phân tích dạng kim loại chì và cadimi trong đất và trầm tích bằng phương pháp...

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

---------------------------------

TRẦN THỊ LỆ CHI

PHÂN TÍCH DẠNG KIM LOẠI CHÌ (Pb) VÀ

CADIMI (Cd) TRONG ĐẤT VÀ TRẦM TÍCH

BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP

THỤ NGUYÊN TỬ

LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

THÁI NGUYÊN - 2010

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

---------------------------------


PHÂN TÍCH DẠNG KIM LOẠI CHÌ (Pb) VÀ CADIMI (Cd)

TRONG ĐẤT VÀ TRẦM TÍCH BẰNG PHƢƠNG PHÁP

QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

CHUYÊN NGÀNH: HOÁ PHÂN TÍCH

MÃ SỐ : 60.44.29

LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ LAN ANH

THÁI NGUYÊN - 2010

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết

quả đưa ra trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong

bất kỳ một công trình nào khác.

Tác giả

Trần Thị Lệ Chi

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc của mình tới PGS.TS Lê Lan

Anh – Cô đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình,

nghiên cứu và thực hiện luận văn.

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Vũ Đức Lợi và các cô chú, anh chị phòng

Hoá phân tích - Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ

và tạo điều kiện thuận lợi để tôi thực hiện đề tài nghiên cứu này.

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm khoa Hoá học cùng các thầy

cô giáo khoa Hoá học, trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên đã động

viên và giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này.

Thỏi Nguyên, tháng 8 năm 2010

Tác giả


MỤC LỤC

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Đặt vấn đề 1

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1 Một số quy trình phân tích và sự phân chia các dạng kim loại 4

1.1.1 Một số quy trình phân tích dạng kim loại 4

1.1.2 Sự phân chia các dạng kim loại 7

1.2 Giới thiệu chung về nguyên tố chì và cadimi 8

1.2.1 Tính chất lý - hóa học của nguyên tố chì 8

1.2.1.1 Tính chất của đơn chất 8

1.2.1.2 Hợp chất của chì 9

1.2.1.3 Một số ứng dụng và tác hại của chì 11

1.2.2 Tính chất lý - hóa học của nguyên tố cadimi 12

1.2.2.1 Tính chất của đơn chất 12

1.2.2.2 Hợp chất của cadimi 12

1.2.2.3 Một số ứng dụng và tác hại của cadimi 14

1.3 Các phương pháp định lượng chì, cadimi 15

1.3.1 Phương pháp phân tích hóa học 15

1.3.1.1 Phương pháp phân tích khối lượng 15

1.3.1.2. Phương pháp phân tích thể tích 15

1.3.2 Phương pháp phân tích công cụ 16

1.3.2.1 Phương pháp điện hoá 16

1.3.2.2 Phương pháp quang phổ 18

1.4 Giới thiệu về phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử [12, 14] 20

1.5 Khái quát một số đặc điểm tự nhiên và kinh tế - xă hội lưu vực sông Nhuệ -

sông Đáy [4] 2 2

1.5.1 Các nguồn thải gây ô nhiễm chủ yếu môi trường nước lưu vực sông Nhuệ -

sông Đáy 23

1.5.2 Hiện trạng chức năng môi trường nước lưu vực sông 25

CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 28

2.1 Đối tượng nghiên cứu 28

2.2 Nội dung nghiên cứu 30

2.3 Lấy mẫu và xử lư mẫu 31

2.3.1 Lấy mẫu 31

2.3.2 Gia công mẫu 31

2.4 Trang thiết bị và hóa chất 31

2.4.1 Trang thiết bị 31

2.4.2 Hóa chất 32

2.4.3 Chuẩn bị hóa chất và dung dịch chuẩn 32

2.5 Xử lý thống kê kết quả thu được 33

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 34

3.1 Khảo sát ảnh hưởng của nền đến phép đo ngọn lửa 34

3.2 Khảo sát tỉ lệ khí cháy trong phép đo ngọn lửa 41

3.2.1 Đo nguyên tố chì 41

3.2.2 Đo nguyên tố cadimi 42

3.3 Khảo sát tốc độ hút mẫu trong phép đo ngọn lửa 42



3.4 Khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hóa trong phép đo ngọn lửa 43



3.5 Khảo sát giới hạn phát hiện (GHPH) trong phép đo ngọn lửa 44

3.5.1 Giới hạn phát hiện nguyên tố chì 44

3.5.2 Giới hạn phát hiện nguyên tố cadimi 45

3.6 Xây dựng đường chuẩn trong phép đo ngọn lửa 46

3.6.1 Xây dựng đường chuẩn định lượng nguyên tố chì 46

3.6.2 Xây dựng đường chuẩn định lượng nguyên tố cadimi 47

3.7 Xây dựng đường chuẩn trong phép đo lò Graphit 48

3.7.1 Xây dựng đường chuẩn định lượng nguyên tố chì 48

3.7.2 Xây dựng đường chuẩn định lượng nguyên tố cadimi 48

3.8 Khảo sát giới hạn phát hiện (GHPH) trong phép đo không ngọn lửa 49



3.9 Phân tích dạng chì và cadimi trong mẫu trầm tích và mẫu đất 51

3.9.1 Phân tích xác định dạng chì và cadimi trong mẫu trầm tích và mẫu đất 51

3.9.2 Phân tích xác định hàm lượng tổng số chì và cadimi trong trầm tích và đất

52

3.10 Đánh giá độ chính xác của phương pháp 65

KẾT LUẬN 66

Công trình đã công bố 68

Tài liệu tham khảo 69

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Quy trình phân tích dạng kim loại của Kersten and Forstner

Bảng 1.2 Quy trình phân tích dạng kim loại của Davidson

Bảng 1.3 Quy trình phân tích dạng kim loại của Han và Banin

Bảng 1.4 Các nguồn thải gây ô nhiễm

Bảng 1.5 Tỷ lệ các nguồn thải chính gây ô nhiễm môi trường

Bảng 1.6 Lượng nước thải đổ ra lưu vực sông Nhuệ và sông Đáy

Bảng 1.7 Hiện trạng phân vựng chức năng Môi trường nước trên toàn bộ lưu

vực sông Nhuệ

Bảng 1.8 Hiện trạng phân vùng chức năng Môi trường nước trên lưu vực sông

Đáy

Bảng 2.1 Mô tả vị trí lấy mẫu đất

Bảng 2.2 Mô tả vị trí lấy mẫu trầm tích

Bảng 3.1 Các dung dịch chì trong nền CH3COONH4 1M

Bảng 3.2 Các dung dịch chì trong nền CH3COONH4 1M đã axit hóa

Bảng 3.3 Các dung dịch chì trong nền NH2OH.HCl 0,04M trong HOAc 25%

Bảng 3.4 Các dung dịch chì trong nền CH3COONH4 3,2M trong HNO3 20%

Bảng 3.5 Các dung dịch chì trong nền axit

Bảng 3.6 Các dung dịch cadimi trong nền CH3COONH4 1M

Bảng 3.7 Các dung dịch cadimi trong nền CH3COONH4 1M đã axit hóa

Bảng 3.8 Các dung dịch cadimi trong nền NH2OH.HCl 0,04M trong HOAc

25%

Bảng 3.9 Các dung dịch cadimi trong nền CH3COONH4 3,2M trong HNO3

20%

Bảng 3.10 Các dung dịch cadimi trong nền axit

Bảng 3.11 Độ hấp thụ A của chì thay đổi theo tỉ lệ khí cháy

Bảng 3.12 Độ hấp thụ A của cadimi thay đổi theo tỉ lệ khí cháy

Bảng 3.13 Độ hấp thụ A của chì thay đổi theo tốc độ hút mẫu

4

5

5

23

24

24

26

26

28

30

34

34

35

35

35

36

36

36

37

37

41

42

42

Bảng 3.14 độ hấp thụ A của cadimi thay đổi theo tốc độ hút mẫu

Bảng 3.15 Độ hấp thụ A của chì thay đổi theo chiều cao đèn

Bảng 3.16 Độ hấp thụ A của cadimi thay đổi theo chiều cao đèn

Bảng 3.17 Kết quả phân tích mẫu chì 1mg/l

Bảng 3.18 Kết quả phân tích cadimi 0,1mg/l

Bảng 3.19 Kết quả phân tích chì 5g/l

Bảng 3.20 Kết quả phân tích cadimi 0,5g/l

Bảng 3.21 Hàm lượng các dạng và tổng kim loại chì và cadimi trong trầm tích

Bảng 3.22 Hàm lượng các dạng và tổng kim loại chì và cadimi trong đất

Bảng 3.23 Giá trị pH của các mẫu đất nghiên cứu

Bảng 3.24 Kết quả phân tích nguyên tố đa lượng trong đất

Bảng 3.25 Kết quả phân tích chì và cadimi trong mẫu trầm tích chuẩn

43

44

44

45

46

49

50

52

59

63

64

65

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Sơ đồ chiết phân tích dạng kim loại nặng trong trầm tích của Tessier và

các cộng sự 6

Hình 1.2 Sơ đồ chiết phân tích dạng kim loại nặng trong trầm tích của Tessier sau

khi đă cải tiến [51] 7

Hình 1.3 Nguyên tắc của phương pháp cực phổ (a) và Von-Ampe hòa tan (b) 17

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo của mỏy quang phổ hấp thụ nguyên tử 22

Hình 2.1 Bản đồ vị trí lấy mẫu đất 28

Hình 2.2 Bản đồ vị trí lấy mẫu trầm tích 30

Hình 3.1 Ảnh hưởng của các nền ở từng nồng độ 41

Hình 3.2 Đường chuẩn định lượng chì 47

Hình 3.3 Đường chuẩn định lượng cadimi 48

Hình 3.4 Đường chuẩn định lượng chì 48

Hình 3.5 Đường chuẩn định lượng cadimi 49

Hình 3.6: Sự phân bố các dạng kim loại trong trầm tích 56

Hình 3.7 Tổng hàm lượng các kim loại trong trầm tích dọc lưu vực sông Nhuệ và

Đáy 56

Hình 3.8 Sự phân bố các dạng kim loại trong đất 61

Hình 3.9 Hàm lượng tổng các kim loại trong đất 62


- 1 -

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, khi thế giới đang đang trên con đường phát triển ở

mức toàn cầu hóa thì vấn đề ô nhiễm môi trường được đặt ra hết sức cấp thiết. Tốc

độ ô nhiễm ngày càng nhanh, mức độ ngày càng trầm trọng đã ảnh hưởng lớn đến

hệ sinh thái toàn cầu, và vấn đề ô nhiễm kim loại nặng như cadimi (Cd), chì (Pb)

trong các môi trường đất, nước, không khí đã tác động đến sức khỏe con người và

các sinh vật, gây ra sự phá vỡ nhiều quá trình chuyển hóa và cân bằng sinh thái do

độc tính và khả năng tích luỹ của chúng. Những nguyên tố này, khác với hầu hết

các chất gây ô nhiễm khác, không phân hủy sinh học và không trải qua một chu kỳ

sinh thái sinh học chung mà trong đó nước tự nhiên là những con đường chính [43].

Kim loại trong đất và trầm tích có thể bị hòa tan và đi vào môi trường nước

tùy thuộc vào các điều kiện hóa lý của nước như: Hàm lượng tổng các muối tan,

trạng thái oxi hóa khử, các chất hữu cơ tham gia tạo phức với kim loại... [31], [42],

[43], [48].

Tùy thuộc vào thành phần cấu tạo và các điều kiện địa chất, kim loại nặng có

thể được phân chia thành các dạng hóa học khác nhau có liên quan với một loạt các

pha hữu cơ và vô cơ. Nhiều công bố đã tập trung vào việc nghiên cứu hàm lượng

tổng kim loại trong đất và trầm tích [2], [27], [35], [37], [38], [46]. Tuy nhiên, nó

không thể cung cấp đủ thông tin về sự biến đổi, khả năng đáp ứng sinh học và độc

tính của kim loại. Độc tính và mức độ ảnh hưởng sinh học của chúng không chỉ phụ

thuộc vào hàm lượng tổng của chúng mà còn phụ thuộc vào các dạng hóa học mà

chúng tồn tại, gọi là các dạng của kim loại [23], [47], [48]. Khi kim loại tồn tại ở

dạng trao đổi hoặc cacbonat thì khả năng đáp ứng sinh học tốt hơn so với kim loại

được lưu giữ trong cấu trúc tinh thể của trầm tích [23], [24], [25], [26], [28], [47],

[51].

Chính vì vậy, việc phân tích hàm lượng tổng số các kim loại nặng chưa đủ để

đánh giá mức độ gây ra ô nhiễm môi trường mà vấn đề là ở việc phân tích dạng hóa

học (trạng thái tồn tại) của các kim loại nặng để thấy các dạng đó có liên quan tới

mức độ độc như thế nào.


- 2 -

Trong những năm qua, với việc sử dụng các kĩ thuật và công cụ phân tích hiện

đại, trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về mức độ ô nhiễm kim loại

nặng trong đất và trầm tích [20 23], [26 28], [31], [32], [35], [38 42], [44

51].

Ở nước ta cũng đã có một số công trình bước đầu phân tích dạng tồn tại của

các kim loại nặng trong các môi trường và thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà

phân tích [1], [9], [10], [17], [36].

Có nhiều phương pháp đã được lựa chọn nhưng xét về độ nhạy, độ chọn lọc,

khả năng phân tích một loạt mẫu ở các đối tượng khác nhau và về mặt kinh tế thì

phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử được đánh giá cao hơn cả.

Do vậy đứng trước thực trạng ô nhiêm môi trường ngày càng gia tăng và sự

cần thiết của việc phân tích dạng các kim loại phục vụ việc đánh giá mức độ ô

nhiễm môi trường mà chúng tôi chọn nghiên cứu đề tài: “Phân tích dạng kim loại

chì (Pb) và cadimi (Cd) trong đất và trầm tích bằng phương pháp quang phổ hấp

thụ nguyên tử”.

Với Môc tiêu đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu các nội dung sau:

- Phân tích xác định hàm lượng tổng và dạng của kim loại Pb và Cd trong

đất và trầm tích.

- Đánh giá và so sánh kết quả thu được với những nghiên cứu trước đã tham

khảo trong các tài liệu.

Ý nghĩa khoa học của đề tài:

- Góp phần nghiên cứu phát triển, hoàn thiện và mở rộng phạm vi ứng dụng

của các phương pháp hóa lý hiện đại trong việc phân tích dạng tồn tại của các

nguyên tố kim loại.

- Tạo cơ sở cho việc xây dựng các tiêu chuẩn môi trường dựa trên sự tồn tại

các dạng có độc tính và mức độ đáp ứng sinh học khác nhau của các nguyên tố kim

loại trong môi trường


- 3 -

- Luận văn được thực hiện bằng phương pháp thực nghiệm. Các nội dung

của luận văn được thực hiện tại Phòng Hóa phân tích -Viện Hóa học – Viện Khoa

học và Công nghệ Việt nam.


- 4 -

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Một số quy trình phân tích và sự phân chia các dạng kim loại

1.1.1 Một số quy trình phân tích dạng kim loại

Như đã nói ở trên, phân tích các dạng kim loại nặng có thể cung cấp nhiều

thông tin hữu ích liên quan đến tính chất hóa học hoặc khả năng linh động và đáp

ứng sinh học của một nguyên tố cụ thể, do đó có thể đưa ra một ước tính thực tế hơn

về tác động của kim loại đến môi trường [23], [43], [47].

- Quy trình chiết các dạng liên kết của kim loại trong trầm tích của A. Tessier

và các cộng sự [47] (hình 1.1) được coi là cơ sở của các quy trình sau này. Quy

trình này đã chia kim loại trong trầm tích thành năm dạng chính: Dạng trao đổi (F1),

dạng liên kết với cacbonat (F2), dạng liên kết trong cấu trúc oxit sắt- mangan (F3),

dạng liên kết với các hợp chất hữu cơ (F4), và dạng bền nằm trong cấu trúc tinh thể

của trầm tích (gọi là dạng cặn dư) (F5).

