Nghiên cứu, đánh giá mức độ tích lũy một số kim loại nặng as, hg, pb trong trầm tích và ngao vùng ven biển tỉnh thái bình

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TÍCH LŨY MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG As, Hg, Pb TRONG TRẦM TÍCH VÀ NGAO

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TÍCH LŨY MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG As, Hg, Pb TRONG TRẦM TÍCH VÀ

NGAO VÙNG VEN BIỂN TỈNH THÁI BÌNH

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

CAO THỊ HẢO

HÀ NỘI, NĂM 2017

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

MÃ SỐ: 60440301

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS DƯƠNG THỊ LỊM

TS MAI VĂN TIẾN

HÀ NỘI, NĂM 2017

i

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

LỜI CAM ĐOAN iii

LỜI CẢM ƠN iv

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

3 Nội dung nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 4

1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tỉnh Thái Bình 4

1.1.1 Điều kiện tự nhiên 4

1.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 7

1.1.3 Hiện trạng nuôi thủy sản vùng ven biển tỉnh Thái Bình 7

1.1.4 Hiện trạng một số kim loại nặng trong môi trường vùng ven biển tỉnh Thái Bình 9

1.2 Hiện trạng và tình hình nghiên cứu sự tích lũy kim loại nặng trong trầm tích và động vật hai mảnh vỏ 12

1.2.1 Trên thế giới 12

1.2.2 Ở Việt Nam 14

1.3 Nguồn gốc phát sinh và tác hại của kim loại nặng trong nước và trầm tích 17

1.3.1 Các nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng 17

1.3.2 Tính chất và tác hại của một số kim loại nặng 19

1.4 Tổng quan về các phương pháp xác định hàm lượng kim loại nặng 23

1.4.1 Phương pháp thu và bảo quản mẫu 23

1.4.2 Phương pháp xử lý mẫu 23

1.4.3 Các phương pháp xác định hàm lượng kim loại nặng 26

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

2.1 Đối tượng nghiên cứu 33

ii

2.2 Địa điểm nghiên cứu 33

2.3 Phương pháp nghiên cứu 35

2.3.1 Phương pháp phân tích, tổng hợp dữ liệu 35

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa 35

2.3.3 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm 37

2.3.4 Phương pháp phân tích số liệu 40

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44

3.1 Hiện trạng một số kim loại nặng As, Hg, Pb trong trầm tích vùng ven biển tỉnh Thái Bình 44

3.2 Mức độ tích lũy một số kim loại nặng As, Hg,Pb trong trầm tích và ngao vùng ven biển tỉnh Thái Bình 48

3.2.1 Mức độ tích lũy một số kim loại nặng As, Hg, Pb trong trầm tích 48

3.2.2 Mức độ tích lũy một số kim loại nặng As, Hg, Pb trong ngao 54

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59

I KẾT LUẬN 59

II KIẾN NGHỊ 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC

iii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Cao Thị Hảo

iv

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn thạc sĩ với tên đề tài: “Nghiên cứu, đánh giá

mức độ tích lũy một số kim loại nặng As, Hg, Pb trong trầm tích và ngao vùng ven biển tỉnh Thái Bình” Tôi xin chân thành cảm ơn TS Dương Thị

Lịm và TS Mai Văn Tiến đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và động viên giúp tôi hoàn thành bài báo cáo luận văn này

Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn Viện Địa lý – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Chính quyền địa phương, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Bình đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi có thể đi thực địa và cung cấp những kiến thức quý báu cũng như chia sẻ tài liệu, dữ liệu liên quan tới luận văn

Tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến quý thầy cô khoa Môi trường, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý giá trong suốt thời gian học cao học tại trường

Cảm ơn các anh chị, bạn bè những người bạn đồng hành trong quãng thời gian học cao học, những người đã luôn sát cánh, giúp đỡ, động viên và là nguồn động lực để tôi vươn lên

Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót vì vậy tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy – cô để luận văn được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

HỌC VIÊN

Cao Thị Hảo

v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

AAS (Atomic Absorption

AES (Atomic Emission

Spectroscopy)

Phổ phát xạ nguyên tử

BCR (The Commission of the

European Communities Bureau of

GF-AAS (Graphite furnace Atomic

Absorption Spectroscopy)

Phổ hấp thụ nguyên tử - không ngọn lửa

ICP -AES (Inductively coupled

plasma Atomic Emission

Spectroscopy)

Phổ phát xạ nguyên tử với nguồn cảm ứng cao tần

ICP – MS (Inductively coupled

plasma mass spectrometry) Phổ khối plasma cảm ứng

IQ (lntelligent Quotient) Chỉ số thông minh

vi

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Kết quả hoạt động nuôi ngao tỉnh Thái Bình giai đoạn 2008 - 2012 8

Bảng 1.2 Tải lượng chất ô nhiễm qua hai cửa sông Cấm - Bạch Đằng 10

và Ba Lạt (tấn) 10

Bảng 1.3 Khả năng một số kim loại nặng As, Hg, Pb trong vùng cửa sông Cấm - Bạch Đằng và Ba Lạt 11

Bảng 1.4 Nguồn thải một số kim loại của một số ngành công nghiệp phổ biến 18

Bảng 1.5 Tỷ lệ sử dụng thủy ngân trong một số ngành kỹ thuật 22

Bảng 2.1 Tọa độ vị trí điểm lấy mẫu 35

Bảng 2.2 Giá trị giới hạn của As, Pb, Hg trong trầm tích theo QCVN 43:2012/BTNMT 41

Bảng 2.3 Giá trị giới hạn của As, Pb, Hg theo hướng dẫn chất lượng trầm tích của Canada năm 2002 41

Bảng 2.4 Phân loại mức độ ô nhiễm dựa vào chỉ số I geo [11] 42

Bảng 2.5 Phân loại các mức độ làm giàu kim loại theo EF [11] 43

Bảng 3.1 Hàm lượng một số kim loại nặng As, Hg, Pb trong trầm tích tại một số khu vực ven biển 47

Bảng 3.2 Mức độ tích lũy As, Pb, Hg trong trầm tích vùng ven biển tỉnh Thái Bình 48

Bảng 3.3 Mức độ làm giàu kim loại As, Pb, Hg tại vùng ven biển tỉnh Thái Bình 51 Bảng 3.4 Kết quả phân tích hàm lượng As, Hg, Pb có trong ngao vùng ven biển tỉnh Thái Bình 55

Bảng 3.5 Hệ số tích tụ sinh học trầm tích trong ngao vùng ven biển tỉnh Thái Bình 56

vii

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ hành chính tỉnh Thái Bình 4

Hình 2.1 Sơ đồ các điểm nghiên cứu 34

Hình 2.2 Đường chuẩn xác định hàm lượng Asen 39

Hình 2.3 Đường chuẩn xác định hàm lượng chì 40

Hình 2.4 Đường chuẩn xác định hàm lượng thủy ngân 40

Hình 3.1 Biểu đồ so sánh hàm lượng As với một số quy chuẩn, tiêu chuẩn 45

Hình 3.2 Biểu đồ so sánh hàm lượng Pb với một số quy chuẩn, tiêu chuẩn 45

Hình 3.3 Biểu đồ so sánh hàm lượng Hg với một số quy chuẩn, tiêu chuẩn 46

Hình 3.4 Chỉ số Igeo của As trong trầm tích vùng ven biển tỉnh Thái Bình 50

Hình 3.5 Chỉ số Igeo của Pb trong trầm tích vùng ven biển tỉnh Thái Bình 50

Hình 3.6 Chỉ số Igeo của Hg trong trầm tích vùng ven biển tỉnh Thái Bình 51

Hình 3.7 Mức độ làm giàu As tại vùng ven biển tỉnh Thái Bình 53

Hình 3.8 Mức độ làm giàu Pb tại vùng ven biển tỉnh Thái Bình 53

Hình 3.9 Mức độ làm giàu Hg tại vùng ven biển tỉnh Thái Bình 54

Hình 3.10 Giá trị BSAF của các mẫu ngao lấy tại vùng ven biển tỉnh Thái Bình 57

Các vùng cửa sông, ven biển là nơi tích tụ các chất ô nhiễm có nguồn gốc từ nội địa Ở các vùng này, các chất ô nhiễm đặc biệt là các kim loại nặng được các dòng sông, con lạch mang từ lục địa ra gặp nước biển có độ pH cao tạo thành dạng keo kết hợp với các hạt lơ lửng lắng đọng xuống Do vậy, trầm tích vùng cửa sông, ven biển thường là nơi tập trung hàm lượng các kim loại nặng cao hơn trầm tích sông và trầm tích biển sâu Các KLN trong trầm tích tuỳ thuộc vào các yếu tố vật lý, hoá học của môi trường nước mà có thể dịch chuyển từ trầm tích vào nước và ngược lại Do đó, để xem xét một cách đầy

