Phân tích dạng kim loại Ni, Cu, Zn trong trầm tích sông Nhuệ - Đáy

KẾT LUẬN Từ những kết quả đã thực hiện trong đề tài “Phân tích dạng kim loại niken, đồng, kẽm trong trầm tích sông Nhuệ - Đáy bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử”, chúng tôi rút ra một số kết luận sau: 1. Đã áp dụng và thực hiện thành công quy trình chiết chọn lọc 5 dạng tồn tại của kim loại Ni, Cu, Zn trong trầm tích bao gồm: dạng trao đổi, dạng liên kết với cacbonat, dạng liên kết với Fe-Mn oxi hydroxit, dạng liên kết với hữu cơ, dạng cặn dư nằm trong cấu trúc trầm tích. 2. Đã xây dựng thành công quy trình phân tích hàm lượng các nguyên tố kim loại Ni, Cu, Zn bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với kĩ thuật nhuyên tử hóa ngọn lửa và không ngọn lửa. Giới hạn phát hiện của nguyên tố niken là 0,050mg/l (trong phép đo ngọn lửa) và 2,020 mg/l (trong phép đo lò graphit); giới hạn phát hiện của nguyên tố đồng là 0,022 mg/l (trong phép đo ngọn lửa) và 1,105mg/l (trong phép đo lò graphit); giới hạn phát hiện của nguyên tố kẽm là 0,019 mg/l (trong phép đo ngọn lửa). Độ chính xác của phương pháp khi phân tích mẫu chuẩn đối với niken: có độ thu hồi đạt 93% (theo phương pháp vô cơ hóa mẫu bằng hỗn hợp cường thủy) và 97% (theo quy trình chiết liên tục); độ thu hồi của đồng đạt 94% (theo phương pháp vô cơ hóa mẫu bằng hỗn hợp cường thủy) và 96% (theo quy trình chiết liên tục); độ thu hồi của kẽm đạt 93% (theo phương pháp vô cơ hóa mẫu bằng hỗn hợp cường thủy) và 94% (theo quy trình chiết liên tục) 3. Từ quy trình phân tích đã xây dựng được, đã tiến hành xác định hàm lượng các dạng kim loại liên kết trong trầm tích. Các kết quả phân tích cho thấy các nguyên tố Cu, Ni phân bố chủ yếu ở dạng liên kết bền. Nguyên tố Zn phân bố ở dạng trao đổi và cacbonat trong trầm tích đều lớn trên toàn bộ các mẫu được phân tích trên lưu vực, đặc biệt sự phân bố này trong trầm tích sông Nhuệ cao hơn nhiều so với sông Đáy. Sự tồn tại của Zn trong các dạng không bền của trầm tích đã cảnh báo nguy cơ lan truyền ô nhiễm của Zn trong lưu vực sông, do vậy cần phải có các biện pháp hợp lý để quản lý và quy vùng ô nhiễm. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt Nguyễn Thị Ngọc An, Dương Thị Bích Huệ (2007), “Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong rau xanh ở ngoại ô thành phố Hồ Chí Minh”, Tạp chí phát triển khoa học và công nghệ, 10(01), tr. 41 – 46. Lê Huy Bá (2006), Độc học môi trường (tập 2 - phần chuyên đề), NXB Đại học quốc gia, thành phố HCM. Lê Huy Bá (2008), Độc học môi trường cơ bản, NXB Đại học quốc gia, thành phố HCM. Trần Bình, Nguyễn Ngọc Thắng (2007), Hướng dẫn thí nghiệm hóa phân tích, trường đại học bách khoa Hà Nội. Bộ tài nguyên và môi trường, Tổng cục môi trường (2006), Báo cáo môi trường quốc gia 2006: Hiện trạng môi trường nước 3 lưu vực sông: Cầu, Nhuệ - Đáy, hệ thống sông Đồng Nai, Hà Nội. 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. Vũ Thị Thùy Dương (2008), Đánh giá hàm lượng kim loại nặng (As, Cd, Pb, Cu, Zn) trong môi trường đất tại làng nghề đúc nhôm, chì Văn Môn-Yên Phong-Bắc Ninh, Khóa luận tốt nghiệp, trường đại học nông nghiệp Hà Nội. Doãn Văn Kiệt (2006), Một số nguyên tố vi lượng thường gặp trong nước và ảnh hưởng của chúng, trường đại học Tây Bắc. Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại học quốc gia, Hà Nội. Hoàng Nhâm (2002), Hóa vô cơ tập hai, NXB Giáo dục, Hà Nội. Lê Thành Phước, Trần Tích (2007), Hóa phân tích lí thuyết và thực hành, NXB Y học. Nguyễn Văn Ri, Tạ Thị Thảo (2003),Thực tập hóa phân tích - phần 1: Phân tích định lượng hóa học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học quốc gia Hà Nội. Trịnh Thị Thanh (2007), Độc học môi trường và sức khoẻ con người, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia,Hà Nội Hoàng Thị Thanh Thủy, Từ Thị Cẩm Loan , Nguyễn Như Hà Vy (2007), “Nghiên cứu địa hóa môi trường một số kim loại nặng trong trầm tích sông rạch thành phố Hồ Chí Minh”, tạp chí phát triển KH và CN, 10(01), Nguyễn Đức Vận (2004), Hóa vô cơ tập 2: Các kim loại điển hình, NXB Khoa học và kĩ thuật, Hà Nội. Từ Văn Mặc (1995), Các phương pháp phân tích dùng công cụ, NXB Đại học quốc gia, Hà Nội. Tài liệu tiếng anh Tessier A, Campbell PGC, Bisson M (1979), “Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals”, Analytical Chemistry 51, PP. 844 – 850. H.Akcay, A. Oguz, and C. Karapire (2003), “Study of heavy metal pollution and speciation in BuyakMenderes and Gediz river sediments”, Water Research, 37, PP. 813–822. 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. 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. Beckett, P.H.T., (1989), “The use of extractants in studies on trace metals in soils, sewage sludges and sludge-treated soils”, Adv. Soil Sci., 9, PP.143-176. Van den Berg , C.M.G and Z.Q.Huang, (1986), “Determination of copper, cadminium and lead in sea water by cathodic stripping voltammetry of complexes with 8 – hydroxyquinoline”, J.Electroanal. Chem, 215, PP.111- 121. Canadian Council of Ministry of the Environment (2001), Canadian water quality guidelines for the protection of aquatic life, Canada. Christine M. Davidson, Rhodri P. Thomas, Sharon E. McVey, Reijo Perala, David Littlejohn, 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. John R. Dean (2003), Methods for enviromental trace analysis, , John Wiley & Sons, Ltd. Ali Asghr Ensafi, Shryar Abbasi, Hassan Rahimi Mansour (2001), “Differential Pulse Adsorption Stripping Voltammetric Determination of Copper(II) with 2-Mercaptobenzimidazol at a Hanging Mercury-Drop Electrode”, Analytical Sciences, 17(5), PP.609-612. T.M. Florence, Talanta, G.E. Batley (1989), Trace Element Speciation: Analytical Methods and Problems, CRC Press, Boca Raton, Florida. Takamu Furuichi, Huynh Trung Hai, Tran Le Minh, Ha Vinh Hung, Phan Thu Phuong, Tran Van Nhan, Shuzo Tanaka (2006), “Distribution of heavy metal concentrations in nhue river basin”, Hội nghị khoa học lần thứ 20 - Đại học bách khoa Hà Nội. 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. David Harvey (2000), Modern Analytical Chemistry, Mc Graw Hill. Joszef Hlavay, Thomas Prohaska, Marta Weisz, Walter W. Wenzel, Gerhard J. Stingeder (2004), “Determination of trace elements bound to soils and sediment fractions”, Pure Appl. Chem., 76(2), PP.415–442. P. Álvarez-Iglesias, B. Rubio and F. Vilas, Pollution in intertidal sediments of San Simón Bay (Inner Ria de Vigo, NW of Spain) (2003), “Total heavy metal concentrations and speciation”, Marine Pollution Bulletin, 46, PP.491–521. Polyak K, Hlavay J (1999), “Environmental mobility of trace metals in sediments collected in the Lake Balaton”, Fresenius’ J Anal Chem, 363(5), PP.87–93. 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. Weisz M, Polyak K, Hlayvay J (2000), “Fractination of elements in sediment samples collected in rivers and harbors at Lake Balaton and its catchment area”, Microchem. J., 67, PP. 207. 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. Abolfazl Naji, Ahmad Ismail and Abdul Rahim Ismail (2010), “Chemical speciation and contamination assessment of Zn and Cd by sequentialextraction in surface sediment of Klang River, Malaysia”, Microchemical Journal, 95, PP.285–292. 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. 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. P. Quevauviller (1998), “Operationally defined extraction procedures for soil and sediment analysis”, I. Standardization. Trends Anal. Chem, 17, PP. 289–298. 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. 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. Clesceri L. S., Greenberg A. E., Eaton A. D.(1998), Standard methods for the examination of water and wastewater, 20th, Ed., APHA, USA. W. Salomons, U. Forstner (1984), “Heavy metals in the Hydrocycle”, Springer, 349, PP.2. J. Sastre, A. Sahuquillo, M. Vidal, G. Rauret (2002), “Determination of Cd, Cu, Pb and Zn in environmental samples: microwave-assisted total digestion versus aqua regia and nitric acid extraction”, Analytica Chimica Acta, 462, PP.59–72. M.Tarek, M.Zaki, Abdel-Ghany Raghebz, Adel S.Mohamed (1990), “Determination of Zinc in aluminum metal and alloys using a sensitized murexide reaction”, J . Chem. Tech. Biotechno, 48, PP.127-133. US Environmental Protection Agency, Screening level ecological risk assessment protocol for hazardous waste combustion facilities, Volume 3. Appendix E: Toxicity Reference Values. EPA530-D99-001C. Vu Duc Loi, Le Lan Anh, Trinh Anh Duc, Tran Van Huy, Nicolas Prieur, (2003), “Initial estimation of heavy metals pollution in river water and sediment in Hanoi, Vietnam”, Journal of Chemistry, 41, pp.143-148. Vu Duc Loi, Le Lan Anh, Trinh Anh Duc, Tran Van Huy, Pham Gia Mon, Nicolas Prieur, Jorg Schafer, Gilbert lavaux and Gerard Blanc (2005), “Speciation of Heavy metals in sediment of Nhue and Tolich rivers in Hanoi, Vietnam”, Journal of Chemistry, 43 (5), PP. 600-604. Wisconsin Department of Natural Resources Laboratory Certification Program (1996), Analytical detection limit guidance & Laboratory Guide for Determining Method Detection Limit. 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 ofWuhan, China”, Journal of Hazardous Materials, 166, PP.1186–1194. 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 soft tissue of green-lipped mussel Perna viridis from the west coast of Peninsular Malaysia”, Environment International, 28, PP.117-126. 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. Zeien, H. and Br¨ummer, G. W. (1989), “Chemische Extractionen zur Bestimmung von Schwermetallbindungsformen in Boden”, Mitteilgn. Dtsch. Bodenkundl. Gesellsch, 59(1), PP. 505. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ Vũ Đức Lợi, Nguyễn Thanh Nga, Trịnh Anh Đức, Phạm Gia Môn, Trịnh Hồng Quân, Dương Tuấn Hưng, Trần Thị Lệ Chi, Dương Thị Tú Anh (2010), “Phân tích dạng một số kim loại nặng trong trầm tích thuộc lưu vực sông Nhuệ và sông Đáy. Speciation of heavy metals in sediment of Nhue and Day river basin”, Tạp chí phân tích hóa, lý và sinh học, tập 15 số 4. MỤC LỤC MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Chương 1 - TỔNG QUAN 4 1.1. Giới thiệu về nguyên tố Ni, Cu, Zn 4 1.1.1.Tính chất vật lý và hoá học 4 1.1.1.1. Nguyên tố niken 4 1.1.1.2. Nguyên tố đồng 5 1.1.1.3. Nguyên tố kẽm 6 1.1.2.Ứng dụng 8 1.1.2.1. Nguyên tố niken 8 1.1.2.2. Nguyên tố đồng 8 1.1.2.3. Nguyên tố kẽm 9 1.1.3.Độc tính 10 1.1.3.1. Nguyên tố niken 10 1.1.3.2. Nguyên tố đồng 10 1.1.3.3. Kẽm 11 1.2. Các phương pháp phân tích 12 1.2.1. Các phương pháp phân tích tổng kim loại 12 1.2.1.1. Phương pháp phân tích trọng lượng 12 1.2.1.2. Phương pháp phân tích thể tích 13 1.2.1.3. Phương pháp trắc quang 15 1.2.1.4 Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử 17 1.2.1.5. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử 17 1.2.1.6. Các phương pháp điện hóa 17 1.2.2. Phương pháp phân tích dạng kim loại 19 1.2.2.1. Định nghĩa dạng kim loại 20 1.2.2.2. Yêu cầu của phân tích dạng 20 1.2.2.3. Các phương pháp phân tích dạng 21 1.3. Các phương pháp phân tích niken, đồng, kẽm trong luận văn 25 1.3.1. Nguyên tắc của phép đo 25 1.3.2.Trang bị của phép đo 26 1.3.3. Kỹ thuật ngọn lửa 28 1.3.4. Kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa 28 1.3.5. Một số phương pháp xử lí mẫu trước khi phân tích 28 1.4. Khu vực nghiên cứu 31 1.4.1. Khái quát một số đặc điểm tự nhiên và kinh tế - xã hội lưu vực sông Nhuệ - Đáy 31 1.4.1.1. Đặc điểm tự nhiên 31 1.4.1.3. Đặc điểm kinh tế xã hội 34 1.4.2. Hiện trạng ô nhiễm 35 1.4.3. Các nguồn thải gây ô nhiễm chủ yếu môi trường nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy 35 Chương 2 - THỰC NGHIỆM 38 2.1. Đối tượng nghiên cứu 38 2.2. Nội dung nghiên cứu 38 2.3. Lấy mẫu và bảo quản mẫu 38 2.4. Trang thiết bị và hóa chất phục vụ nghiên cứu 41 2.4.1 Trang thiết bị 41 2.4.2. Hóa chất và dụng cụ 41 2.4.3. Chuẩn bị hóa chất và dung dịch chuẩn 42 Chương 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 3.1. Các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của niken, đồng, kẽm 43 3.1.1. Các điều kiện đo phổ F-AAS của niken, đồng và kẽm 43 3.1.2. Các điều kiện đo phổ GF-AAS của niken và đồng 45 3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nền đến phép đo phổ hấp thụ nguyên tử 46 3.3. Xây dựng đường chuẩn xác định niken, đồng, kẽm 50 3.3.1. Xây dựng đường chuẩn của niken 50 3.3.2. Xây dựng đường chuẩn của đồng 51 3.3.3. Xây dựng đường chuẩn của kẽm 53 3.4. Khảo sát giới hạn phát hiện (GHPH) của phương pháp 54 3.4.1. Giới hạn phát hiện trong phép đo ngọn lửa 55 3.4.2. Giới hạn phát hiện trong phép đo lò graphit 56 3.5. Đánh giá độ chính xác của phương pháp 58 3.6 Phân tích hàm lượng niken, đồng, kẽm trong mẫu trầm tích 58 3.6.1. Phân tích hàm lượng tổng số niken, đồng và kẽm trong các mẫu trầm tích 58 3.6.2. Phân tích xác định hàm lượng các dạng niken, đồng, kẽm trong mẫu trầm tích 62 KẾT LUẬN 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73