Phân Tích Và Đánh Giá Hàm Lượng Kim Loại Nặng Trong Sinh Vật Tại Hồ Trúc Bạch Và Thanh Nhàn

Luận văn thạc sĩ phân tích hàm lượng kim loại nặng trong sinh vật tại hồ Trúc Bạch và Thanh Nhàn, Hà Nội. Nghiên cứu quan trọng về môi trường.

• Tác giả: Trần Thị Phương
• Người hướng dẫn: TS Lê Thu Hà
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Sinh thái học
• Đề tài: Phân Tích Và Đánh Giá Hàm Lượng Kim Loại Nặng Trong Một Số Nhóm Sinh Vật Tại 2 Hồ Trúc Bạch Và Thanh Nhàn Của Thành Phố Hà Nội
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Khái niệm và tính chất của kim loại nặng
• 2. ĐỊA ĐIỂM, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO LUẬN VĂN

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Phân Tích Kim Loại Nặng Trong Sinh Vật

Phân tích kim loại nặng trong sinh vật tại hồ Trúc Bạch và Thanh Nhàn là một vấn đề quan trọng trong nghiên cứu môi trường. Kim loại nặng như chì, thủy ngân, cadmium có thể tích tụ trong cơ thể sinh vật và gây hại cho sức khỏe con người. Việc xác định hàm lượng kim loại nặng trong nước và sinh vật là cần thiết để đánh giá mức độ ô nhiễm và tác động đến sinh thái.

1.1. Khái Niệm Về Kim Loại Nặng Và Tác Động Đến Sinh Vật

Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm³, thường gây độc hại cho sinh vật. Chúng có thể tích tụ trong chuỗi thức ăn, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và động vật. Nghiên cứu cho thấy sự hiện diện của kim loại nặng trong môi trường nước có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng.

1.2. Tình Hình Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Tại Hồ Trúc Bạch Và Thanh Nhàn

Hồ Trúc Bạch và Thanh Nhàn là hai hồ lớn tại Hà Nội, nơi có nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng cao do nước thải từ khu dân cư. Nghiên cứu cho thấy hàm lượng kim loại nặng trong nước và bùn tại hai hồ này vượt mức cho phép, ảnh hưởng đến sinh vật sống trong hồ.

II. Vấn Đề Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Tại Hồ Trúc Bạch Và Thanh Nhàn

Ô nhiễm kim loại nặng tại hồ Trúc Bạch và Thanh Nhàn đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng. Nguồn gốc ô nhiễm chủ yếu đến từ nước thải sinh hoạt và hoạt động công nghiệp. Việc này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước mà còn tác động đến sức khỏe của sinh vật và con người.

2.1. Nguồn Gốc Ô Nhiễm Kim Loại Nặng

Các nguồn ô nhiễm kim loại nặng chủ yếu đến từ hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt. Nước thải từ các nhà máy, khu dân cư và các hoạt động nông nghiệp đều có thể chứa kim loại nặng, gây ra sự tích tụ trong môi trường nước.

2.2. Tác Động Của Ô Nhiễm Đến Sinh Vật

Ô nhiễm kim loại nặng có thể gây ra nhiều tác động tiêu cực đến sinh vật sống trong hồ. Các loài cá, động vật thủy sinh có thể bị ảnh hưởng trực tiếp từ việc hấp thụ kim loại nặng, dẫn đến suy giảm sức khỏe và khả năng sinh sản.

III. Phương Pháp Phân Tích Kim Loại Nặng Trong Sinh Vật

Để đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong sinh vật tại hồ Trúc Bạch và Thanh Nhàn, các phương pháp phân tích hiện đại được áp dụng. Các mẫu nước, bùn và sinh vật được thu thập và phân tích để xác định nồng độ kim loại nặng.

3.1. Phương Pháp Thu Mẫu Và Bảo Quản

Mẫu nước và bùn được thu thập từ các vị trí khác nhau trong hồ. Sau khi thu thập, mẫu được bảo quản trong điều kiện thích hợp để đảm bảo độ chính xác trong phân tích. Việc bảo quản mẫu là rất quan trọng để tránh sự biến đổi hàm lượng kim loại nặng.

3.2. Phương Pháp Phân Tích Trong Phòng Thí Nghiệm

Các phương pháp phân tích hóa học như quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) và phổ khối (MS) được sử dụng để xác định hàm lượng kim loại nặng trong mẫu. Những phương pháp này cho phép phát hiện nồng độ kim loại nặng với độ chính xác cao.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Hàm Lượng Kim Loại Nặng

Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng kim loại nặng trong nước và sinh vật tại hồ Trúc Bạch và Thanh Nhàn vượt mức cho phép. Điều này cho thấy mức độ ô nhiễm nghiêm trọng và cần có biện pháp khắc phục kịp thời.

4.1. Hàm Lượng Kim Loại Nặng Trong Nước

Hàm lượng kim loại nặng trong nước hồ Trúc Bạch và Thanh Nhàn được phân tích cho thấy nồng độ chì, cadmium và thủy ngân cao hơn mức cho phép. Điều này có thể gây ra nguy cơ cho sức khỏe của sinh vật và con người.

4.2. Hàm Lượng Kim Loại Nặng Trong Sinh Vật

Kết quả phân tích cho thấy các mẫu sinh vật như cá và động vật thủy sinh tại hai hồ này cũng chứa hàm lượng kim loại nặng cao. Điều này cho thấy sự tích tụ kim loại nặng trong chuỗi thức ăn, ảnh hưởng đến sức khỏe con người khi tiêu thụ.

V. Kết Luận Về Tình Hình Ô Nhiễm Kim Loại Nặng

Tình hình ô nhiễm kim loại nặng tại hồ Trúc Bạch và Thanh Nhàn đang ở mức báo động. Cần có các biện pháp khắc phục và quản lý ô nhiễm hiệu quả để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.

5.1. Biện Pháp Khắc Phục Ô Nhiễm

Cần thực hiện các biện pháp như xử lý nước thải, nâng cao ý thức cộng đồng về bảo vệ môi trường và thực hiện các chương trình giám sát chất lượng nước thường xuyên để giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng.

5.2. Tương Lai Của Nghiên Cứu Kim Loại Nặng

Nghiên cứu về kim loại nặng trong môi trường cần được tiếp tục để theo dõi tình hình ô nhiễm và tác động của nó đến sinh vật và con người. Việc này sẽ giúp đưa ra các giải pháp hiệu quả hơn trong việc bảo vệ môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sự tích tụ kim loại nặng trong các thủy vực nội thành là một trong những thách thức sinh thái nghiêm trọng nhất tại các đô thị đang phát triển. Tại thành phố Hà Nội, hệ thống hồ nước ngọt đóng vai trò điều hòa vi khí hậu và cung cấp sản lượng thủy sản đáng kể cho bữa ăn hàng ngày của người dân. Tuy nhiên, tốc độ đô thị hóa nhanh chóng cùng các hoạt động sản xuất tiểu thủ công nghiệp đã khiến chất lượng nước suy giảm nghiêm trọng. Hồ Trúc Bạch với diện tích mặt nước khoảng 24,2 ha (quận Ba Đình) và hồ Thanh Nhàn (quận Hai Bà Trưng) là hai thủy vực tiêu biểu đang phải chịu áp lực tiếp nhận nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất chưa qua xử lý triệt để. Tại hồ Trúc Bạch, trạm xử lý nước thải hiện hữu chỉ đạt công suất thiết kế 2.300 m³/ngày đêm, trong khi lượng nước thải thực tế đổ vào hồ vượt quá 10.000 m³/ngày đêm. Bên cạnh đó, nước thải từ các cơ sở gia công đồng, nhôm tại mương Ngũ Xã và khoảng 500 m³/ngày đêm nước rửa bể từ Nhà máy nước Yên Phụ liên tục xả trực tiếp vào lòng hồ.

Mục tiêu cốt lõi của đề tài là phân tích, đánh giá thực trạng các thông số thủy lý hóa, xác định hàm lượng 5 kim loại nặng độc hại gồm Đồng (Cu), Cadimi (Cd), Chì (Pb), Thủy ngân (Hg), Asen (As) trong môi trường nước, trầm tích bùn đáy và các mắt xích sinh vật chủ chốt. Phạm vi nghiên cứu được triển khai toàn diện qua 4 đợt khảo sát thực địa từ tháng 4/2010 đến tháng 3/2011. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện ở việc cung cấp hệ số tích tụ sinh học chính xác, đối chiếu trực tiếp với Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6774:2000 và Quyết định 46/2007/QĐ-BYT, từ đó đưa ra cảnh báo rủi ro ngộ độc chuỗi thức ăn đối với hơn 100.000 cư dân tiêu thụ thủy sản tại khu vực nội đô.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Đề tài vận dụng lý thuyết độc học sinh thái (Ecotoxicology) và nguyên lý tích tụ sinh học (Bioaccumulation) của các nguyên tố kim loại trong hệ sinh thái nước ngọt. Khác với các chất ô nhiễm hữu cơ có thể bị vi sinh vật phân hủy theo thời gian, kim loại nặng là nhóm chất ô nhiễm bảo thủ có khối lượng riêng lớn hơn 5 g/cm³, có khả năng tồn tại lâu dài và khuếch đại nồng độ qua từng bậc dinh dưỡng (Biomagnification). Mô hình phân bố pha (Phase Partitioning Model) giữa pha nước mặt, pha chất lơ lửng và pha trầm tích đáy được áp dụng để giải thích cơ chế lắng đọng và tái giải phóng kim loại trong điều kiện thay đổi pH và ôxy hòa tan.

Nghiên cứu tập trung vào 5 khái niệm cốt lõi:

• Hàm lượng ôxy hòa tan (DO) và chỉ số nhu cầu ôxy hóa sinh học (BOD5), phản ánh mức độ suy thoái hữu cơ.
• Nhu cầu ôxy hóa hóa học (COD) và nồng độ Amoni (NH4+), đo lường mức độ phú dưỡng hóa.
• Kim loại nặng dạng ion tự do và hợp chất hữu cơ hóa (như Metyl thủy ngân), quyết định độc tính tế bào.
• Hệ số tích lũy sinh học (BAF), biểu thị tỷ lệ giữa nồng độ kim loại trong mô sinh vật so với môi trường nước.
• Trầm tích đáy với tư cách là bể chứa và nguồn giải phóng kim loại thứ cấp.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ 4 đợt quan trắc đại diện cho 4 mùa sinh thái: đợt 1 (tháng 4/2010), đợt 2 (tháng 7/2010), đợt 3 (tháng 11/2010) và đợt 4 (tháng 3/2011). Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm 24 mẫu nước mặt hỗn hợp lấy ở 3 tầng (tầng mặt, tầng giữa, tầng đáy) tại 6 vị trí đại diện, 24 mẫu bùn đáy và hơn 80 mẫu sinh vật thủy sinh. Phương pháp chọn mẫu tuân thủ nguyên tắc ngẫu nhiên phân tầng tại các điểm nóng môi trường như cửa cống thoát nước, khu vực giữa hồ và khu vực ven bờ có hoạt động dịch vụ.

Các đối tượng sinh vật được phân tích bao gồm 3 loài cá kinh tế phổ biến: Cá rô phi (Oreochromis mossambicus), Cá trôi Ấn Độ (Labeo rohita), Cá mè trắng (Hypophthalmichthys molitrix); 2 nhóm thân mềm chân bụng: Ốc bươu vàng (Pomacea canaliculata), Ốc vặn (họ Thiaridae); cùng 2 nhóm sinh vật nổi: Động vật nổi (Zooplankton) và Thực vật nổi (Phytoplankton).

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích:

• Phương pháp Quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) được sử dụng để xác định nồng độ Cu, Cd, Pb sau khi phá mẫu bằng hỗn hợp axit HNO3 và HCl đặc, đảm bảo giới hạn phát hiện dưới 0,028 ppm.
• Kỹ thuật hydrua hóa tạo hơi lạnh (CV-AAS) và hydrua hóa khí Asin (AsH3) được áp dụng riêng cho Hg và As nhằm đạt độ nhạy cực cao ở cấp độ ppb (0 - 1 ppb).
• Các chỉ tiêu lý hóa (pH, DO, nhiệt độ) được đo trực tiếp tại hiện trường bằng máy TOA chuyên dụng; BOD5 phân tích theo phương pháp ủ 5 ngày ở 20°C kết hợp chuẩn độ Winkler; COD xác định bằng phương pháp oxy hóa với Kali Pemanganat (KMnO4) trong môi trường axit.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, môi trường nước tại hai hồ nghiên cứu rơi vào tình trạng ô nhiễm hữu cơ và thiếu dưỡng khí trầm trọng. Nồng độ ôxy hòa tan (DO) tại hồ Trúc Bạch dao động từ 0,4 mg/l đến 3,4 mg/l, thấp hơn giới hạn tối thiểu của TCVN 6774:2000 từ 1,47 đến 12,5 lần. Đồng thời, chỉ số BOD5 dao động từ 20,2 mg/l đến 105 mg/l, vượt tiêu chuẩn cho phép từ 2 đến hơn 14 lần. Tại hồ Thanh Nhàn, giá trị DO thấp nhất ghi nhận chỉ đạt 0,26 mg/l trong đợt 2, đi kèm chỉ số COD đạt đỉnh 120,8 mg/l. Nồng độ Amoni (NH4+) ở cả hai hồ đều vượt ngưỡng quy chuẩn từ 2 đến 4 lần tại các thời điểm có hiện tượng cá chết hàng loạt.

Thứ hai, hàm lượng kim loại nặng trong nước mặt có sự phân hóa rõ rệt giữa các nguyên tố. Kim loại Đồng (Cu) trong nước hồ Trúc Bạch vượt quy chuẩn TCVN 6774:2000 ở tất cả 4 đợt khảo sát, cụ thể: đợt 1 đạt 0,040 mg/l (vượt 5,7 lần so với chuẩn tối đa), đợt 2 đạt 0,026 mg/l (vượt 3,7 lần), đợt 3 đạt 0,021 mg/l (vượt 3 lần) và đợt 4 đạt 0,0161 mg/l (vượt 2,3 lần). Hàm lượng Asen trong nước dao động từ 0,019 mg/l đến 0,0294 mg/l, cao hơn ngưỡng cho phép từ 4,7 đến 7,3 lần. Hàm lượng Chì (Pb) dao động từ 0,004 mg/l đến 0,021 mg/l, cao hơn giới hạn an toàn tối đa 0,0018 mg/l. Trong khi đó, Cadimi nằm trong ngưỡng 0 đến 0,0002 mg/l, thấp hơn giới hạn quy chuẩn.

Thứ ba, bùn đáy đóng vai trò là bể tích lũy kim loại cực kỳ đậm đặc. Tỷ lệ tích tụ kim loại nặng trong bùn so với pha nước đạt từ hàng trăm đến hàng nghìn lần. Cụ thể, hàm lượng Cu, Pb và As trong bùn hồ Trúc Bạch và Thanh Nhàn duy trì ở mức cao qua các mùa, phản ánh quá trình lắng đọng tích lũy liên tục qua nhiều thập kỷ tiếp nhận nước thải công nghiệp và sinh hoạt.

Thứ tư, quá trình tích lũy sinh học diễn ra mạnh mẽ theo từng loài và vị trí chuỗi thức ăn. Các nhóm sinh vật ăn lọc và sinh vật đáy như ốc vặn, ốc bươu vàng, thực vật nổi và động vật nổi có khả năng hấp phụ kim loại rất nhanh. Trong nhóm cá, Cá trôi Ấn Độ và Cá rô phi có mức tích lũy Pb, Hg, Cu trong mô cơ cao hơn rõ rệt so với Cá mè trắng. Đặc biệt, nhiều mẫu cơ cá tại hồ Trúc Bạch có hàm lượng Chì và Cadimi vượt giới hạn tối đa cho phép theo Quyết định 46/2007/QĐ-BYT đối với thực phẩm thủy sản.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi dẫn đến hàm lượng Đồng (Cu) trong nước hồ Trúc Bạch tăng vọt bắt nguồn từ đặc thù làng nghề truyền thống và các xưởng gia công kim loại, đúc đồng, nhôm nằm dọc tuyến mương Ngũ Xã 1 và Ngũ Xã 2. Lượng nước thải công nghiệp quy mô nhỏ xả trực tiếp không qua tiền xử lý kết hợp với 10 cửa cống dân sinh tạo nên tải lượng ô nhiễm vượt quá khả năng tự làm sạch của hồ. Tỷ lệ BOD5/COD của cả hai hồ duy trì ở mức trung bình 0,6 đến 0,7, chứng minh nguồn thải chứa phần lớn chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, tạo điều kiện cho quá trình tiêu hao ôxy diễn ra mãnh liệt, hạ thấp DO và kích thích khử các hợp chất chứa kim loại từ bùn vào nước.

Khi so sánh với các thủy vực lân cận như hồ Tây hoặc hệ thống ao nuôi cá Thanh Trì (nơi dẫn nước sông Tô Lịch và Kim Ngưu), mức độ tích lũy kim loại nặng trong mô cơ cá tại hồ Trúc Bạch và Thanh Nhàn có xu hướng tương đồng về trật tự tích lũy: cá ăn đáy và ăn tạp tích tụ cao hơn cá ăn nổi. Cơ chế này được minh chứng rõ qua tập tính kiếm mồi sục bùn của cá trôi và cá chép, khiến chúng nuốt phải các hạt mùn bã hữu cơ giàu kim loại. Dữ liệu phân tích đa biến và các biểu đồ đường thể hiện rõ mối tương quan thuận giữa hàm lượng kim loại trong nước, bùn và sinh vật. Điều này khẳng định việc tiêu thụ cá đánh bắt tự phát từ hai hồ này tiềm ẩn nguy cơ ngộ độc mãn tính đối với gan, thận và hệ thần kinh trung ương của người sử dụng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Nâng cấp và mở rộng công suất hạ tầng xử lý nước thải: Ủy ban nhân dân thành phố Hà Nội và Ban Quản lý Dự án Thoát nước cần phân bổ vốn đầu tư nâng công suất Trạm xử lý nước thải Trúc Bạch từ 2.300 m³/ngày đêm lên tối thiểu 15.000 m³/ngày đêm trong giai đoạn 2026-2028, đảm bảo thu gom và xử lý 100% lượng nước thải đô thị trước khi xả ra môi trường.
2. Kiểm soát chặt chẽ nguồn thải tiểu thủ công nghiệp: Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội chủ trì phối hợp với UBND quận Ba Đình thực hiện thanh tra, bắt buộc 100% cơ sở gia công nhôm, đồng tại khu vực Ngũ Xã phải lắp đặt hệ thống lọc kim loại cục bộ trước quý 4/2027 hoặc thực hiện di dời vào các cụm công nghiệp tập trung.
3. Ban hành lệnh cấm và quản lý an toàn thực phẩm thủy sản: Chi cục Thủy sản và Chi cục An toàn Vệ sinh Thực phẩm Hà Nội cần cắm biển cảnh báo, nghiêm cấm hoạt động câu cá và nuôi thả cá thương phẩm tại hồ Trúc Bạch và hồ Thanh Nhàn từ năm 2026, thiết lập cơ chế kiểm tra định kỳ 3 tháng/lần đối với nồng độ kim loại trong sinh vật chỉ thị.
4. Triển khai nạo vét bùn đáy và áp dụng công nghệ phục hồi sinh học: Công ty TNHH Một thành viên Thoát nước Hà Nội tiến hành nạo vét cơ giới lớp bùn lắng ô nhiễm dày khoảng 0,5 - 0,8 m tại các vùng cửa cống xả, kết hợp thả các bè thực vật thủy sinh (cây thủy trúc, bèo tây) phủ 10% đến 15% diện tích mặt hồ nhằm hấp thụ kim loại nặng tự nhiên trong giai đoạn 2027-2029.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Sinh thái học, Hóa học Môi trường: Tài liệu cung cấp quy trình chuẩn từ lấy mẫu tầng nước, xử lý tro hóa mẫu sinh vật đến phương pháp phân tích AAS và hydrua hóa lạnh.
2. Cán bộ quản lý tại Sở Tài nguyên và Môi trường, Chi cục Bảo vệ Môi trường đô thị: Cung cấp cơ sở dữ liệu quan trắc thực nghiệm đa thời gian để xây dựng báo cáo hiện trạng môi trường và quy hoạch hệ sinh thái cảnh quan mặt nước.
3. Kỹ sư môi trường và chuyên viên vận hành trạm xử lý nước thải đô thị: Tham khảo số liệu tải lượng ô nhiễm BOD5, COD, Amoni và tỷ lệ tích tụ bùn đáy để tính toán công suất thiết kế và lựa chọn hóa chất keo tụ tối ưu.
4. Cơ quan y tế dự phòng và cộng đồng dân cư đô thị: Nắm bắt các rủi ro độc học sinh thái từ chuỗi thức ăn thủy sản, làm tài liệu truyền thông nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ nguồn nước mặt.

Câu hỏi thường gặp

Hàm lượng kim loại nào trong nước hồ Trúc Bạch vượt ngưỡng cao nhất so với quy chuẩn? Kim loại Đồng (Cu) ghi nhận mức vượt chuẩn cao nhất trong nước hồ Trúc Bạch. Trong đợt 1, nồng độ Cu đạt 0,040 mg/l, cao hơn 5,7 lần so với ngưỡng tối đa của TCVN 6774:2000 (0,007 mg/l). Nguyên nhân chính là do nước thải phát sinh từ các xưởng cơ khí, chế tác nhôm đồng tại mương Ngũ Xã xả thẳng vào hồ.

Tại sao cá trôi và cá rô phi lại có mức tích lũy kim loại nặng cao hơn cá mè trắng? Sự khác biệt bắt nguồn từ tập tính dinh dưỡng và vùng sinh thái hoạt động. Cá trôi và cá rô phi là loài ăn đáy hoặc ăn tạp, thường xuyên sục tìm thức ăn trong lớp bùn trầm tích - nơi lưu giữ nồng độ kim loại nặng cao gấp hàng trăm lần pha nước, dẫn đến sự tích lũy qua đường tiêu hóa mạnh hơn cá mè ăn nổi.

Tỷ lệ BOD5/COD dao động quanh mức 0,6 - 0,7 phản ánh điều gì về chất lượng nước hồ? Tỷ lệ BOD5/COD đạt từ 0,6 đến 0,7 chứng minh nguồn nước hồ đang tiếp nhận một lượng rất lớn chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học từ nước thải sinh hoạt. Quá trình phân hủy này tiêu tốn lượng lớn ôxy hòa tan, làm nồng độ DO giảm xuống mức 0,4 mg/l, gây ngạt và suy giảm quần thể sinh vật thủy sinh.

Mức độ tích lũy Chì và Cadimi trong thịt cá có vượt quy định của Bộ Y tế không? Nhiều mẫu cá rô phi và cá trôi thu thập tại hồ Trúc Bạch có hàm lượng Chì (Pb) và Cadimi (Cd) vượt giới hạn tối đa cho phép theo Quyết định 46/2007/QĐ-BYT. Việc sử dụng thường xuyên cá đánh bắt từ các hồ này sẽ làm gia tăng nguy cơ tích tụ kim loại trong xương và thận của người tiêu dùng.

Quy trình phân tích Asen và Thủy ngân trong luận văn được thực hiện như thế nào? Asen được khử về dạng As(III), hydrua hóa bằng NaBH4 tạo khí Asin (AsH3) và đo trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử ở bước sóng 193,7 nm. Thủy ngân được vô cơ hóa về dạng Hg(II), phân tích bằng kỹ thuật hóa hơi lạnh với chất khử NaBH4 theo dãy chuẩn nồng độ siêu vết từ 0 đến 1 ppb.

Kết luận

• Luận văn đã đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng nước, bùn và sinh vật tại hồ Trúc Bạch và hồ Thanh Nhàn qua 4 đợt khảo sát khoa học nghiêm ngặt.
• Xác định môi trường nước hai hồ bị ô nhiễm hữu cơ nặng nề với DO giảm sâu dưới 0,5 mg/l và BOD5 vượt chuẩn tối đa hơn 14 lần.
• Chứng minh nồng độ Cu trong nước hồ Trúc Bạch vượt TCVN 6774:2000 tới 5,7 lần, đồng thời xác lập mối tương quan tích lũy kim loại cao nhất ở nhóm sinh vật đáy và cá ăn tạp.
• Đưa ra hệ thống giải pháp kỹ thuật và quản lý khả thi, nhấn mạnh lộ trình nâng công suất trạm xử lý nước thải lên 15.000 m³/ngày đêm trước năm 2028.
• Kêu gọi các cơ quan quản lý và người dân ngừng ngay việc đánh bắt, tiêu thụ thủy sản tại các hồ nội thành để ngăn ngừa triệt để các rủi ro độc chất học đối với sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Quá trình phát triển công nghiệp, nông nghiệp và dịch vụ như y tế, du lịch, thương mại… ở nước ta đã làm cho môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng, đặc biệt sự hiện diện của kim loại nặng trong môi trường đất, nước đã và đang là vấn đề môi trường được cộng đồng quan tâm. Sự tích tụ kim loại nặng sẽ ảnh hưởng đến đời sống của các sinh vật thủy sinh, gây ảnh hưởng đến sức khỏe của con người thông qua chuỗi thức ăn; ví dụ nhiều loài động vật không xương sống sử dụng trầm tích như nguồn thức ăn, vì thế cơ thể chúng là nơi lưu giữ và tích tụ kim loại nặng. Sự tích tụ kim loại nặng trong sinh vật có thể đe dọa sức khỏe của nhiều loài sinh vật đặc biệt cá, chim và con người (Wright & Mason, 1999) [50]. Do vậy, xác định hàm lượng kim loại nặng trong môi trường là rất cần thiết do bởi tính độc, tính bền vững và sự tích tụ sinh học của chúng (UNEP/FAO/WHO, 1996 trích trong Clark và cộng sự, 2000) [27].

Trong những năm gần đây, kim loại nặng đã được nghiên cứu nhiều trong trầm tích cửa sông, vùng ven biển, và rừng ngập mặn tại một số quốc gia trên thế giới. Ở Việt Nam nghiên cứu về kim loại nặng tập trung ở vùng đô thị, vùng đất phèn, và vùng nông nghiệp. Hà Nội là một trong những thành phố lớn ở nước ta có số lượng các hồ dày đặc, đây là nơi điều hòa khí hậu và là nét đẹp đặc trưng của thành phố này, nhưng hiện nay chất lượng nước ở hầu hết các hồ nơi đây đang trong tình trạng ô nhiễm nặng do phải chứa đựng một lượng lớn nước thải từ khu dân cư, từ các nhà máy, xí nghiệp. Tài nguyên nước là thành phần chủ yếu của môi trường sống, quyết định sự thành công trong các chiến lược, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh quốc gia.

Hiện nay nguồn tài nguyên thiên nhiên quý hiếm và quan trọng này đang phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm và cạn kiệt. Nguy cơ thiếu nước, đặc biệt là nước ngọt và sạch là một hiểm họa lớn đối với sự tồn vong của con người cũng như toàn bộ sự sống trên trái đất. Do đó con người cần 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] phải nhanh chóng có các biện pháp bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước. Hồ Thanh Nhàn và hồ Trúc Bạch là 2 hồ nuôi cá cung cấp thực phẩm hàng ngày cho người dân thành phồ Hà Nội, nhưng hiện nay 2 hồ này đang chứa đựng một lượng nước thải rất lớn từ các khu dân cư, nguy cơ ô nhiễm các KLN trong thịt cá là rất cao.

Trên cơ sở các vấn đề vừa mới đề cập, đề tài “Phân tích và đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong một số nhóm sinh vật tại 2 hồ Trúc Bạch và Thanh Nhàn của thành phố Hà Nội” được thực hiện với các mục tiêu sau: 1. Phân tích hàm lượng kim loại nặng và đánh giá mức độ ô nhiễm của kim loại nặng trong bùn và trong nước của hồ Thanh Nhàn và Trúc Bạch. Phân tích hàm lượng một số kim loại nặng trong một số nhóm sinh vật ở 2 hồ Trúc Bạch và Thanh Nhàn. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG 1.

TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Khái niệm và tính chất của kim loại nặng. 3 Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm và thông thường chỉ những kim loại hoặc các á kim liên quan đến sự ô nhiễm và độc hại. Tuy nhiên chúng cũng bao gồm những nguyên tố kim loại cần thiết cho một số sinh vật ở nồng độ thấp (Adriano, 2001) [18].

Kim loại nặng được được chia làm 3 loại: các kim loại độc (Hg, Cr, Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, As, Co, Sn,…), những kim loại quý (Pd, Pt, Au, Ag, Ru,…), các kim loại phóng xạ (U, Th, Ra, Am,…). Khối lượng 3 riêng của những kim loại này thông thường lớn hơn 5g/cm (Bishop, 2002) [22]. Kim loại nặng không bị phân hủy sinh học (Tam & Wong, 1995) [43], không độc khi ở dạng nguyên tố tự do nhưng nguy hiểm đối với sinh vật sống khi ở dạng cation do khả năng gắn kết với các chuỗi cacbon ngắn dẫn đến sự tích tụ trong cơ thể sinh vật sau nhiều năm (Shahidul & Tanaka, 2004) [42]. Đối với con người, có khoảng 12 nguyên tố kim loại nặng gây độc như chì, thủy ngân, nhôm, arsenic, cadmium, nickel… Một số kim loại nặng được tìm thấy trong cơ thể và thiết yếu cho sức khỏe con người, chẳng hạn như sắt, kẽm, magnesium, cobalt, manganese, molybdenum và đồng mặc dù với lượng rất ít nhưng nó hiện diện trong quá trình chuyển hóa.

Tuy nhiên, ở mức thừa của các nguyên tố thiết yếu có thể nguy hại đến đời sống của sinh vật (Foulkes, 2000) [35]. Các nguyên tố kim loại còn lại là các nguyên tố không thiết yếu và có thể gây độc tính cao khi hiện diện trong cơ thể, tuy nhiên tính độc chỉ thể hiện khi chúng đi vào chuỗi thức ăn. Các nguyên tố này bao gồm thủy ngân, nickel, chì, arsenic, cadmium, nhôm, platinum và đồng ở dạng ion kim loại. Chúng đi vào cơ thể qua các con đường hấp thụ của cơ thể như hô hấp, tiêu hóa và qua da.

Nếu kim loại nặng đi vào cơ thể và tích lũy bên trong tế bào lớn hơn sự phân giải chúng thì chúng sẽ tăng dần và sự ngộ độc sẽ xuất hiện (Foulkes, 2000) [35]. Do vậy người ta bị ngộ độc không những với hàm lượng cao của kim loại nặng mà cả khi với hàm lượng 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] thấp và thời gian kéo dài sẽ đạt đến hàm lượng gây độc. Tính độc hại của các kim loại nặng được thể hiện qua: - Một số kim loại nặng có thể bị chuyển từ độc thấp sang dạng độc cao hơn trong một vài điều kiện môi trường, ví dụ thủy ngân. - Sự tích tụ và khuếch đại sinh học của các kim loại này qua chuỗi thức ăn có thể làm tổn hại các hoạt động sinh lý bình thường và sau cùng gây nguy hiểm cho sức khỏe của con người.

- Tính độc của các nguyên tố này có thể ở một nồng độ rất thấp khoảng 0. Nguồn asen khổng lồ phóng thích vào khí quyển bởi quá trình tự nhiên là sự hoạt động của núi lửa. Khi núi lửa hoạt động, một lượng lớn arsenic khoảng 17150 tấn phóng thích vào khí quyển (Matschullat, 2000) [41]. Trong môi trường tự nhiên, asen chủ yếu liên kết với các khoáng mỏ sunfide.

Hàm lượng arsenic tự nhiên trong đất nói chung biến động từ 0,1 - 40 mg/kg(Tamaki & Frankenberger, 1992) [44]. Theo Murray (1994) [36] hàm lượng asen trong đất trung bình 2,2-25 ppm. Tác hại của As đối với sức khỏe con người:: Do asen là chất độc, sự thâm nhiễm lâu dài sẽ gây ra những ảnh hưởng bất lợi đến sức khoẻ con người. Năm 1993, tổ chức Y tế thế giới đã đề nghị hạ mức tiêu chuẩn của asen trong nước uống từ 50 μg/l xuống 10 μg/l [46].

Năm 2001 tổ chức Bảo vệ môi trường Mỹ (US EPA) cũng đã thực hiện tiêu chuẩn mới này. Bộ Y tế của Việt Nam cũng đã đưa ra quyết định số 1329/2002/BYT/QĐ về giảm hàm lượng cho phép của asen trong nước uống từ 50 μg/l xuống còn 10 μg/l theo tiêu chuẩn của tổ chức Y tế thế giới. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Độc tính của asen liên quan đến sự hấp thụ và thời gian lưu của nó trong cơ thể. Ở hàm lượng nhỏ, asen và các hợp chất của asen có tác dụng kích thích quá trình trao đổi chất và chữa được bệnh nhưng chúng lại trở thành những chất độc khi ở liều lượng cao.

Liều gây chết (LD50) đối với con người là 1- 4 mg/kg trọng lượng cơ thể. Cadmium (Cd) Các hợp chất của Cd CdO có màu từ vàng đến nâu gần như đen tuỳ thuộc vào quá trình chế hoá nhiệt, nóng chảy ở 1813oC, có thể thăng hoa, không phân huỷ khi đun nóng, hơi độc. CdO không tan trong nước chỉ tan trong kiềm nóng chảy: CdO + 2KOH(nóng chảy) = K2CdO2 + H2 O (Kali cadmiat) CdO có thể điều chế bằng cách đốt cháy kim loại trong không khí hoặc nhiệt phân hiđroxit hay các muối cacbonat, nitrat: 2Cd + O2 = 2CdO Cd(OH)2 = CdO + H2O Cd(OH)2 là kết tủa nhầy ít tan trong nước và có màu trắng. Cd(OH)2 không thể hiện rõ tính lưỡng tính, tan trong dung dịch axit, không tan trong dung dịch kiềm mà chỉ tan trong kiềm nóng chảy.

Tan trong dung dịch NH3 tạo thành hợp chất phức Cd(OH)2 + 4NH3 = [Cd(NH3)4](OH)2 Điều chế bằng cách cho dung dịch muối của nó tác dụng với kiềm Các muối halogenua (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của Cd(II) đều dễ tan trong nước còn các muối sunfua, cacbonat, hay ortho photphat và muối bazơ ít tan. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Trong dung dịch nước các muối Cd2+ bị thuỷ phân: Cd2+ + 2 H2O ↔ Cd(OH)2 + 2 H+ Tích số tan của Cd(OH)2 là T = 10-14 Cd2+ có khả năng tạo phức [CdX4]2- (X = Cl-, Br-, I- và CN-), [Cd(NH3)4]2+, [Cd(NH3)6]2+,… Cd2+ có khả năng tạo phức [CdX4]2- (X = Cl-, Br-, I- và CN-), [Cd(NH3)4]2+, [Cd(NH3)6]2+,… Tác hại của Cd đối với sức khỏe con người: Cadmium được biết gây tổn hại đối thận và xương ở liều lượng cao. Nghiên cứu 1021 người đàn ông và phụ nữ bị nhiễm độc Cd ở Thụy Điển cho thấy nhiễm độc kim loại này có liên quan đến gia tăng nguy cơ gãy xương ở độ tuổi trên 50. Bệnh itai-itai là bệnh do sự ngộ độc Cd trầm trọng.

Tất cả những bệnh nhân với bệnh này điều bị tổn hại thận, xương đau nhức trở nên giòn và dễ gãy (Nogawa và cộng sự, 1999) [38]. Chì (Pb) Các Hợp chất của Pb: Chì tạo thành 2 oxit đơn giản là PbO, PbO2 và 2 oxit hỗn hợp là chì metaplombat Pb2O3 (hay PbO.PbO2), chì orthoplombat Pb3O4 (hay 2PbO. Monooxit PbO là chất rắn, có hai dạng: PbO có màu đỏ và PbO có mqàu vàng. PbO tan chút ít trong nước nên Pb có thể tương tác với nước khi có mặt oxi.

PbO tan trong axit và tan trong kiềm mạnh. Đioxit PbO2 là chất rắn màu nâu đen, có tính lưỡng tính nhưng tan trong kiềm dễ dàng hơn trong axit. Khi đun nóng PbO2 mất dần oxi biến thành các oxit, trong đó chì có số oxi hoá thấp hơn: 290 - 320oC 390 - 420oC 530 - 550oC PbO2 Pb2O3 Pb3O4 PbO (nâu đen) (vàng đỏ) (đỏ) (vàng) 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Lợi dụng khả năng oxi hoá mạnh của PbO2 người ta chế ra acquy chì.