Nội dung

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HOÀNG MẠNH LINH PHÂN TÍCH DẠNG HÓA HỌC CỦA KẼM (Zn) VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM TRONG ĐẤT THUỘC KHU VỰC KHAI THÁC QUẶNG Pb-Zn LÀNG HÍCH, HUYỆN ĐỒNG HỶ, TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2020 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HOÀNG MẠNH LINH PHÂN TÍCH DẠNG HÓA HỌC CỦA KẼM (Zn) VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM TRONG ĐẤT THUỘC KHU VỰC KHAI THÁC QUẶNG Pb-Zn LÀNG HÍCH, HUYỆN ĐỒNG HỶ, TỈNH THÁI NGUYÊN Ngành: Hóa phân tích Mã số: 8.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS. PHẠM THỊ THU HÀ THÁI NGUYÊN - 2020 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi là Hoàng Mạnh Linh, xin cam đoan luận văn này công trình nghiên cứu: “Phân tích dạng hóa học của kẽm (Zn) và đánh giá mức độ ô nhiễm trong đất thuộc khu vực khai thác quặng Pb-Zn làng Hích, huyện Đồng Hỷ, Tỉnh Thái Nguyên’’ là do cá nhân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Phạm Thị Thu Hà, không sao chép các công trình nghiên cứu của người khác. Số liệu và kết quả của luận văn chưa từng được công bố ở bất kì một công trình khoa học nào khác. Các thông tin thứ cấp sử dụng trong luận văn là có nguồn gốc rõ ràng, được trích dẫn đầy đủ, trung thực và đúng qui cách. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của luận văn. Tác giả Hoàng Mạnh Linh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Để có thể hoàn thành luận văn này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Phạm Thị Thu Hà (Khoa Hóa Học - Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên) đã định hướng cho tôi hướng nghiên cứu và là người hướng dẫn khoa học trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ Phát triển khoa học và công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) trong đề tài mã số 104.04- 2018.10 của TS Vương Trường Xuân. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy, cô trong khoa Hóa học đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập cũng như nghiên cứu tại trường. Sau cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập cũng như hoàn thành luận luận văn. Thái Nguyên, ngày tháng năm 2020 Học viên Hoàng Mạnh Linh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................ i LỜI CẢM ƠN .............................................................................................ii MỤC LỤC ................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ...........................................................vi DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................vii DANH MỤC CÁC HÌNH ..........................................................................ix MỞ ĐẦU .................................................................................................... 1 Chương 1. TỔNG QUAN ......................................................................... 4 1.1. Kim loại kẽm và tác hại của kẽm ......................................................... 4 1.2. Các nguồn gây ô nhiễm kẽm trong đất ................................................ 5 1.3. Dạng kim loại và các phương pháp chiết dạng kim loại nặng trong đất ................................................................................................................ 6 1.3.1. Khái niệm về phân tích dạng............................................................. 6 1.3.2. Các dạng liên kết của kim loại trong đất và trầm tích ...................... 6 1.3.3. Phương pháp chiết tuần tự xác định dạng liên kết kim loại.............. 7 1.4. Các phương pháp xác định vết kim loại nặng .................................... 11 1.4.1. Phương pháp quang phổ.................................................................. 12 1.4.2. Phương pháp phổ khối plasma cảm ứng (ICP - MS) ...................... 14 1.4.3. Phương pháp điện hóa ..................................................................... 15 1.5. Tình hình nghiên cứu phân tích dạng kim loại nặng trong đất, trầm tích các khu vực khai thác quặng ở trong và ngoài nước.......................... 17 1.5.1. Ở Việt Nam ..................................................................................... 17 1.5.2. Trên thế giới .................................................................................... 18 1.6. Phương pháp đánh giá mức độ ô nhiễm kẽm trong đất và trầm tích . 19 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 1.6.1. Tiêu chuẩn Việt Nam đánh giá ô nhiễm kẽm trong đất và trầm tích ............................................................................................................. 19 1.6.2. Một số chỉ số đánh giá mức độ ô nhiễm kẽm trong đất và trầm tích ............................................................................................................. 19 1.7. Khu vực nghiên cứu ........................................................................... 21 1.7.1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội mỏ kẽm chì Làng Hích, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên ...................................................................... 