Phân tích các kim loại nặng đồng, chì, cadimi trong một số sông ở thành phố đà nẵng bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử aas

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA ĐỀ TÀI PHÂN TÍCH CÁC KIM LOẠI NẶNG ĐỒNG, CHÌ, CADIMI TRONG MỘT SỐ SÔNG Ở THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ AAS Giáo viên hướng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Cử Nhân Hóa Phân Tích – Môi Trường

Đà Nẵng 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA HÓA

ĐỀ TÀI

PHÂN TÍCH CÁC KIM LOẠI NẶNG ĐỒNG, CHÌ, CADIMI TRONG MỘT SỐ SÔNG Ở THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ AAS

Giáo viên hướng dẫn : TS Đinh Văn Tạc Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Ngọc Trâm Lớp : 12CHP

Đà Nẵng 2016

LỜI CẢM ƠN

Qua bốn năm học tập và rèn luyện tại trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng được

sự chỉ dạy nhiệt tình của các thầy cô, đặc biệt là các thầy cô trong khoa hóa học đã truyền đạt cho em nhiều kiến thức về lý thuyết cũng như thực hành Với lòng biết

ơn sâu sắc em xin cảm ơn các thầy cô trong khoa đã giúp đỡ chúng em trong suốt những năm học ở trường Và được sự chỉ dẫn của thầy giáo hướng dẫn Đinh Văn

Tạc em đã thực hiện đề tài: “Phân tích các kim loại nặng đồng, chì, cadimi trong

một số sông ở thành phố Đà Nẵng bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ( AAS).”

Để hoàn thành khóa luận này em xin chân thành cảm ơn thầy Đinh Văn Tạc đã giúp đỡ và chỉ dạy nhiệt tình cho em, giúp em hoàn thành bài khóa luận này Em cũng xin cảm ơn các thầy cô phòng thí nghiệm đã hỗ trợ chúng em về hóa chất và các dụng cụ thí nghiệm

Mặc dù đã có nhiều có gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất, song do mới làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận với thực tế cũng như hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định mà bản thân chưa thấy được Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô để khóa luận được hoàn chỉnh hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 5

1.1.Kim loại nặng, nguồn gốc vànguyênnhângâyônhiễmkimloạinặngtrong nước 5

1.1.1.Đại cương về kim loại nặng và ảnh hưởng của chúng đến môi trường 5

1.1.2.Nguồn gốc và nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại nặng 5

1.2.Giới thiệu chung về các nguyên tố Cu, Pb, Cd 6

1.3.Ứng dụng của đồng, chì, cadimi 8

1.3.1.Ứng dụng của đồng 8

1.3.2.Ứng dụng của chì 9

1.3.3.Ứng dụng của cadimi 9

1.4.Hoạt tính sinh hóa của đồng, chì, cadimi 10

1.4.1.Hoạt tính sinh hóa của đồng 10

1.4.2.Hoạt tính sinh hóa của chì 10

1.4.3.Hoạt tính sinh hóa của cadimi 11

1.5.Thành phố Đà Nẵng và hiện trạng môi trường nước ở Đà Nẵng 11

1.5.1.Giới thiệu về thành phố Đà Nẵng 11

1.5.2.Hiện trạng môi trường nước ở Đà Nẵng 12

1.6.Các phương pháp định lượng đồng, chì, cadimi 15

1.6.1.Các phương pháp phân tích hóa học 15

1.6.1.1.Phương pháp phân tích trọng lượng 15

1.6.1.2.Phương pháp chuẩn độ thể tích 16

1.6.2 Phương pháp phân tích công cụ 17

1.6.2.1.Phương pháp sắc ký 17

1.6.2.2.Phương pháp quang phổ UV-VIS (phương pháp trắc quang) 18

1.6.2.3.Phương pháp von ampe hòa tan anot (ASV) 19

1.6.2.4.Phương pháp quang phổ phát xạ plasma (ICP) 20

1.6.2.5.Phương pháp phân tích quang phổ 20

1.7.Giới thiệu phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS 21

1.7.1.Nguyên tắc của phương pháp 21

1.7.2.Cấu tạo của máy quang phổ hấp thụ AAS 22

1.7.3.Phép định lượng của phương pháp 23

1.7.3.1.Phương pháp đường chuẩn 23

1.7.3.2.Phương pháp thêm tiêu chuẩn 24

1.7.4 Ưu, nhược điểm của phép đo AAS 25

1.8.Đánh giá sai số, độ lặp của phương pháp phân tích 25

1.8.1.Phương sai 25

1.8.2.Độ chính xác của phép đo trực tiếp 26

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 27

2.1 Hóa chất, dụng cụ thí nghiệm và thiết bị máy móc 27

2.1.1 Hóa chất 27

2.1.2.Dụng cụ, thiết bị, máy móc 27

2.1.3.Pha hóa chất 27

2.1.3.1.Pha các dung dịch chuẩn gốc 27

2.1.3.2.Pha các dãy chuẩn 28

2.1.4.Thiết bị máy móc 28

2.2 Phương pháp nghiên cứu 28

2.3 Lấy mẫu, bảo quản và xử lý mẫu 30

2.3.1 Lấy mẫu 30

2.3.1.1.Quy trình lấy mẫu 30

2.3.1.2.Vị trí, thời gian, địa điểm lấy mẫu 31

2.3.2 Bảo quản và xử lý mẫu 32

2.4.Nội dung nghiên cứu 32

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 33

3.1 Kết quả đánh giá sai số và độ lặp của phép đo 33

3.2.Xây dựng đường chuẩn 34

3.2.1 Xây dựng đường chuẩn của đồng 34

3.2.2 Xây dựng đường chuẩn của chì 35 3.2.3.Xây dựng đường chuẩn của Cadimi 36 3.3.Kết quả phân tích các nguyên tố đồng, chì, cadimi theo phương pháp đường chuẩn 37 3.4.Nhận xét, đánh giá về hàm lượng các nguyên tố Đồng, Chì, Cadimi trong một số sông ở Đà Nẵng 40 KẾT LUẬN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

DANH MỤC HÌNH

1.5 Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo hệ thống máy AAS 22

3.4 Biểu đồ kết quả nồng độ của Đồng, Chì, Cadimi đợt 1 trong

3.5 Biểu đồ kết quả nồng độ của Đồng, Chì, Cadimi đợt 2 trong

DANH MỤC BẢNG

1.1 Tóm tắt một số điểm đặc trưng của các nguyên tố đồng, chì,

3.2 Kết quả đánh giá sai số của phương pháp phân tích 33

3.8 Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước mặt 39

LỜI MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Nước có vai trò rất quan trọng đối với con người cũng như các sinh vật khác trên trái đất, là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá nhưng không phải là vô tận Nước cần cho mọi sự sống và phát triển, nước vừa là môi trường vừa là nguyên liệu cho các quá trình sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và dịch vụ Nhưng hiện nay nguồn nước đang bị ô nhiễm trầm trọng mà nguyên nhân chính là do hoạt động sản xuất và ý thức của con người

Trong những năm gần đây, người dân cả nước đã và đang chứng kiến sự phát triển không ngừng về kinh tế xã hội, mức sống của người dân ở nhiều nơi được cải thiện rõ rệt Các khu đô thị, nhà máy, xí nghiệp được xây dựng ngày càng nhiều nhằm đáp ứng nhu cầu của con người và tạo công ăn việc làm cho người lao động Tuy nhiên, song song với việc phát triển kinh tế xã hội, vấn đề ô nhiễm ở nước ta đã trở thành vấn đề nóng bỏng gây ra những tác hại không nhỏ đến con người, sinh vật

và thiên nhiên

Nằm trong vùng kinh tế trọng điểm miền Trung, thành phố Đà Nẵng là một trong những thành phố có quá trình đô thị hóa – công nghiệp hóa phát triển mạnh của Việt Nam Đô thị hóa – công nghiệp hóa là xu hướng tất yếu của một nền kinh

tế phát triển Tuy nhiên, quá trình đô thị hóa – công nghiệp hóa luôn đồng nghĩa với việc làm biến đổi môi trường tự nhiên, ở cả hai khuynh hướng tích cực và tiêu cực Môi trường không những bị ô nhiễm do các hoạt động phát triển kinh tế của các khu công nghiệp, đô thị mà còn sự hoạt động canh tác của nông nghiệp, sinh hoạt, giao thông vận tải

Với những thành tựu trong phát triển kinh tế - xã hội đã đạt được, trong những năm qua thành phố Đà Nẵng đang phải đối mặt với những vấn đề bức xúc về sự suy giảm chất lượng môi trường sống Một trong những vấn đề bức xúc là ô nhiễm nguồn nước ngọt mà đặc biệt là sự ô nhiễm ở các hệ thống sông, dẫn đến những tác động tiêu cực đến chất lượng cuộc sông của người dân

Các con sông vừa là nguồn cung cấp nước nhưng đồng thời vừa là nguồn tiếp nhận nước thải từ các hoạt động canh tác nông nghiệp, chăn nuôi, sản xuất công

nghiệp và nước thải đô thị Đây là nguyên nhân chính làm cho nước sông bị ô nhiễm làm ảnh hưởng đến các hoạt động ở cuối nguồn thải Đà Nẵng có 3 sông: sông Vu Gia, Cu Đê và Phú Lộc, trong đó, các sông Vu Gia, Cu Đê cung cấp nước cho nhu cầu sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp trong thành phố Hiện hệ thống sông Túy Loan – Cầu Đỏ là một phần của sông Vu Gia bắt nguồn từ huyện Đại Lộc, Quảng Nam, bao gồm các đoạn sông mang tên: sông Yên, Túy Loan, Cầu Đỏ, sông Hàn, với lưu lượng nước sông khoảng 7,6 tỷ m3, chiếm 91,5% tổng trữ lượng nước ngọt của toàn thành phố Tổng lượng nước sông khai thác tại Cầu Đỏ để cấp nước sinh hoạt cho toàn thành phố là 35,7 triệu m3/ năm Hệ thống sông này đang

có nguy cơ ô nhiễm rất cao do nước thải trong các hoạt động canh tác từ khu vực đưa đến, nước thải sinh hoạt từ các hộ dân sông xung quanh, các chất thải rắn, rác thải vứt xuống sông không qua xử lý, ảnh hưởng đến chất lượng nước, bên cạnh đó còn có hoạt động khai thác cát trái phép, làm tăng độ đục trong nước tại các vị trí khai thác và ảnh hưởng đến sinh thái vùng đáy sông làm cho dòng sông ngày càng ô nhiễm hơn Kết quả dẫn đến là ảnh hưởng rất lớn đến đời sống sinh hoạt, sản xuất

và sức khỏe của người dân [1]

Việc nguồn nước bị ô nhiễm có rất nhiều tác nhân, trong đó nguồn nước bị ô nhiễm bởi các kim loại nặng như Cu, Pb, Cd, cũng tác động không nhỏ tới sức khỏe của con người như tăng nguy cơ gây ung thư, rối loạn trao đổi chất và suy giảm sức khỏe

Vì vậy, việc phân tích đánh giá mức độ ô nhiễm của các kim loại nặng trong môi trường nước để đề ra biện pháp hạn chế ô nhiễm là rất cần thiết Có rất nhiều phương pháp xác định hàm lượng các kim loại nặng như phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, phương pháp trắc quang, phương pháp cực phổ, phương pháp điện phân, phương pháp sắc kí Trong đó, phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử là một phương pháp hiện đại, có độ chính xác cao, độ nhạy và độ chọn lọc cao, thích hợp để xác định vi lượng các nguyên tố

Xuất phát từ những lý do trên em lựa chọn đề tài: “Phân tích các kim loại nặng đồng, chì, cadimi trong một số sông ở thành phố Đà Nẵng bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ( AAS).”

2 Mục đích nghiên cứu

Đề tài thực hiện nhằm xác định hàm lượng các kim loại đồng, chì, cadimi trong một số sông ở thành phố Đà Nẵng Từ kết quả phân tích đem so với quy chuẩn Việt Nam để đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong nước, đưa ra khuyến cáo để

có biện pháp xử lý nguồn gây ô nhiễm

3 Phạm vi nghiên cứu

Tham khảo các điều kiện tối ưu xác định hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb,

Cd bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS) và dựng đường chuẩn để đánh giá hàm lượng các kim loại trên trong nước sông

Xác định hàm lượng các kim loại Cu, Pb, Cd trog nước sông ở đà nẵng, các khu vực có nước thải thải ra như sông Cẩm Lệ do nước thải từ trạm xử lí nước thải Hòa Cường, khu vực hạ lưu sông Cu Đê do nước thải sinh hoạt, nước thải từ khu công nghiệp Hòa Khánh, sông Cổ Cò do nước từ trạm xử lí nước thải Ngũ Hành Sơn và sông Phú Lộc do nước thải từ trạm nước thải Phú Lộc, để đánh giá mức độ ô nhiễm bởi các kim loại đó

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tham khảo các điều kiện thực nghiệm xác định hàm lượng các kim loại nặng

Cu, Pb, Cd bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS)

- Đánh giá sai số, độ lặp của phép đo

- Sử dụng các đường chuẩn để xác định hàm lượng các kim loại nặng như Cu,

Pb, Cd trong mẫu phân tích

- Từ kết quả phân tích đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường nước ở một số sông quanh thành phố Đà Nẵng

5 Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử là một trong những phương pháp hiện đại, có độ nhạy, độ chính xác cao, phù hợp với việc xác định vi lượng các nguyên tố kim loại nặng trong nước và các đối tượng khác Khi sử dụng phương pháp này trong nhiều trường hợp không cần phải làm giàu nguyên tố cần xác định trước khi phân tích nên tốn ít mẫu và thời gian Phương pháp này còn cho phép xác định đồng thời nhiều nguyên tố

6 Ý nghĩa của đề tài

Về mặt lí thuyết, đề tài góp phần nghiên cứu lí thuyết cho việc phân tích xác định vi lượng các nguyên tố trong nước bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, một trong những phương pháp hiện đại và có độ chính xác cao

Về mặt thực tiễn, ứng dụng quy trình phân tích đã nghiên cứu để đánh giá mức

độ ô nhiễm kim loại nặng trong nước ở thành phố Đà Nẵng Từ đó nhận thức cụ thể được thực trạng nước bị ô nhiễm, để đặt ra yêu cầu phải có quy trình xử lý nước để hạn chế ô nhiễm

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Kim loại nặng, nguồn gốc và nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại nặng trong nước

1.1.1 Đại cương về kim loại nặng và ảnh hưởng của chúng đến môi trường

Kim Loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3 Chúng

có thể tồn tại trong 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) Cũng như nhiều nguyên tố khác, các kim loại nặng có thể cần thiết hoặc không cần thiết Những kim loại nặng cần thiết khi chúng ở một hàm lượng nhất định nào đó, nếu ít hơn hoặc nhiều hơn thì sẽ gây tác động ngược lại Những kim loại không cần thiết khi đi vào cơ thể sinh vật ngay cả ở dạng vết (rất ít) cũng có thể gây tác động tiêu cực

Kim loại nặng trong môi trường thường không bị phân hủy sinh học mà tích tụ trong sinh vật, tham gia chuyển hóa sinh học tạo thành các hợp chất độc hại hoặc ít độc hại hơn Chúng cũng có thể tích tụ trong hệ thống phi sinh học (không khí, đất nước, trầm tích) và được chuyển hóa nhờ sự biến đổi của các yếu tố vật lý và hóa học như nhiệt độ áp suất dòng chảy, oxy, nước, Nhiều hoạt động nhân tạo cũng tham gia vào quá trình biến đổi các kim loại nặng và là nguyên nhân gây ảnh hướng tới vòng tuần hoàn vật chất hóa, địa, sinh học của nhiều loại[2]

Ô nhiễm nước bởi kim loại nặng có tác động tiêu cực đên môi trường sống của sinh vật và con người, kim loại nặng tích lũy theo chuỗi thức ăn thâm nhập vào cơ thể con người Nước mặt bị ô nhiễm kim loại nặng sẽ lan truyền các chất ô nhiễm vào nước ngầm, vào đất và các thành phần liên quan khác Để hạn chế ô nhiễm nước cần phải tăng cường biện pháp xử lý nước thải công nghiệp, quản lý tốt vật nuôi trong môi trường có nguy cơ bị ô nhiễm

1.1.2 Nguồn gốc và nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại nặng

Ô nhiễm kim loại nặng có thể do các hiện tượng tự nhiên như núi lửa, động đất tuy nhiên nguồn gốc chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng là do con người Các kim loại nặng xuất hiện trong sản phẩm, chất thải của các ngành công nghiệp, sản xuất giao thông và đời sống Cụ thể như:

Các kim loại nặng được thải vào không khí thông qua bụi lò của các nhà máy luyện kim, bụi khoáng của các ngành công nghiệp xây dựng Khí thải của các phương tiện giao thông cũng cũng là một phần nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại nặng Trong quá trình hoạt động, các phương tiện giao thông đã xả ra môi trường một lượng lớn khí thải mà trong đó chủ yếu là các hợp chất độc hại của chì, các chất này có khả năng hấp thụ vào trong nước gây ô nhiễm, đặc biệt hoạt động giao thông thủy lại có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường nước cao hơn

Môi trường nước là môi trường có khả năng bị nhiễm kim loại nặng nhiều nhất Kim loại nặng thông qua nước của nhà máy luyện kim, hóa chất, nước thải của các quá trình mạ, rửa, ngâm trong các bể chứa có đồng, nước thải của các quá trình lọc hóa dầu Ngoài ra, trong quá trình sinh hoạt và hoạt động nông nghiệp của con người cũng tác động đáng kể đến môi trường nước Trong quá trình canh tác con người đã sử dụng một lượng lớn hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón hữu cơ và vô

cơ Các loại phân bón như kali, phân lân, cũng chứa một hàm lượng kim loại nặng Tuy nhiên, cây trồng chưa hấp thụ hết hoặc không hấp thụ hết thì khi chúng tiếp xúc với nguồn nước sẽ hòa tan, cuốn trôi vào trong nước ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước

1.2 Giới thiệu chung về các nguyên tố Cu, Pb, Cd

Đồng, chì, cadimi đều là các nguyên tố khá phổ biến trong tự nhiên Chúng thường tồn tại chủ yếu ở dạng quặng Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học chúng là các nguyên tố thuộc nhóm IB, IVA, IIB

Bảng 1.1 Tóm tắt một số điểm đặc trưng của các nguyên tố đồng, chì, cadimi

Nguyên tố

Cấu hình electron [Ar] 3d10 4s1 [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2 [Kr]5s2 4d10

vị Trong đó 63Cu và 65Cu là đồng vị bền, với 63

Cu chiếm khoảng 69% đồng có mặt trong tự nhiên

Chì trong tự nhiên ở dạng kim loại có tồn tại nhưng rất ít gặp, Chì thường được tìm thấy ở dạng quặng cùng với kẽm, bạc, và (phổ biến nhất) đồng, và được thu hồi cùng với các kim loại này Khoáng chì chủ yếu là galena (PbS), trong đó chì chiếm 86,6% khối lượng.Các dạng khoáng chứa chì khác như cerussite (PbCO3)

và anglesite (PbSO4) Chì kim loại có màu trắng bạc và sáng, bề mặt cắt còn tươi của nó xỉ nhanh trong không khí tạo ra màu tối Nó là kim loại màu trắng xanh, rất mềm, dễ uốn và nặng, và có tính dẫn điện kém so với các kim loại khác Chì có 4

đồng vị bền là 202

Pb, 204Pb, 207Pb và 208Pb Tất cả các đồng vị của chì, trừ chì 204, có thể được tìm thấy ở dạng các sản phẩm cuối của quá trình phân rã phóng xạ của các nguyên tố nặng hơn như urani và thori

Cadimi là kim loại khá hiếm trong tự nhiên, không tồn tại ở dạng đơn chất mà trong các loại quặng Các quặng chứa cadimi rất hiếm và khi phát hiện thấy thì chúng chỉ có một lượng rất nhỏ Greenockit (CdS), là khoáng chất duy nhất của cadimi có tầm quan trọng, gần như thường xuyên liên kết với sphalerit (ZnS) Là một kim loại chuyển tiếp màu trắng ánh xanh và có độc tính Trong tự nhiên Cadimi

có 6 đồng vị ổn định, nhưng có hai đồng vị phổ biến nhất là 112

Cd (24,07%) và 114

Cd(28,86) [3]

1.3 Ứng dụng của đồng, chì, cadimi

1.3.1 Ứng dụng của đồng

Đồng là vật liệu dẻo dai, dễ kéo sợ, dễ dát mỏng, dễ uốn, có khả năng dẫn điện

và dẫn nhiệt tốt, vì vậy nó được sử dụng một cách rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm: dây điện, đúc tượng, que hàn đồng, làm nhạc cụ, đồ dùng trong nhà bếp, đặc biệt đồng được ứng dụng nhiều trong các động cơ điện Các ion đồng(II) tan trong nước với nồng độ thấp có thể dùng làm chất diệt khuẩn, diệt nấm và làm chất bảo quản gỗ

Đồng là kim loại quan trọng trong công nghiệp và kỹ thuật Hơn 50% lượng đồng được khai thác hằng năm được dùng làm dây dẫn điện, 30% chế tạo các hợp kim Các hợp kim của đồng có ứng dụng rộng rãi Kim loại và các hợp kim của nó

đã được sử dụng cách đây hàng ngàn năm Hợp kim của đồng với cadimi làm tăng

độ bền, không làm giảm độ dẫn điện nên làm dây dẫn điện tốt Hợp kim với Zn, Al,

Pb, Be (bronzo) có độ bền cơ học cao, tính đàn hồi cũng tốt dùng chế tạo các chi tiết động cơ máy bay, tàu thủy, lò xo cao cấp Hợp kim của đồng với Niken có tính chống ăn mòn cao và dễ gia công, được dùng để chế tạo máy chính xác, dụng cụ y

tế, hóa tinh vi, Đồng là vật liệu tốt để chế tạo thiết bị hóa học: thiết bị chân không, thiết bị trao đổi nhiệt, nồi chưng cất, nó còn được dùng làm chất cho thêm vào thép kết cấu tăng tính chống ăn mòn và tăng giới hạn chảy của thép Ngoài ra đồng

còn được dùng trong xây dựng Muối đồng dùng để chế tạo sơn, thuốc trừ sâu và thuộc da [4]

1.3.2 Ứng dụng của chì

Trong đời sống, chì được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực

Trong công nghiệp, chì được sử dụng phổ biến, thống kê có tới 150 nghề, hơn

400 quá trình công nghệ khác nhau có sử dụng đến chì và các hợp chất của chúng, chì được sử dụng trong sản xuất acquy, dây cáp điện, luyện thép công nghiệp sản xuất ô tô, xe máy, máy bay,

Trong công nghiệp hóa học và công nghệ kỹ thuật điện: chì được ứng dụng là acquy, chì làm vỏ dây cáp, làm que hàn, Trong các kỹ thuật luyện kim màu, để bảo vệ thiết bọ khỏi sự ăn mòn người ta thường mạ chì lên bề mặt bên trong các buồng và các tháp để sản xuất axit sunfuric, các ống dẫn, các bể tẩy rửa và các bể điện phân

Trong công nghiệp nhiên liệu: Chì được pha vào xăng để tăng hiệu suất cháy của xăng

Trong y học: Các hợp chất của chì được dùng để chế các thứ thuốc làm săn da, giảm đau và chống viên nhiễm

Trong kỹ thuật quân sự: chì được sử dụng trong nhiểu sản phẩm như: sơn, chất nhuộm, thuốc vẽ, men gốm, diêm, pin, chì được dùng làm các tấm ngăn để chống phóng xạ hạt nhân và thường được sử dụng trong nhựa PVC[5]

1.3.3 Ứng dụng của cadimi

Cadimi được ứng dụng chủ yếu trong công nghiệp như: chất ổn định trong PVC, chất tạo màu trong nhựa và thủy tinh, trong hợp phần của nhiều hợp kim Ngoài ra một lượng lớn cadimi trên thế giới được dùng để mạ thép vì độ bền đẹp hơn mạ kẽm, 113

Cd có khả năng bắt notron tốt nên dùng làm thanh điều chỉnh notron trong lò phản ứng nguyên tử Cadimi dùng để chế tạo các tế bào quang điện nhạy với tia tử ngoại, vì thế nó được dùng trong các thiết bị đo điện (pin chuẩn weston) Cadimi còn dùng làm xúc tác cho các phản ứng hữu cơ, CdSO4 làm thuốc diệt nấm,

Khoảng 3/4 cadimi sản xuất ra được sử dụng trong các loại pin (đặc biệt là pin Ni-Cd) và phần lớn trong 1/4 còn lại sử dụng chủ yếu trong các chất màu, lớp sơn phủ, các tấm mạ kim và làm chất ổn định cho plastic[6]

1.4 Hoạt tính sinh hóa của đồng, chì, cadimi

1.4.1 Hoạt tính sinh hóa của đồng

Trong cơ thể, đồng là phần cấn thành nên nhiều enzim quan trọng (tirozinaza, oxidaza), hợp chất của nó rất cần cho quá trình tổng hợp hemoglobin và photpholipit Hơn nữa đồng còn tham gia vào quá trình sản xuất hồng cầu, sinh tổng hợp elastin, tổng hợp hoormon và sắc tố, đồng liên kết với suproxit disdsmutat bảo

vệ các tế bào trước sự tấn công của các gốc tự do Sự thiếu hụt đồng thường dẫn đến thiếu máu đối với trẻ nhỏ, mất sắc tố ở lông tóc Hàm lượng đồng trong cơ thể người khoảng 0,1g và nhu cầu hằng ngày khoảng 2mg Điều này cho thấy đồng rất cần cho cơ thể Tuy nhiên, nếu thừa đồng lại dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng Khi đó nó sẽ tích tụ lại trong gan gây bệnh Wilson, tích tụ trong não, thận gây tử vong Đặc biệt nó thay thế Kẽm trong các enzin làm mất hoạt tính của enzim gây ra rối loạn dạ dày, những bệnh về gan, thận và phổi Đồng tập trung chủ yếu trong cơ thể ở gan, cơ và xương

Đối với thực vật thì đồng (hàm lượng 5-20 ppm) là nguyên tố rất đặc biệt về mặt sinh học ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sinh trưởng và phát triển sản lượng của cây Đồng là chất xúc tác của những quá trình oxi hóa nội bào, cần thiết cho sự hình thành diệp lục và làm xúc tác cho một số phản ứng khác trong cây, nhưng thường không tham gia vào thành phần của chúng[7]

1.4.2 Hoạt tính sinh hóa của chì

Chì là một nguyên tố vi lượng trong cơ thể, có vai trò quan trọng đối với sự sinh trưởng, phát triển của người và động vật

Tuy nhiên, khi tồn tại trong cơ thể với nồng độ cao thì chì là một chất rất độc Chì vào cơ thể người qua đường nước uống, không khí và thực phẩm bị nhiễm chì Đặc tính nổi bật là khi thâm nhập vào cơ thể nó ít bị đào thai mà tích tụ theo thời gian, nhiều nhất là trong xương, chuyển sang các mô mềm qua sự tương tác với photphat trong xương và gây độc Ngoài ra, nó gây độc cho hệ thần kinh trung ương

lẫn ngoại biên Nó có thể gây tác dụng ức chế một số enzim quan trọng (nhất là enzim có nhóm hoạt động hidro) Tùy mức độ gây độc mà có thể gây ra một số bệnh đau khớp, viêm thận, cao huyết áp, mất trí, tai biến mạch máu não, thậm chí có thể gây tử vong

Nếu hàm lượng chì trong máu khoảng 0,3mg/l thì sẽ gây cản trở quá trình sử dụng oxi để oxi hóa glucozo tạo năng lượng sống, làm cơ thể mệt mỏi Ở nồng độ cao hơn (>0,8mg/l) có thể gây bệnh thiếu máu, còn từ 0,5-0,8 mg/l gây rối loạn chức năng thận, có thể phá hủy não

Tiếp xúc lâu ngày với chì và các hợp chất của chì có thể gây bệnh về thận, những cơn đau bất thường giống như đau bụng, phụ nữ mang thai có thể bị sẩy thai, nam giới cũng bị giảm khả năng sinh sản Đối với trẻ em, chì làm giảm khả năng nhận thức, ảnh hưởng tới quá trình học tập[8]

1.4.3 Hoạt tính sinh hóa của cadimi

Cadimi có mặt trong cơ thể người ở dạng vết, tuy nhiên nó không có lợi gì cho

cơ thể con người và sinh vật Cadimi và các hợp chất của nó là những chất cực độc, thậm chí với nồng độ rất thấp Chúng can thiệp vào phản ứng của các enzim chứa kẽm Tuy giống kẽm nhưng nó lại không thể thay thế vai trò của sinh học của kẽm,

mà nó còn can thiệp vào quá trình sinh học có chứa Canxi và Magie

Cadimi thâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu qua thức ăn từ thực vật được trồng trên đất có chứa cadimi hoặc tưới bằng nước có chứa nhiều cadimi, hít thở bụi cadimi thường xuyên, nó có thể đi vào trong cơ thể tích tụ chủ yếu ở thận và xương Cadimi là chất gây nhiễu sự hoạt động của một số enzim nhất định, gây tăng huyết

áp, ung thư phổi, thủng vách ngăn mũi, rối loạn chức năng thận, phá hủy tủy xương Các hợp chất của cadimi còn là một trong những nguyên nhân gây ung thư Phụ nữ

có thai bị nhiễm cadimi thì có khả năng tăng nguy cơ dị dạng cho thai nhi[9]

1.5 Thành phố Đà Nẵng và hiện trạng môi trường nước ở Đà Nẵng

1.5.1 Giới thiệu về thành phố Đà Nẵng

Thành phố Đà Nẵng gồm vùng đất liền và vùng quần đảo trên biển Đông Vùng đất liền nằm ở 15055' đến 16014' vĩ độ Bắc, 107018' đến 108020' kinh độ Đông, Bắc giáp tỉnh Thừa Thiên - Huế, Tây và Nam giáp tỉnh Quảng Nam, Đông

giáp Biển Đông Vùng biển gồm quần đảo Hoàng Sa nằm ở 15045’ đến 17015’ vĩ độ Bắc, 1110 đến 1130 kinh độ Đông, cách đảo Lý Sơn (thuộc tỉnh Quảng Ngãi, Việt Nam) khoảng 120 hải lý về phía Nam

Hình 1.1 Bản đồ thành phố Đà Nẵng

Thành phố Đà Nẵng có diện tích tự nhiên là 1.283,42 km2 Nằm ở vào trung

độ của đất nước, trên trục giao thông Bắc - Nam về đường bộ, đường sắt, đường biển và đường hàng không, cách Thủ đô Hà Nội 764km về phía Bắc, cách thành phố Hồ Chí Minh 964 km về phía Nam Trong phạm vi khu vực và quốc tế, thành phố Đà Nẵng là một trong những cửa ngõ quan trọng ra biển của Tây Nguyên và các nước Lào, Campuchia, Thái Lan, Myanma đến các nước vùng Đông Bắc Á thông qua Hành lang kinh tế Đông Tây với điểm kết thúc là Cảng biển Tiên Sa Nằm ngay trên một trong những tuyến đường biển và đường hàng không quốc tế, thành phố Đà Nẵng có một vị trí địa lý đặc biệt thuận lợi cho sự phát triển nhanh chóng và bền vững[10]

1.5.2 Hiện trạng môi trường nước ở Đà Nẵng

Thành phố Đà Nẵng gồm vùng đất liền và vùng quần đảo trên biển Đông Trên địa bàn thành phố có 2 sông chính là sông Cu Đê và sông Hàn Tổng trữ lượng tiềm năng tài nguyên nước dưới đất trên địa bàn thành phố là 231.059m3/ngày đêm Tuy

nhiên, nhiều khu vực đã có dấu hiệu cạn kiệt và nhiễm mặn nguồn nước, lại phân bố trên địa bàn rộng nên không thể khai thác với quy mô tập trung để cấp nước Theo

dự báo thì nhu cầu dùng nước cho các ngành trên địa bàn thành phố là rất lớn Nước cho sản xuất nông nghiệp, công nghiệp đến năm 2020 là hơn 117 triệu m3/năm; nước cho sinh hoạt đến năm 2020 khoảng 210 triệu m3/năm

Tài nguyên nước mặt của thành phố Đà Nẵng được đánh giá là khá phong phú Tổng lượng dòng chảy năm khoảng 12,5 tỷ m3 Tuy nhiên, do lượng mưa phân bố không đồng đều, lượng mưa trong 4 tháng mùa mưa chiếm 65 đến 80% tổng lượng mưa trong năm, địa hình dốc, dòng chảy ngắn là nguyên nhân gây lũ lụt trong mùa mưa, nước mặn xâm nhập sâu vào sông trong mùa khô Một mặt, thành phố Đà Nẵng đang nóng lên từng ngày với những tác động của phát triển kinh tế - xã hội, gánh chịu những tác động của thiên tai, hoạt động của con người lên môi trường sống nói chung, nguồn tài nguyên nước nói riêng

Nguồn nước cấp cho sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp và dịch vụ trên địa bàn thành phố chủ yếu lấy từ nguồn nước của sông Vu Gia, nước chảy qua sông Yên, về sông Cầu Đỏ và cung cấp nước cho Nhà máy nước Cầu Đỏ Các năm trước đây, nguồn nước tại sông Cầu Đỏ không bị nhiễm mặn hoặc chỉ bị nhiễm mặn rất ít Tuy nhiên, đến năm 2012 thì vấn đề nhiễm mặn nguồn nước trở nên nóng bỏng và đến năm 2013 thì trở nên đặc biệt nghiêm trọng Nếu số ngày nhiễm mặn vượt quá tiêu chuẩn cho phép trong năm 2012 là 87 ngày thì từ đầu năm 2013 đến nay đã lên đến 171 ngày Điều này cho thấy khan hiếm và thiếu nước là mối đe dọa rất nghiêm trọng đối với sự tồn tại của con người ở Đà Nẵng Vì lẽ đó, cần phải có các giải pháp quản lý, khai thác và bảo vệ tốt nguồn tài nguyên nước

Nguồn nước mặt của Đà Nẵng bị ô nhiễm nghiêm trọng, nước thải công nghiệp

đổ về âu thuyền Thọ Quang, hạ lưu sông Cu Đê, làm cho khu vực ở đây hàm lượng chất ô nhiễm đều vượt tiêu chuẩn cho phép Một số khu vực khác lại bị ô nhiễm bởi nước thải sinh hoạt như Bầu Thạc Gián-Vĩnh Trung, hồ công viên 29/3 Nằm giữa trung tâm thành phố và diện tích mặt nước khá lớn, hồ Đảo Xanh và hồ Công viên 29/3 có chức năng điều tiết nước mưa, điều hòa khí hậu, tạo cảnh quan đô thị và trong nhiều năm qua có rất nhiều người đến vui chơi, hóng mát bên hồ Tuy nhiên,

theo Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố, chất lượng nước hai hồ này đang bị ô nhiễm nặng với nồng độ chỉ tiêu COD, BOD, TSS, NH4+

, PO4- và coliform đều vượt tiêu chuẩn cho phép do chủ yếu nhận nước thải sinh hoạt và lượng bùn lắng trong hồ rất cao Hiện năng lực tiếp nhận các chất này trong hồ đã quá tải, gây mùi hôi khó chịu cho nhân dân sinh sống gần hồ và khách tham quan, vui chơi bên hồ[11]

Hình 1.2 Ô nhiễm hồ Đảo Xanh

Hình 1.3 Ô nhiễm hồ công viên 29/3

Sông Phú Lộc, đoạn chảy qua phường Thanh Khê Tây, quận Thanh Khê là

“điểm nóng” về ô môi trường kéo dài nhiều năm nay ở Đà Nẵng Hàng ngày, một lượng lớn nước thải sinh hoạtchưa qua xử lý đổ thẳng xuống sông rồi chảy ra Vịnh

Đà Nẵng Người dân sống ở khu vực này hàng ngày hứng chịu mùi hôi thối nồng

nặc Những ngày nắng nóng, tại cửa sông Phú Lộc, cá chết phơi bụng dày đặc cả một đoạn sông.

Hình 1.4 Ô nhiễm sông Phú Lộc

1.6 Các phương pháp định lượng đồng, chì, cadimi

Gồm có các phương pháp:

- Phương pháp phân tích hóa học

+ Phương pháp phân tích trọng lượng

+ Phương pháp chuẩn độ thể tích

- Phương pháp phân tích công cụ

+ Phương pháp sắc ký

+ Phương pháp quang phổ UV-VIS ( trắc quang)

+ Phương pháp von ampe hòa tan anot (ASV)

+ Phương pháp quang phổ phát xạ plasma (ICP)

+ Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

1.6.1 Các phương pháp phân tích hóa học

1.6.1.1 Phương pháp phân tích trọng lượng

Các phương pháp phân tích trọng lượng được dựa trên việc đo khối lượng hoặc

sự biến đổi khối lượng Đây là một trong những phương pháp đầu tiên được sử dụng để phân tích định lượng Mặc dù hiện nay phân tích trọng lượng không còn là một phương pháp phân tích quan trọng nhất nhưng nó vẫn được tiếp tục sử dụng trong những trường hợp đặc biệt

Các phương pháp phân tích trọng lượng bao gồm:

- Phương pháp trọng lượng dựa trên sự kết tủa

- Phương pháp trọng lượng dựa trên sự bay hơi

Các nguyên tố đồng, chì, cadimi được xác định thông qua các hợp chất của chúng như sau:

- Xác định Cu dưới dạng CuS

- Xác định Pb kết tủa dưới dạng PbSO4 hoặc PbCrO4

- Xác định Cd kết tủa dưới dạng CdSO4 hoặc CdNH4SO4

Phương pháp này khá đơn giản nhưng lại dễ mắc sai số khi cân, thời gian phân tích kéo dài Mặt khác ngoài kết tủa của nguyên tố phân tích còn có nhiều kết tủa của các nguyên tố khác trong mẫu nên phải khống chế pH phù hợp để kết tủa được hoàn toàn chất phân tích Nhược điểm của phương pháp này là chỉ xác định được hàm lượng lớn các kim loại[12]

1.6.1.2 Phương pháp chuẩn độ thể tích

Phương pháp chuẩn độ thể tích là một phương pháp định lượng dựa trên việc

đo thể tích của một dung dịch thuốc thử đã biết chính xác nồng độ phản ứng vừa đủ với một lượng chất cần phân tích

Phương pháp này rất phổ biến và được sử dụng rộng rãi để xác định các kim loại vì nhanh và đơn giản Tuy nhiên phương pháp này chỉ chính xác với nồng độ khoản10-3M, tức là cũng không thể xác định được lượng vết, lại có thể mắc sai số

và độ chọn lọc thấp

Phương pháp chuẩn độ được phân thành 4 nhóm chính dựa vào kiểu phản ứng:

- Phương pháp chuẩn độ acid – base hay còn gọi là phương pháp trung hòa