Vũ Quang Lợi-Trường Đại học Khoa học Tự nhiên d... Vũ Quane Lợi-Trường Đ ại học Khoa học Tự nhiên d... dễ dàn g bị hấp thụ lên bề mặt của nhựa.. Tr on g mỏi trường axít, quá trình giải h
Trang 3B Á O C Á O T Ó M T Ắ T
a T é n đ ề tài: Sứ d ụ n g p hư ơ ng phá p sắc ký lỏng ca o á p đê xá c đ ị n h m ộ t sô k i m
loại nặ n g trong các đối t ư ợ n2 môi trường
M ã số: Q T - 0 2 - 1 6
b C h ủ trì đ ề tài: TS Lẽ Như Thanh
c C á c c á n b ộ th a m gia: CN Vũ Quang Lợi-Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
d M ụ c tiêu và nội d u n g n g h iên cứu
+ X â y d ự n g ph ư ơ n g p h á p xác đị nh v ùn g as en vô c ơ và asen hữu c ơ
+ Sử d ụ n g các kết q u ả n g h i ê n cứu được đ ể tách và xá c đ ị n h các d ạ n g As(III), A s ( V ) và m ột sô d ạ n g asen hữu cơ k h á c tr ong nướ c n g ầ m ở m ộ t số khu vực ở H à Nội
1
Trang 4B Á O C Á O T Ó M T Ắ T
a T é n đ ề tài: Sứ d ụ n s ph ư ơ ng phá p sắc k ý l ỏ n e cao áp đê xác đ ịn h m ộ t sô kim
loại n ặ n g tro na các đối tượng m ô i trường
M ã số: Q T -02-16
b C h ủ trì đề tài: TS Lê Như Thanh
c C á c c á n bộ th a m gia: CN Vũ Q u a n g Lợi-Trườn2 Đại học K h o a h ọc Tự nhi ên
d M ụ c tiêu và nội d u n g n g h iên cứu
+ X â y d ự n e ph ươ n g ph áp xác định vùng asen vô cơ và as en hữu cơ
+ Sử d ụ n g các kết q u ả ng hi ên cứu được để tách và xác địn h các d ạ ng As(III) A s ( V ) và m ộ t số d ạ n g as en hữu cơ k h á c trong nước n g ầ m ở m ộ t số khu vực ở H à Nội
e C á c k ết q u ả đ ã đạt được
Đ ã k h ả o sát và lựa c họ n các đi ều ki ện trong kỹ th uật tác h và x á c địn h
b ằ n g p h ư ơ n g p h á p sắc ký lỏng cao áp - trao đổi a nio n đ ể tách và x á c địn h As(IỈI), A s ( V ) và m ộ t s ố d ạ n s A s en hữu cơ khác
1
Trang 5B Ả O C Á O T Ó M T Ắ T
a T én đề tài: Sử d ụ n2 p h ư ơ n s phá p sắc ký lỏng cao áp để xác đ ị n h m ộ t s ố ki m
loại n ặ n g trong các đối tượng m ô i trường
M ã số: Q T -02-16
b C h ủ trì đế tài: TS Lê Như Thanh
c C ác cán bộ th a m gia: CN Vũ Quane Lợi-Trường Đ ại học Khoa học Tự nhiên
d M ụ c tiêu và nội d u n g n g h iên cứu
+ X â y d ựn g p hư ơ ng phá p xác định v ùn g asen vô cơ và a se n hữu cơ
+ Sử d ụ n g các kết q u ả ng hi ên cứu được đê tác h và x á c đ ịn h các d ạ n g As(III), A s ( V ) và m ộ t sô d ạ ng asen hữu c ơ kh ác tr ong nước n g ầ m ở m ộ t s ố khu vực ở H à Nội
e C ác kết q u ả đ ã đạt được
Đ ã k h ả o sát và lựa c h ọ n các đi ều ki ện tr on g kỹ t huậ t t ác h và x á c định
bằ ng ph ươ ng p há p sắc ký lỏng cao áp - trao đổi an ion đ ể tác h và xác định As(III), A s ( V ) và m ộ t số d ạ ng A s e n hữu cơ khác
Đ ã kết hợp hai ph ư ơn g ph á p sắc ký lỏ n g cao áp và q u a n g p h ổ h ấ p thụ
n g u y ê n tử - h y d r u a h ó a để xác định tổ ng lư ợne asen và các dạ nơ asen vô cơ và asen hữu cơ
Đ ã sử d ụ n g kết q u ả thu được để n g h i ê n cứu nước n g ầ m ở 3 vù n g c ủ a Hà Nội: xã Đ ạ i K i m (T h an h Trì), xã N g ọ c T h ụ y (Gia L â m ) và xã V ạ n Ph úc ( T h a n h Trì) Cá c kết q u ả n g h i ê n cứu đã chi ra r ằn g nước n g ầ m ở H à Nội bị n h i ễ m asen
1
Trang 6với h à m lượng k h á cao, nhất là k hu vực phía nam T h à n h p h ầ n c ủa a se n ba o g ồ m