đủ mức độ ô nhiễm KLN của một nguồn nước không thể chỉ dựa trên các kết quả phân tích mẫu nước mà cần tập trung nghiên cứu cả trong các mẫu trầm tích Sự tích tụ kim loại nặng sẽ ảnh hưởng đến đời sống của các sinh vật thủy sinh, gây ảnh hưởng đến sức khỏe của con người thông qua chuỗi thức ăn Sự tích tụ KLN trong sinh vật có thể đe dọa sức khỏe của nhiều loài sinh vật đặc biệt cá, chim và con người Do vậy, xác định hàm lượng KLN trong trầm tích

là rất cần thiết bởi tính độc, tính bền vững và sự tích lũy sinh học của chúng Các kim loại nặng như As, Hg, Pb là những nguyên tố có độc tính cao nhất với môi trường thuỷ sinh Các nguyên tố này có trong nguồn nước thải của các khu đô thị, công nghiệp, khai thác mỏ và hoạt động sản xuất nông nghiệp chưa được xử lý hoặc xử lý chưa triệt để đổ vào nguồn nước qua hệ thống kênh mương chuyển vào các con sông đổ ra biển Khi các kim loại nặng chuyển vào môi trường nước, một phần nhỏ hòa tan trong nước, phần còn lại chúng được hấp phụ lên các hạt vật chất lơ lửng và lắng đọng lại trong trầm tích Tuy nhiên, khi điều kiện môi trường thay đổi, những trầm tích này

có thể chuyển từ dạng keo sang dạng hòa tan trong môi trường nước Bởi

2

vậy hàm lượng kim loại nặng trong nước và trong trầm tích có sự trao đổi qua lại với nhau Do vậy, hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích là một trong những thông tin cơ bản đánh giá mức độ gây hại đối với hệ sinh thái thủy sinh

Trong môi trường biển ven bờ, nhóm động vật nhuyễn thể sống đáy đã được các nhà khoa học chọn làm đối tượng nghiên cứu do khả năng tích tụ sinh học cao, đời sống ít di chuyển, ăn lọc bùn bã hữu cơ Để nghiên cứu khả năng tích tụ của sinh vật thì loài được chọn phải đáp ứng được các yêu cầu sau: Có đời sống tĩnh; có khả năng tích tụ chất ô nhiễm; có đời sống đủ dài;

có kích thước phù hợp để cung cấp mô thịt đủ lớn phục vụ phân tích và thu mẫu Nhuyễn thể hai mảnh vỏ có khả năng tích tụ chất ô nhiễm cao gấp nhiều lần trong môi trường nước, ăn lọc, ít di chuyển nên chúng thường được chọn làm các sinh vật chỉ thị, đối tượng nghiên cứu trong lĩnh vực độc học môi trường

Thái Bình là một tỉnh ven biển ở đồng bằng sông Hồng, với chiều dài bờ biển là 52 km Chính vì vậy mà tiềm năng thủy sản là một trong những thế mạnh của tỉnh Thái Bình Thái Bình có bốn con sông lớn chảy qua Phía bắc

và đông bắc có sông Hoá, phía bắc và tây bắc có sông Luộc (phân lưu của sông Hồng), phía tây nam là đoạn hạ lưu của sông Hồng, sông Trà lý (phân lưu cấp 1 của sông Hồng) chảy qua chính giữa từ tây sang đông Các con sông này đổ ra biển ở bốn của lớn tương ứng đó là Diêm Điền, Ba Lạt, Trà lý, Lân tạo ra một vùng bãi triều rộng khoảng 25.000 ha rất thuận lợi cho phát triển nuôi trồng thủy sản mặn, lợ, trong đó có nuôi ngao Tuy nhiên, Các con sông này trước khi chảy về hạ lưu tỉnh Thái Bình, chảy qua rất nhiều các khu, cụm công nghiệp và các khu đô thị cho nên nó mang theo một lượng chất thải lớn của các nguồn thải này đổ vào biển Theo nhận định của các nhà khoa học trên thế giới cũng như trong nước thì vùng cửa sông ven biển luôn tiềm ẩn những nguy cơ ô nhiễm môi trường, tác động đến sức khoẻ con người và các

hệ sinh thái ven biển Do vậy, hướng tiếp cận của đề tài lựa chọn địa điểm nghiên cứu là vùng ven biển tỉnh Thái Bình

Với các lý do trên, trong khuôn khổ một luận văn tốt nghiệp, tôi đã chọn

đề tài “Nghiên cứu, đánh giá mức độ tích lũy một số kim loại nặng As,

Hg, Pb trong trầm tích và ngao vùng ven biển tỉnh Thái Bình” góp phần

3

định hướng khai thác và phát triển nghề nuôi thủy sản vùng ven biển tỉnh Thái Bình một cách bền vững

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá được hiện trạng hàm lượng một số kim loại nặng As, Hg, Pb trong trầm tích vùng ven biển tỉnh Thái Bình

- Đánh giá mức độ tích lũy một số kim loại nặng As, Hg, Pb trong trầm tích và ngao vùng ven biển tình Thái Bình

3 Nội dung nghiên cứu

- Thu thập tài liệu có liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu

- Thu thập mẫu trầm tích, mẫu ngao trắng Bến Tre ở vùng ven biển tỉnh Thái Bình và bảo quản vận chuyển mẫu về phòng thí nghiệm

- Phân tích xác định hàm lượng một số kim loại nặng như As, Hg, Pb trong trầm tích và ngao ở vùng ven biển tỉnh Thái Bình, luận giải kết quả thu được

- Đánh giá hiện trạng hàm lượng một số kim loại nặng như As, Hg, Pb trong trầm tích vùng ven biển tỉnh Thái Bình, luận giải kết quả thu được

- Nghiên cứu mức độ tích lũy của các kim loại nặng thông qua việc tính toán chỉ số tích lũy địa hóa (Igeo: Geo-accumulation Index), nhân tố làm giàu trầm tích (EF:Sediment Enrichment Factor) và hệ số tích tụ sinh học trầm tích

(BSAF: Biota-sendiment accumulation factor)

4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tỉnh Thái Bình

1.1.1 Điều kiện tự nhiên

Phía Đông giáp Vịnh Bắc Bộ

Phía Tây giáp tỉnh Hà Nam

Phía Nam giáp tỉnh Nam Định

Phía Bắc giáp tỉnh Hưng Yên, Hải Dương và thành phố Hải Phòng

- Mùa hè: Bắt đầu từ giữa tháng 4 và kết thúc vào giữa tháng 10

Mưa: Lượng mưa chiếm 80% tổng lượng mưa cả năm, mưa mùa hè có cường độ rất lớn 200 - 300 mm/ngày Mưa lớn thường xẩy ra trong ngày có bão và dông, mưa mùa này không ổn định, có khi cả tháng không mưa, có khi mưa suốt tuần nên trong mùa này có thể gặp cả úng lẫn hạn

Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình trên 260C, cao nhất là 39,20C Trong mùa

hè thường gặp hai kiểu thời tiết, thời tiết dịu mát và thời tiết khô nóng kiểu gió Lào Những ngày dịu mát nhiệt độ dưới 250C, những ngày khô nóng nhiệt

độ có thể lên tới 39,20C, làm cho cây cối thoát nước mạnh, dễ bị khô héo Gió: Thịnh hành là gió Đông Nam Tốc độ gió trung bình từ 2 - 4 m/giây Vào mùa này thường hay xuất hiện bão Bão kèm theo gió mạnh và mưa to có sức tàn phá ghê gớm Bình quân mỗi năm có từ 2 - 3 cơn bão, cá biệt có năm có 6 cơn bão

Độ ẩm không khí: Mùa hè độ ẩm rất cao, nhất là những ngày mưa ngâu (tới 90%) Nhưng khi có gió Tây Nam xuất hiện, độ ẩm xuống thấp (có khi dưới 30%)

- Mùa đông lạnh: Bắt đầu từ giữa tháng 10 và kết thúc vào giữa tháng 4 Mưa: chiếm lượng nhỏ, khoảng 15 - 20% tổng lượng mưa cả năm Các tháng 12 và 1 lượng mưa thường nhỏ hơn lượng bốc hơi Tháng 2 và tháng 3

là thời kỳ mưa phùn và ẩm ướt Nhìn chung lượng mưa giữa các tháng trong năm không đều

Gió: Gió hướng Bắc, Đông Bắc và Đông Tuy gió không mạnh nhưng hay gây ra lạnh đột ngột

6

Độ ẩm không khí: Ngày khô hanh độ ẩm rất thấp, độ bốc hơi cao, thường xuất hiện vào đầu mùa Trong thời kỳ này hay gặp hạn nhưng có điều kiện làm ải đất Ngày thời tiết nồm thường xẩy ra vào cuối đông và thời kỳ chuyển sang hè, độ ẩm lớn trên 90%

- Các mùa chuyển tiếp thể hiện sự thay đổi của 2 hệ thống gió mùa: Đông Bắc (mùa đông) và Tây Nam (mùa hè) Do có các đặc tính khí tượng, thời tiết không ổn định Song hai mùa chuyển tiếp thời tiết có tính chất gần như mùa hè Như vậy đặc trưng là khí hậu gió mùa nhiệt đới nóng ẩm rất thuận tiện cho phát triển nông nghiệp Tuy nhiên tính biến động mạnh mẽ với điều kiện thời tiết như bão, dông, gió Tây Nam, gió bấc, đòi hỏi phải có biện pháp phòng tránh úng, bão, hạn, lụt

Thủy văn

Có 4 con sông lớn chảy qua:

- Phía Bắc và Đông Bắc có sông Hoá chảy qua địa phận ranh giới tỉnh có chiều dài 38 km