21 1.7.2. Tình hình ô nhiễm của mỏ kẽm chì Làng Hích, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên .............................................................................................. 22 Chương 2. ĐIỀU KIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ...... 23 2.1. Hóa chất, thiết bị sử dụng .................................................................. 24 2.1.1. Hóa chất, dụng cụ ............................................................................ 24 2.1.2. Trang thiết bị ................................................................................... 24 2.2. Quy trình thực nghiệm ....................................................................... 25 2.2.1. Vị trí lấy mẫu, phương pháp lấy mẫu và bảo quản ......................... 25 2.2.2. Quy trình phân tích hàm lượng tổng và các dạng kim loại ............. 29 2.2.3. Phương pháp xác định hàm lượng kim loại Zn trong các mẫu đất . 33 2.2.4. Xây đựng đường chuẩn ................................................................... 33 2.2.5. Đánh giá phương pháp phân tích hàm lượng kẽm tổng .................. 34 2.3. Xử lí số liệu thực nghiệm ................................................................... 34 Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................. 37 3.1. Xây dựng đường chuẩn, xác định LOD và LOQ của kẽm trong phép đo ICP-MS................................................................................................. 37 3.1.1. Đường chuẩn cho phép đo xác định kẽm bằng phương pháp ICP-MS . 37 3.1.2. Xác định LOD và LOQ của kẽm trong phép đo ICP-MS ............... 38 3.2. Đánh giá độ thu hồi của phương pháp phân tích ............................... 39 3.3. Kết quả phân tích hàm lượng dạng liên kết và hàm lượng tổng của kẽm . 39 3.4. Đánh giá mức độ ô nhiễm .................................................................. 44 3.4.1. Chỉ số tích lũy địa chất (Geoaccumulation Index : Igeo) ................. 45 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 3.4.2. Nhân tố gây ô nhiễm cá nhân (ICF) ................................................ 46 3.4.3. Chỉ số đánh giá mức độ rủi ro RAC (Risk Assessment Code) ....... 48 3.4.4. Một số tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại trong đất .... 50 KẾT LUẬN .............................................................................................. 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................... 54 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Ký hiệu viết tắt Tiếng Việt 1 RAC Chỉ số đánh giá rủi ro 2 ICP-MS Khối phổ plasma Tiếng Anh Risk Assessment Code Inductively coupled plasma - Mass cảm ứng spectrometry 3 LOD Giới hạn phát hiện Limit of Detection 4 LOQ Giới hạn định lượng Limit Of Quantity 5 Ppm Một phần triệu Part per million 6 Ppb Một phần tỉ Part per billion 7 SD Độ lệch chuẩn Standard deviation 8 KLN Kim loại nặng 9 Igeo Chỉ số tích lũy địa chất 10 ICF Geoaccumulation Index Nhân tố gây ô nhiễm Individual cá nhân contamination factor Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Quy trình chiết tuần tự của Tessier (1979).......................... 8 Bảng 1.2. Quy trình chiết tuần tự của BCR ......................................... 9 Bảng 1.3. Quy trình chiết tuần tự của Hiệp hội Địa chất Canada ..... 10 Bảng 1.4. Quy trình chiết tuần tự của tác giả Vũ Đức Lợi và cộng sự ........................................................................................... 11 Bảng 1.5. Giới hạn tối đa cho phép hàm lượng tổng số đối với Zn trong đất ...................................................................................... 19 Bảng 1.6. Phân loại mức độ ô nhiễm dựa vào Igeo ............................. 20 Bảng 1.7. Phân loại mức độ ô nhiễm ................................................. 21 Bảng 1.8. Tiêu chuẩn đánh giá mức độ rủi ro theo chỉ số RAC ........ 21 Bảng 2.1. Vị trí lấy các mẫu đất gần mỏ kẽm - chì làng Hích, Đồng Hỷ, Thái Nguyên ...................................................................... 26 Bảng 2.2. Chế độ lò vi sóng phá mẫu ................................................ 30 Bảng 2.3. Các điều kiện đo phổ ICP_MS của Zn .............................. 33 Bảng 2.4. Cách pha các dung dịch chuẩn Zn(II) với các nồng độ khác nhau .................................................................................... 34 Bảng 3.1. Sự phụ thuộc của cường độ pic vào nồng độ chất chuẩn .. 37 Bảng 3.2. Kết quả phân tích mẫu trắng ............................................. 38 Bảng 3.3. Độ thu hồi hàm lượng của kẽm so với mẫu chuẩn MESS_4............................................................................. 39 Bảng 3.4. Hàm lượng các dạng và tổng của Zn trong mẫu đất khu vực mỏ kẽm-chì làng Hích, Đồng Hỷ, Thái Nguyên ............... 42 Bảng 3.5. Giá trị Igeo của kẽm trong các mẫu nghiên cứu ................. 45 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Bảng 3.6. Giá trị ICF của kẽm trong các mẫu nghiên cứu ................ 47 Bảng 3.7. Giá trị RAC (%) của kẽm trong các mẫu nghiên cứu ....... 49 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn