Đang tải... (xem toàn văn)
Sinh vật chỉ thị môi trường nước (trai, ốc, hến…), sống tại các mương nước, ao, hồ, gần các bãi thu gom và tái chế rác thải điện, điện tử thuộc khu vực Triều Khúc –Thanh Trì- Hà Nội
1 TRƯỜNG…………… KHOA………………… BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Sinh vật chỉ thị môi trường nước (trai, ốc, hến…), sống tại các mương nước, ao, hồ, gần các bãi thu gom và tái chế rác thải điện, điện tử thuộc khu vực Triều Khúc –Thanh Trì- Hà Nội 2 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU………………………………………………………………………. 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN……………………………………………………. 6 1.1 Tổng quan về rác thải điện,điện tử ……………………………. … 6 1.1.1 Tình hình rác thải điện, điện tử trên thế giới…………………… 6 1.1.2 Đặc điểm rác thải điện, điện tử…………………………………… 7 1.1.3 Tình hình thu gom, tái chế và xử lý rác thải điện tử ở Việt Nam 10 1.2 Chỉ thị sinh học………………………………………………………… 12 1.3 Độc tính kim loại nặng………………………………………………… 16 1.4 Các phương pháp phân tích kim loại nặng………………………………. 19 1.4.1 Phương pháp quang phổ khối plasma cảm ứng (ICP- MS)………… 19 1.4.2 Các phương pháp khác xác định kim loại nặng……………………. 23 1.5 Các phương pháp xử lý mẫu trầm tích và sinh vật ……………………… 26 1.5.1 Nguyên tắc xử lý mẫu …………………………………………… 26 1.5.2 Một số phương pháp xử lý mẫu động vật nhuyễn thể xác định hàm lượng kim loại nặng………………………………………………………. 28 1.5.3 Một số phương pháp xử lý mẫu đất, trầm tích xác định hàm lượng kim loại nặng…………………………………………………………… 29 1.5.4 Một số phương pháp xử lý mẫu thực vật xác định hàm lượng kim loại nặng………………………………………………………………… 30 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM……………………………………………… 31 2.1 Đối tượng, nội dung, phương pháp nghiên cứu………………………… 31 3 2.2 Hóa chất và dụng cụ …………………………………………………… 31 2.3 Lấy mẫu, xử lý mẫu, bảo quản mẫu………………………………………. 33 2.3.1 Lấy mẫu …………………………………………………………… 33 2.3.2 Xử lý mẫu sơ bộ và bảo quản mẫu………………………………… 38 2.4 Phương pháp xử lý mẫu động vật nhuyễn thể ……………………………. 40 2.5 Xử lý mẫu trầm tích ………….………………………………………… 41 2.6 Xử lý mẫu thực vật……………………………………………………… 41 2.7 Xử lý thống kê số liệu phân tích ………………………………………… 42 2.7.1 Phân tích thành phần chính (PCA)………………………………… 42 2.7.2 Phân tích nhóm (CA)………………………………………………. 43 2.7.3 Phần mềm máy tính ……………………………………………… 43 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN………………………………… 44 3.1 Tối ưu hóa điều kiện phân tích bằng ICP – MS…………………………… 44 3.1.1 Chọn đồng vị phân tích …………………………………………… 44 3.1.2 Độ sâu mẫu ( Sample Depth – SDe)………………………………. 45 3.1.3 Công suất cao tần ( Radio Frequency Power – RFP)……………… 45 3.1.4 Lưu lượng khí mang ( Carier Gas Flow Rate – CGFR)…………… 45 3.1.5 Tóm tắt các thông số tối ưu của thiết bị phân tích…………………. 46 3.2 Đánh giá phương pháp phân tích………………………………………… 47 3.2.1 Khoảng tuyến tính…………………………………………………. 47 3.2.2 Đường chuẩn……………………………………………………… 48 3.2.3 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng ………………………… 50 3.2.4 Đánh giá độ đúng của phép đo…………………………………… 52 4 3.3 Lựa chọn và đánh giá các quy trình xử lý mẫu động vật nhuyễn thể…… 53 3.3.1 Đánh giá hiệu suất thu hồi các quy trình xử lý mẫu động vật nhuyễn thể…………………………………………………………………………. 53 3.3.2 Đánh giá độ chụm ( qua độ lặp lại) quy trình xử lý mẫu động vật nhuyễn thể……………………………………………………………… 56 3.4 Đánh giá quy trình xử lý mẫu trầm tích…………………………………. 58 3.4.1 Đánh giá hiệu suất thu quy trình xử lý mẫu trầm tích …… …… 58 3.4.2 Đánh giá độ chụm (qua độ lặp lại) quy trình xử lý mẫu trầm tích 60 3.5 Đánh giá quy trình xử lý mẫu thực vật ………………………………… 61 3.5.1 Đánh giá hiệu suất thu quy trình xử lý mẫu thực vật …. … …… 61 3.5.2 Đánh giá độ chụm (qua độ lặp lại) quy trình xử lý mẫu thực vật 62 3.6 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng trong mẫu ốc bươu vàng…. 63 3.7 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng trong mẫu trầm tích ……… 66 3.8 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng trong mẫu nước bề mặt…… 67 3.9 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng trong mẫu thực vật…………. 69 3.10 Phân tích thống kê đa biến xác định nguồn gốc và phân bố ô nhiễm kim loại nặng……………………………………………………………………… 70 3.10.1 Mẫu trầm tích…………………………………………………… 70 3.10.2 Mẫu ốc ………………………………………………………… 75 3.10.3 Mẫu thực vật( cây rau rệu)……………………………………… 79 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN…………………………………………………… 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………… 85 5 MỞ ĐẦU Ngành điện tử ngày một phát triển, rác thải từ ngành này ngày một nhiều; làm tăng nguy cơ ô nhiễm và độc hại tới môi trường. Chính vì vậy, rác thải điện tử là vấn đề “nóng’’đang được cả thế giới quan tâm, bởi số lượng rác thải điện tử ngày càng nhiều, trong khi việc xử lý rác thải điện tử đòi hỏi chi phí khá tốn kém. Ngay ở các quốc gia phát triển, chỉ một phần nhỏ rác thải điện tử được xử lý, còn lại sẽ được thu gom và xuất sang các nước khác. Tại Việt Nam hiện nay đang có một lượng rất lớn rác thải điện, điện tử vừa là trong nước thải ra, vừa là nhập khẩu từ nước ngoài về. Lượng rác thải “đặc biệt” này một phần được xử lý rất thô sơ tại các nhà máy điện tử trong nước, phần lớn còn lại được thu gom, tái chế tại các làng nghề đồng nát như khu vực Dị Sử- Mỹ Hào- Hưng Yên hay khu Triều Khúc –Thanh Trì- Hà Nội, và còn có nhiều rác thải điện, điện tử còn lẫn trong rác thải sinh hoạt. Tại các làng nghề thu gom tái chế thì rác thải điện, điện tử được tái chế một cách rất thô sơ thủ công, nước thải của quá trình tái chế được thải trực tiếp xuống mương nước, ao, hồ ở xung quanh khu vực gần nơi tái chế gây ô nhiễm môi trường. Để đánh giá sự ô nhiễm môi trường tại khu vực ô nhiễm, người ta có thể lựa chọn các đối tượng mẫu khác nhau để tiến hành phân tích như mẫu nước, mẫu đất, mẫu trầm tích, mẫu sinh vật …Song việc sử dụng các chỉ thị sinh học môi trường sống tại các khu vực nghiên cứu để đánh giá mức độ ô nhiễm tỏ ra ưu việt hơn hẳn. Bởi vì thông qua chúng có thể nhận diện được sự có mặt của các chất và đánh giá chất lượng môi trường nhằm phục vụ cho việc giám sát và quan trắc với ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn. Chính vì vậy trong bản luận văn này, chúng tôi đã lựa chọn đối tượng phân tích là các sinh vật chỉ thị môi trường nước (trai, ốc, hến…), sống tại các mương nước, ao, hồ, gần các bãi thu gom và tái chế rác thải điện, điện tử thuộc khu vực Triều Khúc –Thanh Trì- Hà Nội, tiến hành nghiên cứu các quy trình xử lý mẫu sinh vật chỉ thị, tìm ra quy trình xử lý mẫu tốt nhất ứng dụng cho việc phân tích xác định tổng hàm lượng các kim loại nặng. Đồng thời chúng tôi cũng tiến hành xác định tổng hàm lượng kim loại nặng trong mẫu trầm tích, mẫu nước, thực vật. Bên cạnh đó ứng dụng phương pháp phân tích đa biến 6 nhằm tìm ra nguồn phát tán kim loại nặng, mức độ lan truyền ô