tại Vịnh San Quintin, Baja Califonia,Mexico Kết quả cho thấy mối liên quan giữa điều kiện thời tiết, thuỷ văn

và các bộ phận trong cơ thể con trai bằng cách phân tích tương quan và phương pháp phân tích thành phần chính (PCA).Tác giả đã đưa ra phương pháp xử lý mẫu như sau: Mẫu trai được xử lý sạch và rửa bằng nước cất sau đó cho vào cốc sạch sấy ở 700C đến khối lượng không đổi Sau đó cân khoảng 1g mẫu khô thêm lượng HNO3 xác định để phân huỷ mẫu sau đó cho thêm H2O2 để phá huỷ hoàn toàn lượng lipit khó tan Đối với phá mẫu xác định thuỷ ngân sau khi phá mẫu bằng hỗn hợp HNO3 và H2SO4 tỉ lệ 2:1 cho thêm hỗn hợp KMnO4 , H2O2

Các tác giả Jose´ Usero, Jose´ Morillo , Ignacio Gracia mẫu trai sau khi lấy về được ngâm 24h Các bộ phận cơ thể khác nhau của 30 mẫu độc lập lấy tại các khu vực và các loại khác nhau được tách bằng dao plastic, sau đó chúng được làm đông khô và đồng nhất mẫu đến mịn bằng cối trước khi đem phân tích Mẫu được phân huỷ trong lò vi sóng dùng axit HNO3 cùng với tác dụng của áp suất và nhiệt độ, mẫu được phân huỷ hoàn toàn [34]

Để phân hủy mẫu động vật nhuyễn thể, tác giải Sari Arias [22] thêm 2 ml HNO3 và 0,5 ml H2O2 vào 1 g mẫu khô rồi tiến hành phân hủy mẫu trong lò vi sóng

1.5.3 Một số phương pháp xử lý mẫu đất, trầm tích xác định hàm lượng kim loại nặng

Hoàng Thị Thanh Thủy, Nguyễn Như Hà Vy, Từ Cẩm Loan đã phá mẫu trầm tích bằng HClđ và HNO3đđ theo tỷ lệ thể tích là 3:1 trong bình cầu và đun nóng trong vòng 2h

ở nhiệt độ 80o C( trước đó ngâm hóa chất trong vòng 10-12h) để xác định các kim loại nặng trong trầm tích sông, rạch tại thành phố Hồ Chí Minh Hàm lượng tổng các kim loại

được đo bằng máy hấp thụ nguyên tử ngọn lửa AAS.[ 18]

Các tác giả M Bettinelli, G M Beone, S Speziaa và C Baffi đã sử dụng hỗn hợp dung dịch gồm HF: HCl: HNO3 theo tỷ lệ thể tích 1: 3: 1 xử lý mẫu đất và trầm tích để xác định hàm lượng tổng các ion kim loại (Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb và Zn) trong các mẫu

đó bằng kỹ thuật ICP-MS [39].

Các tác giả Mustafa Soylaka, Sibel Saracoglub, Umit Divriklic và Latif Elci đã sử dụng hỗn hợp nước cường thủy( 12 ml HCl đđ và 4 ml HNO3 đđ) và đun nóng đến 95oC, đồng thời tác giả cũng sử dụng phương pháp đồng kết tủa với erbi hydroxit 0,05 M trong NaOH để xác định lượng vết Cu, Mn, Co, Cr, Fe, Pb trong mẫu trầm tích, kết quả cho

thấy hiệu suất phá mẫu đạt 95 % [38]

Xiaodan Wang, Genwei Cheng, Xianghao Zhong và Mai – Heli đã sử dụng các axit

H2SO4, HNO3 và HF để xử lý mẫu đất, xác định tổng hàm lượng các kim loại B, Mo, Zn,

Cu, Se, Cd, Pb, Cr, Ni, Hg và As trong các mẫu đất rừng lấy tại vùng núi cao phía đông Tibetan Plateu của Trung Quốc Kết quả cho thấy có sự tương quan giữa các tính chất của

đất và tổng hàm lượng các kim loại [52]

Yanhong Wu, Xinhua Hou, Xiaoying Cheng, Shuchun Yao, Weilan Xia, Sumin Wang

đã sử dụng hỗn hợp các axit HNO3, HF và HClO4 để xử lý mẫu trầm tích tại các vùng hồ Dongjiu, Taihu của Trung Quốc để đánh giá mức độ ô nhiễm các kim loại Al, Ba, Be, Ca,

Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Li, K, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Sr, Ti, V và Zn [53]

Tessieretal đã nghiên cứu và phát triển quy trình chiết rút các dạng liên kết của kim loại trong mẫu đất và trầm tích, đồng thời cũng đưa ra phương pháp xác định hàm lượng tổng tất cả các dạng của kim loại Tác giả đã sử dụng các axit mạnh như HF, H2O2, HNO3, HClO4 để xử lý mẫu và thu được kết quả tốt.[51]

1.5.4 Một số phương pháp xử lý mẫu thực vật xác định hàm lượng kim loại nặng

Đồng Minh Hậu, Hoàng Thị Thanh Thủy, Đào Phú Quốc đã phá mẫu thực vật để nghiên cứu khả năng hấp thu kim loại nặng trong bùn nạo vét kênh Tân Hóa- Lò Gốm để xác định Cr,Cu, Zn bằng HCl đậm đặc và HNO3 đậm đặc theo tỷ lệ thể tích là 3:1 Mẫu được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ ngọn lửa AAS ở những bước sóng

hấp thụ tối ưu cho từng nguyên tố[5].

M.G.M Alam, E.T.Snow, A Tanaka đã phá mẫu các loại rau như bí ngô, khoai môn,

đu đủ để xác định các kim loại nặng trong mẫu được trồng ở làng Samta, Bangladesh bằng HNO3 và HF Mẫu sau khi phân huỷ được xác định bằng phương pháp ICP-MS thu được các kết quả về nồng độ trung bình các kim loại nặng (μg/g) là:As (0,17);Cd (0,023); Cr

(0,07); Cu (3,5); Co (0,02); Fe (12,7); Mn (34,70; Pb (4,5); Zn (25,2) [ 37]

Các tác giả F.Queirolo, S.Stegen, M.Restovic, M.Paz, P.Ostapczuk, M.J.Schwuger, L.Munoz đã dùng HNO3 đặc và HClO4 đặc theo tỷ lệ về thể tích là 4:1 để phá các mẫu lương thực như ngô, khoai tây, hành, đậu để xác định Pb, Cd Mẫu sau khi phá được xác định bằng phương pháp ICP-MS thu được nồng độ của Cd từ 0,56 -3,9 ng/g và của Pb là

từ 0,6-25,4 ng/g.[ 31]

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1 Đối tượng, nội dung, phương pháp nghiên cứu

Tại các làng nghề tái chế rác thải như khu vực Triều Khúc – Hà Nội, nước thải của quá trình tái chế được thải trực tiếp xuống các ao, hồ, ruộng xung quanh đó Do đó đối tượng nghiên cứu để đánh giá ô nhiễm môi trường được lựa chọn là các sinh vật tích tụ như trai, ốc, hến sống tại các ao, hồ, ruộng bị ô nhiễm, các mẫu thực vật, các mẫu trầm tích

(bùn đáy ao) sâu 30 cm và mẫu nước ngay tại ao, hồ để đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng và khả năng lan truyền ô nhiễm từ nước, trầm tích vào động vật, thực vật thủy sinh Nội dung và phương pháp nghiên cứu bao gồm:

- Nghiên cứu các quy trình xử lý mẫu động vật nhuyễn thể (ốc bươu vàng), trầm tích (bùn đáy ao), thực vật của các ao, hồ khu vực Triều Khúc, đánh giá các quy trình xử lý mẫu để tìm ra quy trình xử lý mẫu tốt nhất đối từng loại mẫu

- Phân tích xác định tổng hàm lượng kim loại nặng trong các mẫu ốc,thực vật, bùn ao

và mẫu nước bằng phương pháp phân tích ICP – MS trên cơ sở tối ưu hóa các điều kiện đo

và đánh giá phương pháp phân tích

- Phân tích mẫu thực tế lấy tại các ao hồ thuộc khu vực thu gom và tái chế rác thải điện tử thuộc khu vực Triều Khúc để đánh giá mức độ ô nhiễm, sau đó sử dụng phương pháp phân tích thống kê đa biến đánh giá nguồn gốc và mối tương quan về mức độ tích tụ kim loại nặng trong động, thực vật thủy sinh tại khu vực này

2.2 Hóa chất và dụng cụ

- Hóa chất được sử dụng là các loại hóa chất siêu tinh khiết của Merck như: HNO3, HClO4, H2O2, H2SO4, HF…dung dịch chuẩn đa nguyên tố dùng cho phân tích ICP-MS

- Dụng cụ thí nghiệm: bình Kendal dung tích 100 ml, cốc Teflon 50 ml, bình định mức các loại 100ml, 50ml, 25ml, cốc 50ml, phễu lọc, pipet các loại, bếp điện, giấy lọc…

- Thiết bị: máy đo ICP-MS (ELAN 9000) và các thiết bị phụ

Hệ thống phân tích ICP-MS điển hình có dạng như hình 6 Hình 7 là hình ảnh thiết bị phân tích ICP-MS được sử dụng để phân tích mẫu tại khoa Hoá- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên- Đại học Quốc Gia Hà Nội

9 8

7

6 5 4

13

Hình 6: Sơ đồ khối về nguyên tắc cấu tạo của hệ ICP- MS

1 Hệ bơm dẫn mẫu vào buồng tạo sol khí

2 Bộ tạo sol khí mẫu

3 Đèn nguyên tử hóa mẫu

4 Bộ khử đầu ngọn lửa ICP

10 Bơm chân không

11 Bơm chân không loại tubor phân tử

12 Hệ buồng chân không của máy

13 Bộ phận cấp khí Ar

Hình 7: Hình ảnh máy ICP – MS (ELAN 9000)

2.3 Lấy mẫu, xử lý mẫu, bảo quản mẫu

2.3.1 Lấy mẫu

* Vị trí lấy mẫu: Các mẫu ốc, trầm tích, thực vật và mẫu nước được lấy ở các ao, hồ thuộc khu vực Triều Khúc-Thanh Trì – Hà Nội Trên khu vực này, hầu hết các hộ gia đình đều thu gom và tái chế phế liệu Phế liệu từ các nơi được nhập về, chất thành đống trên nền gạch hoặc nền đất xung quanh nơi cư trú và được phân loại, rửa sạch, nghiền nhỏ, phơi khô rồi xuất đi các cơ sở tái chế nhựa Một số hộ gia đình trực tiếp nấu nhựa, tạo các hạt nhựa cung cấp cho các cơ sở sản xuất nhựa Nước thải của quá trình tái chế trên được các hộ gia đình này thải ra các mương nước, ao, hồ, đồng ruộng xung quanh khu vực, làm cho môi trường khu vực này ô nhiễm Các mẫu thuộc các đối tượng khác nhau nhưng được lấy tại cùng một vị trí để đánh giá đúng tình trạng môi trường khu vực động vật nhuyễn thể đang sống

Mỗi mẫu sau khi lấy đều được ghi kèm các thông tin về vị trí lấy mẫu và loại mẫu đồng thời thu thập thêm thông tin, hồ sơ về bãi tập kết và thu gom rác thải điện tử

- Mẫu ốc được lấy theo hai mùa là mùa khô và mùa mưa

Mùa khô (ngày 11 tháng 3 năm 2009)

Địa điểm lấy mẫu và ký hiệu mẫu được ghi lại như bảng 2

Bảng 2: Vị trí lấy mẫu và ký hiệu mẫu ốc mùa khô

Vị trí lấy mẫu Ngày / giờ lấy mẫu Ký hiệu mẫu

thải điện tử 5 m, nước thải quá trình tái

chế được thải trực tiếp xuống ao

Mùa mưa ( Ngày 20 tháng 7 năm 2009)

Địa điểm lấy mẫu và ký hiệu mẫu được ghi lại như bảng 3

Bảng 3: Vị trí lấy mẫu và ký hiệu mẫu ốc mùa mưa

Vị trí lấy mẫu Ngày / giờ lấy mẫu Ký hiệu mẫu

Xóm Án- vị trí 1

Mẫu được lấy tại đầm để hoang, có nước sát bề mặt

đầm ngay cạnh vị trí bãi tập kết rác thải

8h15’ ngày 20/7/2009

Ốc 8

Tại ao cạnh sân bóng Triều Khúc, cách vị trí bãi tâp

kết rác thải điện tử 5 m, nước thải quá trình tái chế

được thải trực tiếp xuống ao

9h 15’ngày 20/7/2009

Ốc 15

Ruộng lúa-vị trí 2

Cách vị trí tập kết rác thải 30 m

9h 45’ngày 20/7/2009

Ốc 16

Ruộng lúa-vị trí 3

Cách vị trí tập kết rác thải 40 m

9h 50’ngày 20/7/2009

Ốc 17

Ruộng lúa-vị trí 4

Cách vị trí tập kết rác thải 50 m

10h 15’ngày 20/7/2009

Ốc 18

Mương nước thải

Mương chứa nước thải của cả thôn Triều Khúc

10h 30’ngày 20/7/2009

Hình 8: Bản đồ khu vực lấy mẫu

-Mẫu trầm tích (bùn đáy): được lấy vào mùa khô ( ngày 12 tháng 3 năm 2009) và được lấy cùng vị trí với mẫu ốc

Địa điểm lấy mẫu và ký hiệu mẫu được ghi lại như bảng 4

Bảng 4: Vị trí lấy mẫu và ký hiệu mẫu trầm tích

Vị trí lấy mẫu Ngày / giờ lấy mẫu Ký hiệu mẫu

Đ 3

trí bãi tập kết rác thải 30 m

Xóm Cầu-vị trí 1

Tại ao cạnh sân bóng Triều Khúc, cách vị trí bãi

tâp kết rác thải điện tử 5 m,

nước thải quá trình tái chế được thải trực tiếp

xuống ao

14h 00’ngày 12/3/2009

Địa điểm lấy mẫu và ký hiệu mẫu được ghi lại như bảng 5

Bảng 5: Vị trí lấy mẫu và ký hiệu mẫu thực vật

Vị trí lấy mẫu Ngày / giờ lấy mẫu Ký hiệu mẫu

Tại ao cạnh sân bóng Triều Khúc, cách vị trí bãi

tâp kết rác thải điện tử 5 m,

nước thải quá trình tái chế được thải trực tiếp

xuống ao

10h 45’ngày 22/7/2009

-Mẫu nước: được lấy vào mùa khô( ngày 20 tháng 3 năm 2009) được lấy cùng vị trí với mẫu ốc

Địa điểm lấy mẫu và ký hiệu mẫu được ghi lại như bảng 6

Bảng6: Vị trí lấy mẫu và ký hiệu mẫu nước

Vị trí lấy mẫu Ngày / giờ lấy mẫu Ký hiệu mẫu

Tại ao cạnh sân bóng Triều Khúc, cách vị trí bãi

tâp kết rác thải điện tử 5 m, nước thải quá trình

tái chế được thải trực tiếp xuống ao

10h 45’ngày 20/3/2009 N 4

2.3.2 Xử lý mẫu sơ bộ và bảo quản mẫu

* Mẫu động vật nhuyễn thể:

Ốc bươu vàng sống trong các ao, đầm, mương nước thải gần khu tập kết rác thải điện

tử và tái chế rác thải, sau khi lấy được rửa sạch lớp vỏ bên ngoài bằng nước sạch tại chính nơi lấy mẫu để loại bỏ bùn, các chất bẩn khác bám trên vỏ của chúng Sau đó chuyển ốc vào hộp đựng chứa đầy nước tại khu vực lấy mẫu và chuyển về phòng thí nghiệm, giữ ốc sống trong nước để chúng nhả gần hết các chất bẩn Trước khi mổ ốc lấy thịt bên trong cần phải rửa kỹ lớp vỏ bên ngoài bằng nước sạch để loại bỏ hết bùn, rêu, tảo hay các chất bẩn khác bám trên vỏ của chúng Sau khi mổ lấy phần thân mềm của ốc, rửa sạch phần mô mền thu được bằng nước cất 2 lần, thấm khô bằng giấy lọc sạch Sau đó đồng nhất mẫu

bằng máy xay Lưỡi dao và các bộ phận khác của máy xay phải được vệ sinh kỹ, tráng rửa bằng axit HNO3 loãng trước và sau khi xử lý mỗi mẫu Cuối cùng tiến hành sấy khô mẫu ở

60 0C và xác định hệ số mẫu khô / tươi theo công thức sau:

sww

sdw

dw%= ×100

Ở đây : dw % là hệ số mẫu khô / tươi ( g/100g ) tính theo phần trăm

sdw là lượng cân khô của mẫu ( g )sww là lượng cân tươi của mẫu ( g ) Các số liệu thực nghiệm cho thấy hệ số khô/tươi của mẫu ốc là: 19,87%

* Đối với mẫu thực vật:

Mẫu rau rệu sống trên mặt nước tại các ao , hồ, ruộng cùng nơi với mẫu động vật nhuyễn thể sau khi lấy được rửa sạch bùn đất bám vào bằng chính nước tại khu vực lấy mẫu, sau đó chuyển mẫu vào túi nhựa có gắn mép để bảo quản Mẫu lấy về lại được rửa sạch bằng nước cất hai lần, cắt nhỏ, sấy khô ở 70oC đến khối lượng không đổi, đồng nhất mẫu rồi chuyển vào túi nhựa có gắn kín, để trong bình hút ẩm

* Đối với mẫu trầm tích:

Mẫu trầm tích được lấy là mẫu bùn đáy ao Khi lấy bùn lên khỏi mặt nước, chỉ lấy phần bùn ở giữa chuyển vào túi nhựa có gắn mép để bảo quản, lượng mẫu được lấy tại mỗi địa điểm tối thiểu là 0,5 kg Mẫu lấy về được sấy khô ở 1000C đến khối lượng không đổi, rây qua rây kích thước 2 mm, đồng nhất mẫu và chuyển vào túi nhựa có gắn kín, để trong bình hút ẩm

* Đối với mẫu nước :

Mẫu nước lấy ở độ sâu 20 cm dưới bề mặt, sau khi chuyển vào bình đựng, mẫu được axit hóa ngay bằng axit HNO3 1:1 (khoảng 3 ml HNO3 1:1 cho 1 lit mẫu nước) Nếu phân tích Hg mẫu được chứa trong chai thuỷ tinh borosilicat còn nếu phân tích asen mẫu phải được đựng trong chai nhựa (chai đựng mẫu đã được rửa sạch, tráng axit) Mẫu sau khi được xử lý như trên có thể bảo quản 1 tháng

Ngay sau khi chuyển từ hiện trường về phòng thí nghiệm, mẫu nước được bảo quản mát trong tủ lạnh có nhiệt độ ~ 4˚C Kiểm tra lại pH của các mẫu nước Nếu các mẫu nước

có pH > 2, cần thêm ngay axit để có pH < 2 Đối với mẫu phân tích Hg cần axit hóa bằng HNO3 đặc còn mẫu phân tích asen cần axit hóa bằng HCl đặc

2.4 Phương pháp xử lý mẫu động vật nhuyễn thể.

Có 2 phương pháp xử lý mẫu ướt cơ bản hiện nay là xử lý mẫu trong hệ hở và xử lý mẫu hệ kín (lò vi sóng) Do thiếu thiết bị xử lý mẫu trong lò vi sóng, nên trong luận văn tốt nghiệp này chúng tôi chủ yếu nghiên cứu một số quy trình xử lý mẫu trong hệ hở theo các tài liệu tham khảo khác nhau để đánh gía hiệu suất thu hồi của phương pháp

Quy trình 1: [21]

Cân 0,5g mẫu ốc đã xay mịn, sấy khô trên cân phân tích có độ chính xác ±0,0001g chuyển vào bình Kendal 250 ml có cắm phễu lọc nhỏ Thêm 5 ml axit HNO3 đặc đun nóng tới 70 – 90 oC tới khi mẫu tan hết thành dung dịch có màu vàng Tăng dần nhiệt độ tới 135

oC rồi nhỏ từng giọt H2O2 vào để oxy hóa mẫu Sau đó để nguội mẫu chuyển ra cốc cô cạn đến muối ẩm, hòa tan muối ẩm, lọc bỏ cặn silicat, định mức thành 50 ml dung dịch bằng dung dịch HNO3 2%

Quy trình 2: [29]

Cân 0,5g mẫu ốc đã xay mịn, sấy khô trên cân phân tích có độ chính xác ±0,0001g chuyển vào bình Kendal 250 ml có cắm phễu lọc nhỏ Thêm 5 ml axit HNO3 đặc đun cách cát (nhiệt độ khoảng 200 oC ) trong 3h, để nguội thêm 2 ml H2O2 đặc và 1 ml HClO4 1:1 đun tiếp đến khi mẫu tan hết được dung dịch có màu vàng Sau đó thêm từng lượng nhỏ

H2O2 để loại bỏ bớt axit dư và đuổi khí NO2 được dung dịch trong suốt Cuối cùng cô cạn đến muối ẩm, hòa tan muối ẩm, lọc bỏ cặn silicat, đem định mức thành 50 ml dung dịch mẫu bằng dung dịch HNO3 2%

đó để nguội, thêm tiếp 2 ml HNO3 đặc đun ở nhiệt độ 200 oC cho tới khi mẫu tan hết Thêm 3 ml H2O2 đun tiếp ở 200 oC đuổi hết khói mầu nâu (NO2), để nguội thêm 10 ml

H2O, 1 ml H2O2 đun ở nhiệt độ 240 oC cho tới khi khói trắng xuất hiện, để nguội đem lọc

bỏ cặn silicat, định mức thành 50ml dung dịch mẫu bằng axit HNO3 2 %

2.5 Xử lý mẫu trầm tích

Qui trình phá mẫu hệ hở được tiến hành theo Tessieretal [31]: Xử lý mẫu đất, trầm

tích để xác định hàm lượng tổng các kim loại được tiến hành theo quy trình sau:

Cân khoảng 0,2 gam mẫu trên cân phân tích có độ chính xác ± 0,0001 gam đã được

xử lý sơ bộ vào cốc teflon dung tích 50 ml Thêm 4 ml HNO3 đặc, 6 giọt H2O2 đặc đun ở

900C trong vòng 3 giờ Để nguội cốc, sau đó thêm 3ml HF đặc, đun trong 1 giờ Thêm tiếp 1ml HClO4 1:1 đun tiếp trong 1 giờ, đến khi khói trắng bay ra

Để nguội, lọc rửa phần cặn không tan rồi thu dịch lọc vào bình định mức 50 ml, thêm 0,75 ml HNO3 đặc và định mức đến vạch bằng nước cất 2 lần

2.6 Xử lý mẫu thực vật

Cân 0,2g mẫu thực vật đã nghiền nhỏ, sấy khô trên cân phân tích có độ chính xác

±0,0001g chuyển vào bình Kendal 250 ml có cắm phễu lọc nhỏ Thêm 3 ml axit HNO3 đặc đun ở 95 oC trong 1h, để nguội thêm 1 ml axit H2SO4 đặc đun ở nhiệt độ 140 oC trong 30 phút Sau đó để nguội thêm tiếp 2 ml HNO3 đặc đun ở nhiệt độ 200 oC cho tới khi mẫu tan hết Thêm 3 ml H2O2 đun tiếp ở 200 oC đuổi hết khói mầu nâu (NO2), để nguội, thêm 10

ml H2O, 1 ml H2O2 đun ở nhiệt độ 240 oC cho tới khi khói trắng xuất hiện, để nguội, lọc bỏ cặn silicat, định mức thành 50ml dung dịch mẫu bằng axit HNO3 2% [ 35]

2.7 Xử lý thống kê số liệu phân tích [16]

2.7.1 Phân tích thành phần chính (PCA)

Phân tích thành phần (cấu tử) chính là công cụ hữu hiệu cho phép giảm số biến trong tập số liệu nhằm đạt được biểu diễn hai chiều từ tập số liệu đa chiều bằng cách tìm ra giá trị phương sai lớn nhất với số thành phần chính (PC) hay các biến ảo ít nhất