Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Giáo dục - Đào tạo Cao đẳng - Đại học Luận văn nghiên cứu, xác định mối quan hệ giữa hàm lượng một số kim loại nặng tr...

Tài liệu Luận văn nghiên cứu, xác định mối quan hệ giữa hàm lượng một số kim loại nặng trong hến sông (corbicula sp), trùng trục (lanceolaria sp) và trầm tích sông cầu

.PDF
89
117
63

Mô tả:

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN C U, C Đ NH M I QU N H GI HÀM LƯ NG MỘT S IM LOẠI N NG TRONG H N SÔNG COR ICUL SP TR NG TR C L NCEOL RI SP VÀ TR M T CH SÔNG C U CHUYÊN NGÀNH: HO HỌC MÔI TRƯỜNG M I ĐĂNG HO HÀ NỘI, NĂM 2019 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN C U, C Đ NH M I QU N H GI HÀM LƯ NG MỘT S IM LOẠI N NG TRONG H N SÔNG COR ICUL SP TR NG TR C L NCEOL RI SP VÀ TR M T CH SÔNG C U M I ĐĂNG CHUYÊN NGÀNH: HO HO HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ S : 8440301 NGƯỜI HƯỚNG DẪN HO HỌC: TS. HÀ NỘI, NĂM 2019 I TH THƯ CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI Cán bộ hƣớng dẫn chính: TS. BÙI THỊ THƢ Cán bộ chấm phản biện 1: PGS. TS. Nguyễn Thị Hà Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Dƣơng Thị Lịm Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI Ngày 22 tháng 04 năm 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Bùi Thị Thƣ. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn đều đảm bảo tính trung thực, khoa học và chƣa đƣợc công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào bởi một tác giả khác. Một số kết quả trong nghiên cứu này đƣợc sự hỗ trợ kinh phí từ đề tài cấp Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng mã số TNMT.2017.04.13. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 HỌC VIÊN Mai Đăng Khoa ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn thạc sĩ với tên đề tài: “Nghiên cứu, xác định mối quan hệ giữa hàm lượng một số kim loại nặng trong hến sông (Corbicula sp.), trùng trục (Lanceolaria sp.) và trầm tích sông Cầu”. Em xin chân thành cảm ơn TS. Bùi Thị Thƣ đã hƣớng dẫn, chỉ bảo tận tình và động viên giúp em hoàn thành luận văn này. Xin trân trọng cảm ơn sự hỗ trợ kinh phí từ đề tài khoa học và công nghệ cấp Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng “Nghiên cứu sử dụng quần xã động vật đáy không xương sống cỡ lớn để đánh giá mức độ ô nhiễm trầm tích sông Cầu thuộc hệ thống sông Thái Bình” mã số TNMT 2017.04.13 cho các nội dung nghiên cứu của luận văn. Đề tài luận văn đƣợc thực hiện tại Phòng Thí nghiệm Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Tài nguyên và Môi trƣờng Hà Nội với sự hỗ trợ và giúp đỡ của cán bộ, giảng viên và các bạn sinh viên cùng nhóm nghiên cứu. Tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến quý thầy cô Khoa Môi trƣờng, các cán bộ Tổ quản lý Phòng Thí nghiệm Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Tài nguyên và Môi trƣờng Hà Nội đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học cao học và làm luận văn tại Trƣờng. Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn Chính quyền địa phƣơng, Sở Tài nguyên và Môi trƣờng các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh và Hải Dƣơng đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi có thể đi thực địa và cung cấp những kiến thức quý báu cũng nhƣ chia sẻ tài liệu, dữ liệu liên quan tới luận văn. Cảm ơn các anh chị em, bạn bè, gia đình và ngƣời thân đã luôn đồng hành, động viên tôi trong quãng thời gian hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn!. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 HỌC VIÊN Mai Đăng Khoa iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................v DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................................... vi THÔNG TIN LUẬN VĂN ....................................... Error! Bookmark not defined. DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................. viii MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 Chƣơng 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .........................................4 1.1. Tổng quan về lƣu vực sông Cầu...........................................................................4 1.1.1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội lƣu vực sông Cầu..................................4 1.1.2. Hiện trạng môi trƣờng lƣu vực sông Cầu .........................................................6 1.2. Tổng quan về trầm tích và sự tích lũy kim loại nặng trong trầm tích ..................8 1.2.1. Trầm tích và sự hình thành trầm tích ................................................................8 1.2.2. Cơ chế và các yếu tố ảnh hƣởng đến sự tích lũy kim loại vào trầm tích ..........8 1.2.3. Nguồn gốc phát sinh và độc tính của kim loại nặng .........................................9 1.2.4. Một số nghiên cứu về tích lũy kim loại nặng trong trầm tích trên thế giới và ở Việt Nam ...................................................................................................................16 1.3. Động vật đáy và sự tích lũy kim loại nặng trong động vật đáy (hến, trùng trục) ...... 18 1.3.1. Tổng quan về động vật đáy .............................................................................18 1.3.2. Tổng quan về loài hến (Corbicula sp.) và loài trùng trục (Lanceolaria sp.) ...19 1.4. Phƣơng pháp đánh giá hàm lƣợng kim loại nặng trong trầm tích và động vật đáy .............................................................................................................................23 1.4.1. Chỉ số và tiêu chuẩn đánh giá hàm lƣợng kim loại nặng trong trầm tích .......23 1.4.2. Chỉ số và tiêu chuẩn đánh giá hàm lƣợng kim loại nặng trong động vật đáy .25 Chƣơng 2 ĐỐI TƢỢNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......27 2.1. Đối tƣợng và thời gian nghiên cứu ....................................................................27 2.2. Địa điểm nghiên cứu ..........................................................................................27 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu....................................................................................27 2.3.1. Phƣơng pháp thu thập, tổng hợp tài liệu .........................................................27 2.3.2. Phƣơng pháp thực nghiệm ..............................................................................27 2.3.3. Phƣơng pháp xử lý số liệu và đánh giá kết quả ..............................................42 Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................44 iv 3.1. Hàm lƣợng kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd và Cr trong trầm tích sông Cầu .......44 3.1.1. Kết quả xác định hàm lƣợng các kim loại nặng trong trầm tích sông Cầu .....44 3.1.2. Đánh giá mức độ phân bố và tƣơng quan giữa KLN trong trầm tích sông Cầu..... 50 3.1.3. Đánh giá khả năng tích lũy KLN trong trầm tích sông Cầu theo chỉ số địa chất (Igeo) ...........................................................................................................................51 3.2. Hàm lƣợng kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd và Cr trong động vật đáy sông Cầu 54 3.2.1. Kết quả xác định hàm lƣợng nặng trong động vật đáy sông Cầu ...................54 3.2.2. Đánh giá khả năng tích lũy kim loại nặng trong động vật đáy sông Cầu .......62 3.3. Kết quả xác định mối quan hệ giữa hàm lƣợng kim loại nặng trong động vật đáy và trầm tích sông Cầu .........................................................................................64 3.3.1. Kết quả xác định mối quan hệ giữa hàm lƣợng kim loại nặng trong loài hến và trầm tích sông Cầu ................................................................................................64 3.3.2. Kết quả xác định mối quan hệ giữa hàm lƣợng kim loại nặng trong loài trùng trục và trầm tích sông Cầu ........................................................................................67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................73 1. Kết luận .................................................................................................................73 2. Kiến nghị ...............................................................................................................74 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................75 PHỤ LỤC .................................................................. Error! Bookmark not defined. 1. Phụ lục 1: Kết quả xác định hệ số khô kiệt trong trầm tích sông Cầu ..... Error! Bookmark not defined. 2. Phụ lục 2 : Kết quả xác định độ ẩm và hệ số khô kiệt trong hến (Corbicula sp.)và trùng trục sông Cầu ........................................ Error! Bookmark not defined. 3. Phụ lục 3. Bài báo đăng trên Tạp chí Nông nghiệp và phát triển nông thôn, số 6, kỳ 2 - tháng 3, năm 2019 ....................................... Error! Bookmark not defined. 4. Phụ lục 4. Một số hình ảnh trong quá trình nghiên cứuError! Bookmark not defined. Phụ lục 1: Kết quả xác định hệ số khô kiệt trong trầm tích sông Cầu ............. Error! Bookmark not defined. v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Nguồn phát sinh một số KLN của một số ngành công nghiệp ................10 Bảng 1.2. Tổng hợp một số độc tính của kim loại nặng ...........................................15 Bảng 1.3. Giá trị giới hạn của một số kim loại nặng trong trầm tích theo QCVN 43:2012/BTNMT .......................................................................................................24 Bảng 1.4. Tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích theo hàm lƣợng tổng (mg/kg) của Canada (2002) [32] ............................................................24 Bảng 1.5. Tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích theo hàm lƣợng tổng (mg/kg) của Mỹ [36]...............................................................................24 Bảng 1.6. Phân loại mức độ ô nhiễm dựa vào Igeo ...................................................25 Bảng 1.7. Tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong động vật đáy ............26 Bảng 2.1. Tọa độ vị trí điểm lấy mẫu........................................................................31 Bảng 2.2. Bảng tổng hợp số lƣợng mẫu hến (Corbicula sp.) và trùng trục (Lanceolaria sp.) sông Cầu .......................................................................................34 Bảng 2.3. Phƣơng pháp phân tích các chỉ tiêu ..........................................................36 Bảng 2.4. Điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của các kim loại [24] ......................37 Bảng 3.1. Kết quả hàm lƣợng kim loại nặng trong trầm tích sông Cầu ...................44 Bảng 3.2. Mối tƣơng quan giữa các kim loại trong trầm tích sông Cầu ...................51 Bảng 3.3. Đánh giá chất lƣợng trầm tích sông Cầu theo chỉ số Igeo ..........................52 Bảng 3.4. Kết quả xác định hàm lƣợng Cu, Pb, Zn, Cd và Cr trong mẫu hến (Corbicula sp.) và trùng trục (Lanceolaria sp.) sông Cầu .........................................54 Bảng 3.5. Hệ số tích tụ sinh học trầm tích của hến (Corbicula sp.) sông Cầu ..........62 Bảng 3.6. Hệ số tích tụ sinh học trầm tích của trùng trục (Lanceolaria sp.) sông Cầu ..... 63 Bảng 3.7. Mối quan hệ giữa hàm lƣợng các kim loại trong loài hến và trong trầm tích sông Cầu .............................................................................................................65 Hình 3.18. Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa kim loại nặng trong hến (Corbicula sp.) và trầm tích sông Cầu .........................................................................................66 Bảng 3.8. Mối quan hệ giữa hàm lƣợng các kim loại trong loài trùng trục và trong trầm tích sông Cầu ....................................................................................................68 Bảng 3.9. So sánh kết quả nghiên cứu với nghiên cứu khác ....................................71 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Bản đồ lƣu vực sông Cầu ............................................................................5 Hình 1.2. Hình ảnh Hến (Corbicula sp.) tại vị trí lấy mẫu ........................................20 Hình 1.3. Hình ảnh của loài trùng trục (Lanceolaria sp.) ở vị trí lấy mẫu ................21 Hình 2.1. Thiết bị lấy mẫu trầm tích và động vật đáy...............................................28 Hình 2.2a. Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên lƣu vực sông Cầu .............................................29 Hình 2.2b. Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên sông Cầu chảy qua tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên ...................................................................................................................................29 Hình 2.2c. Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên sông Cầu chảy qua tỉnh Bắc Ninh, Bắc Giang 30 Hình 2.2d. Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên sông Cầu chảy qua tỉnh Hải Dƣơng ................30 Hình 2.3. Quy trình xử lý xác định một số kim loại nặng trong trầm tích................39 Hình 2.4. Quy trình xử lý xác định một số kim loại nặng trong động vật đáy .........41 Hình 3.1. Kết quả xác định hàm lƣợng Cu trong trầm tích sông Cầu.......................45 Hình 3.2. Kết quả xác định hàm lƣợng Pb trong trầm tích sông Cầu .......................46 Hình 3.3. Kết quả xác định hàm lƣợng Zn trong trầm tích sông Cầu .......................47 Hình 3.4. Kết quả xác định hàm lƣợng Cd trong trầm tích sông Cầu.......................48 Hình 3.5. Kết quả xác định hàm lƣợng Cr trong trầm tích sông Cầu .......................49 Hình 3.6. Mức độ phân bố kim loại nặng trong trầm tích sông Cầu ........................50 Hình 3.7. Biểu đồ biểu diễn giá trị Igeo của kim loại trong trầm tích sông Cầu ........53 Hình 3.8. Biểu đồ hàm lƣợng Cu trong loài hến (Corbicula sp.) sông Cầu ..............55 Hình 3.9. Biểu đồ hàm lƣợng Cu trong trùng trục (Lanceolaria sp.) sông Cầu ........56 Hình 3.10. Biểu đồ biểu thị hàm lƣợng Pb trong hến (Corbicula sp.) sông Cầu ......57 Hình 3.11. Biểu đồ biểu thị hàm lƣợng Pb trong trùng trục (Lanceolaria sp.) sông Cầu ............................................................................................................................57 Hình 3.12. Biểu đồ biểu thị hàm lƣợng Zn trong hến (Corbicula sp.) sông Cầu ......58 Hình 3.13. Biểu đồ biểu thị hàm lƣợng Zn trong trùng trục (Lanceolaria sp.) sông Cầu ............................................................................................................................59 Hình 3.14. Biểu đồ biểu thị hàm lƣợng Cd trong hến (Corbicula sp.) sông Cầu ......59 Hình 3.15. Biểu đồ biểu thị hàm lƣợng Cd trong trùng trục (Lanceolaria sp.) sông Cầu ............................................................................................................................60 Hình 3.16. Biểu đồ biểu thị hàm lƣợng Cr trong hến (Corbicula sp.) sông Cầu ......61 vii Hình 3.17. Biểu đồ biểu thị hàm lƣợng Cr trong trùng trục (Lanceolaria sp.) sông Cầu ............................................................................................................................61 Hình 3.18. Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa kim loại nặng trong hến (Corbicula sp.) và trầm tích sông Cầu .........................................................................................66 Bảng 3.8. Mối quan hệ giữa hàm lƣợng các kim loại trong loài trùng trục và trong trầm tích sông Cầu ....................................................................................................68 Hình 3.19. Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa kim loại nặng trong trùng trục (Lanceolaria sp.) và trầm tích sông Cầu ...................................................................69 viii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Giải thích AAS Phổ hấp thụ nguyên tử BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trƣờng ĐVĐ Động vật đáy Igeo Chỉ số tích lũy địa chất ISQG Hƣớng dẫn chất lƣợng trầm tích tạm thời (ISQG) tƣơng ứng với các mức độ ngƣỡng dƣới đây mà không có tác động xấu đến sinh học. KLN Kim loại nặng PEC Nồng độ chắc chắn gây ảnh hƣởng QCVN Quy chuẩn Việt Nam SQG Hƣớng dẫn chất lƣợng trầm tích TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TEC Ngƣỡng nồng độ gây ảnh hƣởng MỞ ĐẦU Việt Nam có mạng lƣới sông ngòi vô cùng phong phú và đầy tiềm năng, với tổng chiều dài hơn 41.900 km, do điều kiện mƣa nhiều đã tạo ra một số lƣợng sông suối rất lớn, tới khoảng 2.360 con sông và kênh lớn nhỏ. Các sông lớn ở Việt Nam thƣờng bắt nguồn từ bên ngoài, phần trung du và hạ du chảy trên đất Việt Nam. Hầu hết các sông ở Việt Nam chảy theo hƣớng Tây Bắc- Đông Nam và đổ ra Biển Đông. Vì thế các dòng sông có tầm quan trọng rất lớn đối với sinh thái tự nhiên, cuộc sống và phát triển kinh tế của Việt Nam. Tuy nhiên trong những năm gần đây, dân số và các ngành công nghiệp phát triển mạnh đã tạo ra sức ép vô cùng lớn lên các dòng sông. Đã có những con sông bị bức tử, và nhiều những dòng sông khác chịu ô nhiễm nặng nề bởi các loại nƣớc thải sinh hoạt và nƣớc thải công nghiệp. Trong số các chỉ số ô nhiễm, ô nhiễm kim loại nặng là một trong những chỉ số đƣợc quan tâm nhiều bởi độc tính và khả năng tích lũy sinh học của chúng. Để có thể đánh giá một cách đầy đủ về mức độ ô nhiễm của các kim loại nặng ta không thể chỉ dựa vào việc xác định hàm lƣợng của các kim loại hòa tan trong nƣớc mà cần xác định cả hàm lƣợng các kim loại trong trầm tích và động vật đáy sống trong môi trƣờng này. Sự tích tụ KLN sẽ ảnh hƣởng đến đời sống của các sinh vật thủy sinh, gây ảnh hƣởng đến các loài động vật khác và sức khỏe con ngƣời thông qua chuỗi thức ăn. Do đó, việc nghiên cứu và phân tích các KLN trong cơ thể sinh vật, trong thực phẩm và tác động của chúng tới cơ thể con ngƣời nhằm đề ra các biện pháp tối ƣu bảo vệ và chăm sóc sức khỏe cộng đồng là một việc vô cùng cần thiết. Nhu cầu về thực phẩm sạch, đảm bảo sức khỏe đã trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách và đƣợc toàn xã hội quan tâm [4]. Các loài động vật đáy nhƣ hến, trùng trục… cũng là một trong những nguồn thực phẩm thiết yếu và đƣợc ƣa chuộng ở nƣớc ta. Loài động vật không xƣơng sống cỡ lớn này có vai trò làm sạch môi trƣờng, có giá trị kinh tế và giá trị dinh dƣỡng cao song chúng có khả năng đặc biệt trong việc tích tụ những chất gây ô nhiễm nhất định trong mô của chúng vì những đặc tính vốn có nhƣ: lấy thức ăn theo kiểu lọc nƣớc, có khả năng tích lũy một hàm lƣợng lớn các KLN mà không bị ngộ độc, có lối sống tĩnh tại, di chuyển chậm để đảm bảo rằng chất ô nhiễm mà nó tích tụ có liên quan đến khu vực nghiên cứu, có kích thƣớc phù hợp dễ cung cấp những mô đủ lớn cho việc phân tích,… Mặt khác, vì sự tích lũy KLN trong cơ thể chúng với hàm lƣợng cao hơn nhiều lần so với môi trƣờng bên ngoài nơi chúng sinh sống nên những loài này tƣợng trƣng cho ô nhiễm của khu vực nghiên cứu [11]. Lƣu vực sông Cầu là một trong những lƣu vực sông lớn và tập trung đông dân cƣ sinh sống ở khu vực phía Bắc. Sông Cầu dài 288,5 km bắt nguồn từ núi Vạn On ở độ cao 1.175m thuộc huyện Chợ Đồn tỉnh Bắc Kạn chảy qua các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hải Dƣơng và đổ vào sông Thái Bình ở thị xã Phả Lại tỉnh Hải Dƣơng. Các khu vực sông Cầu chảy qua là những khu vực tập trung rất nhiều các hoạt động sản xuất công nghiệp nhƣ: khai khoáng, luyện kim, mạ điện, sản xuất nhựa, sản xuất chất tẩy rửa,... Đây là nguyên nhân chính dẫn đến việc phát sinh các kim loại nhƣ Cu, Pb, Zn, Cd và Cr vào môi trƣờng dẫn đến tình trạng ô nhiễm KLN đang ở mức báo động. Trƣớc tình hình đó Chính phủ đã cho thành lập Ủy ban Bảo vệ môi trƣờng lƣu vực sông Cầu vào tháng 1 năm 2008 để có những giải pháp đồng bộ quản lý và giảm thiểu ô nhiễm trên lƣu vực sông Cầu [28]. Ở Việt Nam nghiên cứu KLN trong trầm tích và trong động vật đáy, cũng nhƣ việc xác định mối quan hệ giữa chúng chƣa đƣợc quan tâm nhiều. Là một phần nội dung của đề tài cấp bộ Tài nguyên và Môi trƣờng mã số TNMT. 2017.04.13, nghiên cứu trƣớc đó chỉ mới xác định đƣợc hàm lƣợng và mối tƣơng quan của 3 kim loại Cu, Pb và Cd trong loài ốc vặn (Sinotaia reevei fischer) và trầm tích sông Cầu [23]. Do vậy, dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Bùi Thị Thƣ tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu, xác định mối quan hệ giữa hàm lượng một số kim loại nặng trong hến sông (Corbicula sp.), trùng trục (Lanceolaria sp.) và trầm tích sông Cầu” để thực hiện. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Xác định đƣợc hàm lƣợng một số kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd và Cr trong hến sông (Corbicula sp.), trùng trục (Lanceolaria sp.) và trầm tích sông Cầu. Xác định đƣợc mối quan hệ giữa một số kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd và Cr trong hến sông (Corbicula sp.), trùng trục (Lanceolaria sp.) và trầm tích sông Cầu. Để thực hiện các mục tiêu nghiên cứu trên, các nội dung nghiên cứu của đề tài gồm: Tổng quan về khu vực nghiên cứu, các nguồn thải kim loại nặng vào môi trƣờng, tổng quan về trầm tích sông Cầu, loài hến sông (Corbicula sp.), loài trùng trục (Lanceolaria sp.) và phƣơng pháp đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích; Khảo sát thực địa, tiến hành quan trắc 01 đợt, tại 28 vị trí trên sông Cầu chảy qua các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hải Dƣơng vào thời gian từ cuối tháng 5/2018 đến tháng 12/2018; Phân tích xác định hàm lƣợng các kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd và Cr trong hến sông (Corbicula sp.), trùng trục (Lanceolaria sp.) và trầm tích sông Cầu tại Phòng thí nghiệm Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Tài nguyên và Môi trƣờng Hà Nội; Xác định mối quan hệ giữa hàm lƣợng các kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd và Cr trong hến sông (Corbicula sp.), trùng trục (Lanceolaria sp.) và trầm tích sông Cầu bằng phần mềm Origin 8.5. Chƣơng 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về lƣu vực sông Cầu 1.1.1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội lưu vực sông Cầu Điều kiện tự nhiên: Lƣu vực sông Cầu là một trong những lƣu vực sông lớn ở Việt Nam, có vị trí địa lý đặc biệt, đa dạng và phong phú về tài nguyên cũng nhƣ lịch sử phát triển kinh tế - xã hội của các tỉnh nằm trong lƣu vực của nó. Sông Cầu có diện tích lƣu vực khoảng 6.030 km² là một phần của lƣu vực sông Hồng – Thái Bình (chiếm khoảng 8% diện tích lƣu vực sông Hồng – Thái Bình trong lãnh thổ Việt Nam). Lƣu vực sông Cầu có dòng chính là sông Cầu với chiều dài 288,5 km bắt nguồn từ núi Văn Ôn (Vạn Ôn) ở độ cao 1.175 m thuộc huyện Chợ Đồn tỉnh Bắc Kạn chảy qua các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hải Dƣơng và đổ vào sông Thái Bình ở thị xã Phả Lại tỉnh Hải Dƣơng. Lƣu vực bao gồm gần nhƣ toàn bộ các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên và một phần các tỉnh Bắc Ninh, Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Hải Dƣơng và Hà Nội (huyện Đông Anh, Sóc Sơn). Độ cao bình quân lƣu vực là 190 m, độ dốc bình quân 16,1%, chiều rộng lƣu vực trung bình là 31 km, mật độ lƣới sông 0,95 km/km² và hệ số uốn khúc 2,02. Trong lƣu vực sông Cầu có tới 26 phụ lƣu cấp một với tổng chiều dài 670 km và 41 phụ lƣu cấp hai với tổng chiều dài 645 km và hàng trăm km sông cấp ba, bốn và các sông suối ngắn dƣới 10 km. Lƣu vực sông Cầu nằm trong vùng mƣa lớn (1.5002.700 mm/năm) của các tỉnh Bắc Kạn và Thái Nguyên. Tổng lƣu lƣợng nƣớc hàng năm đạt đến 4,2 tỷ m³. Sông Cầu đƣợc điều tiết bằng hồ Núi Cốc trên sông Công (một chi lƣu của nó) với dung tích hàng trăm triệu m³ [6, 28]. Nhìn chung địa hình lƣu vực sông Cầu thấp dần theo hƣớng Tây Bắc – Đông Nam và có thể chia ra làm 3 vùng: miền núi, trung du và đồng bằng. Mạng lƣới sông suối trong lƣu vực sông Cầu tƣơng đối phát triển. Các nhánh sông chính phân bố tƣơng đối đều dọc theo dòng chính, nhƣng các sông nhánh tƣơng đối lớn đều nằm ở phía hữu ngạn lƣu vực, nhƣ các sông: Chợ Chu, Đu, Cà Lồ,… Tổng lƣợng nƣớc trên lƣu vực sông Cầu khoảng 4,5 tỷ m3/năm. Chế độ thuỷ văn của các sông trong lƣu vực sông Cầu đƣợc chia thành 2 mùa rõ rệt là mùa lũ và mùa khô: - Mùa lũ bắt đầu từ tháng 6 đến tháng 9 và chiếm 70 - 80% tổng lƣu lƣợng dòng chảy trong năm. - Mùa khô từ tháng 10 đến tháng 5 năm sau, chỉ chiếm 20 - 30% tổng lƣu lƣợng dòng chảy của năm. Lƣu lƣợng dòng chảy trung bình các tháng trong năm chênh lệch nhau tới 10 lần, mực nƣớc cao và thấp nhất chênh nhau khá lớn, có thể tới 5 - 6 m3. Hình 1.1. Bản đồ lƣu vực sông Cầu Điều kiện kinh tế - xã hội: Lƣu vực sông Cầu là một vùng tập trung khá đông dân cƣ với tổng dân số trên lƣu vực sông Cầu là 2.939.838 ngƣời thuộc 44 dân tộc khác nhau, trong đó đông nhất là dân tộc Kinh. Mật độ dân số bình quân trên lƣu vực 487 ngƣời/km2. Số dân ở nông thôn chiếm tỷ lệ rất lớn 80,01% (2.354.543 ngƣời) trong khi đó dân thành thị chỉ khoảng 585,3 nghìn ngƣời chiếm 19,91%. Dân số tập trung đông ở vùng đồng bằng. Với các thế mạnh về điều kiện tự nhiên, các hoạt động sản xuất kinh tế trên địa bàn các tỉnh thuộc lƣu vực sông Cầu diễn ra rất mạnh mẽ trên các lĩnh vực nông – lâm – ngƣ nghiệp, công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và làng nghề. Những hoạt động sản xuất và sinh hoạt này đã gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến môi trƣờng lƣu vực sông [6]. Hoạt động phát triển kinh tế - xã hội trên lƣu vực sông Cầu đã tác động rất lớn đến chất lƣợng nƣớc và trầm tích sông. Cơ cấu kinh tế lƣu vực sông Cầu có sự khác biệt giữa các tỉnh vùng núi, trung du và đồng bằng trong lƣu vực. Vùng trung và hạ lƣu là vùng đông dân cƣ, có nhiều khu công công nghiệp và làng nghề, tiểu thủ công nghiệp nhƣ: chế biến giấy ở Bắc Giang, Bắc Ninh; luyện và tái chế kim loại ở Bắc Ninh, Thái Nguyên, ... Các hoạt động sản xuất công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp trên đã thải vào hệ thống sông Cầu một lƣợng lớn các chất thải độc hại chứa nhiều các kim loại nặng và các chất độc hữu cơ. Trên địa bàn lƣu vực sông Cầu còn tập trung rất nhiều đô thị, các trung tâm y tế lớn nhỏ khác nhau mà hầu hết chƣa có hệ thống xử lý rác và nƣớc thải sinh hoạt, y tế đồng bộ cũng góp phần làm cho tình hình ô nhiễm trên hệ thống sông Cầu thêm trầm trọng. Tóm lại do các hoạt động sinh hoạt và sản xuất chƣa đƣợc quản lý chặt chẽ đã thải ra một lƣợng lớn chất thải hầu hết chƣa qua xứ lý vào hệ thống sông, khiến cho sông Cầu đang đứng trƣớc tình trạng báo động về ô nhiễm môi trƣờng nguồn nƣớc cũng nhƣ trầm tích sông đặc biệt là ô nhiễm các chất hữu cơ độc hại, các kim loại nặng nhƣ Cu, Fe, Zn, Pb, Cd,... [6,15]. 1.1.2. Hiện trạng môi trường lưu vực sông Cầu Theo thống kê đến năm 2016 sơ bộ trên địa bàn lƣu vực có 48 khu công nghiệp, 84 cụm công nghiệp, 141 làng nghề, 246 cơ sở y tế và hơn 3.500 doanh nghiệp Nhà nƣớc, cơ sở tƣ nhân hoạt động ở hầu hết các loại hình công nghiệp, thủ công nghiệp. Xả thải chủ yếu từ các loại hình: sản xuất kinh doanh, khu cụm công nghiệp, làng nghề và nƣớc thải y tế. Nƣớc thải sản xuất kinh doanh chiếm khoảng 68,88% toàn vùng. Nƣớc thải khu cụm công nghiệp khoảng 6,23%. Nƣớc thải làng nghề khoảng 24,25%. Nƣớc thải y tế 0,64%. Hàng trăm cơ sở khai khoáng, tuyển quặng cũng xả nƣớc thải ra sông Cầu. Chất lƣợng nƣớc hệ thống sông Cầu ở hầu hết các địa phƣơng đều không đạt tiêu chuẩn chất lƣợng. Nƣớc sông đục, màu đen và có mùi [3, 28]. Về số lƣợng nguồn gây ô nhiễm, tỉnh Bắc Ninh là tỉnh có số nguồn gây ô nhiễm nhiều nhất (20 nguồn), tỉnh Bắc Kạn là tỉnh có số nguồn gây ô nhiễm ít nhất (10 nguồn). Về tổng lƣợng nƣớc thải từ các nguồn gây ô nhiễm trọng điểm, tỉnh Bắc Kạn là tỉnh có tổng lƣợng nƣớc thải ít nhất (449 m3/ngày đêm), tỉnh Bắc Giang là tỉnh có tổng lƣợng nƣớc thải nhiều nhất (73.338,9 m3/ngày đêm). Riêng đối với Công ty TNHH MTV phân đạm và hóa chất Hà Bắc có tổng lƣợng nƣớc thải là 70.478 m3/ngày đêm chiếm 38,99% tổng lƣợng nƣớc thải của toàn bộ các nguồn gây ô nhiễm trên lƣu vực sông [6]. Sở Tài nguyên và Môi trƣờng Thái Nguyên cho biết, nhiều sông suối chảy qua thành phố, qua thị xã Sông Công và huyện Phổ Yên tiếp nhận nƣớc thải công nghiệp, khai thác khoáng sản, sinh hoạt đã bị ô nhiễm chất hữu cơ và kim loại nặng trƣớc khi hợp lƣu với dòng sông Cầu. Chất lƣợng nƣớc sông sau các điểm hợp lƣu và đoạn chảy qua TP Thái Nguyên bị ô nhiễm, không bảo đảm cho mục đích sinh hoạt. Bên cạnh đó, nƣớc thải của các nhà máy tuy đã qua hệ thống xử lý nhƣng chất lƣợng nƣớc vẫn không đạt tiêu chuẩn xả thải nhƣ: KCN Sông Công, Bệnh viện Ða khoa trung ƣơng, KCN luyện kim Lƣu Xá. Nƣớc thải chủ yếu là các hợp chất ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng [28]. Sông Công là sông lớn thứ hai trong lƣu vực sông Cầu, chảy qua địa phận Thái Nguyên. Khu vực này chịu ảnh hƣởng bởi các hoạt động tàu du lịch, tàu khái thác cát trên sông, nƣớc thải của các hoạt động khai thác khoáng sản và nƣớc thải từ các khu công nghiệp sông Công. Khu công nghiệp gang thép Thái Nguyên mỗi năm có hơn 1,3 triệu m3 nƣớc thải đƣợc đổ ra sông Cầu. Nƣớc thải phát sinh trong quá trình sản xuất gang thép chứa nhiều chất ô nhiễm độc hại nhƣ dầu mỡ, phenol, xianua,… Nƣớc sông khu vực này đen, đục và bốc mùi [3]. Vùng hạ lƣu sông Cầu (đoạn chảy qua thành phố Bắc Giang và Bắc Ninh) chịu ảnh hƣởng do tiếp nhận nƣớc của sông Cà Lồ tại Bắc Giang và sông Ngũ Huyện Khê tại Bắc Ninh. Sông Ngũ Huyện Khê là khu vực ô nhiễm nặng nhất trong các vùng thuộc lƣu vực sông Cầu do các khu công nghiệp và đặc biệt là ở các làng nghề trải suốt từ Đông Anh, Hà Nội cho đến Vạn An, Bắc Ninh. Nƣớc từ các làng nghề chƣa qua xử lý đã thải trực tiếp vào sông [28]. 