LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm qua quá trình phát triển công nghiệp, nông nghiệp và dịch vụ như y tế, du lịch, thương mại. ở thành phố Hà Nội đã làm cho môi trường sông Nhuệ bị ô nhiễm nghiêm trọng, đặc biệt sự hiện diện của kim loại nặng (KLN) trong môi trường trầm tích, đất, nước của sông Nhuệ đã và đang là vấn đề môi trường được cộng đồng quan tâm. Chiến lược bảo vệ môi trường quốc gia năm 2010 và định hướng 2020 đã xác định nhiều chương trình ưu tiên bảo vệ môi trường lưu vực sông Nhuệ. Nhiều đề án nghiên cứu, đánh giá về các vấn đề môi trường của lưu vực đã được triển khai, song kết quả đạt được cho đến nay chưa đủ để ngăn chặn và giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm cũng như đánh giá xu thế diễn biến của môi trường trong lưu vực.
Trong số các tác nhân gây ô nhiễm, KLN là đối tượng được các nhà khoa học quan tâm nhiều hơn bởi tính độc, tính bền vững và khả năng tích lũy sinh học của chúng trong môi trường. Các nghiên cứu về ô nhiễm KLN trong các lưu vực sông trên thế giới đã cho thấy hàm lượng các chất ô nhiễm này trong trầm tích thường rất cao so với trong nước. Nguyên nhân là do hầu hết các KLN đều ở dạng bền vững và có xu thế tích tụ trong trầm tích hoặc trong các thủy sinh vật. Do đó, nếu chỉ dựa trên kết quả phân tích nước sẽ không phản ánh được đầy đủ mức độ ô nhiễm.
Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu sự tích lũy một số kim loại nặng (Cu, Pb, Zn) trong trầm tích sông Nhuệ” là hết sức cấp thiết. Kết quả nghiên cứu của đề tài này sẽ là những dẫn liệu tham khảo về chất lượng môi trường nước sông Nhuệ và mối liên hệ về hàm lượng KLN giữa môi trường nước và trầm tích, đồng thời đánh giá được sự tích lũy KLN trong trầm tích sông Nhuệ. Nội dung nghiên cứu: - Xác định hàm lượng KLN trong trầm tích sông Nhuệ. - Xác định thành phần và một số đặc tính lý– hóa học của trầm tích sông Nhuệ.
+ Thành phần hữu cơ; + Thành phần vô cơ. Học viên Nguyễn Thị Hiếu 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Xác định mối tương quan giữa hàm lượng KLN và các yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy KLN trong trầm tích. - Dạng tồn tại của KLN trong trầm tić h. + Dạng hòa tan, trao đổi; + Dạng cacbonat; + Dạng hấp phụ trên oxit Fe-Mn; + Dạng tạo phức với chất hữu cơ; + Dạng nằm trong tinh thể khoáng sét.
- Nghiên cứu khả năng h ấp phụ KLN của trầm tích và xây dựng các đường hấ p phu ̣ đẳ ng nhiê ̣t, tính toán hệ số hấp phụ. Học viên Nguyễn Thị Hiếu 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên CHƢƠNG 1. Nguồn gốc một số KLN trong môi trƣờng - Đồng (Cu): Cu là một trong số kim loại quan trọng bật nhất của ngành công nghiệp. Do đó nguy cơ tích lũy của đồng trong môi trường là rất lớn.
Đồng có nhiều tính năng ưu việt: độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao, ít bị ôxi hóa, có độ bền cao và có độ chống ăn mòn tốt. Đồng có khả năng tạo nhiều hợp kim với các kim loại màu khác cho nhiều tính chất đa dạng. Những hợp kim quan trọng của đồng là: Bronzơ đã được dùng từ xa xưa để đúc đồng, chuông, súng đại bác, tượng. Cu được dùng nhiều trong sơn chống thấm nước trên tàu thuyền, các thiết bị điện tử, ống nước.
Nước thải sinh hoạt là nguồn chính đưa Cu vào nước. Đồng tồn tại ở 2 dạng là: dạng hòa tan và các hạt nhỏ. Đồng cần thiết cho chức năng hô hấp của nhiều sinh vật sống và các chức năng enzym khác. Đồng được lưu giữ trong gan, tủy sống của người.
Đồng với hàm lượng quá cao sẽ gây hư hại gan thận, hạ huyết áp, hôn mê, đau dạ dày, thậm chí tử vong. Trai, ốc thường tích tụ lượng lớn Cu trong cơ thể của chúng. Nguồn ô nhiễm Cu tự nhiên bao gồm từ gió bụi, núi lửa, phân hủy thực vật, cháy rừng và bụi nước biển. Nguồn ô nhiễm đồng có nguồn gốc do con người bao gồm từ lò nấu chảy kim loại, xưởng đúc sắt, nhà máy điện và các lò đốt như lò đốt rác, lò hỏa táng,.
Nguồn tích lũy chủ yếu trong trầm tích sông, hồ là do đồng thoát ra từ nước thải của các nhà máy chế biến quặng đồng, từ chất thải rắn, nước thải và phân bón nông nghiệp. Ngoài ra nguồn tích lũy đồng còn từ việc sử dụng rộng rãi đồng làm đồ dùng nấu ăn, hệ thống dẫn nước, thuốc diệt vi khuẩn, thuốc diệt nấm, chất diệt tảo, sơn chống gỉ, chất bảo quản gỗ, phẩm màu,. Đồng cũng được sử dụng trong các chất kích thích sinh trưởng và phụ gia trong thức ăn gia súc, hạn chế bệnh tật cho các thú nuôi và gia cầm. Học viên Nguyễn Thị Hiếu 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Chì (Pb): Pb và các hợp chất của chì được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống của con người.
Chì dùng để làm ắc quy, pin, dùng làm dây cáp điện, đầu đạn, các ống dẫn trong công nghiệp hóa học. Chì được sử dụng như chất nhuộm trắng trong sơn hay như thành phần màu trong tráng men đặc biệt là tạo màu đỏ và vàng. Ngoài ra chì còn có khả năng hấp thụ tốt các tia phóng xạ, tia rơnghen nên được dùng để làm tấm ngăn các phóng xạ hạt nhân (ứng dụng làm tường của phòng thí nghiệm phóng xạ). Bên cạnh những ứng dụng trên, chì và các loại muối của chì cũng như các hợp chất chì hữu cơ đều là những chất rất độc, có khả năng gây ung thư.
Thường bị nhiễm chì qua đường hô hấp và ăn uống, có thể gây chết nếu nuốt phải. Chì xâm nhập vào cơ thể sẽ tích lũy lại trong khoảng thời gian dài có thể gây ngộ độc mãn tính không phục hồi được, làm rối loại chức năng sinh sản, gây đột biến gen và quái thai. Tiếp xúc thường xuyên có thề gây nhiều tổn hại cho sức khỏe như tổn hại da, thị lực, tâm thần, đường tiêu hóa, thiếu máu. Nguồn gây ô nhiễm chì cho môi trường có nguồn gốc từ tự nhiên nhỏ hơn nhiều so với nguồn gốc do con người gây ra.
Nguồn gốc tự nhiên của chì trong khí quyển bao gồm quá trình phong hóa địa chất và phun trào núi lửa ước tính khoảng 19.000 tấn/năm, trong khi việc khai thác mỏ, nấu chảy quặng và tiêu thụ hơn 3 triệu tấn chì hằng năm đã phóng thích một lượng chì vào khí quyển khoảng 126. Cùng với sự đốt cháy nhiên liệu xăng có pha phụ gia chì từ các phương tiệu xe cộ và máy bay hay đốt cháy than và dầu. Ngoài ra chì và các hợp chất của nó cũng gây ra ô nhiễm môi trường qua các quá trình gia công, tái chế hoặc thải bỏ các sản phẩm như ắc quy, dây cáp điện, chất nhuộm, hợp kim hàn và các sản phẩm thép. Do chì được dùng để hàn các mối nối đường ống nước, các hộp đồ chứa thực phẩm, chai đóng rượu, trong lớp men của đồ gốm sứ, trong các bộ đồ ăn pha lê và ngay cả trong thuốc chữa bệnh dân gian,… cũng góp phần gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
Học viên Nguyễn Thị Hiếu 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Kẽm (Zn) Kim loại kẽm chủ yếu được dùng làm chất chống ăn mòn, ở dạng mạ. Năm 2009 ở Hoa Kỳ, 55% tương đương 893 tấn kẽm kim loại được dùng để mạ. Ôxít kẽm có lẽ là hợp chất được sử dụng rộng rãi nhất của kẽm, do nó tạo ra nền trắng tốt cho chất liệu màu trắng trong sản xuất sơn. Nó cũng có ứng dụng trong công nghiệp cao su và nó được mua bán như là chất chống nắng mờ.
Các loại hợp chất khác cũng có ứng dụng trong công nghiệp, chẳng hạn như clorua kẽm (chất khử mùi), sulfua kẽm (lân quang), methyl kẽm trong các phòng thí nghiệm về chất hữu cơ. Khoảng một phần tư sản lượng kẽm sản xuất hàng năm được tiêu thụ dưới dạng các hợp chất của nó. Zn còn có một lượng đáng kể trong thực vật và động vật. Kẽm có trong enzim cacbahiđrazơ là chất xúc tác quá trình phân hủy của hiđrôcacbonat ở trong máu và do đó đảm bảo tốc độ cần thiết của quá trình hô hấp và trao đổi khí.
Kẽm còn có trong insulin là hocmon có vai trò điều chỉnh độ đường ở trong máu. Nguồn ô nhiễm kẽm từ tự nhiên lớn nhất trong nước do quá trình xói mòn, còn trong không khí lớn nhất do nguyên nhân cháy rừng. Nguồn ô nhiễm kẽm từ tự nhiên và do con người cũng tương đương nhau. Nguồn kẽm chính do con người gây ra là từ khai thác mỏ, sản xuất các sản phẩm kẽm, sản xuất sắt và thép, sự ăn mòn các vật liệu mạ kẽm, quá trình đốt than và nhiên liệu, vứt bỏ và đốt chất thải, sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu có chữa kẽm… Như vậy, có thể thấy đồng, chì, kẽm được sử dụng rộng rãi trong các nghành công, nông nghiệp và các làng nghề.
Quá trình sử dụng đồng, chì, kẽm trong sản xuất đã làm tích lũy một lượng lớn các kim loại này trong chất thải, nước thải của các nhà máy, xí nghiệp, cơ sở sản xuất. Việc xả thải trực tiếp các chất thải, nước thải chưa qua xử lý xuống sông, suối, ao, hồ, dưới tác dụng của các quá trình lý, hóa học đã làm tích lũy một lượng lớn đồng, chì, kẽm dưới lớp trầm tích đáy sông, hồ, làm ô nhiễm môi trường nước một cách nghiêm trọng, trực tiếp và gián tiếp gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe con người. Học viên Nguyễn Thị Hiếu 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên 1. Nguy cơ tích lũy KLN trong trầ m tích Trầm tích lòng sông, hồ là những tích tụ vật chất được thành tạo do sự tích lũy các khoáng vật, các nguyên tố, hợp chất hóa học.
Trong đó vật liệu trầm tích được cung cấp dưới tác dụng vận chuyển của dòng chảy, gió, yếu tố sinh vật đã tập trung vật liệu và lắng đọng ở những vùng trũng, thấp của lòng sông, lòng hồ tạo thành lớp bùn dưới đáy sông, hồ.