Đánh giá mức độ tích lũy một số kim loại nặng trong trầm tích sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhằm xác hàm lượng kim loại nặng (Cu, Pb, Zn, Cd và Cr) trong trầm tích sông và đánh giá được mức độ tích lũy kim loại nặng này trong trầm tích Sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương, nhóm tác giả nghiên cứu đánh giá mức độ tích lũy một số kim loại nặng trong trầm tích Sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đánh giá mức độ tích lũy một số kim loại nặng trong trầm tích sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TÍCH LŨY MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG TRẦM TÍCH SÔNG THÁI BÌNH, ĐOẠN CHẢY QUA HUYỆN NAM SÁCH, TỈNH HẢI DƯƠNG Bùi Thị Thư, Trịnh Kim Yến, Vương Thị Hường Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội Tóm tắt Nhằm đánh giá mức độ tích lũy một số kim loại nặng trong trầm tích, chúng tôi xác định hàm lượng Cu, Pb, Zn, Cd và Cr trong trầm tích từ tháng 03 đến tháng 06 năm 2020 tại 10 vị trí ở sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương. Nghiên cứu cho thấy, hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích dao động từ 0,346 - 0,741 mgCd/kg trầm tích khô; 26,161 - 58,220 mgPb/kg trầm tích khô; 20,413 - 75,740 mgCu/kg trầm tích khô; 44,924 - 94,935 mgCr/kg trầm tích khô; 95,585 - 146,897 mgZn/kg trầm tích khô. Các kim loại Cu, Pb, Zn, Cd đều có giá trị thấp hơn QCVN 43:2017/BTNMT. Đa số các vị trí đều có hàm lượng các kim loại nặng nằm trong khoảng TEC - PEC, khi so sánh với tiêu chuẩn US - EPA của Mỹ. Đánh giá mức độ tích lũy kim loại nặng trong trầm tích bằng chỉ số tích lũy địa chất Igeo tại phần lớn các vị trí, các kim loại nặng có mức độ không ô nhiễm và ô nhiễm nhẹ, cho thấy mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương ở mức nhẹ. Từ khóa: Tích lũy; Kim loại nặng; Trầm tích; Sông Thái Bình; Tỉnh Hải Dương. Abstract Assessment of concentration of heavy metals in sediments collected along Thai Binh river in Nam Sach district, Hai Duong province To assess the accumulation of some heavy metals in sediment. The samplesn collected in 10 sites along Thai Binh River in Nam Sach district, Hai Duong province from March to June 2020 were analysed for the concentration of Cu, Pb, Zn, Cd and Cr in sediment. The results showed the concentration of heavy metals in dried sediment samples: 0.346 - 0.741 mgCd/kg dry sediment; 26,161 - 58,220 mgPb/kg dry sediment; 20,413 - 75,740 mgCu/kg dry sediment; 44,924 - 94,935 mgCr/kg dry sediment; 95,585 - 146,897 mgZn/kg dry sediment. The values of Cu, Pb, Zn, Cd metals are lower than QCVN 43:2017/MONRE. The concentration of heavy metals in most sampling sites were in the TEC - PEC range as compared to US - EPA standards. Assessment the accumulation of some heavy metals in sediment by Igeo index at most metal sites has the level of no pollution and mild pollution, showing the level of heavy metal pollution in sediments along Thai Binh river in Nam Sach district, province Hai Duong is mild. Keywords: Accumulation; Heavy metals; Sediment; Thai Binh River; Hai Duong. 1. Đặt vấn đề Trong những năm gần đây, việc đô thị hóa, sự gia tăng dân số và sự phát triển mạnh mẽ của nghành công nghiệp, nông nghiệp đã làm cho nguồn nước ngày càng trở nên bị ô nhiễm. Nguyên nhân là do các con sông không còn có khả năng tự làm sạch vì khối lượng của các chất thải sinh hoạt và công nghiệp quá lớn. Do vậy, vấn đề ô nhiễm môi trường nước (sự phú dưỡng, ô nhiễm các chất hữu cơ, kim loại nặng) đã và đang được đặc biệt quan tâm, nghiên cứu nhằm đưa ra những giải pháp hữu hiệu, ngăn chặn và xử lý kịp thời sự tăng ô nhiễm này. Hệ thống sông của tỉnh Hải Dương được chia làm 02 loại: hệ thống sông tự nhiên và hệ thống sông Bắc Hưng Hải (hệ thống sông nội đồng). Trong đó, hệ thống sông tự nhiên nằm về phía Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ trong sử dụng hợp lý tài nguyên, 375 bảo vệ môi trường và phát triển bền vững
Đông Bắc của tỉnh (bao gồm Sông Thương, Sông Phả Lại, Sông Lai Vu, Sông Thái Bình, Sông Kinh Môn, Sông Kinh Thầy, Sông Rạng, Sông Đá Vách, Sông Văn Úc,…) [1]. Trong đó, Sông Thái Bình là sông lớn chảy qua địa phận tỉnh Hải Dương, có vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước cho sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản cho người dân và chống ngập úng cho nhiều huyện trên địa bàn tỉnh. Đồng thời, việc tiếp nhận chất thải phát sinh từ các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt. Ngoài ra, dọc theo Sông Thái Bình còn có rất nhiều nhà máy, xí nghiệp, làng nghề thủ công sản xuất, chế biến kim loại. Những kim loại này thường theo dòng chảy xuống nước và lắng đọng xuống bùn đáy sông. Theo kết quả quan trắc định kỳ chất lượng môi trường nước hàng năm cho thấy, chất lượng nước đang có dấu hiệu suy giảm nghiêm trọng, nhiều đoạn sông đã bị ô nhiễm tới mức báo động [2]. Vì vậy, nhằm xác hàm lượng kim loại nặng (Cu, Pb, Zn, Cd và Cr) trong trầm tích sông và đánh giá được mức độ tích lũy kim loại nặng này trong trầm tích Sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương, nhóm tác giả nghiên cứu đánh giá mức độ tích lũy một số kim loại nặng trong trầm tích Sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương. 2. Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Kim loại nặng (Cu, Pb, Cd, Zn, Cr) và trầm tích Sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương. Phạm vi nghiên cứu: Huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương. Thời gian thực hiện: Từ tháng 02 đến tháng 6, năm 2020. 2.2. Phương pháp thực nghiệm Phương pháp lấy mẫu: Mẫu trầm tích được lấy theo hướng dẫn của TCVN 6663-13:2015 (ISO 5667-13:2011): Chất lượng nước - Lấy mẫu. Phần 13: Hướng dẫn lấy mẫu bùn [3]. Mẫu trầm tích được thu thập trực tiếp bằng bằng thiết bị lấy mẫu chuyên dụng. Kiểu gầu Ekman (Hãng sản xuất: Mỹ). Diện tích vùng lấy mẫu: 20 cm x 20 cm x 20 cm. Mẫu trầm tích được lấy từ bề mặt xuống sâu khoảng 0 - 20 cm. Tiến hành lấy mẫu tại 10 vị trí để xác định mức độ tích lũy kim loại nặng trong trầm tích sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương (Hình 1). Phương pháp bảo quản và xử lý mẫu: Được thực hiện theo hướng dẫn của TCVN 6663-15: 2004 (ISO 5667-15:1999) về Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 15: Hướng dẫn bảo quản và xử lý bùn và trầm tích [4]. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm: Hệ số khô kiệt xác định theo TCVN 4048:2011 về chất lượng đất - phương pháp xác định độ ẩm và hệ số khô kiệt [5]. Thành phần cấp hạt của trầm tích được xác định theo TCVN 8567:2010 về chất lượng đất - phương pháp xác định thành phần cấp hạt [6]. Hàm lượng chất hữu cơ theo TCVN 8941:2011: Chất lượng đất - Xác định cacbon hữu cơ tổng số - Phương pháp Walkley Black [7]. Kim loại nặng xác định theo US EPA method 3051A: Microwave assisted acid digestion of sediments, Sludges, Soils, and Oils [8]. 376 Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ trong sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững
Phương pháp đánh giá mức độ tích lũy kim loại nặng trong trầm tích: Đánh giá mức độ tích lũy kim loại nặng trong trầm tích theo chỉ số tích lũy địa chất như sau: Cx I geo = log 2 1,5 Bx Trong đó: Cx là hàm lượng của kim loại X trong mẫu trầm tích nghiên cứu; Bx là giá trị nền của kim loại X trong vỏ Trái đất [9]. Giá trị Bx của Cu, Pb, Zn, Cd và Cr lần lượt bằng 45; 20; 95; 0,3; 90 (mg/kg). 1,5 là hệ số được đưa ra để giảm thiểu tác động của những thay đổi có thể xảy ra đối với giá trị nền đo những biến đổi về thạch học trong trầm tích. Mức độ ô nhiễm trầm tích dựa theo chỉ số Igeo được phân loại theo 07 mức như sau: không ô nhiễm (Igeo ≤ 0); ô nhiễm nhẹ (0 ≤ Igeo ≤ 1); ô nhiễm trung bình (1 ≤ Igeo ≤ 2); từ ô nhiễm trung bình đến ô nhiễm nặng (2 ≤ Igeo ≤ 3); ô nhiễm nặng (3 ≤ Igeo ≤ 4); từ ô nhiễm nặng đến rất nghiêm trọng (4 ≤ Igeo ≤ 5) và ô nhiễm rất nặng (Igeo > 5) Phương pháp xử lí số liệu: Các số liệu kết quả được xử lý bằng phần mềm Excel. Kết quả phân tích được đối chiếu với Quy chuẩn Việt Nam QCVN 43:2017/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng trầm tích [10], tiêu chuẩn của Canada (2002) [11] và tiêu chuẩn của Mỹ US EPA (1997) [12]. Hình 1: Sơ đồ các điểm lấy mẫu Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ trong sử dụng hợp lý tài nguyên, 377 bảo vệ môi trường và phát triển bền vững
3. Kết quả và thảo luận 3.1. Kết quả xác định hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương Kết quả xác định hàm lượng các kim loại Cu, Pb, Zn, Cd, Cr trong trầm tích sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách được trình bày trong Bảng 1 như sau: Bảng 1. Kết quả hàm lượng KLN trong trầm tích sông Thái Bình đoạn chảy qua huyện Nam Sách Hàm lượng kim loại nặng (mg/kg trầm tích khô) Ký hiệu mẫu Cu Pb Zn Cd Cr TT1 46,980 42,808 126,977 0,588 70,058 TT2 38,307 49,362 124,094 0,543 64,764 TT3 33,124 40,978 118,845 0,629 58,516 TT4 75,740 41,886 141,927 0,648 59,445 TT5 37,978 55,217 145,108 0,659 92,401 TT6 66,185 58,220 146,897 0,622 94,935 TT7 20,413 33,068 95,585 0,346 44,924 TT8 22,290 26,161 129,930 0,741 52,128 TT9 27,788 35,895 145,192 0,394 58,903 TT10 28,059 42,717 132,851 0,484 52,223 QCVN 43:2017/BTNMT 197 91,3 315 3,5 90 ISQG(*) 35,7 35 123 0,6 37,3 TEC(**) 28 34,2 159 0,592 56 PEC(**) 77,7 396 1532 11,7 159 (*): Tiêu chuẩn của Canada SQG (Sediment Quality Guideline - hướng dẫn chất lượng trầm tích) (2002) [11]. ISQG: Ngưỡng gây tác động xấu đến sinh vật. (**): Tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích theo hàm lượng tổng (mg/kg) của Mỹ (US - EPA (1997) [12]. TEC: (Threshold effect concentration) - Ngưỡng nồng độ gây ảnh hưởng. PEC: (Probable effect concentration) - Nồng độ chắc chắn gây ảnh hưởng. Kết quả cho thấy, tất cả mẫu trầm tích đều có sự có mặt của 05 kim loại (Cu, Pb, Zn, Cd, Cr). Đa số các mẫu thu được đều có hàm lượng kim loại nhỏ hơn giới hạn cho phép theo QCVN 43:2017/BTNMT. Một số vị trí có hàm lượng kim loại cao hơn ngưỡng cho phép của tiêu chuẩn chất lượng trầm tích của Canda và Mỹ. Hàm lượng Cu dao động trong khoảng 20,413 ÷ 75,740 mg/kg. Tại tất cả các vị trí quan trắc, hàm lượng Cu đều không vượt quy chuẩn 43:2017/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng trầm tích. Hàm lượng Cu thấp nhất tại vị trí TT7 và đạt giá trị cao nhất ở vị trí TT4. Vị trí TT1, TT2, TT4, TT5 và TT6 vượt ngưỡng nồng độ gây ảnh hưởng ISQG, dao động từ 1,064 ÷ 2,122 lần và không có vị trí nào vượt ngưỡng nồng độ chắc chắn gây ảnh hưởng PEL của tiêu chuẩn SQG của Canada. Có 07/10 vị trí vượt ngưỡng nồng độ gây