- PHÂN TÍCH DẠNG HÓA HỌC VÀ ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG BỞI Pb TRONG ĐẤT THẢI CỦA MỎ QUẶNG Pb/Zn LÀNG HÍCH, HUYỆN ĐỒNG HỶ, TỈNH THÁI NGUYÊN. - Ngày nhận bài Việc phân tích dạng hóa học của các kim loại chì là cần thiết để đánh giá chính xác mức độ ô nhiễm và nguy cơ gây ô nhiễm tới môi trường xung quanh của Pb trong đất bãi thải ở vực khai thác khoáng sản. - Nghiên cứu này áp dụng quy trình chiết Tessier để xác định các dạng kim loại của chì (Pb) trong các mẫu đất bãi thải ở khu vực mỏ chì/kẽm làng Hích, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên bằng phương pháp ICP-MS. - Thông qua chỉ số tích luỹ địa chất (I geo. - chỉ số đánh giá rủi ro (RAC) và quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng đất (QCVN 03-MT: 2015/BTNMT) đã đánh giá được hàm lượng Pb trong các mẫu đất ở khu vực bãi thải của mỏ chì/kẽm ở mức độ ô nhiễm cao và mức độ rủi ro môi trường rất cao.. - TỪ KHÓA Dạng kim loại Hàm lượng chì Quy trình chiết Tessier Mỏ Pb/Zn. - Khai thác quặng là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại nghiêm trọng đối với môi trường [1]. - Kim loại nặng tích lũy trong đất xung quanh các bãi thải đã gây ra mối lo ngại và rủi ro nghiêm trọng tới sức khỏe con người sống ở khu vực này [3], [4].. - Mặc dù nồng độ tổng số của kim loại trong đất có thể cung cấp thông tin có giá trị về mức độ ô nhiễm tổng thể, nhiều nghiên cứu đã kết luận rằng tổng nồng độ kim loại là một thước đo chưa đầy đủ về tác động tới môi trường của đất bị ô nhiễm [5], [6]. - Các tác động và ảnh hưởng của các kim loại tới môi trường phụ thuộc nhiều vào các dạng hóa học cụ thể và trạng thái liên kết của chúng [7]. - Có nhiều công trình nghiên cứu phân tích dạng kim loại của các kim loại nặng trong đất bằng các quy trình chiết liên tục ở các khu vực khai thác quặng để đánh giá mức độ ô nhiễm của chúng trong đất [8], [9]. - Kim loại Pb được coi là một trong những nguyên tố độc hại nhất trong môi trường [10]. - Các chỉ số đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường như chỉ số tích luỹ địa chất (Igeo), chỉ số đánh giá mức độ rủi ro (RAC) đã được nhiều nghiên cứu sử dụng để đánh giác mức độ và rủi ro ô nhiễm môi trường của kim loại nặng trong đất [12]-[15].. - Bài báo này được thực hiện với mục tiêu là (1) phân tích hàm lượng tổng số và phân tích dạng hoá học của kim loại Pb bằng quy trình chiết Tessier cải tiến trong các mẫu đất sau khai thác ở khu vực mỏ Pb/Zn làng Hích, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên bằng phương pháp ICP-MS. - Mẫu phân tích. - Các mẫu đất được lấy ở đập bãi thải (ở độ sâu 0-40 cm) của mỏ Pb/Zn (làng Hích, tỉnh Thái Nguyên) vào tháng 11/2018. - Sau khi đưa về phòng thí nghiệm, các mẫu được tiền xử lý bằng cách phơi khô tự nhiên rồi nghiền nhỏ và sàng qua rây có đường kính lỗ 2 mm, bảo quản bằng túi nilon kín và dán nhãn. - Thông tin về các mẫu phân tích được thể hiện ở Hình 1. - Các mẫu BT1- BT5 là các mẫu ở khu vực giữa bãi thải của mỏ Pb/Zn, còn mẫu BT6 là mẫu ở ngay miệng cống ống xả dẫn từ khu vực mỏ khai thác đến bãi thải.. - Sơ đồ vị trí lấy mẫu đất ở khu vực bãi thải của mỏ Pb/Zn làng Hích, Thái Nguyên. - Phương pháp xử lý mẫu và phân tích mẫu. - Xử lý mẫu phân tích bằng phương pháp vô cơ hóa ướt với hỗn hợp axit HNO 3 /HCl đặc (tỷ lệ thể tích 1:3) trong lò vi sóng. - Mẫu sau khi xử lý trong lò vi sóng được để nguội, lọc bằng giấy lọc, định mức và sau đó đem phân tích bằng thiết bị ICP-MS (Agilent 7900).. - Quy trình chiết liên tục Tessier cải tiến được áp dụng để tiến hành phân tích dạng hoá học của kim loại Pb trong các mẫu đất. - Đánh giá quy trình phân tích. - Đường chuẩn xác định hàm lượng Pb bằng phương pháp ICP-MS đã được xây dựng (Hình 2).. - Các thông số để đánh giá quy trình phân tích bao gồm giá trị giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ), khoảng tuyến tính. - Để kiểm tra độ tin cậy của phương pháp phân tích, độ thu hồi trung bình của Pb được đánh giá dựa trên kết quả phân tích hàm lượng tổng của Pb trong mẫu trầm tích chuẩn.. - Thông số ô nhiễm môi trường 2.4.1. - Chỉ số tích luỹ địa chất (Igeo). - Chỉ số tích luỹ địa chất (I geo ) là chỉ số được sử dụng rộng rãi để đánh giá mức độ ô nhiễm hoặc ô nhiễm kim loại trong môi trường đất. - Chỉ số Igeo của kim loại trong đất có thể được tính toán bằng công thức sau [17]:. - 1,5.B n (1) Trong đó: C n : là hàm lượng kim loại trong mẫu. - B n : là giá trị hàm lượng của kim loại trong vỏ Trái đất và 1,5: là hệ số được đưa ra để giảm thiểu tác động của những thay đổi có thể xảy ra đối với giá trị nền do những biến đổi về thạch học trong trầm tích. - Mức độ ô nhiễm kim loại được đánh giá theo bảy loại ô nhiễm dựa trên giá trị số tăng dần của chỉ số như sau [17]: I geo ≤ 0: không ô nhiễm. - Chỉ số đánh giá mức độ rủi ro (RAC). - Chỉ số đánh giá mức độ rủi ro (RAC: Risk Assessment Code) rất hữu ích để đánh giá rủi ro môi trường khi kết hợp với việc sử dụng quy trình chiết xuất tuần tự như một phương pháp đặc trưng [15]. - Một số tác giả đã xác định đặc điểm của các kim loại nặng trong đất để cung cấp thông tin đầy đủ hơn trong việc đánh giá rủi ro môi trường [12]–[14]. - Theo đó, các kim loại trong đất liên kết ở các mức độ khác nhau với các thành phần địa hóa khác nhau, dẫn đến sự khác biệt về khả năng của kim loại được giải phóng và đi vào môi trường [15]. - Ngoài ra, RAC còn là chỉ số quan trọng trong việc đánh giá các hoạt động ô nhiễm nhân tạo do các hoạt động của con người gây ra, thể hiện rõ khả năng gây ảnh hưởng thực tế đến hệ sinh vật của các kim loại nặng trong đất hay trầm tích [18]. - Chỉ số đánh giá mức độ rủi ro RAC được đánh giá trên tỷ lệ tổng các dạng linh động. - Tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm dựa vào chỉ số RAC là: thấp (<. - Các thông số đánh giá quy trình phân tích. - Các kết quả phân tích ở Hình 2 và Bảng 2 cho thấy phương trình đường chuẩn có độ tuyến tính rất tốt (R 2 =1). - Ngoài ra, giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của phép đo ICP-MS phân tích hàm lượng Pb đã được xác định lần lượt 0,0137 ppb và 0,0415 ppb. - Độ thu hồi trung bình của phương pháp khi phân tích Pb trong mẫu trầm tích chuẩn MESS-4 đối với Pb là 103,22% và nằm trong khoảng phạm vi cho phép của tiêu chuẩn AOAC là từ 80 - 120%. - Như vậy, quy trình phân tích có độ tin cậy và chính xác cao để phân tích Pb trong các mẫu đất.. - Đường chuẩn xác định hàm lượng Pb bằng phương pháp ICP-MS 3.2. - Hàm lượng tổng số của Pb trong các mẫu đất phân tích bằng ICP-MS. - Kết quả phân tích ở Hình 3 cho thấy, hàm lượng trung bình của Pb tổng số trong các mẫu đất ở bãi thải BT1, BT2, BT3, BT4, BT5, BT6 lần lượt là 4307 mg/Kg. - Điều này có thể được giải thích là mẫu BT6 là mẫu đất lấy ở gần khu vực miệng ống xả chất thải ra bãi thải nên hàm lượng các chất thải tập trung ở khu vực này sẽ cao nhất và vì vậy hàm lượng tổng số của Pb trong mẫu đất thuộc mẫu BT6 là cao nhất. - Đứng thứ 2 là mẫu BT1, đây là mẫu đất ở gần trung tâm của khu vực lấy mẫu và trũng hơn so với các mẫu khác nên khi bị ngập nước hàng năm thì các chất thải sẽ dồn về khu vực này nhiều hơn so với các khu vực khảo sát còn lại. - Các mẫu BT2 và BT4 ở các vị trí cao hơn so với vị trí của các mẫu đất còn lại nên có hàm lượng Pb thấp hơn tương đối. - Như vậy, hàm lượng Pb tổng số trong các mẫu đất ở khu vực. - Khi đối chiếu với QCVN 03-MT: 2015/BTNMT cho thấy, hàm lượng Pb tổng số trong các mẫu đất bãi thải đều cao hơn so với tiêu chuẩn cho phép đối với đất công nghiệp (300 mg/Kg). - Mẫu BT1-BT6 có hàm lượng Pb tổng số cao gấp từ 6,8-26,5 lần so với tiêu chuẩn Việt Nam đối với đất công nghiệp. - Như vậy, tất cả các mẫu đất ở khu vực phân tích đều bị ô nhiễm Pb theo tiêu chuẩn Việt Nam đối với đất công nghiệp.. - Đồ thị biểu diễn hàm lượng tổng số của Pb trong các mẫu đất ở khu vực bãi thải 3.3. - Phân tích dạng của Pb trong các mẫu đất. - Sự phân bố các dạng hóa học của Pb trong các mẫu đất bãi thải. - Kết quả phân tích dạng liên kết của Pb trong các mẫu đất được thể hiện ở Hình 4. - Các kết quả phân tích cho thấy, trong các mẫu đất, Pb đều tồn tại chủ yếu ở dạng cacbonat (F2) và ít nhất ở dạng liên kết với các chất hữu cơ (F4). - Hàm lượng Pb tồn tại chủ yếu ở dạng F2 có thể được giải thích vì quặng Pb gắn liền với Pb/Zn mà tại mỏ quặng Pb/Zn làng Hích thì các loại quặng tồn tại. - Nồng độ của Pb (mg/Kg). - Mẫu đất Hàm lượng Pb. - Mẫu đất. - Các dạng của Pb. - Dạng F4 có ít Pb nhất có thể giải thích là do hàm lượng các chất hữu cơ trong đất ở các mẫu đất khu vực mỏ Pb/Zn là rất thấp <. - Ngoài ra, hàm lượng Pb còn tồn tại chủ yếu ở dạng cặn dư (F5), hàm lượng Pb ở dạng này trong hầu hết các mẫu đất thì đứng thứ 2 chỉ sau dạng F2. - Điều này là phù hợp với thực tế vì sau khi tuyển quặng, hàm lượng kim loại Pb còn lại sẽ tồn tại trong đất thải ở dạng cặn dư khó phân huỷ. - Trong các mẫu đất phân tích thì hàm lượng Pb ở dạng linh động (F1) là vẫn còn tương đối cao, vì vậy khi ngập nước dễ bị hoà tan và ngấm xuống nước ngầm hoặc gây ô nhiễm môi trường đất xung quanh khi nước ở bãi thải đầy tràn ra ngoài.. - Các chỉ số đánh giá ô nhiễm môi trường 3.4.1. - Các giá trị I geo của kim loại Pb trong các mẫu đất bãi thải được thể hiện ở Hình 5.. - Chỉ số I geo của kim loại Pb trong các mẫu đất bãi thải. - 5 tức là mức độ ô nhiễm của kim loại đó ở mức ô nhiễm cao. - Theo như kết quả ở Hình 5 cho thấy, tất cả 6 mẫu đất ở khu vực bãi thải đều có giá trị I geo nằm trong khoảng từ 6,8 – 8,5 và đều >. - Chỉ số I geo cao nhất đối với mẫu BT6 (8,5) và thấp nhất đối với mẫu BT4 (6,5). - Như vậy, cả 6 mẫu đất đều có hàm lượng Pb nằm ở mức ô nhiễm cao theo chỉ số I geo. - Chỉ số đánh giá nguy cơ ô nhiễm (RAC). - Chỉ số đánh giá mức độ rủi ro ô nhiễm (RAC) được sử dụng phổ biến để đánh giá rủi ro ô nhiễm môi trường. - Chỉ số này xem xét khả năng của kim loại được giải phóng và sau đó tham gia vào chuỗi thức ăn và dựa trên độ bền của liên kết giữa kim loại và các thành phần khác trong đất.. - Mẫu đất có hàm lượng phần trăm kim loại ở dạng linh động (F1) và liên kết với cacbonat (F2) càng cao thì mức độ rủi ro tới môi trường càng cao.. - Các giá trị RAC của 6 mẫu đất được thể hiện ở Hình 6. - Nếu như ở phần nồng độ tổng số và chỉ số I geo , mẫu BT2 và BT4 thấp nhất và thấp hơn nhiều so 7,5. - Igeo của Pb. - Cũng từ Hình 6 cho thấy, tất cả các mẫu đất phân tích đều có giá trị RAC >. - 50%, mức độ rủi ro ô nhiễm kim loại Pb ở ngưỡng rất cao. - Như vậy, mức độ rủi ro và lan truyền ô nhiễm của Pb trong các mẫu đất tới môi trường xung quanh là rất lớn.. - Chỉ số RAC của Pb trong các mẫu đất phân tích 4. - Hàm lượng Pb tổng số trong các mẫu nghiên cứu đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép từ 6,8- 26,5 lần đối với đất công nghiệp theo quy chuẩn Việt Nam về chất lượng đất (QCVN 43:2012/BTNMT). - Kết quả phân tích dạng áp dụng quy trình chiết liên tục Tessier cho thấy, Pb phân bố ở cả 5 dạng F1-F5, nhiều nhất ở dạng liên kết cacbonat (F2) và ít nhất ở dạng liên kết với các chất hữu cơ (F4). - Dạng linh động F1 tuy có phần trăm thấp so với các dạng khác nhưng hàm lượng Pb vẫn rất cao. - Dựa trên chỉ số I geo và RAC cho thấy, hàm lượng kim loại Pb trong các mẫu đất ở mức độ ô nhiễm cao theo chỉ số I geo và có mức độ rủi ro môi trường ở mức rất cao theo chỉ số RAC. - Như vậy, các chất thải sau khi khai thác quặng ở khu vực này chứa hàm lượng kim loại Pb rất cao và có tiềm ẩn rủi ro ô nhiễm môi trường xung quanh nếu không được quản lý đúng cách.. - 10.1007/s . - Giá trị RAC của Pb. - Mẫu đất RAC của Pb. - doi: 10.1016/j.chemosphere . - doi: 10.1007/s . - 10.1016/j.chemosphere
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt