Luận Văn Xác định khả năng tích luỹ sinh học (bioavailability) của một số kim loại nặng trong bùn lắng của kê

MỞ ĐẦU



Giới thiệu:

Bên cạnh vấn đề ô nhiễm nguồn nước đang ở mức nghiêm trọng,việc xử lý

một khối lượng lớn bùn lắng (bùn đáy) bị ô nhiễm trên các kênh rạch thành phố

đang là những thách thức lớn đối với Thành phố Hồ Chí Minh. Thành phần của bùn

lắng chứa nhiều chất ô nhiễm như các chất hữu cơ, các kim loại nặng cùng các chất

độc hại khác. Bùn ô nhiễm được xác định là nguồn gây ra các tác động về mặt sinh

thái trong lưu vực.

Tác động môi trường chính yếu liên quan đến bùn ô nhiễm là do các ảnh

hưởng xấu của chúng đến sinh vật, bao gồm cả con người. Tác động do tiếp xúc

trực tiếp với bùn ô nhiễm được biểu thị ở cá và động vật đáy không xương sống.

Do các sinh vật đáy là nguồn thức ăn quan trọng cho các sinh vật khác trong chuỗi

thức ăn, sự tích luỹ hay phơi nhiễm các chất ô nhiễm của các sinh vật này có ý

nghĩa rất quan trọng. Bên cạnh đó (sự hấp phụ và tích tụ)ï các chất khó phân huỷ

sinh học trong cơ thể các sinh vật này và sau đó các chất này sẽ di chuyển vào

chuỗi thức ăn.

Sự tái hoà tan của các chất ô nhiễm trong bùn do các quá trình sinh học và

địa hoá trung gian trên bề mặt phân chia bùn – nước kéo dài thời gian các chất ô

nhiễm tồn tại ở dạng sẵn sàng sử dụng (bioavailability) và tích tụ trong chuỗi thức

ăn sinh học.

Các kim loại nặng là các chất ô nhiễm thông thường hiện diện ở nồng độ rất

nhỏ (ppm), tuy nhiên chúng lại gây những ảnh hưởng rất đáng kể do chúng là các

chất rất khó phân huỷ sinh học, có độc tính cao, có khả năng tích luỹ và khuếch đại

theo chuỗi thức ăn sinh học, một số chất có khả năng gây ung thư và biến đổi gen.

Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong bùn lắng tại Thành phố Hồ Chí Minh

đang là một vấn đề được quan tâm.




MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN . i

MỤC LỤC . ii

DANH SÁCH BẢNG BIỂU iv

DANH SÁCH ĐỒ THỊ . v

DANH SÁCH HÌNH vi

TÓM TẮT LUẬN VĂN vii

MỞ ĐẦU . 1

1.GIỚI THIỆU 1

2.TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 2

3.MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU . 3

4.NỘI DUNG NGHIÊN CỨU . 3

5.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, KỸ THUẬT SỬ DỤNG . 3

6.Ý NGHĨA KHOA HỌC THỰC TIỄN . 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN . 5

1.1 Đặc điểm hệ thống thoát nước đô thị ở TpHCM 5

1.1.1 Khái quát 5

1.1.2 Đặc điểm của 5 hệ thống kênh rạch của thành phố . 7

1.1.3 Đặc điểm phân bố công nghiệp trên các lưu vực thoát nước . 7

1.2 Hiện trạng ô nhiễm môi trường kênh rạch TpHCM . 20

1.2.1 Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng 20

1.2.2 Hiện trạng ô nhiễm nước 25

1.3 Các nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước trên các kênh rạch . 31

1.4 Các phương pháp giải ô nhiễm kim loại áp dụng đối với bùn lắng . 32

1.4.1 Phương pháp hoá lý 33

1.4.2 Biện pháp sinh học . 35

1.5 Phytoremediation . 37

1.6 Cỏ Vetiver . 41

1.6.1 Phân loại và phân bố 41

1.6.2 Đặc điểm hình thái của cỏ Vetiver 43

1.6.3 Đặc tính sinh thái . 44

1.6.4 Đặc điểm sinh lý hạt cỏ Vetiver 44

1.6.5 Một số ứng dụng của cỏ Vetiver 45

CHƯƠNG 2data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABAQMAAAAl21bKAAAAA1BMVEXh5PJm+yKVAAAAAXRSTlMAQObYZgAAAApJREFUCNdjYAAAAAIAAeIhvDMAAAAASUVORK5CYII=" class="mceSmilieSprite mceSmilie7" alt=":p" title="Stick Out Tongue :p">HƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 47

2.1 Cơ sở khoa học và thực tiễn lựa chọn các vị trí lấy mẫu 47

2.1.1 Các điểm lấy mẫu . 47

2.1.2 Phương pháp lấy mẫu 53

2.1.3 Bảo quản mẫu 53

2.2 Phân tích thành phần kim loại 53

2.3 Bioavailability 54

2.3.1 Khái niệm 54

2.3.2 Ý nghĩa của việc xác định bioavailability 55

2.3.3 Phương pháp xác định khả năng hấp thụ sinh học của kim loại . 55

2.3.4 Quy trình phương pháp chiết tách kim loại theo Tessier . 57

2.4 Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của KLN đối với cỏ Vetiver . 59

2.4.1 Mô hình thực hiện 59

2.4.2 Tiến trình thí nghiệm . 59

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 61

3.1 Các thông số địa hoá môi trường . 61

3.2 Sự phân bố KLN trong 5 hệ thống kênh rạch . 63

3.2.1 Hệ kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè . 67

3.2.2 Hệ Kênh Tân Hoá- Lò Gốm 68

3.2.3 Hệ Kênh Tàu Hũ- Bến Nghé 69

3.2.4 Hệ Kênh Tham Lương – Bến Cát . 70

3.2.5 Hệ Kênh Đôi – Kênh Tẻ . 71

3.3 Mối tương quan giữa các KLN và hàm lượng vật chất hữu cơ trong trầm tích

3.3.1 Hàm lượng vật chất hữu cơ . 72

3.3.2 Thành phần hoá học của trầm tích 73

3.3.3 Mối tương quan . 73

3.4 Kết quả phân tích các hợp phần kim loại 74

3.4.1 Kênh Tàu Hũ – Bến Nghé . 75

3.4.2 Kênh Tân Hoá- Lò Gốm 77

3-5 Kết quả thử nghiệm khả năng tích luỹ kim loại nặng Cu, Cr, Zn của cỏ Vetiver 82

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 83

4.1 Kết luận . 83

4.2 Kiến nghị 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO . 85

PHỤ LỤC . 87

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1. Tóm tắt các khả năng tác động tiêu cực liên quan đến bùn ô nhiễm . 1

Bảng 1-1. Phân cấp hệ thống thoát nước đô thị TPHCM . 7

Bảng 1-2. Một số đặc điểm chính của 5 hệ thống kênh rạch nội thành 12

Bảng 1-3. Sự hiện diện của một số kim loại nặng tích luỹ trong nước kênh,

rạch ở Thành phố Hồ Chí Minh do nước thải công nghiệp và nước thải sinh

hoạt so với nước sông bình thường không bị ô nhiễm . 20

Bảng 1-4. Dư lượng của một số kim loại nặng chính trong trầm tích có dòng

chảy nuớc mặt ô nhiễm nặng ở Thành phố Hồ Chí Minh . 21

Bảng 1-5. Sự tích luỹ của kim loại nặng trong trầm tích kênh Nhiêu Lộc . 22

Bảng 1-6. Kết quả nghiên cứu về ô nhiễm kim loại trong bùn lắng kênh rạch

Tp. Hồ Chí Minh 23

Bảng 1-7. Tích tụ kim loại nặng trong trầm tích của một số kênh rạch dòng

chảy được lựa chọn ở Tp. Hồ Chí Minh 24

Bảng 1-8. Vị trí trạm trên kênh . 25

Bảng 1-9. Các vi sinh vật hấp thu kim loại nặng 35

Bảng 1-10. Chi phí thực hiện các biện pháp xử lý ô nhiễm đất . 37

Bảng1-11. Phân loại các cơ chế, đối tượng thực hiện và các loài thực vật

tương ứng . 38

Bảng 1-12 Phân loại và phân bố cỏ Vetiver . 41

Bảng 1-13 Khoảng biến thiên hàm lượng một số kim loại nặng trong môi

trường đất mà cỏ Vetiver có thể phát triển. Kết quả nghiên cứu tại Uùc 46

Bảng 2-1. Quy trình trích ly theo Tessier et al., 1979 . 59

Bảng 3-1 Kết quả của các thông số địa hoá môi trường . 61

Bảng 3-2 Kết quả hàm lượng KLN trong các mẫu bùn trong các kênh . 66

Bảng 3-3. Thành phần hoá học của trầm tích kênh rạch Tp. Hồ Chí Minh . 72

Bảng 3-4. Ma trận tương quan giữa các nguyên tố và vật chất hữu cơ . 73

Bảng 3-5 Kết quả các hợp phần của Cr, Cu, Zn trên kênh Tàu Hũ- Bến Cát 75

Bảng 3-6 Kết quả các hợp phần của Cr, Cu, Zn trên cống xả Hoà Bình 77

Bảng 3-7 Kết quả các hợp phần của Cr, Cu, Zn trên cầu Hậu Giang 79

Bảng 3-8. Kết quả các dạng liên kết của Cu, Zn và Cr trong 3 mẫu phân tích . 80

Bảng 3-9. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại trong cỏ Vetiver trong 2 tháng 82



DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1-1. Bản đồ vị trí các trạm quan trắc chất lượng nước kênh rạch nội

thành Tp.HCM . 25

Hình 1-2. Sơ đồ hoạt động kỹ thuật electrokinetic 34

Hình 1-3. Sơ đồ hoạt động kỹ thuật thuỷ tinh hoá . 35

Hình 1-4. Các cơ chế của phytoremediation 39

Hình 1-5. Cơ chế phytovolatilization . 39

Hình 1-6. Cơ chế phytostabilization . 40

Hình 1-7. Cơ chế phytoextraction 42

Hình 1-8. Hình dạng cỏ Vetiver . 42

Hình 2-1. Bản đồ vị trí các điểm lấy mẫu bùn lắng đô thị 48

Hình 2-2. Sự thay đổi về độ linh động và khả năng hấp thụ sinh học của các hợp

phần khác nhau của kim loại trong pha rắn (Theo Salomons, 1995) 56

Hình 3-1. Cơ chế ảnh hưởng của kim loại nặng . 64

Hình 3-2. Mối tương quan giữa hàm lượng các kim loại nặng và vật chất

hữu cơ trong trầm tích sông rạch Tp. Hồ Chí Minh 74







DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 1-1. Giá trị pH trên các kênh rạch tiêu thoát khu vực thành phố Hồ Chí

Minh 06 tháng đầu năm 2006 . 26

Biểu đồ 1-2. Diễn biến hàm lượng TSS trên hệ thống kênh rạch thành phố 06

tháng đầu năm 2005 – 2006 . 27

Biểu đồ 1-3. Diễn biến hàm lượng DO trên hệ thống kênh rạch thành phố 06

tháng đầu năm 2005 – 2006 . 28

Biểu đồ 1-4. Diễn biến hàm lượng COD trên hệ thống kênh rạch thành phố 06

tháng đầu năm 2005 – 2006 . 28

Biểu đồ 1-5. Diễn biến hàm lượng BOD5 trên hệ thống kênh rạch thành phố 06

tháng đầu năm 2005 – 2006 . 29

Biểu đồ 3-1. Giá trị pH trên các kênh rạch tiêu thoát Tp. Hồ Chí Minh . 62

Biểu đồ 3-2. Diễn biến hàm lượng DO trên hệ thống kênh rạch thành phố 62

Biểu đồ 3-3. Diễn biến hàm lượng Ec trên hệ thống kênh rạch thành phố 62

Biểu đồ 3-4. Phân bố hàm lượng kim loại nặng dọc kênh Nhiêu Lộc- Thị Nghè . 67

Biểu đồ 3-5. Phân bố hàm lượng kim loại nặng dọc kênh Tân Hoá – Lò Gốm . 68

Biểu đồ 3-6. Phân bố hàm lượng kim loại nặng dọc kênh Tàu Hũ–Bến Nghé 69

Biểu đồ 3-7. Phân bố hàm lượng kim loại nặng dọc kênh Tham Lương–Bến Cát . 70

Biểu đồ 3-8. Phân bố hàm lượng kim loại nặng dọc Kênh Đôi–Kênh Tẻ . 71

Biểu đồ 3-9. Phần trăm các hợp phần của Zn trên kênh Tàu Hũ- Bến Cát 75

Biểu đồ3-10. Phần trăm các hợp phần của Cu trên kênh Tàu Hũ- Bến Cát 75

Biểu đồ 3-11. Phần trăm các hợp phần của Cr trên kênh Tàu Hũ- Bến Cát . 76

Biểu đồ 3-12. Phần trăm các hợp phần kim loại của Zn trên cống xả Hoà Bình . 77

Biểu đồ 3-13. Phần trăm các hợp phần kim loại của Cu trên cống xả Hoà Bình 78

Biểu đồ 3-14. Phần trăm các hợp phần kim loại của Cr trên cống xả Hoà Bình . 78

Biểu đồ 3-15. %dạng linh động của kim loại trên kênh TH-BN và TH-LG . 81

Biểu đồ 3-16. % dạng liên kết với cacbonat trên kênh TH-BN và TH-LG . 81

Biểu đồ 3-17. Hàm lượng kim loại trong thân và rễ có Vetiver 82



[/B]