ảnh hưởng TEC, dao động từ 1,002 ÷ 2,705 lần và không có vị trí nào vượt ngưỡng nồng độ chắc chắn gây ảnh hưởng PEC, của tiêu chuẩn US EPA của Mỹ. Hàm lượng Pb trong trầm tích sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương, dao động trong khoảng 26,161 ÷ 58,220 mg/kg trầm tích khô. Hàm lượng Pb đạt giá trị thấp nhất tại vị trí TT8, đạt giá trị cao nhất tại vị trí TT6. Tất cả các vị trí lấy mẫu đều có giá trị nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 43:2017/BTNMT. Có 08/10 vị trí vượt mức nồng độ gây 378 Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ trong sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững
ảnh hưởng ISQG, dao động trong khảng từ 1,026 đến 1,663 lần và không có vị trí nào vượt mức nồng độ chắc chắn gây ảnh hưởng theo tiêu chuẩn SQG của Canada. Có 08/10 vị trí vượt ngưỡng nồng độ gây ảnh hưởng TEC, dao động từ 1,050 đến 1,702 lần và không có vị trí nào vượt ngưỡng nồng độ chắc chắn gây ảnh hưởng PEC theo tiêu chuẩn US EPA của Mỹ. Hàm lượng Zn trong trầm tích dao động trong khoảng 95,585 ÷ 146,9 mg/kg. Nhìn vào hình trên, ta thấy hàm lượng kẽm trong các vị trí lấy mẫu có sự chệnh lệch không nhiều. Hàm lượng Zn thấp nhất tại vị trí TT4 và cao nhất tại vị trí TT5. Các vị trí đều có giá trị nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 43:2017/BTNMT và tiêu chuẩn US - EPA của Mỹ. Hàm lượng Cd trong trầm tích sông Thái Bình dao động trong khoảng từ 0,346 ÷ 0,741 mg/ kg trầm tích khô. Cd đạt giá trị thấp nhất tại vị trí TT7 và cao nhất tại vị trí TT8. Tại tất cả các vị trí quan trắc, hàm lượng Cd đều không vượt quy chuẩn 43:2017/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng trầm tích và tiêu chuẩn SQG của New York. Hàm lượng Cr trong trầm tích sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương dao động trong khoảng 44,924 ÷ 94,935 mg/kg trầm tích khô. Hàm lượng Crom đạt giá trị cao nhất ở vị trí TT6 và đạt giá trị thấp nhất ở vị trí TT7. So sánh với QCVN 43:2017/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng trầm tích có 08/10 vị trí hàm lượng Cr nằm trong giới hạn quy chuẩn cho phép, có 02 vị trí TT5 và TT6 có giá trị vượt quy chuẩn (vượt từ 1,027 đến 1,055 lần). Hàm lượng Cr cao do vị trí này là nơi chủ yếu tiếp nhận nguồn nước thải từ hoạt động sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp của người dân. Do đó, có thể chứa dư lượng thuốc bảo vệ thực vật và phân bón hóa học, đồng thời, có các hoạt động nuôi thủy sản và nhà máy gạch. Tại tất cả các vị trí lấy mẫu, hàm lượng Crom cao hơn giá trị 37,3 mg/kg cho thấy hàm lượng Cr vượt mức nồng độ có thể gây ảnh hưởng ISQG, dao động trong khoảng từ 1,204 đến 2,545 lần và không có vị trí nào vượt ngưỡng nồng độ chắc chắn gây ảnh hưởng PEL. Theo tiêu chuẩn US - EPA: Có 03/10 vị trí không vượt ngưỡng nồng độ gây ảnh hưởng, từ 56 mg/kg. 07 vị trí còn lại có giá trị vượt ngưỡng nồng độ gây ảnh hưởng TEC, dao động từ 1,045 đến 1,695 lần và không có vị trí nào vượt ngưỡng nồng độ chắc chắn gây ảnh hưởng PEC. Mức độ phân bố các kim loại nặng trong trầm tích sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương được thể hiện trong Hình 2. Hình 2: Biểu đồ mức độ phân bố hàm lượng KLN trong trầm tích sông Thái Bình đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ trong sử dụng hợp lý tài nguyên, 379 bảo vệ môi trường và phát triển bền vững
Từ kết quả sự phân bố hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích thể hiện ở biểu đồ Hình 2 ta thấy sự phân bố không đồng đều giữa các mẫu. Zn có hàm lượng cao dao động từ 95,585 ÷ 146,897 mg/kg. Cr và Cu có sự phân bố không đồng đều, hàm lượng của Cr dao động từ 44,924 ÷ 94,935 mg/kg, hàm lượng của Cu từ 20,413 ÷ 75,740 mg/kg. Hàm lượng Pb dao động từ 26,161 ÷ 58,220 mg/kg nhưng giữa các vị trí có sự phân bố đồng đều với nhau. Hàm lượng Cd có sự phân bố đồng đều, dao động từ 0,346 ÷ 0,741 mg/kg. Ở các điểm lấy mẫu khác nhau hàm lượng tổng số của các kim loại cũng có sự khác nhau. Cụ thể: Pb, Zn, Cr có hàm lượng tổng số cao nhất tại vị trí TT6. Đây là vị trí thuộc khu vực đông dân cư nên chủ yếu tiếp nhận nguồn nước thải từ hoạt động sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp của người dân. Do đó, có thể chứa dư lượng thuốc bảo vệ thực vật và phân bón hóa học. Cu có hàm lượng cao nhất tại vị trí TT4 và Cd tại vị trí TT8. Trong các điểm lấy mẫu thì hàm lượng của mỗi kim loại trong trầm tích ở vị trí TT7 là thấp nhất. Điều này hoàn toàn phù hợp, do đây là khu vực đầu nguồn thải nơi tập trung ít dân cư và hầu như không có các khu công nghiệp, sản xuất, kinh doanh, chủ yếu là đồng ruộng. 3.2. Đánh giá mức độ tích lũy kim loại nặng trong trầm tích sông Thái Bình đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương Từ kết quả hàm lượng các kim loại nặng (Cu, Pb, Zn, Cd, Cr), đánh giá mức độ tích lũy các kim loại nặng này trong trầm tích và được thể hiện ở Hình sau: Hình 3: Chỉ số Igeo của các kim loại trong trầm tích sông Thái Bình đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương Tại tất cả các vị trí, chỉ số tích lũy địa chất Igeo của kim loại nặng đều nằm trong mức độ không ô nhiễm và ô nhiễm nhẹ. Chỉ số tích lũy của Cr nhỏ hơn 0, tương ứng với mức độ ô nhiễm là không. Cu hầu như có chỉ số tích lũy nhỏ hơn 0 nhưng tại vị trí TT4 chỉ số Igeo nằm trong khoảng từ 0 đến 1, tương ứng với mức độ ô nhiễm nhẹ. Còn các kim loại nặng Pb, Zn, Cd có mức độ ô nhiễm nhẹ, có xu hướng tăng nên cần các biện pháp phòng ngừa hợp lý để bảo vệ môi trường, đặc biệt là ở vị trí TT6 và TT5. Đánh giá mức độ ô nhiễm của các kim loại Cu, Pb, Zn, Cd, Cr theo chỉ số tích lũy địa chất Igeo thì trầm tích sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam sách, tỉnh Hải Dương hầu như không có biểu 380 Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ trong sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững
hiện ô nhiễm và một vài vị trí ô nhiễm nhẹ. Tuy nhiên, về tính chính xác, hàm lượng nền trong việc tính chỉ số Igeo chỉ là giá trị hàm lượng trung bình của các kim loại trong vỏ trái đất. Thực tế, ở các vị trí khác nhau hàm lượng kim loại trong trầm tích, đá có thể rất khác nhau. Vì vậy, việc đánh giá ô nhiễm trầm tích theo chỉ số này chỉ nên xem là một chỉ số tham khảo thêm. Để đánh giá mức độ tích lũy hàm lượng kim loại nặng một cách cụ thể. Mức độ ô nhiễm của khu vực nghiên cứu cần được so sánh với một số nghiên cứu khác được thực hiện tại một số địa điểm của Việt Nam trong thời gian gần đây, cụ thể như sau: Bảng 3. So sánh kết quả một số nghiên cứu về hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích sông tại một số khu vực tại Việt Nam Nghiên cứu Giá trị Cu Pb Zn Cd Cr Nguồn Cao nhất 75,740 58,220 146,897 0,741 94,935 Nghiên cứu này Nghiên cứu Thấp nhất 20,413 26,161 95,585 0,346 44,924 (2020) Trung bình 39,686 42,631 130,741 0,565 64,830 Cao nhất 130 156 1226 - - Nguyễn Thị Hiếu Sông Nhuệ Thấp nhất 75 65 277 - - (2013) [13] Trung bình 96,875 77,770 647,75 - - Cao nhất 66,601 196,470 365,777 4,955 120,046 Mai Đăng Khoa Sông Cầu Thấp nhất 17,333 21,208 40,976 0,370 29,357 (2019) [14] Trung bình 38,794 90,569 138,784 1,429 88,633 Cao nhất 76,90 65,10 56,40 0,156 58,30 Lê Thị Trinh Cửa Sông Hàn Thấp nhất 31,10 27,40 37,90 0,030 43,70 (2017) [15] Trung bình 45,40 23,20 41,10 0,083 52,50 So sánh với các nghiên cứu khác được thực hiện tại một số địa điểm của Việt Nam cho thấy mức độ và diễn biến các kim loại ở Sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách so với các địa điểm khác tại Sông Nhuệ năm 2013 và sông Cầu thì hàm lượng các kim loại nặng thấp hơn so với hai con sông này. Còn đối với Sông Hàn, hàm lượng kim loại nặng của Sông Thái Bình cao hơn hẳn. Như vậy có thể thấy, hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích Sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương ở mức trung bình so với các khu vực khác trong nước, điều này có thể do Sông Thái Bình chảy ở khu vực đông dân cư và là vùng chưa có nhiều khu công nghiệp, khu sản xuất, chủ yếu là phát triển nông nghiệp, vật liệu xây dựng, lâm nghiệp và chăn nuôi. Đồng thời, cũng thể hiện rõ công tác quản lý môi trường cơ quan quản lý là có hiệu quả. 3.3. Đánh giá mối quan hệ của một số yếu tố với mức độ tích lũy KLN trong trầm tích Sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương Trầm tích có thể là nơi tích tụ chất ô nhiễm từ nước Sông Thái Bình. Khả năng tích lũy của trầm tích phụ thuộc rất nhiều vào những yếu tố trong môi trường nước (pH, Eh, DO,…) cũng như thành phần và đặc điểm của trầm tích. Hàm lượng chất hữu cơ và thành phần cấp hạt có mặt trong trầm tích là 02 trong số các yếu tố quan trọng nhất, quyết định đến ái lực hấp thụ cũng như sự phân bố của các kim loại nặng giữa pha rắn và pha lỏng [16]. 3.3.1. Đánh giá mối quan hệ giữa thành phần cấp hạt và mức độ tích lũy KLN Thành phần cấp hạt có ý nghĩa quan trọng trong việc tích lũy kim loại nặng, đặc biệt là thành phần sét trong trầm tích. Trầm tích giàu sét thông thường có khả năng hút giữ kim loại nặng cao hơn trầm tích nghèo hoặc không có sét. Sự hấp phụ cation lên khoáng sét thay đổi phụ thuộc vào bản chất sét và đặc điểm của cation. Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ trong sử dụng hợp lý tài nguyên, 381 bảo vệ môi trường và phát triển bền vững
Sự tích lũy thành phần khoáng sét ở đáy của tầng đáy trầm tích, cùng với áp lực gây ra do dòng chảy. Sự suy giảm những cấp hạt thô, gia tăng các hạt sét đã làm tăng khả năng giữ nước, đồng thời cũng ngăn cản sự di chuyển của kim loại nặng xuống tầng đất sâu hơn [16]. Bảng 4. Thành phần cấp hạt và KLN trong trầm tích Sông Thái Bình Thành phần cấp hạt Hàm lượng kim loại nặng (mg/kg) Kí hiệu % sét % Limon % cát, cát mịn Cu Pb Zn Cd Cr TT1 16,14 39,38 44,48 46,980 42,808 126,977 0,588 70,058 TT2 17,94 39,70 42,36 38,307 49,362 124,094 0,543 64,764 TT3 14,60 40,08 45,32 33,124 40,978 118,845 0,629 58,516 TT4 18,84 32,22 48,94 75,740 41,886 141,927 0,648 59,445 TT5 22,80 43,98 33,22 37,978 55,217 145,108 0,659 92,401 TT6 25,06 50,48 24,46 66,185 58,220 146,897 0,622 94,935 TT7 6,88 22,10 71,02 20,413 33,068 95,585 0,346 44,924 TT8 13,40 42,32 44,28 22,290 26,161 129,930 0,741 52,128 TT9 14,90 23,60 61,50 27,788 35,895 145,192 0,394 58,903 TT10 3,76 27,30 68,94 28,059 42,717 132,851 0,484 52,223 Dựa vào Bảng 4 cho thấy, hàm lượng kim loại trong trầm tích tầng mặt Sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương có mối quan hệ với thành phần cấp hạt. Khi hàm lượng sét và Limon cao thì khả năng tích lũy kim loại lớn. Tại vị trí TT6 có hàm lượng sét, Limon cao nhất lần lượt là 25,06 % và 