nhiễm kim loại nặng từ môi trường vào các sinh vật này. Từ hàm lượng các kim loại nặng trong động vật nhuyễn thể và trong trầm tích, chúng tôi dựa trên chỉ số sinh học để đánh giá khả năng tích lũy sinh học đối với từng kim loại trong sinh vật chỉ thị. 7 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về rác thải điện, điện tử 1.1.1 Tình hình rác thải điện, điện tử trên thế giới Khoa học kỹ thuật phát triển đã kéo theo sự ra đời hàng loạt các thiết bị điện tử. Tuy nhiên, do các thiết bị điện tử lạc hậu quá nhanh và nhu cầu sử dụng chúng ngày càng nhiều, trong khi chi phí tái chế loại rác này lại quá cao, Theo số liệu của Cục Bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) chi phí xuất khẩu rác điện tử rẻ hơn 10 lần so với chi phí xử lý trong nước. Điều đó chính là nguyên nhân đẩy những loại rác này vào con đường xuất ngoại.Chỉ riêng tại Mỹ, mỗi năm có khoảng 300.000 – 400.000 tấn rác thải điện tử được thu gom để tái chế tại, nhưng có tới 50 – 80% “tìm đường” xuất khẩu sang châu lục khác, đây là một cách làm tiện lợi và rẻ tiền. Một số nước châu Á, chủ yếu là Trung Quốc, Malaysia và Việt Nam là điểm đến của các loại rác thải này.Tại Liên minh châu Âu, khối lượng rác điện tử dự kiến tăng từ 3-5% mỗi năm, còn ở các nước đang phát triển, con số này sẽ tăng gấp 3 lần vào năm 2010. [3], [13] Vì lợi ích kinh tế, không ít quốc gia đang phát triển đã tiếp nhận và xử lý loại rác thải này. Nhưng đi kèm với nó là hàng nghìn tấn phế liệu ẩn chứa rất nhiều độc hại. Theo số liệu thống kê, hiện châu Á đã trở thành núi rác khổng lồ của thế giới phát triển. Hình 1 : Rác thải điện tử chất thành đống 8 Chương trình môi trường Liên hợp quốc UNEP nhận định vấn đề then chốt hiện nay là phải tạo ra một khuôn khổ toàn cầu về xử lý rác thải độc hại, kể cả việc quản lý, theo dõi hoạt động vận chuyển rác thải để biết được nguồn gốc và điểm đến của nguồn rác độc hại. Các tổ chức, các nhà khoa học đang nghiên cứu và tìm ra kinh nghiệm xử lí các loại rác thải như máy tính, điện thoại, acquy, xe hơi, tàu thủy, các linh kiện điện tử khác…[3]. Những giải pháp giúp giải quyết tận gốc vấn đề rác thải điện tử là gắn trách nhiệm với nhà sản xuất việc làm này sẽ mang lại hai lợi ích. Thứ nhất, các nhà sản xuất sẽ đưa chi phí quản lý rác thải vào giá thành sản phẩm, sẽ thúc đẩy họ thay đổi thiết kế sản phẩm theo hướng thân thiện với môi trường hơn và kéo dài vòng đời của sản phẩm. Thứ hai, các nhà sản xuất sẽ buộc phải thiết kế các sản phẩm “sạch” hơn bằng cách loại bớt các chất nguy hiểm, thay thế các chất gây hại bằng cách sử dụng các vật liệu thay thế an toàn hơn. 1.1.2. Đặc điểm của rác thải điện tử Rác thải điện tử chứa rất nhiều các kim loại nặng hoặc những hợp chất độc hại với con người và môi trường sống. Rác thải điện tử làm ô nhiễm không khí, ô nhiễm đất, ô nhiễm nguồn nước, gây ra các căn bệnh nguy hiểm. Chất độc sản sinh ra như những chất liệu không cháy được và các kim loại nặng có thể là mối nguy cơ đối với sức khỏe của công nhân sản xuất thiết bị và những người sinh sống gần các “núi rác” máy tính phế thải. Rất nhiều trẻ em địa phương và công nhân làm việc tại những cơ sở tái chế kém chất lượng trên đã mắc những chứng bệnh liên quan đến đường hô hấp, bệnh ngoài da, thậm trí ung thư do linh kiện điện tử. Theo Ted Smith, giám đốc điều hành Công ty bảo vệ môi trường ở Califonia, mỗi máy tính có chứa 1.000 – 2.000 chất liệu khác nhau, trong đó có rất nhiều chất độc hại: “Một số chất chúng ta đã biết từ lâu như chì, thủy ngân, cadmi. Bên cạnh đó, còn có rất nhiều chất độc thần kinh. Nhiều người cho rằng máy tính là công nghệ sạch, nhưng họ không biết rằng bên trong máy tính tiềm ẩn những thứ có thể gây hại cho sức khỏe và môi trường”. Trong bảng 1 thống kê các chất độc hại trong rác thải điện, điện tử và tác hại chủ yếu của chúng. [3] 9 Bảng 1: Các chất độc hại trong rác thải điện, điện tử Chất độc hại Nguồn gốc trong rác thải điện tử Tác hại đối với môi trường và cơ thể sống Các hợp chất halogen Polyclobiphenyl (PCB) Tụ điện, máy biến thế Gây ung thư, ảnh hưởng đến hệ thần kinh, hệ miễn dịch, tuyến nội tiết Tetrabrombisphenol-A (TBBA) Polybrombiphenyl (PBB) Diphenylete (DPE) Chất chống cháy cho nhựa (nhựa chịu nhiệt, cáp cách điện) TBBA được dùng rộng rãi trong chất chống bắt lửa của bản mạch máy in và phủ lên các bộ phận khác Gây tổn thương lâu dài đến sức khỏe, gây ngộ độc sâu khi cháy Polycloflocacbon (CFC) Trong bộ phận làm lạnh, bọt cách điện Khi cháy gây nhiễm độc, chất phá hủy tầng ozon Polyvinyclorua (PVC) Cáp cách điện Cháy ở nhiệt độ cao sinh ra dioxin và furan Kim loại nặng và các kim loại khác As Có trong đèn hình đời cũ và lượng nhỏ ở dạng gali asenua, bên trong các diod phát quang Gây ngộ độc cấp tính và mãn tính Ba Chất thu khí màn hình CRT Gây nổ nếu ẩm ướt Be Bộ chỉnh lưu, bộ phận phát tia Độc nếu nuốt phải 10 Cd Pin Ni-Cd sạc lại, lớp huỳnh quang (đèn hình CRT), mực máy in và trống, máy photocopy (trong máy photo), trong bo mạch và chất bán dẫn. Độc cấp tính và mãn tính Cr(VI) Băng và đĩa ghi dữ liệu Độc cấp tính và mãn tính, gây dị ứng Galli asenua Diod phát quang Tổn thương đến sức khỏe Pb Màn hình CRT, pin, bản mạch máy in, các mối hàn Gây độc với hệ thần kinh, thận, mất trí nhớ đặc biệt với trẻ em Li Pin liti Gây nổ nếu ẩm Hg Trong đèn hình màn hình LCD, pin kiềm và công tắc, trong vỏ máy. Gây ngộ độc cấp tính và mãn tính Ni Pin Ni-Cd sạc lại hoặc trong màn hình CRT Gây dị ứng Các nguyên tố đất hiếm ( Y, Eu) Lớp huỳnh quang màn hình CRT Gây độc với da và mắt Se Xuất phát từ bộ chỉnh lưu nguồn điện trong bo mạch, trong máy phô tô cũ Lượng lớn sẽ gây hại cho sức khỏe Kẽm sunfua Các bộ phận bên trong màn hình CRT, trộn với nguyên tố đất hiếm độc nếu nuốt phải Các chất khác Các chất độc hữu cơ Thiết bị hội tụ ánh sáng, màn hình tinh thể lỏng LCD [...]... Tình hình thu gom, tái chế và xử lý rác thải điện tử ở Việt Nam Rác thải điện tử ở các nước phát triển đã và đang được đẩy sang cho các nước đang và kém phát triển Ở những nơi này chúng được tái chế và xử lý rất thủ công, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tới sức khỏe người dân Rác thải điện tử nhập vào Việt Nam chủ yếu bằng đường biển Ở miền Bắc chủ yếu ở cảng Hải Phòng, miền Nam là ở thành phố Hồ... tối ưu hóa các điều kiện đo và đánh giá phương pháp phân tích - Phân tích mẫu thực tế lấy tại các ao hồ thu c khu vực thu gom và tái chế rác thải điện tử thu c khu vực Triều Khúc để đánh giá mức độ ô nhiễm, sau đó sử dụng phương pháp phân tích thống kê đa biến đánh giá nguồn gốc và mối tương quan về mức độ tích tụ kim loại nặng trong động, thực vật thủy sinh tại khu vực này 2.2 Hóa chất và dụng cụ... trú và được phân loại, rửa sạch, nghiền nhỏ, phơi khô rồi xuất đi các cơ sở tái chế nhựa Một số hộ gia đình trực tiếp nấu nhựa, tạo các hạt nhựa cung cấp cho các cơ sở sản xuất nhựa Nước thải của quá trình tái chế trên được các hộ gia đình này thải ra các mương nước, ao, hồ, đồng ruộng xung quanh khu vực, làm cho môi trường khu vực này ô nhiễm Các mẫu thu c các đối tượng khác nhau nhưng được lấy tại. .. trình tái chế được thải trực tiếp xuống các ao, hồ, ruộng xung quanh đó Do đó đối tượng nghiên cứu để đánh giá ô nhiễm môi trường được lựa chọn là các sinh vật tích tụ như trai, ốc, hến sống tại các ao, hồ, ruộng bị ô nhiễm, các mẫu thực vật, các mẫu trầm tích (bùn đáy ao) sâu 30 cm và mẫu nước ngay tại ao, hồ để đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng và khả năng lan truyền ô nhiễm từ nước, trầm tích vào... đúng cách đang làm ô nhiễm nghiêm trọng môi trường sống xung quanh, gây rất nhiều bệnh nguy hiểm [4], [3] 1.2 Chỉ thị sinh học Kiểm tra, đánh giá ô nhiễm môi trường nước thường tiến hành với các mẫu: mẫu nước, mẫu trầm tích, mẫu thực vật nước hoặc dùng các loại chỉ thị sinh học [46] Để quan trắc, đánh giá chất lượng nước, thường dựa trên kết quả xác định các thông số lý hóa và được tiến hành một cách... phân tử 12 Hệ buồng chân không của máy 13 Bộ phận cấp khí Ar Hình 7: Hình ảnh máy ICP – MS (ELAN 9000) 2.3 Lấy mẫu, xử lý mẫu, bảo quản mẫu 2.3.1 Lấy mẫu * Vị trí lấy mẫu: Các mẫu ốc, trầm tích, thực vật và mẫu nước được lấy ở các ao, hồ thu c khu vực Triều Khúc- Thanh Trì – Hà Nội Trên khu vực này, hầu hết các hộ gia đình đều thu gom và tái chế phế liệu Phế liệu từ các nơi được nhập về, chất thành... rác thải điện tử được nhập về còn có cả rác thải điện tử trong nước (số này cũng không nhỏ) được người dân thu gom Chúng được chất thành các đống lớn ở ngoài trời, sau khi tái chế thủ công được bán làm nguyên liệu cho các cơ sở sản xuất Ở các cơ 11 sở tái chế, rác thải được nhập về từ nhiều nơi thông qua nhiều con đường và dưới nhiều hình thức Việc tái chế thường bao gồm các bước sau: - Phân loại rác. .. xấu nào, các loài này được dùng làm chỉ thị cho sự ô nhiễm và gọi là chỉ thị sinh học Chỉ thị sinh học: Khái niệm chung về chỉ thị sinh học được mọi người thừa nhận là [8 ] 13 “ Những đối tượng sinh vật có yêu cầu nhất định về điều kiện sinh thái liên quan đến nhu cầu dinh dưỡng, hàm lượng oxi cũng như khả năng chống chịu một hàm lượng nhất định các yếu tố độc hại trong môi trường sống và do đó,... chúng biểu thị một tình trạng về điều kiện sinh thái của môi trường sống nằm trong giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của đối tượng sinh vật đó.” Sinh vật chỉ thị ở trong bản luận văn này chúng tôi sử dụng là sinh vật tích tụ:là những sinh vật chỉ thị, không những có tính chất chỉ thị cho môi trường thích ứng mà còn có thể tích tụ một số chất ô nhiễm nào đó trong cơ thể của chúng với hàm lượng... lấy tại mương nước thải, cách bãi tập kết rác thải 20 m Ngày / giờ lấy mẫu 9h ngày 11/3/2009 Ký hiệu mẫu Ốc 1 9h25’ ngày 11/3/2009 Xóm Án Mẫu được lấy tại đầm để hoang, có nước sát bề mặt đầm cách vị trí bãi tập kết rác thải 10 m Ốc 2 10h13’ ngày Xóm Lẻ Mẫu được lấy tại đầm trồng rau muống, 11/3/2009 cách vị trí bãi tập kết rác thải 30 m 10h 42’ngày Xóm Cầu-vị trí 1 Tại ao cạnh sân bóng Triều Khúc, cách . các sinh vật chỉ thị môi trường nước (trai, ốc, hến…), sống tại các mương nước, ao, hồ, gần các bãi thu gom và tái chế rác thải điện, điện tử thu c khu. sống tại các mương nước, ao, hồ, gần các bãi thu gom và tái chế rác thải điện, điện tử thu c khu vực Triều Khúc –Thanh Trì- Hà Nội
