MỞ ĐẦU Những năm gần đây, do tác động của biến đổi khí hậu và nguyên nhân chủ quan từ ý thức con người đã khiến môi trường sinh thái biển Việt Nam đứng trước nguy cơ ô nhiễm cao trong tương lai. Việt Nam là một quốc gia được ưu ái nhiều lợi thế về phát triển du lịch và kinh tế biển với đường bờ biển dài hơn 3.000 km bao bọc lãnh thổ ở 3 hướng Đông, Nam, Tây Nam cùng 90 cảng biển lớn nhỏ, 215 bãi biển có cảnh quan đẹp, nhiều vịnh nổi tiếng tầm cỡ thế giới như vịnh Hạ Long, Nha Trang, Cam Ranh, Vân Phong… Bên cạnh đó còn có rất nhiều tài nguyên thiên nhiên phong phú và đa dạng, gồm tài nguyên sinh vật, tài nguyên không sinh vật, tài nguyên trong khối nước, trên đáy và trong lòng đất dưới đáy biển. Đặc biệt là khu vực các tỉnh duyên hải miền trung Việt Nam từ Thanh Hóa đến Ninh Thuận. Tuy nhiên, một thực trạng hiện nay là tài nguyên biển đang bị khai thác bừa bãi, nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp khiến cho môi trường sinh thái biển đang đứng trước nguy cơ ô nhiễm trầm trọng.
Những tác động đó đã khiến môi trường sinh thái biển Việt Nam tiếp tục suy giảm, tính đa dạng sinh học, nhất là vùng ven bờ ngày càng bị đe dọa như rừng ngập mặn, rạn san hô. Cho tới nay, có khoảng 85 loài trong tình trạng nguy cấp ở nhiều mức độ khác nhau, trên 70 loài đã được đưa vào sách đỏ Việt Nam. Đặc biệt là các tỉnh miền Trung Việt Nam, trong những năm 2002, 2003 ở Bình Thuận, Ninh Thuận, Khánh Hòa đã xảy ra hiện tượng thủy triều đỏ gây thiệt hại lớn cho ngành nuôi trồng thủy sản. Trong vòng chưa đầy 6 tháng cuối năm 2006 đến đầu 2007 đã có khoảng 21.800 tấn dầu trôi nổi gây ô nhiễm biển từ Bắc đến Nam.
Trong đó chỉ có 20 tỉnh, thành ven biển vớt và xử lý được hơn 1.700 tấn, số còn lại đã khuyếch tán, lan rộng gây ảnh hưởng xấu cho sinh vật, thực vật biển [14]. Một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường biển là ô nhiễm kim loại nặng. Kim loại nặng có Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn, v. thường không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hóa của các thể sinh vật và thường tích 1 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích lũy trong cơ thể chúng.
Vì vậy, chúng là các nguyên tố độc hại với sinh vật và môi trường. Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng là quá trình đổ vào môi trường nước thải công nghiệp và nước thải độc hại không xử lý hoặc xử lý không đạt yêu cầu. Ô nhiễm nước bởi kim loại nặng có tác động tiêu cực tới môi trường sống của sinh vật và con người. Kim loại nặng tích lũy theo chuỗi thức ăn thâm nhập và cơ thể người.
Nước từ các ao, hồ, sông, kênh, mương… bị ô nhiễm kim loại nặng sẽ đổ ra biển gây ra ô nhiễm nước biển gần bờ và xa bờ. Ô nhiễm kim loại nặng biểu hiện ở nồng độ cao của các kim loại nặng trong nước. Trong một số trường hợp, xuất hiện hiện tượng cá và thuỷ sinh vật chết hàng loạt. Do đó việc xác định hàm lượng và sự phân bố của các kim loại trong nước biển và trầm tích biển giúp ta có thể đánh giá được mức độ ô nhiễm kim loại nặng và tìm ra nguyên nhân gây ô nhiễm và cách bảo vệ môi trường biển.
Vì thế tôi chọn đề tài "Phân tích hàm lƣợng và đánh giá sự phân bố một số kim loại nặng trong nƣớc biển và trầm tích ở vùng biển miền Trung, Việt Nam " với các mục tiêu cụ thể sau: 1. Nghiên cứu phương pháp phân tích một số kim loại nặng (Mn, Cu, Zn, Cd, Hg, Pb) trong nước biển và trầm tích biển. Đánh giá mức độ ô nhiễm theo không gian tại các khu vực biển miền Trung. Đánh giá sự phân bố theo độ sâu và lịch sử ô nhiễm.
2 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu về các kim loại nặng 1. Mangan Mangan (Mn) là nguyên tố thuộc nhóm VB, chu kì 4, ô thứ 25 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Mangan là một kim loại màu trắng bạc, có một số dạng thù hình khác nhau về mạng lưới tinh thể và tỉ khối, bền nhất ở nhiệt độ thường là dạng α với mạng lưới lập phương tâm khối [4].
Một số thông số lý - hóa quan trọng của mangan Số hiệu nguyên tử 25 Khối lượng nguyên tử 54,938 Cấu hình electron [Ar] 3d5 4s2 Nhiệt độ nóng chảy 1246 oC Nhiệt độ sôi 2061 oC Trạng thái oxi hóa +7, +6, +5, +4, +3, +2, +1, -1,-2, -3 Độ âm điện 1,55 (thang Pauling) Năng lượng ion hóa thứ nhất 717,3 kJ·mol−1 Năng lượng ion hóa thứ hai 1509 kJ·mol−1 Năng lượng ion hóa thứ ba 3248 kJ·mol−1 Mangan rất cứng và rất dễ vỡ nhưng dễ bị oxi hóa. Các trạng thái oxi hóa phổ biến nhất của Mangan là +2, +3, +4, +6 và +7. Trong đó, trạng thái ổn định nhất là Mn +2 [4]. Mangan là kim loại tương đối hoạt động.
Nó dễ bị oxi hóa trong không khí bởi các chất oxi hóa mạnh như O2, F2, Cl2 tạo nên các hợp chất Mn2O3, Mn3O4, MnF4, MnCl2. Mangan tác dụng mạnh với dung dịch các axit loãng như HCl, H2SO4 giải phóng hidro, nhưng lại thụ động hóa trong dung dịch HNO3 đặc, nguội. Nó chỉ tan trong dung dịch HNO3 đặc, nóng theo phản ứng 3Mn +8HNO3 → 3Mn(NO3)2 +2NO + 4H2O Mangan cũng phản ứng với các nguyên tố không kim lọai như lưu huỳnh, nitơ, 3 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích photpho, cacbon và silic ở nhiệt độ cao. Nhờ tính chất này nên mangan có vai trò của chất loại oxi trong luyện kim [4].
Ứng dụng lớn nhất của mangan là trong công nghiệp sản xuất sắt, gang, hợp kim thép, nhất là trong việc chế tạo thép không gỉ [26]. Mangan có khả năng loại oxi, loại lưu huỳnh trong thép, gang và có khả năng tạo hợp kim với sắt tạo thành thép đặc biệt nên truyền cho thép những tính chất tốt như khó gỉ, cứng và chịu mài mòn. Khoảng 85 - 90% lượng mangan được sản xuất để phục vụ cho việc sản xuất gang, thép trong ngành luyện kim [4]. Mangan được tìm thấy trong nhiều loại thức ăn khác nhau, bao gồm: các loại quả, hạt, trái cây, các cây họ đậu, trà, các loại rau nhiều lá, sữa bột sơ sinh, một vài loại thịt và cá [27].
Đây là một nguyên tố cần thiết cho tất cả các loài. Cơ thể người trung bình chứa khoảng 12 mg mangan, được lưu trữ chủ yếu ở trong xương, gan, thận và tuyến tụy [20]. Con người chỉ có thể hấp thụ mangan ở dạng hòa tan của nó đó là Mn+2 [20], [21]. Mangan là một thành phần của enzym superoxit dimutat (SOD), loại enzym chống oxy hóa chủ yếu có trong ti thể, giúp chống lại các gốc tự do.
Các gốc tự do xuất hiện một cách tự nhiên trong cơ thể nhưng lại có thể làm hỏng màng tế bào và DNA, gây nên sự lão hóa, bệnh tim và ung thư. Sự có mặt của SOD giúp trung hòa các gốc tự do này, làm giảm thậm chí ngăn ngừa một số tác hại mà các gốc tự do gây ra [20]. Nhiễm độc mangan mãn tính có thể do hít phải bụi và hơi mangan trong một thời gian dài, cũng có thể do sử dụng nguồn nước ăn uống bị ô nhiễm mangan. Các triệu chứng nhiễm độc thường xuất hiện từ từ.
Ban đầu thường là nhức đầu, ngủ kém, rối loạn thăng bằng, dáng đi vụng về. Trong hình thức tồi tệ nhất có thể dẫn đến rối loạn thần kinh lâu dài với các triệu chứng tương tự như bệnh Parkinson bao gồm run chân tay, đi lại khó khăn, co thắt cơ mặt, tâm thần phân liệt và thậm chí ảo giác. Nhiễm độc mangan còn có thể xảy ra ở những người bị bệnh gan mãn tính vì gan đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ mangan ra khỏi cơ thể. Cá nhân nào có hệ bài tiết suy yếu sẽ càng nhạy cảm với độc tính của mangan.
Nhóm này bao gồm người già và người rất trẻ - những người có các cơ quan còn yếu và chưa phát 4 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích triển một cách đầy đủ. Khả năng gây đột biến và gây ung thư do phơi nhiễm mangan chưa được biết đến ở người. Nhiễm độc mangan làm giảm khả năng sinh sản đồng thời làm tăng khả năng xuất hiện các bất thường ở thai nhi [25]. Như vậy, những ảnh hưởng sức khỏe mà mangan gây ra phụ thuộc vào con đường phơi nhiễm, dạng hóa học, thời gian phơi nhiễm và trạng thái sức khỏe của từng cá nhân [26].
Đồng Đồng (Cu) là nguyên tố thuộc nhóm IB, chu kỳ 4, ô thứ 29 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Một số thông số lý-hóa quan trọng của đồng Số hiệu nguyên tử 29 Khối lượng nguyên tử 63,546 Cấu hình electron [Ar] 3d10 4s1 Nhiệt độ nóng chảy 1084,62 oC Nhiệt độ sôi 2562 oC Trạng thái oxi hóa +1, +2, +3, +4 Độ âm điện 1,90 (thang Pauling) Năng lượng ion hóa thứ nhất 745,5 kJ·mol−1 Năng lượng ion hóa thứ hai 1957,9 kJ·mol−1 Năng lượng ion hóa thứ ba 3555 kJ·mol−1 Đồng là kim loại dẻo có độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao. Đồng nguyên chất mềm và dễ uốn; bề mặt đồng tươi có màu cam đỏ. Nó được sử dụng làm chất dẫn nhiệt và điện, vật liệu xây dựng, và thành phần của các hợp kim của nhiều kim loại khác nhau [20].
Đồng tạo nhiều hợp chất khác nhau với các trạng thái ôxy hóa +1 và +2. Nó không phản ứng với nước, nhưng phản ứng chậm với ôxy trong không khí tạo thành một lớp oxit đồng màu nâu đen. Ngược lại với sự ôxy hóa của sắt trong không khí ẩm, lớp oxit này sau đó sẽ ngăn cản sự ăn mòn. Hydrogen sulfua và sulfua phản ứng với đồng tạo ra các hợp chất đồng sulfua khác nhau trên bề mặt.
Trong trường hợp phản ứng với sulfua, ăn mòn đồng diễn ra khi đồng tiếp xúc với không khí có 5 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích chứa các hợp chất sulfua.