MỞ ĐẦU Sự phát triển công nghiệp lại các nojớc đang phát triển ké0 the0 lojong lớn các hóa chất nguy hiểm phát thải và0 môi trojờng, đặc siệt là kim 10ai nặng phái lán vàO0 các dòng sông. DO vậy các sông lr0ng khu vực nội thành và ng0ại thành sị những ảnh hojởng lớn nhất. Lojong lớn nojớc thải dân dụng choqa ®ựcxử lý và nơjớc thải của các h0ại động công nghiệp là nguyên nhân hàng đầu làm gia lăng mức độ ô nhiễm kim l0ại nặng ir0ng nojớc sông [13] [22], [45]. Kim 10ai mang 14 m6t trOng sé mhimg chat gay 6 mhiém méi trojong phổ biến nhất, sự có mặt của chúng lr0ng nojớc thể hiện nguồn gốc ty nhiên h0ac d0 h0ạ! động của cŨn ngojời, chúng liên quan chủ yếu với nojớc thải ông nghiệp và sinh h0ạtl, đô thị hóa, dong nojéc thai, các nguồn đầu và0 sãi chôn lấp và khu vực nông thôn [2], [26].
Sự siến đổi hàm lojợng các kim 10ai tr0ng nơiớc tự nhiên là quá trình lích ty kim 10ai nặng và0 hợp chất trầm tích sền, trầm tích lơ lửng và lớp nojớc phía lrên. Tr0ng quá trình di chuyển, kim l0ại nặng chịu nhiều sự thay đổi về dạng của chúng nho| hòa lan, kết tủa, hấp phụ và ta0 phức với các hợp chất khác [22], [45].Việc nghiên cứu và đánh giá hàm lojJợng kim lOại nặng lr0ng nojớc mặt và nojớc chiết lỗ rỗng †ừ trầm tích là nhiệm vụ rất có ý nghĩa trÚng việc đánh giá hiện lrạng ô nhiễm và xu hong phân số của chúng. Xuất phát từ những thực trạng trên, đề tài -Phân ích, đánh giá hàm lgợng kim lOại nặng le0ng ngớc mặt và ngớc chiết lỗ sông lại một số điểm leên lau vực sông dầu, địa phận hải Dqơng! đojợc dat ra và lựa chọn nhằm giải quyết nục liêu phân tich tong ham lqing cac kim 10ai nang:Fe, Mn, cO, Ii, cu, Ps, cd, Zn, cr lr0ng môi lrojờng nojớc sông và nojớc chiết lỗ rỗng nhằm đánh giá mrđộ ô nhiễm, sự phát tán cũng nho lan truyền kim lOại nặng †he0 độ sâu lại mỗi điểm và lan truyền ngang giữa các điểm †he0 dòng chảy của loa vực 1 sông cầu, sông thuộc hệ thống sông Thái bình và hệ thống thủy nông bắc hong hai, diaphan tinh hai Dojong. chŒ|ƠNG 1: TỎIG QUANH 1.1 Hguồn gốc phát tán kim l0ại nặng r0ng môi lrojờng Kim l0ại nặng thojờng là nhóm các kim l0ại hOặc á kim có độc lính hOặc có khả năng gây độc với hệ sinh thai [19].
The0 tài liệu khác [32] kim lOại nặng là những kim l0ại h0ặc á kim có khối lojong riêng lớn hơn 5 g/cm, hÖặc có nguyên tử khối lớn hơn 52 g/m0I, thojờng đojợc xem nhọ là những chất gây ô nhiễm và có độc linh. Mặc dò một vài tr0ng chúng cũng là những nguyên lỗ cần thiết đối với cơ thê (nhojđồng, kẽm, sat giữ vai trò thiết yếu ch0 các h0ạ† động sinh vật, góp phần và0 xây dựng các enzim, xúc lác ch0 các quá lrình sith héa)nhong cũng chính chúng lànhững nguyên lố có độc lính khi ở nồng độ ca0. Kim lOại nặng có thể phái tán và0 môi trolờng d0 các nguồn khác nhau và luôn có sự chuyên hóa qua lại giữa các dạng môi lrojờng. h0ại động của thiên nhiên nhơi quá lrình phOng hóa, núi lửa phun lrà0 hOặc các thiên thạch là khởi nguồn của các kim lOại lr0ng môi lrojờng lự nhiên, các kim lOại dễ say hơi sẽ chuyển lừ chuyên lừ mặt đất, sông suối, siển, đại dojơng.
say và0 khí quyền, the0 vòng luần h0àn của nojớc. các h0ại động khác nhau của cỦn ngojời cũng thải và0 môi trolờng một loiợng rất lớn kim l0ại nhoỊ:h0ai động sản xuất công nghiệp phái thải c0, œ,cd, hg (công nghiệp nhựa), Zn, AI, TI, Sn (công nghiệp dệ†), cu, II, cd, Zn, Sb (công nghiệp sản xuất vi mạch), cu, cr, As (bả0 quản gỗ), Ps, Ii, cr (Mỹ nghệ), và các h0ạ! động khai khOáng, tuyén quang, van chuyén trOng qua trình khai thác, luyện gang thép, đối cháy nhiên liệu hóa thạch dầu mỏ, than đá, đốt rác thải [23]. Iguồn gốc phát tán kim l0ại và0 nơjớc mặt Tlgjéc mat 1a nojớc chảy qua hOặc đọng lại lrên mặt đâi: sông, suôi, kênh, rạch, moøjơng, a0, hồ, đầm [S]. Với định nghĩa này fa hiểu rằng đây là nguồn nojớc ngọt lồn lại trên đất liền, có phần th0áng liếp xúc với không khí.
Phân siệt với nojớc ngầm, cũng là một dạng nojớc ngọt nhoIng sâu dojới lòng đất và không liếp xúc vớ 3 không khí. Dòng nojớc ngọt trên các sông có xu hơjớng vận chuyên vật chất ở nơi 1Ô đi qua, nơiớc chay hr thojgng lou vé phía hạ loiu, tích trữ lắng đọng lại các a0, hà dam, hac dé ra biển. Kim 10ai c6 trOng nojéc mat xuất phát lừ nhiều nguồn. hOặc là có nguồn gốc tự nhiên h0ặc là từ nojớc thải d0 h0ạ† động sản xuất của cOn ngojời.
Thông thoJờng, ở môi lroiờng lự nhiên không sị ô nhiễm thì hàm lojợng kim l0ại nặng có tOng noc mặt là rất thap[46]. The0 nghiên cứu của Michel Mayseck và Tichard helmer [46]kim lOại xuất hiện lr0ng nojớc sông từ 3 nguồn chính là từ khí quyển (mơia, tuyết.), từ sự phân hủy của các sinh vật và lừ sự sà0 mòn †he0 thời gian trên sề mặt các lớp đất đá, sau đó dần dần đojợc vận chuyển qua lòng đất lới các loịu vực sông. Tr0ng quá trình vậnchuyên sẽ có nhiều quá trình †ra0 đổi tác động đến nồng độ của kim l0ại nhơi: lái hấp †hu bởi cây cối, cân bằng nồng độ giữa đất và nojớc ngầm, say hơi, bị hap thu hac thai ra sởi các l0ại cây cối song gam lou vue. Hghiên cứu của Michel Mayseck và Tichard helmer cũng chỉ ra rằng các yếu lô quan trọng nhất quyết định nồng độ của kim l0ại tr0ng nojớc mặt là nhơi: - _ Sự có mặt của các muối kim l0ại đễ hòa lan h0ặc dễ sị sà0 mòn sởi thời tiết.
-_ Kh0ảng cách với mặt siển gây tác động lên các muối dễ say hơi thâm nhập và0 mặt đất (Ta*, Mg?1,. - _ Tốc độ lắng đọng h0ặc lốc độ dòng chảy quyết định nồng độ của các chất có nguồn từ hai yếu lố trên. - _ h0ại động chính của hệ sinh thái lr0ng lơiu vực sông lác động lên sự giải phóng của các chất dinh dojỡng. - _ Thiệt độ môi trong cong voi cdc hOat động sinh hóa †r0ng lòng đất và thời liế tác động lên tốc độ sà0 mòn, cũng nhơt các h0ại động kiến ‡ạ0 địa chất khác.
Iguồn gốc phát tán kim l0ại và0 trầm tich. 5 Trầm lích là các hại vậi chất nằm ở độ sâu không quá 15 cm lính từ sề mặt đáy của vực ngjớc, các hại có kích thoJớc nhỏ hơn 2 mm hUặc lọt qua rây có dong kính lỗ 2 mm. Ihững vật chất đojợc lắng lại ở đáy các cỦn sông, suối, a0 hỗ. đ0 dòng chảy của c0n nojớc hình thành nên tram tich[9].
The0 lài liệu [34] kim lOại nặng có liên quan rất chặt chẽ với lrầm tích và trầm tích cũng lác động rất lớn đến lính di động của kim 10ai nặng. Kim lOại nặng dễ dàng sị hấp thụ và0 trầm lích h0Oặc giải hấp, cuối cùng là lắng xuống đáy siên làm giàu ch0 trầm tích đáy siên. Khi điều kiện môi trojờng thay đổi, kim lOại nặng liên kết với trầm tích có thể giải phóng trở lại lớp nolớc sa0 phủ phía lrên đe dọa lới hệ sinh vật thủy sinh. Sản phâm h0ạt† động của c0n ngojời nhơi nojớc thải ng nghiệp, nojớc thải sinh h0ạlvà các h0ạt động sản xuất nông nghiệp thơjờng là nguyên nhân chính của ô nhiễm kim l0ại Ir0ng môi lrơiờng nojớc [34].
The0 lài liệu [40], các fac giaZha0yOng Zhang, L1 Juyingsau khi sử dụng kỹ thuật phân tich đa pién ch0 thấy rằng, các kim l0ại cu, Hi, As và Zn có nguồn gốc hàng đầu là lừ nền địa chất tự nhiên trOng khi d6 cdc kim 10ai cd, Pp, hg va cr tr0ng tram ich lại có nguồn gốc từ các h0ạ† động của c0n ngoyời. Đồng thời kết quả phân lích nhân lố làm giàu (cF) và chỉ số tích lũy cũng đánh giá rằng cd, hg và P: tr0ng trầm lích mặt là thấp và có mức độ ô nhiễm riêng, lr0ng khi đó Zn, cr, As, Hi và cu chỉ xấp xỉ mức không h0ặc dojới ngojỡng ô nhiễm([22].3 Tra0 đỗi kim l0ại nặng giữa hai pha nơjớc mặt và rằm ích. The0 lài liệu [45], [22] nghiên cứu về sự tra0 đổi kim l0ại nặng của các cŨn sông ở băng La Đét lác giả Md Saiful Islam đã thấy rằng hàm lojợng và dạng hóa học của 6 kim 10ai nặng cr, Hi, cu, As, cd, Ps đ0 tr0ng môi lrojờng nojớc mặt vatram lích thấy chúngcó xu hoJớng giảm dần lr0ng nojớc theO thir ty cr > cu > As >Hi > Ps > cd va trOng trầm lích cr > Ti > cu > Pp > As > cd. Tr0ng lự nhiên, lớp liếp giáp tram tich — nojéc mat là noi diém ra traO déi dọc về mặt vật lý, hóa học và sinh học lớn nhất.
Tại đây, có sự lăng mạnh về nồng độ của các hại, nồng độ của các chat và sự lạ0 thành hợp chất [30].Với nhiều kim 10ai thi trầm tích là nơi tích tụ cuối còng ngay nhoỊng nhiều kim lOại có thé tra0 đổi qua lại giữa nơiớc mặt - trầm tích nhiều lần lrojớc khi tích ty han vad tram lich [27]. Lớp nơiớc ngay phía trên lớp liếp xúc lrằm lích — nojớc mặt đojợc cấu lành bởi lớp nojớc phân cách và lớp khuếch lán. Ở đây i0n chỉ đơjợc vận chuyên rởi khuếch lán phân lử. Lớp khuếch lán này đóng vai lrò cân sằng lr0ng việc vận chuyên i0n.
Lớp khuếch lán có độ dày lừ 0,4(mm) đến vài cm hOặc có thể mỏng hơn 0,I(mm) nếu môi rojờng nojớc ở gần đáy sông có nhiều năng lojợng (ví dụ É độ dòng chảy ca0 hơn s0 với †rung bình) [20]. The0 nghiên cứu của J.M Guana, F Elsaz-P0ulichela, A.V G0rdeevb [30] và0 năm 1989 và đojợc đăng lrên tap chi Marine chemistry (VOlume 43, Issue 1-4, 1993) thi voi môi lrơlờng không có sự lác động của cn ngojời nồng độ các chat (dojge fimh bang nan0mOcular — 1M) cé trOng nope mat cua mot số kim lOại là nhơ sau: As = 2,0, cd = 0,05, cu = 9,7, IH = 5,2, Pb = 0,08, Zn = 5,3 và Fe = 410. các tác giả có đoỊa ra kết luận rằng cu và Hi dễ dàng đojợc lìm thấy ở lớp sùn có chứa nhiều đất sé! và các hợp chất hữu cơ. Và Ps, Zn cong các kim l0ại nặng khác thi dojgc phan tán đều ở các độ sâu.4 các khó khăn khi lấy mẫu nơjóc trŨng tram tich.
Việc lấy mẫu trầm tích thuận lợi hay khó khăn phụ thuộc nhiều và0 độ sâu từ mặt noiớc xuống đến lớp nojớc sát đáy và trầm tích. Mực nojớc càng lớn càng khokhăn và đòi hỏi nhiều kỹ thuật phức lạp.