- Phía Bắc và Tây Bắc có sông Luộc chảy qua địa phận ranh giới dài 53 km

- Phía Nam và Tây Nam có sông Hồng chảy qua dài 77 km

- Giữa tỉnh có sông Trà Lý, phân nhánh của sông Hồng dài 67 km

Ngoài ra tỉnh còn có hệ thống sông ngòi chằng chịt Đặc điểm chung là các sông đều chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam và đổ ra biển với độ dốc mặt nước nhỏ, thoát nước chậm Do đó về mùa mưa lũ mực nước các sông lớn gây úng và xói lở cục bộ vào đất canh tác ngoài đê; hệ thống đê sông dài khoảng 285

km, ngăn lụt trong mùa mưa lũ và trên 70 km đê biển ngăn mặn

Là tỉnh ven biển nên các con sông trên địa bàn đều chịu ảnh hưởng của thuỷ triều, mỗi chu kỳ thuỷ triều từ 13 - 14 ngày, trung bình của triều cao là 1m về mùa mưa, thuỷ triều tác động tới xâm nhập mặn trên các sông lớn ảnh hưởng đối với nước tưới cho nông nghiệp

Nhìn chung hệ thống thuỷ văn thuận lợi về nguồn nước tưới cho sản xuất nông nghiệp, kể cả vào mùa khô và bồi đắp phù sa cho vùng đất ngoài đê thuộc các hệ thống sông Với 5 cửa sông lớn đổ ra biển tạo sự lắng đọng phù

sa và bồi đắp phù sa ven biển là thế mạnh lấn biển Mặt hạn chế là hàng năm

7

phải đầu tư sức người, sức của vào việc đắp đê, tu bổ đê sông, đê biển đồng thời phải đầu tư cho việc thau chua, rửa mặn đất nông nghiệp ở ven biển do bị ảnh hưởng của thuỷ triều

1.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội

Theo Cục thống kê tỉnh Thái Bình, năm 2015 toàn tỉnh có 1,7 triệu người, tăng 0,18% so với năm 2011, bình quân tăng trưởng 0,01%/năm Trong đó, dân số nam chiếm 48,3%, nữ chiếm 51,7%, nông thôn chiếm 89,6%, thành thị chiếm 10,4%

Dân số nam có xu hướng tăng nhanh hơn dân số nữ (bình quân năm 2010-2015 dân số nam tăng cao gấp 3,5 lần so với tốc độ tăng trưởng của dân

số nữ); Dân số tỉnh Thái Bình có xu hướng chuyển dịch từ nông thôn ra thành thị, điều này thể hiện rõ ở tốc độ tăng trưởng dân số ở hai khu vực này, khu vực nông thôn giảm 0,05%/năm, trong khi đó khu vực thành thị tăng 0,01%/năm (bình quân giai đoạn 2010-2015 dân số nông thôn giảm gấp 5 lần

so với tốc độ tăng trưởng của dân số thành thị) Điều này cho thấy kinh tế của tỉnh đang phát triển mạnh và có sức hút rất lớn dân số từ nông thôn ra thành thị, tuy nhiên điều này sẽ có tiềm ẩn rủi ro rất lớn về nguồn nhân lực phục vụ phát triển của khu vực nông, lâm và thủy sản, đặc biệt là lao động trong lĩnh vực khai thác thủy sản

1.1.3 Hiện trạng nuôi thủy sản vùng ven biển tỉnh Thái Bình

Phát triển nuôi ngao tại Thái Bình hiện được coi là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn Với lợi thế là tỉnh thuộc đồng bằng sông Hồng, có 5 cửa sông lớn đổ ra biển tạo nên vùng triều rộng lớn khoảng 25 nghìn ha; lưu lượng nước từ các sông đổ về hạ lưu kéo theo lượng phù sa, trầm tích hữu cơ với khồi lượng lớn, đã tạo điều kiện cho Thái Bình có một vùng triều thích hợp để nuôi nhuyễn thể, trong đó có ngao

Theo kết quả thống kê của Cục Thống kê Thái Bình, diện tích nuôi ngao bãi triều của tỉnh đã tăng từ 850 ha năm 2005 lên 1.089 ha năm 2010, tăng 28% Giai đoạn năm 2008 - 2010, diện tích nuôi ngao không tăng do hoạt động nuôi ngao chưa được quy hoạch thể, cơ chế chính sách hỗ trợ phát triển nuôi ngao chưa được các cấp quan tâm kịp thời Năm 2011, diện tích nuôi ngao đã đạt 1.300 ha, tăng 19% so với năm 2010; trong đó: huyện Tiền Hải

8

đạt 1.120 ha (tăng 21%), Thái Thụy đạt 180 ha (tăng 6,5%); năm 2012 diện tích đạt 2.385 ha, tăng mạnh 83% so với năm trước; trong đó: huyện Tiền Hải đạt 1.910 ha (tăng 70%), Thái Thụy đạt 475 ha (tăng 1,63%) Đây là kết quả của việc quy hoạch mở rộng diện tích vùng nuôi của các xã thuộc 2 huyện ven biển Thái Thụy, Tiền Hải Năng suất nuôi ngao bình quân từ 11,16 tấn/ha năm 2005 tăng lên 27,66 tấn/ha năm 2010 (tăng 1,37 lần) Giai đoạn 2008 -

2011, năng suất nuôi ngao đều tăng khá, từ 17,96 tấn/ha năm 2008 lên 21,68 tấn /ha năm 2009 và đạt đến 33,15 tấn/ha năm 2011, tốc độ tăng bình quân giai đoạn này đạt 22,7% Riêng năm 2012, năng suất nuôi ngao đạt 24,94 tấn/ha, giảm 25% so với năm trước Thực tế, nhiều hộ nuôi có năng suất đạt

từ 40 - 50 tấn/ha, cá biệt có hộ đạt 100 tấn/ha do mật độ nuôi cao, nhưng lại gặp rủi ro lớn trong sản xuất, khi điều kiện thời tiết khí hậu bất lợi dẫn đến ngao chết hàng loạt Sản lượng ngao thương phẩm giai đoạn 2008 - 2012 tăng dần với mức tăng bình quân hàng năm đạt 35,7%; cụ thể so với năm trước: năm 2008 đạt 19,5 nghìn tấn (tăng 51%), năm 2009 đạt 23,6 nghìn tấn (tăng 21%, đến năm 2012 đạt 59,5 nghìn tấn tăng 38%) [1]

Bảng 1.1 Kết quả hoạt động nuôi ngao tỉnh Thái Bình giai đoạn 2008 -

Thực hiện quy hoạch chung, từ năm 2011 đến nay diện tích đầm nước lợ được nông, ngư dân cải tạo chuyển sang ươm ngao giống tăng dần, năm 2011 đạt 115 ha, năm 2012 đạt 222 ha, tăng 93 ha (tăng 93%) Số cơ sở ươm, sản xuất giống ngao trong tỉnh ngày càng tăng Nếu như năm 2011 chỉ có 4 cơ sở lớn với số lượng giống sản xuất đạt 81,5 triệu con thì đến năm 2012 đã có 13

cơ sở sản xuất với số lượng sản xuất đạt 1,2 tỷ con [1]

9

Giá trị sản xuất ngao giai đoạn 2008 - 2012 cũng tăng mạnh qua các năm Năm 2008 giá trị sản xuất đạt 97,7 tỷ đồng tăng 50,8% so với năm 2007; năm 2009 tăng 20,7%; năm 2010 tăng 25,5%; năm 2011 tăng 45,4% và năm

2012 tăng 38% so với năm trước Cơ cấu giá trị sản xuất ngao trong tổng giá trị sản xuất hoạt động nuôi trồng thủy sản luôn ở mức khá, tăng dần từ 19,5% năm 2008 đến 32,4% năm 2011, năm 2012 cơ cấu giảm, đạt 27,3% do giá ngao thương phẩm từ giữa năm 2012 giảm nhiều so với năm 2011 Không chỉ đem lại giá trị kinh tế khá mà hàng năm hoạt động nuôi ngao tỉnh Thái Bình

đã giải quyết việc làm trực tiếp cho trên 1,4 nghìn lao động và hàng nghìn lao động thời vụ [1]

1.1.4 Hiện trạng một số kim loại nặng trong môi trường vùng ven biển tỉnh Thái Bình

Nguồn gây ô nhiễm môi trường biển tỉnh Thái Bình

Theo báo cáo hiện trạng môi trường tỉnh Thái Bình giai đoạn 2011 -

2015 [2] xác định các nguồn gây ô nhiễm môi trường biển Thái Bình chủ yếu bắt nguồn từ đất liền và các hoạt động trên biển, bao gồm:

Nguồn thải sinh hoạt: Với dân số của tỉnh gần 2 triệu người tập trung trên diện tích nhỏ, mật độ dân số cao đã tạo ra nguồn thải sinh hoạt rất lớn Cùng với đó, nhiều bãi rác ven sông, ven biển chưa được thiết kế phù hợp, chưa có hệ thống thu gom xử lý nước rỉ rác cũng là nguonf bổ sung đáng kể các chất ô nhiễm cho vùng ven bờ biển tỉnh Thái Bình

Nguồn thải nông nghiệp: Là địa phương có cơ cấu nông nghiệp cao với giá trị sản xuất nông, lâm, thủy sản trên địa bàn khu vực ven biển tăng trưởng bình quân hằng năm đạt trên 5% Do vậy, nguồn thải nông nghiệp ra vùng biển ven bờ của Thái Bình gồm các loại phân bón, hóa chất bảo vệ thực vật, lượng chất thải từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm Đặc biệt, hiện nay Thái Bình có diện tích nuôi trồng thủy hải sản mặn lợ đạt 6.992 ha (trong đó nuôi ngao 3.000 ha) nên có một lượng lớn chất hữu cơ và dinh dưỡng phát thải từ hoạt động nuôi thủy sản ven biển

Nguồn thải công nghiệp: Những năm gần đây, Thái Bình đẩy mạnh phát triển công nghiệp với các khu công nghiệp tập trung Sông Trà, Cầu Nghìn, Tiền Hải, Gia Lễ, Nguyễn Đức Cảnh, Phúc Khánh, trong đó giá trị sản xuất

10

công nghiệp trên địa bàn khu vực ven biển tăng trưởng bình quân 13,9

%/năm Bên cạnh đó, Thái Bình cũng là nơi tập trung nhiều làng nghề truyền thống (chạm bạc, thêu, dệt, chiếu cõi, thảm len, mây tre đan, gỗ mỹ nghệ )

Do đó phát sinh nguồn thải công nghiệp, các chất thải nguy hại, trong đó có các kim loại nặng

Nguồn thải do sông: Thái Bình có 4 con sông lớn chảy qua (sông Hóa, sông Luộc, sông Hồng, sông Trà Lý) cùng với hệ thống sông ngòi chằng chịt

đổ ra biển qua 5 cửa sông lớn (cửa Thái Bình, Diêm Điền, Trà Lý và Ba Lạt)

Do đó, nguồn gây ô nhiễm do sông mang ra vùng ven bờ biển tỉnh Thái Bình

là rất lớn

Các hoạt động trên biển: Thái Bình có hai huyện ven biển là Thái Thụy

và Tiền Hải, lực lượng ngư dân khai thác hải sản tương đối đông với trên 1.200 tàu thuyền Ngoài ra, Thái Bình cũng có các cảng, bến Diêm Điền, Cửa Lân nên có hàng trăm tàu vận tải biển Những hoạt động đánh bắt hải sản và vận tải biển cũng ít nhiều gây ô nhiễm cho vùng biển Thái Bình

Chất lượng trầm tích vùng ven biển tỉnh Thái Bình

Trong nghiên cứu về khả năng tích tụ các chất ô nhiễm trong vùng cửa sông Cấm - Bạch Đằng và Ba Lạt của tác giả Cao Thị Thu Trang và Nguyễn Mạnh Thắng [3] đã đưa ra kết quả tải lượng một số kim loại nặng As, Hg, Pb qua cửa Cấm - Bạch Đằng, Ba lạt và khả năng tích tụ các kim loại nặng này ở hai cửa sông cụ thể ở hai bảng dưới đây:

Bảng 1.2 Tải lượng chất ô nhiễm qua hai cửa sông Cấm - Bạch Đằng

(Số liệu tính toán, Cao Thị Thu Trang, Khả năng tích tụ các chất ô nhiễm

trong vùng cửa sông Cấm - Bạch Đằng và Ba Lạt)

11

Bảng 1.2 cho thấy, mỗi năm nguồn lục địa đưa ra qua cửa sông Cấm - Bạch Đằng khoảng 66 tấn Asen; 7 tấn thủy ngân; 570 tấn chì và khoảng 88 -99% lượng kim loại nặng này được đưa ra qua cửa sông trong mùa mưa lũ do tổng lượng nước trong mùa mưa lớn Đối với khu vực cửa Ba Lạt, mỗi năm

có khoảng 43,4 tấn asen; 13,8 tấn thủy ngân; 356,8 tấn chì đi qua cửa sông này

Bảng 1.3 Khả năng một số kim loại nặng As, Hg, Pb trong vùng cửa sông

Tích lũy trong trầm tích (%)

Tổng tích lũy (%)

Tải lượng (tấn)

Lưu giữ trong nước (%)

Tích lũy trong trầm tích (%)

Tổng tích lũy (%)

As 66,1 0,70 3,86 4,55 43,35 0,19 4,18 4,36

Hg 7,1 1,44 3,10 4,51 13,82 0,23 2,53 2,76

Pb 570,0 0,31 14,52 14,83 356,77 0,093 23,68 23,77 (Số liệu tính toán, Cao Thị Thu Trang, Khả năng tích tụ các chất ô nhiễm

trong vùng cửa sông Cấm - Bạch Đằng và Ba Lạt) Kết quả tại bảng 1.3 cho thấy các kim loại nặng tích tụ rất mạnh ở khu vực cửa sông, khoảng 3,8% asen, 3,1% thủy ngân, 14,5% chì được tích lũy trong khu vực cửa Cấm - Bạch Đằng trong khi con số này tại cửa Ba Lạt tương ứng là 4,3%, 2,76% và 23,77%

Nghiên cứu của tác giả Cao Thị Thu Trang đã đánh giá được khả năng tích tụ các kim loại nặng As, Hg, Pb trong trầm tích vùng cửa sông Ba Lạt thuộc tỉnh Thái Bình và để đánh giá toàn diện hơn, tác giả thực hiện đề tài nghiên cứu đánh giá khả năng tích lũy các kim loại nặng As, Hg, Pb trong trầm tích dọc ven bờ biển tỉnh Thái Bình

do nhiễm độc cadmi có tên gọi là bệnh “itai - itai” Hầu hết nạn nhân đều bị tổn thương thận và loãng xương và nhiều người dã chết Vụ nhiễm độc ở Toyama được xem là vụ nhiễm độc cadimi nghiêm trọng nhất từ trước đến nay Năm 1953 ở Nhật Bản, một nhà máy sản xuất hóa chất đã thải metyl thủy ngân ra vịnh Minamata, thông qua con đường thực phẩm đã gây ra các triệu chứng bệnh thần kinh và biết đến như là bệnh “Minamata” Ở dạng muối vô

cơ, thủy ngân đã gây nên các rối loạn thần kinh cho công nhân làm mũ nón trong ngành công nghiệp làm mũ của Hà Lan

Ở một số vùng trên thế giới, như ở Đài Loan, Nam Mỹ, Banglades, nồng độ của asen trong nước ngầm khá cao Cư dân sinh sống và sử dụng nước ngầm ở các vùng có nồng độ asen cao thường bị mắc bệnh như bệnh sừng hóa, tăng sắc tố da Phơi nhiễm ở mức nồng độ cao hơn có thể dẫn dến các hậu quả nghiêm trọng như bị hoại từ đầu ngón tay, ngón chan, ung thư Tại Thiên Tân (Trung Quốc), một lượng lớn chì và KLN độc hại khác từ

mỏ và quá trinh khai thác chế biến đã phát tán vào môi trường cao gấp 24 lần tiêu chuẩn cho phép gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cho khoảng 140.000 người Ở Sukinda (Ấn Độ), 60% nước uống bị nhiễm crom (VI) ở mức cao gấp hai lần so với tiêu chuẩn quốc tế Theo ước tính của một nhóm y

tế Ấn Độ, 84,75% số người chết ở khu mỏ này đều liên quan đến các bệnh do crom gây ra Vapi - một thành phố khác của Ấn Độ, theo điều tra cho thấy hàm lượng thủy ngân trong nước ngầm của thành phố cao hơn 96 lần so với tiêu chuẩn an toàn của tổ chức y tế thế giới (WHO), các KLN bị phát tán vào không khí và nhiễm vào các sản phẩm của địa phương, số người có nguy cơ

bị ảnh hưởng lên đến 71 nghìn người Ở La Oroya, một thành phố mỏ của Peru, 99% số trẻ em có hàm lượng chì nhiễm vào máu vượt quá mức cho phép, do các cơ sở nấu kim loại hoạt động từ những năm 1992

13

Tình hình nghiên cứu

Đứng trước hiện trạng tốc độ đô thị hoá và công nghiệp hoá nhanh ở các nước trên thế giới, đặc biệt là các nước đang phát triển Ô nhiễm môi trường biển do các kim loại nặng đang là vấn đề được các nhà khoa học, các nhà quản lý hết sức quan tâm, bởi ảnh hưởng của nó đến nền kinh tế, sức khoẻ cộng đồng cũng như những hệ luỵ lâu dài đến các hệ sinh thái thuỷ sinh Ô nhiễm môi trường bởi kim loại nặng trong trầm tích bề mặt, động vật đáy được các nhà khoa học trên thế giới tại rất nhiều các quốc gia như Trung Quốc, Pakistan, A-rập, Hàn Quốc, Ấn Độ, Bangladesh, Tuy-ni-di, Indonesia, Malaysia, Pháp, Pakistan, Morocco, Thổ nhĩ kỳ, Iran, Phần Lan, Hà Lan, Croatia, Canada…nghiên cứu đánh giá và công bố trong nhiều báo cáo khoa học

Các nghiên cứu đã đưa ra nguồn gốc phát sinh của các kim loại nặng do hai nguồn cơ bản, đó là nguồn gốc từ quá trình khoáng hoá các loại đá trong

tự nhiên và nguồn gốc phát sinh từ các hoạt động của con người [13,14,15,16] Các hoạt động của con người như: nước thải từ các khu công nghiệp hoá dầu, in ấn, luyện kim, công nghiệp điện tử, nước thải đô thị, các chế phẩm phân bón, thuốc trừ sâu sử dụng trong nông nghiệp đổ vào hệ thống thoát nước chung như kênh, mương, sông và cuối cùng đổ ra biển Vùng mà

bị ảnh hưởng lớn nhất đó là các vùng cửa sông ven biển, đây cũng là vùng được các nhà khoa học đặc biệt quan tâm đến sự tích luỹ của các kim loại nặng [16, 21]

As, Hg và Pb là những kim loại nặng có độc tính cao do các hoạt động của con người thải ra được chuyển vào môi trường nước, tích luỹ trong trầm tích và được tích luỹ trong các sinh vật thông qua chuỗi thức ăn Kết quả là ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người do việc sử dụng thực phẩm được chế biến từ các sinh vật sinh sống ở các vùng ven biển, phá huỷ hệ sinh thái thuỷ sinh Trong nghiên cứu của tác giả [20] đã cảnh báo về mức độ ô nhiễm nghiêm trọng của As, Pb trong trầm tích bề mặt vùng ven biển phía nam Trung Quốc, đặc biệt là vị trí gần các khu công nghiệp, khu đô thị như Hồng Kong, Pearl River Estuary

Các công bố cho thấy, các nhà khoa học trên thế giới đã rất quan tâm đến

ô nhiễm, tích lũy của các kim loại nặng trong trầm tích cũng như các tác động

14

của chúng đến các hệ sinh thái thủy sinh, cảnh báo mối nguy hiểm ảnh hưởng đến sức khoẻ con người Do vậy, việc nghiên đánh giá hàm lượng các kim loại nặng trong trầm tích là rất cần thiết được tiến hành, đặc biệt ở các nước

có nền kinh tế đang phát triển với tốc độ công nghiệp hoá, hiện đại hoá nhanh như Việt Nam

1.2.2 Ở Việt Nam

Hiện trạng ô nhiễm

Ở nước ta, trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của công nghiệp và đô thị đã làm gia tăng KLN vào môi trường nước Theo kết quả quan trắc và phân tích môi trường, ở các vùng ven biển gần các thị trấn và trung tâm công nghiệp hàm lượng các KLN như Cu, Pb, Cd, Co lớn hơn nhiều so với mức tự nhiên chúng có trong môi trường

Theo tuyển tập các báo cáo khoa học hội nghị môi trường toàn quốc

2005 của tác giả Nguyễn Kiêm Sơn và Đặng Ngọc Thanh về hiện trạng kim loại nặng ở môi trường biển Việt Nam [4], qua thống kê số liệu cho thấy khi KLN ở vùng Đà Nẵng tăng đột ngột vào năm 1993 là khởi đầu cho quá trình ô nhiễm biển ở vùng biển phía nam mà dấu hiệu rõ nhất vào năm 1994 xảy ra khi dịch bệnh tôm thông qua chuỗi thức ăn và hấp thụ của vi khuẩn - tảo độc đến tôm Cụ thể: Asen có nồng độ từ vết cho đến 1,08 mg/l, giá trị trung bình toàn vùng biển là 0,003963 mg/l, nhưng giá trị trung bình của các nồng độ lớn nhất trong các lần khảo sát là 0,0233 mg/l đã vượt quá nồng độ cho phép để nuôi trồng thủy sản, nhưng chưa vượt ngưỡng cho phép đối với bãi tắm, tuy nhiên ở một vài nơi cửa sông Nam Trung Bộ đã vượt ngưỡng cho phép đối với bãi tắm Giá trị nồng độ trung bình nhiều năm của asen là 0,003963 (trung bình nhỏ nhất là 0,00021 mg/l và trung bình lớn nhất là 0,0233 mg/l, giá trị cực đại là 0,0225 mg/l); chì có nồng độ vết đến 0,1371 mg/l (1,3 mg/l ở Đà Nẵng là rất cao), trung bình 0,002745 mg/l Đại bộ phận nồng độ chì vẫn ở dưới mức cho phép, trừ một vài nơi ở cửa sông vùng Đà Nẵng hay Nam Trung Bộ; thủy ngân có nồng độ vết đến 0,01mg/l, trung bình 0,000269 mg/l Đại bộ phận nồng độ thủy ngân chưa vượt quá giới hạn cho phép, trừ giá trị cực đại ở Nam Trung Bộ

15

Theo báo cáo của UBND thành phố Đà Nẵng cho biết hạ lưu sông Cu Đê

đã có những dấu hiêu ô nhiễm đáng lo ngại do tiếp nhận nguồn nước thải của KCN Hòa Khánh và KCN Liên Chiều với các thông số Cd vượt 1,4 - 1,6 lần, Cr(VI) vượt 3 lần, nồng độ Pb trong không khí vượt tiêu chuẩn đến 11 lần Hậu quả làm cá chết hàng loạt trên sông, sản lượng nuôi tôm bị giảm sút, hơn

9 ha đất trồng lúa bị bỏ hoang, ảnh hưởng lớn đến nguồn nước và đời sống của người dân địa phương

Các dẫn liệu trên cho thấy tình hình ô nhiễm KLN trong nước đã và đang gây ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe và chất lượng cuộc sống con người Nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả đánh giá ô nhiễm ô nhiễm KLN là vấn

đề có ý nghĩa thực tiễn, nhằm quan trắc và kiểm soát các ảnh hưởng của nó đến đời sống con người và môi trường

Tình hình nghiên cứu

Đứng trước hiện trạng ô nhiễm trầm trọng của hệ thống sông ngòi trong

cả nước thể hiện qua các hiện tượng như cá chết hàng loạt, các loại thủy sản nuôi trồng của bà con vùng ven biển liên tục bị dịch bệnh, các công trình nghiên cứu trong nước đã và đang hướng tới làm rõ nguyên nhân của các hiện tượng này Trầm tích được xem là một môi trường tiếp nhận hầu hết các chất

ô nhiễm do hoạt động sản xuất của con người Trong vài năm trở lại đây, vấn

đề ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích bắt đầu được quan tâm nhiều hơn ở Việt Nam, xuất phát từ thực trạng xả chất thải có chứa kim loại nặng và việc

sử dụng bừa bãi hoá chất bảo vệ thực vật không rõ nguồn gốc làm cho một số dòng sông trở thành dòng sông “chết”, các loại thủy sản dùng để chế biến thức ăn phục vụ đời sống con người có hàm lượng tích lũy kim loại nặng ở mức cao

Tác giả Trần Đức Thạnh và các cộng tác [5] trong công bố nghiên cứu

về “Vịnh ven bờ biển Việt Nam và tiềm năng sử dụng” đã đưa ra cảnh bảo về mức độ ô nhiễm kim loại nặng ở một số vịnh, trong đó có kết quả nghiên cứu ở vịnh Bái Tử Long cho thấy hàm lượng các nguyên tố như Cu, Pb, As trong trầm tích đã bị ô nhiễm ở mức độ trung bình

Hàm lượng kim loại nặng Cu, Pb, Cd, Hg trong trầm tích và các loài động vật đáy như vẹm xanh nuôi và sò lông tự nhiên tại vùng đầm Nha Phu,

16

Khánh Hòa [6] cho thấy hàm lượng hầu hết các kim loại nặng đã khảo sát trong trầm tích, vẹm xanh và sò lông đều ở dưới giới hạn khuyến cáo theo các tiêu chuẩn trong nước và quốc tế Chỉ có một trường hợp đặc biệt, hàm lượng của Cd trong sò lông cao hơn so với tiêu chuẩn khuyến cáo của Bộ Y tế

Trong công bố của tác giả Võ Văn Minh [7] cho thấy hàm lượng Cd trong trầm tích ở cửa Đại và cửa sông Sa Cần đã vượt so với quy chuẩn cho phép, hàm lượng các kim loại nặng còn lại tại các cửa sông đều nằm trong quy chuẩn cho phép Trong số các KLN đã phân tích, nồng độ Pb thấp hơn ngưỡng “yếu” so với tiêu chuẩn EQC và thế giới Ngược lại, hàm lượng Hg tuy không vượt QCVN 43:2012/BTNMT nhưng lại nằm ở ngưỡng ô nhiễm

“rất mạnh” so với tiêu chuẩn EQC của Canada, nhất là tại khu vực cửa Đại và cửa Thuận An Hàm lượng Cd trong loài Hến (Corbicula Subsulcata) tại khu vực cửa sông Sa Cần và khu vực cửa Đại đã vượt quy chuẩn Nồng độ Pb trong tất cả các mẫu đều vượt quy định cho phép từ 1,3 - 2 lần Đối với Hg, chỉ

có mẫu hến thu tại cửa Thuận An vượt quy định của thông tư 02/2011/TT-BYT Trong nghiên cứu [8] tác giả Lê Xuân Sinh cũng chỉ ra khả năng tích lũy của loài ngêu trắng được nuôi ở vùng cửa sông Bạch Đằng, Hải Phòng là rất lớn Các loài nhuyễn thể đặc biệt là các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ có khả năng tích tụ kim loại nặng rất lớn, ngay cả khi hàm lượng các kim loại nặng trong môi trường ở dạng vết chúng cũng có thể tích lũy [10,11,12] Do vậy các loài sinh vật đáy là đối tượng lan truyền các kim loại nặng trong chuỗi thức ăn, ảnh hưởng đến sức khoẻ của cộng đồng khi sử dụng các loại thực phẩm này được nuôi và đánh bắt tại các vùng có môi trường ô nhiễm

Trong công bố của tác giả Trần Thiện Cường và cộng sự [9] về đánh giá ảnh hưởng của một số mô hình nuôi tôm đến môi trường nước vùng ven biển huyện Thái Thụy, tỉnh Thái Bình Tác giả đã đánh giá được một số chỉ tiêu như BOD, pH, H2S và một số các đặc tính hóa học khác.Tuy nhiên, ảnh hưởng của các kim loại nặng đến chất lượng nước cũng như trầm tích là chưa được nghiên cứu

Hiện nay các nghiên cứu trong nước mới chỉ đưa ra được hiện trạng tích luỹ kim loại nặng, chưa đánh giá được mức độ rủi ro sinh thái ở các hàm lượng tích lũy khác nhau hay phân vùng mức độ ảnh hưởng để phục vụ quy

17

hoạch phát triển nuôi thủy sản cho các vùng ven biển Việt Nam Do vậy, việc nghiên cứu sự tích lũy một số kim loại nặng As, Hg, Pb là cần thiết để đánh giá mức độ rủi ro sinh thái và phục vụ phát triển bền vững nuôi thủy sản ở các vùng ven biển trên cả nước

1.3 Nguồn gốc phát sinh và tác hại của kim loại nặng trong nước và trầm tích

Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5 g/cm3 Chúng có thể tồn tại trọng khí quyển (dạng hơi), thủy quyển (các muối hòa tan), địa quyển (dạng rắn không tan, khoáng, quặng…) và sinh quyển (trong

cơ thể con người, động thực vật) Kim loại nặng được chia làm 3 loại: các kim loại độc (Hg, Cr, Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, As, Co, Sn…), những kim loại quý (Pd,

Pt, Au, Ag, Ru…), các kim loại phóng xạ (U, Th, Ra, Am,…)

Kim loại trong môi trường có thể tồn tại ở các dạng khác nhau như dạng muối tan, dạng ít tan như oxit, hidroxit, muối kết tủa và dạng tạo phức với chất hữu cơ Tùy thuộc vào dạng tồn tại đó mà khả năng tích lũy trong trầm tích và khả năng tích lũy sinh học của kim loại là khác nhau

Các cơ thể sống luôn cần một lượng rất nhỏ một số kim loại nặng (gọi là các nguyên tố vi lượng), nhưng nếu liều lượng vượt quá mức cho phép có thể gây hại cho cơ thể Sự tích lũy của các kim loại này trong một thời gian dài trong cơ thể sống có thể gây nên nhiều bệnh tật nguy hiểm

Trong phạm vi của luận văn này, chúng tôi chỉ tập trung vào nghiên cứu

ba kim loại nặng là Asen (As), thủy ngân (Hg) và chì (Pb)

1.3.1 Các nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng

Trong số tất cả các chất gây ô nhiễm, KLN là một trong những tác nhân nguy hiểm nhất vì đây là những chất khó phân hủy sinh học và tồn tại lâu trong môi trường, chúng xâm nhập vào trong môi trường thông qua cả hai nguồn: tự nhiên và con người

Các hoạt động tự nhiên như hoạt động của núi lửa, bão, lụt, sóng thần hoặc từ các mỏ khoáng sản, từ các loại đá trầm tích có thể gây ra ô nhiễm KLN Tuy nhiên, nguồn gốc chính gây ra ô nhiễm các KLN là do hoạt động của con người

Các KLN có thể đi vào nguồn đất, nước và không khí thông qua các chất

18

thải công nghiệp hay người tiêu dùng giải phóng các KLN vào sông suối, hồ, sông, và nước ngầm Không giống như các chất gây ô nhiễm hữu cơ, KLN không phân hủy tạo ra một thách thức rất lớn đối với các biện pháp khắc phục

ô nhiễm Một thảm họa môi trường nổi tiếng gắn liền với các KLN là bệnh Minamata do ô nhiễm thủy môi trường được liệt kê trong bảng 1.1 Một số nước thải ra từ các nhà máy giấy, nhà máy phân bón có thêm kiềm, amoni, xianua và các KLN vào các nguồn nước Nước thải từ các ngành công nghiệp luyện gang, cán thép, làm sạch kim loại, mạ điện, sản xuất pin, acquy, khai thác mỏ thường chứa một lượng đáng kể của các ion KLN Ngoài ra thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu và các chất độc hại khác qua quá trình phân hủy từ từ, các KLN không bị loại bỏ và vẫn tồn tại trong đất, trầm tích tại nơi nó được thải ra

Bảng 1.4 Nguồn thải một số kim loại của một số

ngành công nghiệp phổ biến

1 Crom (cả hai

hóa trị III vàVI)

Mạ crom, lọc dầu, các ngành công nghiệp mạ điện, da, thuộc da, sản xuất dệt may và chế biến bột giấy

2 Niken Mạ điện, sơn và bột, sản xuất pin, luyện kim

và phân bón supe lân

3 Chì Công nghiệp luyện kim, sản xuất pin, acquy,

nhựa…

4 Đồng Ngành công nghiệp mạ điện, công nghiệp nhựa, luyện kim và công nghiệp khí thải

5 Kẽm Công nghiệp cao su, sơn, thuốc nhuộm, chất bảo quản gỗ và thuốc mỡ

6 Cadmi

Pin niken-cadimi, các ngành công nghiệp mạ điện, phân bón phosphate, chất tẩy rửa, sản phẩm tinh chế dầu mỏ, bột sơn màu, thuốc trừ sâu, ống mạ kẽm, nhựa, polyvinyl và nhà máy lọc dầu

7 Sắt Tinh chế kim loại, bộ phận động cơ

8 Nhôm Các ngành công nghiệp sản xuất dây điện,

gốm sứ, phụ tùng ô tô, nhôm phosphate và thuốc trừ sâu

19

9 Asen Bụi công nghiệp, chất bảo quản gỗ và thuốc

nhuộm

10 Thủy ngân Bóng đèn điện, chất bảo quản gỗ, thuộc da, thuốc mỡ, nhiệt kế, keo dán và sơn

1.3.2 Tính chất và tác hại của một số kim loại nặng

Ở nồng độ thấp một số KLN kích thích một số quá trình sinh học, nhưng

ở nồng độ cao vượt ngưỡng cho phép thì trở nên độc hại Không phân hủy sinh học, các kim loại này tích tụ ở các bậc dinh dưỡng khác nhau thông qua chuỗi thức ăn và có thể gây ra các vấn đề sức khỏe con người Ở người các kim loại này tích tụ trong mô sống và do đó gây nên sự nguy hiểm Một số kim loại gây ra cảm giác khó chịu về thể chất, còn một số kim loại khác có thể gây ra bệnh đe dọa đến tính mạng, thiệt hại cho hệ thống của cơ thể sống, hoặc một số thiệt hại khác Trong phạm vi giới hạn của đề tài, chúng tôi chỉ tập trung nghiên cứu ba kim loại: asen, chì, và thủy ngân trong trầm tích Một

số tác dụng có hại phổ biến và nguy cơ đối với sức khỏe của ba kim loại nặng đối với con người được đưa ra dưới đây

Tính chất và tác hại của Asen

Asen xâm nhập vào nước chủ yếu từ các công đoạn hòa tan chất của quặng mỏ, từ nước thải công nghiệp, nông nghiệp, thuốc trừ sâu, diệt cỏ ở dạng các chất hữu cơ có chứa asen như metylarsenic axit, dimetylarsinic axit

… Các nguồn phát sinh asen bao gồm:

- Quá trình sử dụng thuốc trừ sâu, phân bón có chứa asen trong nông nghiệp và quá trình bảo quản gỗ

- Quá trình hòa tan các khoáng chứa asen trong tự nhiên và lắng đọng asen trong khí quyển

- Quá trình sản xuất công nghiệp

Nhiễm độc asen mãn tính do tiếp xúc lâu dài qua nước uống khác rất nhiều với nhiễm độc cấp tính Những triệu chứng tức thời của nhiễm độc cấp tính là nôn mửa, viêm thực quản, đau vùng ổ bụng và đi ngoài ra nước lẫn máu

20

Mức tiếp xúc asen lâu dài qua nước uống gây bệnh ung thư da, phổi, bàng quang đường niệu và thận, cũng như những biến đổi về da như biến đổi nhiễm sắc tố à biểu bì dày lên (sừng hóa) Tăng rủi ro ung thư phổi và bàng quang và các tổn thương da liên quan tới asen đã phát hiện thấy các nồng độ dưới 0,05mg/l asen chứa trong nước uống

Hấp thụ asen qua da là rất ít, do vậy rửa tay chân, tắm giặt… bằng nước

có chứa asen không gây rủi ro đến sức khỏe con người Khi tiếp xúc lâu dài với asen theo dõi thấy những biểu hiện đầu tiên trên da: thay đổi nhiễm sắc tố, rồi sau đó là da bị sừng hóa Sau đó có hiện tượng ung thư da và thường phát triển sau 10 năm

