Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật môi trường: Đánh giá hàm lượng Cu, Pb trong trầm tích tại cửa sông Sài Gòn- Đồng Nai dưới tác động của pH, độ mặn và ảnh hưởng của chúng lên phôi, ấu trùng hàu Crassostrea gigas

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

24
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung chính của luận văn này là đánh giá rủi ro tiềm ẩn của hàm lượng Cu, Pb trong trầm tích lên phôi, ấu trùng hàu Crassostrea gigas tại vùng cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật môi trường: Đánh giá hàm lượng Cu, Pb trong trầm tích tại cửa sông Sài Gòn- Đồng Nai dưới tác động của pH, độ mặn và ảnh hưởng của chúng lên phôi, ấu trùng hàu Crassostrea gigas

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- NGUYỄN VĂN PHƯƠNG ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG Cu, Pb TRONG TRẦM TÍCH TẠI CỬA SÔNG SÀI GÒN- ĐỒNG NAI DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA pH, ĐỘ MẶN VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA CHÚNG LÊN PHÔI, ẤU TRÙNG HÀU CRASSOSTREA GIGAS Chuyên ngành: Kỹ Thuật Môi trường Mã số: 9 52 03 20 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI – 2021
Công trình được hoàn thành tại: HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM. Người hướng dẫn khoa học 1: TS MAI HƯƠNG Người hướng dẫn khoa học 2. GS. TS NGUYỄN THỊ HUỆ Phản biện 1: … Phản biện 2: … Phản biện 3: …. Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Học viện, họp tại Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào hồi … giờ .., ngày … tháng … năm 202…. Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Các kim loại nặng từ các nguồn thải qua hệ thống sông lắng đọng dưới dạng trầm tích, tồn lưu lâu dài dưới đáy sông, tích tụ tại các cửa sông, bãi bồi. Điều này đã được minh chứng thông qua các nghiên cứu tồn lưu kim loại nặng trong trầm tích sông rạch Tp. Hồ Chí Minh. Hàm lượng Cd vùng nghiên cứu khoảng 0,1 mg/kg, thấp hơn so với qui chuẩn Việt Nam (4,2 mg/kg) trong khi hàm lượng Cu, Pb là đáng quan ngại. Các hoạt động của con người và biến đổi khí hậu là những tác động bất lợi chính làm biến đổi pH và độ măn môi trường. Thử nghiệm sinh học trên trầm tích kết hợp chất ô nhiễm sẽ dự báo chất lượng hệ sinh thái, bởi vì khi chúng ta quan sát thấy các tác động bất lợi tới môi trường thì hậu quả là không thể đảo ngược đối với các sinh vật sống ở đó. Các nghiên cứu đã khẳng định giai đoạn đầu đời (trứng, phôi và ấu trùng) của cá và sinh vật 2 mảnh vỏ trong đó có hàu Crassostrea gigas nhạy cảm hơn với các tác nhân ô nhiễm và thường được dùng để thử nghiệm đánh giá độc tính sinh học. Sông Sài Gòn- Đồng Nai có vai trò quan trọng trong chiến lược phát triển kinh tế - xã hội của 12 tỉnh và thành phố Nam bộ. Nguồn lợi thủy sản sông Sài Gòn- Đồng Nai thu được chủ yếu từ nguồn đánh bắt tự nhiên và nuôi thủy sản. Đề tài “Đánh giá hàm lượng Cu, Pb trong trầm tích tại cửa sông Sài Gòn- Đồng Nai dưới tác động của pH, độ mặn và ảnh hưởng của chúng lên phôi, ấu trùng hàu Crassostrea gigas” được đặt ra trong thời điểm hiện nay là hết
2 sức cấp thiết khi mà rủi ro thiệt hại nguồn thủy sản vùng cửa sông ngày càng khó kiểm soát, gây ảnh hưởng đến môi trường và sinh kế của người dân. 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án Đánh giá rủi ro tiềm ẩn của hàm lượng Cu, Pb trong trầm tích lên phôi, ấu trùng hàu Crassostrea gigas tại vùng cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai. 3. Nội dung nghiên cứu: 1. Đánh giá hàm lượng chất ô nhiễm kim loại nặng (Cu, Pb) trong trầm tích tại các cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai. 2. Khảo sát ảnh hưởng các yếu tố môi trường (pH và độ mặn) lên quá trình giải phóng các kim loại nặng (Cu, Pb) trong trầm tích cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai. 3. Đánh giá khả năng hấp phụ (Cu2+, Pb2+) của trầm tích cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai. 4. Nghiên cứu độc tính trầm tích cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai được thêm chuẩn (Cu2+, Pb2+) đến phôi, ấu trùng hàu Crassostrea gigas. Bố cục của luận án: Luận án gồm 114 trang với 27 bảng, 64 hình, 178 tài liệu tham khảo. Luận án gồm các phần như sau: Mở đầu (4 trang), Chương 1 Tổng quan (34 trang), Chương 2 Phương pháp nghiên cứu (14 trang), Chương 3 Kết quả và Thảo luận (60 trang), Kết luận – Kiến nghị (2 trang)
3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về chất ô nhiễm Cu và Pb trong trầm tích cửa sông Tồn lưu Cu, Pb trong trầm tích cửa sông đang diễn biến theo xu hướng tăng do các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt. Các đánh giá hiện trạng theo SQG - EPA và các chỉ số được nhiều nhà nghiên cứu sử dụng để đánh giá hiện trạng ô nhiễm kim loại trong trầm tích cửa sông. 1.2 Các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình giải phóng các kim loại nặng trong trầm tích khu vực cửa sông. pH và độ mặn môi trường nước là 2 trong các thông số có ảnh hưởng đến quá trình giải phóng kim loại trong trầm tích cửa sông mà có thể là rủi ro tiềm ẩn độc tính Cu và Pb lên sinh vật nước, đặc biệt lên hàu Thái Bình dương. 1.3 Phương pháp thử nghiệm độc tính trầm tích được thêm chuẩn kim loại nặng Thử nghiệm dùng dung dịch lắng của trầm tích được thêm chuẩn cho phơi nhiễm với phôi, ấu trùng trong 2 giờ hoặc 24 giờ. Điểm kết thúc của tất cả các thử nghiệm là khả năng của phôi, ấu trùng hàu phân chia tế bào hay phát triển đến giai đoạn ấu trùng hình chữ D trong vòng 24 giờ. 1.4 Giới thiệu về cửa sông Sài gòn - Đồng Nai Hệ thống sông Sài Gòn – Đồng Nai có 2 cửa sông Thị Vải và Soài Rạp có đặc thù rất khác nhau, nơi phù hợp phát triển cảng biển nước sâu, nơi có vùng cửa sông rộng, tiếp giáp rừng ngập mặn Cần giờ rất thích hợp nuôi trồng thủy sản và bảo
4 tồn đa dạng sinh học, đây cũng chính là lý do nghiên cứu lựa chọn. CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 2.2 Phương pháp thu và xử lý mẫu trầm tích Phương pháp thu và xử lý mẫu trầm tích theo TCVN 6663-15 2.3 Phương pháp phân tích mẫu  Xác định pH trầm tích theo TCVN 5979.  Xác định độ mặn theo TCVN 6194.  Xác định các chỉ tiêu kim loại nặng trong dung dịch bằng máy quang phổ phát xạ ghép cặp ngọn lửa plasma Spectro ICP-OES.  Xác định tổng carbon hữu cơ (TOC) theo TCVN 8941. 2.4 Thí nghiệm khảo sát pH và độ mặn lên quá trình giải phóng Cu và Pb trong trầm tích 2.4.1 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng pH lên quá trình giải phóng Cu và Pb trong trầm tích Sáu mức độ pH khác nhau có giá trị từ 2 đến 12 được chuẩn bị (bao gồm cả pH ≤ 2 và ≥ 12) trong đó có giá trị pH tự nhiên (không bổ sung axit hoặc bazo). Sử dụng axit/bazo bổ sung có nồng độ: pH = 2 sử dụng HNO3 2,5 M, pH = 4 sử dụng HNO3 1M và pH = 6 sử dụng HNO3 0,25 M; tương tự cho các nồng độ NaOH. Mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần và tính kết quả trung bình. Lấy 15 gam mẫu trầm tích (qui đổi theo cân khô) đã qua sàng 1mm cho vào bình Erlenmeyer 250 mL có nút nhám.
5 Nước cất và axit/bazo điều chỉnh đảm bảo tỉ lệ lỏng/rắn (L/S) là 10 (mL/g). Sử dụng HNO3 và NaOH để ổn định pH của các công thức thí nghiệm (sử dụng Metromh 848 Titrino plus). Các bình được lắc với tốc độ 350 vòng/phút bằng thiết bị lắc GFL 3015 của Đức (đảm bảo trầm tích được lơ lửng trong quá trình thí nghiệm). Kiểm tra sau khoảng 15, 30, 60 phút để tránh tăng áp suất. Nhiệt độ giữ không đổi trong suốt quá trình thử nghiệm là 27 ºC.  Giai đoạn A: từ thời gian bắt đầu t0 đến (t0+4 giờ): bổ sung axit hay bazo. Giá trị pH này được sử dụng là pHstart.  Giai đoạn B: từ (t0+4 giờ) đến (t0+44 giờ): thời gian cân bằng.  Giai đoạn C: từ (t0+44 giờ) đến (t0+48 giờ ): xác minh điều kiện cân bằng. Điều kiện đạt được khi độ lệch pH trong thời gian kiểm tra ở 4 giờ cuối cùng của thử nghiệm là dưới 0,3. Nếu pH > 0,3 cần phải tiếp tục kéo dài thêm thời gian ngâm chiết. Sau khi kết thúc, huyền phù được để lắng 15 -20 phút và lọc bằng giấy lọc Whatman (0,45 µm). Mẫu sau khi lọc được axit hóa với một giọt HNO3 đậm đặc để đưa về pH < 2. Phân tích kim loại Cu và Pb bằng ICP – OES. 2.4.2 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng độ mặn lên quá trình giải phóng Cu và Pb trong trầm tích Lấy 15 gam mẫu trầm tích qua sàng cho vào bình Erlenmeyer thủy tinh 250 mL có nút nhám. Sử dụng nước muối nhân tạo 35 ‰ pha loãng để có dãy độ mặn từ 5, 10, 15, 20, 25, 30 và 35 ‰ để phù hợp với khoảng độ mặn ở vùng cửa sông. Tỉ
6 lệ nước biển nhân tạo: trầm tích là 10:1 (mL/g) cho mỗi bình. Các bình được lắc ở 300 vòng/phút ở 25 ºC trong 24 giờ bằng thiết bị lắc GFL 3015, đây là khoảng thời gian đủ để quá trình đạt trạng thái lơ lửng và cân bằng dựa vào các thí nghiệm sơ bộ. Giá trị pH được ổn định trong phạm vi 6,5 – 7 cho tất cả các công thức thí nghiệm. Nhiệt độ giữ không đổi trong suốt quá trình thí nghiệm là 27 ±2 ºC. Sau khi kết thúc thí nghiệm, huyền phù được để lắng khoảng 20 phút và lọc bằng giấy lọc Whatman (0,45 µm). Mẫu sau khi lọc được axit hóa bằng HNO3 đậm đặc để đạt pH < 2. Mẫu dung dịch được phân tích hàm lượng kim loại Cu và Pb bằng ICP – OES. 2.5 Thí nghiệm khảo sát hấp phụ Cu2+ và Pb2+ của trầm tích cửa sông 2.5.1 Xác định cân bằng quá trình hấp phụ Cu2+, Pb2+lên trầm tích Trầm tích tươi được rửa bằng nước muối nhân tạo 3 lần, lắng gạn. Việc rửa nhằm giúp trầm tích được làm sạch để tăng cường các vị trí hấp phụ hoạt động trên trầm tích để cho các ion kim loại dễ dàng thâm nhập vào trầm tích. Trầm tích ướt sau quá trình rửa được sử dụng trong thí nghiệm, vì trầm tích khô sẽ làm thay đổi đặc tính của trầm tích và do đó, làm giảm tính đại diện của mẫu. Các thí nghiệm hấp phụ được thiết kế với tỷ lệ lỏng: rắn xấp xỉ 10:1. Các dung dịch (150 mL) được điều chế bằng cách pha loãng các dung dịch gốc (1.000 mg/L đối với Cu2+ và 10 g/L đối với Pb2+). Khoảng nồng độ của các dung dịch Cu2+ và Pb2+ điều chế thay đổi từ 0,0 đến 80,7 mg/L và 0,0 đến 5.000 mg/L, tương ứng. Các dung dịch được chuyển vào
