BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN VĂN HIẾU NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI CADIMI, CHÌ, ĐỒNG, KẼM TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ Ở VÙNG BIỂN CỬA HỘI, TỈNH NGHỆ AN LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGHỆ AN, 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN VĂN HIẾU NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI CADIMI, CHÌ, ĐỒNG, KẼM TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ Ở VÙNG BIỂN CỬA HỘI, TỈNH NGHỆ AN Chuyên ngành: Hóa vô cơ Mã số: 60.44.01.13 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. PHAN THỊ HỒNG TUYẾT NGHỆ AN, 2014 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên cho tôi được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô giáo PGS.TS. Phan Thị Hồng Tuyết đã tận tình hướng dẫn, đóng góp ý kiến ý quý báu, tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài và viết luận văn. Tôi xin tỏ lòng biết ơn tới các thầy giáo, cô giáo giảng dạy tại Khoa Hóa học - Trường Đại học Vinh, đặc biệt là các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Hóa vô cơ đã cho tôi những kiến thức quý giá, tạo điều kiện cho tôi được rèn luyện, học tập và nghiên cứu trong môi trường hiện đại. Tôi xin cảm ơn lãnh đạo Chi cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Nghệ An, Viện Khoa học và Công nghệ môi trường - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, cũng như các đồng nghiệp đã hỗ trợ thời gian, công việc, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Cuối cùng tôi xin được cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên, chia sẻ mọi khó khăn cùng tôi. Tuy nhiên, trong luận văn sẽ không tránh được những khuyết điểm và thiếu sót nên tôi rất mong quý thầy cô và các bạn góp ý để hoàn thiện hơn luận văn và tích lũy kinh nghiệm cho công tác nghiên cứu sau này. Trân trọng! Nghệ An, năm 2014 HỌC VIÊN Nguyễn Văn Hiếu MỤC LỤC MỤC LỤC 4 MỞ ĐẦU 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Mục đích nghiên cứu 3 3. Nhiệm vụ nghiên cứu 3 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 5. Phương pháp nghiên cứu 3 6. Giả thuyết khoa học 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 5 1.1. Vài nét về vùng biển Cửa Hội và các vấn đề ô nhiễm môi trường biển 5 1.1.1. Vài nét về vùng biển Cửa Hội 5 1.1.2. Các vấn đề ô nhiễm môi trường biển 6 1.1.3. Vài nét về động vật nhuyễn thể 8 1.2. Giới thiệu chung về kim loại nặng và tình hình ô nhiễm kim loại nặng 9 1.2.1. Kim loại nặng là gì? 9 1.2.2. Nguồn gốc xuất hiện các kim loại nặng [22] 10 a. Trong môi trường đất: 10 1.2.3. Tác hại của kim loại nặng 10 1.2.4. Sự xâm nhập của kim loại nặng vào cơ thể 12 1.2.5. Qui trình tích luỹ kim loại nặng theo dây chuyền thực phẩm [15] 13 1.2.6. Sự tích tụ các nguyên tố Pb, Cd, Zn, Cu trong nhuyễn thể 14 1.2.7. Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới và Việt Nam [22] 16 1.2.8. Giới hạn ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm: Cu, Zn, Cd, Pb: [4,5] 20 1.3.1. Nguyên tố đồng [13, 14, 36] 21 1.3.2. Nguyên tố kẽm [13,14,36] 24 d. Tác dụng sinh hóa của cadimi [25] 31 1.4.1. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS 36 1.4.2. Phương pháp phổ khối lượng nguyên tử ICP - MS 38 * Một số công trình nghiên cứu xác định kim loại nặng bằng phương pháp ICP- MS 43 1.5. Các phương pháp xử lý mẫu[18] 44 1.5.1. Nguyên tắc xử lý mẫu 44 Kỹ thuật xử lý ướt: 46 1.5.2. Một số phương pháp xử lý mẫu xác định hàm lượng kim loại nặng trong nhuyễn thể 48 1.5.3. Một số phương pháp xử lý mẫu đất, trầm tích xác định hàm lượng kim loại nặng 49 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 51 2.1. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ 51 2.1.1. Hóa chất 51 2.1.2. Dụng cụ 51 2.1.3. Thiết bị 51 2.2. Lấy mẫu, xử lý mẫu, bảo quản mẫu 55 2.2.1. Lấy mẫu 55 2.2.1.1. Đối tượng mẫu 55 2.2.1.2. Địa điểm lấy mẫu 57 2.2.2. Xử lý mẫu sơ bộ và bảo quản mẫu 58 2.3. Vô cơ hóa mẫu trong lò vi sóng 59 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 62 3.1. Tối ưu hoá điều kiện phân tích bằng ICP-MS 62 3.1.1. Chọn đồng vị phân tích 62 (Các số khối (m/Z) được in đậm là số khối nhạy của nguyên tố và được dùng để phân tích các nguyên tố đo theo phương pháp ICP-MS) 63 3.1.2. Độ sâu mẫu (Sample Depth - SDe) 63 3.1.3. Công suất cao tần (Radio Frequency Power - RFP) 63 3.1.4. Lưu lượng khí mang (Carier Gas Flow Rate - CGFR) 64 3.1.5. Tóm tắt các thông số tối ưu của thiết bị phân tích 64 3.1.6. Xây dựng đường chuẩn 64 3.2. Kết quả xác định đồng thời hàm lượng kẽm, đồng, cadimi, chì trong các mẫu nhuyễn thể, bùn và nước biển bằng phương pháp ICP-MS 68 3.2.1. Kết quả phân tích hàm lượng đồng (Cu) trong các mẫu nhuyễn thể, bùn và nước biển 68 3.2.3. Kết quả xác định hàm lượng cadimi (Cd) trong các mẫu nhuyễn thể, bùn và nước biển 74 3.2.4. Kết quả xác định hàm lượng chì (Pb) trong các mẫu nhuyễn thể, bùn và nước biển 78 3.3. Đánh giá chung về sự tích lũy các kim loại đồng, kẽm, chì, cadimi trong mô các loại nhuyễn thể nghiên cứu 81 KẾT LUẬN 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 PHỤ LỤC 90 DANH SÁCH CÁC BẢNG Tran g Bảng 1.1: Hàm lượng đồng và kẽm trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Senegal (năm 2006) 14 Bảng 1.2: Hàm lượng trung bình của chì và đồng trong một số loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ vùng ven biển Đà Nẵng (năm 2008) . 14 Bảng 1.3: Hàm lượng chì và cadimi trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Đà Nẵng (năm 2007) 15 Bảng 1.4: Hàm lượng đồng và kẽm trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Đà Nẵng (năm 2008). 15 Bảng 1.5: Tải lượng chất gây ô nhiễm đổ ra biển Hải Phòng – Quảng Ninh 19 Bảng 1.6: Tải lượng một số chất gây ô nhiễm đổ ra biển của một số hệ thống sông 19 Bảng 1.7: Lượng ăn vào hàng tuần có thể chấp nhận được tạm thời đối với kim loại chì và cadimi trong thực phẩm. 21 Bảng 1.8: Giới hạn cho phép của hàm lượng đồng và kẽm trong một số loại thực phẩm 21 Bảng 1.9: So sánh LOD của các phương pháp phân tích, ppb 39 Bảng 1.10: So sánh các loại phổ nguyên tử với nguồn khác nhau 39 Bảng 2.1: Thành phần dinh dưỡng của ngao vân 56 Bảng 2.2: Thành phần dinh dưỡng của sò huyết 57 Bảng 2.3: Thông tin các loại mẫu được lấy đợt 1 58 Bảng 2.4: Thông tin các loại mẫu được lấy đợt 2 58 Bảng 2.5: Chương trình vô cơ hóa mẫu nhuyễn thể bằng lò vi sóng 60 Bảng 2.6: Chương trình vô cơ hóa mẫu nước bằng lò vi sóng 61 Bảng 2.7: Chương trình vô cơ hóa mẫu bùn (đất) bằng lò vi sóng 62 Bảng 3.1: Hàm lượng tương đối của Pb, Cd, Cu, Zn trong tự nhiên 63 Bảng 3.2: Các thông số tối ưu cho máy đo ICP-MS 65 Bảng 3.3: Đường chuẩn của các nguyên tố đồng, chì và cadimi 69 Bảng 3.4: Kết quả xác định hàm lượng đồng (Cu) trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Hội - Nghệ An 69 Bảng 3.5: Kết quả xác định hàm lượng đồng (Cu) trong môi trường sống của các loài nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Hội - Nghệ An 70 Bảng 3.6: Kết quả xác định hàm lượng kẽm (Zn) trong một số loài 73 nhuyễn thể ở Nghệ An Bảng 3.7: Kết quả xác định hàm lượng kẽm (Zn) trong môi trường sống của các loài nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Hội - Nghệ An 73 Bảng 3.8: Kết quả xác định hàm lượng cadimi (Cd) trong một số loài nhuyễn thể ở Nghệ An 76 Bảng 3.9: Kết quả xác định hàm lượng Cadimi (Cd) trong môi trường sống của các loài nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Hội - Nghệ An 77 Bảng 3.10: Kết quả xác định hàm lượng chì (Pb) trong một số loài nhuyễn thể ở Nghệ An 79 Bảng 3.11: Kết quả xác định hàm lượng Chì (Pb) trong môi trường sống của các loài nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Hội - Nghệ An 80 DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 1.1: Quy trình tích luỹ kim loại theo dây chuyền thực phẩm 13 Hình 1.2: Hệ lò vi sóng để XL ướt 46 Hình 1.3: Bộ bình xử lý mẫu của lò vi sóng 46 Hình 1.4: Hệ chiết Soxhlet 46 Hình 1.5: Hệ phá mẫu kendan 46 Hình 2.1: Sơ đồ khối về nguyên tắc cấu tạo của hệ ICP- MS 52 Hình 2.2: Hình ảnh máy ICP – MS (ELAN 9000) 53 Hình 2.3: Hình ảnh ngao (nghêu) vân 55 Hình 2.4: Hình ảnh sò huyết 56 Hình 2.5: Bản đồ khu vực lấy mẫu 58 Hình 3.1: Độ sâu mẫu của máy ICP - MS 64 Hình 3.2: Đường chuẩn kim loại Cd 67 Hình 3.3: Đường chuẩn kim loại Pb 67 Hình 3.4: Đường chuẩn kim loại Zn 68 Hình 3.5: Đường chuẩn kim loại Cu 68 Hình 3.6: Biểu đồ hàm lượng Cu trong các mẫu nhuyễn thể và giới hạn tiêu chuẩn 71 Hình 3.7: Biểu đồ hàm lượng Cu trong các mẫu nước biển và giới hạn tiêu chuẩn 71 Hình 3.8: Biểu đồ hàm lượng Cu trong các mẫu bùn (đất) và giới hạn tiêu chuẩn 72 Hình 3.9: Biểu đồ hàm lượng Zn trong các mẫu nhuyễn thể và giới hạn tiêu chuẩn 74 Hình 3.10: Biểu đồ hàm lượng Zn trong các mẫu nước biển và giới hạn tiêu chuẩn 75 Hình 3.11: Biểu đồ hàm lượng Zn trong các mẫu đất và giới hạn tiêu chuẩn 75 Hình 3.12: Biểu đồ hàm lượng Cd trong các mẫu nhuyễn thể và giới hạn tiêu chuẩn 77 Hình 3.13: Biểu đồ hàm lượng Cd trong các mẫu nước biển và giới hạn tiêu chuẩn 78 Hình 3.14: Biểu đồ hàm lượng Cd trong các mẫu bùn (đất) và giới hạn tiêu chuẩn 78 Hình 3.15: Biểu đồ hàm lượng Pb trong các mẫu nhuyễn thể và giới hạn tiêu chuẩn 80 Hình 3.16: Biểu đồ hàm lượng Pb trong các mẫu nước biển và giới hạn 81 tiêu chuẩn Hình 3.17: Biểu đồ hàm lượng Pb trong các mẫu bùn (đất) và giới hạn tiêu chuẩn 81 DANH MỤC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AOAC Association of Official Analytical Chemists Hiệp hội các nhà hóa học phân tích chính thống FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations Tổ chức lương thực và nông nghiệp Liên hiệp quốc LOD Limit of detection Giới hạn phát hiện LOQ Limit of quanlity Giới hạn định lượng MRL Maximum Residue Limit Giới hạn dư lượng tối đa QCVN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Việt Nam [...]... nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Hội tỉnh Nghệ An , để làm đề tài luận văn của mình 2 2 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu sự tích lũy các kim loại Cu, Zn, Cd, Pb trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Hội - tỉnh Nghệ An 3 Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu cơ sở lý luận về sự ảnh hưởng của các nguyên tố: Zn, Cu, Cd, Pb đối với sinh vật - Điều tra, nghiên cứu, đánh giá sự ảnh hưởng của các nguyên tố: Zn,... đối với một số loài nhuyễn thể - Xác định được hàm lượng Zn, Cu, Cd, Pb trong mô của một số loài nhuyễn thể, các mẫu môi trường sông của chúng là nước biển và bùn (đất) - Từ kết quả phân tích giữa mẫu nghiên cứu và mẫu đối chứng rút ra nhận xét và đánh giá mức độ tích lũy kim loại nặng của một số loài nhuyễn thể ở khu vực biển Cửa Hội - Nghệ An, góp thêm dẫn liệu về sự tích lũy kim loại nặng của loài. .. cơ sở đó đưa ra các nhận xét ban đầu về sự tích luỹ kim loại nặng trên loài nghiên cứu ở vùng biển Cửa Hội - Nghệ An - Kết quả của đề tài phản ánh hiện trạng ô nhiễm (nếu có) và qua đó cảnh báo vấn đề sử dụng các loài sinh vật có khả năng tích lũy kim loại nặng làm thực phẩm 4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Xác định hàm lượng các kim loại nặng Zn, Cu, Cd, Pb trong mô của một số loài nhuyễn thể phân... được công bố trong rất nhiều công trình Ở Việt Nam, vấn đề nghiên cứu về sinh vật điển hình, như các loài sinh vật tích tụ đang là vấn đề nghiên cứu khá mới mẻ Một vài nghiên cứu về sự tích lũy các kim loại nặng được tiến hành trên các loài thực vật như các loại rau Các loài động vật như: ngao, sò huyết cũng đã được sử dụng như những sinh vật tích tụ để nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường... lusoria và Anadara granosa phân bố ở vùng biển Cửa Hội - Nghệ An Trên cơ sở đó đưa ra các nhận xét ban đầu về sự tích luỹ kim loại nặng trên loài nghiên cứu ở vùng biển Cửa Hội - Nghệ An Kết quả của đề tài phản ánh hiện trạng ô nhiễm (nếu có) và qua đó cảnh báo vấn đề sử dụng các loài sinh vật có khả năng tích lũy kim loại nặng làm thực phẩm và đánh giá khả năng sử dụng chúng làm sinh vật quan trắc môi... chất độc cao nhất trong dây chuyền thực phẩm 1.2.6 Sự tích tụ các nguyên tố Pb, Cd, Zn, Cu trong nhuyễn thể Việc nghiên cứu, kiểm tra hàm lượng kim loại nặng trong nhuyễn thể được thực hiện ở nhiều quốc gia, với nhiều vùng biển khác nhau đối với một số loài nhuyễn thể có nguy cơ nhiễm kim loại nặng cao Sau đây là một số kết quả nghiên cứu điển hình trong thời gian qua được thể hiện qua các bảng sau: Bảng... nhuyễn thể phân bố ở vùng biển Cửa Hội - Nghệ An, cụ thể là: + Loài Meretrix lusoria (ngao (nghêu) vân) + Loài Andara granosa (sò huyết) - Xác định hàm lượng các kim loại nặng Zn, Cu, Cd, Pb trong môi trường sinh sống của 2 loài trên: bùn, nước tại địa điểm lấy mẫu của các loại nhuyễn thể trên 5 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu liên quan từ sách báo, internet... hàm lượng ở môi trường bên ngoài và được xem là ô nhiễm của khu vực nghiên cứu [27,29,30] Tùy thuộc vào dạng sống và cơ chế lấy thức ăn của mỗi loài sinh vật mà sự tích lũy kim loại nặng trong mô của chúng khác nhau Môi trường biển chứa nhiều kim loại nặng, một trong số các kim loại nặng được cho là ô nhiễm khi hàm lượng đủ lớn làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái Các kim loại nặng trong môi trường biển 1 thường... trường sống tại các khu vực nghiên cứu để đánh giá mức độ ô nhiễm tỏ ra ưu việt hơn hẳn Từ sự tích lũy của 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 Vì những lý do trên, tôi quyết định chọn đề tài: Nghiên cứu sự tích lũy các kim loại Cu, Zn, Cd, Pb trong một số loài nhuyễn thể ở vùng. .. phân tích hàm lượng các kim loại nặng trong mô mềm của sinh vật nhuyễn thể và mẫu môi trường sống của nhuyễn thể bằng phương pháp phổ khối nguyên tử ICP-MS + Xử lý số liệu thống kê và vẽ biểu đồ bằng các phần mềm MS Excell … 6 Giả thuyết khoa học Từ cơ sở khoa học của những nghiên cứu trên, trong đề tài này tôi nghiên cứu về mức độ tích lũy kim loại nặng ở loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ, cụ thể là loài . VINH NGUYỄN VĂN HIẾU NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI CADIMI, CHÌ, ĐỒNG, KẼM TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ Ở VÙNG BIỂN CỬA HỘI, TỈNH NGHỆ AN LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGHỆ AN, 2014 BỘ GIÁO DỤC. VINH NGUYỄN VĂN HIẾU NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI CADIMI, CHÌ, ĐỒNG, KẼM TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ Ở VÙNG BIỂN CỬA HỘI, TỈNH NGHỆ AN Chuyên ngành: Hóa vô cơ Mã số: 60.44.01.13 LUẬN. Nghiên cứu sự tích lũy các kim loại Cu, Zn, Cd, Pb trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Hội - tỉnh Nghệ An , để làm đề tài luận văn của mình. 2 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu sự