Nghiên cứu, xác định mối quan hệ giữa hàm lượng một số kim loại nặng trong hến sông (corbicula sp), trùng trục (lanceolaria sp) và trầm tích sông cầu

Xin trân trọng cảm ơn sự hỗ trợ kinh phí từ đề tài khoa học và công nghệ cấp Bộ Tài nguyên và Môi trường “Nghiên cứu sử dụng quần xã động vật đáy không xương s ống cỡ lớn để đánh giá mứ

B Ộ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN C U, C Đ NH M I QU N H GI HÀM LƯ NG MỘT S IM LOẠI N NG TRONG

H N SÔNG COR ICUL SP TR NG TR C

L NCEOL RI SP VÀ TR M T CH SÔNG C U

M I ĐĂNG HO

H À NỘI, NĂM 2019

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN C U, C Đ NH M I QU N H GI HÀM LƯ NG MỘT S IM LOẠI N NG TRONG

H N SÔNG COR ICUL SP TR NG TR C

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

Cán b ộ hướng dẫn chính: TS BÙI THỊ THƯ

Cán b ộ chấm phản biện 1: PGS TS Nguyễn Thị Hà

Cán b ộ chấm phản biện 2: TS Dương Thị Lịm

Lu ận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:

H ỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Ngày 22 tháng 04 năm 2019

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của

TS Bùi Thị Thư Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn đều đảm bảo tính trung thực, khoa học và chưa được công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào bởi một tác giả khác

Một số kết quả trong nghiên cứu này được sự hỗ trợ kinh phí từ đề tài cấp Bộ Tài nguyên và Môi trường mã số TNMT.2017.04.13

Hà N ội, ngày tháng năm 2019

H ỌC VIÊN

Mai Đăng Khoa

ii

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn thạc sĩ với tên đề tài: “Nghiên cứu, xác định mối quan h ệ giữa hàm lượng một số kim loại nặng trong hến sông (Corbicula sp.), trùng tr ục (Lanceolaria sp.) và tr ầm tích sông Cầu” Em xin chân thành cảm ơn

TS Bùi Thị Thư đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và động viên giúp em hoàn thành luận văn này

Xin trân trọng cảm ơn sự hỗ trợ kinh phí từ đề tài khoa học và công nghệ cấp Bộ Tài

nguyên và Môi trường “Nghiên cứu sử dụng quần xã động vật đáy không xương

s ống cỡ lớn để đánh giá mức độ ô nhiễm trầm tích sông Cầu thuộc hệ thống sông Thái Bình” mã số TNMT 2017.04.13 cho các nội dung nghiên cứu của luận văn

Đề tài luận văn được thực hiện tại Phòng Thí nghiệm Môi trường, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội với sự hỗ trợ và giúp đỡ của cán bộ, giảng viên và các bạn sinh viên cùng nhóm nghiên cứu

Tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến quý thầy cô Khoa Môi trường, các cán bộ Tổ quản lý Phòng Thí nghiệm Môi trường, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường

Hà Nội đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học cao học và làm luận văn tại Trường

Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn Chính quyền địa phương, Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh và Hải Dương 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

Cảm ơn các anh chị em, bạn bè, gia đình và người thân đã luôn đồng hành, động viên tôi trong quãng thời gian hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà N ội, ngày tháng năm 2019

H ỌC VIÊN

Mai Đăng Khoa

iii

M ỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC CÁC HÌNH vi

THÔNG TIN LUẬN VĂN Error! Bookmark not defined DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 Tổng quan về lưu vực sông Cầu 4

1.1.1 Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội lưu vực sông Cầu 4

1.1.2 Hiện trạng môi trường lưu vực sông Cầu 6

1.2 Tổng quan về trầm tích và sự tích lũy kim loại nặng trong trầm tích 8

1.2.1 Trầm tích và sự hình thành trầm tích 8

1.2.2 Cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy kim loại vào trầm tích 8

1.2.3 Nguồn gốc phát sinh và độc tính của kim loại nặng 9

1.2.4 Một số nghiên cứu về tích lũy kim loại nặng trong trầm tích trên thế giới và ở Việt Nam 16

1.3 Động vật đáy và sự tích lũy kim loại nặng trong động vật đáy (hến, trùng trục) 18

1.3.1 Tổng quan về động vật đáy 18

1.3.2 Tổng quan về loài hến (Corbicula sp.) và loài trùng trục (Lanceolaria sp.) 19

1.4 Phương pháp đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích và động vật đáy 23

1.4.1 Chỉ số và tiêu chuẩn đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích 23

1.4.2 Chỉ số và tiêu chuẩn đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong động vật đáy 25 Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 Đối tượng và thời gian nghiên cứu 27

2.2 Địa điểm nghiên cứu 27

2.3 Phương pháp nghiên cứu 27

2.3.1 Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu 27

2.3.2 Phương pháp thực nghiệm 27

2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu và đánh giá kết quả 42

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44

iv

3.1 Hàm lượng kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd và Cr trong trầm tích sông Cầu 44

3.1.1 Kết quả xác định hàm lượng các kim loại nặng trong trầm tích sông Cầu 44

3.1.2 Đánh giá mức độ phân bố và tương quan giữa KLN trong trầm tích sông Cầu 50

3.1.3 Đánh giá khả năng tích lũy KLN trong trầm tích sông Cầu theo chỉ số địa chất (Igeo) 51

3.2 Hàm lượng kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd và Cr trong động vật đáy sông Cầu 54 3.2.1 Kết quả xác định hàm lượng nặng trong động vật đáy sông Cầu 54

3.2.2 Đánh giá khả năng tích lũy kim loại nặng trong động vật đáy sông Cầu 62

3.3 Kết quả xác định mối quan hệ giữa hàm lượng kim loại nặng trong động vật đáy và trầm tích sông Cầu 64

3.3.1 Kết quả xác định mối quan hệ giữa hàm lượng kim loại nặng trong loài hến và trầm tích sông Cầu 64

3.3.2 Kết quả xác định mối quan hệ giữa hàm lượng kim loại nặng trong loài trùng trục và trầm tích sông Cầu 67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73

1 Kết luận 73

2 Kiến nghị 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined

1 Phụ lục 1: Kết quả xác định hệ số khô kiệt trong trầm tích sông Cầu Error!

Bookmark not defined.

2 Phụ lục 2 : Kết quả xác định độ ẩm và hệ số khô kiệt trong hến (Corbicula sp.)và trùng trục sông Cầu Error! Bookmark not defined

3 Phụ lục 3 Bài báo đăng trên Tạp chí Nông nghiệp và phát triển nông thôn, số

6, kỳ 2 - tháng 3, năm 2019 Error! Bookmark not defined

4 Phụ lục 4 Một số hình ảnh trong quá trình nghiên cứuError! Bookmark not

defined.

Phụ lục 1: Kết quả xác định hệ số khô kiệt trong trầm tích sông Cầu Error! Bookmark not defined.

v

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Nguồn phát sinh một số KLN của một số ngành công nghiệp 10

Bảng 1.2 Tổng hợp một số độc tính của kim loại nặng 15

Bảng 1.3 Giá trị giới hạn của một số kim loại nặng trong trầm tích theo QCVN 43:2012/BTNMT 24

Bảng 1.4 Tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích theo hàm lượng tổng (mg/kg) của Canada (2002) [32] 24

Bảng 1.5 Tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích theo hàm lượng tổng (mg/kg) của Mỹ [36] 24

Bảng 1.6 Phân loại mức độ ô nhiễm dựa vào Igeo 25

Bảng 1.7 Tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong động vật đáy 26

Bảng 2.1 Tọa độ vị trí điểm lấy mẫu 31

Bảng 2.2 Bảng tổng hợp số lượng mẫu hến (Corbicula sp.) và trùng trục (Lanceolaria sp.) sông Cầu 34

Bảng 2.3 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu 36

Bảng 2.4 Điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của các kim loại [24] 37

Bảng 3.1 Kết quả hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích sông Cầu 44

Bảng 3.2 Mối tương quan giữa các kim loại trong trầm tích sông Cầu 51

Bảng 3.3 Đánh giá chất lượng trầm tích sông Cầu theo chỉ số Igeo 52

Bảng 3.4 Kết quả xác định hàm lượng Cu, Pb, Zn, Cd và Cr trong mẫu hến (Corbicula sp.) và trùng trục (Lanceolaria sp.) sông Cầu 54

Bảng 3.5 Hệ số tích tụ sinh học trầm tích của hến (Corbicula sp.) sông Cầu 62

Bảng 3.6 Hệ số tích tụ sinh học trầm tích của trùng trục (Lanceolaria sp.) sông Cầu 63

Bảng 3.7 Mối quan hệ giữa hàm lượng các kim loại trong loài hến và trong trầm tích sông Cầu 65

Hình 3.18 Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa kim loại nặng trong hến (Corbicula sp.) và trầm tích sông Cầu 66

Bảng 3.8 Mối quan hệ giữa hàm lượng các kim loại trong loài trùng trục và trong trầm tích sông Cầu 68

Bảng 3.9 So sánh kết quả nghiên cứu với nghiên cứu khác 71

vi

DANH M ỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ lưu vực sông Cầu 5

Hình 1.2 Hình ảnh Hến (Corbicula sp.) tại vị trí lấy mẫu 20

Hình 1.3 Hình ảnh của loài trùng trục (Lanceolaria sp.) ở vị trí lấy mẫu 21

Hình 2.1 Thiết bị lấy mẫu trầm tích và động vật đáy 28

Hình 2.2a Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên lưu vực sông Cầu 29

Hình 2.2b Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên sông Cầu chảy qua tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên 29

Hình 2.2c Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên sông Cầu chảy qua tỉnh Bắc Ninh, Bắc Giang 30 Hình 2.2d Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên sông Cầu chảy qua tỉnh Hải Dương 30

Hình 2.3 Quy trình xử lý xác định một số kim loại nặng trong trầm tích 39

Hình 2.4 Quy trình xử lý xác định một số kim loại nặng trong động vật đáy 41

Hình 3.1 Kết quả xác định hàm lượng Cu trong trầm tích sông Cầu 45

Hình 3.2 Kết quả xác định hàm lượng Pb trong trầm tích sông Cầu 46

Hình 3.3 Kết quả xác định hàm lượng Zn trong trầm tích sông Cầu 47

Hình 3.4 Kết quả xác định hàm lượng Cd trong trầm tích sông Cầu 48

Hình 3.5 Kết quả xác định hàm lượng Cr trong trầm tích sông Cầu 49

Hình 3.6 Mức độ phân bố kim loại nặng trong trầm tích sông Cầu 50

Hình 3.7 Biểu đồ biểu diễn giá trị Igeo của kim loại trong trầm tích sông Cầu 53

Hình 3.8 Biểu đồ hàm lượng Cu trong loài hến (Corbicula sp.) sông Cầu 55

Hình 3.9 Biểu đồ hàm lượng Cu trong trùng trục (Lanceolaria sp.) sông Cầu 56

Hình 3.10 Biểu đồ biểu thị hàm lượng Pb trong hến (Corbicula sp.) sông Cầu 57

Hình 3.11 Biểu đồ biểu thị hàm lượng Pb trong trùng trục (Lanceolaria sp.) sông Cầu 57

Hình 3.12 Biểu đồ biểu thị hàm lượng Zn trong hến (Corbicula sp.) sông Cầu 58

Hình 3.13 Biểu đồ biểu thị hàm lượng Zn trong trùng trục (Lanceolaria sp.) sông Cầu 59

Hình 3.14 Biểu đồ biểu thị hàm lượng Cd trong hến (Corbicula sp.) sông Cầu 59

Hình 3.15 Biểu đồ biểu thị hàm lượng Cd trong trùng trục (Lanceolaria sp.) sông Cầu 60

Hình 3.16 Biểu đồ biểu thị hàm lượng Cr trong hến (Corbicula sp.) sông Cầu 61

vii

Hình 3.17 Biểu đồ biểu thị hàm lƣợng Cr trong trùng trục (Lanceolaria sp.) sông

Cầu 61Hình 3.18 Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa kim loại nặng trong hến (Corbicula sp.) và trầm tích sông Cầu 66Bảng 3.8 Mối quan hệ giữa hàm lƣợng các kim loại trong loài trùng trục và trong trầm tích sông Cầu 68Hình 3.19 Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa kim loại nặng trong trùng trục (Lanceolaria sp.) và trầm tích sông Cầu 69

MỞ ĐẦU

Việt Nam có mạng lưới sông ngòi vô cùng phong phú và đầy tiềm năng, với tổng chiều dài hơn 41.900 km, do điều kiện mưa nhiều đã tạo ra một số lượng sông suối rất lớn, tới khoảng 2.360 con sông và kênh lớn nhỏ Các sông lớn ở Việt Nam thường bắt nguồn từ bên ngoài, phần trung du và hạ du chảy trên đất Việt Nam Hầu hết các sông ở Việt Nam chảy theo hướng Tây Bắc- Đông Nam và đổ ra Biển Đông

Vì thế các dòng sông có tầm quan trọng rất lớn đối với sinh thái tự nhiên, cuộc sống

và phát triển kinh tế của Việt Nam

Tuy nhiên trong những năm gần đây, dân số và các ngành công nghiệp phát triển mạnh đã tạo ra sức ép vô cùng lớn lên các dòng sông Đã có những con sông bị

bức tử, và nhiều những dòng sông khác chịu ô nhiễm nặng nề bởi các loại nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp

Trong số các chỉ số ô nhiễm, ô nhiễm kim loại nặng là một trong những chỉ số được quan tâm nhiều bởi độc tính và khả năng tích lũy sinh học của chúng Để có thể đánh giá một cách đầy đủ về mức độ ô nhiễm của các kim loại nặng ta không thể chỉ dựa vào việc xác định hàm lượng của các kim loại hòa tan trong nước mà cần xác định cả hàm lượng các kim loại trong trầm tích và động vật đáy sống trong môi trường này Sự tích tụ KLN sẽ ảnh hưởng đến đời sống của các sinh vật thủy sinh, gây ảnh hưởng đến các loài động vật khác và sức khỏe con người thông qua chuỗi thức ăn Do đó, việc nghiên cứu và phân tích các KLN trong cơ thể sinh vật, trong thực phẩm và tác động của chúng tới cơ thể con người nhằm đề ra các biện pháp tối ưu bảo vệ và chăm sóc sức khỏe cộng đồng là một việc vô cùng cần thiết Nhu cầu về thực phẩm sạch, đảm bảo sức khỏe đã trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách và được toàn xã hội quan tâm [4]

Các loài động vật đáy như hến, trùng trục… cũng là một trong những nguồn thực phẩm thiết yếu và được ưa chuộng ở nước ta Loài động vật không xương sống

cỡ lớn này có vai trò làm sạch môi trường, có giá trị kinh tế và giá trị dinh dưỡng cao song chúng có khả năng đặc biệt trong việc tích tụ những chất gây ô nhiễm nhất định trong mô của chúng vì những đặc tính vốn có như: lấy thức ăn theo kiểu lọc nước, có khả năng tích lũy một hàm lượng lớn các KLN mà không bị ngộ độc, có lối sống tĩnh tại, di chuyển chậm để đảm bảo rằng chất ô nhiễm mà nó tích tụ có

liên quan đến khu vực nghiên cứu, có kích thước phù hợp dễ cung cấp những mô đủ lớn cho việc phân tích,… Mặt khác, vì sự tích lũy KLN trong cơ thể chúng với hàm lượng cao hơn nhiều lần so với môi trường bên ngoài nơi chúng sinh sống nên những loài này tượng trưng cho ô nhiễm của khu vực nghiên cứu [11]

Lưu vực sông Cầu là một trong những lưu vực sông lớn và tập trung đông dân

cư sinh sống ở khu vực phía Bắc Sông Cầu dài 288,5 km bắt nguồn từ núi Vạn On

ở độ cao 1.175m thuộc huyện Chợ Đồn tỉnh Bắc Kạn chảy qua các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hải Dương và đổ vào sông Thái Bình ở thị xã

Phả Lại tỉnh Hải Dương Các khu vực sông Cầu chảy qua là những khu vực tập trung rất nhiều các hoạt động sản xuất công nghiệp như: khai khoáng, luyện kim,

mạ điện, sản xuất nhựa, sản xuất chất tẩy rửa, Đây là nguyên nhân chính dẫn đến

việc phát sinh các kim loại như Cu, Pb, Zn, Cd và Cr vào môi trường dẫn đến tình trạng ô nhiễm KLN đang ở mức báo động Trước tình hình đó Chính phủ đã cho thành lập Ủy ban Bảo vệ môi trường lưu vực sông Cầu vào tháng 1 năm 2008 để có

những giải pháp đồng bộ quản lý và giảm thiểu ô nhiễm trên lưu vực sông Cầu [28]

Ở Việt Nam nghiên cứu KLN trong trầm tích và trong động vật đáy, cũng như việc xác định mối quan hệ giữa chúng chưa được quan tâm nhiều Là một phần nội dung của đề tài cấp bộ Tài nguyên và Môi trường mã số TNMT 2017.04.13, nghiên cứu trước đó chỉ mới xác định được hàm lượng và mối tương quan của 3 kim loại

Cu, Pb và Cd trong loài ốc vặn (Sinotaia reevei fischer) và trầm tích sông Cầu [23]

Do vậy, dưới sự hướng dẫn của TS Bùi Thị Thư tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên

c ứu, xác định mối quan hệ giữa hàm lượng một số kim loại nặng trong hến sông ( Corbicula sp.), trùng tr ục (Lanceolaria sp.) và tr ầm tích sông Cầu” để thực

hiện

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

Xác định được hàm lượng một số kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd và Cr trong hến sông (Corbicula sp.), trùng trục (Lanceolaria sp.) và trầm tích sông Cầu

Xác định được mối quan hệ giữa một số kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd và Cr trong hến sông (Corbicula sp.), trùng trục (Lanceolaria sp.)và trầm tích sông Cầu

Để thực hiện các mục tiêu nghiên cứu trên, các nội dung nghiên cứu của đề tài gồm:

Tổng quan về khu vực nghiên cứu, các nguồn thải kim loại nặng vào môi

trường, tổng quan về trầm tích sông Cầu, loài hến sông (Corbicula sp.), loài trùng

trục (Lanceolaria sp.) và phương pháp đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích;

Khảo sát thực địa, tiến hành quan trắc 01 đợt, tại 28 vị trí trên sông Cầu chảy qua các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hải Dương vào thời gian từ cuối tháng 5/2018 đến tháng 12/2018;

Phân tích xác định hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd và Cr trong

hến sông (Corbicula sp.), trùng trục (Lanceolaria sp.) và trầm tích sông Cầu tại

Phòng thí nghiệm Môi trường, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội; Xác định mối quan hệ giữa hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd và Cr trong hến sông (Corbicula sp.), trùng trục (Lanceolaria sp.) và trầm tích sông Cầu

bằng phần mềm Origin 8.5

C hương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 T ổng quan về lưu vực sông Cầu

1.1.1 Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội lưu vực sông Cầu

Điều kiện tự nhiên:

Lưu vực sông Cầu là một trong những lưu vực sông lớn ở Việt Nam, có vị trí địa lý đặc biệt, đa dạng và phong phú về tài nguyên cũng như lịch sử phát triển kinh

tế - xã hội của các tỉnh nằm trong lưu vực của nó Sông Cầu có diện tích lưu vực khoảng 6.030 km² là một phần của lưu vực sông Hồng – Thái Bình (chiếm khoảng 8% diện tích lưu vực sông Hồng – Thái Bình trong lãnh thổ Việt Nam)

Lưu vực sông Cầu có dòng chính là sông Cầu với chiều dài 288,5 km bắt nguồn từ núi Văn Ôn (Vạn Ôn) ở độ cao 1.175 m thuộc huyện Chợ Đồn tỉnh Bắc Kạn chảy qua các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hải Dương và

đổ vào sông Thái Bình ở thị xã Phả Lại tỉnh Hải Dương Lưu vực bao gồm gần như toàn bộ các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên và một phần các tỉnh Bắc Ninh, Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Hải Dương và Hà Nội (huyện Đông Anh, Sóc Sơn)

Độ cao bình quân lưu vực là 190 m, độ dốc bình quân 16,1%, chiều rộng lưu vực trung bình là 31 km, mật độ lưới sông 0,95 km/km² và hệ số uốn khúc 2,02 Trong lưu vực sông Cầu có tới 26 phụ lưu cấp một với tổng chiều dài 670 km và 41 phụ lưu cấp hai với tổng chiều dài 645 km và hàng trăm km sông cấp ba, bốn và các sông suối ngắn dưới 10 km Lưu vực sông Cầu nằm trong vùng mưa lớn (1.500-2.700 mm/năm) của các tỉnh Bắc Kạn và Thái Nguyên Tổng lưu lượng nước hàng năm đạt đến 4,2 tỷ m³ Sông Cầu được điều tiết bằng hồ Núi Cốc trên sông Công (một chi lưu của nó) với dung tích hàng trăm triệu m³ [6, 28]

Nhìn chung địa hình lưu vực sông Cầu thấp dần theo hướng Tây Bắc – Đông Nam và có thể chia ra làm 3 vùng: miền núi, trung du và đồng bằng Mạng lưới sông suối trong lưu vực sông Cầu tương đối phát triển Các nhánh sông chính phân

bố tương đối đều dọc theo dòng chính, nhưng các sông nhánh tương đối lớn đều nằm ở phía hữu ngạn lưu vực, như các sông: Chợ Chu, Đu, Cà Lồ,…

Tổng lượng nước trên lưu vực sông Cầu khoảng 4,5 tỷ m3/năm Chế độ thuỷ văn của các sông trong lưu vực sông Cầu được chia thành 2 mùa rõ rệt là mùa lũ và mùa khô:

- Mùa lũ bắt đầu từ tháng 6 đến tháng 9 và chiếm 70 - 80% tổng lưu lượng dòng chảy trong năm

- Mùa khô từ tháng 10 đến tháng 5 năm sau, chỉ chiếm 20 - 30% tổng lưu lượng dòng chảy của năm

Lưu lượng dòng chảy trung bình các tháng trong năm chênh lệch nhau tới 10 lần, mực nước cao và thấp nhất chênh nhau khá lớn, có thể tới 5 - 6 m3

Hình 1.1 B ản đồ lưu vực sông Cầu

Điều kiện kinh tế - xã hội:

Lưu vực sông Cầu là một vùng tập trung khá đông dân cư với tổng dân số trên lưu vực sông Cầu là 2.939.838 người thuộc 44 dân tộc khác nhau, trong đó đông nhất là dân tộc Kinh Mật độ dân số bình quân trên lưu vực 487 người/km2 Số dân

ở nông thôn chiếm tỷ lệ rất lớn 80,01% (2.354.543 người) trong khi đó dân thành thị chỉ khoảng 585,3 nghìn người chiếm 19,91% Dân số tập trung đông ở vùng đồng bằng

Với các thế mạnh về điều kiện tự nhiên, các hoạt động sản xuất kinh tế trên địa bàn các tỉnh thuộc lưu vực sông Cầu diễn ra rất mạnh mẽ trên các lĩnh vực nông – lâm – ngư nghiệp, công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và làng nghề Những hoạt động sản xuất và sinh hoạt này đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường lưu

Trên địa bàn lưu vực sông Cầu còn tập trung rất nhiều đô thị, các trung tâm y

tế lớn nhỏ khác nhau mà hầu hết chưa có hệ thống xử lý rác và nước thải sinh hoạt,

y tế đồng bộ cũng góp phần làm cho tình hình ô nhiễm trên hệ thống sông Cầu thêm trầm trọng

Tóm lại do các hoạt động sinh hoạt và sản xuất chưa được quản lý chặt chẽ đã thải ra một lượng lớn chất thải hầu hết chưa qua xứ lý vào hệ thống sông, khiến cho sông Cầu đang đứng trước tình trạng báo động về ô nhiễm môi trường nguồn nước cũng như trầm tích sông đặc biệt là ô nhiễm các chất hữu cơ độc hại, các kim loại nặng như Cu, Fe, Zn, Pb, Cd, [6,15]

1.1.2 Hi ện trạng môi trường lưu vực sông Cầu

Theo thống kê đến năm 2016 sơ bộ trên địa bàn lưu vực có 48 khu công nghiệp, 84 cụm công nghiệp, 141 làng nghề, 246 cơ sở y tế và hơn 3.500 doanh

nghiệp Nhà nước, cơ sở tư nhân hoạt động ở hầu hết các loại hình công nghiệp, thủ công nghiệp Xả thải chủ yếu từ các loại hình: sản xuất kinh doanh, khu cụm công nghiệp, làng nghề và nước thải y tế Nước thải sản xuất kinh doanh chiếm khoảng 68,88% toàn vùng Nước thải khu cụm công nghiệp khoảng 6,23% Nước thải làng nghề khoảng 24,25% Nước thải y tế 0,64% Hàng trăm cơ sở khai khoáng, tuyển quặng cũng xả nước thải ra sông Cầu Chất lượng nước hệ thống sông Cầu ở hầu hết các địa phương đều không đạt tiêu chuẩn chất lượng Nước sông đục, màu đen và

có mùi [3, 28]

Về số lượng nguồn gây ô nhiễm, tỉnh Bắc Ninh là tỉnh có số nguồn gây ô nhiễm nhiều nhất (20 nguồn), tỉnh Bắc Kạn là tỉnh có số nguồn gây ô nhiễm ít nhất (10 nguồn) Về tổng lượng nước thải từ các nguồn gây ô nhiễm trọng điểm, tỉnh Bắc

Kạn là tỉnh có tổng lượng nước thải ít nhất (449 m3/ngày đêm), tỉnh Bắc Giang là tỉnh có tổng lượng nước thải nhiều nhất (73.338,9 m3/ngày đêm) Riêng đối với Công ty TNHH MTV phân đạm và hóa chất Hà Bắc có tổng lượng nước thải là 70.478 m3/ngày đêm chiếm 38,99% tổng lượng nước thải của toàn bộ các nguồn gây ô nhiễm trên lưu vực sông [6]

Sở Tài nguyên và Môi trường Thái Nguyên cho biết, nhiều sông suối chảy qua thành phố, qua thị xã Sông Công và huyện Phổ Yên tiếp nhận nước thải công nghiệp, khai thác khoáng sản, sinh hoạt đã bị ô nhiễm chất hữu cơ và kim loại nặng trước khi hợp lưu với dòng sông Cầu Chất lượng nước sông sau các điểm hợp lưu

và đoạn chảy qua TP Thái Nguyên bị ô nhiễm, không bảo đảm cho mục đích sinh hoạt Bên cạnh đó, nước thải của các nhà máy tuy đã qua hệ thống xử lý nhưng chất lượng nước vẫn không đạt tiêu chuẩn xả thải như: KCN Sông Công, Bệnh viện Ða khoa trung ương, KCN luyện kim Lưu Xá Nước thải chủ yếu là các hợp chất ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng [28]

Sông Công là sông lớn thứ hai trong lưu vực sông Cầu, chảy qua địa phận Thái Nguyên Khu vực này chịu ảnh hưởng bởi các hoạt động tàu du lịch, tàu khái thác cát trên sông, nước thải của các hoạt động khai thác khoáng sản và nước thải từ các khu công nghiệp sông Công Khu công nghiệp gang thép Thái Nguyên mỗi năm

có hơn 1,3 triệu m3 nước thải được đổ ra sông Cầu Nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất gang thép chứa nhiều chất ô nhiễm độc hại như dầu mỡ, phenol, xianua,… Nước sông khu vực này đen, đục và bốc mùi [3]

Vùng hạ lưu sông Cầu (đoạn chảy qua thành phố Bắc Giang và Bắc Ninh) chịu ảnh hưởng do tiếp nhận nước của sông Cà Lồ tại Bắc Giang và sông Ngũ Huyện Khê tại Bắc Ninh

Sông Ngũ Huyện Khê là khu vực ô nhiễm nặng nhất trong các vùng thuộc lưu vực sông Cầu do các khu công nghiệp và đặc biệt là ở các làng nghề trải suốt từ Đông Anh, Hà Nội cho đến Vạn An, Bắc Ninh Nước từ các làng nghề chưa qua xử

lý đã thải trực tiếp vào sông [28]

1.2 T ổng quan về trầm tích và sự tích lũy kim loại nặng trong trầm tích

Ao, hồ, biển, sông tích lũy các lớp trầm tích theo thời gian Vì vậy trầm tích là một hỗn hợp phức tạp của các pha rắn bao gồm sét, silic oxit, chất hữu cơ, cacbonat và một quần thể các vi khuẩn

Trầm tích là đối tượng thường được nghiên cứu để xác định nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng vào môi trường nước bởi tỉ lệ tích lũy cao các kim loại trong

nó Nồng độ kim loại trong trầm tích thường lớn gấp nhiều lần so với trong lớp nước phía trên, đặc biệt, các dạng kim loại không nằm trong cấu trúc tinh thể của trầm tích có khả năng di động và tích lũy sinh học cao vào các sinh vật trong môi trường nước Chính vì thế trầm tích được coi là chỉ thỉ quan trọng đối với sự ô nhiễm môi trường nước [22]

1.2.2 Cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy kim loại vào trầm tích

Các kim loại tích tũy vào trầm tích có thể xuất phát từ nguồn tự nhiên hoặc nguồn nhân tạo Sự tích lũy các kim loại vào trầm tích có thể xảy ra theo 3 cơ chế sau:

- Sự hấp phụ hóa lý từ nước;

- Sự hấp thụ sinh học bởi các sinh vật hoặc các chất hữu cơ;

- Sự tích lũy vật lý của các hạt vật chất bởi quá trình lắng đọng trầm tích

Sự tích lũy kim loại vào trầm tích phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: Các điều kiện thủy văn, môi trường, pH, thành phần vi sinh vật, kết cấu của trầm tích, khả năng trao đổi ion, nhất là sự hấp phụ hóa lý và hấp thụ sinh học [10]

Sự hấp phụ hóa lý các kim loại trực tiếp từ nước được thực hiện nhờ các quá trình hấp phụ các kim loại lên trên bề mặt của các hạt keo, các quá trình trao đổi ion, các phản ứng tạo phức của các kim loại nặng với các hợp chất hữu cơ hoặc do các phản ứng hóa học xảy ra làm thay đổi trạng thái oxi hóa của các nguyên tố hay tạo thành các hợp chất ít tan như muối sunfua Quá trình hấp phụ hóa lý phụ thuộc

rất nhiều vào các điều kiện như: pH của nước, kích thước của các hạt keo, hàm lượng các chất hữu cơ và quần thể vi sinh vật

Sự hấp thụ sinh học chủ yếu do quá trình hấp thụ kim loại của các sinh vật trong nước, phản ứng tạo phức của các kim loại với các hợp chất hữu cơ, các hoạt động sinh hóa của hệ vi sinh vật trong trầm tích [3]

Các y ếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy kim loại trong trầm tích: Thứ nhất là vai

trò của các thông số địa hóa môi trường như lượng chất rắn lơ lửng TDS; Thứ hai là

phụ thuộc vào thành phần hạt trầm tích Thành phần bột, sét càng lớn thì càng có lợi ích cho sự tích lũy các kim loại; Thứ ba là phụ thuộc vào hàm lượng vật chất hữu

cơ; Thứ tư là phụ thuộc vào thành phần khoáng vật trong trầm tích Các khoáng vật

trong trầm tích có độ nhớt, độ dính kết càng cao thì mức thu hút các nguyên tố kim loại càng lớn Thứ năm là phụ thuộc vào nguồn cung cấp nguyên liệu hình thành trầm tích và khoảng cách đối với nguồn phát tán các nguyên tố kim loại [22]

1.2 3 Nguồn gốc phát sinh và độc tính của kim loại nặng

a Ngu ồn phát sinh một số 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 không 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

Ngu ồn 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 và rửa trôi

Ngu ồn nhân tạo:

Sự gia tăng tích lũy KLN trong môi trường không chỉ từ các nguồn tự nhiên

mà còn từ hoạt động công nghiệp của con người như: Việc đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch, việc sử dụng các vật liệu và các sản phẩm công nghiệp có thể chứa hàm lượng cao các nguyên tố kim loại độc hại, Rất nhiều các kim loại này tích lũy trong đất, trong nước dẫn đến tạo ra sự nguy hiểm đối với động vật và thực vật [9] Nguồn thải một số KLN của một số ngành công nghiệp phổ biến được thể hiện trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Nguồn phát sinh một số KLN của một số ngành công nghiệp

phổ biến [4, 11]

1 Đồng (Cu) Ngành công nghiệp mạ điện, công nghiệp nhựa, luyện kim và công nghiệp khí thải

2 Chì (Pb) Công nghiệp luyện kim, sản xuất pin, acquy, nhựa,…

3 Kẽm (Zn) và thuốc mỡ Công nghiệp cao su, sơn, thuốc nhuộm, chất bảo quản gỗ

5 Crom (Cr) Được sử dụng nhiều hơn trong các ngành công

nghiệp luyện kim, từ quặng Cromic sau khi tinh chế và người ta dùng phản ứng nhiệt nhôm để điều chế Cr

b Tính ch ất và độc tính 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

Độc tính của đồng (Cu):

Đồng là một nguyên tố thiết yếu đối với cơ thể động thực vật và con người Đối với cơ thể con người, đồng cần thiết cho các quá trình chuyến hóa sắt, lipit và rất cần thiết cho hoạt động của hệ thần kinh, hệ miễn dịch, Tuy nhiên, khi cơ thể chúng ta tích tụ đồng với một lượng lớn sẽ gây nguy hiểm Khi hàm lượng đồng trong cơ thể người từ 60 – 100 mg/kg thể trọng có thể gây ra tình trạng nôn mửa Khi hàm lượng là 10g/kg thể trọng có thể gây tử vong Nồng độ đồng giới hạn trong nước uống đối với con người là 2 mg/lit

Đồng cũng là một trong số kim loại có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau nh: chế tạo dây dẫn điện, các hợp kim có độ chống mài mòn cao, chế tạo sơn, thuốc trừ sâu…

Ở pH lớn hơn 6 ion Cu2+ có thể kết tủa dưới dạng hidroxit, oxit, cacbonat Đồng cũng tạo được phức rất bền với chất mùn Đặc biệt trong môi trường khử Cu2+ rất dễ kết hợp với ion S2- để tạo kết tủa CuS rất bền Chính vì vậy

hidroxi-mà khả năng tích lũy sinh học của kim loại đồng trong trầm tích nhỏ và dạng tồn tại

chủ yếu của đồng trong trầm tích là ở dạng cặn dư [22]

Trong tự nhiên, hàm lượng trung bình của đồng trong vỏ trái đất vào khoảng

50 ppm và chủ yếu tồn tại dưới dạng một số khoáng chất như: azurit (2CuCO3Cu(OH)2); malachit (CuCO3Cu(OH)2); các sulfua như: chalcopyrit (CuFeS2), bornit (Cu5FeS4), covellit (CuS), chalcocit (Cu2S) và các ôxít như cuprit (Cu2O), Trong đó nhiều nhất là các quặng sunfua tương đối bền Vì vậy khả năng rửa trôi của của kim loại đồng là tương đối nhỏ [9]

Nguồn tích lũy nhân tạo đồng vào trầm tích xuất phát chủ yếu từ các hoạt động sản xuất đặc biệt là từ các ngành công nghiệp luyện kim và mạ điện Theo một

số nghiên cứu, hàm lượng kim loại đồng trong nước thải của các nhà máy mạ điện

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 [9]

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 - 30 năm Tiêu chuẩn của FAO (Food and Agriculture Organization) cho phép là 3 mg/tuần

Ở nước ta, lượng bụi chì trung bình trong không khí đô thị và nông thôn khoảng 1 mg/m3 và 0,1 – 0,2 mg/m3, và con người phải hít vào tương ứng là 1,5 -

20 mg/ngày và 1,5 – 4,0 mg/ngày Theo quy định của tổ chức sức khỏe thế giới (WHO) giới hạn bụi chì nơi làm việc phải nhỏ hơn 0,01 mg/m3không 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 [9]

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 [5]

Độc tính của kẽm (Zn):

Trong vỏ trái đất hàm lượng kim loại kẽm vào khoảng 75 ppm Sphalerit (ZnS) là loại quặng kẽm quan trọng nhất Nguồn tích lũy kẽm trong trầm tích ngoài nguồn tự nhiên còn phải kể đến một nguồn rất quan trọng là các nước thải từ các nhà máy luyện kim và mạ điện và khai khoáng Hàm lượng kẽm trung bình trong đất và đá thông thường gia tăng theo thứ tự: cát (10-30 mg/kg), đá granic (50 mg/kg), sét (95 mg/kg), và bazan (100 mg/kg) Theo Murray, hàm lượng kẽm hiện diện tự nhiên trong đất 17-125 ppm

Trong hoạt động công nghiệp, nông nghiệp kim loại kẽm có rất nhiều ứng dụng, do đó có rất nhiều nguồn làm tăng hàm lượng kẽm như: Khai thác quặng mỏ, luyện kim, mỗi năm trên thế giới có khoảng 1-3 triệu tấn kẽm từ các hoạt động này

đi vào môi trường đất; Sử dụng phân bón hoá học cũng là một trong những nguyên nhân làm gia tăng hàm lượng kẽm trong môi trường Lượng kẽm đi vào môi trường đất hàng năm từ việc sử dụng phân bón trên thế giới khoảng 260–1100 tấn; Ngoài ra nguồn đáng kể kẽm đi vào môi trường đất hàng năm trên thế giới khoảng 640–1914

× 103 tấn từ những chất thải có chứa kẽm như chất thải động vật, chất thải nông nghiệp, phân bón, bùn thải cống rãnh, bụi than, nông dược [40]

Kẽm là một nguyên tố vi lượng rất cần thiết đối với con người và động thực vật Kẽm cần thiết cho thị lực, giúp cơ thể chống lại bệnh tật, chống nhiễm trùng và cần thiết cho các hoạt động sinh dục và sinh sản Tuy nhiên khi hàm lượng kẽm trong cơ thể lớn quá có thể tạo ra các tác dụng ngược lại gây ra các bệnh như ngộ độc thần kinh, và hệ miễn nhiễm Hấp thụ nhiều kẽm có thể gây nôn, tổn hại thận, lách làm giảm khả năng hấp thu đồng và gây bệnh thiếu máu liên quan đến sự thiếu hụt đồng Hấp thụ kẽm trong khẩu phần ăn hàng ngày > 1000 mg gây nôn, sốt, tổn hại thận và lách, từ 200-500 mg/ngày gây xáo trộn dạ dày, buồn nôn, hoa mắt Hấp thụ kẽm lớn hơn 100 mg/ngày gây giảm sự hấp thụ đồng [30]

Độc tính của Cadimi (Cd):

Cadimi cũng là một kim loại có nhiều ứng dụng trong công nghiệp Một số ứng dụng chính của cadimi là chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp, sử dụng

trong mạ điện, chế tạo vật liệu bán dẫn, chất tạo màu, Tuy nhiên cadimi lại là kim loại rất độc hại đối với cơ thể người ngay cả ở nồng độ rất thấp bởi vì cadimi có khả năng tích lũy sinh học rất cao Khi xâm nhập vào cơ thể nó can thiệp vào các quá trình sinh học, các enzim liên quan đến kẽm, magie và canxi, gây tổn thương

đến gan, thận, gây nên bệnh loãng xương và bệnh ung thư

Trong tự nhiên, hàm lượng Cd trung bình khoảng 0,1 ppm Quặng cadimi rất hiếm và chủ yếu tồn tại ở dạng CdS có lẫn trong quặng một số kim loại như Zn,

Cu, Pb [9, 30]

Trong trầm tích sông ngòi, hàm lượng cadimi có thể cao hơn nhiều lên đến 9 ppm Nguồn phát thải ô nhiễm Cd đối với trầm tích sông ngòi chủ yếu là nguồn nhân tạo, xuất phát từ nước thải từ các ngành công nghiệp dựa trên một số ứng dụng

của Cd như: lớp mạ bảo vệ thép, chất ổn định trong PVC, chất tạo màu trong plastic

và thủy tinh, và trong hợp phần của nhiều hợp kim

Cadimi là nguyên tố rất độc Giới hạn tối đa cho phép của Cadimi như sau: Trong nước: 0,01 mg/l; Trong không khí: 0,001 mg/m3; Trong thực phẩm: 0,001-0,5 mg/kg

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, ung thư tuyến tiền liệt

EU đã đưa ra giới hạn trên của Cd là 1,0 mg/kg trọng lượng tươi trai, hến,… loại dùng làm thực phẩm cho người [7]

Sự cố nhiễm độc cadimi xảy ra ở tỉnh Toyama (Nhật Bản) vào những năm

1940 do hoạt động khai khoáng làm ô nhiễm cadimi trên sông Jinzu và các phụ lưu

đã làm cho hàng trăm người dân sống trong khu vực bị mắc bệnh 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 [4]

Độc tính của Crom (Cr):

Crom kim loại và các hợp chất crom (III) thông thường không được coi là nguy hiểm cho sức khỏe, nhưng các hợp chất crom hóa trị sáu (crom VI) lại là độc hại nếu nuốt/hít phải Liều tử vong của các hợp chất crom (VI) độc hại là khoảng nửa thìa trà vật liệu Phần lớn các hợp chất crom (VI) gây kích thích mắt, da và màng nhầy, có thể gây bệnh đối với những người có cơ địa dị ứng.Crom(VI) có trong thành phần của xi măng Porland có thể gây bệnh dị ứng xi măng với những người có cơ địa dị ứng hoặc có thời gian tiếp xúc qua da thường xuyên và đủ lâu với

xi măng.Phơi nhiễm kinh niên trước các hợp chất crom (VI) có thể gây ra tổn thương mắt vĩnh viễn, nếu không được xử lý đúng cách Crom (VI) được công nhận

là tác nhân gây ung thư ở người

Tổ chức y tế thế giới (WHO) khuyến cáo hàm lượng cho phép tối đa của crom (VI) trong nước uống là 0,05 miligam trên một lít [40]

Do các hợp chất của crom đã từng được sử dụng trong thuốc nhuộm và sơn cũng như trong thuộc da, nên các hợp chất này thông thường hay được tìm thấy trong đất và nước ngầm tại các khu vực công nghiệp đã bị bỏ hoang Các loại sơn lót chứa crom hóa trị 6 vẫn còn được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng sửa chữa lại tàu vũ trụ và ô tô

Tổng hợp một số độc tính và nguồn phát sinh của một số kim loại được nghiên cứu trong luận văn được trình bày ở bảng 1.2 như sau

Bảng 1.2 Tổng hợp một số độc tính của kim loại nặng Kim lo ại Độc tính Hàm lượng trung bình trong tự nhiên

Trong nước biển: 0,03 - 0,6 µg/L

Pb Gây bệnh thiếu máu, bệnh về hệ

tiêu hóa, hệ thần kinh, bệnh tim mạch và ảnh hưởng đến quá trình sinh sản

Gây ảnh hưởng đến sự phát triển trí tuệ và hành vi ở trẻ em

Nồng độ trung bình trong nước sông trên thế giới là 0,08 µg/l Trong nước biển 0,002 µg /l

Zn Gây ra các bệnh như ngộ độc thần

kinh, và hệ miễn nhiễm Hấp thụ nhiều kẽm có thể gây nôn, tổn hại thận, lách làm giảm khả năng hấp

Nồng độ trung bình trong nước sông trên thế giới là 0,08 µg/l Trong nước biển 0,02 µg /l

Kim lo ại Độc tính Hàm lượng trung bình trong tự nhiên

thu đồng và gây bệnh thiếu máu liên quan đến sự thiếu hụt đồng

Hấp thụ kẽm lớn hơn 100 mg/ngày gây giảm sự hấp thụ đồng

Cd Nhiễm độc cấp tính buồn nôn, nôn

mửa, đau bụng, viêm dạ dày, ruột,

co cơ thượng vị, đôi khi nôn ra máu

và tiêu chảy Nhiễm độc mãn tính: gây các bệnh phổi bế tắc mãn, bệnh khí thũng và

bệnh ống thận mãn hoặc các ảnh hưởng đến hệ tim mạch, xương và gây bệnh ung thư

Nồng độ trung bình trong nước sông trên thế giới là 0,08 µg/l Trong nước biển là 0,079 µg/l

Cr Liên kết với các nhóm hoạt SH

trong enzym làm mất hoạt tính của enzym gây ra rất nhiều bệnh đối với con người

Là chất gây ung thư

Nồng độ trung bình trong nước sông trên thế giới là 0,7 µg/l Trong nước biển là 0,21 µg/l Trong thạch quyển: 69 µg/g

1.2.4 M ột số nghiên cứu về tích lũy kim loại nặng trong trầm tích trên thế giới và

ở Việt Nam

Trên th ế giới:

Sông Deule ở Pháp là một trong những con sông bị ô nhiễm rất nặng do hứng chịu chất thải từ nhà máy luyện kim Hàm lượng kim loại trong trầm tích sông này rất cao (480 mg.kg-1) Hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích tại vùng cửa sông, vùng ven biển trên thế giới nơi có rừng ngập mặn cũng đã được xác định từ ít bị ô nhiễm cho đến ô nhiễm nặng Tam & Wong (1995) đã xác định hàm Pb trong trầm tích rừng ngập mặn SaiKeng, Hong Kong với hàm lượng 58,2 µg.g-1 Zheng & Lin (1996) đã xác định hàm lượng Pb và Cd trong trầm tích rừng ngập mặn Avicennia marina, vịnh Shenzhen với hàm lượng tương ứng 28,7 µg.g-1 và 0,136 µg.g-1 tương ứng [30]

Ở Trung Quốc, các nhà khoa học đã thực hiện nhiều nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng ở các con sông lớn như sông Hoàng Hà, sông Châu Giang, sông Dương Tử… Nghiên cứu của Yujun Yi và cộng sự (2010) cho thấy hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích ở khu vực hạ lưu sông Dương Tử cao hơn ở khu vực trung lưu, nồng độ kim loại nặng trong trầm tích cao hơn trong nước từ 1.000 – 100.000

lần Tại sông Châu Giang, hàm lượng các kim loại nặng trong trầm tích cho kết quả như sau: Pb: 46,0 - 382,8; Cu: 33,7 – 482; Cr: 34,7 – 1.656,1; Cd: 0,50 - 8,53 mg/kg trọng lượng khô

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 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

Ở Việt Nam:

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 Tuy nhiên ở Việt Nam, chưa có nhiều nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích sông, các nghiên cứu thường chỉ tập trung vào đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong môi trường nước

Nghiên cứu hàm lượng một số kim loại nặng trong trầm tích đáy vùng cửa sông Mê Kông của Phùng Thái Dương và Huỳnh Thị Kiều Trâm, hàm lượng kim loại nặng trong các mẫu trầm tích sông được lấy vào năm 2013 và 2014 đều không vượt quá giá trị trong QCVN 43:2012/BTNMT Hầu hết các kim loại nặng có xu hướng tăng dần hàm lượng theo hướng về phía biển do càng về hạ lưu, vùng cửa sông thì sự tương tác qua lại giữa sông và biển diễn ra càng mạnh mẽ, dẫn đến sự tích tụ phù sa và kèm theo đó là các kim loại nặng có nguồn gốc từ nội địa [7] Tác giả Nguyễn Văn Phương và cộng sự cũng đã đánh giá ô nhiễm kim loại (Cu, Pb, Cr, As) trong trầm tích cửa sông Soài Rạp thuộc hệ thống sông Sài Gòn- Đồng Nai Kết quả nghiên cứu đánh giá cho thấy khu vực nghiên cứu đang đối diện với hiện tượng ô nhiễm kim loại nặng và Asen, ô nhiễm kim loại nặng và Asen giảm theo thứ tự Cr > Pb >As > Cu ở vùng cửa sông Soài Rạp trong đó hàm lượng

Cr dao động 309-357 mg/kg; Pb là 28,2 - 43,9 mg/kg; Cu là 16,4 - 24,7 mg/kg và

As là 4,8- 11,7 mg/kg

Trong những năm gần đây đã có một số nghiên cứu luận văn, đánh giá chất

lượng kim loại nặng trầm tích sông Cầu như: Luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu, đánh

giá s ự tích lũy một số kim loại nặng trong trầm tích lưu vực sông Cầu” của Nguyễn

Mạnh Hưng - Chuyên ngành hóa phân tích - Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên, năm 2015 Mức độ ô nhiễm các kim loại trong một số mẫu trầm tích sông Cầu chảy qua Thái Nguyên đánh giá theo chỉ số Igeo như sau: kẽm ô nhiễm ở mức độ trung bình, đồng không ô nhiễm, chì ô nhiễm ở mức trung bình, cadimi ô nhiễm ở mức trung bình [15]; Nghiên cứu “Phân tích xác định các kim loại nặng

Zn, Cd, Pb và Cu trong trầm tích thuộc lưu vực sông Cầu,” của Dương Thị Tú Anh – Đề tài khoa học và công nghệ - Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên năm 2016 [3]

1.3 Động vật đáy và sự tích lũy kim loại nặng trong động vật đáy (hến, trùng

S ự tích lũy kim loại nặng vào động vật đáy không xương sống cỡ lớn (hến, trùng tr ục): Động vật đáy nói chung và loài hến (Corbicula sp.) và trùng trục nói

riêng có khả năng tích tụ các kim loại vết như Cd, Cu, Pb, với hàm lượng lớn hơn

so với khả năng đó ở cá và tảo Hến (Corbicula sp.) và trùng trục (Lanceolaria sp.)

có thể tích tụ Cd trong mô của chúng ở mức hàm lượng cao hơn 100.000 lần mức hàm lượng tìm thấy trong môi trường xung quanh Các KLN tích lũy trong bộ phận

cơ thể các loài này được hấp thụ từ bùn đáy, nước và thức ăn nên chúng có thể phản ánh được mức độ và sự tác động của ô nhiễm KLN đến môi trường và hệ sinh thái [11, 21]

Sự tích lũy kim loại nặng vào động vật đáy phụ thuộc vào nồng độ kim loại, thời gian tiếp xúc, điều kiện môi trường và đặc tính của động vật đáy (loài, tuổi, thói quen ăn uống) Các bộ phận khác nhau cũng tích lũy các kim loại khác nhau Hầu hết các kim loại được tích lũy trong gan, thận và mang Cơ của chúng thường

có nồng độ kim loại thấp hơn so với các bộ phận khác [20]

Các động vật thủy sinh phơi nhiễm với kim loại nặng qua các con đường chính

là nước, trầm tích và thức ăn Sinh vật có thể tích lũy kim loại từ môi trường nước qua mang hoặc hấp phụ lên cơ thể ở các động vật có xương sống Kim loại nặng cũng có thể được động vật đáy tích lũy từ các nguồn thức ăn bao gồm con mồi, trầm tích và vật chất hữu cơ qua đường tiêu hóa Sự tích lũy kim loại ở động vật không xương sống có thể rất khác nhau giữa các loài, kích thước cơ thể Hấp phụ là một cơ

chế tích lũy quan trọng đối với một số kim loại vì tỷ lệ bề mặt so với khối lượng tăng từ các sinh vật lớn hơn đến nhỏ hơn [11]

1.3.2 T ổng quan về loài hến (Corbicula sp.) và loài trùng trục (Lanceolaria sp.)

Giới thiệu về loài hến (Corbicula sp.)

Loài hến (Corbicula sp.) thuộc họ Corbiculidae, bộ Mang tấm

(Eulamellibranchia), lớp Hai mảnh vỏ (Bivalvia), ngành động vật Thân mềm (Mollusca) là một họ gồm các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ thuộc bộ Veneroida, có

vỏ cứng hình tròn, sống ở cùng nước lợ (cửa sông) và nước ngọt

Hến (Corbicula sp.) chỉ nhỉnh hơn đầu ngón tay, có vỏ hình bầu dục hay tam giác, có khi gần tròn, cân đối, phồng to và dày Vùng đỉnh vỏ nhô cao Phần đầu và đuôi gần bằng nhau Cạnh trước hay sau đều tròn, cạnh bụng cong nhiều hơn Mặt ngoài vỏ nhẵn và bóng, màu vàng xanh hay vàng đen Mặt trong màu trắng hay xám Hến (Corbicula sp.) sinh sản bằng cách thả ấu trùng đã nở bên trong vỏ vào các vùng nước quanh nơi sinh sống Sự thụ tinh xảy ra bên trong vỏ Ở Việt Nam, màu sắc của hến (Corbicula sp.) cũng có khác nhau Lúc ở rạch vỏ màu sáng, xuống sông có sậm hơn, đến khi lên cồn lại chuyển màu xanh óng ánh như màu thép

C ấu tạo của hến (Corbicula sp.):

Vỏ hến: Gồm 2 mảnh được gắn với nhau nhờ dây chằng ở bản lề phía trong Hai cơ khép vỏ bám chắc vào mặt trong của vỏ, giúp điều chỉnh hoạt động đóng,

mở của vỏ Cấu tạo vỏ hến gồm 3 lớp: lớp sừng, lớp đá vôi và lớp xà cừ óng ánh phía trong

Cơ thể hến: Bên ngoài dưới lớp vỏ là áo hến, mặt trong áo tạo thành khoang

áo là môi trường dinh dưỡng của hến, có ống hút và ống thoát nước Ở giữa là tấm mang Trung tâm cơ thể phía trong là thân hến, phía ngoài là chân Hến hình lưỡi rìu Phần đầu của hến tiêu giảm do thích nghi lâu dài với lối sống ít hoạt động [18]

Hình 1.2 Hình ảnh Hến (Corbicula sp.) tại vị trí lấy mẫu

b Giới thiệu về loài trùng trục (Lanceolaria sp.)

Trùng trục thuộc họ động vật thân mềm, lớp thân mềm hai mảnh vỏ

(Bivalvia) Có tới 80 chi, gần 1000 loài, được chia thành 6 họ, phân bố rộng rãi trên

thế giới, nhưng nhiều nhất ở vùng Đông Nam Á Chi trùng trục Lanceolaria ở Việt

Nam có 4 loài, trong đấy trùng trục có khía (Lanceolaria fruhstorferi) là loài đặc

hữu của Việt Nam và loài thường gặp là L.grayi Loài trùng trục (Lanceolaria sp.)

thường có vỏ hẹp, dài , hình mũi giáo, chiều dài gấp 4-5 lần chiều rộng; đuôi vỏ

thon dần; mặt vỏ có nhiều nốt sần xếp thành hình chữ chi ở lớp đầu và đỉnh vỏ, xen lẫn các gờ lưng bụng chạy dọc ở khoảng giữa vỏ; cạnh lưng vỏ thẳng ngang Các nốt sần và gờ lưng bụng mất dần đi ở con lớn Có màu trắng ngà hay ngà vàng

Động vật hai mảnh thường được dùng để đánh giá ô nhiễm kim loại nặng vì chúng đã được định loại rõ ràng; dễ nhận dạng; có kích thước phù hợp; số lượng nhiều; dễ tích tụ chất ô nhiễm; đời sống tĩnh; khả năng sống dài; phân bố rộng; việc lấy mẫu tương đối dễ dàng Loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ như trùng trục thích hợp

để làm chỉ thị sinh học phân tích xác định hàm lượng kim loại Theo một số nghiên cứu, động vật nhuyễn thể hai mảnh vỏ có khả năng tích tụ hàm lượng Cd trong mô

cao gấp 100000 lần so với môi trường xung quanh Các kim loại nặng tích lũy trong

bộ phận cơ thể trùng trục được hấp thụ từ bùn đáy, nước và thức ăn nên chúng có thể phản ánh được mức độ và sự tác động của ô nhiễm kim loại nặng đến môi trường và hệ sinh thái [11]

Các yếu tố kích thước, lượng thịt, mùa sinh sản, nhiệt độ, pH của môi trường

là những yếu tố ảnh hưởng tới sự tích tụ chất ô nhiễm trong cơ thể chúng

Hình 1.3 Hình ảnh của loài trùng trục (Lanceolaria sp.) ở vị trí lấy mẫu 1.3.3 Một số nghiên cứu về sự tích lũy kim loại nặng trong động vật đáy trên thế

gi ới và ở Việt Nam

Nghiên cứu của Goldberg (1975) và Phillips (1976), loài Trai Địa Tung Hải

(Mytilus Galloprovicialis) được sử dụng rộng rãi như sinh vật chỉ thị ô nhiễm ở các

khu vực ven biển dựa trên khả năng tích lũy các KLN như Hg, Cd, Pb, Zn, Cu, Ni,

Mn, Cr Nghiên cứu của Aysun Turkmen và cộng sự ở vịnh Iskenderun, Thổ Nhĩ

Kỳ cho thấy có sự tích lũy khá cao các kim loại như Zn, Ni, Cd, Fe, Cu, Cd, Mn,

Cr, Co ở loài Hàu (Ostrea Stentina)

Nghiên cứu của El – Sikaily A và cộng sự ở một số vùng duyên hải Địa Trung Hải và duyên hải biển Đỏ thuộc Ai Cập, cho thấy rằng Cd, Co, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb

và Zn được tích lũy khá cao trong Modiolus Auriculatus và Donax Trunculu

Ở Việt Nam:

Tại hội nghị khoa học toàn quốc về sinh thái và tài nguyên sinh vật lần thứ 5,

Lê Văn Thọ và cộng sự đã công bố kết quả nghiên cứu đa dạng sinh học động vật đáy không xương sống cỡ lớn và chất lượng nước sinh học nền đáy tại sông Vàm

Cỏ Đông, tỉnh Long An

Tại hội nghị khoa học toàn quốc về sinh thái và tài nguyên sinh vật lần thứ 7, Trần Thành Thái và cộng sự đã công bố kết quả nghiên cứu đa dạng sinh học quần

xã ĐVĐ không xương sống cỡ lớn trong các ao nuôi tôm sinh thái huyện Năm Căn

tỉnh Cà Mau

Năm 2009, Nguyễn Văn Khánh và Phạm Văn Hiệp đã công bố kết quả nghiên cứu sự tích lũy Cd và Pb của loài Hến (Corbicula sp.) vùng cửa sông Cu Đê ở thành

phố Đà Nẵng Cụ thể, hàm lượng trung bình Pb ở loài Hến (Corbicula sp.) cùng cửa

sông Hàn ở mức 0,37 ± 0,27 ppm, tại cửa sông Cu Đê ở mức 0,5 ± 0,25 ppm, Cd là 1,67 ± 1,35 ppm Mức độ tích lũy Pb và Cd trong mô của loài Hến (Corbicula sp.) tương quan thuận với khối lượng và kích thước cơ thể [18]

Năm 2010, Nguyễn Văn Khánh và cộng sự đã công bố kết quả nghiên cứu sử dụng chỉ thị sinh học ĐVĐ không xương sống cỡ lớn để đánh giá chất lượng nước ở các hồ của thành phố Đà Nẵng

Năm 2016, Phạm Huyền Trang đã công bố kết quả nghiên cứu sử dụng ĐVĐ không xương sống cỡ lớn làm sinh vật chỉ thị đánh giá chất lượng nước tại suối Quân Boong thuộc trạm đa dạng sinh học Mê Linh