7 bình nón 250 mL có chứa 15,0 g trầm tích (đã qui đổi về căn bản khô). Các bình hình nón được lắc bằng máy lắc GFL3015 ở khoảng 150 vòng / phút trong 24 giờ, đây là thời gian quá đủ để đạt đến trạng thái cân bằng ở nhiệt độ phòng dựa trên các thí nghiệm khảo sát sơ bộ. pH được điều chỉnh ổn định 7,0 ± 0,3 và giữ nguyên trong quá trình thí nghiệm. Kết thúc mẫu được để lắng 15 phút, gạn và ly tâm (máy ly tâm DLAB DM0636) ở tốc độ 1200 vòng / phút trong 15 phút để nước ở trên trầm tích được tách ra. Sau đó mẫu nước được axit hóa (pH < 2), đưa đi phân tích Cu2+ (hay Pb2+) bằng ICP – OES và trầm tích và dung dịch lắng được thu lại cho thí nghiệm tiếp theo. 2.5.2 Xác định động học quá trình hấp phụ Cu2+ và Pb2+ lên trầm tích Các thí nghiệm động học được thực hiện bằng cách trộn 15,0 g trầm tích với 150 mL dung dịch Cu2+ có nồng độ 66,7 mg/L và Pb2+ có nồng độ 3,333 mg/L và lắc ở 150 vòng/phút ở nhiệt độ phòng. Các mẫu được rút tại các khoảng thời gian xác định trong vòng 24 giờ, ly tâm ở 1.200 vòng / phút trong 15 phút và sau đó nồng độ kim loại được phân tích bằng ICP-OES. 2.6 Bố trí thử nghiệm độc tính trầm tích được thêm chuẩn Cu2+ và Pb2+ lên phôi hàu 2.6.1 Chuẩn bị dung dịch rửa giải trầm tích được thêm chuẩn Cu2+ và Pb2+ Qui trình thực hiện theo hướng dẫn của Giovanni Pagano, Salem Fathallan và cộng sự. Các phần rắn thu được từ phần 2.3.1 đã được lắc (máy lắc GFL3015, 150 vòng/phút) trong nước muối nhân tạo trong bình nón thủy tinh với tỷ lệ 1: 4 (trầm
8 tích/nước) trong 12 giờ, thời gian đủ để quá trình đạt cân bằng theo các thí nghiệm sơ bộ. Sau kết thúc, lắng 15 phút, gạn, và ly tâm ở 1.200 vòng / phút trong 15 phút. Sau khi ly tâm, các mẫu chất lỏng được lấy để phân tích kim loại, phần lớn dung dịch rửa giải còn lại dùng cho thử nghiệm độc tính trong vòng 24 giờ. 2.6.2 Chuẩn bị sinh vật thử nghiệm 2.6.2.1 Chuẩn bị phôi Hàu bố mẹ thu mua từ các trại nuôi hầu vùng vịnh Gành Rái, Vũng Tàu. Lựa chọn từ những con đực và con cái tốt nhất và thu trứng và tinh trùng theo các hướng dẫn, cụ thể hàu bố mẹ phải được nuôi tối thiểu khoảng 6 - 8 tháng, đồng đều, có gờ sinh trưởng thưa rõ. Trứng và tinh trùng được lựa chọn cho vào 2 cốc 250 mL riêng với 200 mL nước biển nhân tạo. Mật độ trứng được xác định từ ba lần đếm số trứng (sử dụng buồng đếm sinh vật phù du The Gridded Sedgewick Rafter), sau đó, bổ sung nước biển để đạt 6000 trứng/mL. Tương tự cho tinh trùng, đếm (sử dụng buồng đếm hồng cầu Haemocytometer) và bổ sung nước biển nhân tạo sao cho huyền phù tinh trùng đạt 2 triệu tinh trùng /mL. 2.6.2.2 Quá trình thụ tinh Trong vòng 30 phút kể từ khi thu được trứng và tinh trùng, nên cho thụ tinh. Trứng được thụ tinh với tinh trùng với tỷ lệ 1:10 trong nước biển nhân tạo có lọc (hay dung dịch rửa giải ở những nồng độ khác nhau) và mật độ 30 - 35 phôi/mL, để đảm bảo quá trình thụ tinh xảy ra.
9 2.6.3 Thử nghiệm độc tính trầm tích được thêm chuẩn Cu2+ và Pb2+ 2.6.3.1 Thử nghiệm độc tính trầm tích được thêm chuẩn Cu2+và Pb2+ lên quá trình thụ tinh của hàu Thử nghiệm độc tính trầm tích mô phỏng theo nghiên cứu Salem Fathallan, theo mô hình ASTM E 1706 – 05, theo nghiên cứu của Gamain và cộng sự và theo nghiên cứu của Mai Hương và cộng sự. Thử nghiệm độc tính được thực hiện trên các giếng Microwell 24 well loại 2 mL (loại polystyrene).  Pha nhanh huyền phù tinh trùng có mật độ 50.000 tinh trùng/mL.  Pha nhanh huyền phù trứng có mật độ 600 trứng /mL và 60 trứng/mL.  Lấy 1,0 mL (50.000 tinh trùng/mL) thêm vào lần lượt các cốc chứa 10,0 mL dung dịch rửa giải ở các nồng độ được thêm chuẩn Cu2+ (hay Pb2+).  Lấy 1,0 mL (600 trứng/mL) thêm vào lần lượt trong các cốc có chứa 10,0 mL dung dịch lắng ở các nồng độ được thêm chuẩn Cu2+ (hay Pb2+) theo thí nghiệm trên.  Quá trình thử nghiệm Sau 30 phút phơi nhiễm, tiến hành các thí nghiệm sau: Thí nghiệm (1): 1,0 mL dung huyền phù tinh trùng phơi nhiễm dung dịch rửa giải (5000 tinh trùng/mL) được thêm vào 10,0 mL dung dịch các tế bào trứng (60 trứng/mL) chưa phơi nhiễm hóa chất. Sau đó, lấy 2 mL cho vào mỗi giếng (Microwell).
10 Thí nghiệm (2): 1,0 mL dung dịch (5000 tinh trùng/mL) chưa phơi nhiễm dung dịch rửa giải được thêm vào 10,0 mL dung dịch trứng phơi nhiễm dung dịch rửa giải. Sau đó, lấy 2mL cho vào mỗi giếng (Microwell). Thí nghiệm (3): 1,0 mL tinh trùng đã phơi nhiễm dung dịch rửa giải vào 10,0 mL tế bào trứng phơi nhiễm với các dung dịch lắng. Sau đó, lấy 2mL cho vào mỗi giếng (Microwell) Thí nghiệm kiểm soát (4): 1,0 mL tinh trùng chưa tiếp xúc dung dịch rửa giải (5000 tinh trùng/mL) và 10,0 mL dung dịch các tế bào trứng (60 trứng/mL) chưa phơi nhiễm dung dịch rửa giải. Sau đó, lấy 2 mL cho vào mỗi giếng (Microwell), mỗi lần 3-5 well. Các thí nghiệm được ủ trong 2 giờ ở 24 ± 10C (C. gigas). Sau khoảng thời gian này, 100 μL dung dịch formalin 40% đã được thêm vào mỗi microwell và 1 mL được lấy từ mỗi giếng đã được kiểm tra dưới kính hiển vi Steindoref ở 40X bằng buồng đếm sinh vật phù du The Gridded Sedgewick Rafter. 2.6.3.2 Thực nghiệm độc tính trầm tích được thêm chuẩn Cu2+, Pb2+ lên quá trình phát triển ấu trùng của hàu Lấy 10,0 mL trứng trong cốc (6000 trứng/mL) cho vào bình định mức 100mL có chứa nước muối nhân tạo, bổ sung tiếp 0,3 mL tinh trùng từ cốc (2 000 000 tinh trùng/mL) và cuối cùng định mức thành 100 mL bằng nước muối nhân tạo (600 trứng/mL). Chuyển sang cố 250 mL để có bề mặt thoáng tốt.  Sau 2 giờ, hỗn hợp trứng đã thụ tinh, lấy 1,0 mL thêm vào trong các cốc có chứa 10,0 mL dung dịch rửa giải ở các nồng độ
11 khác nhau (còn khoảng 60 trứng/mL). Lắc đều và lấy cho ra 3 đến 5 well dung tích 2 mL/well.  Thực hiện tương tự với thử nghiệm kiểm soát: thay 10mL dung dịch rửa giải bằng nước muối nhân tạo.  Phôi được ủ ở 24°C trong 24 ± 2 giờ phơi nhiễm với tỉ lệ ngày đêm là 14:10, không sụt khí. Sau 24 giờ, 100 μL dung dịch formalin 40% đã được thêm vào mỗi microwell và 1,0 mL được lấy từ mỗi giếng đã được kiểm tra số ấu trùng giai đoạn D phát triển bình thường và bất thường dưới kính hiển vi STEINDOREF ở 40X bằng buồng đếm sinh vật phù du The Gridded Sedgewick Rafter. CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đánh giá hàm lượng (Cu, Pb) trong trầm tích tại các cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai.. 3.1.1 Đánh giá hàm lượng (Cu và Pb) trong trầm tích tại cửa sông Soài Rạp 3.1.1.1 Hàm lượng Cu và Pb trong trầm tích cửa sông Soài Rạp Giá trị pH, độ mặn, TOC, hàm lượng Cu và Pb trong trầm tích (Bảng 3.2) 3.1.1.2 Đánh giá hàm lượng chất ô nhiễm Cu, Pb trong trầm tích cửa sông Soài Rạp Kết quả đánh giá theo qui chuẩn cho thấy khi so sánh với quy chuẩn của Việt Nam QCVN 43:2012/BTNMT thì có thể thấy hàm lượng Cu và Pb trong trầm tích ở vùng cửa sông Soài Rạp đều nằm trong giới hạn cho phép. Các kết quả thu được từ khảo sát thực địa và đánh giá chất ô nhiễm Cu và Pb trong trầm
12 tích cửa sông Soài Rạp thấp hơn qui chuẩn Việt Nam và Pb cao hơn theo EPA, trong khi Cu thì thấp hơn và các chỉ số EF, Igeo, PLI đều cho thấy xu hướng ô nhiễm Pb là đáng quan ngại, trong khi Cu chưa cho thấy dấu hiệu ô nhiễm tại các vị trí thu mẫu, qua đó có thể khẳng định các chỉ số cả EF và Igeo đều là những công cụ phù hợp để đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong khu vực. Bảng 3.2 Kết quả TOC, pH, và độ mặn của trầm tích cửa sông Soài Rạp Độ Pb Mẫu TOC (%) pH Cu (mg/kg) mặn (‰) (mg/kg) SR 1 3,3 ± 0,2 7,3 ± 0,1 23 ± 2 16,4 ± 0,02 28,2 ± 0,02 SR 2 3,41 ± 0,21 7,3 ± 0,1 23 ± 2 16,7 ± 0,03 39,4 ± 0,02 SR 3 3,28 ± 0,22 7,3 ± 0,1 21± 2 22,5 ± 0,03 41,6 ± 0,02 SR 4 3,48 ± 0,21 7,4 ± 0,1 21± 2 18,7 ± 0,03 43,9 ± 0,02 SR 5 3,44 ± 0,12 7,3 ± 0,1 19± 2 23,6 ± 0,03 42,7 ± 0,02 SR 6 3,44 ± 0,21 7,0 ± 0,1 17± 2 16,9 ± 0,03 41,9 ± 0,02 SR 7 3,4 ± 0,2 6,9 ± 0,1 16 ± 2 24,9 ± 0,03 42,0 ± 0,02 3.1.2 Đánh giá hàm lượng chất ô nhiễm (Cu và Pb) trong trầm tích tại cửa sông Thị Vải 3.1.2.1 Hàm lượng chất ô nhiễm Cu và Pb trong trầm tích cửa sông Thị Vải Kết quả phân tích các mẫu trầm tích thu từ cửa sông Thị Vải (Bảng 3.6).
13 3.1.2.2 Đánh giá hàm lượng chất ô nhiễm Cu, Pb trong trầm tích cửa sông Thị Vải Kết quả phân tích các mẫu trầm tích sông Thị Vải (Bảng 3.6), có thể thấy hàm lượng Cu và Pb trong trầm tích nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 43:2012/BTNMT và của EPA. Bảng 3.6: Kết quả phân tích TOC, pH, độ mặn và chất ô nhiễm trong trầm tích cửa sông Thị Vải Mẫu pH Độ mặn (‰) TOC (%) Cu (mg/kg) Pb (mg/kg) TV 1 7,3±0,1 28± 2 5,3±0,2 7,9 ± 0,6 27,9 ± 0,8 TV 2 7,1±0,1 27 ± 2 4,3±0,2 14 ± 1 22,7 ± 1,1 TV 3 7,3±0,1 27± 2 2,5±0,2 6,8 ± 1 16,6 ± 1,1 TV 4 7,4±0,1 26± 2 4,4±0,2 12,1 ± 1,2 27,9 ± 1,3 TV 5 7,1±0,1 25± 2 4,9±0,1 12,7 ± 0,7 19,4 ± 0,9 TV 6 6,7±0,1 24± 2 3,8±0,2 14,8 ± 1,2 25,9 ± 1,2 TV 7 6,7±0,1 20± 2 5,1±0,2 11,4 ± 1 19,1 ± 1 Các nghiên cứu cho thấy Cu, Pb trong trầm tích vùng cửa sông Thị Vải đều gần hoặc thấp hơn qui chuẩn Việt Nam và EPA. Các chỉ số EF và Igeo cho thấy xu hướng ô nhiễm Pb là đáng quan ngại, trong khi Cu chưa cho thấy dấu hiệu ô nhiễm, PLI < 1vùng cửa sông chưa có tiến triển xấu.
14 3.2 Khảo sát ảnh hưởng pH và độ mặn lên quá trình giải phóng (Cu, Pb) trong trầm tích cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai. Nghiên cứu đã lựa chọn các mẫu trầm tích ở 3 địa điểm gồm SR3, SR5 và SR7 để khảo sát ảnh hưởng của pH và độ mặn môi trường đến quá trình giải phóng Cu và Pb. 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng pH lên quá trình giải phóng Cu, Pb khỏi trầm tích 3.2.1.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng pH lên quá trình giải phóng Cu trong trầm tích Kết quả khảo sát ảnh hưởng pH lên quá trình giải phóng Cu trong trầm tích cửa sông Soài Rạp, cho thấy quá trình giải phóng Cu ra khỏi trầm tích giảm mạnh khi giá trị pH tăng dao động trong khoảng 0,02 - 0,557 mg/L, Hình 3.22, đặc biệt khi pH từ 2 về 4. 0,60 Hàm lượng kim loại giải phóng, mg/L 0,40 Pb Cu 0,20 0,00 0 4 pH 8 12 Hình 3.22 Hàm lượng mg/L Cu và Pb giải phóng trung bình theo pH phóng trung bình theo pH
15 Nghiên cứu đã khẳng định Cu trong trầm tích có khả năng giải phóng khi pH môi trường nước thay đổi do xả thải hoặc sự cố hóa chất. 3.2.1.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng pH lên quá trình giải phóng Pb trong trầm tích Kết quả nghiên cứu quá trình giải phóng Pb ra khỏi trầm tích khi pH tăng quá trình giải phóng giảm mạnh ở cả 3 mẫu trầm tích, cao nhất ở pH = 2 và giảm dần về đến pH = 12, dao động 0,024 - 0,479 mg/L, Hình 3.22. 3.2.1.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến quá trình giải phóng Cu và Pb theo hệ số phân bố Kd Kết quả nghiên cứu cho thấy với các giá trị pH khác nhau đã làm thay đổi hệ số phân bố Kd của các kim loại nặng nghiên cứu, cụ thể với Cu dao động 38 - 904 L/kg và Pb là 89 - 1879 L/kg (Hình 3.21). Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy Kd của Pb luôn luôn lớn hơn Cu ở mọi pH từ 2 - 12 (Hình 3.21), điều này cho thấy nguy cơ Cu giải phóng nhiều hơn Pb khi pH môi trường thay đổi. 2500 Cu Hệ số phân bố Kd của 2000 Pb Cu, Pb L/kg 1500 1000 500 0 0 2 4 6 8 10 12 14 pH Hình 3.21 Hệ số phân bố Kd (L/kg) của Cu và Pb
16 Theo kết quả nghiên cứu (Hình 3.22), cho thấy, với hàm lượng Cu giải phóng dao động 0,02 – 0,58 mg/L ở cửa sông Soài Rạp đã gây tác động bất lợi cho động vật 2 mảnh vỏ. Hàm lượng Pb ở các mẫu trầm tích cửa sông Soài Rạp khi thay đổi pH, khả năng giải phóng Pb cho thấy là không ảnh hưởng đến sinh sản và phát triển của hàu ở vùng cửa sông Soài Rạp. 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng độ mặn lên quá trình giải phóng Cu, Pb khỏi trầm tích 3.2.2.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng độ mặn lên quá trình giải phóng Cu trong trầm tích Theo kết quả nghiên cứu ảnh hưởng độ mặn lên quá trình giải phóng Cu trong trầm tích vùng cửa sông Soài Rạp, cho thấy quá trình giải phóng Cu tăng trung bình từ 0,02 mg/L (tương ứng 0,86 %) lên 0,03 mg/L (tương ứng 1,27 %). Kết quả nghiên cứu cho thấy lượng Cu giải phóng từ trầm tích theo các độ mặn khác nhau có ý nghĩa thống kê với độ mặn 5, 15, 25, 35 ‰ (p < 0.05). Nhưng lượng Cu đươc giải phóng lại giảm trong khoảng độ mặn từ 5-10 ‰. 3.2.2.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng độ mặn lên quá trình giải phóng Pb trong trầm tích Kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình giải phóng Pb tăng khi độ mặn tăng diễn ra cho cả 3 mẫu trầm tích. Sử dụng phần mềm SPSS 20.0 để xác định tính sự sai khác các giá trị trung bình giữa các thí nghiệm với giá trị p < 0,05 cho thấy với độ mặn 5, 15, 30 ‰ thì Pb giải phóng khỏi trầm tích tăng có ý nghĩa thống kê.
17 3.2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng độ mặn đến quá trình giải phóng Cu và Pb theo hệ số phân bố Kd Kết quả nghiên cứu (Hình 3.29), cho thấy Kd của Cu dao động trong khoảng 1168 – 780 L/kg và Pb dao động 859 -364 L/kg, rõ ràng khi độ mặn tăng. Khi so sánh hệ số Kd của Cu và Pb, kết quả cho thấy hệ số Kd của Cu luôn lớn hơn Pb ở từng giá trị độ mặn. Theo kết quả nghiên cứu ảnh hưởng độ mặn lên quá trình giải phóng Cu và Pb trong trầm tích vùng cửa sông Soài Rạp cho thấy Cu giải phóng gây ảnh hưởng bất lợi đến sự phát triển giai đoạn sớm của hàu Thái Bình Dương nhưng với Pb thì không. 1400 Cu Pb Hệ số Kd của Cu, Pb, L/kg 1200 1000 800 600 400 200 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Độ mặn ‰ Hình 3.29 Kd (L/kg) trung bình Cu và Pb theo độ mặn
18 3.3 Đánh giá khả năng hấp phụ (Cu2+, Pb2+) của trầm tích cửa sông Sài Gòn – Đồng Nai 3.3.1 Kết quả xác định đặc tính hóa lý mẫu trầm tích tham chiếu Đánh giá mức độ ô nhiễm do Cu và Pb trong trầm tích tham chiếu nằm trong ngưỡng cho phép theo qui chuẩn theo QCVN 43:2012/BTNMT có thể sử dụng để khảo sát tiếp tục như mẫu trầm tích tham chiếu cho đánh giá độc tính trầm tích, Bảng 3.9. Bảng 3.9 Giá trị trung bình của pH, độ mặn, TOC, Cu và Pb, trong trầm tích của cửa sông Soài Rạp pH Độ mặn (‰) TOC (%) Cu (mg/kg) Pb (mg/kg) Giá trị trung bình 7,1 20 2,78 21,41 28,62 SD 0,1 2 0,22 0,02 0,02 2+ 3.3.2 Cân bằng và động học quá trình hấp phụ Cu lên trầm tích 3.3.2.1 Cân bằng hấp phụ Cu2+ lên trầm tích Kết quả tính toán các thông số hấp phụ cho thấy quá trình hấp phụ Cu2+ lên trầm tích cửa sông Soài Rạp phù hợp với mô hình Langmuir, với R2 = 0,99, KL=56 L/mg q0=0,86 mg/g và cả mô hình Freundlich, với R2 = 0,94; KF=2,7; nF = 1,8 (Bảng 3.10). 3.3.2.2 Động học hấp phụ Cu2+ lên trầm tích Dữ liệu nghiên cứu động học hấp phụ Cu2+ lên trầm tích với nồng độ dung dịch ban đầu C0 là 66,7 mg/L, với thời gian khảo sát 18 giờ. Bảng 3.11, cho thấy mô hình giả bậc hai phù