Luận văn thạc sĩ đánh giá nguy cơ tích lũy của một số kim loại trong trầm tích đối với thủy sinh vật đáy tại hồ tây

Luận văn thạc sĩ phân tích đánh giá nguy cơ tích lũy của một số kim loại trong trầm tích đối với thủy sinh vật đáy tại hồ tây, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Tác giả: Phạm Thị Trà
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Quang Trung
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Đánh Giá Nguy Cơ Tích Lũy Của Một Số Kim Loại Trong Trầm Tích Đối Với Thủy Sinh Vật Tại Hồ Tây
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tổng quan chung về kim loại
• 1.2. Khái niệm và nguồn phát sinh kim loại
• 1.3. Ô nhiễm kim loại trong môi trường
• 1.4. Độc tính kim loại trong môi trường
• 1.5. Trầm tích và ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích
• 1.6. Trầm tích và nguồn ô nhiễm kim loại trầm tích
• 1.7. Cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy kim loại vào trầm tích
• 1.8. Ô nhiễm trầm tích
• 1.9. Sự tích lũy kim loại nặng ở động vật thủy sinh
• 1.9.1. Khái niệm và đặc tính của động vật thủy sinh tầng đáy
• 1.9.2. Sự tích lũy sinh học và cơ chế gây độc của kim loại nặng lên tế bào
• 1.9.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy kim loại nặng ở động vật thủy sinh
• 1.10. Các phương pháp đánh giá nguy cơ rủi ro
• 1.10.1. Đánh giá rủi ro môi trường
• 1.10.2. Đánh giá rủi ro sức khoẻ (HRA)
• 1.10.3. Đánh giá rủi ro sinh thái (EcoRA)
• 1.10.4. Đánh giá rủi ro công nghiệp (IRA)
• 1.11. Các nghiên cứu về đánh giá nguy cơ rủi ro kim loại
• 1.11.1. Trên thế giới
• 1.11.2. Một số biện pháp cải thiện môi trường trầm tích hồ đô thị
• 1.12. Giải pháp quản lý
• 1.12.1. Giải pháp công nghệ
• 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp tổng quan tài liệu
• 2.2.2. Phương pháp điều tra khảo sát thực địa, lấy mẫu và bảo quản mẫu
• 2.2.3. Phương pháp thực nghiệm trong phân tích trên thiết bị ICP-MS
• 2.2.4. Phương pháp đánh giá nguy cơ tích lũy, rủi ro
• 2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả khảo sát hàm lượng một số kim loại (Cr, Cu, Cd, As, Hg, Pb) trong trầm tích và sinh vật đáy tại Hồ Tây
• 3.2. Hàm lượng kim loại trong trầm tích tại Hồ Tây
• 3.3. Hàm lượng kim loại trong thủy sinh vật đáy tại Hồ Tây
• 3.4. Đánh giá sự thay đổi hàm lượng kim loại (Cr, Cu, Cd, As, Hg, Pb) trong trầm tích và sinh vật đáy tại Hồ Tây theo mùa
• 3.5. Đánh giá nguy cơ rủi ro của kim loại nặng đối với thủy sinh vật đáy tại Hồ Tây
• 3.6. Đề xuất giải pháp cải thiện chất lượng hồ và giảm thiểu rủi ro tại Hồ Tây
• 3.6.1. Các biện pháp quản lý
• 3.6.2. Các biện pháp công nghệ
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về kim loại nặng

Kim loại nặng là những nguyên tố có tỷ trọng lớn hơn 5g/cm³, thường liên quan đến ô nhiễm và độc hại. Chúng được chia thành ba loại: kim loại độc (như Hg, Cr, Pb), kim loại quý (Pd, Pt, Au), và kim loại phóng xạ (U, Th). Nguồn gốc của kim loại nặng chủ yếu đến từ hoạt động của con người, như công nghiệp và nông nghiệp. Ô nhiễm kim loại nặng đã gia tăng đáng kể trong những năm gần đây, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và sinh vật. Đặc biệt, trong môi trường nước, kim loại nặng có thể tồn tại ở dạng hòa tan hoặc lắng tụ trong bùn đáy, gây ra những tác động tiêu cực đến hệ sinh thái. Việc hiểu rõ về nguy cơ ô nhiễm từ kim loại nặng là rất quan trọng để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

1.1. Nguồn phát sinh kim loại

Kim loại nặng có thể xuất phát từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm cả tự nhiên và nhân tạo. Nguồn nhân tạo chủ yếu đến từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và đô thị hóa. Các kim loại như Cr, As, Cd, Cu, Ni, Pb, Hg thường được thải ra từ các nhà máy, hoạt động khai thác khoáng sản và sử dụng thuốc bảo vệ thực vật. Sự gia tăng nồng độ kim loại nặng trong môi trường nước và đất có thể dẫn đến ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe của sinh vật và con người. Việc kiểm soát và giảm thiểu nguồn phát sinh kim loại nặng là cần thiết để bảo vệ hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng.

II. Ô nhiễm kim loại trong môi trường

Ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đã trở thành một vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt là trong các khu vực đô thị. Tốc độ ô nhiễm ngày càng nhanh và mức độ ngày càng trầm trọng đã ảnh hưởng lớn đến hệ sinh thái toàn cầu. Kim loại nặng có thể tồn tại trong nước ở dạng hòa tan hoặc lắng tụ trong bùn đáy, gây ra những tác động tiêu cực đến sức khỏe của sinh vật thủy sinh. Sự tích tụ kim loại nặng trong trầm tích có thể dẫn đến nguy cơ ô nhiễm cho các sinh vật sống trong môi trường nước, ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn và sức khỏe con người. Việc đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích là cần thiết để đưa ra các biện pháp bảo vệ môi trường hiệu quả.

2.1. Tác động của ô nhiễm kim loại đến sinh vật

Ô nhiễm kim loại nặng có thể gây ra nhiều tác động tiêu cực đến sinh vật thủy sinh. Các kim loại nặng như Hg, Pb, Cd có khả năng tích lũy sinh học cao, dẫn đến nồng độ kim loại trong cơ thể sinh vật tăng lên theo thời gian. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe của sinh vật mà còn có thể gây ra những tác động tiêu cực đến sức khỏe con người thông qua chuỗi thức ăn. Việc hiểu rõ về tác động môi trường của kim loại nặng là rất quan trọng để phát triển các biện pháp bảo vệ và quản lý môi trường hiệu quả.

III. Đánh giá nguy cơ rủi ro kim loại

Đánh giá nguy cơ rủi ro từ kim loại nặng là một phần quan trọng trong nghiên cứu môi trường. Các phương pháp đánh giá rủi ro môi trường, sức khỏe và sinh thái giúp xác định mức độ ô nhiễm và tác động của kim loại nặng đến sinh vật và con người. Việc áp dụng các phương pháp này không chỉ giúp nhận diện các nguy cơ tiềm ẩn mà còn cung cấp cơ sở để đưa ra các biện pháp quản lý và cải thiện chất lượng môi trường. Đặc biệt, trong bối cảnh ô nhiễm ngày càng gia tăng, việc đánh giá nguy cơ rủi ro từ kim loại nặng là cần thiết để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.

3.1. Các phương pháp đánh giá nguy cơ

Có nhiều phương pháp khác nhau để đánh giá nguy cơ rủi ro từ kim loại nặng, bao gồm đánh giá rủi ro môi trường (EcoRA), đánh giá rủi ro sức khỏe (HRA) và đánh giá rủi ro công nghiệp (IRA). Mỗi phương pháp có những ưu điểm và hạn chế riêng, tuy nhiên, việc kết hợp các phương pháp này sẽ giúp cung cấp cái nhìn toàn diện hơn về mức độ ô nhiễm và tác động của kim loại nặng. Việc áp dụng các phương pháp đánh giá này là cần thiết để đưa ra các giải pháp quản lý hiệu quả nhằm giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường.

IV. Kết quả nghiên cứu tại Hồ Tây

Nghiên cứu tại Hồ Tây cho thấy hàm lượng kim loại nặng như Cr, Cu, As, Cd, Hg, Pb trong trầm tích và sinh vật đáy có sự biến động theo mùa. Kết quả khảo sát cho thấy mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích tại Hồ Tây là đáng lo ngại, ảnh hưởng đến sức khỏe của các sinh vật thủy sinh. Việc đánh giá nguy cơ rủi ro từ kim loại nặng đối với thủy sinh vật đáy là cần thiết để đưa ra các biện pháp bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Các biện pháp quản lý và cải thiện chất lượng hồ cần được thực hiện để giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ hệ sinh thái tại Hồ Tây.

4.1. Đề xuất giải pháp cải thiện môi trường

Để cải thiện chất lượng môi trường tại Hồ Tây, cần thực hiện các biện pháp như xử lý nước thải, nạo vét bùn và kiểm soát nguồn phát thải kim loại nặng. Việc áp dụng công nghệ tiên tiến trong xử lý nước thải và quản lý chất thải sẽ giúp giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích. Đồng thời, cần tăng cường công tác giám sát và đánh giá chất lượng môi trường để kịp thời phát hiện và xử lý các vấn đề ô nhiễm. Các giải pháp này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn đảm bảo sức khỏe cho cộng đồng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường nước và trầm tích ngày càng trở thành vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt tại các hồ đô thị như Hồ Tây, Hà Nội. Hồ Tây có diện tích hơn 500 ha với chu vi 17 km, tiếp nhận nước thải từ gần 30 cống chính cùng nhiều nguồn thải sinh hoạt và công nghiệp xung quanh. Nồng độ kim loại nặng trong trầm tích và thủy sinh vật đáy có thể tích lũy và gây độc cho hệ sinh thái cũng như sức khỏe con người thông qua chuỗi thức ăn. Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá mức độ tích tụ các kim loại Cr, Cu, As, Cd, Hg, Pb trong trầm tích và thủy sinh vật đáy tại Hồ Tây, đồng thời xác định nguy cơ rủi ro sinh thái và sức khỏe liên quan. Nghiên cứu được thực hiện trong hai mùa khô và mưa năm 2017, tại 10 điểm lấy mẫu phân bố từ các khu vực chịu ảnh hưởng của cống thải đến vùng giữa hồ. Kết quả sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc quản lý và cải thiện chất lượng môi trường hồ, góp phần bảo vệ đa dạng sinh học và sức khỏe cộng đồng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường thủy sinh, cơ chế tích lũy sinh học và độc tính của kim loại nặng đối với sinh vật đáy. Các khái niệm chính bao gồm:

• Kim loại nặng (KLN): Các nguyên tố kim loại có tỷ trọng lớn hơn 5 g/cm³, bao gồm Cr, Cu, As, Cd, Hg, Pb, có khả năng tích lũy sinh học và độc tính cao.
• Trầm tích: Vật chất lắng đọng dưới đáy hồ, là nơi tích tụ các kim loại nặng từ nguồn nước và các hoạt động nhân tạo.
• Tích lũy sinh học: Quá trình kim loại nặng được hấp thu và tích tụ trong sinh vật, đặc biệt là thủy sinh vật đáy.
• Đánh giá rủi ro sinh thái (EcoRA): Phân tích khả năng gây hại của kim loại nặng đối với quần thể sinh vật và hệ sinh thái.
• Chỉ số tích lũy địa chất (Igeo), chỉ số ô nhiễm (Cd), chỉ số rủi ro sinh thái (RI): Các chỉ số định lượng mức độ ô nhiễm và rủi ro của kim loại trong trầm tích.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu gồm mẫu trầm tích và thủy sinh vật đáy (cá rô phi, cá trê, ốc) được thu thập tại 10 điểm trên Hồ Tây vào hai thời điểm mùa khô (tháng 4) và mùa mưa (tháng 8) năm 2017. Mẫu trầm tích được lấy ở độ sâu 0,5-2,5 m, bảo quản theo tiêu chuẩn TCVN. Phân tích hàm lượng kim loại nặng được thực hiện bằng phương pháp phá mẫu bằng lò vi sóng và đo trên thiết bị ICP-MS 7900 Agilent với giới hạn phát hiện ở mức ppt, đảm bảo độ chính xác và độ nhạy cao.

Phân tích số liệu sử dụng các chỉ số Igeo, Cd, RI để đánh giá mức độ ô nhiễm và rủi ro sinh thái. Đánh giá nguy cơ sức khỏe dựa trên lượng kim loại hấp thu hàng ngày qua thức ăn (DIM) và chỉ số rủi ro sức khỏe (HRI). Cỡ mẫu gồm 10 điểm lấy mẫu trầm tích và 12 mẫu thủy sinh vật đáy, phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên có chủ đích nhằm bao phủ các khu vực chịu ảnh hưởng khác nhau. Thời gian nghiên cứu kéo dài 5 tháng, từ khảo sát thực địa đến phân tích và xử lý số liệu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hàm lượng kim loại trong trầm tích:

   • Cr dao động từ 16,21 đến 78,27 mg/kg, trung bình 43,24 mg/kg; Cu từ 11,20 đến 101,41 mg/kg, trung bình 44,78 mg/kg; As từ 3,25 đến 24,68 mg/kg, trung bình 11,60 mg/kg.
   • Các kim loại Cd, Hg, Pb có hàm lượng thấp hơn nhiều, Cd trung bình 0,45 mg/kg, Hg dưới 0,001 mg/kg, Pb trung bình 33,5 mg/kg.
   • Tại các điểm gần cống thải (S1, S2), hàm lượng Cr, Cu, As cao hơn đáng kể so với vùng giữa hồ (S7, S8), ví dụ Cr tại S1 là 65,03 mg/kg, gấp gần 3 lần S8 (16,21 mg/kg).

2. Mức độ ô nhiễm theo chỉ số Igeo và Cd:

   • Igeo cho thấy Cr và Cu ở mức ô nhiễm trung bình đến nặng tại các điểm gần nguồn thải, trong khi Cd và Hg ở mức không đáng kể.
   • Chỉ số Cd tổng hợp cho thấy mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích ở mức thấp đến vừa phải, không vượt ngưỡng nguy hiểm theo tiêu chuẩn Việt Nam.

3. Hàm lượng kim loại trong thủy sinh vật đáy:

   • Cá rô phi và cá trê có hàm lượng Cu và Pb cao nhất, ví dụ Cu trong cá rô phi đạt trung bình 2,5 mg/kg, Pb trung bình 1,8 mg/kg.
   • Hàm lượng Cd và Hg trong sinh vật đáy rất thấp, gần như không phát hiện.
   • Sự tích lũy kim loại trong cá nhỏ tuổi cao hơn cá lớn tuổi, phù hợp với cơ chế sinh học tích lũy và thải trừ.

4. Đánh giá rủi ro sinh thái và sức khỏe:

   • Chỉ số RI cho thấy rủi ro sinh thái đối với các kim loại Cr, Cu, Pb ở mức thấp đến vừa phải, không gây nguy hiểm nghiêm trọng cho hệ sinh thái thủy sinh.
   • Chỉ số HRI tính toán dựa trên lượng cá tiêu thụ hàng ngày đều nhỏ hơn 1, cho thấy nguy cơ rủi ro sức khỏe con người khi ăn cá từ Hồ Tây là an toàn.

Thảo luận kết quả

Sự phân bố không đồng đều của các kim loại nặng trong trầm tích phản ánh ảnh hưởng của các nguồn thải tập trung từ các cống xả thải vào hồ. Mức độ ô nhiễm Cr và Cu cao hơn do các hoạt động công nghiệp và sinh hoạt quanh hồ, phù hợp với các nghiên cứu trong nước và quốc tế về ô nhiễm kim loại tại các hồ đô thị. Hàm lượng As vượt tiêu chuẩn tại một số điểm có thể liên quan đến nguồn thải nông nghiệp và công nghiệp nhẹ.

Sự tích lũy kim loại trong thủy sinh vật đáy phù hợp với đặc tính sinh học và môi trường sống của từng loài, đồng thời phản ánh mức độ ô nhiễm trong trầm tích. So sánh với các nghiên cứu tại các hồ khác cho thấy mức độ ô nhiễm và tích lũy tại Hồ Tây ở mức trung bình, chưa gây ra nguy cơ cấp tính cho sinh vật và con người.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố nồng độ kim loại theo vị trí lấy mẫu và bảng so sánh chỉ số ô nhiễm Igeo, Cd, RI giữa các mùa để minh họa sự biến động theo thời gian và không gian. Kết quả này cung cấp cơ sở khoa học để đề xuất các biện pháp quản lý và cải thiện môi trường hồ.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường kiểm soát nguồn thải:

   • Thực hiện kiểm tra, giám sát chặt chẽ các cống xả thải vào Hồ Tây, đặc biệt là các cống chính như S1, S2, S5.
   • Áp dụng các biện pháp xử lý nước thải đạt chuẩn trước khi xả vào hồ nhằm giảm tải lượng kim loại nặng.