Tính chất và tác hại của chì

Chì là kim loại tồn tại phổ biến trong tất cả các môi trường, trong nhiều pha khác nhau và trong tất cả các hệ thống sinh học chì tồn tại ở dạng số oxi hóa +2 ở pH cao, chì trở nên ít tan và khả năng tích lũy sinh học thấp do tạo phức với chất hữu cơ, liên kết với oxit và silica của sét, và kết tủa dạng cacbonat và hidroxit

Chì là một nguyên tố có độc tính cao với con người và động vật Chì tác động lên hệ thống tổng hợp hem của hemoglobin do kìm hãm các enzim tham gia xúc tác ở các giai đoạn khác nhau trong quá trình tổng hợp hem Enzim Delta - aminolevulinic - dehydrotase (ALAD) bị kìm hãm khi nồng độ chì trong máu cao hơn 10µg/dl Khi nồng độ chì trong máu cao hơn 50µg/dl sẽ gây ra nguy cơ mắc triệu chứng thiếu máu, thiếu sắc tố da, màng hồng cầu kém bền vững Với nồng độ chì cao hơn 80µg/dl trong máu gây ra các bệnh

về não với các biểu hiên lâm sàng là: mất điều hòa, vận động khó khăn, giảm

ý thức, ngơ ngác, hôn mê và co giật Khi phục hồi thường kèm theo các di chứng như động kinh, đần độn và trong một vài trường hợp bị bệnh thần kinh

về thị giác và mù Ở trẻ em, tác động này xảy ra khi nồng độ chì trong máu là 70µg/dl Ngoài ra, trẻ còn bị triệu chứng hoạt động thái quá (năng động), thiếu tập trung và giảm nhẹ chỉ số IQ

Chì thâm nhập vào cơ thể qua đường nước uống, thực phẩm, hô hấp khả năng loại bỏ chì khỏi cơ thể rất chậm, chủ yếu qua đường nước tiểu Chu kì bán đào thải của chì trong máu khoảng một tháng, trong xương khoảng 20 -

không khí; còn ở khu dân cư thì phải nhỏ hơn 0.005 mg/m3 Tuy nhiên, bụi chì trong khu vực sản xuất công nghiệp cao hơn nhiều lần cho phép Dọc các trục lộ giao thông, dù giờ đây không dùng xăng pha chì nữa nhưng lượng bụi chì cũng không giảm đáng kể

Chì có trong nước thải của các cơ sở sản xuất pin, acquy, luyện kim, hóa dầu Hoặc đưa vào môi trường nước từ nguồn không khí bị ô nhiễm do khí thải giao thông Chì có khả năng tích lũy trong cơ thể, gây độc thần kinh, gây chết nếu bị nhiễm độc nặng Chì cũng rất độc đối với động vật thủy sinh Chì đặc biệt độc hại đối với não và thận, cơ quan sinh sản và hệ thống tim mạch của con người khi bị nhiễm độc chì sẽ ảnh hưởng có hại tới chức năng của trí óc, thận, gây vô sinh, sẩy thai và tăng huyết áp Đặc biệt chì là mối nguy hại đối với trẻ em Một số kết quả nghiên cứu cho 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 với trẻ em bị nhiễm chì Nhiễm chì làm cho hệ thần kinh luôn căng thẳng và mất 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 rủi ro về bệnh tim mạch

Ô nhiễm chì gây hại cho sức khỏe hiện nay vẫn là một hiểm họa môi trường chung ở các nước công nghiệp và các nước đang phát triển

Tính chất và tác hại của thủy ngân

Thủy ngân là một trong những kim loại nặng được đặc biệt quan tâm Trong địa quyển thủy ngân tồn tại chủ yếu dưới dạng sunfit và sẽ được biến đổi do các vi sinh vật từ Hg2+ thành Hg hoặc do quá trình metyl hóa hoặc dimethyl hóa Trong hệ thống nước bão hòa oxy, có thể thấy thủy ngân ở

Các hợp chất thủy ngân được ứng dụng rộng rãi trong các ngành kỹ thuật khác nhau (quá trình điện phân, xúc tác, thuốc bảo vệ thực vật…) tổng sản lượng thủy ngân trên toàn cầu khoảng 10.103 tấn/năm Dưới đây là bảng về tỷ

lệ sử dụng thủy ngân trên toàn cầu, trong các ngành kỹ thuật:

Bảng 1.5 Tỷ lệ sử dụng thủy ngân trong một số ngành kỹ thuật

Ta thấy thủy ngân sử dụng cho công nghiệp điện phân, kỹ thuật điện tử

là chiếm ưu thế Vì vậy để giảm thiểu thủy ngân đi vào môi trường cần chú ý giảm lượng thủy ngân dùng trong các ngành trên

Thủy ngân có thể thâm nhập vào nguồn nước chủ yếu từ nguồn nước thải công nghiệp của các nhà máy hóa chất tuy nhiên không loại trừ nước rửa trôi các hóa chất xử lý các loại hạt gieo trồng Trong môi trường nước, một phần đáng kể thủy ngân sẽ chuyển hóa thành metyl thủy ngân nên trong chuỗi thực phẩm lại xuất hiện chính hợp chất bền và rất độc này

Tiếp xúc với metyl thủy ngân mãn tính ảnh hưởng đến hệ thống thần kinh trung ương (CNS) và các triệu chứng có thể bao gồm: khó chịu, mất trí nhớ, thay đổi hành vi, mờ mắt, suy giảm trí nhớ, chậm phát triển

23

1.4 Tổng quan về các phương pháp xác định hàm lượng kim loại nặng 1.4.1 Phương pháp thu và bảo quản mẫu

a Phương pháp lấy mẫu

Mẫu trầm tích bùn đáy được lấy theo tiêu chuẩn TCVN 6663-19: 2015 - Tiêu chuẩn quốc gia về chất lượng nước - Lấy mẫu- Phần 19: Hướng dẫn lấy mẫu trầm tích biển

Tiêu chuẩn này cung cấp hướng dẫn về lấy mẫu trầm tích tại các vùng biển để phân tích các đặc tính vật lý và hóa học phục vụ mục đích quan trắc

và đánh giá môi trường

Thiết bị, dụng cụ lấy mẫu:

b Bảo quản mẫu

Các mẫu được đựng vào bao polypropylene có đánh số, ghi rõ thời gian

và địa điểm lấy mẫu Mẫu được bảo quản trong thùng đá để mang về phòng thí nghiệm

1.4.2 Phương pháp xử lý mẫu

a Kỹ thuật vô cơ hóa khô

Nguyên tắc: kỹ thuật vô cơ hóa khô là kỹ thuật nung để xử lý mẫu trong

lò nung ở một nhiệt độ thích hợp (450 - 750 oC), song thực chất đây chỉ là bước đầu tiên của quá trình xử lý mẫu vì sau khi nung, mẫu bã còn lại phải được hòa tan (xử lý tiếp) bằng dung dịch muối hay dung dịch axit phù hợp thì mới chuyển được các chất cần phân tích trong tro mẫu vào dạng dung dịch để sau đó xác định nó theo một phương pháp đã chọn, khi nung, các chất hữu cơ của mẫu sẽ bị đố cháy thành CO2 và nước

24

Nhiệt độ nung: nhiệt độ nung xử lý mẫu thường nằm trong khoảng 450 -

750 oC, tùy thuộc vào mỗi loại mẫu và các chất cần phân tích và phải đảm bảo đốt cháy được hết các chất hữu cơ và không làm mất đi chất phân tích Ví dịu khi nung xử lý các mẫu rau quả và thực phẩm ở nhiệt độ từ 500 - 550 0C để xác định các kim loại nặng, các kim loại kiềm và kiềm thổ Song nếu không

có chất phụ gia bảo vệ thì thường các nguyên tố Cd, Pb, Zn,…có thể bị mất từ

10 - 15%, mà chúng ta không khống chế được nhiệt độ nung phụ thuộc vào :

- Bản chất của mẫu và chất phân tích

- Cấu trúc, dạng liên kết, loại hợp của các chất trong mẫu

Thời gian nung : Có thể từ 5 - 12 giờ, thùy thuộc vào :

- Mỗi loại chất mẫu

- Mỗi chất phân tích

- Cấu trúc, dạng liên kết, loại hợp của các chất trong mẫu

Kỹ thuật vô cơ hóa khô thường được dùng cho các mẫu hữu cơ, xử lý để xác định các kim loại và các mẫu quặng vô cơ có cấu trúc bền vững, khó tan trong các axit mạnh Việc cô cơ hóa khô cũng có thể được thực hiện khi có thêm chất phụ gia nhằm bảo vệ các chất phân tích không bị mất, góp phần làm cho mẫu được phân hủy nhanh và triệt để hơn

b Kỹ thuật vô cơ hóa ướt

Vô cơ hóa ướt bằng axit mạnh đặc nóng

Nguyên tắc :

Dùng axit mạnh đặc nóng (ví dụ HCl, H2SO4) hay axit mạnh, đặc và nóng có tính oxy hóa mạnh (HNO3, HClO4), hoặc hỗn hợp hai axit (H2SO4 + HNO3), hay ba axit (H2SO4 + HNO3 + HClO4), hoặc là một axit đặc và một chất oxy hóa mạnh )H2SO4 + KMnO4),…để phân hủy mẫu trong điều kiện đun nóng trong bình Kendan, trong ống nghiệm

