Nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng tại Hà Nội

• Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Phú Thành
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học tự nhiên
• Đề tài: Nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng tại Hà Nội
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. MỘT SỐ HẰNG SỐ VẬT LÝ QUAN TRỌNG CỦA H2O
• 1.2. GIỚI HẠN PHÉP ĐO KIM LOẠI THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM
• 1.3. GIỚI THIỆU MỘT SỐ VẬT LIỆU PHA TỈNH TRONG SPE
• 1.4. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆU CAO ĐẾN PHÉP ĐO PHỔ F-AAS
• 1.5. TỔNG KẾT ĐIỀU KIỆN ĐO PHỔ AAS XÁC ĐỊNH Pb
• 1.6. ẢNH HƯỞNG CỦA PHỔ HẤP THỤ Pb
• 1.7. ẢNH HƯỞNG CỦA THỂ TÍCH DUNG DỊCH RỬA ĐẾN HIỆU SUẤT THU HỒI
• 1.8. HIỆU SUẤT THU HỒI CỦA MẪU GIẢ
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU CỦA PHÉP ĐO PHỔ F-AAS
• 3.2. KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN NGUYÊN TỬ HÓA MẪU
• 3.3. KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN LÀM TÁCH VÀ LÀM GIÀU Pb2+ BẰNG NHỰA HELEX-100
• 3.4. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ AXIT RỬA GIẢI ĐẾN HIỆU SUẤT THU HỒI
• 3.5. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ RỬA GIẢI ĐẾN HIỆU SUẤT THU HỒI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Hà Nội

Tình trạng ô nhiễm môi trường bởi các hóa chất độc hại nói chung và ô nhiễm kim loại nặng nói riêng là vấn đề cấp thiết hiện nay. Trong đó, ô nhiễm chì đang là mối lo ngại lớn của xã hội. Chì có khả năng xâm nhập, tích lũy vào trong cơ thể con người qua nhiều con đường khác nhau như thông qua hô hấp, ăn uống. Chì khi thâm nhập vào cơ thể với một lượng rất nhỏ cũng gây ra ảnh hưởng lớn tới sức khỏe con người. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), việc sử dụng nguồn nước nhiễm một lượng chì lớn và trong thời gian dài có thể khiến một người bị nhiễm độc, thậm chí tử vong nếu không được cứu chữa kịp thời. Một trong những vấn đề nữa là các thực phẩm, mỹ phẩm không rõ nguồn gốc xuất xứ, hàng nhái, hàng giả đang bày bán tràn lan trên thị trường ở nước ta, ngay cả ở những thành phố lớn. Người tiêu dùng rất khó kiểm soát về chất lượng, nên cần có sự tham gia của các nhà chuyên môn để cung cấp thông tin cho người tiêu dùng.

1.1. Giới thiệu chung về kim loại nặng chì Pb

Trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học, cấu hình electron của chì (Z = 82): [Xe]4f145d106s26ρ2. Chì trong tự nhiên chiếm khoảng 0,0016% khối lượng vỏ Trái đất, phân bố trong 170 khoáng vật khác nhau nhưng quan trọng nhất là galena (PbS), anglesite (PbSO4) và cerussite (PbCO3), hàm lượng chì trong các khoáng lần lượt là 88%, 68% và 77%. Chì kim loại có màu xám xanh, mềm, bề mặt chì thường mờ đục do bị oxy hóa. Ở điều kiện thường, chì bị oxy hóa bởi oxy không khí tạo thành lớp oxit bền, mỏng bao phủ bên ngoài kim loại. Các oxit chì có hai oxit là PbO và PbO2, tương ứng với các số oxy hóa +2, +4. PbO2 màu nâu đen, khi nung nóng mất dần oxy chuyển thành các oxit khác, đồng thời chuyển màu dần sang vàng. PbO2 là oxit lưỡng tính, không tan trong nước, tan trong kiềm dễ hơn trong axit.

1.2. Tác hại của chì đối với sức khỏe con người

Các hợp chất của chì đều độc đối với động vật. Mặc dù, chì không gây hại nhiều cho thực vật nhưng lượng chì tích tụ trong cây trồng sẽ chuyển qua động vật qua đường tiêu hóa. Do vậy, chì không được sử dụng làm thuốc trừ sâu. Chì kim loại và muối sunfua của nó được coi như không gây độc do chúng không bị cơ thể hấp thụ. Tuy nhiên, các muối chì tan trong nước như PbCl2, Pb(NO3)2, Pb(CH3COO)2 rất độc. Khi xâm nhập vào cơ thể động vật, chì gây rối loạn tổng hợp hemoglobin, giảm thời gian sống của hồng cầu, thay đổi hình dạng tế bào, xơ vữa động mạch, làm con người bị ngu đần, mất cảm giác. Khi bị ngộ độc chì sẽ có triệu chứng đau bụng, tiêu chảy, ăn không ngon miệng, buồn nôn và co cơ. Ở người trưởng thành, chất độc chì có liên quan tới bệnh cao huyết áp, đau khớp, giảm trí nhớ và các vấn đề về tập trung.

II. Nguồn Gốc Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Chì Tại Hà Nội

Kim loại nặng chì ở dạng muối như axetat chì, cacbonat chì… rất nguy hiểm bởi độc tính của chúng rất cao. Ngoài việc dùng các muối chì để tạo ra các màu đẹp trong pha sơn, pha xăng dầu, dùng làm chất màu trong công nghiệp sứ, nhuộm giấy màu, chì còn được dùng để hàn các lon đựng đồ hộp. Chì khác các kim loại khác ở chỗ nó có mặt trong tất cả các đại dương trên thế giới và với hàm lượng cao. Từ 1961, người ta nhận thấy hàm lượng chì trong nước biển đã đạt tới mức độ cao do hoạt động công nghiệp, giao thông vận tải của con người và gây ô nhiễm cho hệ động - thực vật biển.

2.1. Các nguồn gây ô nhiễm chì phổ biến

Tốc độ công nghiệp hóa và đô thị hóa khá nhanh và sự gia tăng dân số gây áp lực ngày càng nặng nề đối với tài nguyên nước trong vùng lãnh thổ. Môi trường nước ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn. Ở các thành phố lớn, hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trường nước do không có công trình và thiết bị xử lý chất thải. Ô nhiễm nước do sản xuất công nghiệp là rất nặng. Ở thành phố Hà Nội, tổng lượng nước thải của thành phố lên tới 300000- 400000 m3/ngày; hiện mới chỉ có 5/31 bệnh viện có hệ thống xử lý nước thải, chiếm 25% lượng nước thải bệnh viện; 36/400 cơ sở sản xuất có xử lý nước thải, lượng rác thải sinh hoạt chưa được thu gom khoảng 1200m3/ngày đang xả vào các khu đất ven các hồ, kênh, mương trong nội thành.

2.2. Ô nhiễm chì từ hoạt động công nghiệp và giao thông

Chì có trong nước thải của các cơ sở sản xuất pin, ắc quy, luyện kim, hóa dầu. Chì còn được đưa vào môi trường nước từ nguồn không khí bị ô nhiễm do khí thải giao thông. Chì cũng rất độc đối với động vật thủy sinh. Các hợp chất chì hữu cơ độc gấp 10 -100 lần so với chì vô cơ đối với các loài cá. Do thải vào nước các chất nitrat, phosphat dùng trong nông nghiệp và các chất thải do luyện kim và các công nghệ khác. Chì được sử dụng làm chất phụ gia trong xăng và các chất kim loại khác như đồng, kẽm, crom, niken, cadnium rất độc đối với sinh vật thủy sinh. Riêng tại Hà Nội, có 400 xí nghiệp và khoảng 11 ngàn cơ sở sản xuất tiểu thủ công nghiệp thải hồi trung bình 20 triệu m3/năm.

III. Phương Pháp Xác Định Kim Loại Nặng Chì Trong Mẫu

Hiện nay, có rất nhiều phương pháp khác nhau để xác định chì như phương pháp phân tích khối lượng, phân tích thể tích, điện hóa, phổ phân tử UV-VIS, phổ phát xạ nguyên tử (AES), phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa và không ngọn lửa (F- AAS, ETA-AAS). Sau đây là một số phương pháp xác định chì.

3.1. Phương pháp phân tích khối lượng để đo chì

Phương pháp phân tích khối lượng là phương pháp cổ điển, độ chính xác có thể đạt tới 0,1%. Cơ sở của phương pháp là sự kết tủa định lượng của chất phân tích với một thuốc thử thích hợp. Chì thường được kết tủa dưới dạng PbSO4, sau đó được sấy ở 7000C đưa kết tủa về dạng cân (PbSO4) rồi đem cân xác định khối lượng. Phương pháp này không đòi hỏi dụng cụ đắt tiền nhưng quá trình phân tích lâu, nhiều giai đoạn phức tạp đặc biệt khi phân tích lượng vết các chất. Vì vậy, phương pháp này không được dùng phổ biến trong thực tế để xác định lượng vết các chất mà chỉ dùng trong phân tích hàm lượng lớn.

3.2. Phương pháp phân tích thể tích xác định chì

Phân tích thể tích là phương pháp phân tích định lượng dựa trên thể tích dung dịch chuẩn (đã biết chính xác nồng độ) cần dùng để phản ứng vừa đủ với chất cần xác định có trong dung dịch phân tích. Đây là phương pháp hóa học dùng để xác định nhanh, đơn giản tuy nhiên không cho phép xác định lượng vết các nguyên tố. Với chì, ta có thể dùng các phép chuẩn độ như chuẩn độ phức chất, chuẩn độ oxy hóa- khử, với các chỉ thị khác nhau. Đối với chì, ta có thể chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA hay chuẩn độ ngược bằng Zn2+ hoặc chuẩn độ thay thế với ZnY2-, chỉ thị ETOO.

IV. Biện Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Chì Hà Nội

Để giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng chì tại Hà Nội, cần có các biện pháp đồng bộ từ kiểm soát nguồn thải đến xử lý ô nhiễm và nâng cao nhận thức cộng đồng. Các biện pháp này cần được thực hiện một cách nghiêm túc và liên tục để đạt được hiệu quả cao nhất.

4.1. Kiểm soát nguồn thải chì từ hoạt động công nghiệp

Các cơ sở sản xuất công nghiệp cần được kiểm tra và giám sát chặt chẽ về việc xử lý nước thải và khí thải. Các cơ sở không đáp ứng tiêu chuẩn về môi trường cần bị xử phạt nghiêm khắc hoặc đình chỉ hoạt động. Cần khuyến khích các cơ sở sản xuất áp dụng công nghệ sản xuất sạch hơn để giảm thiểu lượng chì thải ra môi trường. Việc sử dụng chì trong sản xuất cần được hạn chế tối đa và thay thế bằng các vật liệu an toàn hơn.

4.2. Xử lý ô nhiễm chì trong đất và nước

Các khu vực đất và nước bị ô nhiễm chì cần được xử lý bằng các phương pháp phù hợp như cô lập, hóa rắn hoặc sử dụng các loại cây trồng có khả năng hấp thụ chì. Cần có các chương trình quan trắc môi trường định kỳ để đánh giá mức độ ô nhiễm và hiệu quả của các biện pháp xử lý. Việc xử lý ô nhiễm chì cần được thực hiện một cách khoa học và bài bản để đảm bảo an toàn cho sức khỏe con người và môi trường.

V. Ứng Dụng Nghiên Cứu Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Chì Thực Tế

Nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng chì có nhiều ứng dụng thực tế quan trọng, từ việc đánh giá rủi ro sức khỏe đến phát triển các giải pháp xử lý ô nhiễm hiệu quả. Các kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để xây dựng các chính sách và quy định về bảo vệ môi trường, cũng như nâng cao nhận thức cộng đồng về tác hại của chì.

5.1. Đánh giá rủi ro sức khỏe do ô nhiễm chì

Nghiên cứu về nồng độ kim loại nặng chì trong các mẫu môi trường (đất, nước, không khí, thực phẩm) giúp đánh giá mức độ phơi nhiễm chì của cộng đồng. Các nghiên cứu dịch tễ học có thể được thực hiện để xác định mối liên hệ giữa phơi nhiễm chì và các vấn đề sức khỏe như suy giảm trí tuệ, bệnh tim mạch, và các vấn đề về sinh sản. Kết quả đánh giá rủi ro sức khỏe có thể được sử dụng để đưa ra các khuyến cáo về phòng ngừa và giảm thiểu phơi nhiễm chì.

5.2. Phát triển các giải pháp xử lý ô nhiễm chì hiệu quả

Nghiên cứu về các phương pháp xử lý ô nhiễm chì (ví dụ: cô lập, hóa rắn, sử dụng cây trồng hấp thụ chì) giúp phát triển các giải pháp hiệu quả và kinh tế để làm sạch các khu vực bị ô nhiễm. Các nghiên cứu về cơ chế hấp thụ chì của cây trồng có thể giúp lựa chọn các loại cây phù hợp để sử dụng trong các dự án phục hồi môi trường. Các nghiên cứu về hiệu quả của các vật liệu hấp phụ chì có thể giúp phát triển các công nghệ xử lý nước thải và khí thải hiệu quả hơn.

VI. Kết Luận Và Hướng Nghiên Cứu Ô Nhiễm Kim Loại Nặng

Nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng chì tại Hà Nội là một lĩnh vực quan trọng và cần được tiếp tục đầu tư và phát triển. Các nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc đánh giá toàn diện hơn về nguồn gốc và mức độ ô nhiễm chì, cũng như phát triển các giải pháp xử lý ô nhiễm hiệu quả và bền vững.

6.1. Đánh giá toàn diện về nguồn gốc và mức độ ô nhiễm chì

Các nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc xác định chính xác các nguồn thải chì chính tại Hà Nội, bao gồm cả các nguồn công nghiệp, giao thông, và sinh hoạt. Cần có các chương trình quan trắc môi trường rộng khắp để đánh giá mức độ ô nhiễm chì trong các mẫu môi trường khác nhau (đất, nước, không khí, thực phẩm) tại các khu vực khác nhau của thành phố. Các nghiên cứu cần sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại và chính xác để đảm bảo độ tin cậy của kết quả.

6.2. Phát triển các giải pháp xử lý ô nhiễm chì bền vững

Các nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc phát triển các giải pháp xử lý ô nhiễm chì hiệu quả, kinh tế, và thân thiện với môi trường. Cần có các nghiên cứu về sử dụng các vật liệu hấp phụ chì tự nhiên và tái chế để giảm chi phí xử lý. Các nghiên cứu về sử dụng các loại cây trồng có khả năng hấp thụ chì để phục hồi các khu vực bị ô nhiễm cần được đẩy mạnh. Các giải pháp xử lý ô nhiễm chì cần được thiết kế để đảm bảo tính bền vững và khả năng áp dụng rộng rãi.