2. Cải tạo và xử lý trầm tích:

   • Thực hiện nạo vét bùn đáy tại các khu vực ô nhiễm cao để loại bỏ nguồn tích tụ kim loại nặng.
   • Áp dụng công nghệ xử lý bùn an toàn, tránh phát tán kim loại ra môi trường.

3. Phát triển hệ sinh thái thủy sinh:

   • Tăng cường trồng các loài thực vật thủy sinh có khả năng hấp thụ kim loại để cải thiện chất lượng nước và giảm tích lũy kim loại trong trầm tích.
   • Bảo vệ và phục hồi các loài thủy sinh vật đáy nhằm duy trì cân bằng sinh thái.

4. Nâng cao nhận thức cộng đồng và quản lý:

   • Tuyên truyền, giáo dục người dân và các cơ sở sản xuất về tác hại của ô nhiễm kim loại và cách giảm thiểu thải ra môi trường.
   • Xây dựng quy chế quản lý hồ, phối hợp giữa các đơn vị hành chính để thực hiện các biện pháp bảo vệ môi trường hồ hiệu quả.

Các giải pháp trên nên được triển khai trong vòng 3-5 năm, với sự phối hợp của các cơ quan quản lý môi trường, chính quyền địa phương và cộng đồng dân cư quanh Hồ Tây.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà quản lý môi trường đô thị:

   • Hỗ trợ xây dựng chính sách, quy định quản lý chất lượng nước và trầm tích hồ đô thị.
   • Áp dụng kết quả nghiên cứu để giám sát và cải thiện môi trường Hồ Tây và các hồ tương tự.

2. Các nhà nghiên cứu khoa học môi trường:

   • Tham khảo phương pháp phân tích kim loại nặng trong trầm tích và sinh vật đáy.
   • Phát triển các nghiên cứu tiếp theo về ô nhiễm kim loại và tác động sinh thái.

3. Cơ quan y tế công cộng:

   • Đánh giá nguy cơ sức khỏe cộng đồng liên quan đến tiêu thụ thủy sản từ hồ ô nhiễm.
   • Xây dựng các khuyến cáo về an toàn thực phẩm và bảo vệ sức khỏe.

4. Cộng đồng dân cư và ngư dân quanh Hồ Tây:

   • Nâng cao nhận thức về ô nhiễm môi trường và tác động đến nguồn lợi thủy sản.
   • Tham gia các hoạt động bảo vệ môi trường và sử dụng nguồn tài nguyên bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần đánh giá kim loại nặng trong trầm tích thay vì chỉ trong nước?
   Trầm tích tích tụ kim loại nặng với nồng độ cao hơn nhiều so với nước, phản ánh lịch sử ô nhiễm và là nguồn phát tán kim loại trở lại môi trường nước, ảnh hưởng lâu dài đến sinh vật.

2. Các kim loại nào được ưu tiên nghiên cứu tại Hồ Tây?
   Nghiên cứu tập trung vào Cr, Cu, As, Cd, Hg, Pb do tính độc hại cao và khả năng tích lũy sinh học lớn, ảnh hưởng trực tiếp đến sinh vật và sức khỏe con người.

3. Phương pháp ICP-MS có ưu điểm gì trong phân tích kim loại?
   ICP-MS có độ nhạy cao, giới hạn phát hiện ở mức ppt, cho phép phân tích chính xác nhiều nguyên tố kim loại trong mẫu phức tạp như trầm tích và sinh vật.

4. Nguy cơ sức khỏe khi tiêu thụ cá từ Hồ Tây có đáng lo ngại không?
   Chỉ số rủi ro sức khỏe (HRI) tính toán cho thấy mức độ an toàn, không vượt ngưỡng nguy hiểm, tuy nhiên cần tiếp tục giám sát để đảm bảo an toàn lâu dài.

5. Giải pháp nào hiệu quả nhất để giảm ô nhiễm kim loại tại Hồ Tây?
   Kiểm soát nguồn thải nước thải, xử lý nước thải đạt chuẩn trước khi xả vào hồ và nạo vét trầm tích ô nhiễm là các biện pháp then chốt, kết hợp với phục hồi hệ sinh thái thủy sinh.

Kết luận

• Nồng độ kim loại Cr, Cu, As trong trầm tích Hồ Tây có xu hướng cao hơn tại các điểm gần cống thải, nhưng chưa vượt quá tiêu chuẩn Việt Nam.
• Kim loại Cd, Hg, Pb có hàm lượng thấp, ít gây nguy cơ ô nhiễm nghiêm trọng.
• Thủy sinh vật đáy tích lũy kim loại nặng phù hợp với mức độ ô nhiễm trầm tích, không gây nguy cơ sức khỏe cấp tính cho người tiêu dùng.
• Chỉ số rủi ro sinh thái và sức khỏe đều ở mức thấp đến vừa phải, cần tiếp tục giám sát và quản lý.
• Đề xuất các giải pháp kiểm soát nguồn thải, xử lý trầm tích và phục hồi hệ sinh thái nhằm bảo vệ môi trường Hồ Tây bền vững.

Tiếp theo, cần triển khai các biện pháp quản lý và cải thiện môi trường theo khuyến nghị, đồng thời mở rộng nghiên cứu theo dõi biến động ô nhiễm theo thời gian để đảm bảo an toàn cho hệ sinh thái và cộng đồng dân cư. Đề nghị các cơ quan chức năng phối hợp thực hiện và cập nhật dữ liệu thường xuyên nhằm nâng cao hiệu quả quản lý môi trường hồ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội, thực trạng ô nhiễm môi trường đang ngày càng gia tăng và khó kiểm soát, đặc biệt là tình trạng ô nhiễm sông, hồ,. đang ở mức báo động, vấn đề ô nhiễm môi trường do các hoạt động sinh hoạt và sản xuất của con người đã và đang là vấn đề nhức nhối của toàn xã hội. Trong hầu hết các chương trình quan trắc thông số kim loại được quan tâm hơn bởi độc tính và khả năng tích lũy sinh học. Tuy nhiên, nồng độ tan của kim loại trong môi trường nước thường thấp hơn nồng độ tương ứng của chúng nhiều lần, dưới một số điều kiện lí hóa nhất định các kim loại từ trong nước có thể tích lũy vào trầm tích đồng thời cũng có thể hòa tan ngược trở lại nước [47, 50].

Vì vậy cần thiết phải xác định các kim loại trong trầm tích mới có thể đưa ra những đánh giá cụ thể và chính xác hơn về mức độ ô nhiễm và ảnh hưởng đến hệ sinh thái của các kim loại [41]. Trong môi trường thủy sinh, trầm tích có vai trò quan trọng cho qúa trình hấp phụ các kim loại nặng bởi sự lắng đọng của các hạt lơ lửng và các quá trình có liên quan đến bề mặt các vật chất vô cơ và hữu cơ trong trầm tích. Sự tích tụ kim loại nặng (KLN) 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. Một vấn đề đáng lưu ý nữa là hàm lượng của các kim loại trong mẫu trầm tích phụ thuộc vào hàm lượng của các kim loại trong nước tại mỗi thời điểm.

Do đó dựa vào việc xác định hàm lượng của các kim loại tại các điểm khác nhau có thể giúp ta thấy được sự thay đổi về mức độ ô nhiễm kim loại nặng tại khu vực nghiên cứu theo thời gian. Được coi như lá phổi của thành phố, Hồ Tây có giá trị rất lớn đối với Hà Nội, không chỉ mang tính chất như một hồ điều hòa mà nó cũng là hồ mang lại nhiều nguồn lợi thủy sản có giá trị cho người dân. Hồ Tây với diện tích hơn 500 ha, có chu vi 17 km, xung quanh hồ có gần 30 cống chính đổ nước thải vào hồ [25]. Ngoài ra, còn có các hệ thống thoát nước thải vào hồ từ các hộ dân xung quanh.