- Kersten và Forstner (1986) đã đưa ra quy trình sau [42]:

Bảng 1.1 Quy trình phân tích dạng kim loại của Kersten và Forstner

Dạng kim loại Hóa chất được sử dụng

Trao đổi 10 ml NH4OAc 1M pH=7, ở t0 phòng, trong 15 phút

Cacbonat 20 ml NaOAc 1M pH =5, ở t0 phòng, trong 5 giờ

Dễ khử 20 ml NaOAc 1M /NH4OH.HCl 0.25M, pH= 5,

ở t0 phòng trong 16 giờ

Khử trung bình 20 ml NH4OH.HCl 0.25M trong HOAc 25% , pH= 2, ở 90

0C,

trong 6 giờ

Hữu cơ \

sunphua

3 ml HNO3 0.01M, 5 ml 30% H2O2, 850C, 2 giờ

Hoặc 2 ml HNO3 0.01M, 3 ml 30% H2O2, 850C, 3 giờ

Hoặc 10 ml NH4OAc 1M pH =2, nhiệt độ phòng, 16 giờ

- Davidson và các cộng sự (1994) đưa ra quy trình [29], [42]:


- 5 -

Bảng 1.2 Quy trình phân tích dạng kim loại của Davidson


Trao đổi 20 ml axit HOAc 0,11M, ở t0 phòng, trong 16 giờ

Dễ khử 20 ml NH4OH.HCl 0,1M (pH= 2)

Khử trung bình (HNO3),tại t0 phòng, trong 16 giờ

Hữucơ\

sunphua

5 ml H2O2 8,8M, 1 giờ, t0 phòng, 1 giờ trong bình nước 85

0C,

20 ml NH4OAc 1M pH= 2, ở t0 phòng, trong 16 giờ

Phương pháp chiết chọn lọc của Han và Banin (1996) chia các dạng kim loại

trong trầm tích làm 6 dạng [48] gồm: Trao đổi, liên kết với cacbonat, ôxít dễ khử,

liên kết với các chất hữu cơ, liên kết với các cặn oxit, và dạng cặn dư (bảng 1.3).

Bảng 1.3 Quy trình phân tích dạng kim loại của Han và Banin


Trao đổi

25ml NH4NO3 1M (điều chỉnh pH = 7,0 với NH4OH), lắc 30

phút ở 250C

Cacbonat 25 ml (CH3COOH + CH3COONa) 1M ở pH =5, lắc 6 giờ

Oxit dễ khử 25 ml NH2OH.HCl 0,04M trong CH3COOH 25%, lắc, 30 phút

Liên kết với các

chất hữu cơ

3 ml HNO3 0,01M và 5ml H2O2 30%, ở 80◦C trong 2 giờ,

thêm 2ml của H2O2, đun nóng trong 1 giờ. Thêm 15 ml HNO3

0,01M, lắc trong 30 phút

Liên kết với các

cặn oxit

25 ml NH2OH.HCl 0,04M trong CH3COOH 25%, ngâm trong

bình cách thủy ở 90◦C trong 3giờ

Dạng cặn dư

25 ml HNO3 4M, ngâm trong bình cách thủy ở 80◦C trong 16

giờ

Sau này, đã có nhiều công trình nghiên cứu để chiết chọn lọc các dạng liên kết

của kim loại trong trầm tích [24], [29], [34], [39], [41], [50], [51], các quy trình chủ


- 6 -

yếu dựa vào quy trình của Tessier [47], [51] và đã được cải tiến để tiết kiệm thời

gian và phù hợp với các đối tượng mẫu khác nhau (Hình 1.2)

,

Hình 1.1 Sơ đồ chiết phân tích dạng kim loại nặng trong trầm tích của Tessier

và các cộng sự

Mẫu

(chiết chọn lọc)

Mẫu (1 gam)

(chiết phân đoạn) đoạn)

8 ml MgCl2, lắc liên tục trong

1giờ, t0 phòng

Cặn 2 Lớp dung dịch trên

Liên kết với

Cacbonat (F2)

20ml NH2OH.HCl 0,4M

trong HOAc 25% ở 960C,

4 giờ, thỉnh thoảng lắc

Đun với

HF-HCl-HNO3

Dạng hòa tan (F1)

Cặn 1 Lớp dung dịch trên

8 ml NaOAc/ HOAc (pH=5),

lắc liên tục 4 giờ, t0 phòng

Lớp dung dịch trên

Cặn 3

Liên kết với oxit của

Sắt và Mangan (F3)


Cặn 4


Cặn dư (F5)

Cặn 5

Liên kết với các chất

hữu cơ (F4)

8ml H2O2 30% (pH=2)

+ 3ml HNO3 0,02M

850C, thỉnh thoảng lắc

10ml NaOAc 1M,

1,5ml HOAc 5M,

lắc liên tục 6 giờ

12,5ml dung dịch (20g

ascorbic, 50g NaCtr,

50g NaHCO3 trong 1

lít), lắc liên tục 24 giờ

11ml H2O2 30%

(pH=5), 850C thỉnh

thoảng lắc, 5 giờ,

thêm 5 ml NH4OAc,

lắc liên tục 1giờ


- 7 -

Hình 1.2 Sơ đồ chiết phân tích dạng kim loại nặng trong trầm tích của Tessier

sau khi đã cải tiến [51]

1.1.2 Sự phân chia các dạng kim loại

Kim loại trong đất và trầm tích được chia thành 5 dạng chính: Dạng trao đổi,

dạng liên kết với cacbonat, dạng hấp phụ trên bề mặt ôxit sắt - mangan, dạng liên

Mẫu trầm tích

(1g)

10ml CH3COONH4 1M, lắc

1h, Để ở nhiệt độ phòng

Khuấy liên tục

20ml CH3COONH4 1M axit

hóa pH=5 với HOAc, lắc 5h

Để ở nhiệt độ phòng

20 ml NH2OH.HCl 0,04M

trong (v/v) HOAc 25 % ở

950C trong 5h

10 ml CH3COONH4 3,2M

trong HNO3 20%,

lắc 0,5h ở nhiệt độ phòng

20 ml hỗn hợp 3:1

HCl-HNO3

Dạng trao đổi (F1)

Dạng liên kết với cacbonat

(F2)

Dạng liên kết với sắt -

mangan oxit (F3)

Dạng liên kết với

hữu cơ (F4) Dạng cặn dư nằm

trong cấu trúc của trầm

tích (F5)

(F5)

Dịch chiết

Dịch chiết

Dịch chiết

Phần cặn 1

Phần cặn 3

Phần cặn 4

Phần cặn 2 Dịch chiết


- 8 -

kết với các hợp chất hữu cơ và dạng bền nằm trong cấu trúc của trầm tích [25], [28],

[44], [45], [51].

- Dạng trao đổi: Kim loại trong dạng này liên kết với trầm tích bằng lực hấp

phụ yếu trên các hạt. Sự thay đổi lực ion của nước sẽ ảnh hưởng đến khả năng hấp

phụ hoặc giải hấp các kim loại này dẫn đến sự giải phóng hoặc tích lũy kim loại tại

bề mặt tiếp xúc của nước và trầm tích (hoặc đất).

- Dạng liên kết với cacbonat: các kim loại liên kết với carbonat rất nhạy

cảm với sự thay đổi của pH, khi pH giảm thì kim loại tồn tại ở dạng này sẽ được

giải phóng.

- Dạng liên kết với Fe-Mn oxit: Ở dạng liên kết này kim loại được hấp phụ

trên bề mặt của Fe-Mn oxi hydroxit và không bền trong điều kiện khử, bởi vì trong

điều kiện khử trạng thái oxi hóa khử của sắt và mangan sẽ bị thay đổi, dẫn đến các

kim loại trong trầm tích (hoặc đất) sẽ được giải phóng vào pha nước.

- Dạng liên kết với hữu cơ: Các kim loại ở dạng liên kết với hữu cơ sẽ

không bền trong điều kiện oxi hóa, khi bị oxi hóa các chất hữu cơ sẽ phân hủy và

các kim loại sẽ được giải phóng vào pha nước.

- Dạng cặn dƣ: Phần này chứa các muối khoáng tồn tại trong tự nhiên có thể

giữ các vết kim loại trong nền cấu trúc của chúng, do vậy khi kim loại tồn tại trong

phân đoạn này sẽ không thể hòa tan vào nước trong các điều kiện như trên.

Trong năm dạng trên, mức độ dễ hòa tan vào cột nước xếp theo thứ tự các

dạng sau: Trao đổi Liên kết với carbonat Liên kết với Fe - Mn oxit Liên

kết với hữu cơ Cặn dư.

1.2 Giới thiệu chung về nguyên tố chì và cadimi [8], [13], [22]

1.2.1 Tính chất lý - hóa học của nguyên tố chì

1.2.1.1 Tính chất của đơn chất

Chì (Pb) thuộc nhóm IVA trong hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

Chì có hai trạng thái oxy hóa bền chính là Pb(II) và Pb(IV) và có bốn đồng vị là

204Pb,

206Pb,

207Pb và

208Pb. Trong môi trường axit nó tồn tại dưới dạng ion Pb

2+

trong các hợp chất vô cơ và hữu cơ.


- 9 -

Chì có trong tự nhiên dưới dạng khoáng Sunfua Galen, khoáng Cacbonate-

Cerussite và Sunfat Anglessite. Trong đất có một lượng nhỏ chì, sự hoà tan của chì

trong đất tăng lên do quá trình axit hoá trong (đất chua). Chì có khả năng được tích

tụ trong cây trồng trong quá trình sinh trưởng và do đó đối với cây lương thực bị

nhiễm chì có thể dẫn đến sự ngộ độc do chì.

Ở điều kiện thường, chì bị oxi hóa tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc

trên bề mặt bảo vệ cho chì không tiếp tục bị oxi hóa nữa.

Do E0

(Pb 2+

/Pb) = -0,126 V nên về nguyên tắc chì tan được trong HCl loãng và

H2SO4 dưới 80% nhưng thực tế chì chỉ tương tác trên bề mặt với dung dịch axit

HCl loãng và axit H2SO4 dưới 80% vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl2 và

PbSO4).. Với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó thì chì có khả năng tạo phức

tan.

PbCl2 + 2HCl H2[PbCl4 ]

PbSO4 + H2SO4 Pb(HSO4)2

Chì tác dụng với HNO3 ở bất kì nồng độ nào

3Pb + 8HNO3 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O

1.2.1.2. Hợp chất của chì

a, Chì oxit

- Chì có hai oxit là PbO, PbO2 và hai oxit hỗn hợp là chì metaplombat Pb2O3

(hay PbO.PbO2), chì orthoplombat Pb3O4 (2PbO.PbO2).

- Monooxit PbO là chất rắn có hai dạng: PbO - màu đỏ và PbO - màu vàng,

PbO tan chút ít trong nước nên chì có thể tương tác với nước khi có mặt oxi.

PbO tan trong axit và tan trong kiềm mạnh, khi đun nóng trong không khí bị

oxi hoá thành Pb3O4.

Đioxit PbO2 là chất rắn màu nâu đen, có tính lưỡng tính nhưng tan trong

kiềm dễ hơn trong axit. Khi đun nóng PbO2 mất dần oxi biến thành các oxit trong

đó chì có số oxi hoá thấp hơn:


- 10 -

290 - 320 oC 390 - 420

oC 530 - 550

oC

PbO2 Pb2O3 Pb3O4 PbO

(Nâu đen) (Vàng đỏ) (Đỏ) (Vàng)

Chì orthoplombat (Pb3O4) hay còn gọi là minium, là hợp chất của Pb có các số

oxi hoá +2, +4. Nó là chất bột màu đỏ da cam, được dùng chủ yếu là để sản xuất

thuỷ tinh pha lê, men đồ sứ và đồ sắt, làm chất màu cho sơn (sơn trang trí và sơn

bảo vệ cho kim loại không bị rỉ).

b, Chì hidroxit

Pb(OH)2 là chất kết tủa màu trắng không tan trong nước. Khi đun nóng dễ mất

nước biến thành oxit.

Pb(OH)2 là chất lưỡng tính. Tác dụng với axit, tan trong dung dịch kiềm mạnh

tạo thành muối hiđroxoplombit

Pb(OH)2 + 2HCl PbCl2 + 2H2O

Pb(OH)2 + 2KOH K2[Pb(OH)4]

Muối hiđroxoplombit dễ tan trong nước và bị thuỷ phân mạnh nên chỉ bền

trong dung dịch kiềm dư.

c, Các muối của chì

Các muối Pb(II) thường là tinh thể có cấu trúc phức tạp, không tan trong nước

trừ Pb(NO3)2, Pb(CH3COO)2.

Ion Pb(II) có thể tạo nhiều phức với hợp chất hữu cơ, điển hình là với đithizon

ở pH = 8,5 9,5, tạo phức màu đỏ gạch.

Các đihalogenua chì đều là chất rắn không màu, trừ PbI2 màu vàng, tan ít

trong nước lạnh nhưng tan nhiều hơn trong nước nóng.

Tất cả các đihalogenua có thể kết hợp với halogenua kim loại kiềm MX tạo

thành hợp chất phức kiểu M2[PbX4]. Sự tạo phức này giải thích khả năng dễ hoà tan

của chì đihalogenua trong dung dịch đậm đặc của axit halogenhiđric và muối của

chúng.

PbI2 + 2KI K2[PbI4]

PbCl2 + 2HCl H2[PbCl4]


- 11 -

1.2.1.3 Một số ứng dụng và tác hại của chì

* Trong công nghiệp

- Chì được sử dụng trong pin, trong bình ăcqui, trong một số dụng cụ dẫn

điện. Một số hợp chất chì được thêm vào trong sơn, thủy tinh, đồ gốm như chất tạo

màu, chất ổn định, chất kết gắn.

- Các chất thải từ ứng dụng của sản phẩm chì nếu không được tái chế hợp

lý sẽ đưa vào môi trường làm gia tăng lượng kim loại độc hại này trong môi trường.

Ngoài ra một số hợp chất chì hữu cơ như tetraetyl hoặc tetrametyl chì được thêm

vào trong xăng đặc biệt ở những quốc gia đang phát triển.

* Tác hại của chì đối với sức khỏe con người:

Chì là nguyên tố có độc tính cao đối với con người và động vật. Nó xâm

nhập vào cơ thể sống chủ yếu qua con đường tiêu hóa, hô hấp,… Tác động đến tủy

xương và quá trình hình thành huyết cầu tố, nó thay thế canxi trong xương.

Đặc tính nổi bật của chì là sau khi xâm nhập vào cơ thể sống nó ít bị đào

thải mà tích tụ theo thời gian. Khả năng loại bỏ chì ra khỏi cơ thể rất chậm, chủ yếu

qua nước tiểu. Chu kì bán rã của chì trong máu khoảng một tháng, trong xương từ

20-30 năm (WHO,1995 trích trong Lars Jarup, 2003).

Sau khi chì xâm nhập vào cơ thể người qua đường nước uống nó tích tụ lại

rồi đến một mức độ nào đó mới gây độc. Khi nồng độ chì trong nước uống là 0,042

- 1,000 mg/l sẽ xuất hiện triệu chứng bị ngộ độc kinh niên ở người. Các hợp chất

hữu cơ chứa chì có độc tính cao gấp hàng trăm lần so với các hợp chất vô cơ. Khi bị

nhiễm độc chì, nó sẽ gây ra nhiều bệnh như: Giảm trí thông minh; Các bệnh về

máu, thận, tiêu hóa, ung thư,… Sự nhiễm độc chì có thể dẫn đến tử vong [3], [15].

Những biểu hiện của ngộ độc chì cấp tính như nhức đầu, tính dễ cáu, dễ bị

kích thích, và nhiều biểu hiện khác nhau liên quan đến hệ thần kinh.

Con người bị nhiễm độc lâu dài đối với chì có thể bị giảm trí nhớ, giảm khả

năng hiểu, giảm chỉ số IQ, xáo trộn khả năng tổng hợp hemoglobin có thể dẫn đến

bệnh thiếu máu.


- 12 -

Chì cũng được biết là tác nhân gây ung thư phổi, dạ dày và u thần kinh

đệm. Nhiễm độc chì có thể gây tác hại đối với khả năng sinh sản, gây sẩy thai, làm

suy thoái nòi giống.

1.2.2 Tính chất lý - hóa học của cadimi

1.2.2.1 Tính chất của đơn chất

Trong vỏ trái đất cadimi thường tồn tại dưới dạng khoáng vật như Grinolit

(CdS), trong quặng Blende kẽm và Calanin có chứa khoảng 3% Cd. Cadimi nguồn

gốc tự nhiên là hỗn hợp của 6 đồng vị ổn định, trong đó có đồng vị 112

Cd (24,07%)

và 114

Cd (28,86%).

Cadimi dạng nguyên chất có màu trắng bạc nhưng trong không khí ẩm bị

bao phủ bởi lớp màng oxit nên mất ánh kim, cadimi mềm, dễ nóng chảy, dẻo,

có thể dát mỏng, kéo sợi được. Khi cháy, cadimi cho ngọn lửa màu xẫm.

Cadimi là nguyên tố tương đối hoạt động. Trong không khí ẩm cadimi bền ở

nhiệt độ thường do có màng oxit bảo vệ.

Cadimi tác dụng với phi kim: Halogen, lưu huỳnh và các nguyên tố không kim

loại khác như phôt pho, selen…

Do thế điện cực khá âm nên cadimi dễ dàng tác dụng với cả axit không có tính

oxi hóa:

Cd + 2H+ Cd

2+ + H2

6Cd + 8HNO3 3Cd(NO3)2 + 2NO2 + 4H2O

1.2.2.2. Hợp chất của cadimi

Ion Cd2+

là một loại ion rất độc, trong tự nhiên tồn tại dưới các dạng muối

halogenua CdX2 (với X là halogen) và Cd(NO3)2.

Ion Cd2+

có khả năng tạo phức với nhiều phối tử khác nhau và thường có số

phối trí đặc trưng là 6.

a, Cadimi oxit: CdO

CdO rất khó nóng chảy, có thể thăng hoa khi đun nóng. Hơi của nó rất độc.

CdO có các mầu từ vàng tới nâu tuỳ thuộc quá trình chế hoá nhiệt.


- 13 -

CdO không tan trong nước và không tan trong dung dịch axit. CdO chỉ tan

trong kiềm nóng chảy

CdO + 2KOHnc K2CdO2+ H 2O

Có thể điều chế CdO bằng cách đốt cháy kim loại trong không khí hoặc nhiệt

phân hiđroxit hoặc muối cacbonat, nitrat.

Cd(OH)2 CdO + H2O

CdCO3 CdO + CO2

b, Cadimi hiđroxit: Cd(OH)2

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.

Khi tan trong axit, nó tạo thành muối của cation Cd2+

:

Cd(OH)2 + 2HCl CdCl2 + 2H2O

Cd(OH)2 tan trong dung dịch NH3 tạo thành amoniacat.

Cd(OH)2 + 4NH3 [Cd(NH3)4 ](OH)2

c, Muối của Cd(II)

Các muối halogenua (trừ flourua), nitrat, sunphat, peclorat và axetat của

Cd(II) đều dễ tan trong nước, còn các muối sunphua, cacbonat hay ortho photphat

và muối bazơ ít tan...Những muối tan khi kết tinh từ dung dịch nước thường ở dạng

hiđrat.

Trong dung dịch nước các muối Cd2+

bị thuỷ phân:

Cd2+

+ 2H2O Cd(OH)2 + 2H+

Cd2+

có khả năng tạo phức [CdX4]2-

(X = Cl-, Br

-, I

- và CN

-), [Cd(NH3)4]

2+,

[Cd(NH3)6]2+

.

Các đihalogenua của cadimi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ

nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao

Đa số các muối đơn giản không có màu, CdS màu vàng, CdTe màu nâu.

Nhiều muối của Cd(II) đồng hình với nhau.


- 14 -

1.2.2.3 Một số ứng dụng và tác hại của cadimi

* Trong công nghiệp

- Các ứng dụng chủ yếu của cadimi trong trong công nghiệp như: lớp mạ

bảo vệ thép, chất ổn định trong PVC, chất tạo màu trong nhựa và thủy tinh, và trong

hợp phần của nhiều hợp kim là một trong những nguyên nhân giải phóng cadimi

vào môi trường.

- Hàm lượng của cadimi trong phân lân biến động khác nhau tùy thuộc vào

nguồn gốc của đá phosphate. Phân lân có nguồn gốc từ đá phốt phát Bắc Carolina

chứa Cd 0,054 g.kg-1

, phân lân có nguồn gốc từ đá Sechura chứa hàm lượng Cd

0,012 g.kg-1

, trong khi đó phân lân có nguồn gốc từ đá phosphate Gafsa chứa 0,07

g.kg-1

.

* Tác hại của cadimi đối với sức khỏe con người:

Cadimi 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 cadimi 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, một loại bệnh nghiêm trọng liên quan tới xương ở lưu vực

sông Jinzu tại Nhật Bản, lần đầu tiên gợi ý rằng cadimi có thể gây mất xương

nghiêm trọng. Itai-itai là kết quả của việc ngộ độc cadimi lâu dài do các sản phẩm

phụ của quá trình khai thác mỏ được thải xuống ở thượng nguồn sông Jinzu. Xương

của các bệnh nhân này bị mất khoáng chất ở mức cao. Những bệnh nhân với bệnh

này điều bị tổn hại thận, xương đau nhức trở nên giòn và dễ gãy.

Cadimi xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu qua thức ăn từ thực vật,

được trồng trên đất giàu cadimi hoặc tưới bằng nước có chứa nhiều cadimi, hít thở

bụi cadimi thường xuyên có thể làm hại phổi, vào trong phổi cadimi sẽ thấm vào

máu và được phân phối đi khắp nơi. Phần lớn cadimi xâm nhập vào cơ thể con

người được giữ lại ở thận và được đào thải, còn một phần ít (khoảng 1%) vẫn giữ lại

ở thận, do cadimi liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận. Phần còn


- 15 -

lại được giữ lại trong cơ thể và dần dần được tích luỹ cùng với tuổi tác. Khi lượng

cadimi được tích trữ lớn, nó có thể thế chỗ Zn2+

trong các enzim quan trọng và gây

ra rối loạn tiêu hoá và các chứng bệnh rối loạn chức năng thận, thiếu máu, tăng

huyết áp, phá huỷ tuỷ sống, gây ung thư.

1.3 Các phƣơng pháp định lƣợng chì, cadimi

Hiện nay, có rất nhiều phương pháp khác nhau để xác định cadimi và chì như

phương pháp phân tích khối lượng, phân tích thể tích, trắc quang, điện hoá, phổ

phân tử UV - VIS, phổ phát xạ nguyên tử (AES), phổ hấp thụ nguyên tử (AAS),

quang phổ phát xạ plasma (ICP)…Sau đây là một số phương pháp xác định cadimi

và chì.

1.3.1 Phƣơng pháp phân tích hoá học [5], [11]

Nhóm các phương pháp này dùng để xác định hàm lượng lớn (đa lượng) của

các chất, thông thường lớn hơn 0.05%, tức là mức độ miligam. Các trang thiết bị và

dụng cụ cho các phương pháp này đơn giản và không đắt tiền.

1.3.1.1 Phương pháp phân tích khối lượng

Nguyên tắc: Dựa trên kết tủa chất cần phân tích với thuốc thử phù hợp. Lọc,

rửa, sấy hoặc nung rồi cân và từ đó xác định được hàm lượng chất phân tích.

Ví dụ: Kết tủa chúng dưới dạng MSO4 (M=Cd, Pb).

1.3.1.2. Phương pháp phân tích thể tích

a, Xác định cadimi bằng phương pháp chuẩn độ Complexon [5]

Chuẩn độ Cd2+

bằng EDTA (Etyldiamin tetra-axetic hoặc ion của nó) trong

môi trường đệm Urontropin (pH = 5 đến 6) với chất chỉ thị xylenol da cam (H6Ind).

Dung dịch chuẩn chuyển từ màu đỏ (màu của phức giữa cadimi và chỉ thị) sang

vàng (màu của chỉ thị tự do).

Các phản ứng:

H6Ind(vàng) + Cd2+

H4IndCd(tím đỏ) + 2H+

H4IndCd(tím đỏ) + H2Y2-

CdY2-

+ H6Ind(vàng)

Cũng có thể chuẩn độ Cd ở môi trường kiềm (pH = 10) với chỉ thị ET-OO

(ErioCrom T đen).


- 16 -

Phương pháp này cho phép xác định cadimi ở khoảng nồng độ 10-3

10-4

M.

b, Xác định Pb bằng phương pháp chuẩn độ Complexon:

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 ET00.

- Cách 1: chuẩn độ trực tiếp Pb2+

bằng EDTA ở pH trung tính hoặc kiềm (pH

khoảng 8 12), với chỉ thị ET-00.

Pb2+

+ H2Y2- PbY

2- + 2H

+

Tuy nhiên, Pb rất dễ thuỷ phân nên trước khi tăng pH phải cho Pb2+

tạo phức

kém bền với tactrac hoặc trietanolamin.

- Cách 2: Chuẩn độ ngược Pb2+

bằng Zn2+

: Cho Pb2+

tác dụng với 1 một lượng

dư chính xác EDTA đã biết nồng độ ở pH = 10. Sau đó chuẩn độ EDTA dư bằng

Zn2+

với chỉ thị ET-00

Pb2+

+ H2Y2-

PbY2 -

+ 2H+

H2Y2-

(dư) + Zn2+

ZnY2-

+ 2H+

ZnInd + H2Y2-

ZnY2-

+ HInd

( đỏ nho) ( xanh)

- Cách 3: Chuẩn độ gián tiếp (thay thế) dùng ZnY2-

, chỉ thị ET-OO

Do phức PbY2-

bền hơn ZnY2-

ở pH = 10 nên Pb2+

sẽ đẩy Zn2+

ra khỏi phức

ZnY2-

. Sau đó, chuẩn Zn2+

sẽ xác định được Pb2+

Pb2+

+ ZnY2-

Zn2+

+ PbY2-

ZnInd + H2Y2-

ZnY2-

+ HInd

(đỏ nho) (xanh)

Phương pháp phân tích thể tích có ưu điểm là nhanh chóng và dễ thực hiện,

tuy nhiên cũng giống như phương pháp phân tích khối lượng, phương pháp này

cũng không được sử dụng trong phân tích lượng vết, vì phải thực hiện quá trình làm

giầu phức tạp.

1.3.2 Phƣơng pháp phân tích công cụ

1.3.2.1 Phương pháp điện hoá [5]

a, Phương pháp cực phổ


- 17 -

Phương pháp này sử dụng điện cực giọt thủy ngân. Người ta tiến hành điện

phân và đo cường độ dòng với một dãy dung dịch chuẩn biết trước nồng độ, trong

đó được quét thế tuyến tính rất chậm theo thời gian đồng thời ghi dòng là hàm của

thế trên điện cực giọt thủy ngân rơi. Cường độ dòng phụ thuộc thế điện phân trong

dung dịch và thế điện cực. Dựa vào đồ thị xác định được nồng độ chất phân tích khi

biết cường độ dòng. Giá trị nửa thế sóng cho biết thành phần định tính, chiều cao

sóng cho biết thành phần định lượng của chất phân tích.

Hình 1.3 Nguyên tắc của phƣơng pháp cực phổ (a) và Von-Ampe hòa tan (b)

Phương pháp cực phổ nói chung cho độ nhạy chỉ đạt cỡ 10-410

-5M.

Phương pháp cực phổ xác định Cd và Pb chưa phát huy được hết tính ưu việt

của nó vì vậy phải kết hợp với làm giàu thì mới tăng được độ nhạy.

b, Phương pháp Von -Ampe hoà tan

Danh từ Von - Ampe được sử dụng để chỉ một nhóm các phương pháp phân

tích điện hóa sử dụng điện cực làm việc không phải chỉ là điện cực giọt rơi thủy

ngân như trong phương pháp cực phổ.

Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là có độ nhạy cao từ 10-6 10

-8 M và

xác định được nhiều kim loại.

a

Me+ Me

0(Hg)

Khử

i anot

icatot

Cực phổ và Von- Ampe

b

Cực phổ và Von- Ampe

Me0(Hg)

Me

+

Oxy hóa


- 18 -

Nguyên tắc chung của phương pháp Von - Ampe hòa tan (SV) bao gồm hai

giai đoạn (hình 1.3b). Giai đoạn 1 là điện phân làm giàu chất phân tích lên bề mặt

điện cực làm việc. Giai đoạn 2 hòa tan chất phân tích bằng quét thế ngược chiều và

ghi dòng hòa tan. Với kĩ thuật ghi đo hiện đại cộng với việc vi tính hóa, phương

pháp pháp Von - Ampe hòa tan xung vi phân đang là một trong những phương pháp

phân tích vết kim loại nặng nhạy nhất hiện nay, đạt tới 10-9

÷10 -10

M.

1.3.2.2 Phương pháp quang phổ

a, Phương pháp trắc quang [5]

Nguyên tắc: Phương pháp xác định dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh sáng của

một dung dịch phức tạo thành giữa ion cần xác định với một thuốc thử vô cơ hay

hữu cơ trong môi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm sáng. Phương pháp

định lượng phép đo:

A = K.C

Trong đó: A: độ hấp thụ quang

K: hằng số thực nghiệm

C: nồng độ nguyên tố phân tích

Phương pháp này cho phép xác định nồng độ chất ở khoảng 10-5 10

-7 M và

là một trong những phương pháp được dùng phổ biến.

Tác giả Phạm Thị Xuân Lan [7] đã xác định chì bằng phương pháp trắc quang

cùng thuốc thử xylem da cam.

Bùi Thị Thư [16]: Xác định được cadimi và chì bằng phản ứng tạo phức

đaligan với hai phối tử PAN và SCN trong dung môi hữu cơ là rượu isoamylic.

Phương pháp trắc quang có độ nhạy, độ ổn định và độ chính xác khá cao,

được sử dụng nhiều trong phân tích vi lượng, tuy nhiên nhược điểm của phương

pháp này là độ chọn lọc không cao, vì một thuốc thử có thể tạo phức với nhiều ion.

b, Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES) [12],[14]

Khi nguyên tử ở trạng thái hơi, nhờ một nguồn năng lượng thích hợp như

nhiệt, điện... để kích thích đám hơi nguyên tử tự do đó phát ra, sau đó thu phân li

toàn bộ phổ phát xạ để đánh giá thành phần mẫu phân tích.


- 19 -

Đây là kỹ thuật phân tích được sử dụng rộng rãi trong phân tích, nó cho phép

xác định định tính và định lượng ở mức hàm lượng đa lượng hoặc vi lượng của rất

nhiều nguyên tố. Ưu điểm của phương pháp này là phân tích nhanh hàng loạt mẫu.

Phân tích cả những đối tượng rất xa dựa vào ánh sáng phát xạ của chúng. Phương

pháp này cho độ nhạy và độ chính xác cao. Độ nhạy cỡ 0,001%.

c, Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)[12],[14]

HTNT là một trong những phương pháp hiện đại, được áp dụng phổ biến

trong các phòng thí nghiệm. Phương pháp này xác định được hầu hết các kim loại

trong mẫu sau khi đã chuyển hóa chúng về dạng dung dịch.

Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) được ứng dụng với ba kĩ thuật là

nguyên tử hoá bằng ngọn lửa (F - AAS) nguyên tử hoá không ngọn lửa (GF-AAS)

và kĩ thuật đặc biệt trong trường hợp phân tích các nguyên tố có nhiệt độ hóa hơi

thấp: Hóa hơi lạnh (Hg), hydrua hóa (As, Se, Sn…)

Phương pháp này được phát triển rất nhanh và hiện nay đang được ứng dụng

rất phổ biến vì có độ nhạy rất cao (mức ppb) và độ chọn lọc cao (ứng với mỗi

nguyên tố có một đèn catod rỗng). Do đó, khi phân tích lượng chất vết kim loại

trong trường hợp không cần thiết phải làm giàu sơ bộ các nguyên tố cần phân tích,

tránh được sự nhiễm bẩn mẫu khi xử lí qua các giai đoạn phức tạp. Đây là đặc tính

rất ưu việt của phương pháp này, ngoài ra còn có một số điểm mạnh khác như: Khả

năng phân tích được gần 60 nguyên tố hoá học, ngoài các nguyên tố kim loại còn có

thể phân tích được một số á kim (lưu huỳnh, clo…) và một số chất hữu cơ bằng

phép đo gián tiếp; Lượng mẫu tiêu tốn ít; Thời gian tiến hành phân tích nhanh, đơn

giản… Ngày nay trong phân tích hiện đại, phương pháp HTNT được sử dụng rất có

hiệu quả đối với nhiều lĩnh vực như y học, dược học, sinh học, phân tích môi

trường, phân tích địa chất, … đặc biệt phân tích lượng vết các nguyên tố kim loại.

Chính vì vậy mà chúng tôi sử dụng phương pháp hấp thụ nguyên tử (AAS)

trong việc xác định hàm lượng các kim loại vết trong dịch chiết đất và trầm tích.


- 20 -

1.4 Giới thiệu về phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử [12], [14]

Phương pháp phân tích dựa trên cơ sở đo phổ hấp thụ nguyên tử của một

nguyên tố được gọi là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (phép đo AAS).

Cơ sở lí thuyết của phép đo:

Đo sự hấp thụ năng lượng (bức xạ đơn sắc) của nguyên tử tự do ở trong trạng

thái hơi (khí) khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố đó trong môi

trường hấp thụ.

Muốn thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố cần phải

thực hiện các quá trình sau:

1. Chọn các điều kiện và một loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích

từ trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự

do. Đó chính là quá trình hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu.

