MỞ ĐẦU
Hiện nay, vấn đề  ô nhiễm môi trường do các hoạt động sinh hoạt và sản xuất 
của con người đã và đang là vấn đề  nhức nhối của toàn xã hội. Một trong các chương 
trình đang được nhà nước quan tâm là nghiên cứu và đánh giá mức độ ô nhiễm thuộc lưu  
vực một số hệ thống sông chính như: sông Đáy, sông Nhuệ, sông Cầu... để từ đó có các  
biện pháp quản lí 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 ta không thể 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. Rất nhiều công trình khoa học nghiên cứu về 
trầm tích sông, hồ  đều cho thấy hàm lượng của các kim loại trong trầm tích lớn hơn 
nhiều so với trong nước. 
Dưới một số điều kiện lí hóa nhất định các kim loại nặng từ  trong nước có thể 
tích lũy vào trầm tích đồng thời cũng có thể  hòa tan ngược trở  lại nước [65, 68]. Khả 
năng hòa tan của kim loại trong mẫu trầm tích vào nước cũng như khả năng tích lũy sinh  
học của nó phụ  thuộc vào dạng tồn tại của kim loại trong trầm tích [69]. Vì vậy cần  
thiết phải xác định cụ thể dạng tồn tại của các kim loại  trong trầm tích mới có thể đưa 
ra những đánh giá cụ  thể và chính xác hơn về  mức độ  ô nhiễm và ảnh hưởng đến hệ 
sinh thái của các kim loại  nặng [48].
Một vấn đề  đáng lưu ý nữa là hàm lượng của các kim loại trong mẫu trầm tích  
phụ  thuộc vào hàm lượng của các kim loại trong nước tại mỗi thời điểm. Do đó dựa  
vào việc xác định hàm lượng của các kim loại tại các điểm khác nhau trên cùng một cột  
trầm tích có thể  giúp ta thấy được sự  thay đổi về  mức độ  ô nhiễm kim loại  nặng tại  
khu vực nghiên cứu theo thời gian.
Để  xác định dạng kim loại  trong trầm tích, công đoạn quan trọng nhất là chiết  
tách riêng từng dạng kim loại ra khỏi trầm tích. Đã có rất nhiều quy trình chiết được 

1



qua thành phố  Thái Nguyên vào tháng 7 năm 2012. Các công việc bảo quản mẫu trầm  
tích, xử  lí mẫu và phân tích hàm lượng tổng cũng như  các dạng của các kim loại  Cu,  

2


Pb, Zn và Cd được thực hiện tại phòng Hóa Phân Tích – Viện Hóa Học – Viện Hàn Lâm 
Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam.

Chương 1: TỔNG QUAN
1.1 Trầm tích và sự tích lũy kim loại  trong trầm tích
1.1.1 Trầm tích và sự hình thành trầm tích
Trầm tích là các vật chất tự  nhiên bị  phá vỡ  bởi các quá trình xói mòn hoặc do  
thời tiết, sau đó được các dòng chảy vận chuyển đi và cuối cùng được tích tụ thành các 
lớp trên bề mặt hoặc đáy của một khu vực chứa nước như ao, hồ, sông, suối, biển. Quá 
trình hình thành trầm tích là một quá trình tích tụ và lắng đọng các chất cặn lơ lửng (bao 
gồm cả các vật chất vô cơ và hữu cơ) để  tạo nên các lớp trầm tích. Ao, hồ, sông, biển 
tích lũy trầm tích thành các lớp theo thời gian. Vì vậy trầm tích là một hỗn hợp phức tạp  
của các pha rắn bao gồm sét, silic oxit,  chất hữu cơ, cacbonat và một quần thể các vi  
khuẩn  (Trần Nghi, 2003 [14]; [71] ).
Trầm tích là một trong những đối tượng  thường được nghiên cứu để đánh giá và 
xác định mức độ cũng như nguồn gây ô nhiễm kim loại  nặng đối với môi trường nước 
bởi hàm lượng kim loại trong trầm tích thường lớn hơn nhiều so với lớp nước phía trên  
và có mối quan hệ chặt chẽ với hàm lượng của các ion kim loại tan trong nước. Các kim 
loại  trong nước có thể tích lũy đi vào trầm tích và ngược lại kim loại trong trầm tích ở 
dạng di động có khả  năng hòa tan ngược lại vào nước. Chính vì lí do đó nên trầm tích 
được xem là một chỉ  thị  quan trọng dùng để  nghiên cứu và đánh giá sự  ô nhiễm môi  
trường. 
1.1.2 Các nguồn tích lũy kim loại  vào trầm tích
Sự tích lũy kim loại vào trầm tích đến từ hai nguồn là nguồn nhân tạo và nguồn  