Ở miền Trung một số tác giả như Lê Thị Mùi, Ngô Văn Tứ, Nguyễn Kim Quốc Việt, Hoàng Thanh Hải và Đoàn Thị Thắm đã có một số nghiên cứu về khả năng tích lũy KLN của một số loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ [13]

Tuy nhiên các nghiên cứu này chỉ dừng lại ở việc phân tích lý hóa hàm lượng KLN có trong cơ thể các loài nhuyễn thể, mà chưa có sự đánh giá sự ảnh hưởng của thời gian sống, môi trường đến khả năng tích lũy của các loài nhuyễn thể không Hiện nay, có một số công trình nghiên cứu về mối quan hệ giữa hàm lượng các KLN tích lũy trong ĐVĐ và trong trầm tích, nổi bật có các nghiên cứu như:

Năm 2013, Nguyễn Văn Khánh và cộng sự đã công bố kết quả nghiên cứu hàm lượng cadimi (Cd) và chì (Pb) trong trầm tích và trong sinh vật (vẹm xanh

Perna viridis Linnaeus và hàu Crassostrea gigas thunberg) tại Vũng Thùng, Đà

Nẵng

Năm 2014, Võ Văn Minh và cộng sự đã công bố kết quả nghiên cứu hàm lượng Cd, Pb, Cr và Hg trong trầm tích và trong loài Hến (Corbicula subsulcata) ở một số cửa sông khu vực miền Trung, Việt Nam Cụ thể nghiên cứu cho thấy hàm lượng Cd trong trầm tích và trong mô cơ loài Hến có mối tương quan chặt với hệ số

r = 0,81; hàm lượng Pb có mối tương quan cao với r = 0,67 [24]

Năm 2014, Hoàng Thị Hoa đã công bố kết quả nghiên cứu đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong nước, trầm tích và khả năng tích lũy trong động vật nhuyễn thể hai mảnh vỏ tại một số sông, hồ ở khu vực Hà Nội [12]

Việc phân tích tương quan để đánh giá sự ảnh hưởng của các yếu tố này đến khả năng tích lũy KLN là vấn đề cần thiết vì nó có ý nghĩa lớn đối với khả năng sử

dụng loài động vật không xương sống cỡ lớn để đánh giá ô nhiễm KLN

Năm 2018, nghiên cứu của Lê Đăng Ngọc và nhóm nghiên cứu, đã xác định được mức độ tích lũy kim loại Cu, Pb và Cd trong trầm tích sông Cầu, trong loài loài ốc vặn (Sinotaia reevei fischer), loài hến (Corbicula sp.) và xác định mối tương quan giữa 3 kim loại Cu, Pb và Cd trong loài ốc cạn (Sinotaia reevei fischer), loài hến (Corbicula sp.) và trầm tích sông Cầu [23]

1.4 Phương pháp đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích và động vật đáy

1.4.1 Chỉ số và tiêu chuẩn đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích

Giá trị giới hạn của một số kim loại nặng trong trầm tích được quy định trong QCVN 43:2012/BTNMT là Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng trầm tích [2] được trình bày ở bảng 1.3

Bảng 1.3 Giá trị giới hạn của một số kim loại nặng trong trầm tích theo QCVN

Bảng 1.4 Tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích theo

Igeo là chỉ số dùng để đánh giá sự ô nhiễm bằng cách so sánh hàm lƣợng tổng kim loại có trong mẫu với giá trị nền của kim loại đó Chỉ số này đƣợc đƣa ra bởi Muller P.J và Suess E và có công thức tính nhƣ sau:

Trong đó:

n

n 2 geo

B 5 , 1

C log

Cn: Hàm lƣợng kim loại trong mẫu

Bn: Giá trị nền của kim loại trong vỏ Trái đất

1,5: Hệ số đƣợc đƣa ra để giảm thiểu tác đàng của những thay đổi có thể xảy

ra đối với giá trị nền do những biến đổi về thạch học trong trầm tích [35]

Hàm lƣợng nền của các kim loại Cu, Pb, Zn Cd và Cr theo K.K Turekian và K.H Wedephol (1961) lần lƣợt là 45, 20, 95, 0,3 và 90 [37]

Mức độ ô nhiễm trầm tích dựa theo chỉ số Igeo đƣợc phân loại theo Muller P.J

và Suess E [35] đƣợc trình bày trong bảng 1.6

Bảng 1.6 Phân loại mức độ ô nhiễm dựa vào I geo

Giá trị I geo M ức độ ô nhiễm

1.4.2 Chỉ số và tiêu chuẩn đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong động vật đáy

a Tiêu chuẩn đánh giá hàm lƣợng kim loại nặng trong động vật đáy

QCVN 8-2:2011/BYT là Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với giới hạn ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm, do Ban soạn thảo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn ô nhiễm hóa học và sinh học biên soạn, Cục An toàn vệ sinh thực

phẩm trình duyệt và được ban hành theo Thông tư số 02/2011/TT-BYT ngày 13 tháng 01 năm 2011 của Bộ trưởng Bộ Y tế [1]

Hàm lượng kim loại nặng trong động vật đáy được so sánh với QCVN 2:2011/BYT đối với Pb và Cd

8-Quy định ô nhiễm kim loại nặng đối với y tế cộng đồng và dịch vụ đô thị của Hồng Kông với Cr (Metallic Contamination Regulations of the Public Health and Municipal Services Ordiance, Laws of Hong Kong) [31]

Bảng 1.7 Tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong động vật đáy

t s

CBSAF =

C Trong đó:

Ct là nồng độ chất ô nhiễm trong mô sinh vật (mg/kg ĐVĐ khô)

Cs là nồng độ chất ô nhiễm trong trầm tích (mg/kg trầm tích khô)

C hương 2 ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng và thời gian nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Các kim loại nặng: Cu, Pb, Zn, Cd và Cr trong loài hến sông(Corbicula sp.), trùng trục (Lanceolaria sp.) và trầm tích sông Cầu chảy qua 5

tỉnh: Bắc Cạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh và Hải Dương

Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 5 năm 2018 đến tháng 12 năm 2018

Các công việc bảo quản mẫu, xử lý mẫu và phân tích hàm lượng các KLN được thực hiện tại Phòng thí nghiệm môi trường, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

2.2 Địa điểm nghiên cứu

Đề tài tiến hành khảo sát và chọn nghiên cứu tại 28 vị trí trên sông Cầu chảy qua các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hải Dương

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu

Tổng hợp các tài liệu, số liêụ, các công trình nghiên cứu về độc tính của KLN,

sự tích lũy KLN trong trầm tích và sinh vật

Thu thập các số liệu về điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội của lưu vực sông Cầu như dân số, kinh tế, lượng mưa,

Thu thập tài liệu về các hoạt động sản xuất và áp lực tới chất lượng nước và trầm tích sông trong khu vực lấy mẫu

Tổng hợp các văn bản pháp luật môi trường: Các thông tư, nghị định, QCVN, TCVN

2.3.2 Phương pháp thực nghiệm

2.3.2.1 Phương pháp khảo sát thực địa

a Phương pháp lấy mẫu

Hình 2.1 Thi ết bị lấy mẫu trầm tích và động vật đáy

T ần suất lấy mẫu: 01 lần

Thời gian lấy mẫu: Cuối tháng 5/2018 đến tháng 6/2018

Mẫu hến (Corbicula sp.) và trùng trục (Lanceolaria sp.): Tại 01 vị trí lấy 01

mẫu hến và 01 mẫu trùng trục (Lanceolaria sp.)

Mẫu đƣợc lấy là mẫu tổ hợp đƣợc lấy theo nguyên tắc: Mẫu đƣợc lấy từ bề mặt xuống sâu khoảng 0 - 20cm Mỗi vị trí lấy mẫu, lấy 3 mẫu lớn (mỗi mẫu lớn bao gồm ba mẫu nhỏ lấy cách nhau 1 m, trộn vào nhau thành một mẫu đại diện) Mẫu lớn cách nhau 2-3 m xung quanh vị trí lấy đầu tiên của điểm Lấy mẫu theo quy tắc tam giác cân Mẫu tổ hợp đại diện đƣợc lấy sau khi đã trộn từ ba mẫu lớn này Mẫu đƣợc đựng vào túi zip và bảo quản lạnh, vận chuyển về phòng thí nghiệm

Sơ đồ vị trí lấy mẫu đƣợc mô tả trong các hình 2.2a, 2.2b, 2.2c và 2.2d

Hình 2.2a Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên lưu vực sông Cầu

Hình 2.2b Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên sông Cầu chảy qua tỉnh Bắc Kạn, Thái

Nguyên