Tin Khoa học Công nghệ trong nước

Lưu Thành Trung , Nguyễn Thị Thu Trang, Phan Văn Quýnh: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TÀNG TRỮ ĐỘC TỐ, MỨC ĐỘ Ô NHIỄM TRẦM TÍCH VÀ MÔI TRƯỜNG NƯỚC TẠI THANH LÊ, TRIỆU TRUNG, TRIỆU PHONG QUẢNG TRỊ ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ KẾT HỢP VỚI THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH ĐỘ HẠT

08/03/2020 | 0
Nghiên cứu này tập trung đánh giá khả năng tàng trữ độc tố, mức độ ô nhiễm trầm tích, môi trường nước trên cơ sở phân tích, đánh giá thành phần hoá học, tính chất cơ lý bằng hệ phương pháp hoá lý trong đó chủ đạo là phương pháp phân tích quang phô hấp thụ nguyên tử và phương pháp phân tích độ hạt.

Lưu Thành Trung *, Nguyễn Thị Thu Trang**, Phan Văn Quýnh***

*: Vụ Khoa học và Công nghệ - Bộ Tài nguyên và Môi trường;
** Cục Quản lý tài nguyên nước
*** Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.

1. MỞ ĐẦU

Nghiên cứu này tập trung đánh giá khả năng tàng trữ độc tố, mức độ ô nhiễm trầm tích, môi trường nước trên cơ sở phân tích, đánh giá thành phần hoá học, tính chất cơ lý bằng hệ phương pháp hoá lý trong đó chủ đạo là phương pháp phân tích quang phô hấp thụ nguyên tử và phương pháp phân tích độ hạt.

2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Các phương pháp lấy mẫu ngoài thực địa

2.1.1 Phương pháp lấy mẫu trầm tích: Mẫu trầm tích được lấy trực tiếp trên bề mặt, ống đóng mẫu, khoan tay với các mẫu ở sâu hơn. Mẫu được gói trong phoi nhôm hoặc đựng trong túi nilon và bảo quản trong thùng xốp suốt quá trình vận chuyển từ Quảng Trị về Hà Nội.

2.1.2 Phương pháp lấy mẫu nước: Mẫu nước mặt được lấy bằng chai nhựa trong, chai thuỷ tinh màu nâu theo yêu cầu phân tích, khử trùng trước khi mang đi thực địa, tráng rửa bằng nước mẫu tại hiện trường. Mẫu nước ngầm (giếng khoan) được lấy bằng bình chuyên dụng. Các dung dịch HCl, H2S04, Cloroform với nồng độ thích hợp được sử dụng làm dung dịch cố định mẫu.

2.2 Các phương pháp phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm

2.2.1 Phương pháp đo hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích bằng trắc phổ hấp thụ nguyên tử AAS (Atomic absorption spectrometry)

Để xác định hàm lượng kim loại nặng, nghiên cứu này sử dụng phương pháp đo hấp thụ nguyên tử, kỹ thuật nguyên tử hoá bằng ngọn lửa bằng máy AAS do hãng Nippon Jarell Ash tại Phòng thí nghiệm phân tích hoá môi trường Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.

- Quy trình chuẩn bị mẫu, sấy mẫu: Mẫu lấy từ Quảng Trị được phơi khô (hong khô không sấy) sau đó nghiền nhỏ bằng cối mã não chuyên dụng. Mẫu trung binh để phân tích được lấy theo phương pháp chia tư và lấy đối đỉnh liên tục. Để lấy mẫu cần trộn đều mẫu rồi rải thành một lớp mỏng trên tờ giấy dày hoặc tấm gỗ mỏng. Rạch thành 2 đường vuông góc chia bề mặt mẫu thành bốn phần tương đương, sau đó gạt bỏ 2 phần đối xứng ra ngoài. Lượng trầm tích ở 2 phần còn lại được trộn đều và tiếp tục lặp lại đến khi lấy được từ 5 đến 6 gram (bằng thuyền cân). Cho mẫu đã cân vào túi giấy đã đánh số thứ tự, ký hiệu rồi đếm sấy ở nhiệt độ 1050C trong tủ sấy kèm hạt hút ẩm.

- Quy trình phá mẫu đo AAS: Cho mẫu vào các chén bạch kim (Pt) khử trùng với HCl loãng. Sấy khô tất cả bằng tủ điện. Cân chén, mẫu bằng cân chuyên dụng (lấy 0,5 g mẫu).

Cho Axit lần 1: Sau khi cân mẫu và bì ta cho ta cho mẫu cân vào chén, cho vào mỗi chén 1 ml HClO4 và 2 ml HNO3 đặc rồi gõ nhẹ chén cho thấm đều, cho tiếp 4 đến 5 ml HF. Chuẩn bị 1 mẫu trắng (mẫu số 0). Đặt chén mẫu, mẫu 0 lên bếp điện đun phá mẫu, đun nhẹ cho các chén mẫu cạn dần. Với mẫu có mầu đen cần chờ cho đến khi HClO4  bốc khói để đốt cháy hết các hợp chất hữu cơ; Cho Axit lần 2: Khi gần cạn mẫu, lấy chén ra bằng kẹp không rỉ chờ nguội bớt. Thêm 1,5 ml HNO3 đặc, gõ nhẹ chén cho thấm đều, thêm 3 ml HF. Đun tiếp đến gần cạn; Cho Axit lần 3: Thêm 1 ml HClO4, tiếp tục cô cạn để đuổi HF đến hết khói trên bếp mạnh. Nếu mẫu có mầu đen thi lại cho HClO4 một lần nữa.

- Đo AAS: Hoà tan mẫu sau khi cô cạn phục vụ đo. Thêm HCl 1N vào chén mẫu (gần đầy chén). Đun sôi hoà tan mẫu trên bếp điện. Để nguội rồi định mức lấy 50 ml cho vào bình nhựa loại 50 ml. Đo bằng máy AAS, sau đó lưu mẫu.

2.2.2 Phương pháp phân tích độ hạt

- Phương pháp rây khô: Lấy một mẫu trầm tích, cân khối lượng và đưa mẫu đất vào rây trên cùng và lắc bằng máy qua bộ sàng tiêu chuẩn. Cân riêng từng nhóm hạt còn lại trên các rây và lọt xuống ngăn đáy. Lấy tổng khối lượng các nhóm hạt và so sánh với khối lượng mẫu đất trung bình để phân tích, nếu sai số quá 1% thì phân tích lại. Hàm lượng của mỗi nhóm hạt được biểu diễn bằng % và trình bày kết quả dưới dạng số lượng % trong mẫu trầm tích theo các cấp hạt lớn hơn 10, 10 đến 5; 5 đến 2; 1 đến 0,5 và nhỏ hơn 0,5 mm.

- Phương pháp rây ướt: Mẫu trầm tích sau khi cân được mang đi làm ẩm, nghiền sơ bộ, cho nước bào, khuấy đục huyền phù và để lắng từ 10 đến 15 giây. Đổ nước có các hạt không lắng (thể vẩn) qua rây có lỗ 0,1 mm. Khuấy đục và rây liên tục đến khi nước bên trên các hạt lắng xuống hoàn toàn mới thôi. Dùng nước dội sạch (quả lê cao su) các hạt còn lại trên rây. Sấy đất trong các bát đến trạng thái khô gió và cân bát với đất sau khi rửa sạch các hạt nhỏ hơn 0,1 mm qua rây. Xác định khối lượng cấp hạt nhỏ hơn 0,1 mm theo hiệu số khối lượng mẫu ban đầu phân tích và khối lượng sau khi đã rửa cấp hạt nhỏ hơn 0,1 mm. Sàng đất đã được rửa bỏ các hạt có kích thước nhỏ hơn 0,1mm qua bộ rây tiêu chuẩn. Cân riêng từng nhóm hạt bị giữ lại trên các rây. Tính hàm lượng % các cấp hạt nhỏ hơn 0,1 mm.

Sau đó, sử dụng phương pháp Pipet để xác định 5 cấp hạt nhỏ hơn 0,1 mm dựa vào định luật Stock. Sử dụng phương pháp phân loại trầm tích của Cục địa chất Hoàng gia Anh làm cơ sở phân loại các trầm tích theo cơ sở số liệu phân tích độ hạt ở trên.

2.2.3 Phương pháp phân tích hàm lượng kim loại nặng bằng quang phổ hấp thụ nguyên  tử AAS:  Phân tích As, Hg, Mn, được tiến hành tại Trung tâm Nghiên cứu môi trường và phát triển bền vững (CETASD);  

Phân tích N03- , NO2; NH4+, TOC, -, Fe2+, Fe3+  và một số thông số khác được thực hiện tại Bộ môn Công nghệ hoá học, Khoa hoá học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên.

Các kết quả xét nghiệm vi sinh và phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử xác định hàm lượng Pb, Cd, Cr  sử dụng kết quả phân tích của Viện Paster Nha Trang theo đề nghi của Trung tâm Y tế dự phòng Quảng Trị.

3. KẾT QUẢ  VÀ THẢO LUẬN

3.1  Phương pháp luận xác định khả năng tàng trữ độc tố trong trầm tích

Trầm tích là sản phẩm vô cơ, hữu cơ hay hỗn hợp lắng đọng, tích tụ do kết quả của các quá trình vật lý, hóa học, sinh học chưa chuyển hoá thành đá trầm tích và nằm trên bề mặt vùng lắng đọng, tích tụ. Ngoài các sản phẩm lắng đọng dưới nước còn có các phần lắng đọng trực  tiếp trên bề mặt lục địa do gió, quá trình bào mòn , trầm tích còn bao gồm các vật liệu lơ lửng trong nước và trong không khí (Trần Nghi và nnk, 2006). Nguồn vật liệu chủ yếu cung cấp cho quá trình lắng đọng trầm tích bao gồm các vật liệu cơ học (các sản phẩm phong hoá đá gốc như mảnh đá, khoáng vật nguyên sinh) và các vật liệu hoá hoá học (các sản phẩm kết tủa hoá học từ dung dịch thật, dung dịch keo như keo sét, vật liệu hữu cơ, keo silic, hydroxyt sắt...) từ các nguồn tự nhiên và nhân tạo.

Các hạt keo mang điện âm hay dương. Các hạt keo mang điện âm hay dương đều có khả năng hấp thụ rất mạnh các ion trái dấu với chúng. Các chất keo đóng vai trò quan trọng trong quá trình di chuyển, tập trung và phân tán các nguyên tố. Chính sự lắng đọng trầm tích từ dung dịch keo sẽ hình thành nên các trầm tích hạt mịn (bùn hữu cơ, sét). Do vậy, trong các trầm tích hạt mịn, cụ thể là các trầm tích có chứa tỷ lệ cao cấp hạt bùn (bột, sét) các nguyên tố tồn tại dưới dạng ion(cation, anion) sẽ rất linh động. Các cation, anion này sẽ dễ dàng thâm nhập vào môi trường, di chuyển trong chuỗi thức ăn. Ở hàm lượng vượt quá ngưỡng cho phép, chúng trở thành các độc tố nguy hiểm, có hại cho môi trường.

3.2 Kết quả thí nghiệm phân tích thành phần độ hạt của trầm tích

Theo kết quả phân tích độ hạt và dựa vào phân loại trầm tích của Cục địa chất Hoàng gia Anh, đã xác định được trong khu vực nghiên cứu có 3 kiểu trầm tích là trầm tích bùn cát (Nhóm 2: Đại diện là các mẫu 2,3,7,8 và 10); trầm tích cát (Nhóm 4, đại diện là các mẫu 4,5,15,11), trầm tích cát bùn (Nhóm 3, đại diện là các mẫu 6, 11). Phân bố và đặc điểm cụ thể của 3 kiểu trầm tích trong vùng nghiên cứu như sau:

a) Trầm tích bùn cát: Các trầm tích bùn cát rất phổ biến, bao phủ hầu hết diện tích bề mặt khu vực nghiên cứu. Tỷ lệ % bùn (bột-sét) biến đổi từ 51,5% đến 59,5%, trong đó, hàm lượng sét cao hơn so với hàm lượng bột. Tỷ lệ % cát biến đổi từ 40% đến 48,1% với hầu hết là cát hạt mịn. Màu sắc của trầm tích: Trên bề mặt đến độ sâu 3,2 m thì kiểu trầm tích này chủ yếu có màu xám vàng, màu xám trắng. Xuống sâu hơn, màu trầm tích có màu sẫm hơn, quan sát thấy phổ biến là màu xám đen, càng xuống sâu càng lẫn nhiều mảnh vỏ sò, hàu. Khối lượng riêng của trầm tích bùn cát đo được trung bình từ 2,67 đến 2,72 g/cm3.

b) Trầm tích cát: Trầm tích cát phổ biến xuất hiện ở độ sâu từ 4,3 m đến 6,5 m. Xuống sâu hơn xuất hiện cát pha sạn. Một phần lộ ra tại khu vực nghiên cứu và càng đi về hướng tiến ra Cửa Việt kiểu trầm tích này càng phổ biến hơn. Tỷ lệ cấp hạt cát từ 90% đến 95%, phần còn lại là bột và sét. Các dạng trầm tích này chủ yếu có màu xám ghi, xám vàng hoặc xám ghi, xám xanh. Xuống sâu hơn xuất hiện trầm tích cát pha có màu đen. Khối lượng riêng của các trầm tích đo được trung bình khoảng từ 2,65 đến 2,66 g/cm3.

c) Trầm tích cát bùn: Các trầm tích cát bùn có tỷ lệ % cát từ 57,1% đến 57,9%. Tỷ lệ bùn từ 36,9% đến 42,9% với hàm lượng bột và sét gần như tương đương. Màu của trầm tích chủ yếu là màu xám đen.

3.3 Kết quả phân tích thành phần hoá học của trầm tích

Bảng 1. Kết quả phân tích thành phần hoá học của các mẫu trầm tích  tại Thanh Lê

Ký hiệu mẫu

Mô tả mẫu

KLR

 

TOC

Fe

NH4+

Co

 

Cd

 

Zn

 

Cu

 

Ni

 

Pb

 

(g/cm3)

 

(mg/kg)

TT1

Sét màu xám vàng

2.72

112.5

608

18.2

0.4

0.05

6

3

0.15

3

TT2

Sét màu xám vàng xám trắng

2.70

74.1

706

15.9

0.5

0.1

14

5

0.1

4

TT 3

Cát lẫn ít bụi sét màu xám ghi xám vàng

2.66

61.9

186

16.5

0.5

0.1

12

5

0.1

4

TT4

Cát màu xám ghi xám xanh

2.65

90.7

606

15.7

0.4

0.03

10

4

0.1

3

TT5

Sét pha nặng màu xám đen

2.66

112.5

1030

20.99

0.3

0.03

10

5

0.1

3

TT6

Sét pha nặng màu xám đen lẫn vỏ sò

2.67

42.3

1152

13.4

0.3

0.02

17

3

0.12

4

 

(Phòng thí nghiệm Khoa Địa chất - Trường ĐHKHTN,ĐHQGHN)

3.4  Kết quả phân tích mẫu nước tại Thanh Lê, Quảng Trị

- Bảng 2. Kết quả phân tích AAS mẫu nước tại Quảng Trị

STT

Ký hiệu mẫu

pH

Hg

(mg/l)

As

(mg/l)

NO3-

(mg/l)

STT

Ký hiệu mẫu

pH

Hg

(mg/l)

As

(mg/l)

NO3-

(mg/l)

1

H001

8.1

0.0005

0.002

0.49

8

O008

7.5

<0.0001

<0.001

0.38

2

T002

8.7

<0.0001

<0.001

0.52

9

C009

7.9

<0.0001

<0.001

1.44

3

P003

7.4

0.0001

<0.001

0.62

10

S010

7.5

0.0001

<0.001

0.90

4

K004

8.5

0.0001

0.002

0.55

11

T011

6.6

0.0001

<0.001

2.17

5

H005

6.6

<0.0001

0.002

1.60

12

T012

2.1

<0.0001

<0.001

201.41

6

G006

7.5

0.0002

0.053

0.27

13

T013

8.1

0.0002

<0.001

0.67

7

T007

2.0

<0.0001

0.06

164.62

14

C014

6.5

0.0005

0.003

0.21

 

(Phòng thí nghiệm Trung tâm CETASD - Trường ĐHKHTN,ĐHQGHN)

Bảng 3. Kết quả phân tích Mn, NH4+, N02-; COD;Fe3+;Fe2+, N03- trong mẫu nước

STT

Chỉ tiêu

Mẫu GL05

Mẫu H04

Mẫu K03

Nồng độ cho phép của Bộ Y tế

Mg/l

1

Mn

0.46

0.0078

0.43

0.1

2

NH4+

2.3

9.99

12.45

1.5

3

N02-

0.179

0.213

0.0045

0.1

4

COD

23.33

33.33

16.66

50

5

Fe3+

0.649

0.743

0.5

0.5

6

Fe2+

0.054

0.081

0.216

-

7

NO3-

0.82

5.14

0.44

5

 

(Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ hoá học – Khoa hoá học - ĐHKHTN)

Bảng 4. Kết quả xét nghiệm vi sinh nước

STT

Tổng số vi khuẩn hiếu khí KL/ml

Coliform tổng số

ML/100 ml

Pseudomonasaeruginosa

ML/100ml

Clostritidia/10ml

Nấm mốc, nấm men ML/100ml

1

50

56x103

0

1

0

2

10

2x103

250

0

0

3

100x103

102x103

100x103

0

0

4

>30x103

90x103

0

1

0

5

50x103

400x103

0

0

0

6

200

>300x103

0

0

0

7

650

8x103

0

>10

0

8

1.5x103

60x103

0

3

0

9

10x103

400x103

0

0

0

10

1.1x103

100x103

0

>10

0

(Nguồn: Tham khảo số liệu từ Phòng thí nghiệm Khoa Y tế công cộng, Viện Paster Nha Trang do Sở TNMT Quảng Trị cung cấp)

4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

a) Khả năng tàng trữ độc tố và mức độ ô nhiễm trầm tích

- Đánh giá khả năng tàng trữ độc tố trong trầm tích: Theo phương pháp luận đã nêu, căn cứ vào tỷ lệ bột, sét có trong trầm tích vùng nghiên cứu, đã xác định khả năng tàng trữ độc tố (các nguyên tố, hợp chất có hại trong môi trường) ở 3 cấp độ như sau: Trầm tích có khả năng tàng trữ độc tố rất cao: Có đến 80-100% thành phần là bột, sét. Các trầm tích trên bề mặt vùng nghiên cứu từ 0 đến 4,5 m phần lớn có thành phần là sét màu xám vàng, xám đen, xám trắng đều thuộc đều thuộc nhóm trầm tích có khả năng tàng trữ độc tố rất cao; Trầm tích có khả năng tàng trữ độc tố cao: Có từ 50-80% thành phần là bột, sét. Xuống sâu đến 8,5 m trở xuống. Đây là tầng trầm tích đóng vai trò như là tầng chắn nằm ngay dưới lớp cát màu xám ghi, xám xanh, là tầng chứa nước được người dân Thanh Lê sử dụng phổ biến trong ăn uống, sinh hoạt (hầu hết các giếng nước của người dân Thanh Lê chủ yếu lấy nước từ độ sâu 6, 5 đến 8,5m, xuống sâu hơn không có nước). Trầm tích có khả năng tàng trữ độc tố trung bình và thấp: Có dưới 50% thành phần là bột, sét. Các trầm tích cát lẫn sét, cát trắng, cát vàng nhạt, cát đen xuất hiện trên bề mặt vùng nghiên cứu và ở độ sâu khoảng 4,5 m trở xuống thuộc vào nhóm này.

b) Về đặc điểm địa hoá môi trường và mức độ ô nhiễm trầm tích, môi trường nước:

Môi trường địa hoá khu vực nghiên cứu là môi trường trung tính ô xy hoá yếu, đặc trưng cho kiểu môi trường chuyển tiếp từ lục địa ra biển.

Qua các kết quả phân tích cho thấy có dấu hiệu ô nhiễm một số nguyên tố như sắt, Nitơ và các hợp chất hữu cơ trong trầm tích ở khu vực nghiên cứu. Các vị trí lấy mẫu xung quanh giếng làng cho kết quả phân tích cao hơn các khu vực khác cần được nghiên cứu kỹ hơn. Do đặc điểm trầm tích tầng mặt tại Thanh Lê có khả năng tàng trữ độc tố cao, địa hình tại Thanh Lê rất trũng so với các khu vực khác tại Triệu Phong, nguy cơ ô nhiễm trầm tích là rất lớn. Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước cao hơn nhiều lần so với trầm tích. Một số mẫu phân tích As cho hàm lượng cao gấp nhiều lần tiêu chuẩn cho phép. Có biểu hiện ô nhiễm NH4+ và N02- trong nước, các kết quả phân tích mẫu nước cho thấy nhiều mẫu có hàm lượng amôni, N02- cao vượt tiêu chuẩn cho phép.

c) Một số kiến nghị, hướng nghiên cứu tiếp theo

Cần hoàn thiện hệ thống cống thoát nước tại địa phương nhằm hạn chế nguy cơ ô nhiễm nhân sinh cho trầm tích, nước. Cần khuyến cáo người dân sử dụng thiết bị lọc nước trước khi chính quyền có biện pháp khoan thăm dò tìm nước ngầm tầng sâu cho người dân.Tiếp tục thực hiện các nghiên cứu về dịch tễ học, độc học, xét nghiệm y học, hoá môi trường nhằm tìm ra nguyên nhân gây bệnh ung thư, đáp ứng nguyện vọng của người dân Thanh Lê. Tuyên truyền, nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường trên cơ sở xây dựng mô hình nông thôn mới.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

  1. Trần Nghi, 1999, Trầm tích học, Giáo trình NXB Đại học Quốc gia Hà Nội
  2. Mai Trọng Nhuận, 1999, Địa hoá môi trường, Giáo trình NXB Đại học Quốc gia Hà Nội
  3. Vũ Trường Sơn, 2004, Địa hóa môi  trường biển nông ven bờ Rạch giá-Vũng Tàu- Luận án tiến sỹ địa chất.
  4. Trần Ngọc Lan, 2000. Bài giảng hoá phân tích, lưu hành nội bộ. Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học quốc gia Hà Nội.
  5. Trần Hồng Côn, 2006 Bài giảng Độc chất học, lưu hành nội bộ, Khoa Hoá học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
  6. James. I. Drever, 1998. The Geochemistry of Natural waters (surface and ground water environmental), Third edition, Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey 07458 

Nguồn: Tạp chí Độc học