hóa của hệ vi sinh vật trong trầm tích [42, 68].
1.1.4 Các dạng tồn tại của kim loại  trong trầm tích.
Theo Tessier [33], kim loại  trong mẫu trầm tích và mẫu đất tồn tại ở 5 dạng chủ 
yếu sau:

4


+ Dạng trao đổi: Kim loại trong dạng này liên kết với các hạt keo trong trầm 
tích (sét, hydrat của oxit săt, oxit mangan, axit humic) bằng lực hấp phụ yếu. Sự thay đổi 
lực ion của nước sẽ ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ hoặc giải hấp các kim loại  này  
dẫn đến sự  giải phóng hoặc tích lũy kim loại  tại bề  mặt tiếp xúc của nước và trầm 
tích. Chính vì vậy kim loại  trong trầm tích ở dạng này rất linh động có thể dễ dàng giải 
phóng ngược trở lại môi trường nước. 
+ Dạng liên kết với cácbonat:  Các kim loại   tồn tại  ở  dạng kết tủa  muối  
cacbonat. Các kim loại  tồn tại ở dạng này rất nhạy cảm với sự thay đổi của pH, khi pH  
giảm các kim loại  ở dạng này sẽ được giải phóng.
+ Dạng liên kết với Fe­Mn oxit:  Ở dạng liên kết này kim loại  được hấp phụ 
trên bề mặt của Fe­Mn oxi hydroxit và không bền trong điều kiện khử, bởi vì trong điều 
kiện khử  trạng thái oxi hóa của sắt và mangan sẽ  bị  thay đổi, dẫn đến các kim loại  
trong trầm tích sẽ được giải phóng vào pha nước.
+ Dạng liên kết với hữu cơ: Các kim loại  ở dạng liên kết với hữu cơ sẽ không 
bền trong điều kiện oxi hóa, Khi bị oxi hóa các chất cơ sẽ phân hủy và các kim loại  sẽ 
được giải phóng vào pha nước.
+ Dạng cặn dư: Phần này chứa các khoáng chất bền vững tồn tại trong tự nhiên  
có thể giữ các vết kim loại  trong nền cấu trúc của chúng, hoặc một số kết tủa bền khó 
tan của các kim loại  như PbS, HgS... Do vậy khi kim loại  tồn tại trong phân đoạn này  
sẽ không thể hòa tan vào nước trong các điều kiện như trên.
1.1.5  Kim loại  nặng và nguồn tích lũy một số kim loại  nặng trong trầm tích
Kim loại  nặng là các kim loại  có khối lượng riêng lớn hơn 5 g/cm 3, nhưng thông 

(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 [23].
Nguồn tích lũy nhân tạo đồng vào trầm tích xuất phát chủ  yếu từ các hoạt động  
sản xuất đặc biệt là từ  các ngành công nghiệp luyện kim và mạ  điện. Theo một số 
nghiên cứu, hàm lượng kim loại đồng trong nước thải của các nhà máy mạ điện có thể 
lên đến 200 ppm.
1.1.5.2 Kim loại  chì
 

Chì là một nguyên tố  có độc tính cao đối với con người và động vật. Khi xâm  

nhập vào cơ thể  kim loại  chì kết hợp với một số enzim làm rối loạn hoạt động của cơ 

6


thể. Khi nồng độ chì trong máu lớn hơn 50 μg/dl sẽ gây ra ra nguy cơ mắc chứng thiếu 
máu, thiếu sắc tố da, hồng cầu kém bền vững. Khi nồng độ  chì trong máu lớn hơn 80  
μg/dl sẽ gây ra các bệnh về thần kinh với các biểu hiện như mất điều hòa, giảm ý thức, 
vận động khó khăn, hôn mê và co giật [19, 20]. 
Ở pH cao kim loại  chì trở nên ít tan do dễ tạo phức với các hợp chất hữu cơ, kết  
tủa dưới dạng oxit, hidroxit và liên kết với oxit và silica của đất sét vì vậy ở pH cao kim  
loại  chì có khả năng tích lũy sinh học thấp. Nhưng ở pH thấp hơn thì khả năng tích lũy 
sinh học của chì tăng dần.
Trong tự nhiên hàm lượng Pb trong vỏ trái đất khoảng 17 ppm. Chì thường được 
tìm thấy  ở dạng quặng cùng với kẽm, bạc, và (phổ  biến nhất) đồng, và được thu hồi 
cùng với các kim loại  này. Trong tự nhiên, khoáng chì chủ yếu là galena (PbS) ngoài ra 
còn có một số  dạng khoáng chứa chì khác như  cerussite  (PbCO3) và  anglesite  (PbSO4) 

mạ điện, chế tạo vật liệu bán dẫn, chất tạo màu... Tuy nhiên cadimi lại là kim loại  rất 
độc hại đối với cơ thể người ngay cả ở nồng độ rất thấp bởi vì cadimi có khả năng tích  
lũy sinh học rất cao. Khi xâm nhập vào cơ thể  nó can thiệp vào các quá trình sinh học, 
các enzim liên quan đến kẽm, magie và canxi, gây tổn thương đến gan, thận, gây nên 
bệnh loãng xương và bệnh ung thư [20].
Trong tự nhiên, hàm lượng cadimi trung bình khoảng  0,1 ppm. Quặng cadimi rất  
hiếm và chủ yếu tồn tại ở dạng CdS có lẫn trong quặng một số kim loại  như  Zn, Cu,  
Pb [25]. 
Trong trầm tích sông ngòi, hàm lượng cadimi có thể cao hơn nhiều lên đến 9 ppm 
[6]. Nguồn phát thải ô nhiễm Cd đối với trầm tích sông ngòi chủ yếu là nguồn nhân tạo,  
xuất phát từ nước thải từ các ngành công nghiệp dựa trên một số ứng dụng của Cd như: 
lớp mạ bảo vệ thép, chất ổn định trong PVC, chất tạo màu trong plastic và thủy tinh, và 
trong hợp phần của nhiều hợp kim. 
1.2 Phân tích dạng kim loại  trong trầm tích
1.2.1 Khái niệm về phân tích dạng 
Thuật ngữ “dạng”, theo Fillip M. tack và Marc G. Verloo [40], là sự nhận dạng và  
định lượng các dạng, các hình thức hay các pha khác nhau mà trong đó kim loại tồn tại
Trong thực tế, độ linh động và hoạt tính sinh học cũng như khả năng tích lũy sinh 
học của kim loại  phụ  thuộc vào dạng tồn tại bao gồm dạng hóa học ( trạng thái oxi  
hóa, điện tích, trạng thái hóa trị và liên kết) và dạng vật lí (trạng thái vật lí, kích thước 

8


hạt... ). Chẳng hạn crôm ở dạng Cr(III) không độc nhưng ở dạng Cr(VI) rất độc. Trong  
các dạng của asen thì As(III) có độc tính cao gấp khoảng 50 lần As(V), asen ở dạng hợp  
chất vô cơ  độc hơn  ở  dạng hợp chất hữu cơ. Trong trầm tích, các kim loại  tồn tại  ở 
dạng linh động dễ  dàng có thể  giải phóng vào nước dẫn đến nguy cơ  gia tăng sự  hấp  
thụ  các kim loại  này vào cơ  thể  con người thông qua chuỗi thức ăn. Trong khi đó các 
kim loại  tồn tại ở dạng cặn dư rất khó hòa tan vào nước nên rất ít ảnh hưởng đến sức 



cacbonat (F2)

ở nhiệt độ phòng

Liên kết với Fe­ + 20 ml Na2S2O3 0,3M + Natri­citrat 0,175M + axit citric 0,025M
Mn oxit (F3)

+ hoặc 20 ml NH2OH.HCl 0,04M trong CH3COOH 25%, 96
30C, thuy thoảng khuấy trong 6 giờ

Liên kết với 

(1) 3ml HNO3 0,02M + 5ml H2O2 30% (pH = 2 với HNO3), 85

hữu cơ (F4)

20C, khuấy 2 giờ
(2) thêm 3 ml H2O2 30% (pH = 2 với HNO 3) 85 20C, khuấy 3 
giờ
(3) sau khi làm nguội thêm 5 ml NH4OAc 3,2 M trong HNO3 
20% và pha loãng thành 20 ml, khuấy liên tục trong 30 phút

Cặn dư (F5)

(1) HClO4 (2 ml) + HF (10 ml) đun đến gần cạn
(2) HClO4 (1 ml) + HF (10 ml) đun đến gần cạn
(3) HClO4 (1 ml)
(4) hòa tan bằng HCl 12N sau đó định mức thành 25 ml


* Quy trình chiết ngắn của Maiz: 
Tác giả Maiz đã đưa ra quy trình chiết ngắn chỉ có 3 dạng và nhận thấy rằng kết  
quả của nó tương quan tốt với quy trình chiết của Tessier
Bảng 1.3 Quy trình chiết ngắn của Maiz (2000) [45]
Dạng kim loại 
Trao đổi (hay di động)

Điều kiện chiết (3 gam mẫu)
10 ml CaCl2  0,01M, t0  phòng, thỉnh toảng khuấy 

Có tiềm năng di động

trong 2 giờ
2ml hh: DTPA(1)  0,005M + CaCl2  0,01M + TEA(2) 

0,1M (pH = 7,3), t0 phòng, 4 giờ
Cặn dư
Cường thủy + HF
(1): DTPA: pentetic axit hay dietylen triamin pentaaxetic axit
(2): TEA: trietanolamin

* Quy  trình chiết của Hiệp hội Địa chất Canada (GCS):
Quy trình chiết liên tục của GCS phân chia dạng kim loại  liên kết với Fe­Mn oxit 
thành 2 dạng là dạng liên kết với Fe oxihydroxit vô định hình và dạng kim loại   nằm 
trong cấu trúc tinh thể của oxit. Do đó số dạng kim loại  tăng từ  5 lên 6. Quy trình này  
được Benitez và Dubois đưa ra trên cơ sở cải tiến quy trình của Tessier nhờ vậy mà thời  
gian chiết được giảm đi đáng kể.
Bảng 1.4 Quy trình chiết liên tục của Hiệp hội Địa chất Canada (GCS) (1999) [51]
Dạng kim loại 

cơ (F3)

(2) 30 ml Na4P2O7; 250C; 1,5 giờ

Liên kết với 

(1) 30 ml NH2OH.HCl 0,25M trong HCl 0,05M; 

oxihydroxit vô định  600C; 1,5 giờ
hình (F4)

(2) 30 ml NH2OH.HCl 0,25M trong HCl 0,05M; 
600C; 1,5 giờ

Nằm   trong   cấu  (1)   30   ml   NH2OH.HCl   1M   trong   HOAc   25%; 
trúc   tinh   thể   oxit  900C; 1,5 giờ
(F5)

(2)   30   ml   NH2OH.HCl   1M   trong   HOAc   25%; 
900C; 1,5 giờ

Cặn dư (F6)

HF:HNO3:HCl

Nói chung hầu hết các quy trình chiết liên tục đều dựa trên quy trình chiết của  
Tessier nhưng có những cải tiến để  phù hợp với các đối tượng phân tích khác nhau để 
làm tăng độ  chính xác của kết quả  phân tích và giảm thời gian chiết. Các cải tiến này  
đều chủ yếu tập trung vào việc thay đổi loại, thể tích dung môi chiết và thời gian chiết.  
Rất  nhiều   tác   giả   như   G.Glosinska   [42],   J.Zerbe   [49],   P.O.Oviasogie   [61],   Md.Abull  

HNO3), 850C, khuấy 2 giờ

(F4)

(2) thêm 3 ml H2O2  30% (pH = 2 với HNO3), 850C, 
khuấy 3 giờ
(3) làm nguội,  thêm 10 ml CH3COONH4  3,2M trong 
HNO3 20% khuấy 30 phút, t0 phòng

Bảng 1.6 quy trình chiết liên tục cải tiến Tessier ( Vũ Đức Lợi, 2010) [6]
Dạng kim loại 

Điều kiện chiết (1 gam mẫu)

Trao đổi (F1)

10 ml CH3COONH4 1M (pH=7), t0 phòng, lắc liên tục 
trong 1 giờ

Liên   kết   với   cacbonat  20 ml CH3COONH4  1M (pH = 5 với HOAc), lắc liên 
(F2)

tục trong 5 giờ, to phòng

Liên kết với Fe­Mn oxit  20 ml NH2OH.HCl 0,04M trong HOAc 25%, lắc liên 
(F3)

tục 5 giờ, toC phòng 

Liên   kết   với   hữu   cơ  10 ml CH3COONH4  3,2M trong HNO3  20 %,  lắc  30 

thể xảy ra đối với giá trị nền do những biến đổi về thạch học trong trầm tích.
Hàm lượng nền của các kim loại Cu, Pb, Zn và Cd được thể  hiện trong bảng 
sau.
Bảng 1.7 Giá trị hàm lượng các kim loại  trong vỏ Trái đất (Hamilton, 2000 [44])
Kim loại 

Cu

Pb

Zn

Cd

Hàm lượng (mg/kg)

55

15

70

0,1

Mức độ ô nhiễm trầm tích dựa theo chỉ số Igeo được phân loại như sau:
Bảng 1.8 Phân loại mức độ ô nhiễm dựa vào Igeo (Muller P.J và Suess E, 1979 [55])

14



4

3 ≤ Igeo ≤ 4

Nặng

5

4 ≤ Igeo ≤ 5

Nặng  rất nghiêm trọng

6

5 ≤ Igeo

Rất nghiêm trọng

Hàm lượng nền chỉ là giá trị hàm lượng trung bình bình của các kim  loại trong vỏ 
trái đất. Thực tế, ở các địa điểm khác nhau hàm lượng kim loại trong đất, đá có thể rất 
khác nhau. Vì vậy, việc đánh giá ô nhiễm trầm tích theo chỉ số này chỉ nên xem là một 
chỉ số tham khảo thêm.
1.3.2 Chỉ số đánh giá mức độ rủi ro RAC (Risk Assessment Code)
Chỉ số đánh giá rủi ro RAC (Risk Assessment Code) là thông số để đánh giá khả 
năng kim loại trong trầm tích giải phóng vào nước, đi vào chuỗi thức ăn và dẫn đến  
nguy cơ tích lũy các kim loại nặng trong cơ thể con người (Rath et.al, 2009 [64]). Trong  
trầm tích, ở dạng trao đổi (F1) và dạng cacbonat (F2) kim loại  liên kết tương đối yếu  
với trầm tích do đó dễ giải phóng vào nước và đi vào chuỗi thức ăn. Vì vậy chỉ số RAC  
được tính theo tổng phần trăm của dạng trao đổi và cacbonat. 
Tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm dựa vào chỉ số RAC được trình bày trong  


31­50

15


5
Rất cao
lớn hơn 50
RAC là chỉ số đánh giá chất lượng trầm tích rất quan trọng, thể hiện rõ khả năng 
gây ảnh hưởng thực tế đến sức khỏe con người của các kim loại nặng trong trầm tích.
Trong các tiêu chuẩn đánh giá trầm tích trên, mỗi tiêu chuẩn thể hiện một khía  
cạnh đánh giá ô nhiễm trầm tích. Vì vậy, để  có thể  đánh giá một cách toàn diện về 
chất lượng trầm tích, chúng ta nên kết hợp cả 2 cách đánh giá trầm tích theo hàm lượng  
tổng và theo thành phần phần trăm các dạng của kim loại trong trầm tích.
1.3.3 Tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại trong trầm tích theo hàm lượng  
tổng kim loại  của Mỹ và Canada
Trong luận văn, chúng tôi sử dụng 2 tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm kim loại nặng 
trong trầm tích theo hàm lượng tổng là tiêu chuẩn của Canada (2002) và tiêu chuẩn của  
Mỹ U.S EPA (1997). 
Bảng 1.10  Tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm kim loại  nặng trong trầm tích theo hàm lượng  
tổng (mg/kg) của Canada (2002) [35] 
Mức độ ô nhiễm

Cu

Pb

Zn


1,352

Rất mạnh

56,1

96

372

2,028

Mức gây ảnh hưởng

108

112

271

4.21

Bảng 1.11 Tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm kim loại  nặng trong trầm tích theo hàm lượng  
tổng (mg/kg) của Mỹ (US EPA (1997) [68])
Mức độ ô nhiễm

Cu

Pb


Cd

lớn hơn 6


1.4 Một số phương pháp hiện đại phân tích lượng vết kim loại .
Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, ngày nay có rất nhiều phương  
pháp công cụ khác nhau để phân tích lượng vết kim loại  như: phương pháp quang phổ 
phân tử UV­VIS, phương pháp quang phổ nguyên tử (hấp thụ, phát xạ và huỳnh quang),  
phổ  khối lượng (MS), phương pháp điện hóa… Tuy nhiên với những đặc tính  ưu việt  
về  độ  nhạy, độ  chọn lọc, độ  chính xác, giới hạn phát hiện và sự  đơn giản trong vận  
hành, phương pháp phổ  hấp thụ  nguyên tử  (AAS) là phương pháp được áp dụng rộng  
rãi để phân tích kim loại  trong nhiều đối tượng phân tích khác nhau. Chính vì vậy, trong  
đề  tài chúng tôi đã áp dụng phương pháp phổ  hấp thụ  nguyên tử  (AAS) để  phân tích  
hàm lượng của các kim loại  Zn, Cu, Pb, Cd trong một số cột trầm tích sông Cầu trên địa  
bàn tỉnh Thái Nguyên.
1.4.1 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) [4, 13]
1.4.1.1 Nguyên tắc
Các nguyên tử ở trạng thái khí ở mức năng lượng cơ bản E0 có thể hấp thụ một 
số  bước sóng nhất định và đặc trưng cho nguyên tố  hóa học để  nhảy lên mức năng  
lượng cao hơn. Khi chiếu qua đám hơi nguyên tử  kim loại một chùm sáng đơn sắc có 
bước sóng thích hợp một phần chùm sáng sẽ bị hấp thụ. Dựa vào độ  hấp thụ  ta có thể 
xác định được hàm lượng của kim loại cần xác định trong đám hơi đó.
 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử có độ chọn lọc rất cao và có giới hạn phát 
hiện có thể  tới cỡ  µg/kg vì vậy nó được xem là một phương pháp tiêu chuẩn để  xác  
định hàm lượng các ion kim loại. 
Thực hiện phép đo AAS để  xác định các một nguyên tố  thường thực hiện theo  
các bước sau:
1. Chuyển mẫu phân tích thành dạng dung dịch đồng thể.
2. Hóa hơi dung dịch phân tích.

5. Hệ thống tự động bơm mẫu (AutoSampler).
6. Hệ thống hoá hơi lạnh (Kỹ thuật Hydrua hoá).
7. Trang bị nguyên tử hoá mẫu rắn và mẫu bột.  

18


Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống máy AAS
1.4.1.3 Các kỹ thuật nguyên tử hóa
1.4.1.3.1 Kỹ thuật ngọn lửa (F­AAS)
  

Nguyên tắc: dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hóa hơi và nguyên  

tử  hóa mẫu phân tích tạo thành các nguyên tử  tự  do. Vì thế  mọi quá trình xảy ra trong  
khi nguyên tử hóa phụ thuộc vào tính chất và đặc điểm của ngọn lửa trong đó nhiệt độ 
ngọn lửa là yếu tố quyết định.
Đèn khí được đốt bởi một hỗn hợp gồm 1 chất oxi hóa và một khí nhiên liệu.Ví 
dụ như: hh không khí + axetilen (toC có thể đến 2500oC); N2O + axetilen (toC có thể đến 
2950oC), không khí + propan (toC có thể đến 2200oC).
1.4.1.3.1 Kỹ thuật không ngọn lửa (GF­AAS)
Nguyên tắc: Dùng  năng  lượng nhiệt của dòng điện có cường độ  cao (300­500  
A)  để  đốt nóng tức khắc cuvet Graphite chứa mẫu phân tích, thực hiện nguyên tử  hoá 
(NTH) mẫu phân tích trong cuvet (hay trong  thuyền Ta đặt trong cuvét graphit để  loại  
trừ sự hình thành hợp chất cacbua kim loại  của chất phân tích).

Kỹ thuật GF­AAS do 

tạo được ngọn lửa có nhiệt độ  cao và ổn định vì vậy nó có độ  nhạy rất cao gấp hàng  
trăm đến hàng ngàn lần phương pháp ngọn lửa ( giới hạn phát hiện cỡ ppb).

