Đánh giá rủi ro ô nhiễm các dạng hóa học của kim loại (Zn, Cu, Cr, Pb) trong trầm tích cửa sông Soài Rạp, sông Sài Gòn - Đồng Nai

Nguyễn Văn Phương1,2, Mai Hương3, Nguyễn Thị Huệ1<br /> <br /> <br /> TÓM TẮT I. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Cửa sông Soài Rạp thuộc hệ thống sông Sài Cửa sông Soài Rạp thuộc hệ thống sông Sài<br /> gòn - Đồng Nai là một trong những con sông lớn gòn - Đồng Nai là một trong những con sông lớn<br /> của Việt Nam, nằm giữa huyện Cần Giờ, thành của Việt Nam, nằm tiếp giáp huyện Cần Giờ (Tp<br /> phố Hồ Chí Minh và huyện Cần Giuộc, tỉnh Long Hồ Chí Minh), Cần giuộc (Long An) và huyện Gò<br /> An, huyện Gò Công Đông, tỉnh Tiền Giang. Đồng Công Đông (Tiền Giang). Đồng thời vùng cửa<br /> thời vùng cửa sông Soài Rạp được xem có tính đa sông Soài Rạp được xem là có tính đa dạng sinh<br /> dạng sinh học cao và nguồn lợi sinh vật phong học cao và có nguồn lợi sinh vật phong phú, đặc<br /> phú, đặc biệt là nuôi hầu thương phẩm. Đánh giá biệt là các loài thuỷ sản.<br /> rủi ro ô nhiễm kim loại trong trầm tích dựa vào Ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích gây rủi<br /> hàm lượng và các dạng hóa học của chúng đã ro cao cho môi trường do tính độc, không phân<br /> được tiến hành. Thu mẫu trầm tích tại 4 địa điểm hủy sinh học và tích tụ vào chuỗi thức ăn. Tuy<br /> được lựa chọn ở vùng cửa sông Soài Rạp cho thấy nhiên, tổng hàm lượng kim loại nặng trong trầm<br /> hàm lượng TOC có trong mẫu trầm tích dao động tích không thể kết luận một cách chính xác về ô<br /> từ 2,7 - 3,4; pH từ 6,7 đến 7,3; Zn (82,7 - 120,6 nhiễm, do mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong<br /> mg/kg), Cr (25,9 - 51,8 mg/kg), Cu (30,6 - 40,4 trầm tích thường liên quan chặt chẽ đến hàm<br /> mg/kg), Pb (40,5 - 43,7 mg/kg). Hàm lượng các lượng kim loại nền của khu vực. Các dạng tồn tại<br /> kim loại nặng trong trầm tích nằm trong khoảng của kim loại nặng trong các trầm tích phụ thuộc<br /> cho phép theo QCVN 43:2012/BTNMT và theo vào nhiều yếu tố như bản chất kim loại và nồng<br /> khuyến cáo Canada thì Cu vượt từ 1,64 đến 2,2 độ của các ligant trong môi trường nước, tính chất<br /> lần và Pb vượt 1,34 đến 1.44 lần so với giá trị giới và nồng độ chất rắn nền, thế oxi hoá khử, pH, độ<br /> hạn. Xác định các dạng kim loại Zn, Cu, Cr, Pb mặn và khi đó chúng sẽ thể hiện hành vi khác<br /> trong trầm tích bằng phương pháp chiết tuần tự nhau về khả dụng sinh học cũng như độc tính.<br /> 5 bước của Tessier cho thấy % F1 giảm dần: Cu > Việc xác định các dạng của kim loại trong trầm<br /> Zn > Pb > Cr, %F2 có Zn > Pb > Cu > Cr, %F3 tích sẽ cung cấp thêm thông tin về khả năng giải<br /> là Pb > Zn > Cu > Cr, %F4 có Cu > Zn > Cr > phóng các kim loại nặng, quá trình dịch chuyển<br /> Pb và %F5 của Cr là lớn nhất. Kết quả đánh giá và độc tính của chúng. Các kỹ thuật chiết tuần tự<br /> cho thấy Cr trong trầm tích không có nguy cơ ô phổ biến được sử dụng để xác định các dạng kim<br /> nhiễm (RAC < 1%), trong khi Cu, Pb, Zn có nguy loại nặng trong trầm tích như phương pháp BCR<br /> cơ ô nhiễm trung bình (RAC < 30%). (3 bước), phương pháp Tessier (5 bước) qua đó<br /> Từ khóa: Trầm tích, Đồng, Chì, Kẽm, Crom, dựa vào chỉ số RAC để đánh giá rủi ro các dạng<br /> RAC, dạng hóa học kim loại nặng trong trầm tích là cần thiết.<br /> 1<br /> Học Viện KH&CN, Viện Hàn lâm KH&CN VN<br /> “Đánh giá rủi ro môi trường các dạng hóa học<br /> 2<br /> Trường Đại học Công nghiệp Tp HCM của kim loại (Zn, Cu, Cr, Pb) trong trầm tích cửa<br /> 3<br /> Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội sông Soài Rạp, sông Sài Gòn- Đồng Nai”.<br /> 26<br /> II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2000, mẫu lấy đại diện 1-2 gam (trọng lượng ướt)<br /> 1. Phương pháp thu mẫu hiện trường được phá hủy bằng HNO3 và HCl (tỉ lệ 3:1). Định<br /> a. Vị trí lấy mẫu mức thành 100 mL bằng HNO3 5%, lọc và và bảo<br /> Qua khảo sát quản trong tủ lạnh đến khi phân tích. Mẫu dung<br /> thực tế, chúng dịch phân tích kim loại bằng máy quang phổ phát<br /> tôi đã tiến hành xạ ghép cặp ngọn lửa plasma Spectro ICP-OES<br /> lấy mẫu vào theo TCVN 6665 : 2011.<br /> tháng 03 năm 4. Bố trí thí nghiệm:<br /> 2018 tại các Phương pháp chiết tuần tự đã được thực hiện<br /> vị trí, lúc triều theo A. Tessier và các cộng sự. Quá trình chiết<br /> xuống kiệt (tuỳ các kim loại nặng trong trầm tích được thực hiện<br /> vào thời gian qua 5 bước. Cụ thể:<br /> triều xuống) tại Bước 1 - Phần trao đổi được chiết (F1)<br /> các vị trí ít bị Trộn 10g mẫu trầm tích (đã qui đổi từ mẫu<br /> xáo động (Bảng trầm tích tươi sau khi sấy khô ở 1500C) với 80 ml<br /> 1 và Hình 1). MgCl2 1M, điều chỉnh pH = 7 bằng NaOH hay<br /> Hình 1: Các HNO3 0,025M và lắc 300 vòng/phút trong vòng<br /> vị trí lẫy mẫu 60 phút ở 300C. Lắng, gạn và ly tâm tách nước.<br /> b. Phương pháp thu mẫu Phần nước tổng được axit hóa về pH Zn > Cr > Pb, cụ thể %Cu cao nhất<br /> 42,1 ở SR4 và Pb là thấp nhất 8,8 ở SR1. Trong<br /> điều kiện oxy hóa, phân hủy chất hữu cơ có thể<br /> dẫn đến giải phóng các kim loại vi lượng hòa tan,<br /> do đó tỷ lệ phần trăm oxy hóa cao cùng với các<br /> giai đoạn trước có thể là mối đe dọa lớn đối với hệ<br /> sinh thái. Kết quả cũng cho tương tự như trong<br /> nghiên cứu của D. Shillaa and J. Dativab là % Cu<br /> Hình 3. Tỉ lệ % F1 và %F2 các dạng hóa học của cao và được diễn giải do Cu có ái lực cao đối với<br /> kim loại trong các mẫu trầm tích chất hữu cơ hòa tan. Dạng liên kết với hữu cơ lớn<br /> Phần trao đổi (F1): Có tỉ lệ % giảm dần: Cu > hơn dạng liên kết với cacbonat cho thấy khả năng<br /> Zn > Pb > Cr (Hình 3). Theo kết quả chỉ có Cu là tạo phức tốt của bốn kim loại với các phối tử hữu<br /> đáng lo ngại nhất vì chúng đại diện cho tỷ lệ kim cơ, kết quả tương đồng với nghiên cứu trước đó<br /> loại vi lượng có thể dễ dàng tái di động bởi những khi khảo sát các dạng hóa học của kim loại trong<br /> thay đổi trong điều kiện môi trường như độ pH và trầm tích sông Cầu. Các kết quả thu được cho các<br /> độ mặn. Phần liên kết với carbonat (F2): Kết quả phần F3 và F4 lớn hơn rất nhiều (Fe & Mn oxit và<br /> cho thấy % Zn trung bình cao ổn định (10,9%), chất hữu cơ) so với 2 phần F1 & F2 chỉ ra rằng<br /> tiếp theo đó là Pb (Pb ở SR1 cao nhất), Cu là 3,2%. các pha này có hành động thu nhặt các kim loại<br /> Trong khi đó, giá trị của Cr gần như là 0 (tại tất vi lượng trong môi trường nước. Trong các điều<br /> cả điểm lấy mẫu). Các giá trị này phù hợp với các kiện oxy hoá trong nước tự nhiên, chất hữu cơ có<br /> nghiên cứu trước đó là Zn và Pb tỷ lệ cao hơn Cu, thể bị phân hủy, dẫn đến việc giải phóng các kim<br /> có thể do hành vi hấp phụ kém của Cu đối với loại có khả năng hòa tan. Phần cặn dư (F5): phổ<br /> khoáng chất cacbonat. (F1+F2) cho các mẫu trầm biến dao động trong khoảng 3-30%, chỉ có Cr là<br /> tích đều cho % trung bình Cu>Zn>Pb>Cr. F1 và có trung bình F5 lớn (77% ± 9), đều đó cho thấy<br /> F2 là hai dạng có tiềm năng sinh học cao hơn cả. Cr còn lại có thể đã kết hợp trong các khoáng<br /> Kim loại tồn tại trong hai dạng này dễ được giải chất aluminosilicate và do đó không thể được giải<br /> phóng vào nước, có nguy cơ lan truyền ô nhiễm phóng ra môi trường nước thông qua phân ly, kết<br /> lưu vực sông, do vậy cần phải có biện pháp hợp lí quả cũng tương đồng với nghiên cứu trước đó.<br /> để quản lý và quy hoạch vùng ô nhiễm. Phần F5 phần lớn không có ảnh hưởng đến sinh<br /> Hình 4. Tỉ lệ % F3 và %F4 các dạng hóa học của vật.<br /> kim loại trong các mẫu trầm tích 3. Theo chỉ số đánh giá RAC<br /> 29<br />  Hình 5. Đồ thị biểu diễn chỉ số RAC IV. KẾT LUẬN<br /> Nghiên cứu đã tiến hành thực hiện khảo sát<br /> lấy mẫu trầm tích tại 4 vị trí có các kết quả như<br /> sau:<br /> Hàm lượng TOC có trong mẫu trầm tích dao<br /> động từ 2,7 – 3,4; pH từ 6,7 đến 7,3; Zn (82,7 –<br /> 115,9 mg/kg), Cr (25,9 – 46,3 mg/kg), Cu (30,6 –<br /> 40,4 mg/kg), Pb (40,5 – 43,7 mg/kg). Hàm lượng<br /> các kim loại nặng trong trầm tích nằm trong<br /> khoảng cho phép theo QCVN 43:2012/BTNMT và<br /> theo khuyến cáo Canada thì Cu vượt từ 1,64 đến<br /> 2,2 lần và Pb vượt 1,34 đến 1.44 lần so với giá<br /> trị giới hạn. % F1 giảm dần: Cu > Zn > Pb ><br /> Cr, F2 có Zn > Pb > Cu > Cr, F3 là Pb > Zn ><br /> Cu > Cr, F4 có Cu > Zn > Cr > Pb và F5 của Cr<br /> là lớn nhất. Kết quả đánh giá cho thấy Cr trong<br /> Theo biểu đồ chỉ số đánh giá rủi ro RAC (Hình trầm tích không có nguy cơ ô nhiễm (RAC < 1%),<br /> 5) thì ô nhiễm (Cr) là không rủi ro và với (Cu, trong khi Cu, Pb, Zn có nguy cơ ô nhiễm trung<br /> Pb, Zn) là rủi ro ở mức trung bình trong tất cả bình (RAC < 30%).<br /> các mẫu, điều này chỉ ra rằng tích tụ Cu, Pb, Zn<br /> và sinh khả dụng của chúng đã gây ô nhiễm và TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> ảnh hưởng đến đời sống sinh học và hệ sinh thái 1. Nguyễn Xuân Huấn và cộng sự, “Thành<br /> vùng cửa sông Soài rạp, kết quả này tương tự như phần loài cá ở vùng cửa sông Soài Rạp, thành phố<br /> nghiên cứu trước. RAC của Cu cao hơn rất nhiều Hồ Chí Minh,” Tạp chí sinh học, vol. 37, no. 2, pp.<br /> ở mẫu SR1 và SR2 có thể do bãi trầm tích gần 141-150, 2015.<br /> cửa biển, bãi nông nên trầm tích dễ tiếp xúc với 2. Copaja, S.V et al, “Determination of heavy<br /> nắng, không khí, các dạng hữu cơ F4 của Cu dễ bị metals in Choapa River sediments using,” vol.<br /> phân hủy và chuyển về dạng dễ tan. RAC của Cr 59, 2014.<br /> rất thấp (=0) cho thấy sinh khả dụng và độc tính 3. Lu Cheng-Xiu, Cheng Jie-Min, “Speciation<br /> của Cr là thấp đối với môi trường sống vùng cửa of Heavy Metals in the Sediments from Different<br /> sông Soài rạp. Do đó, với các chất gây ô nhiễm với Eutrophic Lakes of China,” in The Second SREE<br /> sinh khả dụng và độc tính rất cao như Cr nhưng Conference on Chemical Engineering, 2011, p.<br /> tiềm năng di động thấp sẽ không gây ra mối lo 18,318–323.<br /> ngại nghiêm trọng. 4. Fatima Brayner et al, “Speciation of Heavy<br /> Sử dụng phương pháp thống kê đánh giá mối Metals in Estuarine Sediments in the Northeast<br /> tương quan theo Pearson giữa của các dạng của of Brazil ,” Environmental Science and Pollution<br /> Zn, Cu, Cr và Pb với các đặc tính trầm tích như Research, pp. 8(4)269-274, 2001.<br /> pH, TOC, độ mặn cho thấy các dạng của Zn (Bảng 5. M. A. Ashraf et al, “Chemical Speciation<br /> 4) có F1 và F3 tương quan có ý nghĩa thống kê and Potential Mobility of Heavy Metals in the Soil<br /> và tương quan tỉ lệ thuận, tương tự là F4 và pH of Former Tin Mining Catchment,” The Scientific<br /> nhưng là tương quan tỉ lệ nghịch, cho thấy khi pH World Journal, p. Volume2012,11ages, 2012.<br /> tăng các chất hữu cơ hòa tan, khi đó F4 sẽ giảm. 6. A. Tessier et al, “Sequential Extraction Pro-<br /> Mối tương quan của các dạng của Cu, Cr hoàn cedure for the Speciation of Particulate Trace<br /> toàn không tương quan, cho thấy các mẫu trầm Metals,” ANALYTICAL CHEMISTRY, vol. 51, no.<br /> tích hoàn toàn khác nhau ứng với những vị trí 7, pp. 844-845, Jun. 1979.<br /> tiếp nhận nguồn ô nhiễm Cu, Cr khác nhau (Hình 7. Lestari et al, “Speciation of heavy metals<br /> 1), với các dạng của Pb chỉ có cặp F4 và pH là Cu, Ni and Zn by modified BCR sequential extrac-<br /> có tương quan có ý nghĩa, mối tương quan tỉ lệ tion procedure in sediments from Banten Bay,<br /> nghịch, lý giải tương tự như Zn. Banten Province, Indonesia,” IOP Conference Se-<br /> 30<br /> ries: Earth and Environmental Science, 2018. heavy metals in marine sediments from the East<br /> 8. Nguyễn Văn Phương, Mai Hương, Nguyễn China Sea by ICP-MS with sequential extraction,”<br /> Thị Huệ, “Đánh giá ô nhiễm kim loại (Cu, Pb, Cr) Environment International, vol. 30, p. 769–783,<br /> và As trong trầm tích cửa sông Soài Rạp, hệ thống 2004.<br /> sông Sài Gòn - Đồng Nai,” Tạp chí môi trường, 19. M. Camino Martín-Torre et al, “Metal Re-<br /> pp. 26-30, 2018. lease from Contaminated Estuarine Sediment<br /> 9. Sandra Costa-Böddeker et al, “Ecologi- Under pH Changes in the Marine Environment,”<br /> cal risk assessment of a coastal zone in South- Archives of Environmental Contamination and<br /> ern Vietnam: Spatial distribution and content of Toxicology, vol. 68, no. 3, p. 577–587, 2015.<br /> heavy metals in water and surface sediments of<br /> the Thi Vai Estuary and Can Gio Mangrove For- ASSESSMENT OF POLLUTION RISK OF CHEMICAL SPECIA-<br /> est,” Marine Pollution Bulletin, pp. 1-11, 2016. TIONS OF HEAVY METALS (Zn, Cu, Cr, Pb) IN SEDIMENTS<br /> 10. A. Baran and M. Tarnawski, “Mobility and<br /> toxicity of heavy metals in bottom sediments of<br /> OF SOAI RAP RIVER’S ESTUARY, SAIGON- DONG NAI RIVER.<br /> Nguyen Van Phuong, Mai Huong<br /> Rybnik reservoir,” in E3S Web of Conferences 1,<br /> Nguyen Thi Hue<br /> 2013, p. 4ages.<br /> 11. Atkinson. C et al, “Effect of overlying wa-<br /> ter pH, dissolved oxygen, salinity and sediment ABSTRACTS<br /> disturbances on metal release and sequestration The Soai Rap estuary of the Sai Gon - Dong Nai<br /> from metal contaminated marine sediments,” river system--located at the intersection of Can<br /> Chemosphere, vol. 69, pp. 1428-1437, 2007. Gio district (Ho Chi Minh city), Can Giuoc district<br /> 12. Canadian Council of Ministers of the Envi- (Long An province), and Go Cong Dong district<br /> ronment, “Canadian Sediment Quality Guidelines (Tien Giang province). Soai Rap estuary is con-<br /> for the Protection of Aquatic Life Introduction,” sidered to have high biodiversity and rich marine<br /> Canadian Environmental Quality Guidelines, resources, especially commercial oysters. Assess-<br /> 2001. ment of the risk of metal contamination in sedi-<br /> 13. Pei Lei et al, “Heavy metals in estuarine ments based on their concentration and chemical<br /> surface sediments of the Hai River Basin, varia- speciations has been carried out. Samples col-<br /> tion characteristics, chemical speciation and lected at four locations in Soai Rap river estuary<br /> ecological risk,” Environ Sci Pollut Res Int, pp. reveals TOC concentration from 2.7 to 3.4, pH<br /> 23(8):7869-79, 2016. from 6.7 to 7.3, Zn from 82.7 to 120.6 mg/kg, Cr<br /> 14. Mona Khalil, Suzan El-Gharabawy, “Eval- from 25.9 to 51.8 mg/kg, Cu from 30.6 to 40.4<br /> uation of mobile metals in sediments of Burul- mg/kg, and Pb from 40.5 to 43.7 mg/kg. Heavy<br /> lus Lagoon, Egypt,” Marine Pollution Bulletin, p. metal concentration in sediment lies within the<br /> 6ages, 2016. permitted thresholds of QCVN 43:2012/BTNMT<br /> 15. Alicia RENDINA et al, “GEOCHEMICAL but exceeds Canada’s recommended limit for Cu<br /> DISTRIBUTION AND MOBILITY FACTORS OF Zn concentration by 1.64 to 2.2 times and Pb con-<br /> AND Cu IN SEDIMENTS OF THE RECONQUISTA centration by 1.34 to 1.44 times. Determination<br /> RIVER, ARGENTINA,” Rev. Int. Contam. Ambi- of metal chemical speciations such as Zn, Cu, Cr,<br /> ent, pp. 17(4)187-192, 2001. Pb in the sediment using Tessier’s sequential (5<br /> 16. D. Shillaa and J. Dativab, “Speciation steps) reveals decreasing %F1 (Cu > Zn > Pb ><br /> of heavy metals in sediments from the Scheldt Cr), %F2 (Zn > Pb > Cu > Cr), %F3 (Pb > Zn ><br /> estuary, Belgium,” Chemistry and Ecology, p. Cu > Cr), %F4 (Cu, Zn > Cr > Pb), and %F5 (Cr<br /> Vol27,No1,69–79, 2011. is the greatest). The result of the risk assessment<br /> 17. Dương Thị Tú Anh, “Xác định kim loại shows no pollution risk for Cr in sediment (RAC<br /> nặng trong trầm tích lưu vực sông Cầu,” Tạp chí < 1%) while Cu, Pb, Zn shows moderate pollution<br /> phân tích Hóa, Lý và Sinh học, vol. Tập 19, no. risk (RAC < 30%).<br /> Số 4, 2014. Keywords: sediment, Cu, Pb, Zn, Pb, RAC,<br /> 18. Chun-gang Yuan et al, “Speciation of chemical speciation<br /> <br /> 31<br />