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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. 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.