1.2. Tổng quan về trầm tích và sự tích lũy kim loại nặng trong trầm tích 1.2.1. Trầm tích và sự hình thành trầm tích Trầm tích là các vật chất tự nhiên bị phá vỡ bởi các quá trình xói mòn hoặc do thời tiết, sau đó đƣợc các dòng chảy chất lỏng vận chuyển đi và cuối cùng đƣợc tích tụ thành lớp trên bề mặt hoặc đáy của một khu vực chứa nhƣ nƣớc biển, hồ sông, suối. Quá trình hình thành trầm tích là một quá trình tích tụ và hình thành các chất cặn lơ lửng (bao gồm cả các vật chất vô cơ và hữu cơ) để tạo nên các lớp trầm tích. Ao, hồ, biển, sông tích lũy các lớp trầm tích theo thời gian. Vì vậy trầm tích là một hỗn hợp phức tạp của các pha rắn bao gồm sét, silic oxit, chất hữu cơ, cacbonat và một quần thể các vi khuẩn. Trầm tích là đối tƣợng thƣờng đƣợc nghiên cứu để xác định nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng vào môi trƣờng nƣớc bởi tỉ lệ tích lũy cao các kim loại trong nó. Nồng độ kim loại trong trầm tích thƣờng lớn gấp nhiều lần so với trong lớp nƣớc phía trên, đặc biệt, các dạng kim loại không nằm trong cấu trúc tinh thể của trầm tích có khả năng di động và tích lũy sinh học cao vào các sinh vật trong môi trƣờng nƣớc. Chính vì thế trầm tích đƣợc coi là chỉ thỉ quan trọng đối với sự ô nhiễm môi trƣờng nƣớc [22]. 1.2.2. Cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy kim loại vào trầm tích Các kim loại tích tũy vào trầm tích có thể xuất phát từ nguồn tự nhiên hoặc nguồn nhân tạo. Sự tích lũy các kim loại vào trầm tích có thể xảy ra theo 3 cơ chế sau: - Sự hấp phụ hóa lý từ nƣớc; - Sự hấp thụ sinh học bởi các sinh vật hoặc các chất hữu cơ; - Sự tích lũy vật lý của các hạt vật chất bởi quá trình lắng đọng trầm tích. Sự tích lũy kim loại vào trầm tích phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố nhƣ: Các điều kiện thủy văn, môi trƣờng, pH, thành phần vi sinh vật, kết cấu của trầm tích, khả năng trao đổi ion,... nhất là sự hấp phụ hóa lý và hấp thụ sinh học [10]. Sự hấp phụ hóa lý các kim loại trực tiếp từ nƣớc đƣợc thực hiện nhờ các quá trình hấp phụ các kim loại lên trên bề mặt của các hạt keo, các quá trình trao đổi ion, các phản ứng tạo phức của các kim loại nặng với các hợp chất hữu cơ hoặc do các phản ứng hóa học xảy ra làm thay đổi trạng thái oxi hóa của các nguyên tố hay tạo thành các hợp chất ít tan nhƣ muối sunfua. Quá trình hấp phụ hóa lý phụ thuộc rất nhiều vào các điều kiện nhƣ: pH của nƣớc, kích thƣớc của các hạt keo, hàm lƣợng các chất hữu cơ và quần thể vi sinh vật. Sự hấp thụ sinh học chủ yếu do quá trình hấp thụ kim loại của các sinh vật trong nƣớc, phản ứng tạo phức của các kim loại với các hợp chất hữu cơ, các hoạt động sinh hóa của hệ vi sinh vật trong trầm tích [3]. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy kim loại trong trầm tích: Thứ nhất là vai trò của các thông số địa hóa môi trƣờng nhƣ lƣợng chất rắn lơ lửng TDS; Thứ hai là phụ thuộc vào thành phần hạt trầm tích. Thành phần bột, sét càng lớn thì càng có lợi ích cho sự tích lũy các kim loại; Thứ ba là phụ thuộc vào hàm lƣợng vật chất hữu cơ; Thứ tƣ là phụ thuộc vào thành phần khoáng vật trong trầm tích. Các khoáng vật trong trầm tích có độ nhớt, độ dính kết càng cao thì mức thu hút các nguyên tố kim loại càng lớn. Thứ năm là phụ thuộc vào nguồn cung cấp nguyên liệu hình thành trầm tích và khoảng cách đối với nguồn phát tán các nguyên tố kim loại [22]. 1.2.3. Nguồn gốc phát sinh và độc tính của kim loại nặng a. Nguồn phát sinh một số kim loại nặng Trong số tất cả các chất gây ô nhiễm, KLN là một trong những tác nhân nguy hiểm nhất vì đây là những chất không phân hủy sinh học và tồn tại lâu trong môi trƣờng. Chúng xâm nhập vào trong môi trƣờng thông qua cả hai nguồn: tự nhiên và con ngƣời. Nguồn tự nhiên: Kim loại nặng phát hiện ở mọi nơi: Trong đá, đất và xâm nhập vào thủy vực qua các quá trình tự nhiên, phong hóa, xói mòn và rửa trôi.
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan