Xác định hàm lƣợng một số kim loại nặng trong bèo tây, rong đuôi chồn và rong xương cá tại 3 nguồn nước ở thành phố Thái Nguyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG BÈO TÂY, RONG ĐUÔI CHỒN VÀ RONG XƢƠNG CÁ TẠI 3 NGUỒN NƢỚC Ở THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN Lê Hữu Thiềng * , Lê Huy Hoàng Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên TÓM TẮT Trong bài báo này, chúng tôi xác định hàm lượng một số kim loại nặng: đồng(Cu), chì(Pb), kẽm(Zn), crôm(Cr), cadimi(Cd) trong bèo tây, rong đuôi chồn, rong xương cá, sống trong ba môi trường nước khác nhau ở thành phố Thái Nguyên. Kết quả cho thấy: hàm lượng mỗi kim loại trong bèo tây nhiều hơn ở rong đuôi chồn, rong xương cá. Tổng hàm lượng các kim loại trong cả ba loài cây lấy ở suối cạnh nhà máy cơ khí Z 115 nhiều hơn ở ao dân cư phường Tân Thịnh và trong hồ Thổ Hồng. Từ khóa: Kim loại nặng, bèo tây, rong đuôi chồn, rong xương cá, Thái Nguyên. MỞ ĐẦU Trên thế giới, việc sử dụng các thực vật thủy sinh để đánh giá chất lượng môi trường nước đã đạt nhiều thành tựu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn [2,3,4]. Ở Việt Nam hướng nghiên cứu này còn rất mới mẻ, chỉ có số ít công trình nghiên cứu đã công bố. Trong thành phố Thái Nguyên số ao, hồ, suối chảy qua có các thực vật thủy sinh sống tương đối nhiều. Để bước đầu có cơ sở đánh giá khả năng hấp thụ, tích lũy một số kim loại nặng từ môi trường nước của bèo tây, rong đuôi chồn, rong xương cá, chúng tôi xác định hàm lượng đồng, chì, kẽm, crôm, cadimi có trong chúng. THỰC NGHIỆM Hoá chất và thiết bị Hóa chất Các hoá chất được sử dụng bao gồm: HNO3, HCl, HClO4, Mg(NO3)2 , nước cất hai lần, đều thuộc loại tinh khiết PA. Thiết bị Hàm lượng một số kim loại nặng được xác định trên máy đo phổ hấp thụ nguyên tử Thermo của Anh. Ngoài ra chúng tôi  Lê Hữu Thiềng, Tel: 0982859002 còn sử dụng một số thiết bị và các dụng cụ khác như tủ sấy Jeiotech (Hàn Quốc), lò nung (Trung Quốc), chén thạch anh, bình Kendan.... Lấy mẫu Bèo tây, rong đuôi chồn, rong xương cá cùng lấy ở ba vị trí khác nhau trong thành phố Thái Nguyên. - Mẫu 1: lấy ở suối cạnh nhà máy cơ khí Z 115. - Mẫu 2: lấy ở ao dân cư phường Tân Thịnh. - Mẫu 3: lấy ở hồ Thổ Hồng, thuộc khu bắc của hồ Núi Cốc Thời gian lấy các mẫu - Bèo tây: lấy tháng 5 và tháng 12 năm 2008 - Rong đuôi chồn, rong xương cá lấy tháng 12 năm 2008. Các mẫu cây lấy ngẫu nhiên được rửa sạch bằng nước máy sau đó bằng nước cất, đem cắt nhỏ rồi sấy khô ở 850C trong 45 giờ [4]. Xác định hàm lƣợng đồng, chì, kẽm, crôm, cadimi bằng phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa F-AAS -Quy trình chuẩn bị mẫu phân tích Lê Hữu Thiềng và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 59(11): 28 - 31 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Cân 1 gam mỗi loại mẫu cây đã nghiền mịn cho vào chén thạch anh, thêm 0,25 gam Mg(NO3)2, 1 ml HNO3 35%; trộn đều, đem nung 3 giờ đầu ở 4500C , sau đó ở nhiệt độ 5500C trong thời gian 2 giờ. Hòa tan tro thu được của bèo tây bằng dung dịch HCl 2N, của tro rong đuôi chồn và rong xương cá bằng hỗn hợp HNO3 : HClO4 theo tỉ lệ 4:1 về thể tích (hòa tan tro trong bình Kendan, đun sôi nhẹ để tan hết cặn) . Định mức các dung dịch thu được bằng nước cất hai lần đến thể tích xác định rồi đem xác định hàm lượng các kim loại bằng phép đo F-AAS [4,5]. - Các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử. Theo [1], các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của đồng, chì, kẽm, crôm, cadimi phù hợp, đã khảo sát và chọn ,được chỉ ra ở bảng 1. Mỗi mẫu phân tích được lặp lại 3 lần. Các số liệu xử lý bằng phần mềm SOLAAR AA system. Hàm lượng các kim loại được biểu diễn theo mg/kg trọng lượng tươi. Bảng 1. Các điều kiện đo phổ F-AAS của đồng, chì, kẽm, crôm, cadimi Nguyên tố Bƣớc sóng (nm) Khe đo (nm) Cƣờng độ đèn HCL Chiều cao đèn (mm) Tốc độ dòng khí(ml/phút) Khoảng tuyến tính (mg/l) Cu 324.8 0.02 - 0.50 80.00 7.00 1.20 0-3 Pb 217.0 0.20 - 0.50 80.00 7.00 1.20 0-5 Zn 232.0 0.20 - 0.50 80.00 7.00 1.20 0-5 Cr 357.9 0.20 - 0.50 80.00 7.00 1.20 0-10 Cd 213.9 0.20 - 0.50 80.00 7.00 1.20 0-5 Bảng 2. Hàm lượng đồng, chì, kẽm, crôm, cadimi trong bèo tây (mg/kg trọng lượng tươi) Thời gian lấy mẫu Mẫu Hàm lƣợng kim loại ( mg /kg) Cu Pb Zn Cr Cd Tháng 5 1 0,5756 1,6821 0,3624 0,6403 0,9442 2 0,7135 1,2452 0,1944 0,2379 0,1238 3 0,0567 0,0256 0,0096 0,0160 0,0252 Tháng 12 1 1,2338 2,5366 0,6110 1,0317 1,6804 2 0,9395 1,7649 0,2664 0,3545 0,2729 3 0,0733 0,0401 0,0651 0,0227 0,0446 Lê Hữu Thiềng và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 59(11): 28 - 31 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 1. So sánh hàm lượng một số kim loại (mg/kg trọng lượng tươi) trong bèo tây lấy tháng 5 năm 2008 Hình 2. So sánh hàm lượng một số kim loại (mg/kg trọng lượng tươi) trong bèo tây lấy tháng 12 năm 2008 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết quả xác định hàm lƣợng đồng, chì, kẽm, crôm, cadimi trong bèo tây Các số liệu thực nghiệm của quá trình phân tích được chỉ ra ở bảng 2, biểu diễn trên hình 1. Kết quả cho thấy tổng hàm lượng các kim loại đồng, chì, kẽm, crôm, cadimi trong bèo tây lấy ở hai thời gian khác nhau trong năm ở suối cạnh nhà máy cơ khí Z 115 đều nhiều hơn ở ao dân cư phường Tân Thịnh và hồ Thổ Hồng (của bèo tây tháng 5 nhiều hơn gấp ~ 1,7 lần ở ao dân cư phường Tân Thịnh, ~ 31 lần ở hồ Thổ Hồng; của bèo lấy tháng 12 nhiều hơn gấp tương ứng ~ 2 lần và 29 lần ). Trong bèo tây ở suối cạnh nhà máy cơ khí Z 115 và ở ao dân cư phường Tân Thịnh có hàm lượng chì nhiều nhất, hàm lượng kẽm ít nhất so với các kim loại khác. Ở hồ Thổ Hồng hàm lượng đồng nhiều nhất, hàm lượng kẽm ít nhất. So sánh hàm lượng kim loại giữa các vị trí lấy mẫu cây, hàm lượng chì biến đổi nhiều nhất (chì trong bèo tây lấy tháng 5 ở suối cạnh nhà máy cơ khí Z 115 nhiều hơn gấp 66 lần, lấy tháng 12 nhiều hơn 63 lần của bèo ở hồ Thổ Hồng ). Với đồng, kẽm, crôm, cadimi hàm lượng biến đổi tương ứng lần lượt là 10 và 17 lần; 38 và 9 lần; 40 và 45 lần; 37 và 38 lần. Hàm lượng mỗi kim loại trong các mẫu bèo lấy tháng 12 nhiều hơn lấy tháng 5 trong cùng năm, đó là do độ tuổi mà khả năng tích lũy các kim loại của nó khác nhau [2]. Kết quả xác định hàm lƣợng đồng, chì, kẽm. crôm, cadimi trong rong đuôi chồn, rong xƣơng cá Các số liệu thực nghiệm được chỉ ra ở bảng 3, biểu diễn trên hình 3 và hình 4. Kết quả cho thấy tổng hàm lượng các kim loại đồng, chì, kẽm, crôm, cadimi trong rong đuôi chồn, rong xương cá lấy ở suối cạnh nhà máy cơ khí Z 115 là nhiều nhất, ở hồ Thổ Hồng là ít nhất (nhiều hơn gấp 15 lần trong rong đuôi chồn, 19 lần trong rong xương cá). Trong đó hàm lượng kẽm biến đổi rất rộng (từ 0,0631 mg/kg tới 1,0277 mg/kg trong rong đuôi chồn; từ 0,0685 mg/kg tới 0,6541 mg/kg trong rong xương cá). Độ biến đổi hàm lượng đồng là ít nhất (0,3370 mg/kg ) trong rong đuôi chồn, crôm là ít nhất (0,1406 mg/kg) trong rong xương cá. Hàm lượng của các kim loại còn lại trong mỗi loài cây biến đổi tương đối đồng đều, ở cùng cấp hàm lượng. So sánh hàm lượng các kim loại đồng, chì, kẽm, crôm, cadimi trong các cây cùng lấy ở ba vị trí khác nhau nhận thấy: tổng hàm lượng các kim loại trong bèo tây nhiều hơn trong rong đuôi chồn và rong xương cá. Hàm lượng đồng, chì, cadimi trong bèo tây là nhiều, còn trong rong đuôi chồn, rong xương cá có hàm lượng nhiều là kẽm, cadimi, crôm. Hàm lượng của mỗi kim loại, tổng hàm lượng của các kim loại trong bèo tây, rong đuôi chồn, rong xương cá lấy ở suối Lê Hữu Thiềng và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 59(11): 28 - 31 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên cạnh nhà máy cơ khí Z 115 đều cao hơn ở ao dân cư phường Tân Thịnh và hồ Thổ Hồng. Như vậy, tương quan giữa hàm lượng các kim loại trong các loài cây lấy ở cùng vị trí là mối tương quan theo chiều thuận. Có thể trong nước suối cạnh nhà máy cơ khí Z 115 có chứa các kim loại đồng, chì, kẽm, crôm, cadimi với hàm lượng nhiều hơn. Đây có thể là nguyên nhân chính để có sự hấp thụ và tích lũy các kim loại nặng trên khác nhau trong bèo tây, rong đuôi chồn, rong xương cá. Một số kết quả nghiên cứu ở Nigeria cho thấy: hầu hết các loại thực vật rất nhạy cảm với sự có mặt của các ion kim loại, thậm chí ở nồng độ rất thấp. Tuy nhiên, một số loài thực vật thủy sinh như bèo tây, các loại rong, tảo, ..., chúng không chỉ có khả năng sống trong môi trường bị ô nhiễm bởi các kim loại nặng mà còn có khả năng hấp thụ và tích lũy các kim loại nặng trong các bộ phận khác nhau của chúng. Dựa vào hàm lượng cao của các kim loại nặng trong thực vật thủy sinh có thể cho biết mức độ ô nhiễm của các nguồn nước. [5]. KẾT LUẬN Qua phân tích hàm lượng các kim loại nặng: đồng, chì, kẽm, crôm, cadimi trong bèo tây, rong đuôi chồn, rong xương cá sống ở một số nguồn nước ở thành phố Thái Nguyên, chúng tôi rút ra kết luận: - Bèo tây, rong đuôi chồn, rong xương cá lấy ở suối cạnh nhà máy cơ khí Z115, ao dân cư thuộc phường Tân Thịnh, hồ Thổ Hồng thuộc thành phố Thái Nguyên có khả năng hấp thụ và tích lũy các kim loại nặng: đồng, chì, kẽm, crôm, cadimi. - Có sự khác nhau đáng kể về hàm lượng các kim loại nặng đồng, chì, kẽm, crôm, cadimi trong bèo tây, rong đuôi chồn, rong xương cá. Hàm lượng kim loại vượt trội trong bèo tây là đồng, chì, cadimi; trong rong đuôi chồn, rong xương cá là kẽm, cadimi, crôm. - Tổng hàm lượng các kim loại trong bèo tây, rong đuôi chồn, rong xương cá lấy ở suối cạnh nhà máy cơ khí Z 115 nhiều hơn đáng kể so với lấy ở ao dân cư phường Tân Thịnh và hồ Thổ Hồng. Các đặc điểm này là cơ sở để nghiên cứu tiếp, định lượng khả năng hấp thụ, tích lũy các kim loại nặng của bèo tây, rong đuôi chồn, rong xương cá và từ đó có thể dự đoán mức độ ô nhiễm môi trường của nguồn nước ở thành phố Thái Nguyên. Bảng 3. Hàm lượng một số kim loại nặng trong rong đuôi chồn, rong xương cá ( mg/kg trọng lượng tươi) Cây Mẫu Hàm lƣợng kim loại ( mg /kg) Cu Pb Zn Cr Cd Rong đuôi chồn 1 0,3756 0,5168 1,0277 0,5339 0,6337 2 0,2645 0,2405 0,4285 0,1038 0,2520 3 0,0386 0,0364 0,0631 0,0158 0,0477 Rong xương cá 1 0,5171 0,4230 0,6541 0,1654 0,3111 2 0,3003 0,2151 0,3503 0,1038 0,1743 3 0,0194 0,0123 0,0685 0,0248 0,0165 Lê Hữu Thiềng và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 59(11): 28 - 31 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 3. So sánh hàm lượng một số kim loại (mg/kg trọng lượng tươi) trong rong đuôi chồn Hình 4. So sánh hàm lượng một số kim loại (mg/kg trọng lượng tươi) trong rong xương cá TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Phạm Luận (1998). Cơ sở lý thuyết của phương pháp phân tích phổ phát xạ và hấp thụ nguyên tử. NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. [2]. Gabriela Jamnická, Richard Hrivnák , Helena Ot’ahel’ová , Marek Skoršepa , Milan Valachoviě (2007). “Heavy metals content in aquatic plant species from some aquatic biotopes in Slovakia”.File:http: //wwwoen- iad.org. [3]. Jorie Wilson & Dr. James Moore (1997). “Chromiun and zinc uptake in Elodea densa and Ceratophyllum demersum: Applications for bioremediation”. Oregon State University Bioresource Research 4017 Ag&Life Science Corvallis, OR 97331 – 7304. [4]. N. Osmodovskaya, V. Kurilenko (2005). “Macrophytes in phytoremediation of heavy metal contaminated water and Sediments in urban in land ponds”. Geophysical Research Abstracts, Vol.7, 10510. [5]. 5.Y. Ogunlade (2000). “Notes on untilization of water hyacinth (Eichhornia crassipes) as a means of pollution control”. Department of Chemistry, Adeyemi College of Education, Ondo, Ondo State, Nigeria Lê Hữu Thiềng và cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 59(11): 28 - 31 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên SUMMARY DETERMINATION OF SOME HEAVY METALS IN EICHHORNIA CRASSIPES, CERATOPHYLLUM DEMERSUM AND MYRIOPHYLLUM SPICATUM IN THREE WATER ENVIROMENTS OF THAI NGUYEN CITY Le Huu Thieng, Le Huy Hoang College of Education - Thai Nguyen University In this paper, we determine content of some heavy metals such as copper (Cu), lead (Pb), zinc (Zn), chromium(Cr) and cadimium(Cd) containing in Eichhornia crassipes, Ceratophyllum demersum, Myriophyllum spicatum which are inhabiting in three different water environments of Thai Nguyen city. The result shows that the content of metals in Eichhornia crassipes is higher than in Ceratophyllum demersum and Myriophyllum spicatum. The total content of metals in these three kinds of plant sampled in the stream of Z115 Mechanical Engineering Factory is higher than in the ponds of the Tan Thinh district and Tho Hong Lake. Key words: Heavy metals, Eichhornia crassipes, Ceratophyllum demersum , Myriophyllum spicatum , Thai Nguyen.  Lê Hữu Thiềng, Tel:0982859002