2. Chiếu chùm tia bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám

hơi nguyên tử tự do vừa được tạo ra ở trên. Các nguyên tử của nguyên tố cần xác

định trong đám hơi sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của

nó.

3. Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phổ người ta thu toàn bộ chùm

sáng, phân ly và chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần phân tích để đo

cường độ của nó. Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thụ. Trong một giới hạn nồng

độ nhất định của nồng độ C, giá trị cường độ này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ

C của nguyên tố ở trong mẫu phân tích theo phương trình:

A = k.Cb (*)

Trong đó: A: Cường độ của vạch phổ hấp thụ.

K: Hằng số thực nghiệm.

C: Nồng độ của nguyên tố cần xác định trong mẫu đo phổ.

b: Hằng số bản chất (0< b 1).

Hằng số thực nghiệm k phụ thuộc vào tất cả các điều kiện hoá hơi và nguyên

tử hoá mẫu nhất định đối với một hệ thống máy AAS và với các điều kiện đã chọn


- 21 -

cho mỗi phép đo; b là hằng số bản chất, phụ thuộc vào từng vạch phổ của từng

nguyên tố. Giá trị b=1 khi nồng độ C nhỏ, khi C tăng thì b nhỏ xa dần giá trị 1.

Như vậy, mối quan hệ giữa A và C là tuyến tính trong một khoảng nồng độ

nhất định. Khoảng nồng độ này được gọi là khoảng tuyến tính của phép đo. Trong

phép đo AAS, phương trình (*) ở trên chính là phương trình cơ sở để định lượng

một nguyên tố.

Trang bị của phép đo

Dựa vào nguyên tắc của phép đo, ta có thể mô tả hệ thống trang bị của thiết bị

đo phổ AAS theo sơ đồ như sau:

Phần1 Phần2 Phần 3 Phần 4

Phần 1. Nguồn phát chùm tia bức xạ cộng hưởng của nguyên tố cần phân

tích. Đó có thể là đèn catốt rỗng (Hollow Cathode Lamp-HCL), hay đèn phóng điện

không điện cực (Electrodeless Discharge Lamp-EDL), hoặc nguồn phát bức xạ liên

tục đã được biến điệu.

Phần 2. Hệ thống nguyên tử hoá mẫu. Hệ thống này được chế tạo theo ba loại

kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu. Đó là:

- Kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu bằng ngọn lửa đèn khí (F-AAS)

- Kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu không ngọn lửa (ETA-AAS)

- Kỹ thuật hoá hơi lạnh (CV-AAS)

Phần 3. Bộ phận đơn sắc (hệ quang học) có nhiệm vụ thu, phân ly và chọn tia

sáng (vạch phổ) cần đo hướng vào nhân quang điện để phát hiện và đo tín hiệu hấp

thụ AAS của vạch phổ.

Phần 4. Bộ phận khuyếch đại và chỉ thị tín hiệu AAS. Phần chỉ thị tín hiệu có

thể là:

- Điện kế chỉ thị tín hiệu AAS

PhaPhầ n

1

Phầ n 2

Phầ n 3

Phầ n 4


- 22 -

- Bộ tự ghi để ghi các pic hấp thụ

- Bộ chỉ thị hiện số

- Bộ máy in

- Máy tính với màn hình để hiển thị dữ liệu, phần mềm xử lý số liệu và điều

khiển toàn bộ hệ thống máy đo.

Trong ba kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu thì kĩ thuật F-AAS ra đời sớm hơn. Theo

kỹ thuật này người ta dùng nhiệt ngọn lửa đèn khí để nguyên tử hóa mẫu. Do đó

mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử hóa mẫu đều phụ thuộc vào đặc tính của

ngọn lửa và nhiệt độ là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hóa mẫu phân tích

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo của máy quang phổ hấp thụ nguyên tử

1.5. Khái quát một số đặc điểm tự nhiên và kinh tế - xã hội lƣu vực sông Nhuệ -

sông Đáy [4]

Lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy thuộc các tỉnh: Hà Nội, Nam Định, Hà Tây,

Hà Nam, Ninh Bình và Hoà Bình có diện tích tự nhiên khoảng 7665 km2 và dân số

ước tính đến năm 2005 là 8706,2 nghìn người. Đây là vùng lãnh thổ có điều kiện tự

nhiên, tài nguyên thiên nhiên, môi trường phong phú và đa dạng, có vị thế địa lý đặc

biệt quan trọng trong chiến lược phát triển kinh tế - xã hội (KT-XH) của vùng đồng

bằng sông Hồng, trong đó có thủ đô Hà Nội, là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hoá,

khoa học kỹ thuật và an ninh, quốc phòng của cả nước. Trong xu thế phát triển KT -

XH những năm gần đây, dưới tác động của các yếu tố tự nhiên và hoạt động của con


- 23 -

người, môi trường lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy đã và đang bị ô nhiễm, đặc biệt là

ô nhiễm nguồn nước. Nhiều vấn đề môi trường cấp bách đã và đang diễn ra rất phức

tạp ở quy mô địa phương và toàn lưu vực.

Lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy hiện nay đang chịu tác động mạnh mẽ của các

hoạt động KT - XH, nhất là của các khu công nghiệp, sản xuất làng nghề, khu khai

thác và chế biến, các tụ điểm dân cư... Sự ra đời và hoạt động của hàng loạt các khu

công nghiệp thuộc các tỉnh, thành phố, các hoạt động tiểu thủ công nghiệp trong các

làng nghề, các xí nghiệp kinh tế quốc phòng cùng với các hoạt động khai thác, chế

biến khoáng sản, canh tác trên hành lang thoát lũ, chất thải bệnh viện, trường học...

đã làm cho môi trường nói chung và môi trường nước nói riêng lưu vực sông Nhuệ

- sông Đáy biến đổi một cách đáng kể. Đặc biệt trong giai đoạn hiện nay, trước sự

phát triển của nền kinh tế thị trường đã có nhiều áp lực tác động xấu đến môi trường

lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy.

1.5.1. Các nguồn thải gây ô nhiễm chủ yếu môi trƣờng nƣớc lƣu vực sông Nhuệ

- sông Đáy

Bảng 1.4 Các nguồn thải gây ô nhiễm chính

Nước thải công nghiệp

- Cơ khí, nhiệt điện và luyện

kim (đen + màu)

- Hoá chất

- Công nghiệp giấy

- Chế biến thực phẩm

- Khai thác chế biến

- Ô nhiễm do chất hữu cơ, gây đục, chất rắn, màu,

axit, kim loại nặng.

- Ô nhiễm do chất hữu cơ, phenol, lignin, gây

đục, chất rắn, màu, kim loại nặng.

- Ô nhiễm do chất hữu cơ, gây đục vi khuẩn. Chất

rắn lơ lửng, mùi, màu.

- Ô nhiễm do chất hữu cơ, gây đục, chất rắn lơ

lửng, mùi, màu và ô nhiễm đặc biệt.

- Chất thải sinh hoạt và bệnh

viện (nước thải, chất thải rắn)

- Ô nhiễm hữu cơ, phú dưỡng, ô nhiễm do vi

khuẩn, gây đục

- Chất thải làng nghề và tiểu - Ô nhiễm hữu cơ, phú dưỡng, ô nhiễm đặc biệt.


- 24 -

thủ công nghiệp

Nông nghiệp:

- Sử dụng phân bón

- Thuốc trừ sâu, cỏ

- Khai hoang

- Phú dưỡng

- Ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật

- Chua hoá (axit hoá)

Thống kê sơ bộ trong lưu vực có 257 cơ sở chính ảnh hưởng trực tiếp tới

môi trường, trong đó nhiều nguồn thải chứa các chất thải nguy hại và khó phân huỷ

như kim loại nặng, dầu mỡ, dung môi hữu cơ... Tỷ lệ các loại nguồn thải đổ ra lưu

vực sông Nhuệ - sông Đáy được trình bày trong bảng 1.5.

Bảng 1.5 Tỷ lệ các nguồn thải chính gây ô nhiễm môi trƣờng

lƣu vực sông Nhuệ và sông Đáy.

Số TT Ngành sản xuất Số nguồn Tỷ lệ (%)

1 Ngành công nghiệp - cơ khí 70 27,24

2 Ngành công nghiệp chế biến thực phẩm 33 12,84

3 Ngành công nghiệp dệt nhuộm 29 11,28

4 Công nghiệp hoá chất và giấy 18 7

5 Nguồn vật liệu xây dựng 28 10,89

5 Nguồn thuộc các ngành sản xuất khác 40 15,56

6 Nguồn thải bệnh viện 39 15,17

Bảng 1.6 Lƣợng nƣớc thải đổ ra lƣu vực sông Nhuệ và sông Đáy

Số

TT Tỉnh

Lượng nước thải (103 m

3/ngày, đêm)

Sinh hoạt Công nghiệp Tổng số

1 Hoà Bình 2 1 3


- 25 -

2 Hà Nội 280 75 355

3 Hà Tây 35 10 45

4 Hà Nam 19 6 25

5 Nam Định 30 30 60

6 Ninh Bình 14 3 17

Có thể thấy rằng, tỷ lệ các nguồn gây ô nhiễm chủ yếu thông qua đường

nước thải ở lưu vực sông Nhuệ và sông Đáy là khá lớn, cụ thể riêng 3 loại nguồn có

tính chất gây ô nhiễm nước thải cao như cơ sở sản xuất chế biến lương thực, thực

phẩm, dệt nhuộm, các nguồn thải bệnh viện... Đây cũng chính là một trong những

đặc điểm về việc ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ và sông Đáy.

Ngoài 257 nguồn thải chính và tập trung nêu trên còn có các loại nguồn thải

khác gây ô nhiễm môi trường chưa được xử lý và chưa được kiểm soát cả về số

lượng và chất lượng trước khi thải vào sông là: Nguồn thải do hoạt động nông

nghiệp và sinh hoạt.

1.5.2. Hiện trạng chức năng môi trƣờng nƣớc lƣu vực sông

Lưu vực sông Nhuệ và sông Đáy nói chung, các đoạn sông của lưu vực nói

riêng đang phải gánh chịu các chức năng không phù hợp và trái ngược nhau. Điển

hình là vấn đề sông Nhuệ - sông Đáy là nguồn nước cấp sinh hoạt cho tỉnh Hà Nam

song lại là nơi chứa nước thải, rác thải, đặc biệt từ các nguồn thải ở ngoài tỉnh nằm

ở phía thượng lưu sông Nhuệ là Hà Nội và Hà Tây.

- Tại Hà Nội: Sông Tô Lịch đón nhận toàn bộ nước thải của thành phố.

- Tại Hà Tây: Sông Nhuệ - sông Đáy đón nhận nước thải của các làng nghề,

bệnh viện 103, các trụ sở Ban, Ngành và nước thải sinh hoạt của dân.

- Tại Hà Nam: Ngay tại tỉnh Hà Nam cũng có nhiều nguồn thải góp phần gây

ô nhiễm, tiêu biểu là: Rác thải từ các các khu chợ (chợ Mới, chợ Bầu) bị đổ thẳng

xuống sông. Nước thải sinh hoạt của đa phần các cơ sở sản xuất kinh doanh nằm


- 26 -

ven sông Đáy chỉ được xử lý sơ bộ rồi được thải thẳng ra sông Đáy. Hiện tại 3 cơ sở

sản xuất tại khu công nghiệp Đồng Văn, nước thải từ các bệnh viện, trường học

đang xả nước thải trực tiếp ra sông Nhuệ, không qua xử lý.

Sau đây là hiện trạng phân vùng chức năng môi trường nước lưu vực

sông Nhuệ - sông Đáy và khả năng đáp ứng cho các đối tượng dùng nước trong khu

vực nghiên cứu (bảng 1.7, bảng 1.8).

Bảng 1.7 Hiện trạng phân vùng chức năng môi trƣờng nƣớc

trên toàn bộ lƣu vực sông Nhuệ

TT Đoạn Chất lƣợng nƣớc Hiện trạng sử dụng

1 Cầu Diễn, Hà

Đông

Nước ô nhiễm trung

bình và nặng

- Tưới tiêu cho nông nghiệp,

nuôi thuỷ sản, chứa nước thải

2 Đập Thanh

Liệt

Nước ô nhiễm nặng - Tưới tiêu cho nông nghiệp,

nuôi thuỷ sản, chứa nước thải

3 Khe Tang Nước ô nhiễm trung

bình

Tưới tiêu cho nông nghiệp, nuôi

thuỷ sản, chứa nước thải

4 Ba đa Nước ô nhiễm trung

bình


thuỷ sản, chứa nước thải

Bảng 1.8 Hiện trạng phân vùng chức năng môi trƣờng nƣớc trên

lƣu vực sông Đáy

TT Đoạn Chất lượng nước Hiện trạng sử dụng

1

Cầu Mai Lĩnh -

Thanh Oai (Hà

Tây)

Nước ô nhiễm

nặng


thuỷ sản, cấp nước cho làng nghề,

chứa nước thải


- 27 -

2

Tế Tiêu - Mỹ

Đức (Hà Tây)

Nước ô nhiễm

trung bình


thuỷ sản, chăn nuôi, cấp nước cho

làng nghề, cấp nước cho sinh hoạt,

giao thông thuỷ, chứa nước thải

3

Cầu Quế - Kim

Bảng (Hà Nam)

Ô nhiễm nhẹ


thuỷ sản, chăn nuôi, giao thông thuỷ,


4

Đập Phùng -

Đan Phượng -

Hà Nội

Ô nhiễm nặng

Tưới tiêu cho nông nghiệp, chứa

nước thải, cấp nước cho làng nghề

5

Cầu Đọ - Hà

Nam

Ô nhiễm nặng


thuỷ sản, chăn nuôi, giao thông thuỷ,



- 28 -

CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1 Đối tƣợng nghiên cứu

- Các mẫu đất, mô tả vị trí lấy mẫu được đưa ra ở bảng 2.1.

Bảng 2.1 Mô tả vị trí lấy mẫu đất

Loại đất Vị trí lấy mẫu

Đất trồng rau cải Ngồng (ĐA) Đông Anh - Hà Nội

Đất trồng rau cải Canh (ĐA) Đông Anh - Hà Nội

Đất trồng rau Muống Cạn (ĐA) Đông Anh - Hà Nội

Đất trồng rau Muống Cạn (TL) Thanh Liệt - Hà Nội

Đất trồng rau Muống Cạn (CD) Cầu Diễn - Hà Nội

Hình 2.1 : Bản đồ vị trí lấy mẫu đất


- 29 -

- Các mẫu trầm tích, mô tả vị trí lấy mẫu được đưa ra ở bảng 2.2.

Bảng 2.2 Mô tả vị trí lấy mẫu trầm tích

Điểm lấy mẫu

Địa giới

hành chính Vị trí lấy mẫu

Cầu Diễn Hà Nội Sông Nhuệ

Thanh Liệt Hà Nội Điểm giao cắt giữa sông Nhuệ và Tô Lịch

Khe tang Hà Nội Sông Nhuệ

Ba Đa Hà Nam

Sông Nhuệ, trước điểm giao nhau giữa sông

Đáy và sông Nhuệ.

Mai lĩnh Hà nội Sông Đáy

Tế tiêu Hà Nội Sông Đáy

Đập Phùng Hà Nội Sông Đáy

Cầu Quế Hà Nam Sông Đáy, trước khi hợp lưu với sông Nhuệ

Cầu Đọ Hà Nam

Sông Đáy, sau điểm giao nhau giữa sông

Đáy và sông Nhuệ


- 30 -

Hình 2.2 Bản đồ vị trí lấy mẫu trầm tích

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Xây dựng đường chuẩn định lượng cadimi và chì.

- Bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với kĩ thuật nguyên tử hóa

ngọn lửa.

+ Khảo sát ảnh hưởng của nền đến phép đo.

+ Khảo sát các điều kiện đo phổ: Tỉ lệ khí cháy, tốc độ hút mẫu, chiều cao

ngọn lửa.

+ Khảo sát giới hạn phát hiện của phương pháp.

- Với kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa: Khảo sát giới hạn phát hiện của

phương pháp.


- 31 -

- Tiến hành phân tích theo quy trình đã nghiên cứu thử nghiệm.

- Phân tích hàm lượng tổng và dạng Cd và Pb trong mẫu trầm tích và mẫu đất

bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử.

- Xử lý và đánh giá kết quả thực nghiệm.

- Đánh giá độ chính xác của phương pháp.

2.3 Lấy mẫu và xử lý mẫu

2.3.1 Lấy mẫu [19, 20]

- Mẫu đất: Được lấy bằng xẻn nhựa ở độ sâu 30 cm.

- Mẫu trầm tích: Được lấy bằng gầu chuyên dụng Eckman với độ sâu 20 cm từ

bề mặt của trầm tích.