cả asen vô c ơ As(III), A s ( V ) và m ộ t số dạ n g asen hữu c ơ khác Do đó đế có thể dùng được c h o m ụ c đích sinh hoạt, nước n g ầ m ở các vù n g n à y cần phải q u a xử
lý bỏ asen
f T ìn h hình k in h phí c ủ a đề tài
T ố n g k in h phí được cấp: 10.000.000đ
Đ ã chi: 10.00 0.00 0d
XÁC N H ẬN CỦA TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự N H IÊ N 'v
owó Miêu TSƯỎNG
Trang 7A p p l y i n g the results o f this research to the d e t e r m i n a t i o n A s (III), As (V)
a nd other or gan ic c o m p o u n d s o f arsenic in g r o u n d w a t er o f so m e areas o f Hanoi
e R esu lts
Set up the op tim al cond iti on s o f the h i g h pr es su r e liq ui d c h r o m a t o g r a p h y - ion e x c h a n g e f or the separa tio n an d de te rm i n a ti o n o f As (III), A s (V) a n d others organic c o m p o u n d s o f Ar se ni c
C o m b i n e d h i gh pressu re liquid c h r o m a t o s r a p h y m e t h o d vvith A t o m i c
A bs or pt io n S pe c tr o m et r y - H y d ri d e G e n e r a ti o n m e t h o d for the qua nti tat ive analysis o f i no r g an ic c o m p o u n d s and o r s a n i c c o m p o u n d s o f Ar se ni c
A p p l y i n g the m e t h o d to dete ct arsenic c o m p o u n d s in g r o u n d vvater o f s o m e area
in Hanoi: Đ ạ i K i m vi lla ee ( Th anh Trì district), N s ọ c T h ụ y v i ll a s e (Gi a L â m district) a nd V ạ n P h ú c village ( T han h Trì district)
3
Trang 8P H Ẩ N I - M Ở Đ Ẩ U
M ôi trường sốn g củ a c h ú n g ta đ a n s n s à y c à n g bị ô n h i ễ m n ặ n g nể Sự gia tãng ô n h i ễ m chú yếu do các hoạt đ ộ n g c ủ a con ngườ i g â y ra T r o n g v ò n g 15
n ă m trở lại đây, vấn đề ô n h i ễ m asen t ro n g m ô i trườn g n g à y c à n g được c ộ n g
đổ n g q u ố c t ế q u a n t â m đặc biệt Ô n h i ễ m as en (As) tronơ nước n g ầ m đã được phát hiện tại nhi ều nơi trên t h ế giới n h ư ở Mỹ Chi-lê Ba Lan, H u n g a r y , A n Độ, Đài Loan và đặc biệt là n h ữ n g biểu hi ện n h i ễ m đ ộc t r ầ m t r ọ n g tại các v ù n g châu thổ sôn g G a n g e s (B ănglađét), sôn g B e n g a n ( Ấ n Đ ộ ) đư ợc c ác n h à k h o a học
kh ắ n g định là d o sử d u n g n g u ồ n nước n g ầ m bị n h i ễ m as en ớ n ồ n g đ ộ cao.o . 0 0 o o
ỏ nước ta, trong n h ữ n g n ă m g ầ n đây, m ộ t s ố c ô n s trình n g h i ê n cứu của
ng à n h địa chất đ ã phát hi ện n h ữ n g k h o á n g vật gi àu a sen ở m ộ t s ố vù n g m iề n Bắc Việt N a m Đ â y là n g u y cơ tiềm tàng ảnh h ư ở n g x ấ u đ ế n m ô i trường, con người
và vật nuôi t ro n g kh u vực bị ỏ nhiễm
N g à y n a y các h ợ p chất củ a asen hữu cơ (cơ ase n) đư ợ c sử d ụ n g c h ủ yếu trong sản xuấ t th u ố c trừ sâu và bảo vê sổ Vi êc sử d u n g As k i m loai n g à y c à n g tăng trong lĩnh vực sản xuấ t c h ấ t bán d ẫ n G a A s , (loại vật liệu th ay t h ế Silicontrong các thiết bị đi ện tử) sẽ d ẫ n đến sự ố n h i ễ m khí A s H , rất đôc Ng ư ờ i ta c h o/ - 1 . 0rằng tốc độ ô n h i ễ m As trong m ô i trường g â y lên bởi các hoạ t đ ộ n s c ủ a con người lớn g ấ p 3 lần tốc độ ô n h i ễ m gây ra bởi các hi ệ n tư ợ ng th iê n n h i ê n (núi lửa, đ ộ n g đ ấ t , ) N g u ồ n ô n h i ễ m As do con n s ư ờ i s â y n ê n c h ủ y ế u từ việc sử
