ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-----------------------

Vũ Tiến Thành

PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ XU HƯỚNG Ô NHIỄM CỦA MỘT
SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG TRẦM TÍCH LÕI TẠI VÙNG
VEN BIỂN QUẢNG NINH VÀ HUẾ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-----------------------

Vũ Tiến Thành

PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ XU HƯỚNG Ô NHIỄM CỦA MỘT
SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG TRẦM TÍCH LÕI TẠI VÙNG
VEN BIỂN QUẢNG NINH VÀ HUẾ

Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60440118
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

1.1.Tổng quan về kim loại nặng................................................................................3
1.1.1.Tính chất và độc tính của một số kim loại nặng .....................................3
1.1.1.1. Asen (As).............................................................................................4
1.1.1.2. Cadmium (Cd) .................................................................................4
1.1.1.3. Chì (Pb) ...........................................................................................5
1.1.1.4. Kẽm (Zn) .........................................................................................5
1.1.1.5. Đồng (Cu) .......................................................................................6
1.1.1.6. Thủy ngân (Hg) ................................................................................6
1.2. Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng ở vùng cửa sông, ven biển Việt nam và trên thế
giới........................................................................................................................7
1.2.1. Sự ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới...................................................7
1.2.2. Sự ô nhiễm kim loại nặng ở Việt nam ..................................................10
1.3. Các phƣơng pháp phân tích kim loại nặng..........................................................14
1.3.1. Phƣơng pháp huỳnh quang....................................................................14
1.3.2. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)...............................14
1.3.3. Phƣơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES)...............................15
1.3.4. Phƣơng pháp quang phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS) …….....…..15
1.4. Các phƣơng pháp xử lý mẫu trầm tích.................................................................18
1.5. Phƣơng pháp xác định tuổi của của trầm tích, tốc độ bồi lắng đáy biển bằng kỹ
thuật đồng vị

210

Pb.....................................................................................................20

1.5.1. Xác định tuổi tuyệt đối của trầm tích.....................................................20


1.5.2. Phƣơng pháp xác định tốc độ sa lắng trầm tích sử dụng kỹ thuật
210

3.1.3.1. Độ lặp lại của của phép đo ICP MS....................................................40
3.1.3.2. Độ lặp lại của quy trình phân tích mẫu trầm tích thực........................42
3.1.4. Đánh giá hiệu suất thu hồi trên mẫu trầm tích thực tế...........................43
3.2. Kết quả phân tích hàm lƣợng kim loại nặng trong các mẫu trầm tích ................44
3.3. Thảo luận về kết quả phân tích ...........................................................................47
3.3.1. Sự phân bố của kim loại nặng trong các lớp trầm tích............................47


3.3.1.1. Sự phân bố của kim loại nặng trong trầm tích lõi ở vị trí QN15 theo độ
sâu....................................................................................................................47
3.3.1.2. Sự phân bố các kim loại nặng trong trầm tích lõi ở vị trí QN27 theo
độ sâu. .............................................................................................................48
3.3.2. Đánh giá sơ bộ xu thế ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích ở vùng
biển Quảng Ninh..............................................................................................51
3.3.3.. So sánh mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích ở biển Quảng
Ninh so với các tiêu chuẩn, các vùng biển khác trên thế giới ........................58
KẾT LUẬN………………………………………………………….……………...63
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................64


Lớp K24 - Hóa phân tích

Vũ Tiến Thành

MỞ ĐẦU
Biển Việt Nam có điều kiện tự nhiên tƣơng đối thuận lợi, giàu tài nguyên,
mức độ đa dạng sinh học cao với nhiều hệ sinh thái đặc thù, đại diện cho khu vực và
thế giới. Tuy nhiên, tài nguyên, các nguồn lợi biển đang bị khai thác quá mức và
thiếu bền vững. Đa dạng sinh học biển trên đà suy thoái nhanh. Chức năng sinh thái
và năng suất sinh học của các hệ sinh thái biển bị ảnh hƣởng. Nguồn lợi hải sản giảm

Vũ Tiến Thành

đó, để có thể xem xét một cách đầy đủ mức độ ô nhiễm kim loại nặng của một nguồn
nƣớc không thể chỉ dựa trên các kết quả phân tích mẫu nƣớc mà cần tập trung nghiên
cứu cả trong các mẫu trầm tích. Tuy nhiên các nghiên cứu về kim loại nặng trong
trầm tích biển ở Việt Nam hiện nay vẫn còn rất ít. Các nghiên cứu này vẫn còn chƣa
đẩy đủ, tỷ lệ nghiên cứu nhỏ nên kết quả còn nhiều hạn chế. Sự thiếu hụt thông tin
này đã gây khó khăn cho công tác quy hoạch sử dụng bền vững tài nguyên thiên
nhiên vùng ven biển Việt Nam.
Phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) và phổ khối plasma cao tần cảm ứng (ICP-MS)
là 2 trong số các phƣơng pháp đƣợc dùng để xác định hàm lƣợng các kim loại nặng
trong các mẫu trầm tích. Trong đó ICP-MS là phƣơng pháp phân tích hiện đại nhất
hiện nay dùng để xác định đồng thời hàm lƣợng kim loại nặng trong các mẫu trầm
tích với độ đúng cao và tốn ít thời gian phân tích. Chính vì vậy trong luận văn này tôi
dùng phƣơng pháp ICP- MS để xác định hàm lƣợng các kim loại nặng trong mẫu
trầm tích lõi ở một số vùng ven biển.
Đứng trƣớc thực trạng ô nhiêm môi trƣờng ngày càng gia tăng và sự cần thiết
của việc nghiên cứu sự ô nhiễm các kim loại nặng trong trầm tích mà chúng tôi chọn
nghiên cứu đề tài: “Phân tích và đánh giá xu hướng ô nhiễm của một số kim loại
nặng trong trầm tích lõi tại vùng ven biển Quảng Ninh và Huế”. Tuy nhiên trong
quá trình lấy mẫu gặp rất nhiều khó khăn do việc lấy mẫu trầm tích ở xa biển khơi
nên chúng tôi chỉ lấy mẫu trầm tích ở vùng biển Quảng Ninh. Tôi hy vọng rằng kết
quả nghiên cứu của mình có thể phần nào đánh giá sơ bộ hàm lƣợng kim loại nặng
trong trầm tích lõi vùng ven biển Quảng Ninh, góp phần nhỏ vào việc xây dựng cơ sở
dữ liệu khoa học cho việc định hƣớng sử dụng bền vững tài nguyên, bảo vệ môi
trƣờng ở vùng ven biển.

2



0.1-10 mg.L-1 [52], [15], [50].
Những năm gần đây, ảnh hƣởng nghiêm trọng của As đối với sức khỏe con
ngƣời cũng đã đƣợc báo cáo ở Ấn Độ, Trung Quốc, Bangladesh. Ƣớc tính có đến hàng
triệu ngƣời có nguy cơ bị ngộ độc do ngộ độc As. Việt Nam có khoảng 10 triệu ngƣời ở

3


Lớp K24 - Hóa phân tích

Vũ Tiến Thành

đồng bằng sông Hồng, 500 ngàn đến 1 triệu ngƣời ở Đồng Bằng Sông Cửu Long bị ngộ
độc mãn tính do uống nƣớc giếng khoang có chứa arsen. Tƣơng tự, sự tích tụ Cd trong
gan và thận của động vật chăn thả ăn cỏ ở Úc và New Zealand gây ảnh hƣởng đến tiêu
thụ sản phẩm thịt trong nƣớc và xuất khẩu ra nƣớc ngoài. Dƣới đây là nguồn phát sinh,
sự phân bố và độc tính của các kim loại nặng [18], [35].
1.1.1.1. Asen (As)
Asen phân bố nhiều nơi trong môi trƣờng, chúng đƣợc xếp thứ 20 trong những
nguyên tố hiện diện nhiều trong lớp vỏ của trái đất, hiện diện ít hơn Cu, Sn nhƣng nhiều
hơn Hg, Cd, Au, Ag, Sb, Se.
Tác hại của asen đối với sức khỏe con ngƣời: Tính độc của asen phụ thuộc rất
nhiều vào bản chất của các hợp chất mà nó hình thành, đặc biệt là hoá trị. Asen hoá trị 3
độc hơn rất nhiều so với asen hoá trị 5. Tính độc của asen vô cơ (tri ôxit asen) đối với
con ngƣời đã đƣợc biết từ lâu. Liều lƣợng gây chết ngƣời khoảng 50-300 mg nhƣng
phụ thuộc vào từng cá thể. Những biểu hiện của ngộ độc asen mãn tính bao gồm: yếu
ớt, mất phản xạ, mệt mỏi, viêm dạ dày, viêm ruột kết, chán ăn, giảm cân, rụng tóc,...
Con ngƣời bị nhiễm độc asen lâu dài qua thức ăn hoặc không khí dẫn đến bệnh tim
mạch, rối loạn hệ thần kinh, rối loạn tuần hoàn máu, móng giòn dễ gãy với những vạch
trắng ngang móng, rối loạn chức năng gan, thận. Ngộ độc asen cấp tính có thể gây buồn

Trong cơ thể ngƣời, chì trong máu liên kết với hồng cầu, và tích tụ trong xƣơng.
Khả năng loại bỏ chì ra khỏi cơ thể rất chậm chủ yếu qua nƣớc tiểu. Chu kì bán rã của
chì trong máu khoảng một tháng, trong xƣơng từ 20-30 năm. Các hợp chất chì hữu cơ
rất bền vững độc hại đối với con ngƣời, có thể dẫn đến chết ngƣời [58], [44].
Những biểu hiện của ngộ độc chì cấp tính nhƣ nhức đầu, tính dễ cáu, dễ bị kích
thích, và nhiều biểu hiện khác nhau liên quan đến hệ thần kinh. Con ngƣời bị nhiễm độc
lâu dài đối với chì có thể bị giảm trí nhớ, giảm khả năng hiểu, giảm chỉ số IQ, xáo trộn
khả năng tổng hợp hemoglobin có thể dẫn đến bệnh thiếu máu. Chì cũng đƣợc biết là
tác nhân gây ung thƣ phổi, dạ dày và u thần kinh đệm Nhiễm độc chì có thể gây tác hại
đối với khả năng sinh sản, gây sẩy thai, làm suy thoái nòi giống [30], [51], [24].
1.1.1.4 Kẽm (Zn)
Hàm lƣợng kẽm trung bình trong đất và đá thông thƣờng gia tăng theo thứ tự:
cát (10-30 mg.kg-1), đá granic (50 mg.kg-1), sét (95 mg.kg-1), và bazan (100 mg.kg-1).
Theo Murray (1994) hàm lƣợng kẽm hiện diện tự nhiên trong đất 17-125 ppm. Cháy
rừng phát tán một lƣợng lớn kẽm vào không khí. Khoảng 7600 tấn kẽm mỗi năm ở mức
độ toàn cầu phán tán vào không khí do cháy rừng. Sự phong hoá địa chất là một trong
những nguyên nhân phóng thích kẽm vào môi trƣờng [37].
Hấp thụ nhiều kẽm có thể gây nôn, tổn hại thận, lách làm giảm khả năng hấp thu
đồng và gây bệnh thiếu máu liên quan đến sự thiếu hụt đồng. Hấp thụ kẽm trong khẩu
phần ăn hàng ngày > 1000 mg gây nôn, sốt, tổn hại thận và lách, từ 200-500 mg/ngày

5


Lớp K24 - Hóa phân tích

Vũ Tiến Thành

gây xáo trộn dạ dày, buồn nôn, hoa mắt. Hấp thụ kẽm > 100 mg/ngày gây giảm sự hấp
thụ đồng [21].



Lớp K24 - Hóa phân tích

Vũ Tiến Thành

dễ dàng phóng thích từ trầm tích vào nƣớc, sau đó có thể tích tụ trong các sinh vật sống.

LUẬN
Luận văn “Phân tích và đánh giá xu hướng ô nhiễm của một số kim loại
nặng trong trầm tích lõi tại vùng ven biển Quảng Ninh và Huế” đã thực hiện thu
thập thông tin, khảo sát, lấy mẫu, phân tích mẫu và bƣớc đầu sơ bộ đánh giá mức độ ô
nhiễm kim loại nặng trong các mẫu trầm tích ven biển Quảng Ninh. Luận văn đã áp
dụng việc phân tích xác định một số kim loại nặng để nghiên cứu ô nhiễm môi trƣờng
và các xu hƣớng thời gian của các chất gây ô nhiễm trong trầm tích của khu vực ven
biển Quảng Ninh. Tổng hợp các quá trình nghiên cứu ở trên, luận văn đã thu đƣợc
những kết quả cụ thể nhƣ sau:
1. Thẩm định quy trình xác định hàm lƣợng của 10 kim loại nặng (Cu, Pb, Cd,
Zn, Fe, Co, Ni, Cr, As, Hg) trong mẫu trầm tích bằng phƣơng pháp ICP-MS bao gồm :
Xây đƣờng chuẩn các kim loại, xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lƣợng, độ lặp
lại, hiệu xuất thu hồi của phƣơng pháp phân tích. Áp dụng quy trình phân tích này định
lƣợng các kim loại nặng trong 18 mẫu trầm tích lõi.
2. Bƣớc đầu đánh giá sơ bộ xu thế ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích ở vùng
biển Quảng Ninh. Hàm lƣợng As, Fe, Pb có xu hƣớng tăng từ năm 1972 -2014. Hàm
lƣợng Cr trong 30 năm trở lại đây khá cao khoảng 290mg/kg (cao gấp 1,8 lần so với
QCVN). Các kim loại còn lại Ni, Co, Cd, Cu, Zn, Hg đều không thấy xu thế tăng lên,
hoặc có hàm lƣợng rất nhỏ.
3. So sánh hàm lƣợng kim loại nặng trong trầm tích ở biển Quảng Ninh với các
tiêu chuẩn, với các vùng biển khác trên thế giới.
Hàm lƣợng kim loại Cr vùng biển miền Quảng Ninh cao 2,5 lần so với tiêu

Pháp chế (2012), QCVN 43: 2012/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất
lượng trầm tích, Công báo/Số 639 + 640, tr. 64 - 65.
3. Bùi Phƣơng Thúy (2014), Phân tích hàm lượng và đánh giá sự phân bố một số kim
loại nặng trong nước biển và trầm tích ở vùng biển miền Trung, Việt Nam, Luận văn
thạc sĩ, Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, tr. 33 - 38.
4. Hoàng Thị Thanh Thủy, Từ Thị Cẩm Loan, Nguyễn Nhƣ Hà Vy (2007), Nghiên cứu
địa hóa môi trường một số kim loại nặng trong trầm tích sông rạch TP Hồ Chí Minh,
Tạp trí Phát Triển Khoa Học và Công Nghệ, tập 10 số 0 .
5. Nguyễn Quang Long (2013), Nghiên cứu định lượng mức độ ô nhiễm trong trầm tích
biển ở vịnh Hạ Long bằng kỹ thuật hạt nhân, đề tài cấp bộ, tr. 4 - 10.
6. Phạm Luận (2004), Cơ sở lý thuyết phương pháp phân tích phổ khối nguyên tử
(ICP-MS), Khoa Hóa, Đại học Khoa học tự nhiên, Hà Nội, tr. 123 - 128.
7. Phạm Luận (2004), “Giáo trình những vấn đề cơ sở của các kỹ thuật xử lý mẫu phân
tích”. Khoa Hóa, Đại học Khoa học tự nhiên, Hà Nội, tr. 37 - 39.
8. Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại học Quốc Gia
Hà Nội, Hà Nội tr. 4 - 10.
9. Phạm Kim Phƣơng, Nguyễn Đình Tứ, Nguyễn Vũ Thanh (2001), Hiện trạng kim loại
nặng trong trầm tích tại Khu Sinh Quyền Cần giờ, Tạp trí Sinh Học số 33, tr. 1 - 2.
10. Tạ Thị Thảo (2010), Giáo trình Thống kê trong hóa phân tích, Đại học Khoa học tự
Nhiên -Đại học Quốc gia Hà Nội tr. 4 - 14.
11. Trần Hoàng Mai (2012), Nghiên cứu sự ô nhiễm Mangan trong nước giếng khoan và
sự tích lũy trong cơ thể người dân tại xã Thượng Cát, huyện Từ Liêm, Hà Nội, Luận
văn thạc sĩ, Đại học Khoa học Tự nhiên- Đại học Quốc gia Hà Nội, tr. 30 - 31.

9


Lớp K24 - Hóa phân tích

Vũ Tiến Thành

22. Clark R. B, Chris Frid, Martin Attrill (1997), Marine Pollution, 4th Edition.

10


Lớp K24 - Hóa phân tích

Vũ Tiến Thành
OxfordUniversity Press.

23. Dong Yan-Jie, Ke Gai (2006), “The application of gibberellic acid to the determination
of trace amounts of lead by spectrofluorimetry”, Journal of the Chinese Chemical
Society, Vol 52, no 6, pp. 1131-1135
24. Ernest Hodgson, Patricia E. Levi (2000), Modern Toxicology, 2nd Edition. McGraw
Hill.
25. F.Queirolo, S.Stegen, M.Restovic, M.Paz, P.Ostapzuk, M.J.Schwuger, L.Munoz (2000)
“ Total arsenic, lead, anh cadmium levels in vegetables cultivated at the Andean
villages of northern Chile”.vol 255, issues 1-3, p 75-84.
26. G. Grimmer and H. Bohnke (1977), Sedimentary Record

of Heavy

Metals and

Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Lake Constance, Biochemisches Institut fur
Umweltcarcinogene
27. Hoang Thi Thanh Thuy, Nguyen Nhu Ha Vy, Tu Thi Cam Loan (2007),
"Anthropogenic Input of Selected Heavy Metals (Cu, Cr, Pb, Zn and Cd) in the Aquatic
Sediments of Hochiminh City, Vietnam", Water Air Soil Pollut, 182, pp.
28. Ivor E Dreosti (1996), Zinc: Nutritional aspects, report of international meeting,

Research 38, pp. 1037-1048.
36. Mohamed Maanan (2008), “Heavy metal concentrations in marine molluscs from the
Moroccan coastal region”, Environmental Pollution, Volume 153, Issue 1, Pages 176183
37. Murray B. McBride (1994), Environmetal Chemistry of Soils, Oxford University Press.
38. Mustafa Soylak, Sibel Saracoglu, Umit Divrikli and Latif Elcic, “Coprecipitation of
heavy metals with erbium hydroxide for their flame atomic absorption spectrometric
determinations in environmental samples”, Talanta, 66 (5), p. 1098-1102 ; 2/2005.
39. Mustafa Türkmen, Aysun Türkmen, Yalçın Tepe, Alpaslan Ateş and Kutalmış Gökkuş
(2008), “Determination of metal contaminations in sea foods from Marmara, Aegean
and Mediterranean seas: Twelve fish species”, Food Chemistry, Volume 108, Issue
2, Pages 794-800
40. N. Pourreza and K. Ghanemi (2009), “Determination of mercury in water and fish
samples by cold vapor atomic absorption spectrometry after solid phase extraction on
agar modified with 2-mercaptobenzimidazole”, Journal of Hazardous
Materials, Volume 161, Issues 2,9 February 2009, page 928-987
41. Neda

Vdovic,

Gabriel

Billon,

Cedric

Gabelle,

Jean-Luc

Potdevin

correlated ?, Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 258, pp. 15-37.
49. Robert AHC, Longhust RD, Brown MW (1994), Cadmium status of soils, plant and
grazing animals in New Zealand, New Zealand Journal of Agricultural Research 37,
pp. 119-129.
50. Simone Griesel, Antje Kakuschke, Ursula Siebert and Andreas Prange (2008), “Trace
element concentrations in blood of harbor seals (Phoca vitulina) from the Wadden
Sea”, Science of The Total Environment, Volume 392, Issues 2-3, Pages 313-323
51. Shahidul Islam Md, Tanaka M (2004), Impacts of pollution on coastal and marine
ecosystems including coastal and marine fisheries and approach for management: a
review and synthesis, Marine Pollution Bulletin 48, pp. 624-649.
52. Steenland K, Boffetta P (2000), Lead and cancer in humans: where are we now?,
Am J Ind Med 38, pp. 295-299
53. Tam N. F. Y and Wong Y. S (1995), Spatial and Temporal Variations of Heavy Metal
Contamination in Sediments of a Mangrove Swamp in Hong Kong, Marine Pollution
Bulletin, Vol. 31, Nos 4-12, pp. 254-261.
54. Tam, N. F. Y., Wong, Y. S., Lan C. Y., Wang, L. N., (1998), Litter production and
decomposition in Subtropical mangrove swamp receiving wastewater. J. Exp. Mar.
Biol. Ecol. 226, pp. 1-18.
55. Tamaki, S. and Frankenberger, W. T., Jr (1992), Environmental biochemistry of
arsenic, Rev. Environ. Contam. Toxicol. 124, pp. 79-110.

13


Lớp K24 - Hóa phân tích

Vũ Tiến Thành

56. Tessieretal, A., Campell, P.G.C., Blsson, M, “Squential extraction procedure forr the
speciation of particulate trace metal”, Anal. Chem, 51, 844 – 851, 1979.