Xác định hàm lượng của một số ion kim loại nặng trong nước vào mùa khô ở thành phố Thái Nguyên

T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(42)/N¨m 2007 19 X¸c ®Þnh hµm l−îng mét sè ion kim lo¹i nÆng trong n−íc vµo mïa kh« ë thµnh phè Th¸i Nguyªn NguyÔn §¨ng §øc - NguyÔn ThÞ Thu Thuý (Khoa KH Tự nhiên&Xã hội - §H Th¸i Nguyªn) 1. Më ®Çu N−íc lµ nguån tµi nguyªn v« tËn, gi÷ mét vai trß quan träng trong qu¸ tr×nh h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn sinh quyÓn. Kh«ng thÓ cã sù sèng khi kh«ng cã n−íc. N−íc ®ãng vai trß quan träng trong s¶n xuÊt c«ng nghiÖp, n«ng nghiÖp Ngµy nay, do ®Þnh h−íng c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt n−íc, nÒn n«ng nghiÖp ®ang ®µ ph¸t triÓn kÌm theo sù gia t¨ng cña n−íc th¶i ®æ vµo c¸c l−u vùc. ë ®ã con ng−êi ®6 dïng n−íc ®Ó sinh ho¹t vµ ¨n uèng. C¸c khu c«ng nghiÖp ngµy cµng ®−îc dùng lªn ë nhiÒu n¬i th× l−îng n−íc th¶i ngµy cµng lín. Trong n−íc th¶i cã chøa mét lo¹t c¸c chÊt g©y « nhiÔm ë d¹ng h÷u c¬, v« c¬, vi sinh. C¸c ion kim lo¹i nÆng: Cr3+, Mn2+, Cu2+, Pb2+, Cd2+... lµ nh÷ng thµnh phÇn s½n cã trong n−íc th¶i c«ng nghiÖp vµ còng cã thÓ cã mÆt trong n−íc sinh ho¹t víi vi l−îng nµo ®ã. Chóng cã ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn m«i tr−êng vµ søc khoÎ con ng−êi [1]. Th¸i Nguyªn lµ mét trong nh÷ng thµnh phè c«ng nghiÖp lín, gåm cã khu c«ng nghiÖp Gang thÐp Th¸i Nguyªn, nhµ m¸y c¸n thÐp Gia Sµng, nhµ m¸y giÊy Hoµng V¨n Thô, Nhµ m¸y Z- 159, C«ng ty C¬ khÝ Ho¸ chÊt 15. ViÖc x¸c ®Þnh hµm l−îng c¸c ion kim lo¹i nÆng kÓ trªn lµ mét viÖc cÇn thiÕt hµng n¨m nh»m ®¸nh gi¸ thùc tr¹ng « nhiÔm n−íc bëi c¸c kim lo¹i trªn. Do ®ã chóng t«i tiÕn hµnh nghiªn cøu x¸c ®Þnh hµm l−îng c¸c ion kim lo¹i: Crom, Mangan, §ång, Ch×, Cadimi trong n−íc th¶i, n−íc sinh ho¹t t¹i c¸c nhµ m¸y trªn vµ c¸c l−u vùc mµ n−íc th¶i cña c¸c nhµ m¸y ®æ ra. 2. PhÇn thùc nghiÖm §Ó x¸c ®Þnh vi l−îng c¸c nguyªn tè trong n−íc theo kü thuËt quang phæ hÊp thô nguyªn tö trong ngän löa (F - AAS) chóng t«i sö dông hÖ thèng m¸y quang phæ hÊp thô nguyªn tö cña h6ng Variant (§øc) phßng thÝ nghiÖm - Trung t©m ®¹i häc N«ng l©m - §¹i häc Th¸i Nguyªn. 2.1. LÊy mÉu vµ b¶o qu¶n mÉu C¸c mÉu n−íc ®−îc lÊy theo ®óng tiªu chuÈn ViÖt Nam 6000 - 1995 t−¬ng ®−¬ng tiªu chuÈn ISO - 5667 - 11/1992 vµ b¶o qu¶n theo tiªu chuÈn 5993-1995 t−¬ng ®−¬ng tiªu chuÈn ISO 5667 - 3 - 1985 [2]. ChuÈn bÞ can nhùa poly. etylen (PE) dung tÝch 1,0 lÝt, röa s¹ch, sÊy kh« nhÑ. Tr−íc khi lÊy mÉu ph¶i tr¸ng 3 lÇn b»ng chÝnh mÉu ®ã ®Ó ph©n tÝch. Riªng n−íc suèi, ao, m−¬ng lÊy s©u c¸ch mÆt 20 - 30cm. Sau khi lÊy n−íc, läc ngay råi thªm 5ml HNO3 1: 1 cho vµo chai nhùa PE 0,5 lÝt, chai nhùa còng ®−îc tr¸ng 3 lÇn b»ng n−íc ®ã vµ m6 ho¸: Ký hiÖu ngµy lÊymÉu, ®Þa ®iÓm lÊy vµ b¶o qu¶n l¹nh ë 50C. Mét sè mÉu n−íc ®6 ®−îc lÊy t¹i c¸c khu vùc nhµ m¸y Z159, C«ng ty Gang thÐp Th¸i Nguyªn, Nhµ m¸y C¸n thÐp Gia Sµng, C«ng ty C¬ khÝ Ho¸ chÊt 15, Nhµ m¸y giÊy Hoµng V¨n Thô, XÝ nghiÖp ®óc bª t«ng B¾c Nam, BÖnh viÖn §a khoa Th¸i Nguyªn, n−íc s«ng CÇu, hå Gia Sµng ®−îc ghi ë b¶ng 1. T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(42)/N¨m 2007 20 B¶ng 1: §Þa ®iÓm vµ vÞ trÝ c¸c mÉu n−íc STT VÞ trÝ lÊy mÉu Ký hiÖu Ngµy lÊy mÉu 1 N−íc th¶i t¹i cèng ra khái nhµ m¸y Gang ThÐp G.T I 15.12.2005 2 N−íc giÕng khoan cña d©n c− Gang ThÐp G.T II 15.12.2005 3 N−íc th¶i trùc tiÕp cña Nhµ m¸y c¸n thÐp Gia Sµng GSI 15.12.2005 4 N−íc th¶i cèng ngoµi nhµ m¸y c¸n thÐp Gia Sµng G.SII 15.12.2005 5 N−íc khoan cña d©n quanh nhµ m¸y c¸n thÐp GS GSIII 15.12.2005 6 N−íc ngÇm t¹i nhµ «ng ChiÕn sè nhµ 628 - Gia Sµng GSIV 15.12.2005 7 N−íc s«ng CÇu - l−u vùc nhµ m¸y giÊy HVT ®æ ra S.C I 15.12.2005 8 N−íc giÕng (lÊy ë nhµ bµ Lai c¸ch s«ng CÇu 100m) S.C II 15.12.2005 9 N−íc th¶i trùc tiÕp tõ nhµ m¸y Z159 Z159 I 15.3.2006 10 N−íc th¶i tõ cèng ngoµi nhµ m¸y Z159 Z159 II 15.3.2006 11 N−íc khoan cña d©n c− xung quanh nhµ m¸y Z159 Z159III 15.3.2006 12 N−íc th¶i t¹i cöa ngoµi nhµ m¸y giÊy Hoµng V¨n Thô HVT I 15.3.2006 13 N−íc giÕng ngÇm nhµ d©n phÝa B¾c nhµ m¸y giÊy HVT HVT II 15.3.2006 14 N−íc giÕng ngÇm nhµ d©n phÝa Nam nhµ m¸y giÊy HVT HVT III 15.3.2006 15 N−íc th¶i bÖnh viÖn §a khoa ®æ ra sau bÖnh viÖn B.V I 15.3.2006 16 N−íc giÕng khoan cña d©n khu bÖnh viÖn §a khoa B.V II 15.3.2006 17 N−íc khoan nhµ c« Oanh khu nhµ m¸y ®óc bª t«ng B.T I 15.3.2006 18 N−íc khoan nhµ c« Thanh khu nhµ m¸y ®óc bª t«ng B.T II 15.3.2006 19 N−íc ngÇm nhµ «ng Hïng c¹nh ®óc bª t«ng B.T III 15.3.2006 20 N−íc hå - Khu vùc khoa häc tù nhiªn + CNTT KHCN 15.3.2006 21 N−íc hå khu hiÖu bé §¹i häc N«ng l©m N.L. I 15.3.2006 22 N−íc giÕng khoan nhµ «ng §øc - khu d©n c− §HNL N.L. II 15.3.2006 23 N−íc th¶i C«ng ty C¬ khÝ Ho¸ chÊt 15 CTHC I 15.3.2003 24 N−íc ngÇm nhµ bµ ChiÕn c¹nh C«ng ty c¬ khÝ ho¸ chÊt 15 CTHC II 15.3.2006 2.2. Chän c¸c th«ng sè ®o cña m¸y Sau khi nghiªn cøu vµ kh¶o s¸t c¸c th«ng sè ®o cña m¸y [3], chóng t«i ®6 chän ®−îc v¹ch ®o cho c¸c nguyªn tè, x¸c ®Þnh ®−îc c−êng ®é dßng ®Õn catot rçng (HCL) kh¶o s¸t vµ chän chiÒu cao cña ®Ìn nguyªn tö ho¸ mÉu, kh¶o s¸t vµ chän khe ®o cña m¸y. C¸c th«ng sè do ®−îc dÉn ra ë b¶ng 2. B¶ng 2. C¸c th«ng sè ®o F- AAS Nguyªn tè C¸c th«ng sè Cr Mn Cu Pb Cd 1. B−íc sãng (nm) 357,9 279,5 324,8 217,0 228,8 2. Khe ®o (nm) 0,2 0,2 0,5 1,0 0,2 3. KhÝ ®èt Axetylen kh«ng khÝ Axetylen kh«ng khÝ Axetylen kh«ng khÝ Axetylen kh«ng khÝ Axetylen kh«ng khÝ 4. C−êng ®é bãng ®Ìn (mA) 10 10 10 10 10 5. Sè lÇn ®o 3 3 3 3 3 T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(42)/N¨m 2007 21 2.3. X©y dùng ®−êng chuÈn nhê F - AAS Sau khi nghiªn cøu kho¶ng nång ®é tuyÕn tÝnh cña c¸c nguyªn tè chóng t«i ®6 x©y dùng ®−êng chuÈn cho c¸c nguyªn tè. KÕt qu¶ ®−îc dÉn ra ë b¶ng 3 vµ c¸c h×nh 1, 2, 3, 3, 4, 5 cho c¸c nguyªn tè Cr, Mn, Cu, Pb, Cd. C¸c dung dÞch chuÈn gèc cã nång ®é 1000mg/l. B¶ng 3. Nång ®é c¸c dung dÞch chuÈn cña c¸c nguyªn tè vµ ®é hÊp thô cña chóng Nguyªn tè Nång ®é chuÈn (mg/l ) §é hÊp thô (Abs) Mangan 0,1 1,0 2,0 3,0 4,0 0,0044 0,0455 0,0803 0,1051 0,1765 Crom 0,1 1,0 2,0 3,0 4,0 0,0016 0,0153 0,0289 0,0433 0,0507 §ång 0,1 1,0 2,0 3,0 4,0 0,0015 0,0328 0,0765 0,0987 0,1365 Ch× 0,1 0,3 0,5 1,0 0,0011 0,0075 0,0089 0,0105 Ca®imi 0,1 0,3 0,5 1,0 0,0188 0,0376 0,0615 0,1168 §å thÞ chuÈn cña dung dÞch chuÈn ®−îc dÉn ra ë c¸c h×nh 1, 2, 3, 4, 5 t−¬ng øng. H×nh 1: §å thÞ chuÈn cña dung dÞch Cr3+ H×nh 2: §å thÞ chuÈn cña dung dÞch Mn 2+ T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(42)/N¨m 2007 22 H×nh 3: §å thÞ chuÈn cña dung dÞch Cu2+ H×nh 4: §å thÞ chuÈn cña dung dÞch Pb2+ Sau khi x©y dùng ®−îc ®−êng chuÈn x¸c ®Þnh hµm l−îng Crom, Mangan, §ång, Ch×, Cadimi, chóng t«i ®6 x¸c ®Þnh ®−îc hµm l−îng c¸c nguyªn tè trong c¸c mÉu n−íc ®6 ®−îc m6 ho¸ ký hiÖu ë b¶ng 1, kÕt qu¶ ®o F - AAS ®−îc dÉn ra ë b¶ng 4. H×nh 5: §å thÞ chuÈn cña dung dÞch Cd2+ B¶ng 4: KÕt qu¶ x¸c ®Þnh hµm l−îng Crom, Mangan, §ång, Ch×, Cadimi nhê F – AAS (sè liÖu trung b×nh cña ba lÇn ®o) TT Ký hiÖu mÉu Hµm l−îng c¸c nguyªn tè (mg/l) Cu Cr Mn Pb Cd 1 GT I 0,073 0,074 0,053 0,042 0,032 2 GT II 0,044 0,048 0,553 0,025 0,018 3 GS I 0,043 0,062 0,028 0,038 0,039 4 GS II 0,61 0,047 0,513 0,025 0,039 5 GS III 0,071 0,099 0,012 0,282 0,023 6 GS IV 0,036 0,062 0,240 0,152 0,017 7 SC I 0,077 0,082 0,022 0,029 0,045 8 SC II 0,042 0,095 0,015 0,074 0,033 9 Z159 I 0,101 0,131 0,493 0,025 0,047 10 Z159 II 0,025 0,059 0,012 0,144 0,048 11 Z159 III 0,014 0,033 0,015 0,235 0,042 12 HVT I 0,055 0,065 0,025 0,056 0,026 13 HVT II 0,032 0,076 0,006 0,072 0,031 14 HVT III 0,026 0,043 0,013 0,126 0,031 15 BV I 0,024 0,066 0,194 0,142 0,048 16 BV II 0,017 0,027 0,133 0,105 0,021 17 BT I 0,059 0,057 0,015 0,212 0,037 18 BT II 0,025 0,038 0,134 0,012 0,033 19 BT III 0,047 0,035 0,115 0,134 0,048 20 KH-CN 0,051 0,075 0,012 0,082 0,047 21 NL I 0,037 0,033 0,186 0,052 0,033 22 NL II 0,034 0,044 0,015 0,082 0,031 23 CTHC I 0,091 0,045 0,025 0,026 0,027 24 CTHC II 0,082 0,025 0,015 0,152 0,026 T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 2(42)/N¨m 2007 23 Tõ c¸c d÷ liÖu ë b¶ng trªn, so s¸nh víi tiªu chuÈn n−íc s¹ch ViÖt Nam [4] ta thÊy hÇu hÕt c¸c mÉu n−íc mÆt ®é « nhiÔm ch× th−êng cao h¬n n−íc ngÇm. Hµm l−îng Crom, Cadimi trong mét sè mÉu ®Òu « nhiÔm cao so víi tiªu chuÈn n−íc s¹ch ViÖt Nam. 3. KÕt luËn HiÖn nay chÊt l−îng n−íc suy gi¶m ®ang lan réng nhiÒu n¬i do « nhiÔm c¸c chÊt th¶i tõ c¸c khu c«ng nghiÖp, n«ng nghiÖp, giao th«ng vËn t¶i, c¸c khu ®«ng d©n c−. MÆt kh¸c l−îng n−íc th¶i tõ c¸c nhµ m¸y th¶i ra m«i tr−êng ngµy cµng nhiÒu, g©y « nhiÔm cho nguån n−íc. Theo chóng t«i, ®Ó b¶o vÖ m«i tr−êng cÇn cã nh÷ng biÖn ph¸p sau: - CÇn xö lý s¬ bé nguån n−íc th¶i tr−íc khi ®æ ra m«i tr−êng xung quanh. - Gi¸o dôc, tuyªn truyÒn ý thøc b¶o vÖ m«i tr−êng trong nhµ tr−êng, c¬ quan, c¸c ®Þa ph−¬ng lµm cho mäi ng−êi nhËn thøc ®−îc b¶o vÖ m«i tr−êng lµ sù nghiÖp chung. - Tæ chøc nghiªn cøu vÒ mäi mÆt cña m«i tr−êng nh»m kiÓm so¸t sù « nhiÔm vµ b¶o vÖ m«i tr−êng tèt h¬n. Tãm t¾t HiÖn nay viÖc x¸c ®Þnh hµm l−îng c¸c ion kim lo¹i nÆng trong n−íc ë thµnh phè Th¸i Nguyªn cßn Ýt ®−îc nghiªn cøu. Do nhu cÇu kiÓm tra møc ®é « nhiÔm n−íc bëi c¸c kim lo¹i trªn lµ rÊt cÇn thiÕt. Do ®ã chóng t«i d6 tiÕn hµnh nghiªn cøu x¸c ®Þnh hµm l−îng c¸c nguyªn tè Cr«m, Mangan, §ång, Ch×, Cadimi trong n−íc th¶i c«ng nghiÖp, n−íc mÆt vµ n−íc ngÇm ë thµnh phè Th¸i Nguyªn. Tõ kÕt qu¶ thùc nghiÖm so víi tiªu chuÈn n−íc s¹ch ViÖt Nam cho thÊy møc ®é « nhiÔm ch× trong n−íc mÆt th−êng cao h¬n so víi n−íc ngÇm. Hµm l−îng Crom, Cadimi trong mét sè mÉu ®Òu « nhiÔm cao so víi tiªu chuÈn n−íc s¹ch ViÖt Nam. Summary At present, the determination of dense metal ions content in water in Thai Nguyen city has not been fully investigated. Becau of the high demand for checking water pollution level by dense metals, we carried out a reseach to determinate content of Cromium, Manganium, Copper, Lead and Cadimium in industrial sewage, surface water and underground water in Thai Nguyen city. From the result of experiment, we compare it with Vietnamese pure water standard. It showed that the pollution level of lead on surface water is usually higher than on underground water; chromium and cadimi content in some samples are higher than Vietnamese pure water standard. Tµi liÖu tham kh¶o [1]. NguyÔn §¨ng §øc (2004); "øng dông ph−¬ng ph¸p quang phæ hÊp thô nguyªn tö x¸c ®Þnh hµm l−îng c¸c nguyªn tè g©y « nhiÔm m«i tr−êng n−íc ë khu vùc ®¹i häc S− ph¹m vµ mét sè n¬i kh¸c cña thµnh phè Th¸i Nguyªn" - §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc cÊp Bé - §H Th¸i Nguyªn. [2,4] (1995); C¸c tiªu chuÈn Nhµ n−íc ViÖt Nam vÒ m«i tr−êng, tËp II, ChÊt l−îng n−íc, Hµ Néi. [3]. Ph¹m LuËn (1998); C¬ së lý thuyÕt ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch phæ hÊp thô nguyªn tö - Khoa Ho¸ - §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn - §¹i häc Quèc gia Hµ Néi .