1.4.4.1 Phương pháp cực phổ
Cơ  sở  của phương pháp cực phổ  dựa trên việc biểu diễn sự  phụ  thuộc của  
cường độ dòng điện vào thế điện cực của điện cực khi làm việc gọi là đường dòng thế 
hay đường cong Vol­Ampe. Dựa vào đường những đặc trưng của đường cong Vol­
Ampe có thể xác định định tính (dựa vào thế bán sóng) và định lượng (dựa vào chiều cao  
sóng). Các phương pháp cực phổ cổ điển có độ nhạy thấp 10­4 đến 10­5 và độ chọn lọc 
cũng không cao do đường cong cực phổ của các chất điện hoạt trồng lên nhau làm cho 

20


phổ  đồ  có dạng bậc thang. Hiện nay, nhờ  một số  cải tiến đã nâng cao độ  nhạy của 
phương pháp có thể đạt cỡ 10­9 g/g. 
1.4.4.2 Phương pháp von­ampe hòa tan
Nguyên tắc của phương pháp gồm 3 giai đoạn chính:
+ Làm giàu chất điện hóa lên trên bề mặt điện cực dưới dạng kết tủa kim loại 
hoặc hợp chất khó tan bằng cách điện phân dung dịch ở những điều kiện thích hợp
+ Giai đoạn nghỉ: ngừng khuấy và điện phân để chất phân tích phân bố đều trên  
bề mặt điện cực
+ Giai đoạn hòa tan điện hóa: hòa tan kết tủa bằng cách phân cực điện cực chỉ thị 
theo chiều ngược lại và ghi đường cong Von­Ampe hòa tan.
Phương pháp von­ampe hòa tan có ưu điểm là độ  chọn lọc, độ nhạy cao; độ lặp  
lại và độ chính xác tốt, giới hạn phát hiện có thể đạt cỡ 10­8 đến 10­10M. 
1.4.5 Phương pháp phổ khối lượng ICP­MS  [12]
Trong plasma ICP (ngọn lửa ICP), khi thể  sol khí mẫu được dẫn vào, các chất 
mẫu sẽ hoá hơi, rồi bị phân ly thành các nguyên tử tự do ở trạng thái khí. Trong Plasma 
ICP năng lượng cao (nhiệt độ 6000­ 8000oC), các nguyên tử sẽ bị ion hoá, tạo ra đám hơi 
ion bậc I (Me+). Đó là các ion của nguyên tố trong mẫu phân  tích có điện tích +1 và số 
khối m/Z. Các ion này sẽ  được đưa vào buồng phân giải phổ  để  phân ly chúng thành  
phổ dựa vào giá trị m/Z. 

­8,9 mg/kg; F4: 0,47 – 3,58 mg/kg; F5: 13,025 – 42,7 mg/kg.
+ với kim loại  Pb dạng F1: 0,023 – 0,35 mg/kg; F2: 1,3 – 7,8 mg/kg; F3: 2,4 – 14  
mg/kg; F5: 10,75 – 32,75 mg/kg.
+ với kim loại  Zn dạng F1: 0,33 – 4,15 mg/kg; F2: 0,98 – 4,62 mg/kg; F3: 4,84 –  
18,74 mg/kg; F4: 1,84 – 12,96; F5: 39,75 – 100,75 mg/kg.
Qua kết quả tính toán cho thấy các kim loại  Cu, Pb, Zn chủ yếu tồn tại ở các 
dạng bền F3, F4 và F5. Đồng thời trên cơ sở so sánh với một số tiêu chuẩn về đánh giá  
mức độ ô nhiễm của trầm tích các tác giả đã kết luận mức độ ô nhiễm trầm tích trong 
lòng hồ Trị An mới chỉ ở mức độ nhẹ đến trung bình. 
M. Horsfaal JR và A.I. Spiff (2001) [54] đã nghiên cứu sự  phân bố  hàm lượng  
tổng và dạng của các kim loại  Pb, Zn, Cd, Co, Cu, Ni trong mẫu trầm tích sông New 
Calabar sử dụng quy trình chiết liên tục Tessier (1979) và xác định hàm lượng kim loại  
bằng phương pháp AAS. Kết quả thu được hàm lượng tổng của các kim loại  Pb: 41,6  
mg/kg; Zn: 31,6 mg/kg; Cd: 12,8 mg/kg; Cu: 25,5 mg/kg.  Ở d ạng trao đổi các kim loại 
có hàm lượng lớn là Co (19,42 %), Ni (12,67 %) và Cd (5 %); ở  dạng F2 có hàm lượng  

22


lớn là Cd (53 %), Zn (31,08 %), Pb (17,08 %). Từ  kết quả  này cho thấy nguy cơ  lan 
truyền ô nhiễm của các kim loại  nặng trên từ  trầm tích vào nước sông và có thể  dẫn  
đến sự tích lũy sinh học cho các động vật thủy sinh và con người.
G. Glosinska và cộng sự  (2005) [42] đã phân tích dạng các kim loại  Cd, Cr, Cu,  
Fe, Mn, Ni, Pb và Zn trong mẫu trầm tích bề mặt dọc theo trung lưu sông Odra, sử dụng 
quy trình chiết cải tiến Tessier. Kết quả  phân tích cho thấy kim loại  có phần trăm  ở 
dạng linh động (F1 và F2) cao là Ni (59 %)  và Cu ( 35 %). Ngoài ra còn có sự  tương  
quan tốt giữa hàm lượng các nguyên tố Zn, Mn và Cd ở dạng F1, F2 với dạng F5.
1.6 Khu vực nghiên cứu
1.6.1 Điều kiện tự nhiên và kinh tế ­ xã hội lưu vực sông Cầu
1.6.1.1 Điều kiện tự nhiên [26]

lưu vực sông Cầu được đánh giá là trung bình, đạt khoảng 45%. Tuy nhiên, rừng bị phá 
hủy mạnh mẽ cùng những hoạt động phát triển kinh tế, xã hội khác như  công nghiệp, 
khai thác mỏ, làng nghề  thủ  công và hoạt động nông nghiệp gây áp lực lớn lên môi 
trường trong lưu vực.
1.6.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội [26]

24


Lưu vực sôngCầu là một vùng tập trung khá đông dân cư, theo số liệu thống kê 
và tính toán từ  niên giám các tỉnh năm 2007, tổng dân số  trên lưu vực sông Cầu là  
2.939.838 người thuộc 44 dân tộc khác nhau, trong đó đông nhất là dân tộc Kinh. Mật độ 
dân số bình quân trên lưu vực 487 người/km2. Số dân ở  nông thôn chiếm tỷ  lệ  rất lớn 
80,01%  (2.354.543 người)  trong  khi  đó  dân  thành  thị   chỉ  khoảng 585,3 nghìn  người  
chiếm 19,91%. Dân số tập trung đông ở vùng đồng bằng.  
Với các thế mạnh về điều kiện tự nhiên, các hoạt động sản xuất kinh tế trên địa  
bàn các tỉnh thuộc lưu vực sông Cầu diễn ra rất mạnh mẽ trên các lĩnh vực nông – lâm ­  
ngư  nghiệp, công nghiệp, tiểu thủ  công nghiệp và làng nghề. Những hoạt động sản  
xuất và sinh hoạt này đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường lưu vực sông. 
Trên địa bàn lưu vực sông Cầu tập trung rất nhiều các mỏ  khai thác khoáng sản 
lớn như  khai thác than, vàng, sắt, thiếc, kẽm, chì  ở  các tỉnh Bắc Cạn và Thái nguyên. 
Các hoạt động khai thác khoáng sản nhiều năm nay do chưa được quản lí chặt chẽ  đã  
dẫn đến hiện tượng ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước trong khu vực. 
Trên lưu vực sông Cầu còn tập trung rất nhiều khu công nghiệp và chế xuất lớn  
như: các khu công nghiệp luyện kim  ở  Thái Nguyên, các khu công nghiệp lớn  ở  Bắc 
Ninh, Hải Dương. Đồng thời trong khu vực trên còn tập trung rất nhiều các làng nghề 
tiểu thủ công nghiệp như: chế biến giấy  ở Bắc Giang, Bắc Ninh; luyện và tái chế kim 
loại ở Bắc Ninh, Thài Nguyên... Các  hoạt động sản xuất công nghiệp và tiểu thủ công  
nghiệp trên đã thải vào hệ  thống sông Cầu một lượng lớn các chất thải độc hại chứa  
nhiều các kim loại nặng