Mẫu được lấy khoảng 500g cho vào bình PE. Mẫu được bảo quản lạnh trong

khi vận chuyển.

2.3.2 Gia công mẫu [21]

- Các mẫu được nhặt sạch rễ, lá, gạch đá… rồi nghiền trong cối sứ, sau đó

đem phơi nơi không có nắng, thoáng gió trong khay nhựa sạch trong 72 giờ.

- Mẫu sau khi khô được nghiền lại và rây qua rây cỡ lỗ 2 mm, sau đó mẫu tiếp

tục được nghiền mịn đến qua rây cỡ 0,16 mm.

- Sau khi nghiền đất đến < 0,16 mm, đất được đem trộn và chia nhỏ bằng tay

để lấy mẫu đại diện dùng làm thí nghiệm bằng phương pháp ¼ hình nón đến khi đạt

khối lượng đất mong muốn (tối thiểu 250g).

2.4 Trang thiết bị và hóa chất

2.4.1 Trang thiết bị

- Hệ thống máy đo AAS-3300 của hãng Perkin-Elmer.

- Máy lắc JSOS-500 của hãng JS Research Inc.

- Máy đo pH 691 PH Meter Metrolm.

- Cân phân tích chính xác đến 10-5

g của Satorius.

- Máy ly tâm JANETZKI-T32A.

- Các loại pipet, cốc, bình định mức, ống chiết li tâm polyme 50ml.


- 32 -

2.4.2 Hóa chất

Do yêu cầu nghiêm nghặt của phép đo nên nước cất, hóa chất phải có độ tinh

khiết cao, trong quá trình nghiên cứu chúng tôi đã dùng các hóa chất sau:

Để tránh tối đa sự nhiễm bẩn, các dụng cụ trước khi sử dụng đều được ngâm

bằng HNO3 10% trong 24 giờ, sau đó rửa bằng nước cất.

2.4.3 Chuẩn bị hóa chất và dung dịch chuẩn

1. Dung dịch CH3COONH4 1M: Hòa tan 77g CH3COONH4 trong 1 lít nước

cất.

2. Dung dịch CH3COONH4 1M axit hóa đến pH = 5 với HOAc: Sử dụng máy

đo pH điều chỉnh đến pH=5 bằng HOAc.

3. Dung dịch CH3COOH 25%: Pha loãng 250ml axit CH3COOH nguyên chất

với nước cất thành 1 lít dung dịch.

4. Dung dịch NH2OH.HCl 0,04M trong HOAc 25% (V/V): Hòa tan 2,58g

NH2OH.HCl rắn trong 1 lít CH3COOH 25%.

5. Dung dịch HNO3 20%: Pha loãng 30,77ml HNO3 65% với nước cất thành

100ml dung dịch.

1. Axit HNO3 65% Merck

2. Axit HCl 37% Merck

3. CH3COONH4 rắn Merck

4. NH2OH.HCl rắn Merck

5. CH3COOH 100% Merck

6. Dung dịch chuẩn Pb 1000ppm Merck

7. Dung dịch chuẩn Cd 1000ppm Merck

8. Mẫu trầm tích chuẩn MESS-3 Canada


- 33 -

6. Dung dịch CH3COONH4 3,2M trong HNO3 20%: Hòa tan 24,64 g

CH3COONH4 rắn trong 100ml dung dịch HNO3 20%.

7. Dung dịch chuẩn làm việc Pb 100ppm: Pha loãng 10ml Pb 1000ppm bằng

nước cất đến vạch 100ml.

8. Dung dịch chuẩn làm việc Cd 10ppm: Pha loãng 1ml Cd 1000ppm bằng

nước cất đến vạch 100ml.

2.5 Xử lý thống kê kết quả thu đƣợc


- 34 -

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN

3.1 Khảo sát ảnh hƣởng của nền đến phép đo ngọn lửa

Pha các dung dịch từ dung dịch chuẩn làm việc Pb 100mg/l, Cd 10mg/l và sử

dụng các dung dịch CH3COONH4 1M, CH3COONH4 1M axit hóa đến pH = 5 với

HOAc, NH2OH.HCl 0,04M trong HOAc 25%, CH3COONH4 3,2M trong HNO3

20% và hỗn hợp cường thủy (Hỗn hợp (đặc) 3:1 HCl : HNO3) làm nền, tiến hành đo

AAS và ghi giá trị độ hấp thụ. Kết quả được biểu diễn trong bảng 3.1 3.10

Bảng 3.1 Các dung dịch chì trong nền CH3COONH4 1M

Bảng 3.2 Các dung dịch chì trong nền CH3COONH4 1M đã axit hóa

Thứ tự Nồng độ Pb (mg/l) Độ hấp thụ (A) đo được

1 0 0,000

2 2 0,021

3 4 0,041

4 6 0,063

5 8 0,084

6 10 0,109


1 0 0,000

2 2 0,020

3 4 0,040

4 6 0,062

5 8 0,084

6 10 0,108


- 35 -

Bảng 3.3 Các dung dịch chì trong nền NH2OH.HCl 0,04M trong HOAc 25%


1 0 0,000

2 2 0,021

3 4 0,042

4 6 0,064

5 8 0,087

6 10 0,109

Bảng 3.4 Các dung dịch chì trong nền CH3COONH4 3,2M trong HNO3 20%

Bảng 3.5 Các dung dịch chì trong nền axit

Thứ tự Nồng độ Pb

(mg/l)

Thể tích cường thủy

(ml)

Độ hấp thụ (A)

đo được

1 0 1 0,000

2 2 1 0,020

3 4 1 0,043

4 6 1 0,065

5 8 1 0,087


1 0 0,000

2 2 0,022

3 4 0,044

4 6 0,066

5 8 0,088

6 10 0,110


- 36 -

6 10 1 0,109

Bảng 3.6 Các dung dịch cadimi trong nền CH3COONH4 1M

Bảng 3.7 Các dung dịch cadimi trong nền CH3COONH4 1M đã axit hóa

Bảng 3.8 Các dung dịch cadimi trong nền NH2OH.HCl 0,04M trong

HOAc 25%

Thứ tự Nồng độ Cd (mg/l) Độ hấp thụ (A) đo được

1 0 0,000

2 0,2 0,038

3 0,4 0,075


1 0 0,000

2 0,2 0,037

3 0,4 0,073

4 0,6 0,111

5 0,8 0,138

6 1 0,183


1 0 0,000

2 0,2 0,037

3 0,4 0,074

4 0,6 0,114

5 0,8 0,150

6 1 0,184


- 37 -

4 0,6 0,115

5 0,8 0,153

6 1 0,186

Bảng 3.9 Các dung dịch cadimi trong nền CH3COONH4 3,2M trong

HNO3 20%

Bảng 3.10 Các dung dịch cadimi trong nền axit

Thứ tự Nồng độ Cd

(mg/l)

Thể tích cường thủy

(ml)

Độ hấp thụ (A)

đo được

1 0 1 0,000

2 0,2 1 0,037

3 0,4 1 0,076

4 0,6 1 0,114

5 0,8 1 0,153

6 1 1 0,189

Kết quả được biểu diễn trong hình 3.1:


1 0 0,000

2 0,2 0,038

3 0,4 0,078

4 0,6 0,116

5 0,8 0,156

6 1 0,190


- 38 -

Ảnh hƣởng của nền đến A của Cd ở nồng độ 0.2 mg/l

0.036

0.037

0.037

0.038

0.038

0.039

0.039

CH3COONH4

1M

CH3COONH4

1M đã axit hóa

NH2OH.HCl

0.04M trong

HOAc 25%

CH3COONH4

3.2M Trong

HNO3 20%

Cường thủy

Nền

Độ

hấ

p t

hụ

A


0.0700.0710.0720.0730.0740.0750.0760.0770.0780.079

CH3COONH4

1M

CH3COONH4

1M đã axit hóa

NH2OH.HCl

0.04M trong

HOAc 25%

CH3COONH4

3.2M Trong

HNO3 20%

Cường thủy

Nền

Độ

hấ

p t

hụ

A


0.1080.1090.1100.1110.1120.1130.1140.1150.116

CH3COONH4

1M

CH3COONH4

1M đã axit hóa

NH2OH.HCl

0.04M trong

HOAc 25%

CH3COONH4

3.2M Trong

HNO3 20%

Hỗn hợp

cường thủy

Nền

Độ h

ấp

th

ụ A


- 39 -


0.125

0.130

0.135

0.140

0.145

0.150

0.155

0.160

CH3COONH4

1M

CH3COONH4

1M đã axit hóa

NH2OH.HCl

0.04M trong

HOAc 25%

CH3COONH4

3.2M Trong

HNO3 20%

Cường thủy

Nền

Độ h

ấp

th

ụ A

Ảnh hƣởng của nền đến A của Cd ở nồng độ 1 mg/l

0.178

0.180

0.182

0.1840.186

0.188

0.190

0.192

CH3COONH4

1M

CH3COONH4

1M đã axit hóa

NH2OH.HCl

0.04M trong

HOAc 25%

CH3COONH4

3.2M Trong

HNO3 20%

Cường thủy

Nền

Độ

hấ

p t

hụ

A

Ảnh hƣởng của nền đến A của Pb ở nồng độ 2 mg/l

0.019

0.020

0.020

0.021

0.021

0.022

0.022

CH3COONH4

1M

CH3COONH4

1M đã axit hóa

NH2OH.HCl

0.04M trong

HOAc 25%

CH3COONH4

3.2M Trong

HNO3 20%

Cường thủy

Nền

Độ h

ấp

th

ụ A


- 40 -


0.038

0.039

0.040

0.041

0.042

0.043

0.044

CH3COONH4

1M

CH3COONH4

1M đã axit hóa

NH2OH.HCl

0.04M trong

HOAc 25%

CH3COONH4

3.2M Trong

HNO3 20%

Cường thủy

Nền

Độ

hấ

p t

hụ

A


0.0600.0610.0620.0630.0640.0650.0660.067

CH3COONH4

1M

CH3COONH4

1M đã axit hóa

NH2OH.HCl

0.04M trong

HOAc 25%

CH3COONH4

3.2M Trong

HNO3 20%

Hỗn hợp

cường thủy

Nền

Độ

hấ

p t

hụ

A


0.082

0.083

0.084

0.085

0.086

0.087

0.088

0.089

CH3COONH4

1M

CH3COONH4

1M đã axit hóa

NH2OH.HCl

0.04M trong

HOAc 25%

CH3COONH4

3.2M Trong

HNO3 20%

Cường thủy

Nền

Độ h

ấp

th

ụ A


- 41 -


0.105

0.106

0.107

0.108

0.109

0.110

0.111

CH3COONH4

1M

CH3COONH4

1M đã axit hóa

NH2OH.HCl

0.04M trong

HOAc 25%

CH3COONH4

3.2M Trong

HNO3 20%

Cường thủy

Nền

Độ

hấ

p t

hụ

A

Hình 3.1 Ảnh hƣởng của các nền ở từng nồng độ

Các giá trị độ hấp thụ A thu được cho thấy nhìn chung đối với các nguyên tố ở

các nồng độ, giá trị A thu được không thay đổi nhiều, chúng có xu hướng tăng dần

từ nền CH3COONH4 1M CH3COONH4 1M axit hóa NH2OH.HCl 0,04M

trong HOAc 25% CH3COONH4 3,2M trong HNO3 20% và hơi giảm ở nền là hỗn

hợp cường thủy. Độ hấp thụ A thu được ở nền CH3COONH4 thấp nhất, với nền là

CH3COONH4 3,2M trong HNO3 20% cho độ hấp thụ A cao nhất.

3.2 Khảo sát tỉ lệ khí cháy trong phép đo ngọn lửa

3.2.1 Đo nguyên tố chì

Lấy dung dịch Pb 5 mg/l, điều chỉnh lượng khí C2H2, giữ nguyên lượng không

khí nén đưa vào theo các tỉ lệ (bảng 3.11), sau đó đo độ hấp thụ A.

Bảng 3.11 Độ hấp thụ A của chì thay đổi theo tỉ lệ khí cháy

Tỉ lệ khí (C2H2: không khí) Độ hấp thụ A

2:10 0,047

1,5:10 0,045

1:10 0,045

0,5:10 0,043

Kết quả cho thấy tỉ lệ khí C2H2: không khí là 2:10 cho độ hấp thụ A lớn nhất.


- 42 -

3.2.2 Đo nguyên tố cadimi

Tiến hành tương tự như với nguyên tố chì, sử dụng dung dịch cadimi 0,5 mg/l,

giữ nguyên lượng không khí nén đưa vào theo các tỉ lệ, kết quả như trong bảng

3.12:

Bảng 3.12 Độ hấp thụ A của cadimi thay đổi theo tỉ lệ khí cháy

Tỉ lệ khí (C2H2: không khí) Độ hấp thụ A

2:10 0,087

1,5:10 0,068

1:10 0,059

0,5:10 0,056

Kết quả cho thấy tương tự như chì, tỉ lệ khí C2H2: không khí là 2:10 cho độ

hấp thụ A lớn nhất.

3.3 Khảo sát tốc độ hút mẫu trong phép đo ngọn lửa


Điều chỉnh tốc độ hút mẫu với 2ml dung dịch chì 5mg/l, rồi đo độ hấp thụ A,

kết quả được trình bày tại bảng 3.13:

Bảng 3.13 Độ hấp thụ A của chì thay đổi theo tốc độ hút mẫu

Thời gian hút mẫu (giây, s) Tốc độ hút (ml/phút) Độ hấp thụ A

100 1,2 0,014

75 1,6 0,035

61 2 0,039

30 4 0,048

24 5 0,046


- 43 -

20 6 0,045

19 6,3 0,045

Độ hấp thụ A đạt cực đại khi tốc độ hút mẫu là 4 ml/phút.


Điều chỉnh tốc độ hút mẫu với 2ml dung dịch cadimi 0,5mg/l, rồi đo độ hấp

thụ A. Kết quả được trình bày tại bảng 3.14

Bảng 3.14 độ hấp thụ A của cadimi thay đổi theo tốc độ hút mẫu

Thời gian hút mẫu (giây, s) Tốc độ hút (ml/phút) Độ hấp thụ A

52 2,3 0,059

40 3 0,068

30 4 0,079

27 4,4 0,080

24 5 0,063

20 6 0,059

18 6,7 0,046

Độ hấp thụ A đạt cực đại khi tốc độ hút mẫu là 5 ml/phút.

3.4 Khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hóa trong phép đo ngọn lửa


Đo độ hấp thụ A của chì trong dung dịch chì 5mg/l với từng chiều cao đèn, kết

quả trình bày trong bảng 3.15


- 44 -

Bảng 3.15 Độ hấp thụ A của chì thay đổi theo chiều cao đèn

Chiều cao đèn (mm) Độ hấp thụ A

8 0,040

7 0,041

6 0,043

5 0,034

4 0,021

Độ hấp thụ A đạt cực đại khi chiều cao đèn là 6mm.


Đo độ hấp thụ A của cadimi trong dung dịch cadimi 0,5mg/l với từng chiều

cao đèn, kết quả trình bày trong bảng 3.16

Bảng 3.16 Độ hấp thụ A của cadimi thay đổi theo chiều cao đèn

Chiều cao đèn (mm) Độ hấp thụ A

8 0,0511

7 0,0612

6 0,0612

5 0,0813

4 0,0703

Độ hấp thụ A đạt cực đại khi chiều cao đèn là 5mm.

3.5 Khảo sát giới hạn phát hiện (GHPH) trong phép đo ngọn lửa

Giới hạn phát hiện là nồng độ thấp nhất có thể phát hiện được, nồng độ này

lớn hơn mẫu trắng với độ tin cậy 99%.

3.5.1 Giới hạn phát hiện nguyên tố chì


- 45 -

Để xác định giới hạn phát hiện của phương pháp, chúng tôi tiến hành đo 7 lần

mẫu dung dịch chuẩn chì nồng độ 1mg/l, chấp nhận sự sai khác giữa mẫu chuẩn và

mẫu trắng không đáng kể các điều kiện đo như khi lập đường chuẩn. Kết quả như

trong bảng 3.17:

Bảng 3.17 Kết quả phân tích mẫu chì 1mg/l

Thứ tự Hàm lượng Chì đo được (mg/l) Độ thu hồi (%)

Đo lần 1 1,02 102

Đo lần 2 1,00 100

Đo lần 3 1,04 104

Đo lần 4 1,07 107

Đo lần 5 1,04 104

Đo lần 6 0,91 91

Đo lần 7 1,03 103

Trung bình 7 lần đo 1,02 101,57

Từ đó ta có:

Độ lệch chuẩn (S): 0,05

Giá trị trung bình: 1,02

Bậc tự do (n-1): 6

Giá trị t tra bảng với độ tin cậy 99%: 3,143

GHPH= t X S = 3,143 X 0,05 = 0,16(mg/l).

3.5.2 Giới hạn phát hiện nguyên tố cadimi

Tương tự như với nguyên tố chì, chúng tôi tiến hành đo 7 lần mẫu dung dịch

chuẩn cadimi nồng độ 0,1mg/l, chấp nhận sự sai khác giữa mẫu chuẩn và mẫu trắng


- 46 -

không đáng kể các điều kiện đo như khi lập đường chuẩn. Kết quả được trình bày

trong bảng 3.18:

Bảng 3.18 Kết quả phân tích cadimi 0,1mg/l

Thứ tự Hàm lượng cadimi đo được (mg/l) Độ thu hồi (%)

Đo lần 1 0,089 103

Đo lần 2 0,103 103

Đo lần 3 0,102 102

Đo lần 4 0,101 101

Đo lần 5 0,102 102

Đo lần 6 0,103 103

Đo lần 7 0,102 102


Từ đó ta có:





GHPH= t X S = 3,143 X 0,005 = 0,0158(mg/l).

3.6 Xây dựng đƣờng chuẩn trong phép đo ngọn lửa

3.6.1 Xây dựng đƣờng chuẩn định lƣợng nguyên tố chì

Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn chì có nồng độ 1mg/l, 2mg/l, 4mg/l, 6mg/l,

10mg/l từ dung dịch chuẩn gốc chì 1000ppm và một mẫu trắng. Dung dịch được

chuẩn bị trong nền axit HCl đặc. Tiến hành ghi đo phổ hấp thụ nguyên tử của chì


- 47 -

theo kĩ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa. Sự phụ thuộc giữa độ hấp thụ và nồng

độ chì được đưa ra ở hình 3.2:

y = 0.0102x

R2 = 0.9971

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0 2 4 6 8 10 12

Nồng độ chì (mg/l)

Độ

hấ

p t

hụ

(A

)

Hình 3.2 Đƣờng chuẩn định lƣợng chì

Đường chuẩn xác định chì có độ dốc 0,0102, hệ số tương quan 0,9971, khoảng

tuyến tính của đường từ 1mg/l đến 10 mg/l.

3.6.2 Xây dựng đƣờng chuẩn định lƣợng nguyên tố cadimi

Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn cadimi có nồng độ 0,5mg/l, 1mg/l, 2mg/l,

4mg/l, 5mg/l từ dung dịch chuẩn gốc cadimi 1000ppm và một mẫu trắng. Dung dịch

được chuẩn bị trong nền axit HCl đặc. Tiến hành ghi đo phổ hấp thụ nguyên tử của

cadimi theo kĩ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa. Sự phụ thuộc giữa độ hấp thụ và

nồng độ cadimi được đưa ra ở hình 3.3:

y = 0.1964x

R2 = 0.9978

0.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

0 2 4 6Nồng độ Cadimi (mg/l)

Độ

hấp

th

ụ (

A)


- 48 -

Hình 3.3 Đƣờng chuẩn định lƣợng cadimi

Đường chuẩn xác định cadimi có độ dốc 0,1964, hệ số tương quan 0,9978,

khoảng tuyến tính của đường từ 0,5mg/l đến 5 mg/l.

3.7 Xây dựng đƣờng chuẩn trong phép đo lò Graphit

3.7.1 Xây dựng đƣờng chuẩn định lƣợng nguyên tố chì

Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn chì có nồng độ 5g/l, 10g/l, 20g/l,

30g/l, 50g/l từ dung dịch chuẩn gốc chì 1000ppm và một mẫu trắng. Dung dịch

được chuẩn bị trong nền axit HNO3 10%. Tiến hành ghi đo phổ hấp thụ nguyên tử

của chì theo kĩ thuật nguyên tử hóa bằng lò Graphit. Sự phụ thuộc giữa độ hấp thụ

A và nồng độ chì được đưa ra ở hình 3.4:

y = 0.0013x

R2 = 0.9948

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0 10 20 30 40 50 60

Nồng độ chì (ug/l)

Độ

hấ

p t

hụ

(A)

Hình 3.4 Đƣờng chuẩn định lƣợng chì

Đường chuẩn xác định chì có độ dốc 0,0013, hệ số tương quan 0,9948, khoảng

tuyến tính của đường từ 5g/l đến 50 g/l.

3.7.2 Xây dựng đƣờng chuẩn định lƣợng nguyên tố cadimi

Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn cadimi có nồng độ 1g/l, 2g/l, 4g/l,

8g/l, 10g/l từ dung dịch chuẩn gốc cadimi 1000ppm và một mẫu trắng. Dung

dịch được chuẩn bị trong nền axit HNO3 10%. Tiến hành ghi đo phổ hấp thụ nguyên


- 49 -

tử của cadimi theo kĩ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa. Sự phụ thuộc giữa độ hấp

thụ và nồng độ cadimi được đưa ra ở hình 3.5:

y = 0.0019x

R2 = 0.9968

0.000

0.005

0.010

0.015

0.020

0 2 4 6 8 10 12

Nồng độ cadimi (ug/l)

Độ

hấ

p t

hụ

(A

)

Hình 3.5 Đƣờng chuẩn định lƣợng cadimi

Đường chuẩn xác định cadimi có độ dốc 0,0019, hệ số tương quan 0,9968,

khoảng tuyến tính của đường từ 1/l đến 10 g/l.

3.8 Khảo sát giới hạn phát hiện (GHPH) trong phép đo không ngọn lửa


Để xác định giới hạn phát hiện của phương pháp, chúng tôi tiến hành đo 7 lần

mẫu dung dịch chuẩn chì nồng độ 5g/l, các điều kiện đo như khi lập đường chuẩn.

Chấp nhận sự sai khác giữa mẫu chuẩn và mẫu trắng không đáng kể. Kết quả như

trong bảng 3.19:

Bảng 3.19 Kết quả phân tích chì 5 g/l

Thứ tự Hàm lượng Pb đo được (g/l) Độ thu hồi (%)

Đo lần 1 4,92 89

Đo lần 2 4,96 103

Đo lần 3 5,03 102

Đo lần 4 5,07 101

Đo lần 5 4,12 102

Đo lần 6 5,08 103


- 50 -

Đo lần 7 6,01 102


Từ đó ta có:





GHPH= t X S = 3,143 X 0,5492 = 1,73(g/l).


Để xác định giới hạn phát hiện của phương pháp, chúng tôi tiến hành đo 1

mẫu trắng và 7 lần mẫu dung dịch chuẩn cadimi nồng độ 0,5g/l, các điều kiện đo

như khi lập đường chuẩn. Kết quả như trong bảng 3.20:

Bảng 3.20 Kết quả phân tích cadimi 0,5 g/l

Thứ tự Hàm lượng Cd đo được (g/l) Độ thu hồi (%)

Mẫu trắng 0

Đo lần 1 0,25 50

Đo lần 2 0,32 64

Đo lần 3 0,35 70

Đo lần 4 0,42 84

Đo lần 5 0,57 114

Đo lần 6 0,6 120

Đo lần 7 0,64 128

Trung bình 7 lần đo 0,45 90


- 51 -

Từ đó ta có:





GHPH= t X S = 3,143 X 0,153 = 0,48(g/l).

3.9 Phân tích dạng chì và cadimi trong mẫu trầm tích và mẫu đất

3.9.1. Phân tích xác định dạng chì và cadimi trong mẫu đất và trầm tích

Chúng tôi đã tiến hành phân tích xác định hàm lượng các dạng cadimi và chì

trong mẫu đất và trầm tích theo quy trình (như trong hình 1.2):

Cân chính xác 1 g mẫu sau khi đã sấy khô vào ống li tâm 50 ml, thêm 10 ml

CH3COONH4 1M, lắc đều trong 1 giờ bằng máy lắc ở nhiệt độ phòng rồi li tâm với

tốc độ 3000 vòng/phút trong 15 phút để thu phân đoạn trao đổi (F1) trong dịch

chiết.

Cặn còn lại tiếp tục cho 20 ml CH3COONH4 1M đã axit hóa đến pH=5 với

CH3COOH, lắc đều trong 5 giờ bằng máy lắc ở nhiệt độ phòng rồi li tâm với tốc độ

3000 vòng/phút trong 15 phút để thu phân đoạn liên kết với cacbonat (F2) trong

dịch chiết.

Phần cặn còn lại cho thêm 20 ml NH2OH.HCl 0,04M trong (v/v) HOAc 25 %,

lắc đều trong 5 giờ ở 950C bằng máy lắc sau đó li tâm với tốc độ 3000 vòng/phút

trong 15 phút để thu phân đoạn liên kết với sắt - mangan oxit (F3) trong dịch chiết.

Cho tiếp 10 ml CH3COONH4 3,2M trong HNO3 20% vào phần cặn, lắc đều ở

nhiệt độ phòng trong 0,5 giờ sau đó li tâm với tốc độ 3000 vòng/ phút trong 15 phút

để thu phân đoạn liên kết với các hợp chất hữu cơ (F4) trong dịch chiết.

Phần cặn dư còn lại được chuyển sang cốc thủy tinh 50 ml cho thêm 21 ml

axit clohidric, sau đó cho thêm từ từ 7 ml axit nitric (hỗn hợp cường thủy), ngâm


- 52 -

trong 16 giờ ở nhiệt độ phòng sau đó đun hoàn lưu ở 800C trong 2 giờ đến khi gần

cạn. Để nguội, định mức bằng nước cất đến 25 ml rồi tiến hành lọc lấy dung dịch

chứa kim loại chì và cadimi ở dạng cặn dư (F5).

3.9.2. Phân tích xác định hàm lƣợng tổng số chì và cadimi trong trầm tích và

đất

Mẫu đất và trầm tích cũng được phân hủy bằng cường thủy: Cân 1g mẫu khô

cho vào cốc thủy tinh 50 ml rồi tiến hành giống như phần cặn dư.

Xác định hàm lượng theo phương pháp HTNT với kĩ thuật ngọn lửa và không

ngọn lửa.

Tiến hành làm 3 lần, ở mỗi lần làm tại mỗi vị trí lấy mẫu tiến hành làm 2 mẫu

song song trong cùng điều kiện, loại bỏ sai số thô và xử lí kết quả thu được. Kết quả

được trình bày trong bảng 3.21 và 3.22:

Bảng 3.21 Hàm lƣợng các dạng và tổng kim loại chì và cadimi trong trầm tích

Vị trí lấy mẫu Các dạng Pb(mg/kg) Cd(mg/kg)

Cầu Diễn

F1 0,090,01 0,2540,013

F2 23,810,29 0,6090,030

F3 20,000,23 0,4060,020

F4 3,810,19 0,0360,002

F5 43,951,20 0,1580,008

Tổng 5 dạng 91,671,28 1,4630,073

Tổng phá cường thủy 86,5 ± 0,31 1,193±0,006

Thanh Liệt

F1 0,030,01 0,9900,049

F2 7,620,38 4,5690,228

F3 15,240,76 2,1830,109

F4 1,870,09 0,5080,025

F5 52,151,61 0,8250,041


- 53 -


Tổng 5 dạng 76,901,85 9,0740,454

Tổng phá cường thủy 64,77±0,23 7,898±0,055

Khe Tang

F1 0,060,01 0,4820,024

F2 7,620,38 1,8780,094

F3 14,290,71 1,0660,053

F4 3,330,17 0,2280,011

F5 40,421,02 0,5710,029

Tổng 5 dạng 65,711,31 4,2260,211


Ba Đa

F1 0,050,01 0,2030,010

F2 10,480,52 0,0600,003

F3 12,380,23 0,4570,023

F4 2,380,12 0,1260,006

F5 40,432,02 0,0710,004

Tổng 5 dạng 65,712,10 0,9170,012


Quế

F1 0,020,01 0,0060,001

F2 2,560,13 0,1140,006

F3 7,620,18 0,4570,023

F4 2,860,14 0,1900,010

F5 22,421,12 0,0070,001

Tổng 5 dạng 35,481,15 0,7730,026


Tế Tiêu

F1 0,030,01 0,0150,001

F2 2,650,13 0,0580,003

F3 6,670,33 0,1290,005


- 54 -


F4 2,860,14 0,1220,007

F5 16,370,52 0,1360,008

Tổng 5 dạng 25,700,64 0,4610,012


Mai lĩnh

F1 0,09±0,00 0,001±0,000

F2 22,381±0,85 0,008±0,000

F3 28,571±0,83 0,457±0,016

F4 9,52±0,48 0,221±0,011

F5 45,714±1,37 0,147±0,004

Tổng 5 dạng 106,19±1,88 0,834±0,020


Đập Phùng

F1 0,03±0,00 0,014±0,000

F2 2,38±0,09 0,001±0,000

F3 15,24±0,76 0,457±0,014

F4 10,48±0,30 0,166±0,003

F5 38,10±1,45 0,003±0,000

Tổng 5 dạng 66,19±1,67 0,640±0,014


Cầu Đọ

F1 0,18±0,00 0,015±0,001

F2 6,23±0,12 0,268±0,013

F3 8,74±0,12 0,383±0,015

F4 7,63±0,38 0,266±0,011

F5 14,85±0,53 0,788±0,019

Tổng 5 dạng 37,62±0,68 1,719±0,030



- 55 -

Sự phân bố của các dạng chì và cadimi trong trầm tích của từng điểm được

trình bày dưới dạng đồ thị 3.6 dưới đây.

Trầm tích cầu Diễn

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Pb CdNguyên tố

%

F5

F4

F3

F2

F1

Trầm tích Thanh Liệt

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Pb CdNguyên tố

%

F5

F4

F3

F2

F1

Trầm tích Khe Tang

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Pb CdNguyên tố

%

F5

F4

F3

F2

F1

Trầm tích Ba Đa

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Pb CdNguyên tố

%F5

F4

F3

F2

F1

Trầm tích Đập Phùng

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Pb CdNguyên tố

%

F5

F4

F3

F2

F1

Trầm tích Mai Lĩnh

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Pb CdNguyên tố

%

F5

F4

F3

F2

F1

Trầm tích Tế Tiêu

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Pb CdNguyên tố

%

F5

F4

F3

F2

F1

Trầm tích Quế

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Pb CdNguyên tố

%

F5

F4

F3

F2

F1


- 56 -

Trầm tích cầu Đọ

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Pb CdNguyên tố

%

F5

F4

F3

F2

F1

Hình 3.6: Sự phân bố các dạng kim loại trong trầm tích

Một bức tranh tổng quát về hàm lượng tổng số kim loại chì và cadimi của các

điểm khảo sát trên sông Nhuệ và Đáy từ thượng lưu xuống hạ lưu được trình bày

trên đồ thị trong hình 3.7

Tổng hàm lượng chì tại các điểm trên sông Nhuệ

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

Địa điểm lấy mẫu

Hàm

lư

ợng m

g/k

g

Diễn

Thanh Liệt

Khe Tang

Ba Đa

Tổng hàm lượng chì tại các điểm trên sông Đáy

0.00

50.00

100.00

150.00


Hàm

lư

ợn

g m

g/k

g Phùng

Mai Lĩnh

Tế Tiêu

Quế

Đọ

Tổng hàm lượng cadimi tại các điểm trên sông

Nhuệ

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00


Hàm

lư

ợn

g

mg

/kg Diễn

Thanh Liệt

Khe Tang

Ba Đa

Tổng hàm lượng cadimi tại các điểm trên sông

Đáy

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00


Hàm

lư

ợng

mg/k

g

Phùng

Mai Lĩnh

Tế Tiêu

Quế

Đọ

Hình 3.7 Tổng hàm lƣợng các kim loại trong trầm tích dọc lƣu vực

sông Nhuệ và sông Đáy

Bảng 3.12 và hình 3.7 cho thấy tổng hàm lượng chì tại các điểm nghiên cứu

trên lưu vực sông Nhuệ dọc theo lưu vực sông từ thượng nguồn giảm dần theo thứ


- 57 -

tự Cầu Diễn Thanh Liệt Khe Tang = Ba Đa. Kết quả này tương đồng với

nghiên cứu trước đó [35, 36] rằng tổng số hàm lượng chì tại Cầu Diễn lớn hơn tại

Thanh Liệt. Mặt khác, tổng hàm lượng chì tại Khe Tang bằng tổng hàm lượng chì

tại Ba Đa mặc dù Khe Tang nằm gần Thanh Liệt và Cầu Diễn hơn, điều này ngoài

nguyên nhân do nước khu vực Khe Tang có chứa nhiều nước thải sinh hoạt có hàm

lượng kim loại thấp, nó còn do ảnh hưởng của nguồn thải tại Ba Đa chứa lượng chì

cao hơn từ nguồn thải của khu công nghiệp Đồng Văn. Kết quả này cũng phù hợp

với nghiên cứu kim loại nặng trong nước [6], hàm lượng chì trong cặn lơ lửng tại

Khe Tang thấp, do đó, sự sa lắng chì từ cặn lơ lửng xuống trầm tích và sự lan truyền

ô nhiễm theo dòng nước cũng vì thế mà thấp.

Tổng hàm lượng cadimi tăng từ Cầu Diễn đến Thanh Liệt, sau đó giảm dần

theo thứ tự Thanh Liệt Khe Tang Ba Đa. Trong các nghiên cứu trước đó [35,

36, 37] cũng chỉ ra rằng hàm lượng tổng cadimi tại Thanh Liệt lớn hơn Cầu Diễn,

cadimi trong cặn lơ lửng của sông Tô Lịch tại điểm Thanh Liệt trước khi hợp lưu

với sông Nhuệ là rất lớn, hàm lượng cadimi từ 1,1 đến 25 mg/kg. Như vậy đã có sự

lan truyền ô nhiễm từ sông Tô Lịch đến sông Nhuệ thông qua sự hấp phụ trên cặn lơ

lửng và sa lắng xuống trầm tích khiến cho hàm lượng tổng cadimi tại Khe Tang lớn

hơn Cầu Diễn. Tuy nhiên, từ Khe Tang đến Ba Đa, tổng số hàm lượng cadimi lại

giảm, điều này có thể giải thích do nước khu vực Khe Tang như đã nêu ở trên chứa

chủ yếu là nước thải sinh hoạt có hàm lượng kim loại thấp [6], đồng thời, cadimi

trong dạng trao đổi (F1) tại Ba Đa so với hàm lượng tổng số tại đó tương đối lớn

(22,1%), lớn nhất trong tất cả các điểm nghiên cứu, nên cadimi dễ dàng thoát vào

cột nước, dẫn đến làm giảm lượng cadimi trong trầm tích ở Ba Đa.

Trên lưu vực sông Đáy, hàm lượng tổng của cả chì và cadimi tăng từ Đập

Phùng đến Cầu Mai Lĩnh, sau đó giảm ở Tế Tiêu và tăng dần từ Tế Tiêu Cầu

Quế Cầu Đọ (hình 3.7). Hàm lượng kim loại được tìm thấy tại Cầu Mai Lĩnh lớn

có thể giải thích là do tại đây có nhiều cơ sở thu gom, xử lý, tái chế các thùng phuy

kim loại, nước thải không được xử lý mà đổ thẳng xuống sông [6]. Mặt khác, đoạn

nước sông chảy qua cầu Mai Lĩnh chảy với lưu lượng rất nhỏ, mực nước thấp, lòng


- 58 -

sông nhỏ như một con mương và có những thời điểm trong năm đoạn sông chảy qua

đây gần như đứng yên, thậm chí còn chảy ngược dòng. Đây là đặc điểm khiến cho

hàm lượng kim loại nặng ở đây rất cao và ít bị lan truyền theo dòng nước nên lượng

kim loại nặng giảm từ Cầu Mai Lĩnh đến Tế Tiêu. Từ Tế Tiêu Cầu Quế Cầu

Đọ, có thể giải thích hàm lượng kim loại nặng tăng dần là do các cơ sở sản xuất, các

nhà máy, các khu công nghiệp tại Hà Nam thải nước thải thẳng ra sông mà không

qua xử lý. Đồng thời, Cầu Đọ còn là điểm giao nhau của hai con sông Nhuệ và Đáy

nên chịu ảnh hưởng của cả hai con sông này.

Hình 3.6 cho thấy hàm lượng chì trên cả sông Nhuệ và sông Đáy đều tập trung

chủ yếu ở dạng cặn dư (F5) với hàm lượng 40%.

Tiếp đến là phân bố ở dạng liên kết với oxit sắt- mangan với hàm lượng

20%, duy nhất chỉ có ở Cầu Diễn, hàm lượng chì phân bố nhiều thứ hai ở dạng liên

kết với cacbonat, chiếm 26%. Tuy nhiên hàm lượng chì tại Cầu Diễn trong dạng

liên kết với oxit sắt- mangan cũng chiếm tới hơn 20% (21,8%).

Hàm lượng chì thấp nhất ở dạng trao đổi, đều 0,5% so với tổng hàm lượng

của chúng. Điều này cho thấy mức đáp ứng sinh học của chì không cao so với hàm

lượng tổng trong trầm tích tại các điểm nghiên cứu trên lưu vực sông Nhuệ - Đáy.

Hàm lượng cadimi tại các vị trí lấy mẫu trên sông Nhuệ tập trung chủ yếu

trong dạng cacbonat (hơn 40%), sau đó đến dạng liên kết với oxit sắt - mangan (lớn

hơn 20%), duy nhất tại Ba Đa hàm lượng lớn nhất lại nằm trong dạng liên kết với

oxit sắt- mangan (50%) sau đó là dạng trao đổi (22,1%). Tổng 2 dạng trao đổi và

liên kết với cacbonat tại Ba Đa là 28,7%, còn lại tại các vị trí lấy mẫu đều lớn hơn

55%. Dạng trao đổi tại các vị trí lấy mẫu trên sông Nhuệ đều lớn hơn 0,2mg/kg (lớn

hơn 10% so với hàm lượng tổng tương ứng), dạng liên kết với cacbonat đều có hàm

lượng lớn hơn 0,06mg/kg, đặc biệt tại Thanh Liệt dạng trao đổi có hàm lượng

1mg/kg (chiếm 10%), dạng liên kết với cacbonat có hàm lượng 4,6 mg/kg

(chiếm 50%). Điều này cho thấy nguy cơ ảnh hưởng tới môi trường sinh thái của


- 59 -

cadimi trong trầm tích lưu vực sông Nhuệ do khả năng đáp sinh học cao của nguyên

tố này.

Trên sông Đáy, hàm lượng cadimi tập trung chủ yếu trong 3 dạng liên kết với

oxit sắt- mangan+ liên kết với các hợp chất hữu cơ + cặn dư (F3+F4+F5), tổng 3

dạng này đều 84%. Dạng cadimi trao đổi hàm lượng đều nhỏ hơn 0,02mg/kg (nhỏ

hơn 4% so với hàm lượng tổng tương ứng). Dạng cacbonat cao nhất cũng chỉ

0,27mg/kg trong trầm tích Cầu Đọ, còn lại đều nhỏ hơn 0,12mg/kg. Điều này cho

thấy khả năng đáp ứng sinh học của cadimi trong trầm tích sông Đáy không cao

bằng sông Nhuệ.

Kết quả phân tích hàm lượng kim loại trong đất được trình bày trong bảng

3.22, hình 3.8 và hình 3.9

Bảng 3.22 Hàm lƣợng các dạng và tổng kim loại chì và cadimi trong đất


Đất trồng Cải

ngồng - Đông

Anh

F1 0,29±0,01 0,058±0,002

F2 3,91±0,16 0,280±0,007

F3 3,13±0,03 0,280±0,014

F4 2,64±0,07 0,080±0,004

F5 14,29±0,21 0,150±0,002

Tổng 5 dạng 24,25±0,28 1,4630,073


Đất trồng Cải

canh - Đông

Anh

F1 0,25±0,01 0,019±0,001

F2 5,86±0,23 0,240±0,010

F3 2,91±0,14 0,320±0,012

F4 2,53±0,13 0,069±0,001

F5 20,24±0,26 0,375±0,019

Tổng 5 dạng 31,78±0,40 1,259±0,025



- 60 -


Đất trồng rau

Muống cạn -

Đông Anh

F1 0,120±0,00 0,158±0,006

F2 2,780±0,14 0,312±0,012

F3 15,240±0,59 0,406±0,020

F4 4,760±0,15 0,174±0,007

F5 34,520±1,62 0,275±0,010

Tổng 5 dạng 65,711,31 1,325±0,027


Đất trồng rau

Muống cạn-

Thanh Liệt

F1 0,053±0,002 0,166±0,003

F2 11,79±0,55 0,497±0,021

F3 13,33±0,27 0,690±0,020

F4 5,71±0,08 0,579±0,015

F5 47,62±1,81 0,123±0,004

Tổng 5 dạng 78,51±1,91 2,055±0,033


Đất trồng rau

Muống cạn -

Cầu Diễn

F1 0,04±0,00 0,305±0,009

F2 7,62±0,24 0,508±0,025

F3 9,52±0,20 0,609±0,023

F4 1,46±0,02 0,250±0,004

F5 46,43±2,00 0,375±0,012

Tổng 5 dạng 65,08±2,02 2,046±0,038


Sự phân bố hàm lượng các dạng của kim loại chì và cadimi trong đất trồng rau

trên địa bàn nghiên cứu được trình bày dưới dạng đồ thị trên hình 3.8.


- 61 -

Đất trồng rau Cải ngồng- Đông

Anh

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

Chì CadimiNguyên tố

%

F5

F4

F3

F2

F1

Đất trồng rau Cải canh- Đông Anh

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0


%

F5

F4

F3

F2

F1

Đất trồng rau Muống cạn- Đông

Anh

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0


%

F5

F4

F3

F2

F1

Đất trồng rau Muống cạn_ Cầu

Diễn

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0


%

F5

F4

F3

F2

F1

Đất trồng rau Muống cạn_Thanh

Liệt

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0


%

F5

F4

F3

F2

F1

Hình 3.8 Sự phân bố các dạng kim loại trong đất


- 62 -

Tổng kim loại Chì trong đất

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

ĐA-Cải

ngồng

ĐA-Cải

canh

ĐA-

Muống

cạn

TL-

Muống

cạn

CD-

Muống

cạnCác vị trí lấy mẫu

Hàm

lƣ

ợn

g (

mg/k

g)

Tổng kim loại Cadimi trong đất

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

ĐA-Cải

ngồng

ĐA-Cải

canh

ĐA-

Muống

cạn

TL-

Muống

cạn

CD-

Muống

cạn

Các vị trí lấy mẫu

Hà

m l

ƣợ

ng

(m

g/k

g)

Hình 3.9 Hàm lƣợng tổng các kim loại trong đất

Hình 3.9 cho thấy tổng hàm lượng nguyên tố cadimi trong 3 mẫu đất tại Đông

Anh đều <1,5 mg/kg, mẫu đất Thanh Liệt và Cầu Diễn đều >2 mg/kg cho thấy đất

tại Thanh Liệt và Cầu Diễn ô nhiễm cadimi hơn tại Đông Anh. Mặc dù điểm Đông

Anh gần khu công nghiệp, nhưng tại Cầu Diễn và Thanh Liệt, các điểm này lại

được vớt bùn từ sông Tô Lịch và Sông Nhuệ đổ lên, nên đây có thể là một trong

những nguyên nhân làm tăng hàm lượng kim loại trong đất tại 2 điểm này (xem

hình 3.7).

Tổng 2 dạng F1+F2 (trong hình 3.8) tại tất cả các điểm lấy mẫu đều rất cao

(>25% so với hàm lượng tổng tương ứng), thấp nhất là 25,3% (0,26mg/kg). Dạng

F1 có hàm lượng thấp nhất là 0,019 mg/kg tại Đông Anh trên đất trồng cải canh,

Điều này cho thấy nguy cơ ảnh hưởng của cadimi vào cây trồng lớn do khả năng

đáp ứng sinh học cao của cadimi trong đất trồng tại cả 3 điểm nghiên cứu: Cầu

Diễn, Đông Anh và Thanh Liệt.

Tuy nhiên nếu tính riêng từng điểm thì tổng cadimi trong dạng F1+F2 của đất

tại Đông Anh nằm trong khoảng 25 ÷ 40% (cao nhất là 39,86% tại đất trồng cải

ngồng, cao hơn cả tổng F1+F2 trong đất CD: 39,69% và TL: 32,28%) dù hàm lượng

tổng số cadimi trong đất Đông Anh thấp hơn CD và TL. Điều này cho thấy nguy cơ

nhiễm cadimi từ đất trồng rau tại cả ba điểm xấp xỉ nhau. Có thể giải thích kết quả

này có được do giá trị pH đất tại các điểm là khác nhau. Tại phòng Hóa phân tích

(Viện Hóa học) cũng đã nghiên cứu sâu hơn về vấn đề này (bảng 3.23), cho thấy đất


- 63 -

tại Đông Anh có pH (6,10) thấp hơn đất Cầu Diễn (6,90) và Thanh Liệt (8,80). Theo

như E, E Golia và CCs [33], nếu đất có pH axit sẽ dẫn đến việc hòa tan kim loại dễ

và các ion có khả năng trao đổi tốt hơn những đất có độ pH trung tính hoặc kiềm.

Trên địa bàn nghiên cứu, pH ở Thanh Liệt mang tính kiềm, do vậy dạng kim loại

tan và trao đổi sẽ thấp hơn 2 điểm Cầu Diễn và Đông Anh (hình 3.8), pH tại Đông

Anh chỉ là 6,10 nên cho giá trị tổng 2 dạng trao đổi và cacbonat cao nhất.

Bảng 3.23 Giá trị pH của các mẫu đất nghiên cứu

Địa điểm CD - MC ĐA - MC TL - MC ĐA - CC ĐA - CN

pH(H20) 7,06 0,18 6,08 0,26 9,58 0,34 5,72 0,33 5,80 0,33

CC = cải canh; CN = cải ngồng; MC = muống cạn

Hàm lượng F1 trong đất trồng rau muống tại cả ba điểm nghiên cứu nói chung

và tại Đông Anh nói riêng đều lớn hơn trong đất trồng rau cải. Nguyên nhân có thể

do quy trình canh tác, bón phân, tưới tiêu, sử dụng thuốc bảo vệ thực vật cho từng

loại rau là khác nhau, dẫn đến kim loại trong đất có thể thay đổi với mức độ khác

nhau.

Đối với nguyên tố chì, hàm lượng cao nhất nằm trong dạng cặn dư (F5), ở tất

cả các mẫu, hàm lượng trong dạng này đều lớn hơn 55%. Tổng 2 dạng F1+F2 đều <

20% tổng hàm lượng tương ứng. Hàm lượng cao nhất trong F1 là 0,29mg/kg (1,2%)

tại Đông Anh (đất trồng cải ngồng). Theo đó, mức độ đáp ứng sinh học của chì là

không cao bằng cadimi. Điều này phù hợp với các công bố khác đã tham khảo được

[30, 33].

Mặt khác, ta còn nhận thấy cả ba mẫu đất lấy từ Đông Anh đều có lượng chì

trong F1 lớn hơn 0,1mg/kg, (lớn hơn hai mẫu đất Thanh Liệt và Cầu Diễn: Hàm

lượng chì trong F1 đều nhỏ hơn 0,05mg/kg) mặc dù tổng hàm lượng chì trong ba

mẫu đất tại Đông Anh thấp hơn trong đất tại Cầu Diễn và Thanh Liệt. Điều này cho

thấy khả năng đáp ứng sinh học của chì trong đất Đông Anh cao hơn Thanh Liệt và


- 64 -

Cầu Diễn. Có thể giải thích là do cấu tạo địa chất, do độ pH, hoặc do thành phần cơ

giới của đất dẫn đến hàm lượng chì trong F1 cao hơn.

Một điều nữa là hai mẫu đất trồng cải tại Đông Anh có tổng lượng chì thấp

hơn nhiều so với đất trồng rau muống, tuy nhiên hàm lượng trong F1 của hai mẫu

đất trồng cải lại cao hơn, thậm chí còn lớn hơn cả lượng chì trong F1 ở đất Cầu

Diễn và Thanh Liệt. Điều này cũng có thể giải thích là với loại rau trồng khác nhau,

quy trình chăm bón, tưới tiêu khác nhau tác động đến chất lượng đất trồng trọt và

làm thay đổi các dạng tồn tại của kim loại.

Kết quả phân tích dạng trao đổi và dạng cacbonat của Cd và Pb thu được khá

tương đồng với kết quả của những công bố khác [30, 33, 40, 47]. Nhưng riêng kết

quả của dạng cacbonat thì mẫu trên địa bàn nghiên cứu lớn hơn nhiều. Chỉ có thể

giải thích rằng, khu vực nghiên cứu có tính chất đa dạng hơn [45], nên thành phần

cấu tạo của đất có nhiều tính chất khác. Do vậy để so sánh các dạng đòi hỏi phải có

những thông số khác như : Thành phần cấu tạo hóa học cơ bản (sét, cát, Si, Ca, Mg,

Na, K…) của đất cũng như các thông số hóa lý khác (pH, Eh…).

Dưới đây là một số kết quả về thành phần đa lượng mà nhóm nghiên cứu của

phòng Hóa phân tích đã thực hiện cho các mẫu trên địa bàn nghiên cứu để minh

chứng thêm sự phân bố của các dạng kim loại nặng.

Bảng 3.24 Kết quả phân tích nguyên tố đa lƣợng trong đất

TT Mẫu %

CHC % P % N

%

Mùn

K

(g/kg)

Na

(mg/kg)

Ca

(mg/kg)

Mg

(mg/kg)

1 CD-MC 4,823 0,217 0,804 8,311 2,939 786,29 4009,95 6444,4

2 ĐA-MC 2,241 0,055 0,419 3,862 1,554 184,86 141,59 1500,0

3 TL-MC 2,437 0,096 0,462 4,200 3,514 297,53 84,07 7222,2

4 ĐA-CC 1,008 0,035 0,250 1,737 0,517 152,90 155,97 259,70

5 ĐA-CN 1,011 0,048 0,273 1,742 1,081 205,94 128,32 398,61

CC=cải canh; CN=cải ngồng; MC= muống cạn


- 65 -

Nhìn chung, đánh giá về mặt dinh dưỡng cho thấy đất Cầu Diễn có chất lượng

tốt, sau đó là đất TL, còn đất Đông Anh khá cằn cỗi.

Trên đây là kết quả bước đầu nghiên cứu của chúng tôi tại thời điểm nghiên

cứu, để biết rõ ràng hơn tiềm năng ảnh hưởng của các kim loại nặng cadimi và chì

đến môi trường đất về lâu dài thì đòi hỏi cần phải có nghiên cứu thường xuyên và

sâu hơn nữa.

3.10 Đánh giá độ chính xác của phƣơng pháp

Để đánh giá độ chính xác của phương pháp, chúng tôi sử dụng mẫu trầm tích

chuẩn MESS-3. Kết quả được trình bày tại bảng 3.25:

Bảng 3.25 Kết quả phân tích chì và cadimi trong mẫu trầm tích chuẩn

Nguyên tố Giá trị chứng chỉ

(ppm)

Kết quả phân tích

KL tổng số (ppm)

Độ thu hồi

(%)

chì 21,1 22,1 104,74

cadimi 0,24 0,21 87,50

Kết quả cho thấy phương pháp phân tích có độ chính xác cao, độ thu hồi từ

87,50% đến 104,74% đáp ứng được yêu cầu phân tích lượng vết chì và cadimi trong

mẫu môi trường.


- 66 -

KẾT LUẬN

Từ những kết quả thu được của đề tài “Phân tích dạng kim loại chì (Pb) và

cadimi (Cd) trong đất và trầm tích bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên

tử” chúng tôi rút ra kết luận sau:

1. Đã tách được 5 dạng của các kim loại Pb và Cd trong đất và trầm tích bằng

quy trình chiết liên tục.

2. Đã xác định được hàm lượng các dạng và tổng số Pb và Cd trong các mẫu

trầm tích và đất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử.

3. Đánh giá mức độ ô nhiễm và khả năng đáp ứng sinh học của cadimi và chì

tại những điểm nghiên cứu:

- Các mẫu trầm tích tại các điểm nghiên cứu:

+ Khả năng gây ô nhiễm môi trường sinh thái của chì không cao trong

trầm tích tại các điểm nghiên cứu trên lưu vực sông Nhuệ - Đáy, mặc dù hàm lượng

tổng số cao.

+ Trên lưu vực sông Nhuệ, nguy cơ ô nhiễm đến môi trường sinh thái thủy

sinh do khả năng đáp ứng sinh học cao của cadimi trong trầm tích.

+ Khả năng gây ô nhiễm môi trường sinh thái (đáp ứng sinh học) của

cadimi trong trầm tích sông Đáy thấp hơn tại sông Nhuệ.

- Các mẫu đất tại các điểm nghiên cứu:

+ Khả năng đáp ứng sinh học của cadimi cao hơn của chì.

+ Khả năng đáp ứng sinh học của chì trong đất Đông Anh cao hơn Thanh

Liệt và Cầu Diễn. Tổng hàm lượng chì trong ba mẫu đất tại Đông Anh thấp hơn

trong đất tại Cầu Diễn và Thanh Liệt.

+ Đất trồng rau cải ở Đông Anh có tổng lượng chì thấp hơn nhiều so với

đất trồng rau muống.

+ Cadimi trong đất trồng rau tại cả ba điểm nghiên cứu đều có khả năng

đáp ứng sinh học cao. Đất trồng rau tại Thanh Liệt và Cầu Diễn có hàm lượng


- 67 -

cadimi tổng cao hơn tại Đông Anh. Song nguy cơ nhiễm cadimi từ đất trồng rau tại

3 điểm lại xấp xỉ nhau do pH của đất Đông Anh axit hơn.


- 68 -

CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

Vũ Đức Lợi, Nguyễn Thanh Nga, Trần Thị Lệ Chi và các cộng sự (2010),

"Phân tích dạng một số kim loại nặng trong trầm tích thuộc lưu vực sông Nhuệ và

Đáy", Tạp chí phân tích Hóa - Lý - sinh học, số ĐB (4), tập 15, trang 26 - 33.


- 69 -

Tài liệu tham khảo

Tiếng Việt

1. Lê Lan Anh, Nguyễn Bích Diệp, Vũ Đức Lợi và CCs (2007), “Phân tích dạng

Cr (VI) trong đất và trầm tích bằng phương pháp HTNT”, Tạp chí Phân tích

Hóa, Lý và Sinh học, 12(1), tr. 59-62.

2. Lê Lan Anh, Vũ Đức Lợi, Nguyễn Thị Minh Lợi và CCS (2009), “Nghiên cứu

phân tích hàm lượng một số kim loại nặng trong rau, nước và đất khu vực Hà

nội”, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý, Sinh học, 14(3), tr. 52-57.

3. Lê Huy Bá (chủ biên) (2000), Độc học môi trường, Nxb ĐH Quốc gia TP.

HCM.

4. Bộ tài nguyên và môi trường, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam (2006),

Xây dựng chương trình và tiến hành quan trắc môi trường nước mặt lưu vực

sông Nhuệ và sông Đáy.

5. Nguyễn Tinh Dung (2000), Hóa học phân tích, phần III - Các phương pháp phân

tích định lượng hóa học, NXB Giáo dục.

6. Phạm Thị Hiên (2010), Nghiên cứu xác định hàm lượng một số kim loại nặng

trong môi trường nước sông Nhuệ - Đáy, Đồ án tốt nghiệp, Đại học Phương

Đông.

7. Phạm Thị xuân Lan (1979), Xác định chì bằng phương pháp trắc quang, Khóa

luận tốt nghiệp, Đại học tổng hợp Hà Nội.

8. R. A. Liđin, V. A. Molosco, L. L. Anđreeva (Người dịch: Lê Kim Long, Hoàng

Nhuận) (2001), Tính chất lý hóa học các chất vô cơ, Nxb khoa học và kỹ

thuật, Hà Nội.

9. Lê Đức Liêm (2003), Nghiên cứu xác định hàm lượng và dạng liên kết vết chì

(Pb) và đồng (Cu) trong nước biển bằng phương pháp Von - Ampe hòa tan,

Luận án tiến sĩ hóa học, Viện khoa học và Công nghệ Việt nam.

10. Vũ Đức Lợi (2008), Nghiên cứu xác định một số dạng thủy ngân trong các mẫu

sinh học và môi trường, Luận án tiến sĩ hóa học, Viện khoa học và Công nghệ

Việt Nam.


- 70 -

11. Phạm Luận (1999/2003), Vai trò của muối khoáng và các nguyên tố vi lượng

đối với cuộc sống của con người, Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc

gia Hà nội.

12. Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nxb Đại học quốc

gia Hà nội, Hà nội.

13. Hoàng Nhâm (2001), Hóa vô cơ tập ba, Nxb Giáo dục, Hà Nội.

14. Hồ Viết Quý (2007), Các phương pháp phân tích công cụ trong hóa học hiện

đại, NXB Đại học sư phạm, Hà Nội.

15. Trịnh Thị Thanh (2001), Độc học, môi trường và sức khoẻ con người, Nxb Đại

học Quốc gia Hà Nội.

16. Bùi Thị Thư (2008), Nghiên cứu phân tích xác định hàm lượng một số kim loại

trong nước sinh hoạt và nước thải khu vực Từ Liêm - Hà Nội bằng phương

pháp chiết trắc quang, Luận văn thạc sĩ.

17. Nguyễn Đình Thuất (2008), Nghiên cứu phân tích liên tục (on - line) dạng asen

trong một số đối tượng môi trường biển bằng phương pháp liên hợp sắc kí

lỏng và hấp thụ nguyên tử, Luận án tiến sĩ hóa học, Viện khoa học và Công

nghệ Việt Nam.

18. Phạm Ngọc Thụy và CCS (2006), “Hiện trạng kim loại nặng (Hg, As, Cd, Pb)

trong đất, nước và một số rau trồng trên khu vực huyện Đông Anh - Hà Nội”,

Trường ĐH Nông nghiệp I- TC KHCNNN, 5.

19. Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 4046:1985: Đất trồng trọt - Phương pháp lấy

mẫu.

20. Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN-2:2005:

1. TCVN 7538-2:2005: Chất lượng đất - Lấy mẫu, phần 2: Hướng dẫn kỹ

thuật lấy mẫu.

21. Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 6647:2007: Chất lượng đất- xử lý sơ bộ để phân

tích Lý – Hóa.

22. Nguyễn Đức Vận (2004), Hóa vô cơ tập 2: Các kim loại điển hình, Nxb Khoa

học và kĩ thuật, Hà Nội.


- 71 -

Tiếng Anh

23. H. Akcay, A. Oguz, and C. Karapire (2003), “Study of heavy metal pollution

and speciation in Buyak Menderes and Gediz river sediments”, Water

Research, 37, pp. 813–822.

24. Herbert E. Allen (1993), “The significance of trace metal speciation for water,

sediment and soil quality criteria and standards”, The Science of the Total

Environment, Supplement, pp. 23-45.

25. P. Álvarez - Iglesias, B. Rubio and F. Vilas (2003), “Pollution in intertidal

sediments of San Simón Bay (Inner Ria de Vigo, NW of Spain): total heavy

metal concentrations and speciation”, Marine Pollution Bulletin, 46, pp. 491-

521.

26. Antonio Dell’Anno , Francesca Beolchini, Massimo Gabellini, Laura Rocchetti,

Antonio Pusceddu and Roberto Danovaro (2009), “Bioremediation of

petroleum hydrocarbons in anoxic marine sediments: Consequences on the

speciation of heavy metals”, Marine Pollution Bulletin, 58, pp. 1808 - 1814.

27. Ano, A. O. Odoemelam, S. A. and Ekwueme, P. O. (2007), “Lead and

Cadmium levels in soils and Cassava along ENUGU - Port Harcourt

Expressway in Nigeria”, Electronic journal of Environmental, Agricultural

and Food Chemistry, ISSN: 1573-4377, 6(5), pp. 2024 - 2031.

28. N. K. Baruah, P. Kotoky, K.G. Bhattacharyyab and G. C. Borah (1996), “Metal

speciation in Jhanji River sediments”, The Science of the Total Environment,

193, pp. 1 - 12.

29. Christine M. Davidson, Rhodri P. Thomas, Sharon E. McVey, Reijo Perala,

David Littlejohn and Allan M . Ure (1994), “Evaluation of a sequential

extraction procedure for the speciation of heavy metals in sediments”,

Analytica Chimica Acta, 291, pp. 277 - 286.

30. Fytianos K, Katsianis G et al. (2001), Bull environ contam toxicol, 67, pp. 423 -

430.


- 72 -

31. K. Fytianos and A. Lourantou (2004), “Speciation of elements in sediment

samples collected at lakes Volvi and Koronia, N. Greece”, Environment

International, 30, pp. 11 - 17.

32. Ranu Gadh, S.N. Tandon, R.P. Mathur and O. V. Singh (1993), “Speciation of

metals in Yamuna river sediments”, The Science of the Total Environment,

136, pp. 229 - 242.

33. E, E Golia, A, Dimirkou, I, K, Mitios (2008), Bull environ contam toxicol, 81,

pp. 80-84.

34. Samira Ibrahim Korfali and Brian E. Davies (2004), “Speciation of metals in

sediment and water in a river underlain bylimestone: Role of Carbonate

Species for purification capacity ofrivers”, Advances in Environmental

Research, 8, pp. 599 - 612.

35. Vu Duc Loi, LLA et al. (2003), “Initial estimation of heavy metal pollution in

river water and sediment in Hanoi, Vietnam”, Journal of Chemistry, 41

(special), pp. 143 - 148.

36. Vu Duc Loi, LLA et al. (2005), “Speciation of heavy metals un sediment of

Nhue and Tolich rivers”, Journal of Chemistry, 44(5), pp. 600 - 604.

37. Vu Duc Loi, LLA et al. (2006), “Contamination by Cadmium and Mercury of

the water, sediment and biological component of Hydrosystems around

Hanoi”, Journal of Chemistry, 44(3), pp. 382 - 386.

38. Helle Marcussena, Anders Dalsgaard and Peter E. Holm (2008), “Content,

distribution and fate of 33 elements in sediments of rivers receiving

wastewater in Hanoi, Vietnam”, Journal of Environmental Pollution, 1(155),

pp. 41- 45.

39. Luo Mingbiao, Li Jianqiang, Cao Weipeng, and Wang Maolan (2008), “Study

of heavy metal speciation in branch sediments of Poyang Lake”, Journal of

Environmental Sciences, 20, pp. 161- 166.

40. Agnieszka Mocko, Witold Walawek (2004), Anal Bioanal Chem, 380, pp. 813 -

817.

http://tusach.thuvienkhoahoc.com/w/index.php?title=Environmental_Pollution&action=edit


- 73 -

41. Abolfazl Naji, Ahmad Ismail and Abdul Rahim Ismail (2010), “Chemical

speciation and contamination assessment of Zn and Cd by sequential

extraction in surface sediment of Klang River, Malaysia”, Microchemical

Journal, 95, pp. 285 - 292.

42. Li-Siok Ngiam and Poh-Eng Lim (2001), “Speciation patterns of heavy metals

in tropical estuarine anoxic and oxidized sediments by different sequential

extraction schemes”, The Science of the Total Environment, 275, pp. 53 - 61.

43. Rafael Pardo, Enrique Barrado, Lourdes Pẽrez and Marisol Vega (1990),

“Determination and speciation of heavy metals in sediments of the Pisuerga

River”, WaL. Res., 24(3), pp. 373 - 379.

44. Marco Ramirez, Serena Massolo, Roberto Frache and Juan A. Correa (2005),

“Metal speciation and environmental impact on sandy beaches due to El

Salvador copper mine, Chile”, Marine Pollution Bulletin, 50, pp. 62 - 72.

45. I. Riba, T.A. DelValls, J.M. Forja, A. Gómez-Parra (2002), “Influence of the

Aznalcóllar mining spill on the vertical distributionof heavy metals in

sediments from the Guadalquivir estuary (SW Spain)”, Marine Pollution

Bulletin, 44, pp. 39 - 47.

46. Ion Suciu, Constantin Cosma, Mihai Todică, Sorana D. Bolboacă et al. (2008),

“Analysis of soil heavy metal pollution and pattern in Central

Transylvania”, International journal of Molecular Sciences, ISSN 1422 -

0067, 9, pp. 434 - 453.

47. A. Tessier et al. (1979), “Sequential extraction procedure for the speciation of

particulate trace metals”, Analytical Chemistry, 51, pp. 844 - 850.

48. Zhifeng Yang, YingWang, Zhenyao Shen, Junfeng Niu and Zhenwu Tang

(2009), “Distribution and speciation of heavy metals in sediments from the

mainstream, tributaries, and lakes of the Yangtze River catchment of Wuhan,

China”, Journal of Hazardous Materials, 166, pp.1186 - 1194.

49. C.K. Yap, A. Ismail, S. G. Tan and H. Omar (2002), “Correlations between

speciation of Cd, Cu, Pb and Zn in sediment and their concentrations in total


- 74 -

soft tissue of green-lipped mussel Perna viridis from the west coast of

Peninsular Malaysia”, Environment International, 28, pp. 117 - 126.

50. Chun-gang Yuan, Jian-bo Shi, Bin He, Jing-fu Liu, Li-na Liang and Gui-bin

Jiang (2004), “Speciation of heavy metals in marine sediments from the East

China Sea by ICP-MS with sequential extraction”, Environment International,

30, pp. 769 - 783.

51. J. Zerbe (1999), “Speciation of Heavy Metals in Bottom Sediments of Lakes”,

Polish Journal of Environmental Studies, 8(5), pp. 331- 339.

phân tích dạng kim loại chì và cadimi trong đất và trầm tích bằng phương pháp...

Documents