d ụ n g p h â n b ó n tro ng n ô n g ngh iệp , ví dụ n h ư phôtp hát
Tất cả c ác lý d o n ê u trên đ ề u là n g u ồ n l à m c h o nước n g ầ m bị n h i ễ m asen Nước n g ầ m là n g u ồ n c h í n h c u n g cấp nước c h o các hoạt đ ộ n g sản xuất, sinh hoạt
Trang 9Ch o đến nay, việc xác định asen tr ong nước n g ầ m ớ nước ta m ớ i chỉ được tiến h à n h ở m ức n ồ n g đ ộ tổ ng số asen Các t h ô n s tin n à y rất q u a n trọng, n hư n g chưa đủ vì độ độc hại củ a các n g u y ê n tố nói c h u n ẹ và a se n nói r iê ng ph ụ thuộc vào dạ n g tồn tại h ó a học củ a nó T ro n g nước n g ầ m , a se n tồn tại c ả ở d ạ n g vô cơ
và hữu cơ (cơ asen) Việ c xác đị nh các d ạ n g tồn tại hó a họ c c ủ a a s e n tro n g nước ngầ m, nước mặt, các th ành tạo trầm tích có thê c h o biết m ứ c độ ô n h i ễ m asen chính xác hơn, c ũ n g nh ư n g u ồ n gốc phát sinh ô n h i ễm , từ đ ó mới có biện p h á p
5
Trang 10PHẤN II - NỘI DƯNG NGHIÊN c ứ u
A T Ổ N G Q U A N
1 T ổ n g q u a n về A sen
1.1 Giới thiệu chung
A s en là n s u y ê n tố h ó a học phổ biến th ứ 2 0 trên trái đất, nó được coi là một trong n h ữ n g n g u y ê n tố c ơ b ả n củ a sự số n g khi ở lượng vết A s e n tro n g tự nhiên thường được tìm thấy dưới d ạ n g hợp chất với m ộ t ha y n h i ề u n g u y ê n tố khác n h ư ox y (O), clo (Cl), sắt (Fe) và lưu h u ỳ n h (S) tr o n g h ỗ n hợp c ủ a các
kh o á n g vật như: aseno pyr it e (FeAsS), real ga (AsS), o r i p i m e n ( A s20 3), tennatit (Cu3A s S 3), e nar gi t ( C u ?As S4), skorodit ( F e A s 04 2 H20 ) D o có tính c hất h ó a học gần giố ng p h ố t p h o (P) nên người ta c ũ n g tìm thấy A s tr on g các k h o á n g vật c ủa
ng u y ê n t ố này A s en kết hợp với các n g u y ê n tố trên tạo th àn h c ác h ợ p chất asen
vô cơ, còn k h i nó kết hợp với h y đ r o và c á c b o n thì tạo t h à n h h ợp chất a sen hữu
cơ Các hợp chất asen hữu c ơ thường ít độ c hơn h ọ p chất a sen vô cơ
D ạ n g As(III) c h i ế m ưu t h ế trong m ô i trường k h ử t r u n g bình, c ò n d ạ n g
As (V ) tồn tại chủ yếu tr ong m ôi trường oxi hóa T r o n g m ô i tr ườ ng k h ử trong lòng đất, c ác vi k h u ẩ n kỵ k hí m e t h a n o g e n i c ba cte ri a k h ử a se n a t (As (V)) th àn h asenit (As(III)) và m e t h y l hóa c h ú n g tạo ra m o n o m e t y l a s e n i c axit ( M M A ) ,
di m e t y la se n ic axit ( D M A ) N s ư ờ i ta c ũ n g tìm thấy A s ở d ạ n g D M A và M M A trong m ẫ u nướ c tiểu, m ẫ u tóc và huyết tương củ a người [ 7 Ị
N ồ n g đ ộ n g u y ê n tô' As tr ong các tầng t rầm tích t h ư ờ n g thấp H à m lượng
As tr ong tư ớn g đ á k h o ả n g 1.7.10 "4%, trong đất k h o ả n g 5 1 0 "4% N ồ n g đ ộ As khá c ao ở tr o n g q u ặ n a su lf u a đa ki m, tr ong các m ỏ a n ti m o n t hủ y ng â n , co ban
m o ly p đ e n , đ ồ n g , chì và k ẽ m Ngoài ra, As còn có h à m lượng tư ơ ng đối c ao tr ong đất và nước ở c ác m ỏ than, than bùn, tr o ng sét g ià u c hất hữu cơ, các tích tu
n g u ồ n g ố c đ ầ m , hồ và cả trong nước thái, chất thải c ủ a m ộ t s ố n h à m á y xí
n g h i ệ p và lư ợn g vết tr o n g nước biến H à m l ư ợ n g c ủ a A s t r o n g n ư ớ c ớ m ộ t s ố