50,48 %, tương đồng với hàm lượng KLN ở vị trí TT6 cao nhất. Điều này hoàn toàn phù hợp với thực tế, do quá trình hình thành trầm tích nhờ quá trình keo tụ kết bông giữa các Ion kim loại và sét nên khi hàm lượng sét lớn thì việc tạo bông kết dính các Ion kim loại sẽ xảy ra phản ứng hoàn toàn. Cùng với đó, khi hàm lượng cát cao, khả năng kết dính tạo bông của Ion kim loại thấp nên khả năng tích lũy kim loại trong trầm tích sẽ thấp, điển hình như vị trí TT7. Tuy nhiên, do tính chất của từng kim loại riêng biệt nên mối quan hệ giữa thành phần cấp hạt và hàm lượng kim loại cũng bị ảnh hưởng. Điển hình như ở vị trí TT9 và TT3, khi hàm lượng sét tại vị trí TT9 lớn hơn nhưng hàm lượng kim loại nặng lại nhỏ hơn TT3. 3.3.2. Đánh giá mối quan hệ giữa hàm lượng chất hữu cơ và mức độ tích lũy KLN Mối quan hệ giữa hàm lượng chất hữu cơ và hàm lượng các kim loại nặng tích lũy trong trầm tích Sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương được thể hiện ở Hình 4. Hình 4: Mối quan hệ giữa hàm lượng chất hữu cơ và KLN trong trầm tích 382 Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ trong sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững
Hình 4 cho thấy hàm lượng kim loại trong trầm tích tầng mặt Sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương có mối quan hệ với hàm lượng chất hữu cơ. Hàm lượng chất hữu cơ trong các mẫu trầm tích có xu hướng tăng ở khu vực giữa sông, đoạn chảy qua huyện Nam Sách và giảm dần về phía hạ lưu giống như xu thế của các kim loại nặng trong trầm tích tại vị trí tương ứng. Trong các mẫu trầm tích nghiên cứu, trầm tích tại vị trí TT1, TT4, TT5, TT6 có hàm lượng chất hữu cơ khá cao. Cũng tại các điểm lấy mẫu này, hàm lượng KLN trong các mẫu trầm tích này cũng cao hơn hẳn so với các vị trí khác. Điển hình TT6, có hàm lượng chất hữu cơ cao nhất là 3,27 %, tương ứng với hàm lượng KLN cao nhất. Sự tích lũy của Pb, Zn và Cr chịu ảnh lớn bởi hàm lượng chất hữu cơ trong trầm tích. Còn sự tích lũy của Cu và Cd thì chịu sự chi phối bởi yếu tố khác ngoài hàm lượng chất hữu cơ trong trầm tích. Kết quả nghiên cứu tương đồng với nghiên cứu được thực hiện tại Sông Tô Lịch và Hồ Tây, Hà Nội [17]. Tuy nhiên, do tính chất của từng kim loại riêng biệt nên mối quan hệ giữa hàm lượng chất hữu cơ và hàm lượng kim loại cũng bị ảnh hưởng. 4. Kết luận Qua quá trình thực hiện lấy mẫu tại 10 vị trí trên Sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương đã xác định được trong các mẫu phân tích đều có hàm lượng các kim loại (Cu, Pb, Zn, Cd, Cr). Kết quả nghiên cứu đã đánh giá được hàm lượng và mức độ tích lũy của các kim loại tại 10 vị trí lấy mẫu: Hàm lượng Cu dao động từ (20,413 - 75,740 mg/kg); Pb dao động từ (26,161 - 58,220 mg/kg); Zn từ (95,585 - 146,897 mg/kg) và từ (0,346 - 0,741 mg/kg). Đối với Cd, Cr, hàm lượng các chất lần dao động lần lượt từ (44,924 - 94,935 mg/kg). Ta thấy, các kim loại Cu, Pb, Zn, Cd đều có giá trị thấp hơn QCVN 43:2017/BTNMT. Có 02/10 vị trí có hàm lượng Cr vượt quy chuẩn cho phép. Hầu hết các kim loại đều có một số vị trí vượt tiêu chuẩn về chất lượng trầm tích của Canada, kim loại Zn tại tất cả các vị trí đều có giá trị thấp hơn giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn về chất lượng trầm tích của Mỹ. Đồng thời, theo tiêu chuẩn chất lượng trầm tích của New York thì kim loại Cd ở tất cả các vị trí đều có giá trị nằm trong tiêu chuẩn cho phép. Chỉ số tích lũy địa chất Igeo cũng cho thấy phần lớn các vị trí có mức độ không ô nhiễm và ô nhiễm nhẹ. Ở tất cả các vị trí, Cr