BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH BÙI THỊ NGỌC NGHIÊN CỨU SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI
Cd, Pb, Cu, Zn TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ
Ở VÙNG SÔNG LAM - TỈNH NGHỆ AN LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGHỆ AN - 2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

Để hoàn thành luận văn này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:
PGS. TS. Phan Thị Hồng Tuyết - cán bộ hướng dẫn đã giao đề tài,
tận tình hướng dẫn khoa học và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho việc
nghiên cứu.
Các thầy cô giáo bộ môn Hóa vô cơ và các thầy cô giảng dạy khoa Hoá
đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu.
Phòng đào tạo Sau đại học, Ban chủ nhiệm khoa Hoá đã giúp đỡ,
tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình nghiên cứu.
Các thầy cô giáo phụ trách Phòng thí nghiệm đã tạo mọi điều kiện tốt
nhất cho tôi trong suốt quá trình làm thực nghiệm.
Xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình, bạn bè và
đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện
luận văn này.

Nghệ An, tháng 10 năm 2014
Tác giả
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4
1.1. TỔNG QUAN VỀ KIM LOẠI NẶNG 4
1.1.1. Định nghĩa và nguồn phát sinh kim loại nặng 4
1.1.2. Tính chất và tác hại của kim loại nặng 4
1.1.3. Giới thiệu các nguyên tố chì, cadimi, kẽm, đồng; tác dụng
sinh hóa và độc tính của chúng 6
1.1.4. Qui trình tích luỹ kim loại nặng theo chuỗi thức ăn 19
1.1.5. Sự tích tụ các nguyên tố Cd, Pb, Cu, Zn trong một số loài

3.3. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG Pb, Cd, Zn VÀ Cu
TRONG NƯỚC SÔNG LAM BẰNG PHƯƠNG PHÁP AAS 63
3.4. ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ SỰ TÍCH LŨY CÁC KIM LOẠI Zn,
Cd, Pb, Cu TRONG CÁC LOÀI NHUYỄN THỂ NGHIÊN CỨU 65
KẾT LUẬN 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO 69
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Kim loại cadimi 6
Hình 1.2. Sơ đồ tích lũy cadimi 9
Hình 1.3. Kim loại chì 10
Hình 1.4. Kim loại đồng 13
Hình 1.5. Kim loại kẽm 16
Hình 1.6. Công ty Vedan Việt Nam xả nước thải chưa qua xử lý gây
ô nhiễm 11km sông Thị Vải 29
Hình 1.7. Quy trình tích luỹ kim loại theo chuỗi thức ăn 20
Hình 1.8. Công ty Tungkuang (Cẩm Giàng - Hải Dương) xả trực tiếp
nước thải không qua xử lý ra môi trường 29
Hình 1.9. Lưu vực hệ thống sông Lam 41
Hình 1.10. Quá trình đo mẫu 43
Hình 2.1. Bản đồ địa điểm lấy mẫu 48
Hình 2.2. Cách cắt cơ khép vỏ nhuyễn thể hai mảnh vỏ 51
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cu trong mẫu phân tích và giới
hạn an toàn 57
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Zn trong mẫu phân tích và giới
hạn cho phép 59
Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd trong mẫu phân tích và giới

Bảng 3.1. Tổng kết các điều kiện đo phổ AAS 55
Bảng 3.2. Kết quả xác định hàm lượng Cu trong một số loài nhuyễn
thể ở sông Lam 56
Bảng 3.3. Kết quả xác định hàm lượng Zn trong một số loài nhuyễn
thể ở sông Lam 58
Bảng 3.4. Kết quả xác định hàm lượng Cd trong một số loài nhuyễn
thể ở sông Lam 60
Bảng 3.5. Kết quả xác định hàm lượng Pb trong một số loài nhuyễn
thể ở sông Lam 62
Bảng 3.6. Hàm lượng các nguyên tố trong mẫu nước 64

1
MỞ ĐẦU

Các nhà khoa học thông qua các nghiên cứu đã khẳng định được rằng
nhiều nguyên tố kim loại có vai trò quan trọng đối với cơ thể sống, tuy nhiên
nếu tích lũy với hàm lượng lớn chúng có thể gây độc hại cho cơ thể. Bên cạnh
đó, nếu thiếu hụt hay mất cân bằng của nhiều kim loại vi lượng, siêu vi lượng
trong các bộ phận của cơ thể như gan, tóc, máu, huyết thanh, là những
nguyên nhân hay dấu hiệu của bệnh tật, ốm đau hay suy dinh dưỡng và có thể
gây tử vong. Đối với một số kim loại người ta mới chỉ biết đến tác động độc
hại của chúng.
Kim loại nặng là các kim loại có độc tính đối với môi trường và hệ
sinh thái, thường được biết đến gồm: Zn, Cu, Pb, Cd, Hg, Ni, As, Cr,… Các
kim loại này có nguồn gốc từ quá trình sản xuất công nghiệp hoá chất, luyện
kim, hoạt động khai thác mỏ, các hoá chất dùng trong nông nghiệp, giao
thông vận tải, y tế… Kim loại nặng có thể xâm nhập vào cơ thể con người

Các nghiên cứu về tích lũy kim loại nặng ở các loài hai mảnh vỏ được công
bố chưa nhiều. Các kết quả nghiên cứu đều cho thấy trong mô của các loài
nhuyễn thể đều chứa kim loại nặng, đặc biệt một số loài nhuyễn thể có khả
năng đặc biệt trong việc tích lũy các kim loại nặng [5,6,8,12,13].
Nghệ An là tỉnh đang có sự phát triển nhanh về công nghiệp, là một
trong những khu công nghiệp lớn nhất và cũng là một trong những vùng được
đô thị hóa nhanh nhất nước Nguồn nước hệ thống sông Lam có tầm quan
trọng đặc biệt và ý nghĩa sống còn đối với các tỉnh Nghệ An cũng như tỉnh Hà
Tĩnh, cấp nước cho sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản và phát triển
thủy điện, giao thông vận tải, du lịch sông nước. Sông Lam đã tiếp nhận nhiều
chi lưu như: Sông Hiếu ở cây Chanh Anh Sơn, sông La ở Đức Quang đã

3
mang theo nhiều chất thải của các huyện, làng nghề, quá trình khái thác
khoáng sản đang ngày càng đe dọa nghiêm trọng đến chất lượng nguồn nước
của hệ thống sông này. Kiểm soát hàm lượng các kim loại nặng trong các loài
thủy sản và nguồn nước nói chung và sông Lam nới riêng là vấn đề đang đặt
ra cho các nhà khoa học quan tâm.
Chính vì những lý do trên mà chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu sự
tích lũy các kim loại nặng Cd, Pb, Cu, Zn trong một số loài nhuyễn thể ở
khu vực sông Lam, tỉnh Nghệ An” để làm đề tài nghiên cứu của luận văn
cao học.
Mục tiêu của đề tài là: Nghiên cứu, đánh giá sự tích lũy một số kim
loại, gồm: Cd, Pd, Cu và Zn trong một số loài nhuyễn thể ở vùng sông Lam,
mối liên hệ với môi trường sống của chúng. Từ đó rút ra các nhận xét về mức
độ an toàn đối với một số chỉ tiêu kim loại nặng (Pb, Cd), thành phần vi lượng
(Cu, Zn) của các mẫu nghiên cứu khi sử dụng làm thực phẩm và khả năng sử
dụng chúng làm sinh vật chỉ thị trong việc quan trắc môi trường.

5
khả năng gắn kết với các chuỗi cacbon ngắn dẫn đến sự tích tụ trong cơ thể
sinh vật sau nhiều năm.
Đối với con người, có khoảng 12 nguyên tố kim loại nặng gây độc như
chì, thủy ngân, nhôm, arsenic, cadmium, nickel… Một số kim loại nặng được
tìm thấy trong cơ thể và thiết yếu cho sức khỏe con người, chẳng hạn như sắt,
kẽm, magiê, coban, mangan, molipđen, đồng… mặc dù với lượng rất ít nhưng
nó hiện diện trong quá trình chuyển hóa. Tuy nhiên, ở mức thừa của các
nguyên tố thiết yếu có thể nguy hại đến đời sống của sinh vật. Các nguyên tố
kim loại còn lại là các nguyên tố không thiết yếu và có thể gây độc tính cao
khi hiện diện trong cơ thể, tuy nhiên tính độc chỉ thể hiện khi chúng đi vào
chuỗi thức ăn. Các nguyên tố này bao gồm thủy ngân, nickel, chì, arsenic,
cađimi, nhôm, platin… và ở dạng ion kim loại. Chúng đi vào cơ thể qua các
con đường hấp thụ của cơ thể như hô hấp, tiêu hóa và qua da. Nếu kim loại
nặng đi vào cơ thể và tích lũy bên trong tế bào lớn hơn sự phân giải chúng thì
chúng sẽ tăng dần và sự ngộ độc sẽ xuất hiện. Do vậy người ta bị ngộ độc
không những với hàm lượng cao của kim loại nặng mà cả khi với hàm lượng
thấp và thời gian kéo dài sẽ đạt đến hàm lượng gây độc.
Kim loại nặng xâm nhập vào cơ thể người qua đường hô hấp, thức ăn
hay hấp thụ qua da được tích tụ trong các mô theo thời gian sẽ đạt tới hàm
lượng gây độc. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng kim loại nặng có thể gây rối
loạn hành vi của con người do tác động trực tiếp đến chức năng tư duy và
thần kinh, gây độc cho các cơ quan trong cơ thể như máu, gan, thận, cơ quan
sản xuất hoocmon, cơ quan sinh sản, hệ thần kinh gây rối loạn chức năng sinh
hóa trong cơ thể do đó làm tăng khả năng bị dị ứng, gây biến đổi gen. Các
kim loại nặng còn làm tăng độ axit trong máu, cơ thể sẽ rút canxi từ xương để
duy trì pH thích hợp trong máu dẫn đến bệnh loãng xương. Các nghiên cứu
mới đây đã chỉ ra rằng hàm lượng nhỏ các kim loại nặng có thể gây độc hại


ở nhiệt độ thường nhờ màng oxit bảo vệ. Nhưng ở nhiệt độ cao nó cháy mãnh
liệt cho ngọn lửa mầu sẫm:
2Cd + O
2
= 2CdO
Tác dụng với halogen tạo thành đihalogenua, tác dụng với lưu huỳnh và
các nguyên tố không kim loại khác như photpho, selen…
Cd + S = CdS
Ở nhiệt độ thường cadmi bền với nước vì có màng oxit bảo vệ, nhưng ở
nhiệt độ cao cadmi khử hơi nước biến thành oxit
Cd + H
2
O = CdO + H
2
↑
Cd tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hoá, giải phóng
khí hiđro.
Ví dụ: Cd + 2HCl = CdCl
2
+ H
2
↑
Ứng dụng của cadimi
Khoảng ¾ cadimi sản xuất ra được sử dụng trong các loại pin (đặc biệt
là Ni - Cd) và phần lớn trong công nghiệp.
Cadimi được sử dụng chủ yếu trong các chất màu, lớp sơn phủ, các
chất mạ kim loại (mạ vỏ ô tô, máy bay và tàu biển).
Cadimi được sử dụng chế tạo hợp kim, làm chất ổn định trong plastic,
làm điện cực ắc quy kiềm. Hợp kim Cu - Cd dùng làm thanh điều chỉnh trong
lò phản ứng hạt nhân.

-microglobulin của protein liên kết
retinol (RBP). Bệnh thận đặc biệt này là trường hợp cá biệt về mặt mô học,
bởi lẽ một bệnh ở ống mà lại chỉ gây tác hại một cách có chọn lọc đến duy
nhất cái ống đầu gần.
Độc tính của cadimi
Cadimi là nguyên tố rất độc. Trong tự nhiên cadimi thường được tìm
thấy trong các khoáng vật có chứa kẽm. Nhiễm độc cadimi gây nên chứng
bệnh giòn xương. Ở nồng độ cao, cadimi gây đau thận, thiếu máu và phá huỷ
tuỷ xương.
Phần lớn cadimi thâm nhập vào cơ thể con người được giữ lại ở thận và
được đào thải, còn một phần ít (khoảng 1%) được giữ lại trong thận, do

9
cadimi liên kết với protein tạo thành metallothionein có ở thận. Phần còn lại
được giữ lại trong cơ thể và dần dần được tích luỹ cùng với tuổi tác. Khi
lượng cadimi được tích trữ lớn, nó có thể thế chỗ ion Zn
2+
trong các enzim
quan trọng và gây ra rối loạn tiêu hoá và các chứng bệnh rối loạn chức năng
thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá huỷ tuỷ sống, gây ung thư.
Cadimi thâm nhập vào cơ thể chủ yếu qua con đường thực phẩm. Theo
nhiều nghiên cứu của các chuyên gia thì người hút thuốc lá cũng có nguy cơ
nhiễm cadimi. Tùy theo mức độ nhiễm độc mà có thể gây ung thư phổi, thủng
vách ngăn mũi, đặc biệt có thể gây tổn thương tuyến thận dẫn đến protein
tuyến niệu, ảnh hưởng đến nội tiết, máu, tim mạch
Ung thư
Rối loạn chức
năng thận

Thiếu máu

Tăng huyết áp

Phá tủy xương
99% đào thải

Cd
2+10
1.1.3.2. Nguyên tố chì (Pd)
Chì có ký hiệu hóa học là Pb, là một kim loại mềm, nặng, độc hại và có
thể tạo hình. Chì có màu trắng xanh khi mới cắt nhưng bắt đầu xỉn màu thành
xám khi tiếp xúc với không khí.

Hình 1.3. Kim loại chì
Tính chất hóa học
Chì là kim loại tương đối hoạt động về mặt hoá học. Ở điều kiện
thường, chì bị oxi hoá tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc bên trên mặt
bảo vệ cho chì không tiếp xúc bị oxi hoá nữa:
2Pb + O
2
= 2PbO
Nhưng khi gặp nước, nước sẽ tách dần màng oxit bao bọc ngoài và

= Pb(HSO
4
)
211
Với axit nitric ở bất kỳ nồng độ nào, chì tương tác như một kim loại:
3Pb + 8HNO
3,loãng
= 3Pb(NO
3
)
2
+ 2NO + 4H
2
O
Khi có mặt oxi, chì có thể tương tác với nước:
2Pb + 2H
2
O + O
2
= 2Pb(OH)
2

có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác:
2Pb + 4CH
3
COOH + O
2

là phá hủy quá trình tổng hợp hemoglobin cũng như các sắc tố hô hấp khác
cần thiết trong máu như cytochromes.
Cuối cùng, chì cản trở việc sử dụng oxi và glucoza để sản sinh năng
lượng trong quá trình sống.

12
Khi hàm lượng chì trong máu khoảng 0,3 ppm thì nó ngăn cản quá
trình sử dụng oxi để oxi hóa glucoza tạo ra năng lượng cho quá trình sống, do
đó làm cho cơ thể mệt mỏi.
Ở các nồng độ cao hơn có thể gây hiện tượng thiếu máu (thiếu
hemoglobin) nếu hàm lượng chì trong máu khoảng 0,5 - 0,8 ppm gây ra sự rối
loạn chức năng thận và phá hủy não.
Ở nồng độ cao hơn (>0,8 ppm) có thể gây thiếu máu do thiếu
hemoglobin.
Xương là nơi tàng trữ, tích tụ chì của cơ thể. Sau đó phần chì này có
thể tương tác cùng với photphat trong xương và thể hiện tính độc hại khi
truyền vào mô mềm của cơ thể. Chì nhiễm vào cơ thể qua da, đường tiêu
hóa, hô hấp. Nhiễm chì có thể dẫn đến vô sinh, sảy thai, mắc phải các rối
loạn về thần kinh, thiếu máu, đau đầu, sưng khớp, chóng mặt. Ở trẻ em, chỉ
số IQ sẽ không cao, đôi khi có những biểu hiện rối loạn hành vi. Do chì tích
lũy dần trong cơ thể một cách chậm chạp nên những triệu chứng sẽ không
được nhận biết kịp thời.
Độc tính của chì
Trong sản xuất công nghiệp thì Pb có vai trò quan trọng, nhưng đối với
cơ thể thì chưa chứng minh được Pb có vai trò tích cực gì. Song độc tính của
Pb và các hợp chất của nó đối với cơ thể người và động vật thì quá rõ. Không
khí, nước và thực phẩm bị ô nhiễm Pb đều rất nguy hiểm cho mọi người, nhất
là trẻ em đang phát triển và động vật.
Chứng thiếu máu do nhiễm độc chì cũng như thiếu máu do thiếu sắt
do kìm hãm enzym pyrimidin - 5 - nucleosidase vốn có liên quan đến sự

Hình 1.4. Kim loại đồng

14
Tính chất hóa học
Đồng là kim loại kém hoạt động. Trong không khí ở nhiệt độ thường,
đồng bị bao phủ một màng màu đỏ gồm đồng kim loại và đồng (I) oxit. Nếu
có mặt CO
2
, đồng bị bao phủ dần bởi một lớp màu lục do tạo thành cacbonat
bazơ màu xanh Cu (OH)
2
CO
3
(rỉ đồng hay tanh đồng).
Khi đun nóng, đồng tác dụng với halogen, P, As
Cu + Cl
2


0
t
CuCl
2

Đồng không tan không tan trong dung dịch axit (trừ HI, HCN, HNO
3
,
2
SO
4

Hơn 50% lượng đồng khai thác hằng năm được dùng làm dây dẫn điện,
loại đồng này phải có độ tinh khiết cao.
Trên 30% được dùng để chế tạo hợp kim.
Dẫn nhiệt tốt và chịu ăn mòn, đồng kim loại được dùng để chế các thiết
bị trao đổi nhiệt, sinh hàn và chân không, chế nồi hơi, ống dẫn dầu và dẫn
nhiêu liệu.
Một số hợp chất của đồng được sử dụng làm chất màu trang trí mỹ
thuật, chất liệu trừ nấm mốc và cả thuốc trừ sâu trong nông nghiệp.
Tác dụng sinh hóa của đồng
Đồng là nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho các loài động, thực vật
bậccao. Trong cơ thể con người, đồng có trong thành phần của một số protein,
enzym và tập trung chủ yếu ở gan. Đồng được tìm thấy trong một số loại
enzym, bao gồm nhân đồng của cytochrom coxidas enzym chứa Cu - Zn

15
superoxid dismutas và nó là kim loại trung tâm của chất chuyên chở oxi
hemocyanin. Máu của cua móng ngựa (cua vua) Limulusvpolyphemus sử
dụng đồng thay sắt để chuyên chở oxi.
Theo tiêu chuẩn RDA của Mỹ về hàm lượng của đồng đối với người
trưởng thành là 0,9 mg/ngày.
Hợp chất của đồng là cần thiết đối với quá trình tổng hợp hemoglobin
và photpholipid. Sự thiếu đồng gây nên bệnh thiếu máu. Trong máu của động
vật bậc thấp (ốc, sò và động vật thân mềm) có chất máu là hemocyanin, chứa
đồng và có chức năng như hemoglobin ở trong máu của động vật có xương
sống. Đồng được vận chuyển chủ yếu trong máu bởi protein trong huyết
tương gọi là cerulopasmin. Đồng được hấp thụ trong ruột non và được vận
chuyển đến gan bằng liên kết với albumin. Bệnh Wilson sinh ra bởi cơ thể giữ
lại đồng, không tiết ra bởi gan vào trong mật, có thể dẫn đến tổn thương não
và gan.
Người ta cho rằng kẽm và đồng cạnh tranh về phương diện hấp thụ trong

4
có
khả năng gây chết người. Nồng độ an toàn của đồng trong nước uống đối với
con người dao động theo từng nguồn, khoảng 1.5÷ mg/l. Lượng đồng đi vào
cơ thể người theo đường thức ăn mỗi ngày khoảng 2 ÷ 4 mg/l.
1.1.3.4. Nguyên tố kẽm (Zn)
Kẽm có ký hiệu hóa học là Zn, là một kim loại màu trắng xanh nhạt ở
nhiệt độ thường nhưng khi nấu đến 100 - 150
0
C nó trở nên mềm, dẻo, dễ dát
mỏng, dễ kéo dài.

Hình 1.5. Kim loại kẽm

17
Tính chất hóa học
Kẽm là kim loại tương đối hoạt động, song ở nhiệt độ thường kẽm bền
với nước vì có màng oxit bảo vệ.
Khi tác dụng với axit HCl và H
2
SO
4
loãng, kẽm sẽ đẩy H
2
và tạo thành
muối tương ứng
Zn + 2HCl → ZnCl
2
+ H
2

+ 3H
2
O
3Zn + 8HNO
3
→ 3Zn(NO
3
)
2
+ 2NO + 4H
2
O
Hidro sẽ thoát ra mãnh liệt khi cho kẽm tác dụng với dung dịch kiềm:
Zn + 2H
2
O + 2OH
-
→ [Zn(OH)
4
]
2-
+ H
2
↑
Kẽm còn tan trong dung dịch NH
3
:
Zn + 2H
2
O + 4NH