Phân tích, đánh giá hàm lượng chì và mangan trong nước giếng sinh hoạt trên địa bàn xã Phúc Trạch, huyện Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình

Chia sẻ: ViJichoo _ViJichoo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

45
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu sử dụng nước sạch ngày càng cao. Tuy nhiên, sự bùng nổ dân số cùng với tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa nhanh chóng đã tạo ra một sức ép lớn tới môi trường sống. Đặc biệt là với nguồn nước ngầm và nước sinh hoạt.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Phân tích, đánh giá hàm lượng chì và mangan trong nước giếng sinh hoạt trên địa bàn xã Phúc Trạch, huyện Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình

TẠP CHÍ KHOA HỌC − SỐ 8/2016 89 PHÂN TÍCH, TÍCH, ĐÁNH GIÁ H(M LƯỢ LƯỢNG CHÌ V( MANGAN TRONG NƯỚ NƯỚC GIẾ GIẾNG SINH HOẠ HOẠT TRÊN ĐỊ ĐỊA B(N XÃ PHÚC TRẠ TRẠCH, CH, HUYỆ HUYỆN BỐ TRẠ TRẠCH, TỈ TỈNH QUẢ QUẢNG BÌNH Nguyễn Mậu Thành1 Trường Đại học Quảng Bình Tóm Tóm tắ tắt: Xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu sử dụng nước sạch ngày càng cao. Tuy nhiên, sự bùng nổ dân số cùng với tốc ñộ ñô thị hoá, công nghiệp hoá nhanh chóng ñã tạo ra một sức ép lớn tới môi trường sống. Đặc biệt là với nguồn nước ngầm và nước sinh hoạt. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) ñược áp dụng ñể xác ñịnh hàm lượng chì và mangan trong nước giếng sinh hoạt ở khu vực xã Phúc Trạch huyện Bố Trạch tỉnh Quảng Bình. Phương pháp này cho ñộ lặp lại cao với RSD < 5,38%, ñộ thu hồi 94,76 ÷ 103,16%, giới hạn phát hiện thấp. Kết quả này cho thấy hàm lượng trung bình của chì và mangan tương ñối thấp, lần lượt là 0,0027 mg/l và 0,160 mg/l. Hàm lượng chì và mangan trong nước ñạt với các tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam. Từ khóa khóa: Nước giếng, phương pháp AAS, chì, mangan, tiêu chuẩn 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Nước là tài nguyên vô cùng quan trọng ñối với mọi sự sống trên trái ñất, là cơ sở cho sự sống của mọi sinh vật. Tuy nhiên cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, quá trình ñô thị hoá diễn ra mạnh mẽ nhu cầu của con người ngày càng ñược nâng cao, cuộc sống ngày càng cải thiện. Kéo theo ñó là các vấn ñề ô nhiễm môi trường, ô nhiễm nguồn nước ngày càng nghiêm trọng do chất thải của các nhà máy, xí nghiệp, công trình ñô thị thải ra môi trường chưa qua xử lí, các chất thải rắn do con người sử dụng trong sinh hoạt hàng ngày không ñược thu gom ñể xử lí triệt ñể ñã làm ô nhiễm và ảnh hưởng ñến chất lượng của các nguồn nước ngầm. Vì vậy vấn ñề sức khỏe của con người ñang bị ñe doạ nghiêm trọng nếu như chất lượng nước không ñược ñảm bảo [1,4]. Chì (Pb) gây ảnh hưởng ñến sự tổng hợp máu, phá vỡ hồng cầu, gây hại ñến hệ thân kinh, nhất là hệ thân kinh của trẻ sơ sinh, chì kìm hãm việc sử dụng oxi và glucoza ñể sản 1 Nhận bài ngày 02.8.2016; gửi phản biện và duyệt ñăng ngày 15.9.2016 Liên hệ tác giả: Nguyễn Mậu Thành; Email: Thanhhk18@gmail.com