được đánh giá ở mức không ô nhiễm và đối với Cu hầu như các vị trí đều ở mức không ô nhiễm, trừ vị trí TT4. Còn các kim loại Pb, Zn, Cd ở mức ô nhiễm nhẹ có xu hướng tăng nên cần có các biện pháp phòng ngừa hợp lý. Có thể thấy rằng mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích Sông Thái Bình, đoạn chảy qua huyện Nam Sách, tỉnh Hải Dương ở mức nhẹ. Qua đánh giá sơ bộ, mức độ tích lũy kim loại nặng (Cu, Pb, Zn, Cd, Cr) trong trầm tích có mối quan hệ tương quan với hàm lượng chất hữu cơ và thành phần cấp hạt (đặc biệt là thành phần sét - hàm lượng sét và Limon cao thì khả năng tích lũy kim loại lớn) trong trầm tích. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Cổng thông tin điện tử tỉnh Hải Dương. www.haiduong.gov.vn. [2]. Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hải Dương (2016). Báo cáo hiện trạng môi trường tỉnh Hải Dương giai đoạn 2011 - 2015. [3]. TCVN 6663-13:2015 (ISO 5667-13:2011): Chất lượng nước - Lấy mẫu. Phần 13: Hướng dẫn lấy mẫu bùn. [4]. TCVN 6663-15: 2004: Chất lượng nước - Lấy mẫu: Hướng dẫn bảo quản và xử lý bùn và trầm tích. Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ trong sử dụng hợp lý tài nguyên, 383 bảo vệ môi trường và phát triển bền vững
[5]. TCVN 4048:2011: Chất lượng đất - Phương pháp xác định độ ẩm và hệ số khô kiệt. [6]. TCVN 8567:2010: Chất lượng đất - Phương pháp xác định thành phần cấp hạt. [7]. TCVN 8941 : 2011: Chất lượng đất - Xác định cacbon hữu cơ tổng số - Phương pháp Walkley Black. [8]. US EPA method 3051A: Microwave assisted acid digestion of sediments, Sludges, Soils, and Oils. [9]. Turekian K. K., và Wedepohl K. H. (1961). Distribution of the elements in some major units of the Earth’s crust. Geological Society of America Bulletin, v.72, p.175 - 192. [10]. QCVN 43:2017/BTNMT - Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng trầm tích. [11]. Canadian council of ministers of the environment (2002). Canadian sediment quality guidelines for the protection of aquatic life, summary tables, updated. Canadian environmental quality guidelines 1999. Canadian council of ministers of the environment. [12]. US - EPA (1997). Toxicological benchmarks for screening contaminants of potential concern for effects on sediment-associated biota. Report of the Sediment Criteria Subcommittee, Science Advusory Board. ES/ER/TM-95/R4, U.S Environmental Protection Agency, Washington, DC. [13]. Nguyễn Thị Hiếu (2013). Nghiên cứu sự tích lũy một số kim loại nặng (Cu, Pb, Zn) trong trầm tích Sông Nhuệ. Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. [14]. Mai Đăng Khoa (2019). Nghiên cứu, xác định mối quan hệ giữa hàm lượng một số kim loại nặng trong hến sông, trùng trục và trầm tích sông Cầu. Luận văn thạc sỹ, chuyên nghành khoa học môi trường, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội. [15]. Lê Thị Trinh (2017). Đánh giá sự tích lũy và rủi ro sinh thái một số kim loại nặng trong trầm tích cửa Sông Hàn, thành phố Đà Nẵng. Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội. [16]. Trần Nghi (2003). Trầm tích học. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội. [17]. Trần Đức Hạ (2018). Phân tích, đánh giá thành phần kim loại nặng trong bùn trầm tích sông Tô Lịch và Hồ Tây - Đề xuất giải pháp quản lý phù hợp. Tạp chí Môi trường, số Chuyên đề I/2018. Ngày chấp nhận đăng: 10/11/2021. Người phản biện: TS. Lê Thu Thủy 384 Nghiên cứu chuyển giao, ứng dụng khoa học công nghệ trong sử dụng hợp lý tài nguyên, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững