Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới sự sinh trưởng của hỗn hợp chủng vi khuẩn khử sulfate nhằm ứng dụng xử lý nước thải ô nhiễm chì ở Việt Nam

Chia sẻ: Trương Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:67

Thêm vào BST

Báo xấu

41
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn được thực hiện với mục tiêu nhằm lựa chọn hỗn hợp chủng vi khuẩn khử sulfate có khả năng chống chịu chì cao; nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và khả năng loại chì của hỗn hợp chủng vi khuẩn khử sulfate lựa chọn nhằm ứng dụng xử lý nước thải ô nhiễm chì ở Việt Nam. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới sự sinh trưởng của hỗn hợp chủng vi khuẩn khử sulfate nhằm ứng dụng xử lý nước thải ô nhiễm chì ở Việt Nam

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT ---------- TRẦN KIM GIANG ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SINH TRƯỞNG CỦA HỖN HỢP CHỦNG VI KHUẨN KHỬ SULFATE NHẰM ỨNG DỤNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Ô NHIỄM CHÌ Ở VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội, tháng 12 năm 2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT ---------- TRẦN KIM GIANG ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SINH TRƯỞNG CỦA HỖN HỢP CHỦNG VI KHUẨN KHỬ SULFATE NHẰM ỨNG DỤNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Ô NHIỄM CHÌ Ở VIỆT NAM Chuyên ngành : Vi sinh vật Mã số : 60420103 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn: TS. Kiều Thị Quỳnh Hoa Hà Nội, tháng 12 năm 2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
LỜI CAM ĐOAN Để đảm bảo tính trung thực của luận văn, tôi xin cam đoan: Luận văn “Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới sự sinh trưởng của hỗn hợp chủng vi khuẩn khử sulfate nhằm ứng dụng xử lý nước thải ô nhiễm chì ở Việt Nam” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Kiều Thị Quỳnh Hoa. Các kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào trước đây. Hà Nội, ngày 12/ 12/ 2014 Học viên Trần Kim Giang Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN ! Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầ y giáo, cô giáo Viện sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình truyề n đạt kiế n thức và tạo mọi điều kiện cho tôi được học tập, rèn luyê ̣n và tu dưỡng đạo đức trong 2 năm học tập. Kiế n thức tiế p thu được trong quá trình học tập giúp tôi hoàn thành tốt luận văn này. Tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Kiều Thi ̣ Quỳnh Hoa, phó Trưởng phòng Phòng Vi sinh vật dầu mỏ, Viện Công nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu để hoàn thành tố t luận văn này. Em xin cảm ơn các cán bộ Phòng Vi sinh vật dầu mỏ, Viện Công nghệ Sinh học đã khuyến khích và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực tập tại đây. Tôi xin tỏ lòng biết ơn tới gia đình và bạn bè, những người thân yêu nhất đã luôn bên cạnh động viên, chia sẻ và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong cuộc sống và học tập. Hà Nội, ngày 12 tháng 12 năm 2014 Học viên Trần Kim Giang Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ........................................................................... 3 1.1. Ô nhiễm kim loại nặng ......................................................................... 3 1.1.1. Nguồn thải của kim loại nặng .......................................................... 3 1.1.2. Tính độc của kim loại nặng .............................................................. 3 1.1.3. Ô nhiễm chì ..................................................................................... 7 1.2. Các phương pháp xử lý kim loại nặng ................................................ 12 1.2.1. Phương pháp hóa học ....................................................................... 13 1.2.2. Phương pháp hóa lý ......................................................................... 14 1.2.3. Phương pháp sinh học ..................................................................... 14 1.3. Xử lý kim loại nặng bằng vi khuẩn khử sulfate (KSF)....................... 16 1.3.1. Đặc điểm của vi khuẩn khử sulfate .................................................. 16 1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới sinh trưởng của vi khuẩn khử sulfate ....... 18 1.3.3. Nguyên lý của phương pháp loại chì bằng vi khuẩn khử sulfate ....... 21 1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ......................................... 21 1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ................................................... 21 1.4.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam .................................................... 22 CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............... 25 2.1.Vật liệu ................................................................................................... 25 2.1.1.Vi khuẩn khử sulfate ......................................................................... 25 2.1.2.Môi trường và điều kiện nuôi cấy vi khuẩn KSF ............................... 25 2.1.3.Hóa chất ............................................................................................ 26 2.1.4.Máy móc thiết bị ............................................................................... 27 2.2. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................... 27 2.2.1. Xác định số lượng vi khuẩn KSF trong mẫu bằng phương pháp pha loãng tới hạn ......................................................................................................27 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
2.2.2. Sàng lọc và lựa chọn hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF có khả năng chống chịu chì cao................................................................................................ 28 2.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH tới sinh trưởng và hiệu quả loại chì của hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF lựa chọn ................................................ 28 2.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới sự sinh trưởng của hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF lựa chọn .................................................................... 28 2.2.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn carbon tới sinh trưởng của hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF lựa chọn .................................................................... 29 2.2.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của chì tới sinh trưởng của hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF lựa chọn .................................................................................. 29 2.2.7. Các phương pháp phân tích. ............................................................. 30 CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 32 3.1. Nuôi cấy làm giàu các hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF từ các mẫu bùn và nước nhiễm chì ....................................................................................... 32 3.2. Sàng lọc và lựa chọn hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF có khả năng chống chịu chì cao ....................................................................................... 32 3.3. Hình thái tế bào hỗn hợp chủng vi khuẩn DM10 dưới kính hiển vi điện tử quét.................................................................................................. 35 3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH tới sự sinh trưởng của hỗn hợp chủng DM10 ........................................................................................................... 35 3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới sinh trưởng của hỗn hợp chủng DM10 ................................................................................................ 37 3.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn carbon tới sự sinh trưởng của hỗn hợp chủng DM10 ......................................................................................... 38 3.6.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol/SO42- tới sinh trưởng của hỗn hợp chủng DM10 ........................................................................................................ 38 3.6.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ lactate/SO42- tới sự sinh trưởng của hỗn hợp chủng DM10 .............................................................................................. 40 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
3.6.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ acetate/SO42- tới sinh trưởng của hỗn hợp chủng DM10 ........................................................................................................ 41 3.6.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ benzoate/SO42- tới sinh trưởng của hỗn hợp chủng DM10 .............................................................................................. 43 3.6.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ methanol/SO42- tới sinh trưởng của hỗn hợp chủng DM10 .............................................................................................. 44 3.6.6. Ảnh hưởng của tỷ lệ glucose/SO42- tới sinh trưởng của hỗn hợp chủng DM10 ........................................................................................................ 45 3.6.7. Ảnh hưởng của tỷ lệ citrate/SO42- tới sinh trưởng của hỗn hợp chủng DM10 ........................................................................................................ 46 3.7. Nghiên cứu ảnh hưởng của chì tới sinh trưởng của hỗn hợp chủng DM10 ........................................................................................................... 47 KẾT LUẬN ..................................................................................................... 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................. 51 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên đầy đủ KSF Khử sulfate PB Postgate B (Môi trường B) PC Postgate C (Môi trường B) OD Optical density (Mật độ quang) AAS Atomic Absorption Spectrophotometer (Quang phổ hấp thụ nguyên tử) SEM Scanning Electron Microscope (Kính hiển vi điện tử quét) PBS Phosphate Buffer Saline (Dung dịch rửa PBS) UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket (Dòng chảy ngược kị khí) TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam CFU Colony-Forming Unit (Đơn vị khuẩn lạc) v/v volume/volume (Thể tích/thể tích) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Tác hại của một số kim loại nặng đến sức khỏe con người .............. 4 Bảng 1.2. Mức độ tác động của các kim loại nặng đến các sinh vật ................ 6 Bảng 1.3. Tác động của kim loại nặng đến các bộ phận của cơ thể người ....... 6 Bảng 1.4. Phương pháp hóa học .................................................................... 13 Bảng 1.5. Phương pháp hóa lý ...................................................................... 14 Bảng 1.6. Phương pháp sinh học ................................................................... 15 Bảng 1.7. Khả năng sử dụng các nguồn cơ chất khác nhau của vi khuẩn KSF 21 Bảng 2.1: Môi trường nuôi cấy làm giàu và thí nghiệm................................. 25 Bảng 3.1. Khả năng chống chịu chì của 17 hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF sau 7 ngày thí nghiệm ............................................................................................ 33 Bảng 3.2. Hiệu quả loại chì sau 12 ngày thí nghiệm ...................................... 49 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Hoạt động nấu tái chế chì tại thôn Đông Mai .................................... 10 Hình 3.1. Vi khuẩn KSF thu được từ các mẫu bùn và nước nhiễm chì.............. 32 Hình 3.2. Sinh trưởng của hỗn hợp chủng DM10 trên môi trường bổ sung chì với hàm lượng khác nhau sau 7 ngày thí nghiệm .............................................. 33 Hình 3.3. Hàm lượng sulfide tạo ra từ 17 hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF sau 7 ngày nuôi cấy ................................................................................................... 34 Hình 3.4. Ảnh hưởng của chì tới hình thái tế bào hỗn hợp chủng DM10 .......... 35 Hình 3.5. Ảnh hưởng của pH lên khả năng tạo sulfide của hỗn hợp chủng DM10 36 Hình 3.6. Ảnh hưởng của pH lên khả năng khử sulfate của hỗn hợp chủng DM10 ............................................................................................................... 36 Hình 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng tạo sulfide của hỗn hợp chủng DM10 ............................................................................................................... 37 Hình 3.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng khử sulfate của hỗn hợp chủng DM10 ............................................................................................................... 38 Hình 3.9. Hỗn hợp chủng DM10 trên môi trường với tỷ lệ ethanol/SO 42- ......... 39 khác nhau sau 12 ngày...................................................................................... 39 Hình 3.10. Ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol/SO42- tới khả năng tạo sulfide ............ 39 của hỗn hợp chủng DM10 ................................................................................ 39 Hình 3.11. Ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol/SO 42- tới khả năng khử sulfate ........... 40 của hỗn hợp chủng DM10 ................................................................................ 40 Hình 3.12. Ảnh hưởng của tỷ lệ lactate/SO42- tới khả năng tạo sulfide của hỗn hợp chủng DM10 ............................................................................................. 41 Hình 3.13. Ảnh hưởng của tỷ lệ lactate/SO42- tới khả năng khử sulfate của hỗn hợp chủng DM10 ............................................................................................. 41 Hình 3.14. Ảnh hưởng của tỷ lệ acetate/SO 42- tới khả năng tạo sulfide của hỗn hợp chủng DM10 ............................................................................................. 42 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Hình 3.15. Ảnh hưởng của tỷ lệ acetate/SO 42- tới khả năng khử sulfate ............ 42 của hỗn hợp chủng DM10 ................................................................................ 42 Hình 3.16. Ảnh hưởng của tỷ lệ benzoate/SO 42- tới khả năng tạo sulfide .......... 43 của hỗn hợp chủng DM10 ................................................................................ 43 Hình 3.17. Ảnh hưởng của tỷ lệ benzoate/SO 42- tới khả năng khử sulfate ......... 43 của hỗn hợp chủng DM10 ................................................................................ 43 Hình 3.18. Ảnh hưởng của tỷ lệ methanol/SO42- tới khả năng tạo sulfide ......... 44 của hỗn hợp chủng DM10 ................................................................................ 44 Hình 3.19. Ảnh hưởng của tỷ lệ methanol/SO42- tới khả năng khử sulfate ........ 44 của hỗn hợp chủng DM10 ................................................................................ 44 Hình 3.20. Ảnh hưởng của tỷ lệ glucose/SO 42- tới khả năng tạo sulfide ............ 45 của hỗn hợp chủng DM10 ................................................................................ 45 Hình 3.21. Ảnh hưởng của tỷ lệ glucose/SO 42- tới khả năng khử sulfate .......... 45 của hỗn hợp chủng DM10 ................................................................................ 45 Hình 3.22. Ảnh hưởng của tỷ lệ citrate/SO 42- tới khả năng tạo sulfide .............. 46 của hỗn hợp chủng DM10 ................................................................................ 46 Hình 3.23. Ảnh hưởng của tỷ lệ citrate/SO 42- tới khả năng khử sulfate ............. 46 của hỗn hợp chủng DM10 ................................................................................ 46 Hình 3.24: Ảnh hưởng của hàm lượng chì lên khả năng tạo sulfide của hỗn hợp chủng DM10 .................................................................................................... 48 Hình 3.25: Ảnh hưởng của hàm lượng chì lên khả năng khử sulfate của hỗn hợp chủng DM10 .................................................................................................... 48 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
MỞ ĐẦU Ô nhiễm kim loại nặng nói chung và ô nhiễm chì nói riêng từ quá trình khai thác mỏ, cơ sở sản xuất, tái chế pin, ắc quy, chất dẻo tổng hợp, sơn, thuốc nổ, mực in, bột màu, cơ sở mạ điện...gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh vật sống và con người. Chì xâm nhập vào cơ thể người chủ yếu qua đường hô hấp, tiêu hóa, gây ức chế một số enzyme quan trọng, làm rối loạn quá trình tạo huyết ở tủy, phá vỡ quá trình tạo hồng cầu, gây hại đến hệ thần kinh, nhất là hệ thần kinh của trẻ sơ sinh. Vì vậy, việc tìm kiếm các giải pháp an toàn và hiệu quả để xử lý nước thải nhiễm chì đang được các nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu. Hiện nay có nhiều phương pháp được áp dụng để xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng nói chung và chì nói riêng như hóa học, hóa lý và sinh học. Mặc dù xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng bằng các phương pháp hóa học và hóa lý (kết tủa hóa học, oxy hóa - khử, trao đổi ion, xử lý điện hóa, sử dụng màng…) đạt tiêu chuẩn môi trường cho phép nhưng các phương pháp này đều có chi phí xử lý cao do sử dụng hóa chất, vật liệu đắt tiền, đồng thời tạo ra lượng cặn lớn từ kết tủa kim loại và hóa chất tồn dư gây ô nhiễm thứ cấp cho môi trường. Hơn nữa, các phương pháp này không loại bỏ được các chất bẩn hữu cơ hòa tan trong nước. Vì vâ ̣y, việc lựa cho ̣n phương pháp sinh ho ̣c, đặc biệt là loại chì từ nước thải ô nhiễm qua quá trình khử các ion chì từ dạng hòa tan độc hại (Pb 2+) sang dạng muối sulfide chì bền vững (PbS↓), không độc hại bằng vi khuẩn khử sulfate (KSF) đang thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới bởi ưu điểm là hiệu quả xử lý cao, giá thành xử lý phù hợp, không tạo hóa chấ t tồ n dư gây ô nhiễm thứ cấ p, lượng cặn tạo ra từ kết tủa sulfide bền vững trong khoảng pH rộng dễ thu hồi và tái chế. Để khắc phục tình trạng ô nhiễm nước thải ở làng nghề, khu cụm công nghiệpsản xuất tái chế kim loại nói chung và chì nói riêng, cùng với nhu cầu đưa ra các giải pháp hiệu quả xử lý nước thải ô nhiễm chì phù hợp với điều kiện 1
Việt Nam, chúng tôi tiến hành nghiên cứu: “Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới sự sinh trưởng của hỗn hợp chủng vi khuẩn khử sulfate nhằm ứng dụng xử lý nước thải ô nhiễm chì ở Việt Nam”. * Mục tiêu của luận văn - Lựa chọn hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF có khả năng chống chịu chì cao. - Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và khả năng loại chì của hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF lựa chọn nhằm ứng dụng xử lý nước thải ô nhiễm chì ở Việt Nam. * Nội dung luận văn - Nuôi cấ y là m giàu các hỗn hợp chủng vi khuẩ n KSF từ các mẫu bùn và nước nhiễm chì - Sàng lọc và tuyển chọn hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF có khả năng chống chịu chì cao -Nghiên cứu ảnh hưởng của pH tới sinh trưởng của hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF lựa chọn - Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới sự sinh trưởng của hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF lựa chọn - Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn carbon tới sinh trưởng của hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF lựa chọn - Nghiên cứu ảnh hưởng của chì tới sinh trưởng của hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF lựa chọn 2
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 1.1. Ô nhiễm kim loại nặng 1.1.1. Nguồn thải của kim loại nặng Nguồn thải của kim loại được chia thành 2 nhóm chính là nguồn tự nhiên và nhân tạo: * Nguồn tự nhiên: - Kim loại trong đất đá, xâm nhập vào thủy vực qua quá trình tự nhiên, phong hóa xói mòn. - Sự rửa trôi từ nơi khai khoáng và những bãi chứa chất thải rắn. - Khi khí quyển bị ô nhiễm sẽ trở thành nguồn chính dẫn vào đất theo con đường lắng đọng: các sol khí của các kim loại trong khí quyển được khuyếch tán, các phần tử kim loại tỷ trọng lớn sẽ rơi xuống đất dưới dạng kết tủa khô hay kết tủa ướt khi mưa. * Nguồn nhân tạo - Quá trình khai thác mỏ - Hoạt động công nghiệp (dệt nhuộm, chất dẻo tổng hợp, sơn, thuốc nổ, mực in, bột màu, cơ sở mạ điện, thuộc da, công nghiệp giấy...) - Hoạt động nông nghiệp (phân bón, thuốc trừ sâu...) - Làng nghề sản xuất, tái chế đồ dùng bằng kim loại (tái chế chì, mạ, luyện thép, đúc đồng....) 1.1.2. Tính độc của kim loại nặng Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3 [30]. Chúng tồn tại trong khí quyển (dạng hơi), thủy quyển (các muối hòa tan), địa quyển (dạng rắn không tan, khoáng, quặng...) và sinh quyển (trong cơ thể con người, động thực vật). Trong số 70 kim loại tồn tại trong tự nhiên, chỉ có một số nguyên tố là cần thiết cho sinh vật ở một ngưỡng nào đấy, chúng là các nguyên tố vi lượng như: Cu, Zn, Mn, B, Mo... Đa số các kim loại nặng như Pb, Hg, Cd, 3
As... không cần thiết cho sự sống, với đặc tính bền vững trong môi trường, khả năng gây độc ở liều lượng thấp và tích lũy lâu dài ở chuỗi thức ăn, những kim loại nặng này được xem như chất thải nguy hại tác động tiêu cực đến môi trường sống của sinh vật và con người [7]. Kim loại nặng xâm nhập vào cơ thể người và sinh vật chủ yếu qua đường hô hấp, tiêu hóa và da. Chúng tác động đến gốc sulfate làm vô hiệu hóa các enzym, gây cản trở sự chuyển hóa của các chất qua màng tế bào của người và sinh vật. Hơn nữa, kim loại nặng có xu hướng tạo kết tủa với các muối hoặc làm xúc tác trong một số quá trình phân hủy các protein có nhóm axít cacboxyl (COOH) và nhóm amin (NH2). Đây là những nhóm liên kết với các kim loại nặng. Các kim loại như Cd, Cu, Pb, Hg liên kết với màng tế bào ngăn cản quá trình vận chuyển chất qua màng, gây ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng kim loại nặng có thể: - Gây rối loạn hành vi của con người do tác động trực tiếp đến chức năng tư duy và thần kinh - Gây độc cho các cơ quan trong cơ thể như máu, gan, thận, cơ quan sản xuất hoocmon, cơ quan sinh sản, hệ thần kinh - Gây rối loạn chức năng sinh hóa trong cơ thể làm tăng khả năng dị ứng gây biến đổi gen [3]. Khả năng gây độc của kim loại nặng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như hàm lượng, con đường xâm nhập, dạng tồn tại và thời gian gây ra mức độ nhiễm độc khác nhau. Bảng 1.1. Tác hại của một số kim loại nặng đến sức khỏe con người[40] STT Nguyên tố Nguồn thải Tác hại 1 As Thuốc trừ sâu, chất thải hóa Rất độc, gây ung thư học 2 Cd Chất thải công nghiệp, chất Đảo ngược vai trò hóa sinh thải trong khai thác quặng, của enzyme, gây cao huyết mạ kim loại ống dẫn nước áp, hỏng thận, phá hủy 4
cácmô và hồng cầu, có tính độc với động vật 3 Be Than đá, năng lượng hạt nhân Độc tính mạnh và bền, gây và công nghiệp vũ trụ ung thư 4 B Than đá, sản xuất chất tẩy Độc với một số loại cây rửa, chất thải công nghiệp 5 Cr Mạ kim loại Cr(VI) rất độc, gây ung thư 6 F(ion) Các nguồn địa chất tự nhiên, Phá hủy xương, gây vết ở chất thải công nghiệp, chất bổ răng sung 7 Pb Mỏ quặng chì, sản xuât pin, Gây thiếu máu, tổn ắc quy, chất dẻo tổng hợp, thương, thận, rối loạn thần sơn, thuốc nổ, mực in, bột kinh, sẩy thai màu, bút chì, xăng pha chì 8 Mn Chất thải công nghiệp mỏ Tổn thương hệ thần kinh trung ương, thận và phổi 9 Hg Chất thải công nghiệp mỏ, Thủy ngân dễ bay hơi ở thuốc trừ sâu, than đá nhiệt độ thường nếu hít phải sẽ rất độc đến hệ thần kinh, hệ tiêu hóa, phổi, thận có thể gây tử vong 10 Zn Chất thải công nghiệp, mạ Gây đau bụng, kích ứng da, kim loại, hệ thống ống dẫn buồn nôn, thiếu máu 5
Tính độc hại của các kim loại nặng đối với các sinh vật khác nhau là không giống nhau [6]. Bảng 1.2. Mức độ tác động của các kim loại nặng đến các sinh vật Sinh vật Tính độc hại Động vật nguyên sinh Hg >Pb> Ag > Cu > Cd > Ni Giun đốt Hg > Cu > Zn >Pb> Cd Động vật có xương sống Ag > Hg > Cu >Pb > Cd > Zn > Cr Vi khuẩn Nitrat hóa Ag > Hg > Cu > Cd >Pb > Cr > Zn Tảo Hg > Cu > Cd > Fe > Cr > Zn > Ni > Co > Mn Nấm Ag > Hg > Cu > Cd > Cr > Ni >Pb> Co > Zn Thực vật bậc cao Hg >Pb> Cu > Cd > Cr > Ni > Zn Nhìn chung các nguyên tố như Hg, Cu, As, Cd, Zn, Cr đều có tính độc khá cao đối với sức khỏe của con người, mức độ độc của từng nguyên tố được trình bày trong bảng 1.3 [6]. Bảng 1.3. Tác động của kim loại nặng đến các bộ phận của cơ thể người Bộ phận vùng Nguyên tố Các tác động Hệ thần kinh trung ương CH3Hg; Hg, Hư hại não: giảm chức năng sinh lý Pb2+ của nơtron Hệ thần kinh ngoại vi CH3Hg; Hg Đi lại phản xạ không bình thường Pb2+ Tác động tới nơtron ngoại vi As Bệnh thần kinh ngoại vi Hệ bài tiết Hg2+ Bệnh thận, bệnh đường tiết niệu As Rối loạn đường tiết niệu Gan As Bệnh sơ gan 6
Hệ thống máu Pb Kìm hãm sinh tổng hợp máu Cd Thiếu máu nhẹ As Thiếu máu Miệng, tóc, đường hô Hg2+ Viêm miệng hấp As Loét, lên nhọt, hói đầu Hg Gây tác động đến cuống phổi Se Sưng hoặc viêm đường hô hấp Xương Cd Nhuyễn xương Se Mục răng Hệ thống tim mạch Cd, As Mỡ tim Hệ thống sinh sản CH3Hg, As, Sảy thai Pb Ung thư Cd, As Phổi, da, tuyến tiết niệu 1.1.3. Ô nhiễm chì Chì (tên Latinh là Plumbum, gọi tắt là Pb) là nguyên tố hóa học nhóm IV trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev; số thứ tự nguyên tử là 82; khối lượng nguyên tử bằng 207,2; nóng chảy ở 327,4oC; sôi ở 1,725oC; khối lượng riêng bằng 11,34g/cm3. Chì là kim loại màu xám nhạt, không mùi, không vị, không hòa tan trong nước, không cháy. Chì rất mềm và nặng nhất trong tất cả các kim loại thông thường. Do mềm nên chì rất dễ gia công (có thể dùng dao cắt) và nghiền thành bột. Tuy nhiên, chỉ cần bổ sung một lượng nhỏ các nguyên tố như antimony, bismuth, asen, đồng hay kim loại kiềm thổ là có thể tăng độ cứng của chì lên đáng kể. Vì vậy, trong công nghiệp chế tạo máy, chì thường được dùng dưới dạng hợp kim [1]. 7
1.3.1.1. Nguồn ô nhiễm Chì được thải ra từ mỏ quặng chì, cơ sở sản xuất pin, ắc quy, chất dẻo tổng hợp, sơn, thuốc nổ, mực in, bột màu…Chì tích đọng trong xương và hồng cầu gây rối loạn tủy xương, đau khớp, viêm thận, liệt, thần kinh…Nhiễm độc chì có thể gây tử vong cho người thậm chí với liều lượng nhỏ. Trong tự nhiên, chì là nguyên tố vi lượng có trong thành phần của vỏ trái đất. Hàm lượng chì trong vỏ trái đất khoảng 13,0 µg/g [10]. Chì tồn tại trong khoảng 84 khoáng chất, điển hình là galen PbS, ngoài ra còn có cemsute PbCO 3, cunglesite PbSO4…Quá trình phong hóa đá cũng gây nên một lượng chì nhỏ xâm nhập vào đất đặc biệt là các loại đá trầm tích có chứa lưu huỳnh; đá phiến sét. Do vậy đất hình thành trên các loại đá này thường có hàm lượng chì giàu hơn đất khác. Tuy nhiên, nguồn phát sinh tự nhiên này chỉ gây ô nhiễm một lượng không đáng kể. Chính các hoạt động nhân tạo của con người mới là những nguồn chủ yếu nhất phát thải chì ra ngoài môi trường, gây tình trạng ô nhiễm và nhiễm độc chì. Trong tổng lượng chì phát sinh ra ngoài môi trường, chì từ các hoạt động nhân tạo chiếm tới 95%. Chì được sử dụng hầu như ở mọi lĩnh vực trong đời sống con người, do đó nguồn gây ô nhiễm chì xảy ra trên diện rộng ở hầu hết loại hình sản xuất và sinh hoạt của xã hội. Sau đây là một số nguồn chính gây ô nhiễm chì [1].  Trong công nghiệp Công nghiệp khai khoáng và luyện kim là nguồn phát thải chì lớn nhất. Không chỉ riêng ngành khai thác và tinh chế chì mà cả ngành khai thác và tinh chế nhiều kim loại cũng phát sinh các chất thải chứa chì. Những dòng thải chứa chì trong loại hình công nghiệp này bao gồm: - Chất thải rắn từ các khu khai thác và tuyển quặng - Nước thải ở các khu vực mỏ, khu tuyển quặng, luyện quặng - Nước thải tại các lò luyện quặng 8
Chất thải, chủ yếu là nước thải của một số ngành công nghiệp khác như sản xuất ac quy, sản xuất sơn, bột màu… cũng là nguồn phát thải rất đáng kể chì ra môi trường.  Trong nông nghiệp Nguồn phát thải chì trong nông nghiệp chủ yếu là từ thuốc trừ sâu và từ khói thải của các máy nông nghiệp chạy bằng nhiên liệu xăng pha chì. Qua quá trình sa lắng ướt, chì sẽ xâm nhập vào nguồn nước ngầm, nước mặt…gây ô nhiễm.  Trong hoạt động quân sự Chì được sử dụng trong ngành chế tạo đạn dược phục vụ cho mục đích quân sự chiếm một lượng không nhỏ tổng lượng chì được con người sử dụng. Ngoài ra, chì còn được phát thải từ việc sử dụng xăng pha chì trong các động cơ, xe cộ như xe tăng, máy bay…  Làng nghề tái chế kim loại Ở Việt Nam, ngoài các nguồn phát sinh chì kể trên, các làng nghề cơ khí, sản xuất và tái chế kim loại thải ra môi trường lượng lớn kim loại nặng. Trong đó, phải kể đến làng nghề nấu và tái chế chì thôn Đông Mai, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên. Tại đây có 61/529 hộ thu gom tái chế chì, số lao động tham gia là trên 500 người. Cả làng có khoảng 2 cơ sở và nhiều hộ gia đình nấu chì, công suất một ngày có thể nấu trên 10 tấn chì, nguồn nguyên liệu được người dân sử dụng để tái chế chì là những bình acquy đã qua sử dụng. Do quy trình và công cụ tái chế lạc hậu, nguyên liệu là phế liệu, các cơ sở sản xuất nằm xen kẽ các khu dân cư dẫn đến việc xử lý nước thải gặp nhiều khó khăn, nước thải và phế thải từ các quy trình tái chế này không qua xử lý đã đổ thẳng vào ao, hồ, sông ngòi tưới tiêu. Cùng với ý thức bảo vệ môi trường của người dân chưa cao nên môi trường ở đây đã và đang ngày càng ô nhiễm nghiêm trọng. Hàm lượng chì trong nước mặt ở thôn Đông Mai đều vượt quá mức cho phép từ 7,7 đến 15 lần. Hàm lượng chì trong nước tiểu của dân trung bình từ 0,24 đến 0,54 mg/lít, cao gấp 2-4 lần mức cho phép. Ngoài ra, ở nơi ao hồ đãi và đổ xỉ, hàm lượng là 3,278mg/l, vượt quá tiêu chuẩn cho phép từ 32-65 lần...[2]. Điều này tác động 9