90 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐÔ H NỘI xuất năng lượng cho quá trình sống. Sự kìm hãm này có thể nhận thấy khi nồng ñộ chì trong máu khoảng 0,3 mg/l. Nếu hàm lượng trong máu 0,5 - 0,8 mg/l sẽ gây rối loạn chức năng thận và phá huỷ não [1]. Trong cơ thể người, mangan (Mn) duy trì một số men quan trọng và tăng cường quá trình tạo xương, cần cho quá trình tổng hợp protein, làm giảm lượng ñường trong máu tránh khỏi tiểu ñường. Tuy nhiên, nếu hàm lượng mangan vượt mức cho phép sẽ dẫn ñến hiện tượng ngộ ñộc, gây rối loạn thần kinh với biểu hiện rung giật kiểu Parkinson [6]. Phúc Trạch là một xã miền núi nằm trong vùng ñệm vườn Quốc gia Phong Nha – Kẻ Bàng, nằm cách trung tâm huyện khoảng 36 km về phía Tây, gồm có 12 thôn phân bố thành 4 khu vực: Khu vực Phúc Đồng có 4 thôn từ thôn 1 ñến thôn 4; khu vực Phúc Khê có 3 thôn: thôn 1, 2 và thôn 3; khu vực Thanh Sen có 4 thôn: Thôn 1 ñến thôn 4. Khu vực chày lập có 1 thôn ñó là thôn Chày Lập. Theo thống kê thực tế của xã thì tính ñến năm 2016, trên toàn xã có 100% hộ dân dùng nước giếng ñào hoặc rất ít giếng khoan cho sinh hoạt. Đặc biệt, trên ñịa bàn của xã có ñịa hình không bằng phẳng, bao gồm 3 dạng chủ yếu là: Địa hình ñồi núi ñá vôi; ñịa hình ñồi núi nằm xen lẫn giữa vùng ñồng bằng và ñịa hình núi ñá. Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử là một phương pháp phân tích hiện ñại ñã và ñang ñược ứng dụng rộng rãi ñể xác ñịnh hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong các ñối tượng mẫu như: mẫu quặng, mẫu nước, thực phẩm, dược phẩm,...[2]. Vì vậy, trong bài báo này chúng tôi trình bày kết quả xác ñịnh, ñánh giá hàm lượng chì và mangan (Me) trong nước giếng sinh hoạt của một vài hộ dân ở xã Phúc Trạch huyện Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình bằng phương pháp AAS. 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Thiết bị, dụng cụ, hoá chất Các ống nghiệm thuỷ tinh chịu nhiệt 30 ml có nắp xoáy; Cốc thuỷ tinh chịu nhiệt, thể tích 100 ml, 250 ml, 1000 ml; Bình ñịnh mức thuỷ tinh, thể tích 25 ml, 50 ml, 100 ml, 1000 ml. Thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử AA 400 của hãng Perkin Elmer với kĩ thuật ngọn lửa; các micropipette Eppendorf và ñầu hút. Các hoá chất sử dụng có ñộ tinh khiết PA của Merck: Dung dịch chuẩn chì, mangan (1001 ± 2 ppm; 1000 ± 2 ppm), axít HNO3 ñặc, H2O2 ñặc, nước cất. 2.2. Nguyên liệu, thời ñiểm và thiết bị lấy mẫu Mẫu nước sinh hoạt ñược lấy ở 8 giếng ñào của 8 hộ dân trong 4 khu vực (Phúc Đồng, Phúc Khê, Thanh Sen và Chày Lập) tại xã Phúc Trạch huyện Bố Trạch tỉnh Quảng Bình
TẠP CHÍ KHOA HỌC − SỐ 8/2016 91 vào 2 ñợt. Các giếng ñược lựa chọn ñể lấy mẫu là những giếng ñang ñược dùng thường xuyên cho sinh hoạt gia ñình. Thời ñiểm lấy mẫu: Đợt 1 ngày 19/06/2016 (trời nóng bức, nhiệt ñộ không khí 380C); Đợt 2 ngày 7/08/2016 (trời nắng nhẹ, nhiệt ñộ không khí 330C, trước thời ñiểm lấy mẫu 1 ngày trời có mưa giông, thời ñiểm lấy mẫu trời không mưa) Thiết bị lấy mẫu và bảo quản mẫu: Thiết bị lấy mẫu kiểu ngang, loại chuyên dùng cho lấy mẫu nước mặt. Việc lấy mẫu và bảo quản mẫu theo các quy ñịnh trong Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 5993:1995 – Chất lượng nước – Lấy mẫu. Hướng dẫn bảo quản và xử lí mẫu; TCVN 5996:1995 – Chất lượng nước – Lấy mẫu. Kí hiệu mẫu nước giếng là Ni-j, trong ñó: i = 1 ÷ 2 (ñợt lấy mẫu), j = 1 ÷ 8 (ví trí giếng lấy mẫu). 2.3. Phương pháp phân tích Trong nghiên cứu này, áp dụng kĩ thuật phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử với kĩ thuật pha mẫu ướt. Được thực hiện tại Trung tâm Kĩ thuật Đo lường Thử nghiệm - Chi cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quảng Bình và chấp nhận những ñiều kiện hoạt ñộng của thiết bị ñã ñược công bố [2], như nêu ở Bảng 1. Bảng Bảng 1. Điều kiện ño F-AAS xác ñịnh Pb và Mn trong nước Thống số Pb Mn λ (nm) 283,31 279,48 Khe ño (mm) 2,7/1,8 2,7/1,8 Hỗn hợp khí ñốt KK-C2H2 KK-C2H2 Kiểu ñèn Catot rỗng chì Catot rỗng mangan Đèn bổ chính nền D2 D2 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Xây dựng ñường chuẩn, khảo sát giới hạn phát hiện, giới hạn ñịnh lượng Đường chuẩn xác ñịnh hàm lượng chì và mangan ñược thể hiện trên Hình 1 và Bảng 2, với Pb phương trình có dạng: A = 0,021C + 0,001; và Mn phương trình có dạng: A = 0,274C + 0,005, trong ñó C là hàm lượng (ppm).
92 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐÔ H NỘI (a) (b) Hình 1. Đường chuẩn xác ñịnh Pb và Mn trong nước (a.Pb; b.Mn) Để xác ñịnh giới hạn phát hiện (LOD) và ñộ nhạy của phương pháp, chúng tôi áp dụng theo quy tắc "3σ" [8]. Theo quy tắc này, giới hạn phát hiện ñược tính như sau: y = yb + 3σ hay y = yb + 3Sb. Trong ñó, y là giới hạn phát hiện hoặc tín hiệu ứng với giới hạn phát hiện. Biết tín hiệu y sẽ tính ñược giới hạn phát hiện từ phương trình ñường chuẩn y = a + bC do ñó LOD = (y – a)/b). Trong ñó, yb là nồng ñộ hoặc tín hiệu mẫu trắng; σb (hoặc Sb) là ñộ lệch chuẩn của nồng ñộ hoặc tín hiệu mẫu trắng. Có thể xác ñịnh yb và Sb như sau: tiến hành thí nghiệm ñể thiết lập phương trình ñường chuẩn y = a + bC. Từ ñó xác ñịnh yb và Sb bằng cách chấp nhận yb là giá trị của y khi C = 0 thì y = a và Sb = Sy theo công thức sau [8]: n ∑ (y − Yi ) 2 i Sb = Sy = i =1 n−2 Ở ñây, yi là giá trị thực nghiệm của y và Yi là các giá trị tính từ phương trình ñường chuẩn của y. Từ phương trình ñường chuẩn, biến ñổi ta sẽ tính ñược LOD theo công thức sau: LOD = 3Sy/b. Ở ñây, b là ñộ dốc của ñường chuẩn hồi quy tuyến tính và b cũng là ñộ nhạy của phương pháp: b = A / C. Để tính ñược giới hạn ñịnh lượng (LOQ) của phép ño, chúng tôi sử dụng công thức: LOQ = 10Sy/b ≈ 3,3 LOD. Kết quả tính toán LOD và LOQ của phương pháp ñược trình bày ở Bảng 2. Bảng 2. Các giá trị a, b, Sy, LOD, LOQ tính từ phương trình ñường chuẩn A= bC + a Me a b Sy R LOD, ppm LOQ, ppm Pb 0,001 0,021 0,001 0,9997 0,052 0,173 Mn 0,005 0,274 0,006 0,9996 0,063 0,210
TẠP CHÍ KHOA HỌC − SỐ 8/2016 93 Từ Bảng 2 ta thấy, giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn ñịnh lượng (LOQ) của phép ño F-AAS trong phép xác ñịnh chì và mangan ñã ñược xác ñịnh. Cụ thể LOD xác ñịnh chì là 0,052 và mangan là 0,063 ppm; LOQ xác ñịnh chì và mangan lần lượt là 0,173 và 0,210 ppm. 3.2. Đánh giá ñộ lặp lại và ñộ ñúng của phép ño Độ lặp lặp lại ñược xác ñịnh qua ñộ lệch chuẩn (S) hay ñộ lệch chuẩn tương ñối (RSD) [8]. Chúng tôi tiến hành phân tích trên mẫu nước N1-j. Đo ba mẫu N1-j, mỗi mẫu ño ba lần. Theo Horwitz, khi phân tích những nồng ñộ cỡ ppb, thì sai số trong nội bộ phòng thí nghiệm nhỏ hơn ½ RSD tính theo công thức [8]: RSD(%)= 2(1 – 0,5lgC) (C là nồng ñộ chất phân tích) thì ñạt yêu cầu. Lấy mẫu N1-j, rồi thêm chuẩn vào mẫu này ba lần với nồng ñộ của chì và mangan tăng dần. Các kết quả cho thấy, phương pháp F-AAS khi phân tích mẫu nước ñạt ñộ lặp lại tương ñối tốt RSD < 4,18% ñối với chì và RSD < 5,38% ñối với mangan. Độ ñúng của phương pháp phân tích chì và mangan bất kì ñược xác ñịnh thông qua ñộ C − C1 thu hồi (Recovery) theo công thức [9]: Re v(%) = 2 × 100 . Trong ñó, C0 là nồng ñộ Co chất phân tích ñược thêm vào trong mẫu thật; C1 là nồng ñộ chất phân tích trong mẫu thật; C2 là nồng ñộ chất phân tích trong mẫu thật ñã ñược thêm chuẩn. Kết quả phương pháp xác ñịnh hàm lượng chì và mangan sau ba lần ño khi thêm ñồng thời 0,5 ppm Pb và 0,5 ppm Mn vào ba mẫu nước nói trên cho ñộ thu hồi lần lượt ñạt từ 94,76 ÷ 98,85 % và 96,57 ÷ 103,16%. Vậy, phương pháp F-AAS ñạt ñược ñộ ñúng tốt, nên có thể áp dụng ñể phân tích chì và mangan trong nước giếng sinh hoạt. 3.3. Xác ñịnh hàm lượng chì và mangan trong nước giếng sinh hoạt Kết quả phân tích hàm lượng chì và mangan trong nước giếng sinh hoạt của 8 hộ dân thuộc 4 thôn tại xã Phúc Trạch huyện Bố Trạch, sau 2 ñợt với 16 mẫu nước ñược biểu diễn trên Hình 2. Hình 2. Kết quả xác ñịnh hàm lượng Pb và Mn trong nước giếng sinh hoạt (a.Pb; b.Mn)
94 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐÔ H NỘI Từ kết quả trên Hình 2, thấy hàm lượng chì và mangan trung bình trong nước giếng là tương ñối thấp (0,0027 mg/l ñối với Pb và 0,160 mg/l ñối với Mn). 3.4. Đánh giá, so sánh hàm lượng chì và mangan trong nước giếng 3.4.1. Đánh giá hàm lượng Pb và Mn trong nước sinh hoạt tại thời ñiểm khảo sát (a) (b) Hình 3. Kết quả hàm lượng Me trong 16 mẫu nước giếng ở 8 vị trí (a.Pb; b.Mn) Để ñánh giá hàm lượng trung bình chì và sắt theo vị trí và thời gian lấy mẫu chúng tôi áp dụng phương pháp thống kê vào xử lí số liệu. Từ kết quả thu ñược, chúng tôi biểu diễn qua Hình 3. Dùng Data Analysis trong Microsoft Excel 2010, áp dụng phương pháp Anova 1 chiều ñánh giá sự khác nhau về hàm lượng các kim loại giữa hai ñợt lấy mẫu, thu ñược các kết quả ở Bảng 3. Bảng 3. Kết quả phân tích anova 1 chiều của sự biến ñộng hàm lượng Pb và Mn Tổng bình Bậc tự Phương Fbảng Me Nguồn phương sai Ftính P phương do sai (Fcrit) Giữa các vị trí 2,76.10-7 1 2,76.10-7 Pb Sai số thí nghiệm 1,93.10-5 14 1,38.10-6 0,199 0,661 4,600 Phương sai tổng 1,96.10-5 15 Giữa các vị trí 0,00019 1 0,00019 Mn Sai số thí nghiệm 0,01984 14 0,00142 0,133 0,721 4,600 Phương sai tổng 0,02013 15
TẠP CHÍ KHOA HỌC − SỐ 8/2016 95 Từ Bảng 3 ta thấy, P > 0,05 và Ftính < Fbảng thì không có sự sai khác và không có ý nghĩa về sai khác. Hay nói cách khác hàm lượng các kim loại trong các mẫu nước giếng sinh hoạt ở hai ñợt lấy mẫu không khác nhau về mặt thống kê. 3.4.2. So sánh hàm lượng Pb và Mn trong nước giếng với tiêu chuẩn nước uống của Việt Nam Kết quả so sánh hàm lượng chì và mangan trong nước giếng với tiêu chuẩn nước uống, cụ thể: Theo QCVN 01:2009/BYT (do Cục Y tế dự phòng và Môi trường biên soạn và ñược Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành theo thông tư số 04/2009/TT-BYT ngày 17 tháng 6 năm 2009), (TCVN 6002-1995, ISO 6333-1986) [7] ñược thể hiện ở Bảng 4. Bảng 4. Kết quả so sánh hàm lượng Pb và Mn với nước uống tiêu chuẩn TC cho Vị trí lấy Hàm lượng phép VN Phương sai Độ lệch tlí thuyết Kim loại ttính mẫu TB (mg/l) (mg/l) (S2) chuẩn (S) (p=0,95; f=15) [7] Pb Xã 0,0027 ≤ 0,01 1,21.10-6 0,0011 25,711 2,131 Phúc Mn Trạch 0,160 ≤ 0,3 1,23.10-3 0,035 15,252 2,131 Qua Bảng 4 cho thấy, các giá trị ttính ñều lớn hơn tlí thuyết (p = 0,95; f = 15). Điều ñó có nghĩa cho thấy hàm lượng chì và mangan trong nước sinh hoạt của một vài hộ dân ở xã Phúc Trạch huyện Bố Trạch khác với tiêu chuẩn cho phép với p < 0,95 về mặt thống kê. Cụ thể hàm lượng cho chì và mangan trong nước giếng sinh hoạt ở ñây ñều nằm trong phạm vi cho phép của tiêu chuẩn Việt Nam. Điều này cho thấy chưa có sự bất an cho người tiêu dùng về chì và mangan trong nước giếng sinh hoạt tại các ñịa ñiểm khảo sát. 4. KẾT LUẬN Đã áp dụng phương pháp AAS ñể xác ñịnh hàm lượng chì và mangan trong 16 mẫu nước giếng sinh hoạt ở 8 hộ dân thuộc xã Phúc Trạch. Kết quả có ñộ lặp lại, ñộ chính xác cao và giới hạn phát hiện thấp. Kết quả phân tích các mẫu nước ở ñây, cho thấy hàm lượng trung bình của chì và mangan tương ñối thấp lần lượt là 0,0017 mg/l và 0,160 mg/l, nằm trong giới hạn cho phép với tiêu chuẩn nước uống. Có thể nói rằng không có sự bất an về chì và mangan trong nước cho người sinh hoạt ở các thời gian và ñịa ñiểm khảo sát. Đã tiến hành ñánh giá sự biến ñộng hàm lượng chì và mangan theo thời gian và vị trí lấy mẫu. Kết quả cho thấy hàm lượng chì và mangan trong mẫu nước giếng ở hai ñợt lấy mẫu không khác nhau về mặt thống kê.
96 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐÔ H NỘI TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lê Huy Bá (2001), Độc học môi trường, Nxb Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh. 2. Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nxb Đại học Quốc gia, Hà Nội. 3. Từ Vọng Nghi, Huỳnh Văn Trung, Trần Tứ Hiếu (1986), Phân tích nước, Nxb Khoa học và Kĩ thuật, Hà Nội. 4. Nguyễn Thanh Sơn, Trần Ngọc Anh (2010), "Chất lượng nước sinh hoạt nông thôn tỉnh Quảng Trị - kết quả ñiều tra năm 2008", Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26, số 3S tr. 443-448. 5. Nguyễn Mậu Thành, Trần Đức Sỹ, Nguyễn Thị Hoàn (2015), "Phân tích và ñánh giá hàm lượng sắt trong hàu ở khu vực sông Nhật Lệ, thị trấn Quán Hàu - Quảng Bình", Tạp chí Khoa học và Giáo dục, Đại học Sư phạm Huế, 1(33), tr.111-117. 6. Nguyễn Mậu Thành, Hoàng Thị Cẩm Chương, Nguyễn Đức Vượng (2015), "Xác ñịnh, ñánh giá hàm lượng sắt và mangan trong nước giếng sinh hoạt tại một vài hộ dân trên ñịa bàn xã Lộc Ninh - Đồng Hới - Quảng Bình", Tạp chí Khoa học và Giáo dục, Đại học Sư phạm Đà Nẵng, 15(02), tr.21-25. 7. Bộ Y Tế (2009), "Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống", Banh hành kèm theo thông tư số 04/2009/TT-BYT. 8. Miller J. C., Miller J. N. (1998), Statistics for Analytical Chemistry, 2th, Ellis Howood Limited, Great Britain. 9. Miller J. C., Miller J. N. (2010), Statistics and Chemometrics for Analytical Chemistry, Ed. 6th, Pearson Education Limited, England. ANALYSING AND EVALUATING THE CONTENT OF LEAD AND MAGANESE IN DRINKING-WATER IN PHUC TRACH COMMUNE, BO TRACH DISTRICT, QUANG BINH PROVINCE Abstract: Abstract The more developing the social is, the higher need of using clean water is. However, the overpopulation, urbanization and industrialization are fast causing high pressure to our environment; especially, to the ground water and well- water. The atomic absorption spectrophotometric method is applied to determine the content of lead and manganese in well-water at some households in Phuc Trach Commune, Bo Trach District, Quang Binh Province. This method has high repeatability with RSD < 5,38% and the recovery from 94,76% to 103,16% and low limit of detection. This result shows that the average of lead and manganese’s content in water is relatively low 0,0027 mg/l and 0,160 mg/l. The lead and manganese content in water meets the allowed standards of Viet Nam. Key words: words Well-water; AAS method; lead; manganese; standard