BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LÊ ĐĂNG NGỌC
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA
HÀM LƯỢNG CÁC KIM LOẠI ĐỒNG, CHÌ, CADIMI
TÍCH LŨY TRONG ĐỘNG VẬT ĐÁY KHÔNG
XƯƠNG SỐNG CỠ LỚN VÀ TRẦM TÍCH SÔNG CẦU

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

HÀ NỘI, NĂM 2019


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LÊ ĐĂNG NGỌC
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA
HÀM LƯỢNG CÁC KIM LOẠI ĐỒNG, CHÌ, CADIMI
TÍCH LŨY TRONG ĐỘNG VẬT ĐÁY KHÔNG
XƯƠNG SỐNG CỠ LỚN VÀ TRẦM TÍCH SÔNG CẦU
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ: 8440301

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. NGUYỄN THỊ HỒNG HẠNH
2. TS. BÙI THỊ THƯ



i

năm 2019


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn thạc sĩ với tên đề tài: “Nghiên cứu xác định mối
tương quan giữa hàm lượng các kim loại đồng, chì, cadimi tích lũy trong động
vật đáy không xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu”. Tôi xin chân thành cảm
ơn PGS.TS. Nguyễn Thị Hồng Hạnh và TS. Bùi Thị Thư đã hướng dẫn, chỉ bảo tận
tình và động viên giúp tôi hoàn thành bài báo cáo luận văn này.
Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn Chính quyền địa phương, Sở Tài nguyên và
Môi trường các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh và Hải Dương đã
tạo điều kiện tốt nhất để tôi có thể đi thực địa và cung cấp những kiến thức quý báu
cũng như chia sẻ tài liệu, dữ liệu liên quan tới luận văn.
Tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến quý thầy cô Khoa Môi trường, Trường Đại
học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tận tình giảng dạy và truyền đạt kiến thức
trong suốt thời gian học cao học tại Trường.
Cảm ơn các anh chị, bạn bè những người bạn đồng hành trong quãng thời gian
học cao học, những người đã luôn sát cánh, giúp đỡ, động viên và là nguồn động
lực để tôi vươn lên.
Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những
thiếu sót, vì vậy tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy, cô để
luận văn được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!.
Hà Nội, ngày tháng năm 2019
HỌC VIÊN

Lê Đăng Ngọc

Tổng
quan
về
kim
loại
nặng
.................................................................................4
1.1.1. Nguồn phát sinh kim loại nặng .........................................................................4
1.1.2. Độc tính của KLN .............................................................................................5
1.1.3. Hiện trạng ô nhiễm KLN trên thế giới và ở Việt Nam .....................................9
1.2. Trầm tích và sự tích lũy kim loại trong trầm tích ..............................................11
1.2.1. Trầm tích và sự hình thành trầm tích ..............................................................11
1.2.2. Cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy kim loại vào trầm tích ........12
1.3. Động vật đáy không xương sống cỡ lớn và sự tích lũy KLN vào động vật đáy
không xương sống cỡ lớn (Ốc vặn, Hến) ..................................................................15
1.3.1. Tổng quan về động vật đáy không xương sống cỡ lớn ...................................15
1.3.2. Tổng quan về loài Hến (Corbicula sp.) và loài Ốc vặn (Sinotaia reevei
fischer).......................................................................................................................15
1.3.3. Sự tích lũy kim loại nặng vào động vật đáy không xương sống cỡ lớn (Ốc
vặn, Hến) ...................................................................................................................17
1.4. Tổng quan về khu vực nghiên cứu .....................................................................21
1.4.1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội lưu vực sông Cầu................................21
1.4.2. Tình hình ô nhiễm trên lưu vực sông Cầu.......................................................24
1.5. Phương pháp xác định và một số chỉ số, tiêu chuẩn đánh giá hàm lượng KLN
trong trầm tích và ĐVĐ không xương sống cỡ lớn ..................................................26
3


1.5.1. Phương pháp xác định KLN bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
... 26

fischer) và Hến (Corbicula sp.) sông Cầu .................................................................70
3.3.2. Kết quả xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd trong Ốc vặn (Sinotaia reevei
fischer) và Hến (Corbicula sp.) sông Cầu .................................................................71
3.3.3. Đánh giá khả năng tích lũy KLN trong ĐVĐ không xương sống cỡ lớn sông
Cầu ............................................................................................................................79
3.4. Kết quả xác định mối tương quan giữa hàm lượng các kim loại Cu, Pb, Cd
trong ĐVĐ không xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu ..................................82
3.4.1. Kết quả xác định mối tương quan giữa hàm lượng Cu trong ĐVĐ không
xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu.................................................................82
5


3.4.2. Kết quả xác định mối tương quan giữa hàm lượng Pb trong ĐVĐ không
xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu.................................................................84
3.4.3. Kết quả xác định mối tương quan giữa hàm lượng Cd trong ĐVĐ không
xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu.................................................................86
3.4.4. Kết quả xác định mối tương quan giữa hàm lượng KLN trong ĐVĐ không
xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu.................................................................87
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................91
1. KẾT LUẬN...........................................................................................................91
2. KIẾN NGHỊ ..........................................................................................................91
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................93
PHỤ LỤC ..................................................................................................................96

6


THÔNG TIN LUẬN VĂN
Họ và tên học viên: Lê Đăng Ngọc
Lớp: CH2BMT



Tác giả đã so sánh được mối tương quan giữa hàm lượng các KLN Cu, Pb,
Cd trong ĐVĐ không xương sống cỡ lớn và trong trầm tích sông Cầu với các
nghiên cứu khác: Mối tương quan giữa hàm lượng các kim loại Cu và Pb trong
ĐVĐ không xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu tại các điểm nghiên cứu của
đề tài này có cùng xu hướng với các nghiên cứu trước đây, đối với kim loại Cd thì
không có cùng xu hướng với các nghiên cứu trước đây.

vii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Giải thích

AAS

Phổ hấp thụ nguyên tử

AOAC

Hiệp hội các nhà hóa phân tích chính thức

BTNMT

Bộ Tài nguyên Môi trường

ĐVĐ


Độ lệch chuẩn

SQG

Hướng dẫn chất lượng trầm tích

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TEC

Ngưỡng nồng độ gây ảnh hưởng

8


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Nguồn thải một số KLN (Cu, Pb, Cd) của một số ngành công nghiệp phổ
biến [10] ......................................................................................................................5
Bảng 1.2. Giá trị giới hạn của một số kim loại nặng trong trầm tích theo QCVN
43:2012/BTNMT.......................................................................................................29
Bảng 1.3. Tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích theo hàm
lượng tổng (mg/kg) của Canada (2002) [27] ............................................................29
Bảng 1.4. Tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích theo hàm
lượng tổng (mg/kg) của Mỹ [31]...............................................................................30
Bảng 1.5. Phân loại mức độ ô nhiễm dựa vào Igeo (Muller P.J và Suess E, 1979) [29]
30
Bảng 2.1. Tọa độ vị trí điểm lấy mẫu........................................................................35

reevei fischer) và Hến (Corbicula sp.) sông Cầu ......................................................72
Bảng 3.12. Hệ số tích tụ sinh học trầm tích của Ốc vặn (Sinotaia reevei fischer)
sông Cầu ....................................................................................................................79
Bảng 3.13. Hệ số tích tụ sinh học trầm tích của Hến (Corbicula sp.) sông Cầu .......80


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Hình ảnh Hến (Corbicula sp.) tại vị trí lấy mẫu ........................................16
Hình 1.2. Hình ảnh của Ốc vặn .................................................................................17
Hình 1.3. Khu vực nghiên cứu ..................................................................................23
Hình 1.4. Cấu tạo của máy AAS ...............................................................................28
Hình 1.5. Hệ thống máy AAS của Phòng thí nghiệm môi trường, Trường Đại học
Tài nguyên và Môi trường Hà Nội ............................................................................28
Hình 2.1a. Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên lưu vực sông Cầu.............................................32
Hình 2.1b. Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên lưu vực sông Cầu chảy qua tỉnh Bắc Kạn, Thái
Nguyên ......................................................................................................................33
Hình 2.1c. Sơ đồ vị trí lấy mẫu trên lưu vực sông Cầu chảy qua tỉnh Bắc Ninh, Bắc
Giang, Hải Dương .....................................................................................................33
Hình 2.2. Thiết bị lấy mẫu trầm tích và ĐVĐ không xương sống cỡ lớn ................34
Hình 2.3. Quy trình xử lý xác định một số kim loại nặng trong trầm tích................45
Hình 2.4. Quy trình xử lý xác định một số kim loại nặng trong ĐVĐ .....................48
Hình 3.1. Kết quả xác định hàm lượng Cu trong mẫu trầm tích sông Cầu...............64
Hình 3.2. Kết quả xác định hàm lượng Pb trong mẫu trầm tích sông Cầu ...............65
Hình 3.3. Kết quả xác định hàm lượng Cd trong mẫu trầm tích sông Cầu...............66
Hình 3.4. Biểu đồ hàm lượng Cu trong Hến (Corbicula sp.) sông Cầu ....................73
Hình 3.5. Biểu đồ hàm lượng Cu trong Ốc vặn (Sinotaia reevei fischer) sông Cầu.74
Hình 3.6. Biểu đồ biểu thị hàm lượng Pb trong Hến (Corbicula sp.) sông Cầu .......75
Hình 3.7. Biểu đồ biểu thị hàm lượng Pb trong Ốc vặn (Sinotaia reevei fischer) sông
Cầu ............................................................................................................................76
Hình 3.8. Biểu đồ biểu thị hàm lượng Cd trong Hến (Corbicula sp.) sông Cầu .......77

Cầu,... để từ đó có các biện pháp quản lý thích hợp.
Trong số các chỉ số ô nhiễm, ô nhiễm kim loại nặng là một trong những chỉ số
được quan tâm nhiều bởi độc tính và khả năng tích lũy sinh học của chúng. Để có
thể đánh giá một cách đầy đủ về mức độ ô nhiễm của các kim loại nặng không chỉ
dựa vào việc xác định hàm lượng của các kim loại hòa tan trong nước mà cần xác
định cả hàm lượng các kim loại trong trầm tích và động vật đáy sống trong môi
trường này. Rất nhiều công trình khoa học nghiên cứu về trầm tích và các động vật
nhuyễn thể sống trong sông, hồ đều cho thấy hàm lượng của các kim loại trong các
loài này lớn hơn nhiều so với trong nước [9].
Kim loại nặng có thể xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu thông qua
đường tiêu hóa và hô hấp. Tuy nhiên, cùng với mức độ phát triển của công nghiệp
và sự đô thị hóa, hiện nay môi trường sống của chúng ta đang bị ô nhiễm trầm
trọng. Sự tích tụ KLN nói chung và các kim loại đồng, chì, cadimi nói riêng sẽ ảnh
hưởng đến đời sống của các sinh vật thủy sinh, gây ảnh hưởng đến sức khỏe của
con người thông qua chuỗi thức ăn. Ví dụ nhiều loài động vật không xương sống sử
dụng trầm tích như nguồn thức ăn, vì thế cơ thể chúng là nơi lưu giữ và tích tụ
KLN. Sự tích tụ KLN trong sinh vật có thể đe dọa sức khỏe của nhiều loài sinh vật
đặc biệt là cá, chim và con người. Do đó, việc nghiên cứu và phân tích các KLN
trong cơ thể sinh vật, trong thực phẩm và tác động của chúng tới cơ thể con người
nhằm đề ra các biện pháp tối ưu bảo vệ và chăm sóc sức khỏe cộng đồng là một
việc vô cùng cần thiết. Nhu cầu về thực phẩm sạch, đảm bảo sức khỏe đã trở thành
nhu cầu thiết yếu, cấp bách và được toàn xã hội quan tâm [3].

1


Các loài động vật không xương sống cỡ lớn như Ốc vặn, Hến,… cũng là một
trong những nguồn thực phẩm sạch thiết yếu và được ưa chuộng ở nước ta. Loài
động vật không xương sống cỡ lớn này có vai trò làm sạch môi trường, có giá trị
kinh tế và giá trị dinh dưỡng cao song chúng có khả năng đặc biệt trong việc tích tụ

Xác định được hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Cd tích lũy trong động
vật đáy không xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu.
Xác định được mối tương quan giữa hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Cd
tích lũy trong động vật đáy không xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu.
3. Nội dung nghiên cứu
3.1. Khảo sát thực tế, tiến hành lấy mẫu động vật đáy không xương sống cỡ lớn (Ốc
vặn, Hến) và trầm tích sông Cầu.
Tiến hành quan trắc 01 đợt lấy mẫu trầm tích và động vật đáy không xương
sống cỡ lớn (Ốc vặn, Hến);
Thời gian lấy mẫu: Cuối tháng 12/2017 đến tháng 01/2018;
Tiến hành lấy mẫu tại 24 vị trí trên sông Cầu chảy qua các tỉnh Bắc Kạn, Thái
Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hải Dương.
3.2. Phân tích xác định hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Cd trong động vật
đáy không xương sống cỡ lớn (Ốc vặn, Hến) và trầm tích sông Cầu tại Phòng thí
nghiệm môi trường, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội và Phòng
thí nghiệm Trung tâm nghiên cứu và phát triển công nghệ sinh học, Trường Đại học
Bách Khoa Hà Nội.
3.3. Xác định mối tương quan giữa hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Cd trong
động vật đáy không xương sống cỡ lớn và trầm tích sông Cầu bằng phần mềm
Origin 8.5.


Chương 1
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về kim loại nặng
3

Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5 g/cm . Chúng
có thể tồn tại trọng khí quyển (dạng hơi), thủy quyển (các muối hòa tan), địa quyển
(dạng rắn không tan, khoáng, quặng,…) và sinh quyển (trong cơ thể con người,

Kim loại nặng phát hiện ở mọi nơi: Trong đá, đất và xâm nhập vào thủy vực
qua các quá trình tự nhiên, phong hóa, xói mòn và rửa trôi.
Nguồn nhân tạo:
Sự gia tăng tích lũy KLN trong môi trường không chỉ từ các nguồn tự nhiên
mà còn từ hoạt động công nghiệp của con người như: Việc đốt cháy các nhiên liệu
hóa thạch, việc sử dụng các vật liệu và các sản phẩm công nghiệp có thể chứa hàm
lượng cao các nguyên tố kim loại độc hại,... Rất nhiều các kim loại này tích lũy
trong đất, trong nước dẫn đến tạo ra sự nguy hiểm đối với động vật và thực vật [6].
Nguồn thải một số KLN (Cu, Pb, Cd) của một số ngành công nghiệp phổ biến
được thể hiện trong bảng 1.1.
Bảng 1.1. Nguồn thải một số KLN (Cu, Pb, Cd) của một số
ngành công nghiệp phổ biến [10]
STT

Kim loại

1

Chì

2

Đồng

Ngành công nghiệp mạ điện, công nghiệp nhựa, luyện
kim và công nghiệp khí thải.

Cadimi

Pin niken - cadimi, các ngành công nghiệp mạ điện,

nước uống đối với con người là 2 mg/lit.
Đồng cũng là một trong số kim loại có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực
công nghiệp khác nhau nh: chế tạo dây dẫn điện, các hợp kim có độ chống mài mòn
cao, chế tạo sơn, thuốc trừ sâu…
Ở pH lớn hơn 6 ion Cu

2+

có thể kết tủa dưới dạng hidroxit, oxit, hidroxi-

cacbonat. Đồng cũng tạo được phức rất bền với chất mùn. Đặc biệt trong môi
2+

trường khử Cu

2-

rất dễ kết hợp với ion S để tạo kết tủa CuS rất bền. Chính vì vậy

mà khả năng tích lũy sinh học của kim loại đồng trong trầm tích nhỏ và dạng tồn tại
chủ yếu của đồng trong trầm tích là ở dạng cặn dư [7].
Nguồn tích lũy của kim loại đồng trong tự nhiên đến từ 2 nguồn là nguồn tự
nhiên và nguồn nhân tạo. Trong tự nhiên, hàm lượng trung bình của đồng trong vỏ
trái đất vào khoảng 50 ppm và chủ yếu tồn tại dưới dạng một số khoáng chất như:
azurit (2CuCO3Cu(OH)2); malachit (CuCO3Cu(OH)2); các sulfua như: chalcopyrit
(CuFeS2), bornit (Cu5FeS4), covellit (CuS), chalcocit (Cu2S) và các ôxít như cuprit


(Cu2O),... Trong đó nhiều nhất là các quặng sunfua tương đối bền. Vì vậy khả năng
rửa trôi của của kim loại đồng là tương đối nhỏ.



20 mg/ngày và 1,5 – 4,0 mg/ngày. Theo quy định của tổ chức sức khỏe thế giới
3

(WHO) giới hạn bụi chì nơi làm việc phải nhỏ hơn 0,01 mg/m không khí; còn ở
3

khu dân cư thì phải nhỏ hơn 0,005 mg/m . Tuy nhiên, bụi chì trong khu vực sản
xuất công nghiệp cao hơn nhiều lần cho phép. Dọc các trục lộ giao thông, dù giờ
đây không dùng xăng pha chì nữa nhưng lượng bụi chì cũng không giảm đáng kể
[7].
Chì có trong nước thải của các cơ sở sản xuất pin, acquy, luyện kim, hóa dầu.
Hoặc đưa vào môi trường nước từ nguồn không khí bị ô nhiễm do khí thải giao
thông. Chì có khả năng tích lũy trong cơ thể, gây độc thần kinh, gây chết nếu bị
nhiễm độc nặng. Chì cũng rất độc đối với động vật thủy sinh.
Chì đặc biệt độc hại đối với não và thận, cơ quan sinh sản và hệ thống tim
mạch của con người. khi bị nhiễm độc chì sẽ ảnh hưởng có hại tới chức năng của trí
óc, thận, gây vô sinh, sẩy thai và tăng huyết áp. Đặc biệt chì là mối nguy hại đối với
trẻ em. Một số kết quả nghiên cứu cho thấy nhiễm độc chì làm giảm mạnh chỉ số
thông minh (IQ) của trẻ em ở tuổi đi học. Một số đánh giá cho thấy cứ 10µg/dl tăng
về chì trong máu sẽ gây ra mức giảm từ 1 đến 5 điểm IQ đối với trẻ em bị nhiễm
chì. Nhiễm chì làm cho hệ thần kinh luôn căng thẳng và mất tập trung chú ý ở trẻ
em từ 7 - 11 tuổi. ở tuổi trung niên, nhiễm độc chì sẽ làm cho huyết áp tăng gây
nhiều rủi ro về bệnh tim mạch [4].
Ô nhiễm chì gây hại cho sức khỏe hiện nay vẫn là một hiểm họa môi trường
chung ở các nước công nghiệp và các nước đang phát triển.
Độc tính của Cadimi (Cd):
Cadimi cũng là một kim loại có nhiều ứng dụng trong công nghiệp. Một số
ứng dụng chính của cadimi là chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp, sử dụng

hại đến hệ thực vật và làm bẩn nguồn nước sạch, ảnh hưởng đến cuộc sống của 2,5
triệu người.
Ở các khu vực luyện kim, vùng khai thác Pb thì hàm lượng Pb trong đất
khoảng 1.500 µg/g, cao gấp 15 lần so với mức độ bình thường như khu vực xung
quanh nhà máy luyện kim ở Galena, Kansas (Mỹ), hàm lượng chì trong đất 7.600
µg/g. Hàm lượng chì trong bùn cống, rãnh ở một số thành phố công nghiệp tại Anh
dao động từ 120 µg/g - 3.000 µg/g, trong khi tiêu chuẩn cho phép tại đây là không
quá 1.000 µg/g [29].