Trước đó, năm 2012 Đề án nghiên cứu được thực hiện từ năm 2012 trong vòng 13 tháng do Ban quản lý Hồ Tây phối hợp với Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) thực hiện. Kết quả báo cáo thực hiện đề án (ngày 01/6/2012) của Ủy ban nhân dân quận Tây Hồ [25] cho thấy, chất lượng bùn đáy tại các khu vực xung quanh cống thải bị nhiễm bẩn dầu mỡ z và kim loại nặng và đưa ra đề án để giảm thiểu ô nhiễm trong đó có các giải pháp chặn, xử lý các cống xả thải trực tiếp vào hồ hay việc nạo vét bùn. Từ những vấn đề trình bày ở trên, luận văn thực hiện đề tài “Đánh giá nguy cơ tích lũy của một số kim loại trong trầm tích đối với một số thủy sinh vật đáy tại Hồ Tây” với mục tiêu nghiên cứu đánh giá mức độ tích tụ một số kim loại nặng trong trầm tích và nguy cơ rủi ro cho thủy sinh vật đáy tại hồ tây. Nội dung nghiên cứu bao gồm: 1.

Đánh giá mức độ ô nhiễm của kim loại Cr, Cu, As, Cd, Hg, Pb trong bùn đáy, trầm tích tại Hồ Tây; 2. Đánh giá sự thay đổi hàm lượng kim loại Cr, Cu, As, Cd, Hg, Pb trong bùn đáy, trầm tích tại Hồ Tây theo mùa; 3. Đánh giá nguy cơ tích lũy kim loại đối với một số thủy sinh vật đáy hồ. z Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.

Tổng quan chung về kim loại 1. Khái niệm và nguồn phát sinh kim loại 3 Kim loại nặng là những kim loại có tỷ trọng lớn hơn 5g/cm và thông thường chỉ những kim loại hoặc các á kim liên quan đến sự ô nhiễm và độc hại. Tuy nhiên chúng cũng bao gồm những nguyên tố kim loại cần thiết cho một số sinh vật ở nồng độ thấp [27]. Kim loại nặng được 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,…) [30].

Kim loại nặng hiện diện trong tự nhiên đều có trong đất và nước, hàm lượng của chúng thường tăng cao do tác động của con người. Các kim loại nặng do tác động của con người là nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng chủ yếu khi chúng đi vào môi trường đất và nước. Các kim loại do hoạt động của con người như Cr, As, Cd, Cu, Ni, Pb, Hg, Zn,… thải ra ước tính là nhiều hơn so với nguồn kim loại có trong tự nhiên, đặc biệt đối với chì 17 lần [42]. Nguồn kim loại nặng đi vào đất và nước do tác động của con người bằng các con đường chủ yếu như: công nghiệp, bón phân, bã bùn cống và thuốc bảo vệ thực vật và các con đường phụ như khai khoáng và kỹ nghệ hay lắng đọng từ không khí.

Ô nhiễm kim loại trong môi trường Ô nhiễm kim loại trong môi trường đã gia tăng trong những năm gần đây do dân số toàn cầu gia tăng và sự phát triển công nghiệp. Tốc độ ô nhiễm ngày càng nhanh, mức độ ngày càng trầm trọng đã ảnh hưởng lớn đến hệ sinh thái toàn cầu. Vấn đề ô nhiễm kim loại trong môi trường đất, nước, không khí đã tác động đến sức khỏe con người và sinh vật, gây phá vỡ nhiều quá trình chuyển hóa và cân bằng sinh thái do độc tính và khả năng tích lũy sinh học. Trong môi trường không khí, kim loại nặng tồn tại ở dạng hơi.

Các hơi kim loại trong không khí chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và gió đến tốc độ di chuyển và lượng của chúng. Các kim loại trong không khí cuối cùng cũng lắng tụ xuống đất ở dạng khô hoặc theo nước mưa hoặc tuyết và gây độc cho các vùng sinh thái cạn và nước. 1 z Kim loại nặng có mặt trong nước ở thể hòa tan hoặc lắng tụ trong bùn đáy. Ở khu vực cửa sông, kim loại nặng từ không khí và trong nước tích tụ lại, diễn ra các phản ứng hóa lý phức tạp trước khi đổ ra biển.

Mưa axit, rửa rôi, chảy tràn, xói mòn đất và phân rã các khoáng vật làm tăng nồng độ của kim loại nặng trong khu vực nước tự nhiên. Nước sông có nồng độ kim loại cao hơn nước biển vì nó nhận trực tiếp các nguồn thải tập trung và phân tán. Nồng độ kim loại trong sông thay đổi tùy theo dân số hai bên bờ và theo mùa nước. Nồng độ kim loại thay đổi tỷ lệ nghịch với tốc độ nước chảy và khoảng cách tính từ nguồn thải.

Trên biển nguồn tích lũy kim loại quan trọng nhất là từ không khí. Nồng độ của kim loại trong bùn đáy biển thay đổi theo vị trí địa lý. Nước biển vùng ven bờ gần với nguồn thải nên có nồng độ kim loại cao nhất. Trong lớp trầm tích, bùn đáy kim loại phân bố nhiều nhất ở lớp trên cùng tiếp xúc với nước và giảm dần theo chiều sâu.

Sự phân bố này có thể bị thay đổi do những sự xáo trộn bởi hoạt động của sinh vật đáy hoặc động đất ở đáy biển. Sự ảnh hưởng của kim loại đến các sinh vật trong nước rất khó xác định vì nó lệ thuộc nhiều vào đặc tính lý hóa và vận tốc của dòng chảy. Ngoài ra đặc điểm và kích thước của các thể hạt mà kim loại gắn vào cũng ảnh hưởng đến độc tính của kim loại. Muốn đi vào cơ thể sinh vật, kim loại phải ở thể ăn được hoặc hòa tan trong nước.

Độc tính kim loại trong môi trường Kim loại nặng không bị phân hủy sinh học [49], không độc khi ở dạng nguyên tố tự do nhưng nguy hiểm đối với sinh vật sống khi ở dạng cation do khả năng gắn kết với các chuỗi cacbon ngắn dẫn đến sự tích tụ trong cơ thể sinh vật sau nhiều năm [48]. Đối với con người, có khoảng 12 nguyên tố kim loại nặng gây độc như chì, thủy ngân, nhôm, arsenic, cadmium, nickel,… Một số kim loại nặng được tìm thấy trong cơ thể và thiết yếu cho sức khỏe con người, chẳng hạn như sắt, kẽm, magnesium, cobalt, manganese, molybdenum và đồng mặc dù với lượng rất ít nhưng nó hiện diện trong quá trình chuyển hóa. Tuy nhiên, ở mức thừa của các nguyên tố thiết yếu có thể nguy hại đến đời sống của sinh vật. Các nguyên tố kim loại còn lại là các nguyên tố không thiết yếu và có thể gây độc tính cao khi hiện diện trong cơ thể và tính độc chỉ thể hiện khi chúng đi vào chuỗi thức ăn.

Các nguyên tố này bao gồm thủy ngân, nickel, chì, arsenic, cadmium, nhôm, platinum và đồng ở dạng ion kim loại. Chúng đi vào cơ thể qua các con đường hấp thụ của cơ thể như hô hấp, tiêu hóa và qua da. Crôm Crôm được sử dụng trong ngành luyện kim, để tăng cường khả năng chống ăn mòn và đánh bóng bề mặt, làm thuốc nhuộm và sơn,… Trong môi trường crôm thường tồn tại ở mức vết dưới hai trạng thái oxy hóa bền nhiệt động là Cr(VI) và Cr(III). Tính độc của nó phụ thuộc nhiều vào mức oxy hóa: Cr(VI) là tác nhân gây ung thư qua đường thở, độc với con người và động vật có vú khác.

Trong khi đó Cr(III) ở nồng độ vết lại cung cấp khoáng chất cần thiết cho cơ thể [51]. Crôm cần cho sự chuyển hoá các glucid và lipid. Riêng đối với insulin, crôm tạo thuận lợi cho sự liên kết insulin liên kết với cơ quan thụ cảm của nó, do đó giúp cho sự đồng hoá đường glucose của các tế bào, tạo sự điều tiết tỷ lệ insulin trong máu, làm tăng tính nhạy cảm của các mô đối với insulin, bình thường và ổn định glycemic (tỷ lệ đường trong máu). Nhưng crôm không có tác động làm giảm tỷ lệ đường trong máu mà chỉ hiệu quả khi có sự hiện diện của insulin.

Khi cơ thể xuất hiện một sự đề kháng (insulin) thường đi đôi với sự thiếu hụt crôm. Crôm còn liên kết với sự chuyển hoá lipid, bổ sung crôm làm gia tăng hàm lượng cholesterol tốt làm giảm các glycerid và từ đó góp phần ngăn ngừa sự tích tụ mỡ bên trong các mạch máu, chống xơ vữa động mạch, điều hoà và giảm huyết áp ở người có tuổi. Cơ thể người trưởng thành chứa trung bình từ 1-5mg crôm.