Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu kim loại nặng trong nước và trầm tích tại Thadluang Marsh, Lào PDR

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu investigation the heavy metal contents in surface water and sediment collected in thadluang marsh, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Phetdalaphone Bouttavong
• Người hướng dẫn: Assoc. Ta Thi Thao
• Trường học: Vietnam National University, Hanoi
• Chuyên ngành: Environmental Science
• Đề tài: Nghiên Cứu Kim Loại Nặng Trong Nước Và Trầm Tích Thadluang
• Loại tài liệu: Master Thesis
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hanoi

Mục lục chi tiết

• Acknowledgements
• Contents
• 1. CHAPTER 1: OVERVIEW OF WATER AND SEDIMENT POLLUTION IN THADLUANG MARSH
• 1.1. Topography of Thad Luang marsh
• 1.2. Present status of water and sediment pollution in ThadLuang marsh
• 1.3. Toxicity of Cadmium Cd, Copper Cu, Lead Pb, Zinc Zn
• 1.4. Analytical methods for determination of heavy metals in water and sediment samples
• 1.5. Research Objects and research contents
• 1.6. Chemicals and Apparatus
• 2. CHAPTER 2
• 2.1. Sampling and Sample Preparation
• 2.2. Analytical methods for determination of Cu, Pb, Cd, Zn
• 2.3. Flame atomic absorption spectroscopy method (F-AAS): determination of heavy metal content in sediment samples
• 2.4. Inductive couple plasma – mass spectrophotometry (ICP-MS) for the determination of heavy metal contents in surface water samples
• 2.5. Quality control of analytical methods
• 3. CHAPTER 3: RESULTS AND DISCUSSION
• 3.1. Optimizations of some chemical factors influencing to absorbance in F-AAS method
• 3.2. Study the effects of sample matrix and matrix modifier to F-AAS
• 3.3. Calibration curves of Pb, Cd, Zn and Cu measurements. Limit of detection (LOD) and Limit of quantitation (LOQ)
• 3.4. Effect of interferences to the determination of Pb, Cd and Cu, Zn by FAAS
• 3.5. Determination of Pb, Cu, Zn, Cd in surface water samples using ICP-MS
• 3.6. Calibration curves for the determination of Cu, Zn, Pb and Cd in water samples
• 3.7. Total concentrations of Cu, Pb, Cd, Zn in surface water and sediment of ThadLuang marsh
• 3.8. Application of GIS to find out spatial distribution of heavy metals
• 4. CHAPTER 4: CONCLUSION
• List of Figures
• List of Tables
• List of Abbreviations

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu kim loại nặng trong nước Thadluang

Nghiên cứu kim loại nặng trong nước và trầm tích Thadluang là một vấn đề cấp bách trong bối cảnh ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng. Thadluang, một khu vực ẩm ướt lớn ở Vientiane, đang phải đối mặt với tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng do nước thải sinh hoạt và chất thải công nghiệp. Việc xác định nồng độ kim loại nặng như Cadmium, Lead, Copper và Zinc trong nước và trầm tích là rất cần thiết để đánh giá mức độ ô nhiễm và tác động đến sức khỏe con người và môi trường.

1.1. Tình trạng ô nhiễm nước và trầm tích tại Thadluang

Thadluang nhận nước thải từ nhiều khu vực của thành phố Vientiane. Hệ thống thoát nước hiện tại không đủ khả năng xử lý lượng nước thải lớn, dẫn đến tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng. Nghiên cứu cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm như BOD, COD và các kim loại nặng vượt quá giới hạn cho phép, ảnh hưởng đến chất lượng nước và sức khỏe cộng đồng.

1.2. Tác động của ô nhiễm kim loại nặng đến môi trường

Ô nhiễm kim loại nặng không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước mà còn tác động tiêu cực đến hệ sinh thái và sức khỏe con người. Các kim loại như Cadmium và Lead có thể tích tụ trong cơ thể, gây ra nhiều bệnh lý nghiêm trọng. Việc nghiên cứu và đánh giá tác động của chúng là rất cần thiết để đưa ra các biện pháp khắc phục hiệu quả.

II. Phương pháp nghiên cứu kim loại nặng trong nước Thadluang

Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại để xác định nồng độ kim loại nặng trong nước và trầm tích. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) và phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS) được áp dụng để đảm bảo độ chính xác và độ nhạy cao trong việc phát hiện các kim loại nặng.

2.1. Phương pháp phân tích AAS cho nước và trầm tích

Phương pháp AAS cho phép xác định nồng độ kim loại nặng trong mẫu nước và trầm tích với độ chính xác cao. Nghiên cứu đã tối ưu hóa các điều kiện phân tích để đạt được kết quả tốt nhất, từ đó cung cấp thông tin chính xác về mức độ ô nhiễm.

2.2. Ứng dụng ICP MS trong nghiên cứu kim loại nặng

ICP-MS là một phương pháp phân tích mạnh mẽ, cho phép xác định nhiều kim loại nặng trong một lần phân tích. Phương pháp này giúp phát hiện nồng độ thấp của các kim loại nặng, từ đó cung cấp cái nhìn tổng quan về tình trạng ô nhiễm trong khu vực Thadluang.

III. Kết quả nghiên cứu kim loại nặng trong nước Thadluang

Kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ kim loại nặng trong nước và trầm tích tại Thadluang vượt quá giới hạn cho phép. Các kim loại như Cadmium, Lead, Copper và Zinc đều có mặt với nồng độ cao, cho thấy tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng trong khu vực này.

3.1. Nồng độ kim loại nặng trong mẫu nước

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng nồng độ Cadmium và Lead trong mẫu nước vượt quá giới hạn cho phép, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Các kết quả này cần được xem xét để có biện pháp xử lý kịp thời.

3.2. Nồng độ kim loại nặng trong trầm tích

Trầm tích tại Thadluang cũng cho thấy nồng độ kim loại nặng cao, đặc biệt là Copper và Zinc. Điều này cho thấy sự tích tụ của các chất ô nhiễm trong môi trường, cần có các biện pháp khắc phục và bảo vệ môi trường.

IV. Giải pháp khắc phục ô nhiễm kim loại nặng tại Thadluang

Để giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng tại Thadluang, cần có các giải pháp đồng bộ từ quản lý nước thải đến nâng cao nhận thức cộng đồng. Việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải hiệu quả và các biện pháp bảo vệ môi trường là rất cần thiết.

4.1. Xây dựng hệ thống xử lý nước thải

Cần đầu tư vào hệ thống xử lý nước thải hiện đại để giảm thiểu ô nhiễm từ các nguồn thải. Việc này không chỉ bảo vệ môi trường mà còn đảm bảo sức khỏe cho cộng đồng.

4.2. Tăng cường giáo dục và nâng cao nhận thức

Giáo dục cộng đồng về tác hại của ô nhiễm kim loại nặng và các biện pháp bảo vệ môi trường là rất quan trọng. Các chương trình tuyên truyền cần được triển khai để nâng cao ý thức của người dân.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu kim loại nặng tại Thadluang

Nghiên cứu kim loại nặng trong nước và trầm tích Thadluang đã chỉ ra tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng và cần có các biện pháp khắc phục kịp thời. Việc tiếp tục nghiên cứu và giám sát chất lượng nước là cần thiết để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc giám sát liên tục chất lượng nước và trầm tích, từ đó đưa ra các biện pháp can thiệp kịp thời.

5.2. Hướng đi tương lai cho nghiên cứu môi trường

Cần phát triển các phương pháp nghiên cứu mới và công nghệ tiên tiến để theo dõi và đánh giá tình trạng ô nhiễm môi trường, đảm bảo sự phát triển bền vững cho khu vực Thadluang.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Đầm Thadluang là vùng đất ngập nước tự nhiên lớn nhất tại thủ đô Viêng Chăn, Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào, với diện tích bề mặt khoảng 20 km2. Khu vực này đóng vai trò như một túi lọc sinh thái tiếp nhận toàn bộ mạng lưới thoát nước và nước thải sinh hoạt từ 9 quận nội thành với quy mô dân số hơn 672.912 người. Khoảng 70% hộ dân sống quanh đầm dựa vào hoạt động canh tác nông nghiệp trên diện tích 700 đến 1.000 ha đất trồng lúa và đánh bắt thủy sản, trong khi có tới 90% hộ gia đình thuộc diện thu nhập thấp. Tốc độ đô thị hóa nhanh chóng trên diện tích 210 km2 lưu vực cùng sự xuất hiện của các cơ sở sản xuất công nghiệp như dệt may, giấy, thuộc da và Nhà máy Bia Lào đã làm gia tăng áp lực ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng.

Các ghi nhận trước đây cho thấy tải lượng hữu cơ trong đầm ở mức đáng báo động với nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) lên tới 78.3 mg/L (vượt xa tiêu chuẩn môi trường STEA năm 2000 là 4 mg/L) và oxy hòa tan (DO) giảm xuống mức 2.1 mg/L. Tuy nhiên, các dữ liệu định lượng chính thức về độc chất kim loại nặng tích tụ trong chuỗi thức ăn và bồn lắng trầm tích tại đây vẫn còn thiếu hụt. Luận văn thạc sĩ khoa học môi trường của học viên Phetdalaphone Bouttavong thực hiện tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đã giải quyết khoảng trống nghiên cứu này. Mục tiêu trọng tâm là xác định hàm lượng, đánh giá mức độ rủi ro và khảo sát quy luật phân bố không gian của 4 nguyên tố kim loại nặng nguy hại gồm Chì (Pb), Cadimi (Cd), Đồng (Cu) và Kẽm (Zn) trong môi trường nước mặt và trầm tích tại đầm Thadluang vào tháng 5 năm 2011. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu số hóa quan trọng, hỗ trợ các nhà hoạch định chính sách xây dựng phương án giảm thiểu từ 35% đến 50% nguy cơ phơi nhiễm độc chất cho cộng đồng địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng Định luật Beer-Lambert về sự hấp thụ bức xạ quang học của các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi ($A = k \cdot C \cdot b$) và Mô hình hoạt độ ion tự do (Free Ion Activity Model - FIAM) nhằm đánh giá độc tính sinh học của kim loại vết trong môi trường nước. Các khái niệm cốt lõi được chuẩn hóa trong nghiên cứu bao gồm: Giới hạn tuyến tính (Limit of Linearity - LOL), Giới hạn phát hiện (LOD), Giới hạn định lượng (LOQ), Độ lệch chuẩn tương đối (RSD) và Mẫu chuẩn đối chứng (Certified Reference Material - CRM).

Cơ chế độc học của từng nguyên tố được phân tích chuyên sâu nhằm làm rõ tính cấp thiết của đề tài:

• Cadimi (Cd) là kim loại cực độc, tích lũy chủ yếu tại thận, gây rối loạn chức năng bài tiết protein và là nguyên nhân chính của bệnh tổn thương xương Itai-itai.
• Chì (Pb) ức chế enzym tổng hợp hemoglobin, gây tổn thương hệ thần kinh trung ương và làm suy giảm vĩnh viễn năng lực nhận thức ở trẻ nhỏ.
• Đồng (Cu) dù là nguyên tố vi lượng nhưng khi vượt ngưỡng tiêu chuẩn nước uống 1.3 mg/L sẽ tạo các gốc oxy hóa tự do làm tổn thương gan và DNA.
• Kẽm (Zn) ở dạng ion tự do là axit Lewis mạnh, nồng độ chỉ 6 µmol/L trong nước có thể tiêu diệt tới 93% sinh vật phù du Daphnia.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng phương pháp chọn mẫu mục tiêu theo điểm nóng phát thải (Purposive Hotspot Sampling) nhằm phản ánh toàn diện tác động từ các nguồn xả khác nhau. Cỡ mẫu thực địa bao gồm 8 mẫu nước mặt (đại diện cho dòng chảy từ khu dân cư, rác thải chợ, khu vực canh tác nông nghiệp và cống xả Nhà máy Bia Lào) cùng 5 mẫu trầm tích tầng mặt (độ sâu 0-10 cm) được thu thập dọc theo tuyến kênh tiêu thoát Hong Ke và Hong Xeng đổ vào đầm.

Quy trình xử lý mẫu và phân tích thực nghiệm được thiết kế nghiêm ngặt:

• Đối với mẫu nước mặt: Lấy 100 mL mẫu đã lọc, vô cơ hóa bằng hỗn hợp 2 mL axit HNO3 đậm đặc và 5 mL axit HCl đậm đặc trên bếp cách thủy ở nhiệt độ 90 đến 95°C đến khi thể tích còn khoảng 15 mL, sau đó bổ sung dung dịch đệm amoni axetat (CH3COONH4) 10% và định mức về 25 mL.
• Đối với mẫu trầm tích: Cân 0.05 g mẫu khô, phá mẫu bằng 2 mL HNO3 63%, 5 mL HCl 32%, bổ sung 2 giọt H2O2 và 2 mL HF, đun sôi trên bếp cát trong 2 giờ đến khi xuất hiện tro trắng hoàn toàn rồi định mức bằng dung dịch HNO3 1%.
• Kỹ thuật phân tích: Sử dụng phương pháp Quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) trên thiết bị novAA 6800 của hãng Analytik Jena để định lượng trầm tích nhờ ưu thế chi phí hợp lý, thao tác nhanh và độ nhạy cao. Đồng thời, kỹ thuật Khối phổ plasma cảm ứng cao tần (ICP-MS) Elan 9000 của Perkin-Elmer được sử dụng để phân tích mẫu nước mặt và đối chứng lượng siêu vết.

Quá trình tối ưu hóa hóa học sử dụng phân tích phương sai hai yếu tố (Two-way ANOVA) trên phần mềm MINITAB với mức ý nghĩa thống kê P < 0.05. Hệ thống QA/QC được đảm bảo thông qua việc chạy mẫu trắng (reagent blanks, method blanks), mẫu thêm chuẩn (spiked samples) và mẫu chuẩn đối chứng đất trầm tích CRM MESS-3.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã xác lập các thông số vận hành tối ưu cho thiết bị F-AAS: bước sóng phân tích của Pb là 217.8 nm (dòng đèn 8 mA, chiều cao đầu đốt 8 mm, lưu lượng khí cháy 60 mL/phút); Cd là 228.8 nm (dòng đèn 6 mA, chiều cao 6 mm, khí cháy 50 mL/phút); Zn là 213.9 nm (dòng đèn 6 mA, chiều cao 6 mm, khí cháy 50 mL/phút); và Cu là 324.8 nm (dòng đèn 12 mA, chiều cao 8 mm, khí cháy 45 mL/phút).

Kết quả thực nghiệm nổi bật bao gồm:

• Giới hạn tuyến tính (LOL) của đường chuẩn đạt hiệu quả cao trong dải nồng độ rộng: Pb tuyến tính đến 2.50 ppm; Cu đạt 1.25 ppm; trong khi Cd và Zn duy trì độ tuyến tính tốt đến 0.75 ppm với hệ số tương quan $R^2 > 0.998$.
• Khảo sát ảnh hưởng môi trường axit cho thấy nồng độ 1% HCl và 2% HNO3 mang lại độ hấp thụ quang học cực đại và hạn chế tối đa hiện tượng thủy phân ion kim loại. Phép phân tích ANOVA chỉ ra đệm amoni axetat 1% đóng vai trò chất biến tính ma trận tối ưu, giúp triệt tiêu nhiễu nền hiệu quả.
• Hàm lượng kim loại trong nước mặt tại các điểm tiếp nhận nước thải chợ và cống xả công nghiệp cao hơn từ 45% đến 60% so với vùng lõi đất ngập nước.
• Trầm tích đầm Thadluang thể hiện vai trò là bồn lắng tích lũy độc chất lâu dài khi hàm lượng kim loại nặng trong mẫu rắn cao gấp 200 đến 1.200 lần so với nồng độ phát hiện trong pha nước. Độ thu hồi của phép đo trên mẫu chuẩn đối chứng CRM MESS-3 đạt từ 95.5% đến 98.2% với độ lệch chuẩn tương đối RSD luôn duy trì dưới mức 3.5%.

Thảo luận kết quả

Sự phân hóa nồng độ kim loại nặng bắt nguồn từ cấu trúc địa chất và thực trạng hạ tầng kỹ thuật của thủ đô Viêng Chăn. Đất đai khu vực có độ thấm hút kém kết hợp với mực nước ngầm nông (chỉ cách mặt đất từ 1.0 đến 2.0 m) khiến các bể tự hoại gia đình hoạt động kém hiệu quả, gây rò rỉ chất thải chưa xử lý vào mương rãnh. Bên cạnh đó, hệ thống trạm xử lý nước thải đô thị nằm cách xa trung tâm 17 km khiến phần lớn cơ sở tiểu thủ công nghiệp và dịch vụ xả thẳng nước thải vào đầm qua suối Nong Chang và kênh Hong Ke.

Dữ liệu nghiên cứu được trực quan hóa rõ nét thông qua việc tích hợp Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) để thành lập bản đồ phân vùng ô nhiễm nước và trầm tích. Các biểu đồ tán xạ phân tán (scatter plots) và bảng ma trận phương sai ANOVA khẳng định sự đồng thuận cao giữa nồng độ kim loại và khoảng cách từ các nguồn phát thải. So với các nghiên cứu lân cận tại lưu vực hạ lưu sông Mê Kông, nồng độ Chì và Kẽm tại các cửa xả đầm Thadluang đang tiệm cận và vượt mức giới hạn cho phép của Tiêu chuẩn Chất lượng Nước mặt Lào từ 1.2 đến 1.8 lần, đe dọa trực tiếp đến hệ sinh thái thủy sinh và sản xuất nông nghiệp hạ du trước khi nước đổ ra sông Mê Kông cách đó 64 km.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các phát hiện thực nghiệm, luận văn đưa ra hệ thống giải pháp đồng bộ nhằm kiểm soát ô nhiễm kim loại nặng:

1. Xây dựng và nâng cấp hệ thống hồ sinh học xử lý nước thải sơ cấp tập trung tại các cửa xả chính thuộc kênh Hong Ke và Hong Xeng nhằm giảm ít nhất 50% hàm lượng cặn lơ lửng và 40% tải lượng kim loại nặng trước năm 2015, do Chính quyền Đô thị Viêng Chăn chủ trì thực hiện.
2. Ban hành quy chuẩn bắt buộc và thanh tra 100% các cơ sở công nghiệp dệt may, thuộc da và Nhà máy Bia Lào, yêu cầu lắp đặt hệ thống trung hòa kết tủa hóa lý đạt tiêu chuẩn xả thải loại B trong thời hạn 12 đến 18 tháng, dưới sự giám sát của Bộ Tài nguyên và Môi trường Lào (MONRE).
3. Triển khai công nghệ xử lý sinh học (Phytoremediation) bằng cách khoanh vùng và trồng thảm thực vật nổi như bèo tây (Eichhornia crassipes) và cỏ sậy trên diện tích từ 50 đến 80 ha vùng đầm lầy trung tâm để hấp phụ sinh học Cd, Pb với mục tiêu đạt hiệu suất làm sạch 65% đến 70% trong giai đoạn 2012-2016, do Viện Nghiên cứu Môi trường Quốc gia Lào đảm nhiệm.
4. Thiết lập mạng lưới quan trắc tự động định kỳ 3 tháng một lần tại 8 vị trí nước mặt và 5 vị trí trầm tích trọng yếu, tích hợp công nghệ GIS để cảnh báo sớm nguy cơ ô nhiễm nguồn nước tưới tiêu cho hơn 1.000 ha đất canh tác trước năm 2014, do Sở Nông nghiệp và Lâm nghiệp Viêng Chăn phối hợp Đại học Quốc gia Lào vận hành.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị thực tiễn và học thuật cao, phù hợp cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

• Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường và đô thị tại Lào (STEA, MONRE): Sử dụng bộ số liệu định lượng và bản đồ GIS làm căn cứ khoa học để hoạch định phân vùng bảo tồn sinh thái và ban hành tiêu chuẩn xả thải kim loại nặng.
• Kỹ sư hóa phân tích và chuyên viên phòng thí nghiệm môi trường: Tham khảo quy trình chuẩn hóa thông số thiết bị F-AAS, kỹ thuật phá mẫu bằng vi sóng/bếp cát đa axit và phương pháp tối ưu hóa hóa học bằng mô hình ANOVA.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên chuyên ngành Hóa phân tích, Khoa học Môi trường: Khai thác phương pháp luận kết hợp giữa F-AAS và ICP-MS, quy trình kiểm soát chất lượng QA/QC với mẫu chuẩn CRM MESS-3 phục vụ công tác giảng dạy và nghiên cứu chuyên sâu.
• Các tổ chức quốc tế và phi chính phủ (DAAD, Ủy hội sông Mê Kông - MRC, JICA): Sử dụng tài liệu làm cơ sở đánh giá tác động môi trường xuyên biên giới và xây dựng các chương trình tài trợ cải thiện điều kiện vệ sinh cho 90% cộng đồng dân cư nghèo ven lưu vực sông Mê Kông.

Câu hỏi thường gặp

Phương pháp F-AAS có ưu điểm gì nổi bật khi phân tích kim loại nặng trong trầm tích?
Kỹ thuật F-AAS trên thiết bị novAA 6800 đem lại độ chọn lọc quang học cao, giới hạn tuyến tính rộng (đạt 2.50 ppm với Pb) và độ lặp lại xuất sắc với sai số RSD dưới 3.5%. Đây là giải pháp cân bằng hoàn hảo giữa độ chính xác phân tích và hiệu quả kinh tế so với các phương pháp đắt đỏ như GF-AAS hay ICP-MS.

Vai trò của đầm Thadluang đối với hệ thống sinh thái và thủy văn Viêng Chăn là gì?
Đầm Thadluang rộng 20 km2 là vùng trũng tự nhiên tiếp nhận toàn bộ nước mặt và nước thải của hơn 672.912 dân cư Viêng Chăn. Đầm vừa có chức năng cắt lũ, điều hòa vi khí hậu, vừa đóng vai trò vùng lọc sinh học tự nhiên trước khi xả ra sông Mê Kông qua sông Houay Mak Hiao cách đó 64 km.

Tại sao nồng độ kim loại nặng trong trầm tích lại cao hơn trong nước mặt hàng trăm lần?
Kim loại nặng trong pha lỏng có xu hướng bị hấp phụ mạnh lên các hạt cặn lơ lửng, keo hữu cơ và kết tủa dưới dạng hydroxit hoặc sunphua rồi lắng xuống đáy đầm. Qua thời gian dài tích tụ, nồng độ Pb, Cd, Zn, Cu trong trầm tích đầm Thadluang cao gấp 200 đến 1.200 lần so với pha nước mặt.

Ý nghĩa của việc sử dụng axit HNO3 và đệm amoni axetat trong phân tích F-AAS là gì?
Môi trường axit HNO3 2% giữ vai trò hòa tan hoàn toàn các ion kim loại và ngăn ngừa quá trình thủy phân tạo phức hydroxo. Đệm amoni axetat 1% đóng vai trò chất biến tính ma trận, giúp ổn định quá trình nguyên tử hóa ngọn lửa và nâng cao độ hấp thụ quang học theo kết quả phân tích thống kê ANOVA.

Người dân địa phương quanh đầm Thadluang đối mặt với những nguy cơ sức khỏe nào?
Hơn 70% hộ dân sinh sống bằng nghề trồng lúa và nuôi trồng thủy sản tại đầm. Nguy cơ tích lũy sinh học Cd và Pb qua chuỗi thức ăn (từ nước tưới, cá, rau muống nước) có thể dẫn đến các bệnh lý mãn tính nguy hiểm như suy thận, tổn thương xương, thiếu máu nặng và suy giảm hệ thần kinh.

Kết luận

• Hoàn thiện quy trình phân tích định lượng đồng thời 4 kim loại nặng nguy hại (Pb, Cd, Zn, Cu) bằng phương pháp F-AAS kết hợp đối chứng ICP-MS với độ tin cậy vượt trội (độ thu hồi chuẩn CRM đạt 95.5% - 98.2%).
• Cung cấp bộ cơ sở dữ liệu thực nghiệm toàn diện đầu tiên về thực trạng ô nhiễm kim loại vết tại 8 vị trí nước mặt và 5 điểm trầm tích trọng yếu thuộc đầm Thadluang, thủ đô Viêng Chăn.
• Chứng minh cơ chế tích lũy kim loại trong trầm tích cao gấp 200 đến 1.200 lần so với pha nước, cảnh báo nguy cơ suy thoái môi trường sống của 90% hộ dân nghèo sống phụ thuộc vào đầm lầy.
• Ứng dụng thành công phần mềm thống kê MINITAB (mô hình ANOVA hai yếu tố) và công nghệ GIS trong việc tối ưu hóa điều kiện đo quang phổ và số hóa bản đồ chất lượng môi trường nước.
• Đề xuất lộ trình 4 nhóm giải pháp kỹ thuật sinh học và chính sách kiểm soát xả thải công nghiệp đồng bộ hướng đến mục tiêu phát triển bền vững lưu vực trước năm 2016.

Nghiên cứu là tài liệu tham khảo khoa học mẫu mực cho các đề tài bảo vệ môi trường và quản lý lưu vực sông ngòi. Hãy liên hệ và khai thác toàn văn tài liệu để ứng dụng hiệu quả vào các dự án quan trắc môi trường thực tế!

Trích đoạn nội dung tài liệu

Phetdalaphone BOUTTAVONG 2009-2011 VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI VNU UNIVERSITY OF SCIENCE PHETDALAPHONE BOUTTAVONG INVESTIGATION THE HEAVY METAL CONTENTS IN SURFACE WATER AND SEDIMENT COLLECTED IN THADLUANG MARSH (LAO PDR) MASTER THESIS HANOI, 2011 1 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Phetdalaphone BOUTTAVONG 2009-2011 VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI VNU UNIVERSITY OF SCIENCE PHETDALAPHONE BOUTTAVONG INVESTIGATION THE HEAVY METAL CONTENTS IN SURFACE WATER AND SEDIMENT COLLECTED IN THADLUANG MARSH (LAO PDR) MASTER THESIS Supervisor: Assoc. Ta Thi Thao HANOI, 2011 2 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Phetdalaphone BOUTTAVONG 2009-2011 Abstract In Vientiane, water and sanitation management in the urban area is experiencing stagnant pollution. Unsanitary conditions and threat of seasonal pollution in selected spots is likely to occur and increase with the growing urban population. The sanitation system entails an on-site disposal of human waste without introduction of full water-borne sewerage with treatment facility and safe disposal arrangement.

The majorities of households relies on water flush latrines and are connected to a pit or chamber for containment of excreta. However, due to the low permeability of the soil and the high groundwater table around Vientiane, many soak-a-ways fail to operate effectively resulting in discharge of sewage from tanks into drainage channels or low lying areas. This pollution leads to effluent overflows, environmental degradation and health hazards. For the sake of assessment in what extent is water polluted, an analytical method with high sensitivity and the capability and providing a good accuracy and precision should be used.

Atomic absorption spectroscopy (AAS) is a spectroanalytical procedure for the qualitative and quantitative determination of chemical elements employing the absorption of optical radiation (light) by free atoms in the gaseous state. In analytical chemistry the technique is used for determining the concentration of a particular element (the analyte) in a sample to be analyzed. The technique makes use of absorption spectrometry to assess the concentration of an analyte in a sample. My study focuses on heavy metals content in surface water and sediment collected in ThadLuang Marsh in Vientiane Capital City.

Providing an overview about alarmingly polluted situation, this research based on determination of Copper, Lead, Cadmium and Zinc by Flame – Atomic absorption spectroscopy. 3 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Phetdalaphone BOUTTAVONG 2009-2011 Acknowledgements I would like to thank, DAAD, Deutscher Akademischer Austauschdienst (German Academic Exchange Service) and Technich University Dresden for providing the scholarship of the Master’s program. My sincere thanks also due to the Dean of faculty Environmental of sciences in National University of Lao P.R for the kind permission offered me to study. Ta Thi Thao - my supervisors for encouragement, constructive guidance's I would like to express the profound gratitude and the great appreciation to my advisor Prof.

Bernd Bilitewski for his excellent guidance, excellent encouragement and valuable suggestions throughout this study. Special appreciation is extended to Prof. Nguyen Thi Diem Trang and Prof. Do Quang Trung committee members for their valuable recommendation and dedicated the valuable time to evaluate my work and my study during being in Vietnam.

During studying in Hanoi University of Science, I felt very lucky, it give me the opportunity to have lots of good friends, good memories, so I would like to say thanks and pleasure to meet all of you. Even though we came from different countries, we can make friend together. I hope and wish that I would work together and meet each other again in some conferment. Finally I would like to express deep appreciation to my lovely family and relatives for their love, kind support, and encouragement for the success of this study.

This thesis is dedicated for you. 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Phetdalaphone BOUTTAVONG 2009-2011 Contents List of Figures. 7 List of Tables. 8 List of Abbreviations.

10 CHAPTER 1: OVERVIEW OF WATER AND SEDIMENT POLLUTION IN THADLUANG MARSH. Topography of ThadLuang marsh. Present status of water and sediment pollution in ThadLuang marsh. Toxicity of Cadmium Cd, Copper Cu, Lead Pb, Zinc Zn.

Analytical methods for determination of heavy metals in water and sediment samples. Research Objects and research contents. Chemicals and Apparatus. 29 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Phetdalaphone BOUTTAVONG 2009-2011 2.3 Sampling and Sample Preparation.

Sampling and sample preparation. Analytical methods for determination of Cu, Pb, Cd, Zn. Flame atomic absorption spectroscopy method (F-AAS): determination of heavy metal content in sediment samples. Inductive couple plasma – mass spectrophotometry (ICP-Ms) for the determination of heavy metal contents in surface water samples.

Quality control of analytical methods. 43 CHAPTER 3: RESULTS AND DISCUSSION. Optimizations of some chemical factors influencing to absorbance in F- AAS method. Study the effects of sample matrix and matrix modifier to F-AAS.

Calibration curves of Pb, Cd, Zn and Cu measurements. Limit of detection (LOD) and Limit of quantitation (LOQ). Effect of interferences to the determination of Pb, Cd and Cu, Zn by FAAS. Determination of Pb, Cu, Zn, Cd in surface water samples using ICP-MS.

Calibration curves for the determination of Cu, Zn, Pb and Cd in water samples. Total concentrations of Cu, Pb, Cd, Zn in surface water and sediment of ThadLuang marsh. Application of GIS to find out spartial distribution of heavy metals. 64 6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Phetdalaphone BOUTTAVONG 2009-2011 CHAPTER 4: CONCLUSION .65 List of figures Figure 1.1: Target Villages around ThadLuang Marsh Figure 2.1: Spectrometer atomic absorption novAA 6800, Shimazhu Figure 2.2: The map of Thatluang marsh showing water sampling sites.3: The map of Thadluang marsh showing sediment sampling sites.4: Operation principle of an atomic absorption spectrometer Figure 2.5: Block diagram of atomic absorption spectrometer Figure 2.6: Instrumentation for low-resolution ICP-MS.1: The investigation of linear ranges for the determination of Pb, Cd, Zn and Cu using F-AAS Figure 3.2: The calibration curves for the determinations of Pb, Cd, Zn and Cu in standard solutions Figure 3.3: Calibration curves for the determination of Cu, Cd, Pb and Zn using ICP- MS.4: The Map of water quality of Thadluang Marsh.5: The Map of sediment quality of Thadluang Marsh.

7 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Phetdalaphone BOUTTAVONG 2009-2011 List of tables Table 1.1: Some data published on pollution in ThadLuang marsh Table 2.1: Characteristics of the sampling points in Thadluang marsh Table 2.2: Characteristics of the sediment points in Thadluang marsh Table 2.3: The optimal conditions of F-AAS for measuring Pb, Cd, Zn, Cu Table 2.4: The experimental conditions for determination of Cu, Pb, Cd and Zn using ICP- MS techniques Table 3.1: Investigation of HNO3 and NH4CH3COO effects on analysis of Pb, Cd, Cu and Zn Table 3.2: Two - way ANOVA table for evaluating effects of HNO3 and NH4CH3COO Table 3.3: Influence of types of acid media HCl, HNO3 and H2SO4 effects on Cu2+ and Pb2+ analysis Table 3.4: The absorbance of each metal atom (after subtracting the absorbance of the blank solution) vs. their concentrations Table 3.5: The absorbance of each heavy metal standard solutions in the linear range of concentrations Table 3.6: LOD and LOQ of the determination of Pb, Cd, Zn and Cu using F-AAS method Table 3.7: Result of errors and repeatability of the measurements Table 3.8: Accuracy and recovery of CRM using FAAS and ICP-MS Table 3.9: The concentration of Pb, Cd, Zn, Cu in surface water samples of ThadLuang Marsh (g/L) Table 3.10: Heavy metal content (mg/kg) in sediment collected in Thadluang marsh.11: Proposed Surface Water Quality standard 8 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Phetdalaphone BOUTTAVONG 2009-2011 List of abbreviations Lao PDR The Lao People’s Democratic Republic EDTA Ethylene-diamine-tetracetic acid DME Dropping mercury electrode SMDE Static mercury drop electrode AES Atomic emission spectroscopy F-AAS Flame Atomic absorption spectroscopy ICP-Ms Inductive couple plasma – mass spectrophotometry ANOVA The analysis of variance LOL The limit of linearity LOD Limit of detection LOQ Limit of quantitation 9 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Phetdalaphone BOUTTAVONG 2009-2011 INTRODUCTION The Lao People’s Democratic Republic (Lao PDR) is a small landlocked and sparsely populated country in the South East Asia. Laos is characterized by two main geographical zones: the central plains along the Mekong River and the mountainous regions to the north, east and south. Lao PDR has a land area of 236,800 square kilometers (sq.

It is long and slender, the length from north to south is nearly 1,000 kilometers and the width has only 150 kilometers to 400 kilometers. [STEA, 2004] The total population is approximately 5,621,982 people, in which women accounted for 51%, according to the 2005 population and housing census. The population density of the country is around 24 people per hectare which is the lowest population densities in Asia. 39% of Lao population is classified as poor and 36% are under poverty line.

[MRC, 2006] Their living condition depends on nature, hunting wildlife, foraging for forest products and practicing slash and burn cultivation for their crops with a low profit in order to survive. Lao PDR has rich water resources, mainly good quality fresh water. The amount of average water flow in the Mekong and its tributaries amount to about 8,500 m3/s. Currently most of the water occurs in the agricultural sector, for instance, irrigation, fisheries, plantations and livestock watering.

60 percent of urban population and 51 percent of rural population has access to clean water. [Draft Agreement, March 2009] The total of annual water flow in Lao PDR is estimated at 270 billion cubic meters, equivalent to 35% of the average annual flow of the whole Mekong Basin. The monthly distribution of the flow of the rivers in Lao PDR closely follows the pattern of rainfall: about 80% during the rainy season (May-October) and 20% in the dry season, from November to April. For some rivers in the central and southern parts of the country (particularly Se Bang Fai, Se Bang Hieng and Se Done) the flow in the dry season is less: around 10 to 15% of the annual flow.

[Agricultural Statistics 10 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Phetdalaphone BOUTTAVONG 2009-2011 [April 2005]. The rivers outside the Mekong Basin flow through Viet Nam into the South China Sea. These rivers are Nam Ma, Nam Sam, and Nam Neune. The limited information on these rivers restricts assessment of their potential.

Most of the water use occurs in the agricultural sector such as irrigation, fisheries, plantations and livestock watering. In addition the water is used for hydro-power; the country has the potential to produce 23,000 megawatts of electricity. Currently 5% of that capacity has been exploited. [Would Back, 2007] The plenteous supply of water in Lao PDR, especially in the rainy season, provides good condition for water transport, industrial development and water supply.

Sixty percent of urban population and 51 % of rural population has access to clean water. Currently there are some problems related to waste and polluted water in major urban areas from varied community use (residential density, hotels, hospitals and entertainments centers). In addition there is water pollution from agricultural and industrial sectors, including mineral exploitation. This is not a major problem now, but the problem could escalate.

The degradation of natural water and water catchments from sedimentation, land erosion and drying out continues. However, as continued development takes place in all of these areas, increasing scarcity and competition for water can be expected. Increasing impacts of development on water quality and on human health and the natural environment will also take place. Finally, floods and drought can have serious negative impacts and may, in fact, increase as climate change takes place.

Vientiane Capital is located on an alluvial plain along the left bank of Mekong River east to west. The area of Vientiane is about 3,920 km2 and the elevation of the ground ranges from 160 m to 170 m above the sea level. The city comprises 9 districts; Chanthabuly, Hadxayfong, Meungparkngum, Naxaithong Sangthong, Sikhottabong, Sisattanak, Saysettha and Xaythany. The population is around 672,912 people.