v ù n g m ỏ p h ụ t h u ộ c n h i ề u và o loại q u ặ n g , đ ộ o x y h ó a , p H n ồ n g đ ộ tổnsỉ
6
Trang 11k h o á n g h ó a c ú a nước
A s e n tro ng nước tự n h i ê n c h ủ y ế u ở d ạ n s As (I II ) ( n h ư A s ( O H ) 3), A s ( V ) (như H2A s 0 4') và m ột p h ầ n n h ỏ as en ở d ạ n s h ọ p c h ất hữ u c ơ ( n h ư m o n o m e t y l asonic axit - M M A , d i m e ty la si n ic axít - DM A ) T h ô n g th ườ ng , h à m lượng asen trong nước tự n hi ên rất t hấp (Bảng 1)
A s c ũ n g n h ư m ộ t s ố k i m loại độc k h á c xu ất h i ện là d o từ n ơ u ồ n q u ặ n g
k hô n g sạch Các hợ p chất A s20 3 và s u n í u a c ủa As là hợ p c h ấ t dễ b a y hơi và nó được thải vào k h í q u y ể n do việc đốt n hi ên liệu (đặc biệt là t h a n đá) và việc tinh luyện các q u ặ n g su n íu a Hầ u hết A s được sử d ụ n g t r on g c ô n s n g h i ệ p là c ác sản
p h ẩ m phụ c ủ a q u á trình khai thác tinh luy ện chì và đ ồ n s Sự ố n h i ễ m A s tro ng bụi k h ô n s k h í ở các v ù n g c ô n g n g h i ệ p có c hứ a lượng A s ca o hơ n 1000 lần so với giá trị tru ng bình củ a A s trong vỏ trái đất
B á n g 1 N ồ n ơ độ củ a A s tro ng m ôi trườn g tự n h i ê n [6]
Trang 12T r o n g c ô n g n g h i ệ p và nô n g nghi ệp, các hợ p c hấ t c ủ a asen hữu c ơ (cơ
asen) được sử d ụ n g c h u y ế u tr o n e luyện k i m , sản x uấ t g ố m , t h ủ y tinh, th u ốc
n hu ộ m , sản xu ất th uố c trừ sâu và bảo vệ g ỗ c h ỏ n g m ố i mọt Vi ệc sử d ụ n g As
kim loại ng à y c à n g tăng trong lĩnh vực sản xuấ t chất b á n d ẫ n G a A s (loại vật liệu
thay t h ế Silicon tro ng các thiết bị điện tử) sẽ d ẫ n đ ế n sự ô n h i ễ m k h í A s H3 rất
độc Người ta c h o rằ ng tốc độ ô n h i ễ m As t ro n g m ô i tr ường g â y n ê n bởi c ác hoạt
độn g của con người lớn gấp 3 lần tốc độ ô n h i ễ m g â y ra bởi các hi ện tượng thiên
nhiên (núi lửa, đ ộ n g đất ) N g u ồ n ô n h i ễ m A s do c o n n s ư ờ i 2ây n ê n c h ú y ế u từ
việc sử d ụ n g p h ấ n b ó n tronơ n ôn g nghiệp, ví dụ n h ư p h à n b ó n c h ứ a phố tp hát
A s ( V ) ở d ạ n g H2A s 0 4' có tính chất h ó a học g i ố n g n h ư p h ô t p h a t và có thể
ảnh hưở n g đ ế n c ơ c h ế c h u y ể n h ó a phô tphat, n h ư n g nói c h u n g A s ( V ) ít đ ộ c hơn
As(III) T r o n g tự nhiên, As có thể c h u y ê n hóa từ d ạ n g n à y sa ng d ạ n g k h á c bởi
m ột số vi sinh vật (H ì n h 1) Các d ạ n g metyl a se n ic dễ b a y hơi, đặ c biệt là
trimetyl asen ic tồn tại trong k hí q u y ể n ở lượng vết C ô n g thức cấu tạo và tên gọi
của m ộ t s ố hợp chất asen c hủ yế u tro ng tự nh iê n được trình b à y ở b ả n g 2
(C H 3)3A s : trim e ty l a sin (C H 3)2A s H: d im e ty l a s in
H ìn h Ị Q u á trình c h u y ể n hó a củ a các h ợ p c h ất a s e n t r o n g tự n hi ên
Các n g h i ê n cứu c h o thấy, ở Việt N a m a sen tồ n tại với n ồ n g đ ộ c a o chu
yếu ở hai ng uồ n :
- Các đá bi ến đổi nhiệt dịch, các t hân q u ặ n g sun fu a , và ng, đ a k i m và các
sản p h ẩ m p h o n g h ó a c ũ n g n h ư đất p h á t triển trên các đá đó gi à u A s (khoánơ 2 6 2
pp m ) h ơ n h ẳ n các h ọ p p h ầ n k h á c (đá trầm tích: As < 1,33 p p m đ á m a g m a k h ô n g
8
Trang 13bị biến đổi nhiệt dịch: As < 13,1 ppm).
- Nước suối ở vùng m ỏ nhiệt dịch và nước n g ầ m ở m ộ t vài nơi thuộc Hà Nội, Việt Trì
Các số liệu về h à m lượng asenopyrit và asen trong m ộ t số t hàn h tạo
m agma, các hệ đới thạch anh sunfua ở Việt N a m được các tác giả [4] đưa ra có
nơi lên tới 19 g/tấn D ạ n g tồn tại củ a As trong eluvi - deluvi, đất và bùn thường
là scorodit ( F e3+[ A s 04] 2 H20 ) được tìm thấy ở các đ i ể m q u ặ n g s u n f u a ở Việt
Nam: C h ợ Đ ồn , C h ợ Điền, Th áp Miếu, Bổnsỉ Miêu H à m lượng A s20 5 t r o n s
scorodit c hiế m tới 49 ,8% Các điều tra của Đ ặ n g V ă n Can và Đ ặ n g Mai [3] về
As trong vùng q u ặ n g vàng ở Đồi Bù ( H u y ệ n Lươnơ Sơn, T ỉn h H o à Bình) cho
thấy hà m lượng As trong đất và vỏ pho ng hóa rất cao ( h àm lượng trung bình ở
trong vỏ ph ong h ó a là 372 g/tấn, còn trong q u ặ n g 2ỐC h à m lượng trung bình lên
đến 17983 g/tấn) Các ng hi ên cứu này cho thấy m ố i tương qu a n củ a As và Au,
Pb Sự tăng cao h à m lượng As liên hệ đến sự tăng cao h à m lượng Pb, Au trong
vỏ phong hóa và quặng
B ả n g 2 Cô n g thức cấu tạo và tên gọi c ủa m ộ t số hợp chất a se n vô cơ
và asen hữu cơ trong tự nhiên
9
Trang 15v ề c ộ n g si nh n g u y ê n t ố c ủ a As, n h i ề u c h u y ê n g i a đ ịa h ó a t hừa n h ậ n
rằng đặc tr ưng địa h ó a c ủ a As thể hiện k h á rõ t r o n g c á c c ô n g sinh n g u y ê n t ố
giữa As với Sb, Bi, Se ( n h ó m á k i m và sinh ki m ) ; gi ữ a A s với Cu Pb Z n, Ag ,
Hg ( n h ó m ưa đ ồ n g và q u ặ n g su nf ua ) ; T r o n s m ộ t vài t r ư ờ n g h ợ p As c ò n c ộ n g
sinh cả với Sn, w , .
K h u vực H à Nội n ằ m gần như ở trung t âm đ ồ n g b ằ n g Bắc Bộ tr on g vùn g
châu thổ sông H ồ ng , cấu trúc địa chất vùng có m ặt hầu hết các t h à n h tạo địa chất
có tuổi từ cổ đến trẻ (Paleozoi đến Kainozoi) K h u vực Hà Nội được cấu tạo bởi
các thành tạo địa chất Đệ tứ bở rời ở bên trên và phú trực tiếp lên các thàn h tạo
gắn kết N e og en, Me zozoi , Proterozoi ở bên dưới Các t h àn h tạo đệ tứ b ở rời có
cấu tạo phân nh ịp theo m ặt cắt thẳn g đứng xen kẽ giữa các lớp hạt thô và hạt
mịn, nên hình t h àn h các tầng chứa nước luân phiên n h a u được n g ă n c ách bởi các
lớp thâm nước yếu Các tầng chứa nước c hí n h là đối t ư ợ n s khai thác để c u n g cấp
nước ăn uốn g sinh hoạt và các trầm tích t h ấm nước yếu xe n kẽ giữa chú ng MôtJ o o .điểm đ á n g lưu ý là các trầm tích của hệ tầng Hải H ư n g ch ứa nh iều tàn tích thực
vật xen các lớp b ùn và than bùn Dải phía T â y và khu vực phía N a m t h àn h p h ố
Hà Nội lớp b ù n và th an bùn ph â n b ố liên tục
N g à y nay, q u á trình đô thị hoá phát triển m ạ n h m ẽ nê n n hu cầu sử dụ n g
nước n g à y m ộ t tăng Nư ớc n g ầ m đa n g được kh ai thác rất m ã n h liệt để c u n g cấp
cho nhu cầu ăn uố n g , sinh hoạt, xây dựng và c ô n g nghiệp
Q u a kết q u ả n g h i ê n cứu nhi ều n ă m trên c ơ sở các n h â n tố c ơ bả n hình
thành đ ộ n g thái có thể chia 3 vùn g tương ứng với các kiểu đ ộ n g thái n h ư sau:
- Phía n a m s ô n g H ồ n g , nơi có sự khai thác m ạ n h m ẽ nước n g ầ m được xếp
vào vù ng đ ộ n g thái phá h ủy m ạnh
- V ù n g giữa s ô n g Đ u ố n g và sòng H ồ n g gọi là vù n g G i a L âm , là vù n g đ ộ n g
thái bị phá h ủ y yếu
- V ù n g p hí a bắc sông H ổ n g và sông Đ u ố n a là v ù n g đ ộ n g thái tự nhiên.
Trang 16N g h i ê n đặc đ i ể m đ ộ n g thái và diễn biến m ực nước ở các t ần g qìỉ và qp cho
thấy sự ảnh h ư ớ n s m ạ n h mẽ cúa các y ế u t ố địa chất, t h ủy văn m ự c nướ c củ a các
sông Hồ n g, s ô n s Đ u ố n a , s ô n g Cà Lồ tới m ực nước n g ầ m các v ù n g t huộ c k h u
vực Hà Nội theo m ù a k h ô và m ù a mưa M ự c nước n g ầ m v ù n g ph ía Băc Hà Nội
chịu ảnh hưở ng chú yế u c ủ a các yếu tố t h uỷ vãn tự n h i ê n c ủ a s ôn g H ổ n s sôn g
Cà Lồ, sôn g Đ u ố n s và chưa bị ả nh hưở ng bởi sự kh a i thác nước n g ầ m V ù n s
trung tâm và phía N a m th àn h phố, nước n g ầ m t ần g qh đ a n g bị phá h u ỷ do kha i
thác nước từ các bãi gi ến g tập tr ung với lượng kh a i thác rất lớn Vì vậy, đã gây
nên hiện tượng m ự c nước tầng trên c ũ n g hạ thấp d o t h ấ m x u y ê n x u ố n g t ần g dưới
(qp) q ua các cửa sổ địa chất thuỷ văn h a y q u a lớp n g ă n c á c h t h ấ m nước yêu
Ngoài ra, còn bị phá hu ỷ do các lỗ kh o a n kha i thác đ ư ờ n g kính n h ỏ d o các hộ
dân tự k h o a n khai thác trực tiếp t r o n s tầng này Do vậy, đã h ì n h t h à n h phễu hạ
thấp m ự c nước r ộ n g lớn bao t rù m hầu n h ư toàn bộ phía N a m th àn h phố, trong đó
phát triển nh iều tâm phễu nh ỏ mực nước sâu tại vị trí kha i thác t hu ộ c các bãi
gi ếng lớn Các d a o đ ộ n s m ự c nước biến đổi n g h i ê m tr ọ n g k h ô n g c ò n d á n g d ấ p tự
nhiên M ực nước liên tục hạ thấp k h ô n g có k h ả n ă n g hồi phục , đ ộ n s thái nà y nêu
k h ô n g được theo dõi và k i ể m soát chặt chẽ sẽ 2ây n ê n các ả nh h ư ở n g tiêu cực
làm cạn kiệt và tăng m ứ c độ ô n h i ễ m nguồn nước H à m lư ợn g A s ca o n hấ t là ở
các tầng c hứ a nước tr ong t rầm tích Đệ tứ v ù ng c hâ u thổ, t h ư ờ n g ở độ sâu 20 - 50
m T h eo d ự đo án, có thể As hình th àn h tr ong nước n g ầ m là d o sự o x y hóa
asenopyrit tr ong sét h oặ c các lớp than bù n xen s i ữ a c h ún g Đ ồ n s thời, các điểu
tra c ũng c h o th ấy m ộ t lượng đ á n g kê As được siái p h ó n g từ p h a rắ n vào nước
Trang 17áp), b u ồ n g điều nhiệt cho cột tách T oàn bộ các thiết bị được kết nối với bộ điều khiển trung tâm dưới sự điều khiển của phần m ề m c h u y ên d ụ n g CL ASS-LC 10.
- Hệ thống đo qu a n g phố hấp thụ n s u y é n tử với bộ h y đ r u a hóa m ẫu (H V G -A A S ) cua h ã n s Shimadzu (Nhật Bản), g ồ m các bộ ph ậ n c h ín h n hư hình 1.2 còn có thêm: Bộ bơ m m ẫ u tự đ ộ n s và pha l o ã n s mẫu, m á y tính và các phần mềm điều khiển toàn bộ hệ thống cũn g n h ư xử lý kết quả
- Thiết bị h y d ru a hoá asen ( H V G Shimadzu): Các d ạ n g asen trong d u n s dịch được hy dr ua hoá thành các họp chất asin bằ n g các thiết bị H V G của hãn g Shimadzu (Nhật Bản)
- Thiết bị lấy m ẫ u tự độ n g AS C- 6 10 0 Shimadzu
- Du ng d ịch As (V ) ch uẩ n 1000 mg/1 (lOOOppm) của h ã n g M e r ck , Đức
- Dung dịch m o n o m e t y la s o n i c axid ( M M A ) lOOOppm: H o à tan a m p u n
0 , l g C H3A s O ( O H)2 (Mer ck) trong 100 ml HC1 0 , 1 M và được bả o q u ả n ở nhiệt
độ 4 ° c trong chai nh ựa sẫ m màu
Du n g dich As ng hi ên cứu
Pha các d u n g dịch As( V), As(III) và M M A 50 p p m từ các d u n g dịch gốc trên và giữ n ồng độ HC1 ở 0.1 M và bảo q u ả n tron g chai n h ự a ở nhiệt độ 4 °c Các du ng dịch n ồn g độ từ 5 pp m đến 100 ppb được pha trước khi tiến hà nh thí ngh iệ m và chỉ sử d ụ n g trong ngày Phần còn lại k h ô n g sử d ụ n g hết được chứa vào bình nước thải riêng
H ó a chát d ù n g trong H P L C
- Pha đ ộn g là d u n g dịch N a : H P 04 0 2 M 0 3 M 0 6 M được ph a từ chất
13
Trang 18chuẩn Na -, HP 04.2 H 20 ( M = 177,99), được điều c h ỉn h pH b ằ n g H , P 04 đặc, N a O H đặc và định m ức b ằ n s nước deion Pha độ n g chỉ dù n g tron g v ò n g 3 ngà y, được bảo qu ản ở 4 °c.
ml và chỉ sử d ụn g trong tuần, bảo quản ở 4 °c
- Nai và d u n g dịch axit ascorbic: Hòa tan 5g N a i và l s axit ascorbic trong lOml nước cất D u n g dịch này phải được c h u ẩ n bị hà n g ngày
- Axit nitric đặc 6 7 % Nr 1.00455.1000 (Me rck)
- Axit hy dr och lo ri c 20 % Nr 851 (Merck)
- HC1 8 M HC1 6 M HC1 2% (0,55 M) HC1 4 % (1,65 M)
- Khí A r 9 9 , 99 9 %
- N a O H tinh khiết, p.a (Merck)
- D u n g d i c h N a i tinh khiết p.a Nr 7 1 7 1 0 (Me rck ) ,
- Axit ascorbic p.a Nr 1.00127.0100 (Merck)
- Dunơ dịch KI tinh khiết p.a (Merck)
2 P h ư o n g p h á p Q u a n g p h ố hấp th ụ n g u y ê n tử -H y d r u a h ó a đè xác địn h tổ n g A sen
2.1 Nguyên tắc của phưong pháp
Sử d ụ n g d u n g dị ch N a i và axit ascorbic 5 0 % (hoặc d u n g dị ch KI 2 0 % ) để khử A s ( V ) vô c ơ và hữu cơ về d ạ ng As(III) vô cơ
N a B H4 là tác n h â n khử, khi có mật axit sẽ tạo ra hyđr o, h y đ r o mới sinh
14
Trang 19này kết hợ p cù n g với As(III) tạo ra khí asin K h í asin được dẫ n tới bộ phận
ng u yê n tử h ó a m ẫ u n h ờ khí a rs on , asen n g u y ê n tử sẽ h ấ p thụ các bước só ng đặc trưng (Ằ.= 193,7 n m ) và c ho kết q u ả độ hấ p thụ
N g u y ê n lý:
N a B H4 + HC1 + As(III) + H 20 - > H 3 B O 3 + NaCl + A s H3 + 1/2 H :0
M ẫ u nước (đã axit hó a b ằ n s H N O3) được đê theo d ã y có th ứ tự tăng dần trong khay đặt mẫu Hệ t h ố n e hút m ẫ u tự đ ộ n g sẽ lần lượt hút các m ẫ u và tiến hành đo tự đ ộ n g 3 lần, kết q u ả thu được là giá trị tr ung bình c ủ a độ h ấ p thụ sau 3 lần đo
2.2 Lập đường chuẩn
T ừ d u n g dịch c h u ẩ n As(IlI) 50 ppm, ph a th à n h các d u n g dị ch c h u ẩ n (định mức bằ n g d u n g dịch HC1 2 % ) với n ồ n g độ As lần lượt là 1 ppb 2 ppb, 2 ppb, 4 ppb, 5 ppb T iế n hà n h đo độ hấ p thụ trên hệ th ố ng H V G - A A S , với ch ư ơ n g trình
xử lý tự đ ộ ng , ta được đư ờng c h u ẩn (tương qu a n giữa n ồ n g độ và độ hấp thụ
q u a ng (Abs.) n h ư hì nh 2
A 0 3 0 0 b
Trang 203 P h ư ơ n g p h á p sá c ký lỏ n g c a o áp
3.1 Khảo sát bước sóng hấp thụ cực đại của As
Với m ụ c đ í c h sử đ ụ n2 d e te c t o r u v để x á c đ ị n h A s , c h ú n g tôi đ ã tiến h à n h khả o sát k h ả n ă n g h ấ p thụ cực đại c ủ a m ộ t số d ạ n s As
H ìn h 3 Sắc p h ổ c ủ a h ỗ n h ợ p 0,1 p p m As (III), 0,1 p p m A s ( V ) , 0.1 p p m M M A
(X: 190 - 8 00 n m )
C h ú n g tôi c ũ n g đ ã k h ả o sát ph ổ c u a h ỗ n h ợ p c á c a n i o n c r (4 p p m ) , N 0 2" (2 p p m ) , N O :; (4 p p m ) , S 0 42" (40 ppm) Khi quét hỗ n h ợp nà y ở bước s ó n g 190 n m
- 800 nm , kết q u ả c h o ở h ìn h 4, chỉ có m ộ t pic cực đại xuất h iệ n ở bước só ng 301
nm N h ư vậy, các ion nà y k h ô n g gâ y ản h hư ở n g đ ế n việc k h ả o sát As ở bước sóng
192 nm
16
Trang 210.4 0.2 0
trình sắc ký chúng tôi kh ảo sát, các anion asen ở dạng vô cơ ( A s 0 2\ H2A s 0 4 , )
và hữu cơ ( C H3A s H 0 2\ ( C H3)?AsCV, .) dễ dàn g bị hấp thụ lên bề mặt của nhựa
Đế rửa giải các anion, chúng tôi chọ n pha đ ộ n g là d u n g dịch đệ m photphat (N a H2P 04 + H3P 0 4) Tr on g mỏi trường
axít, quá trình giải hấp diễn ra khi pha
động được b ơ m vào cột sắc ký, sự trao ~ C H 2^ — CH
đổi các anio n giữa pha độ ng và pha tĩnh
làm cho các anion asen được giải phóng
Trang 22- Nồ n g độ N a H2P 04 trone pha động.
- Tốc độ bơm pha động
Ngoài ra, sự ảnh hưởne cứa các anion vô cơ khác trong nước cũ ng đã được khảo sát
3.3 Khảo sát ảnh hưởng của pH pha động
Pha các d u n g dịch N a H2P 04 có nồn g độ 0,02 M, điều chinh pH tới ba mức
Kết q u ả kháo sát được thể hiện ở bảng 3.2 và hình 5
B á n g 3 K hả o sát ảnh hưởng của pH pha đ ộ n s đến hệ số d u n g lượng k ’i
Trang 23Tr on g p hâ n từ polyacrylat, có ba liên kết N - H là liên kết h ó a trị và một liên kết N - H là liên kết cho nhận, nên cột S hi m -pa ck IC-A3 có kh ả nă n g trao đổi và hấp phụ các anion asen Khi pH tăng, q u á trình rửa giải an io n asen nh a n h
là do sự trao đổi các anion giữa pha đ ộ ng ( d u n s dịch đ ệ m photphat) và pha tĩnh (polyacrylat gắn n h ó m am i n bậc 4) diễn ra n h a n h hơn Khi pH giảm, chiều cao của các pic c ũ n g si ảm đi, n h ư n s khi pH tăng đế n 7.0 thì các c h â n pic cũ ng rộng
ra c ùng với sự tăng chiều cao của pic
Chúng tôi đã lựa c h ọ n điều kiện pH thích họp ch o qu á trình tách là pH 5,75
3.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ N aH 2P 0 4
Ch u ẩ n bị pha động: Pha các d u n g dịch N a H ; P 04 có n ồ n g đ ộ k há c nhau:0,02 M, 0 0 3 M 0,06 M điều chỉnh pH tới 5,75
Bơm các pha đ ộ n g có n ồn g độ kh ác n h a u (pH 5.75) q u a cột sắc ký với điều kiện thí n g h i ệ m sau:
19
Trang 25Khi tăng nồng độ N a H2P 0 4, hệ số k ’ g i ả m d ẫ n đ ế n thời g ian lưu của các ion asen g i ảm theo Tu y nhiên, thời gian lưu c ủ a A s ( V ) (là chất được rửa giải ra chậm nhất) c ũ n g chỉ g i ả m được k h o ả n s 7 phút T r o n g khi đó, thời gi an lưu của As(III) và M M A là kh á g ần nhau, dẫ n đến sự tác h các pic c ủ a c h ú n g k h ô n g rõ ràng Với m ụ c đích cần tách rõ các d ạ n g asen ra k hỏ i nhau, c h ú n g tôi đã lựa chọn n ồng độ N a H , P 04 là 0, 00 2 M, vì tổ ng thời gi an k h ả o sát ở đ i ề u ki ện này cũng chỉ mất k h ổ n s q u á 25 phút.
3.5 Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ pha động
Q u a việc lựa c h ọ n pH, n ồ n s độ pha đ ộ n2 n h ư trên C h ú n g tôi c h u ẩ n bị dung dịch N a H2P 04 có n ồ n g độ 0,02 M, pH 5,75 đê k h ả o sát ản h h ư ở n g c ủa tốc
độ bơm pha đ ộ n g (vMF) tới sự tách của các d ạ ng asen Vì cột sắc ký chi là m việc tốt ở áp suất k h ô n g q u á 1 2 0 bar, nên c h ú n s tôi k h ố n g c h ế việc k h ả o sát với các tốc độ pha đ ộ n s là 0,5 ml/phút, 0,7 m l/p h út và 0,8 m l/phú t Các đi ều kiện thí