Lượng axit cần dùng để phân hủy mẫu thường gấp 10 - 15 lần lượng mẫu, thùy thuộc vào mỗi loại mẫu và cấu trúc vật lý hóa học của nó

25

Thời gian phân hủy mẫu trong các hệ hở, bình Kendan, ống nghiệm, cốc,…thường từ vài giờ đến hàng chục giờ, cũng tùy loại mẫu, bản chất của các chất

Vô cơ hóa ướt bằng dung dịch kiềm mạnh đặc nóng

Nguyên tắc : Trong phương pháp này người ta thường dùng các dung dịch kiềm mạnh đặc nóng (NaOH, KOH 15 - 20%), để phân hủy mẫu phân tích trong điều kiện đun nóng trong bình Kendan hay trong hộp kín hoặc lò vi sóng

Lượng dung dịch phân huỷ : cần lượng lớn từ 8 - 15 lần lượng mẫu

Thời gian phân hủy : từ 4 - 12 giờ tong hệ hở còn trong lò vi sóng chỉ cần thời gian 1 - 2 giờ

Nhiệt độ phân hủy : Là nhiệt độ sôi củng dung dịch kiểm, thường trong khoảng 150 - 200 0C

Ưu nhược điểm của phương pháp :

- Hầu như không bị mất chất phân tích

- Thời gian phân hủy mẫu dài

- Tốn nhiều hóa chất

- Dễ bị nhiễm bẩn

- Phải đuổi axit, kiềm dư lâu

c Kỹ thuật vô cơ hóa khô - ướt kết hợp

Nguyên tắc: Nguyên tắc của kỹ thuật này là mẫu được phân hủy trong

chén hay cốc nung Trước tiên, thực hiện xử lý ướt sơ bộ cấu trúc ban đầu của các hợp chất mẫu và tạo điều kiện giữ một số nguyên tố có thể bay hơi khi nung Sau đó nung ơ nhiệt độ thích hợp vì thế lượng axit dùng để xử lý thường chi bằng 1/4 hay 1/5 lượng cần dùng cho xử lý ướt sau đó nung sẽ nhanh hơn và quá trình xử lý sẽ triệt đê hơn xử lý ướt, đồng thời lại hạn chế được sự mất đi của một số kim loại nặng khi nung Do đó đã tận dụng được

ưu điểm của cả hai kỹ thuật xử lý ướt và xử lý khô, nhất là giảm bớt được các

hóa chất khi xử lý ướt, sau đó hòa tan mẫu sẽ thu được dung dịch mẫu trong

26

Các quá trình vật lý và hóa học xảy ra khi xử lý là tương tự như trong xử

lý ướt và khô đã nêu ở trên, song đây là sự kết hợp cả hai kỹ thuật liên tiếp nhau Trong đó xử lý ướt ban đầu là để bảo vệ một số nguyên tố cho xử lý khô tiếp theo không bị mất Cách này thích hợp cho các mẫu có nền là chất hữu cơ như rau quả, thực phẩm…xử lý để xác định các kim loại và một số phi kim

Để khắc phục các nhược điểm của từng phương pháp, hiện nay có các thiết bị hỗ trợ quá trình phá mẫu Lò vi sóng là một thiết bị điển hình hạn chế các nhược điểm của kỹ thuật vô cơ hoá mẫu ướt, lượng axit sử dụng trong quá trình vô cơ hoá mẫu giảm đáng kể, hệ thống phá mẫu kín tránh nhiễm bẩn từ bên ngoài vào, mẫu được vô cơ hoá triệt để bằng nguồn nhiệt lò vi sóng mạnh Trong luận án này tác giả áp dụng kỹ thuật vô cơ hoá ướt kết hợp lò vi sóng để xử lý mẫu xác định hàm lượng As, Hg, Pb trong trầm tích và ngao

1.4.3 Các phương pháp xác định hàm lượng kim loại nặng

Các kim loại nặng trong trầm tích thường tồn tại ở hàm lượng vết, do đó việc phân tích và định lượng vết nguyên tố là rất cần thiết Trên thế giới một loạt các phương pháp phân tích lý hóa được phát triển để mở rộng việc định lượng các chất mức độ vi lượng (lượng vết và siêu vết) Sau đây là một số phương pháp phân tích định lượng các vết KLN được trình bày

a Phương pháp quang phổ

Phổ hấp thụ phân tử (UV - VIS)

Nguyên tắc xác định của phương pháp phổ hấp thụ phân tử dựa trên việc

đo độ hấp thụ ánh sáng (hay độ truyền qua T) của một dung dịch phức tạo thành giữa ion cần xác định với một thuốc thử vô cơ hay hữu cơ trong môi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm sáng

Phương pháp này có độ nhạy không cao nhưng là một trong các phương pháp được sử dụng khá phổ biến Tuy nhiên phương pháp này chịu nhiều yếu

tố ảnh hưởng như: pH, thuốc thử, các ion có mặt trong dung dịch…

Tóm lại, phương pháp trắc quang có độ nhạy, độ ổn định và độ chính xác khá cao, được sử dụng nhiều trong phân tích vi lượng Nhược điểm của phương pháp này là không chọn lọc, một thuốc thử có thể tạo phức với nhiều ion

27

Đối với việc phân tích các KLN trong mẫu trầm tích, do thành phần mẫu phức tạp và đặc biệt nhiều kim loại ở cỡ nồng độ ppb, phương pháp này không đủ độ nhạy và độ chọn lọc do đó rất ít được sử dụng

Phổ phát xạ nguyên tử (AES)

Về mặt nguyên tắc, phương pháp AES dựa trên sự xuất hiện phổ phát xạ của nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích ở trạng thái khí khi có sự tương tác với nguồn năng lượng phù hợp, các bước để đo phổ AES của mẫu phân tích như sau:

Bước 1: Thực hiện quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu phân tích bằng một nguồn năng lượng phù hợp

Bước 2: Kích thích tiếp cho đám hơi nguyên tử phát xạ

Bước 3: Thu, phân li và ghi lại phổ của mẫu nhờ hệ thống máy quang phổ

Ban đầu phương pháp quang phổ phát xạ được sử dụng trong hóa phân tích với hai nguồn là hồ quang điện và tia lửa điện, đến năm 1928 Lunegardh

đã chứng minh có phổ AES bằng nguồn ngọn lửa của không khí- axetylen với hệ phun khí mao dẫn, và áp dụng cho phân tích nông nghiệp Tuy nhiên

kỹ thuật này đã bị lãng quên cho đến khi Greenfield ở Anh và Fasselin - Mỹ phát triển sử dụng nguốn plasma cảm ứng cao tần (ICP), kỹ thuật này đã loại

bỏ được những vấn đề liên quan đến nguồn ngọn lửa, hồ quang và tia điện Phương pháp AES có độ nhạy rất cao thường từ n.10-3 đến n.10-4%, đặc biệt nếu dùng nguồn kích thích là ICP thì độ nhạy có thể lên đến n.10-5 đến n.10-6%, lại tốn ít mẫu, có thể phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong cùng một mẫu

Vì vậy, đây là phương pháp dùng để kiểm tra đánh giá hoá chất, nguyên liệu tinh khiết, phân tích lượng vết ion kim loại độc trong nước, lương thực, thựcphẩm

Với sự ưu việt của nguồn plasma cao tần cảm ứng (có năng lượng lớn nhiệt độ từ 5000-10000oC nên hiệu suất nguyên tử hóa cao, hóa hơi được hầu hết mọi trạng thái của vật liệu do đó có độ nhạy cao và ổn định tốt, ít bị ảnh

Về nguyên tắc: Khi nguyên tử tồn tại tự do ở thể khí và ở trạng thái năng

lượng cơ bản, thì nguyên tử không thu hay không phát ra năng lượng.Tức là nguyên tử ở trạng thái cơ bản Song, nếu chiếu vào đám hơi nguyên tử tự do một chùm tia sáng đơn sắc có bước sóng phù hợp, trùng với bước sóng vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố phân tích, chúng sẽ hấp thụ tia sáng đó sinh ra một loại phổ của nguyên tử Phổ này được gọi là phổ hấp thụ của nguyên tử Do đó các bước đo phổ AAS cũng gồm ba bước như phổ phát xạ, nhưng ngược nhau ở quá trình thực hiện bước thứhai

Bước 1: Thực hiện quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu phân tích bằng một nguồn năng lượng phù hợp

Bước 2: Chiếu vào đám hơi nguyên tử tự do một chùm tia đơn sắc có bước sóng phù hợp

Bước 3: Thu, phân li và ghi lại phổ của mẫu nhờ hệ thống máy quang phổ

Với hai kỹ thuật nguyên tử hóa, nên chúng ta cũng có hai phép đo tương ứng Đó là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử trong ngọn lửa (F-AAS có độ nhạy

cỡ 0,1μg/ml) và phép đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS có

độ nhạy cao hơn kỹ thuật ngọn lửa 50-1000 lần, cỡ 0,1-10ng/ml)

Cơ sở của phân tích định lượng theo AAS là dựa vào mối quan hệ giữa cường độ vạch phổ và nồng độ nguyên tố cần phân tích theo biểu thức: