Tải bản đầy đủ

Chủ đề Kim loại nặng

Kim loại nặng

KIM LOẠI NẶNG
4.16.1. Giới thiệu:
Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn
5g/cm3. Vì chúng có nồng độ thấp hơn các ion chính trong nước như
SO42-, Cl-, NO-3, Mg2+, Ca2+... nên trước đây kim loại nặng thường được
gọi là kim loại vi lượng.
Hoạt động của con người là nguồn chủ yếu tạo ra kim loại nặng
như chất thải công nghiệp, khai thác khoáng sản, sản xuất và các
nhà máy chế tạo kim loại. Các hoạt động khác của con người thải ra
kim loại trong nước mặt bao gồm nước thải và nước chảy bề mặt.
Kim loại tuần hoàn trong môi trường và chúng có thể đi vào nước
mặt thông qua giáng thủy. Vì vậy, kim loại được thải ra không khí
trong các quá trình công nghiệp (ví dụ: Hg được sinh ra trong quá
trình đốt cháy than đá, Pb thì từ xăng) đi vào nước mặt hay nước
ngầm. Kin loại trong đất và đá có thể bị nước rửa trôi. Một lượng lớn
kim loại bị thải ra ở bãi chôn lấp có thể dẫn đến ô nhiễm nước nguồn
và nước mặt. Mưa axit làm axit hóa nước mặt và nước ngầm tăng
khả năng rửa trôi kim loại dẫn tới nồng độ kim loại trong nước tăng
cao. Người ta lo ngại rằng, mưa axit có thể dẫn đến sự gia tăng nống

độ kim loại vi lượng trong nước uống do axit rửa trôi kim loại trong
ống nước.
Nhiều kim loại vi lượng có thể gây độc hại cho con người ( ví
dụ: Hg, Pb, Cd, ni, As, Sn) và sự sống của các sinh vật khác, sự có
mặt của chúng với nồng độ cao hơn nồng độ nền trong nước mặt
gây ra ảnh hưởng xấu. Ngoài ra, không giống như các chất ô nhiễm
hữu cơ, kim loại không thể bị phân hủy trong môi trường bởi các quá
trình hóa học hoặc sinh học. Tuy nhiên, chúng có thể phản ứng trong
môi trường nhưng các hợp chất kim loại tạo thành có thể gây độc
hơn. Kim loại độc hại có thể được tích tụ trong các mắc xích của
chuỗi thức ăn với nồng độ cao hơn trong nước nhiều lần và có thể
gây ảnh hưởng đến một số loài thực vật và động vật tiêu thụ. Quá
trình này còn gọi là tích lũy sinh học- hệ quả của các sự cố ô nhiễm
trong quá khứ. Ô nhiễm kim loại độc hại được xác định trong nước
mặt và ven biển trên toàn thế giới và nó đang là một vấn đề môi
trường lớn. Thông thường, xử lí tại nguồn là cách thực tế duy nhất để
kiểm soát ô nhiễm kim loại độc hại.
Nhóm 5A – 10CMT


Kim loại nặng

Nồng độ của một vài kim loại nặng trong các loại nước khác
nhau được nêu ở bảng 4.18. Nước biển có nồng độ rất thấp, tuy
nhiên, vùng nước ven biển nhận nước thải và các chất thải khác có
thể có nồng độ cao hơn nhiều so với những gì được nêu trong bảng.
Nồng độ trong nước sông có thể thay đổi đáng kể. Nồng độ nền của
các vùng sâu vùng xa có thể ở khoảng dưới số liệu trong bảng, trong
khi các vùng nước bị ô nhiễm trong các khu công nghiệp có thể ở
mức độ cao hơn. Nồng độ trong nước mưa khi quan sát thường thấp
hơn so với nước sông. Nồng độ của một số kim loại (Zn, Pb, Cu)
trong nước máy lần đầu lấy ra có thể cao hơn nhiều so với những gì
trình bày trong bảng do có sự tích tụ của kim loại lọc từ ống.
Các nguyên tắc và tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế cho các kim
loại nặng trong nước dành cho các mục đích sử dụng khác nhau
được tóm tắt trong phụ lục 111. Một số kim loại quan trọng trong
thủy quyển sẽ được thảo luận chi tiết ở các phần dưới. Để biết thêm
thông tin về nguồn và ảnh hưởng của những điều này và các kim
loại khác xem phần 5.13.
4.16.2. Nhôm


Nhôm được xem là kim loại độc hại. Ở những bệnh nhân bị
bệnh Alzheimer đã tìm thấy nồng độ nhôm cao và gây nên mối nghi
ngờ về mối liên hệ sự ô nhiễm của nhôm. Nhôm cũng được cho rằng
là nguyên nhân gây ra cái chết của cá trong vùng nước mặt bị axit
hóa. Sự gia tăng lượng nhôm vào dung dịch làm cho pH giảm, và
cùng với độ pH thấp, có thể dẫn đến cái chết cá. Cá con nhạy cảm

Nhóm 5A – 10CMT


Kim loại nặng

hơn với nồng độ Al cao và pH thấp so với cá lớn. Nồng độ Al cao và
độ pH thấp cũng độc hại với các động vật lưỡng cư như ếch. Sự suy
giảm cá trong các hồ và sông bị axit hóa có thể dẫn đến sự suy giảm
của các loài chim săn bắt cá. Phèn KAl(SO4)2.12H2O được sử dụng
trong việc xử lí nước uống, nhưng lượng sử dụng và các thông số vận
hành khác (như độ pH) phải được kiểm soát cẩn thận. Kiểm soát kém
hoặc rủi ro trong quá trình xử lý nước làm cho nồng độ Al khá cao.
4.16.3 Đồng
Đồng được sử dụng rộng rãi trong các hợp kim, ống nước, dây
điện, gốm sứ và thuốc trừ sâu. Đồng là một nguyên tố thiết yếu và
thường không gây hại cho sức khỏe con người. Các nguồn chính của
đồng trong nước uống là từ sự ăn mòn các đường ống trong hệ thống
phân phối nước. Ở nồng độ cao, đồng có thể gây mùi khó chịu trong
nước và ảnh hưởng đến sự chuyển hóa đồng ở một số người gọi là
bệnh Wilson.
4.16.4 Chì
Chì có trong các sản phẩm khác nhau ( như trong đường ống,
đạn dược, hàn, sơn, xăng dầu) nhưng vì độc tính cao nên bị ngưng
sử dụng. Nguồn chính của chì trong môi trường là từ việc sử dụng chì
làm phụ gia pha xăng. Trước đây, ô nhiễm chì là mối quan tâm đáng
kể đối với các nước và nhiều nơi đã loại bỏ việc sử dụng xăng pha
chì. Tuy nhiên, chì đã tồn tại trong môi trường thông qua các chu
trình sinh địa, chì đi vào bầu không khí và sau đó đi vào nước mặt
hay nước ngầm. Trước kia, mối lo ngại lớn nhất là sự hiện diện của
chì trong nước uống do sử dụng đường ống nước có pha chì trong
các ngôi nhà cũ. Chì có thể gây ảnh hưởng xấu cho hệ thống thần
kinh, thận và nghi ngờ gây ung thư. Trẻ em tiếp xúc với hàm lượng
chì cao đặc biệt nguy hiểm. Chì tồn tại trong môi trường dưới dạng
Pb2+ , một số hợp chất hữu cơ của chì tetramethyllead (CH 3)4Pb,
trimethyllead (CH3)3Pb+, dimethyllead (CH3)2Pb2+, hàm lượng chì
trong các chất này ít hơn trong các hợp chất vô cơ. Đây là kết quả từ
sự phát xạ và sự phân hủy của một số tetraalkyllead thêm vào xăng
hoặc quá trình methyl hóa sinh học chì vô cơ trong trầm tích. Chì
được thêm vào xăng là hỗn hợp của tetramethyl và tetraethyllead,
nhưng hầu hết bị chuyển đổi sang các muối chì vô cơ trong quá trình
đốt. Một phần nhỏ có thể được phát ra dưới dạng kim loại hữu cơ và
dần dần bị chuyển hóa thành chì vô cơ trong môi trường:
Nhóm 5A – 10CMT


Kim loại nặng

R4Pb →R3Pb+ →R2Pb2+ →Pb2+
Trong đó R là CH3 hoặc C2H5. Trước kia đã có những sự cố tràn dầu
chứa các hợp chất organolead trên biển trong thời gian vận chuyển.
4.16.5 Thủy ngân
Thủy ngân được sử dụng rộng rãi trong nhiều sản phẩm và
nhiều quá trình khác nhau( xem phần 5.13.8). Nó đi vào môi trường
khi chất thải chứa thủy ngân chưa được xử lý. Nguồn chính phát thải
thủy ngân là khai thác mỏ, luyện kim và quá trình đốt cháy than.
Việc sử dụng thủy ngân trong khai thác bạc và vàng là đặc biệt nguy
hiểm, nó có thể dẫn đến ô nhiễm không khí và nguồn nước, và gây
hại cho thợ mỏ tiếp xúc trực tiếp với nó. Thủy ngân dễ dàng đi vào
khí quyển, từ đó đi vào nước mặt nhờ mưa. Tất cả các hợp chất của
thủy ngân đều độc hại, độc tính khác nhau ở các dạng khác nhau.
Các hợp chất thủy ngân
như methylmercury CH 3Hg+,
dimethylmercury (CH3)2Hg đặc biệt nguy hiểm. Thủy ngân có thể tồn
tại trong chuỗi thức ăn, tồn tại trong cá, tôm trong khoảng hàng
chục hay hàng trăm năm, hàng nghìn năm trong nước. Một sự cố
của lớn do thủy ngân gây ô nhiễm diễn ra ở vịnh Minamata, Nhật
Bản, năm 1953. Một nhà máy hóa chất thải nước thải có chứa metyl
thủy ngân vào vịnh, nơi tập trung cá và động vật có vỏ sau đó người
dân ở đây ăn vào. Những người bị trúng độc thủy ngân nặng mắc
bệnh gọi là “ bệnh Minamata”. Và hậu quả là 41 trường hợp tử vong,
hơn 110 người bị ảnh hưởng. Một số người bị rối loạn thần kinh
nghiêm trọng. Các bà mẹ mang thai thì em bé có thể bị khuyết tật
bẩm sinh. Tương tự nhưng ít nghiêm trọng hơn, sự cố xảy ra ở
Niigata, Nhật Bản, trong những năm 1960. Thủy ngân tích lũy sinh
học trong cá cũng có thể gây chết cho các loài chim hay các động
vật khác khi ăn cá. Thủy ngân gây ô nhiễm đã được tìm thấy trong
nước tại nhiều địa điểm nên dẫn đến việc cấm và hạn chế việc sử
dụng thủy ngân. Trừ một số nước đang phát triển ( như Brazil), nơi
thủy ngân vẫn được sử dụng rộng rãi trong khai thác vàng, dẫn đến
ô nhiễm môi trường nghiêm trọng ảnh hưởng đến sức khỏe của các
thợ mỏ. Bởi nồng độ thấp, thủy ngân không thể xác định bằng AAS
thông thường và các quy trình phải được sửa đổi. Trong phương pháp
hơi lạnh, các hợp chất thủy ngân được chuyển hóa thành hơi thủy
ngân và phân tích bằng AAS ( xem phần 5.13.19).
4.16.6. Thiếc
Nhóm 5A – 10CMT


Kim loại nặng

Thiếc (Sn) được sử dụng trong các hợp kim, bột màu, thuốc
nhuộm và trong mạ kim loại. Thiếc cũng là thành phần của một số
hợp chất hữu cơ như: poly(viny1 chloride) (PVC), chất bảo quản gỗ.
Trong đó, tributyltin được sử dụng rộng rãi trong các chất chống rỉ
thân tàu, thuyền và ngăn sự phát triển của các sinh vật biển.
Tributyltin là chất có độc tính các đối với tất cả sinh vật biển, mặc dù
nó có xu hướng phân hủy trong nước và tích lũy trong các trầm tích.
Nhiều quốc gia đã cấm sử dụng tributyltin trong khi một số nước
khác lại hạn chế sử dụng.
4.16.7. Phân tích
Nhiều kim loại có thể được xác định bằng phương pháp so màu
hoặc bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) sử dụng ngọn
lửa hoặc mù hóa nhiệt điện. Phương pháp AAS sử dụng ngọn lửa khá
phổ biến nhưng độ nhạy không cao. AAS và quang phổ phát xạ
nguyên tử hóa (ICP-AES) cũng có thể được sử dụng để xác định
nồng độ kim loại trong mẫu nước. Mẫu có hàm lượng kim loại thấp
được giảm thể tích bằng cách cho bay hơi. Các thông số thường gặp
cần xác định bằng phương pháp ASS được cho sau đây. Những kim
kim loại mà AAS không đủ nhạy ( như As, Se, Hg) không được đề cập
ở đây. As và Se được phân tích sau khi phát Hydride. Hg được xác
định bằng hơi lạnh AAS.
Kim loại có thể được phân loại như sau:
- Kim loại tổng: kim loại được xác định trong mẫu không lọc (hòa
tan hoặc lơ lửng)
- Kim loại hòa tan: kim loại trong mẫu unacidfied được lọc qua
giấy lọc 0,45 µm.
- Kim loại lơ lửng: Kim loại được giữ lại trên giấy lọc 0,45 µm.
4.16.8. Phương pháp
Tổng nồng độ của các kim loại nặng, nồng độ các kim loại nặng
hòa tan và lơ lửng (Al, Ba, Cd, Cr, Co, Cu, Fe, Pb, Mo, Mn, Ni, Si, Sn,
Zn và V) có thể được xác định trong nguồn nước tự nhiên, nước thải
và chất thải. Mẫu được thủy phân trong acid nitrit và phân tích bằng
AAS. Tổng kim loại được xác định bằng cách thủy phân mẫu và phân
tích mẫu không lọc. Các mẫu kim loại hòa tan được xác định bằng
cách thủy phân và phân tích mẫu đã lọc qua màng lọc 0.45 µm. Các
mẫu kim loại lơ lửng được xác định bởi cách khác:
Kim loại lơ lửng = tổng kim loại – kim loại hòa tan
Nhóm 5A – 10CMT


Kim loại nặng

4.16.9. Nguyên liệu
- Đĩa chịu nhiệt
- Acid nitrit đậm đặc
- Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử
- Dung dịch lathanum. Hòa tan 67g lathanum chloride
(LaCl3.7H2O) trong dung dịch HNO3 1 M, đun nóng nhẹ. Để nguội và
pha loãng thành 500 mL.
- Dung dịch calcium. Hòa tan 315 mg CaCO3 trong 25 mL HCl
1:5. Nếu các muối không tan hoàn toàn, gia nhiệt và đun nhẹ cho
đến khi tan hết. Để nguội và pha loãng thành 500 mL
- Hydrogen peroxic 30%
- Dung dịch alumium nitrate. Hòa tan 139 g A1(N03)3.9H2O trong
150 mL nước và đun nhẹ đến khi tan hoàn toàn. Để nguội và định
mức thành 200 mL.
- Dung dịch Kali chlorua. Hòa tan 125 g KCl và định mức thành
500 mL.
- Dung dịch gốc của mỗi kim loại cần phân tích, 1000 mg/L. Đây
là những dung dịch có sẵn, nếu không có thể chuẩn bị như bảng
4.19. 1 mL dung dịch chuẩn bằng 1 mg.
4.16.10 Quá trình thí nghiệm
4.16.10.1 Lấy mẫu và bảo quản.
Luôn luôn sử dụng chai polypropylene hoặc polyethylene để lấy
mẫu. Kim loại hòa tan và bị cố định nếu xác định thì phải xác định
lượng kim loại bị cố định chứ không phải kim loại tổng, và phải được
đo ngay sau khi cố định. Lọc mẫu bằng chân không thông qua một
màng lọc 0,45 micromet (polycarbonate hoặc celluloseacetate)
trong thiết bị lọc chân không. Một thiết bị lọc điển hình được thể
hiện trong hình 4.2.

Nhóm 5A – 10CMT


Kim loại nặng

Điều kiện tiên quyết phải rửa giấy lọc bằng 50 mL nước và sau
đó lọc với ít nhất 100 mL mẫu. Nếu lỗ của màng lọc lớn, ngâm màng
lọc trong dung dịch 1: l HNO 3 và rửa lại bằng nước trước khi sử dụng.
Sấy khô tất cả các muối ở 1100C trong 2 giờ trước khi cân.
Bảng 4.19: Chuẩn bị dung dịch chuẩn gốc có nồng độ 1000 mg/L.
Chuẩn bị bằng cách hòa tan chất đó trong một dung môi chính và
sau đó pha loãng với nước thành 1L.. Khi hai dung môi được quy
định (ví dụ như nước + acid), hòa tan trong nước và sau đó thêm số
lượng xác định acid trước khi pha loãng với nước thành 1L.

Nhóm 5A – 10CMT


Kim loại nặng

Bảo quản các mẫu bằng cách thêm 1,5 mL HNO 3 vào 1 lít mẫu để
tạo môi trường pH < 2. Nếu mẫu có chứa kiềm đáng kể hoặc khả
năng đệm, thêm HNO3 nhiều hơn và kiểm tra độ pH với một máy đo
độ pH.
Mẫu axit hóa có thể được bảo quản ở 4°C cho đến 6 tháng nếu
chứa hàm lượng kim loại ở mức mg/L. Mẫu có chứa kim loại ở mức
μg/L cần được phân tích càng sớm càng tốt. Khi xử lý mẫu, phải rất
cẩn thận không để bị nhiễm trong lấy mẫu, xử lý, bảo quản hoặc
phân tích mẫu. Sử dụng HNO 3 độ tinh khiết cao nhất có sẵn trong
phòng thí nghiệm và phân tích nước, lọc và các acid thường xuyên.
Nếu bạn đang sử dụng ống hút nhựa để phân chia các axit, ngâm
trong HNO3 2M trong nhiều ngày và rửa lại bằng nước trước khi sử
dụng để loại bỏ bất kỳ sự nhiễm bẩn bởi Fe, Cu, Cd và Zn.
4.16.10.2 Phá hủy mẫu.
Lắc đều chai mẫu . Lấy một lượng (50-100 ml) mẫu cho vào
beaker và thêm 5 mL HNO3. Đun sôi từ từ trên một tấm lưới. Bốc hơi
xuống khoảng 20 mL. Thêm 5 mL HNO 3, đun đến khi dung dịch xuất
hiện màu sáng và rõ ràng. Điều này cho thấy việc phá hủy mẫu đã
hoàn tất. Không để mẫu bị khô trong quá trình phá mẫu. Thêm 1-2
mL, HNO3 đun ở nhiệt độ nhỏ để hòa tan bất kỳ dư lượng còn lại
tráng bằng nước. Chuyển sang bình định mức 50 mL, để nguội và
định mức đến vạch bằng nước.
4.16.10.3 Phân tích.

Nhóm 5A – 10CMT


Kim loại nặng

Chuẩn bị một loạt các mẫu chuẩnvà dung dịch chuẩn làm việc
cho mỗi kim loại (nếu muốn được xác định một số kim loại, bạn có
thể chuẩn bị hỗn hợp tiêu chuẩn hiệu chuẩn có chứa một số kim
loại) phù với với nồng độ làm việc từ dung dịch chuẩn gốc có nồng
độ 1000mg/L bằng cách pha loãng chúng trong bình định mức có
thể tích xác định (50 hoặc 100 mL). Thêm 1 mL axit nitric đậm đặc
để mỗi bình và pha loãng đến vạch. Không sử dụng các mẫu chuẩn
và dung dịch chuẩn làm việc trong thời gian dài và tốt nhất là chuẩn
bị khi cần thiết. Bộ lọc và phá hủy nước trong phòng thí nghiệm
trong cùng một cách như mẫu. Sử dụng điều này như một mẫu
trắng.
Bật AAS, chọn đèn cathode rỗng thích hợp và điều chỉnh đèn
hiện tại với giá trị trong tài liệu hướng dẫn.Điều chỉnh về chùm sáng
đơn sắc và khe với các cường độ thích hợp. Tinh chỉnh thông số các
bước sóng và sắp xếp các chùm tia.Tối ưu hóa các thông số được
thiết lập. Khởi động máy và điều chỉnh ngọn lửa theo hướng dẫn.
Bạn có thể nhận được hướng dẫn từ phòng thí nghiệm hoặc tự tìm
hiểu điều này cho bạn.
Hút mẫu, mẫu chuẩn và mẫu trắng vào ngọn lửa của AAS trang
bị đèn cathode rỗng thích hợp và hoạt động ở bước sóng đưa ra
trong Bảng 4.20 cho kim loại được phân tích. Bạn nên sử dụng máy
AAS đúng theo hướng dẫn và có sự giám sát của kỹ thuật viên trong
phòng thí nghiệm. Ghi lại các giá trị hấp thụ đối với từng mẫu đường
đường và mẫu hoặc tốt hơn nữa, sử dụng một máy ghi biểu đồ để
ghi lại chiều cao đỉnh điểm cho mỗi mẫu đường chuẩn và mẫu. Hút
nước trong phòng thí nghiệm giữa các phép đo và cho phép người
đọc để trở về một cơ sở ổn định trước khi dùng đo tiếp theo. Nếu sử
dụng một máy ghi biểu đồ, đo chiều cao đỉnh từ đường cơ sở. Xây
dựng một đồ thị đường chuẩn bằng cách vẽ độ hấp thụ,hoặc chiều
cao của đỉnh, đo bằng các tiêu chuẩn đối với nồng độ các kim loại.
Đọc nồng độ trong các mẫu từ đồ thị sử dụng đọc được điều chỉnh
với các mẫu. Tính toán nồng độ trong mẫu ban đầu như sau:
[Kim loại] mg/Ltrong mẫu = C x V1/V2
Trong đó C là nồng độ trong mg/ L của kim loại trong các chiết xuất
cuối cùng,
V1 là thể tích mẫu sau khi chiết xuất (50 mL trong thí nghiệm này)
V2 là thể tích mẫu ban đầu mL.
Nhóm 5A – 10CMT


Kim loại nặng

Bảng 4.20: Bước sóng đề nghị, giới hạn phát hiện và phân tích tối
ưu của một số kim loại bằng AAS.

Nếu nồng độ trong mẫu vượt ra ngoài đường chuẩn, pha loãng mẫu
để kết quả nằm trong phạm vi đường chuẩn và tính toán tỉ lệ để
pha. Mẫu trắng, chuẩn bị như hướng dẫn ở trên, được thêm một
lượng thuốc thử và khác nhau đáng kể so với nước trong phòng thí
nghiệm, sau đó trừ đi kết quả của mẫu trắng trước khi đọc kết quả
các mẫu từ biểu đồ. Không trừ đi mẫu trắng từ mẫu đường chuẩn
nếu như mẫu đường chuẩn đã không được lọc và phá hủy mẫu.

1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Ghi chú

Nhóm 5A – 10CMT


Kim loại nặng

1. Không áp dụng phương pháp đường chuẩn đối với mẫu có
nồng độ thấp hơn 10 mg /L đã bảo quản hơn 1 hoặc 2 ngày vì kết
quả sẽ không đúng do sự hấp thụ của kim loại lên thành bình.
2. Các hiện hạn chế được đưa ra trong Bảng 4.20 chỉ tham khảo
và có thể thay đổi tùy thuộc vào dụng cụ sử dụng. Việc tính toán của
bạn cũng có những sai số nhất định. Thực hiện đo lặp đi lặp lại độ
hấp thụ bằng máy đo quang , hoặc ghi lại các số liệu đo được bằng
máy đo hiển thị biểu đồ. Nếu bạn đang sử dụng một máy ghi biểu
đồ, đo độ lệch của mẫu trong khoảng thời gian khác nhau sử dụng
một đơn vị duy nhất. Tính toán độ lệch chuẩn của một trong hai.
Hút một lượng mẫu với nồng độ thấp của kim loại (ví dụ như 1
mg/L) và đo độ hấp thụ. Tính nhạy cảm như sau:
Độ nhạy = Đáp ứng / nồng độ mẫu chuẩn
Vị trí đáp ứng được một trong hai đơn vị hấp thụ hoặc trong đơn vị
chiều dài
(Mm hoặc cm) nếu bạn đang sử dụng một máy ghi biểu đồ. Tính
toán phát hiện,
hạn chế từ độ lệch chuẩn của tiếng ồn đường cơ sở và:
nhạy cảm từ:
d.l = 3 x độ lệch chuẩn / độ nhạy
3. Bạn có thể gặp vấn đề khi xác định nồng độ của mẫu do
trong mẫu bị nhiễm rất nhiều các kim loại khác với nồng độ thấp
hơn(so sánh hàm lượng kim loại quan sát trong vùng nước tự nhiên
được đưa ra trong Bảng4.18 với giới hạn phát hiện của AAS ngọn lửa
trong Bảng 4.20). Ngọn lửa phân tích AAS phải phù hợp với mẫu bị ô
nhiễm kim loại với nồng độ cao hơn, vì vậy phải lựa chọn địa điểm
thích hợp khi lấy mẫu. Nếu bạn phân tích một mẫu nhưng không cho
kết quả cao hơn so với các mẫu trắng, báo cáo kết quả như (Nghĩa là dưới giới hạn phát hiện).
4. Nếu nồng độ của một kim loại là dưới giới hạn phát hiện, bạn
có thể sử dụng phương pháp làm giàu mẫu. Lấy một thể tích mẫu
(500 mL hoặc 1 lít) lọc mẫu và chuyển sang beaker 100 mL thêm 5
mL tập trung NHO3. Đun sôi xuống 25-30 ml và tiếp tục bổ sung
thêm mẫu vào và tiếp tục đun. Khi tất cả mẫu đã được bốc hơi
xuống 25-30 ml, tiến hành như đã nêu trên. Tính toán giới hạn phát
hiện mới, sau khi làm giàu mẫu từ đó suy ra nồng độ mẫu ban đầu.

Nhóm 5A – 10CMT


Kim loại nặng

5. Bạn có thể xác định nồng độ thấp hơn bằng cách làm giàu
mẫu vi hiển thị trong Bảng 4.20 xuống với mở rộng quy mô.
6. Bạn cũng có thể xác định nồng độ thấp hơn của kim loại bằng
cách sử dụng
AAS lò than chì nếu nó có sẵn trong phòng thí nghiệm.
7. Bạn có thể xác định nồng độ cao hơn của kim loại bằng cách
chọn một bước sóng ít nhạy cảm (xem hướng dẫn hoạt động cho
AAS) hoặc bằng cách quay đầu ghi.
8. Khi phân tích cho Fe và Mn, pha 50 mL mẫu chuẩn hoặc mẫu
với 10 mL dung dịch Ca trước khi đưa vào máy đo.
9. Khi phân tích cho Cr, pha 50 mL mẫu chuẩn hoặc mẫu với 0,5
mL dung dịch H2O2 30%.
10. Khi phân tích cho Al hoặc Ba, thêm 1 mL KCl vào 50 mL
mẫu chuẩn hoặc mẫu trước khi phân tích trong ngọn lửa.
1 1. Khi phân tích Pb, sử dụng bước sóng 217.0 nm nhạy hơn so
với bước sóng 283,3 nm.
12. Khi phân tích cho V, thêm 1 mL dung dịch nitrat nhôm vào
50 mL mẫu hoặc mẫu chuẩn trước khi phân tích trong ngọn lửa.
13. Kim loại kiềm (Na, K) và kim loại kiềm thổ (Mg, Ca) có thể
xác định bằng AAS bằng cách sử dụng các bước sóng được liệt kê
trong Bảng 2.8.

Thực hiện việc xác định theo cách tương tự như được nêu trong quá
trình thí nghiệm cho các kim loại nặng, nhưng phải loại bỏ sự ảnh
hưởng của phosphate vào việc xác định Mg và Ca. Khi phân tích cho
Mg và Ca, pha 50 mL mẫu chuẩn hoặc mẫu với 5 mL giải pháp
lanthanum. Chuẩn bị các mẫu chuẩn và sử dụng các bước sóng
trình bày tại mục 2.5.1 để phân tích nước mưa.
4.16.11 Câu hỏi và vấn đề

Nhóm 5A – 10CMT


Kim loại nặng

1. Liệt kê các nguồn chính của các kim loại nặng trong nước mặt và
nước ngầm. Cho ví dụ về tỷ lệ giữa các nguồn tự nhiên và nguồn do
con người gây ra đối với các kim loại khác nhau.
Trả lời: Nguồn chính của kim loại nặng trong nước mặt và nước
ngầm:
- Nguồn tự nhiên: Kim loại nặng tồn tại trong đất và được rửa trôi
- Nguồn nhân tạo: Hoạt động sản xuất công nghiệp, khai khoáng của
con người, nước thải sinh hoạt, nước thải hoạt động giao thông

2. Mô tả sự khác biệt giữa kim loại tổng, kim loại hòa tan và kim loại
huyền phù lơ lửng. Những biện pháp xử lý gì được dùng để phân tích
các thông số đó?
Trả lời:
- Kim loại tổng: kim loại được xác định trong mẫu không lọc (hòa
tan hoặc lơ lửng)
Nhóm 5A – 10CMT


Kim loại nặng

- Kim loại hòa tan: kim loại trong mẫu unacidfied được lọc qua
giấy lọc 0,45 µm.
- Kim loại lơ lửng: Kim loại được giữ lại trên giấy lọc 0,45 µm.
Phương pháp phân tích:
Mẫu Kim loại được thủy phân trong acid nitrit và phân tích
bằng AAS.
- Tổng kim loại được xác định bằng cách thủy phân mẫu và phân tích
mẫu không lọc.
- Các mẫu kim loại hòa tan được xác định bằng cách thủy phân và
phân tích mẫu đã lọc qua màng lọc 0.45 µm.
- Các mẫu kim loại lơ lửng được xác định:
Kim loại lơ lửng = tổng kim loại – kim loại hòa tan
3. Vai trò của các kim loại nặng trong chu trình sinh hóa trong nước
là gì? Cho ví dụ cụ thể ?
Trả lời: Không giống như các chất ô nhiễm hữu cơ, kim loại không
thể bị phân hủy trong môi trường bởi các quá trình hóa học hoặc
sinh học. Tuy nhiên, chúng có thể phản ứng trong môi trường nhưng
các hợp chất kim loại tạo thành có thể gây độc hơn. Kim loại độc hại
có thể được tích tụ trong các mắc xích của chuỗi thức ăn với nồng độ
cao hơn trong nước nhiều lần và có thể gây ảnh hưởng đến một số
loài thực vật và động vật tiêu thụ. Quá trình này còn gọi là tích lũy
sinh học- hệ quả của các sự cố ô nhiễm trong quá khứ.
Ví dụ: Thủy ngân ( luyện vàng, khai thác mỏ vàng)  không khí 
mưa cuốn trôi  nước  sinh vật thủy sinh  con người  trầm tích.
4. Một số kim loại vừa là vi chất dinh dưỡng thiết yếu vừa là chất ô
nhiễm có hại cho sinh vật. Cho ví dụ về vai trò kép này của kim loại
trong hệ sinh thái nước ngọt và biển.
Trả lời:
Mangan:
- Mangan (Mn) là kim loại đầu tiên được Gabriel Bertrand xem như
nguyên tố vi lượng cơ bản đối với sự sống.
- Mn có nhiều vai trò quan trọng trong cơ thể như: tác động đến hô
hấp tế bào, phát triển xương, chuyển hóa gluxit, hoạt động của não,
cảm giác cân bằng.
- Nếu lượng Mn hấp thu vào cơ thể cao có thể gây độc với phổi, hệ
thần kinh, thận và tim mạch.

Nhóm 5A – 10CMT


Kim loại nặng

- Cơ thể người trưởng thành chứa 12-20mg Mn, nhiều nhất ở gan
(chiếm 20%) và tụy. Trong máu hàm lượng Mn là 10mcg/1, tập trung
chủ yếu ở hồng cầu; huyết thanh chỉ chứa 0,6-4mcg/1. Nhu cầu
hằng ngày của cơ thể từ 2-3mg Mn. Mn được bài tiết qua phân, nước
tiểu, tóc.
http://suckhoedoisong.vn/200861995414216p0c63/anh-huong-cuamangan-doi-voi-co-the.htm
5. Hãy đưa ra những ví dụ về các hợp chất hữu cơ kim loại nặng
được quan tâm trong vấn đề môi trường.
Trả lời:
- Phèn KAl(SO4)2.12H2O được sử dụng trong việc xử lí nước uống,
nhưng lượng sử dụng và các thông số vận hành khác (như độ pH)
phải được kiểm soát cẩn thận. Kiểm soát kém hoặc rủi ro trong quá
trình xử lý nước làm cho nồng độ Al khá cao.
- Chì tồn tại trong môi trường dưới dạng Pb 2+ , một số hợp chất hữu
cơ của chì tetramethyllead (CH3)4Pb, trimethyllead (CH3)3Pb+,
dimethyllead (CH3)2Pb2+, hàm lượng chì trong các chất này ít hơn
trong các hợp chất vô cơ. Đây là kết quả từ sự phát xạ và sự phân
hủy của một số tetraalkyllead thêm vào xăng hoặc quá trình methyl
hóa sinh học chì vô cơ trong trầm tích.
- Các hợp chất thủy ngân
như methylmercury CH 3Hg+,
dimethylmercury (CH3)2Hg đặc biệt nguy hiểm. Thủy ngân có thể tồn
tại trong chuỗi thức ăn, tồn tại trong cá, tôm trong khoảng hàng
chục hay hàng trăm năm, hàng nghìn năm trong nước.
6. Các quá trình biến đổi trong tự nhiên có thể chuyển một kim loại
gây ô nhiễm thành một dạng nguy hiểm hơn nữa. Hãy cho một ví dụ
về điều này.
Trả lời:
- Đồng rò rỉ từ đường ống, bị oxi hóa, tạo dạng độc hơn với sinh vật
và môi trường.
- Chì được thêm vào xăng là hỗn hợp của tetramethyl và
tetraethyllead, nhưng hầu hết bị chuyển đổi sang các muối chì vô cơ
trong quá trình đốt. Là những dạng độc hơn của chì
4.16.12 Gợi ý
1. Xác định một số kim loại (ví dụ như Pb, Cu, Cd, Zn) trong các mẫu
nước khác nhau. Bạn có thể điều tra về mối quan hệ thống kê bằng

Nhóm 5A – 10CMT


Kim loại nặng

cách tính hệ số tương quan giữa các cặp kim loại và ý nghĩa của nó.
Thử xác định nguồn gốc của các kim loại nặng.
2. Xác định các kim loại nặng khác nhau trong các mẫu nước mặt và
các trầm tích đáy tương ứng. Nhận xét về khả năng tự làm sạch của
các loại nước khác nhau trên cơ sở kết quả của bạn.
3. Thực hiện một cuộc khảo sát của các kim loại nặng trong nước
uống tại địa phương của bạn và so sánh kết quả với các hướng dẫn
và tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế tương ứng.
4. Thu thập một mẫu nước máy đầu tiên vào buổi sáng mà không sử
dụng ống nước. Sau đó để máy bơm chạy trong một thời gian rồi lấy
mẫu tại một vài thời điểm khác, ghi nhận lại thời gian kể từ khi máy
bơm bắt đầu được bật. Phân tích các mẫu về kim loại nặng, bao gồm
Fe, Pb, Zn, Cu. Có phải việc bơm nước tác động đến sự tích tụ của
một số kim lại, và nếu có thì đó là kim loại nào?
5. Xác định sự tích tụ của kim loại nặng trong các mẫu thu thập ở
nhánh sông từ các nhà máy, các khu đô thị và các vùng nông nghiệp
khác nhau. Đầu vào của các chất ô nhiễm nước mặt có thể được tính
toán nếu biết được tốc độ của dòng nước thải. Bạn có thể hỏi người
điều khiển hệ thống thiết bị xử lý nước và chất thải của nhánh sông
đó để lấy thông tin. Thảo luận kết quả trong tiết học “nguồn gốc của
chất ô nhiễm kim loại” (?!).
6. Phân tích các mẫu khác nhau về một kim loại nào đó bằng cả hai
phương pháp cộng chuẩn và phương pháp xác định đường kính (?!)
thông thường được mô tả ở trên. Vẽ đồ thị kết quả của một phương
pháp so với cái còn lại và xác định đường thích hợp nhất qua các
điểm dữ liệu. Tính hệ số tương quan. Nhận xét về kết quả.
7. Xác định sắt trong các mẫu khác nhau sử dụng AAS và phương
pháp đo phổ được đề cập ở phần 4.15. Vẽ đồ thị kết quả của phương
pháp đo phổ so với kết quả của AAS và xác định đường đi thích hợp
nhập qua các điểm dữ liệu bằng phương pháp bình phương tối thiểu.
Tính hệ số tương quan. Nhận xét về kết quả.
8. Thực hiện xác định sắt một vài lần trong một mẫu (vd phân tích
tái tạo) sử dụng phương pháp ASS và phương pháp đo phổ. Thực
hiện tất cả việc tính toán của phương pháp trong một ngày. Nếu có
thời gian bạn có thể sử dụng cả 2 phương pháp và hoàn tất tính toán
trong 1 ngày. Tính toán trung bình, độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên
của 2 phương pháp. Nhận xét về sự lặp lại của 2 phương pháp.

Nhóm 5A – 10CMT


Kim loại nặng

9. Làm tương tự như trong các dự án trước đó nhưng chỉ thực hiện
một phân tích về một trong những sao chép ( bản sao) trong khoảng
thời gian dài hơn (vài tuần hoặc vài tháng) bằng cách phân tích vào
những ngày riêng biệt mà bạn thấy thuận tiện. thực hiện cùng một
loại phân tích thống kê dữ liệu của bạn như đã nói ở trên và nhận xét
về khả năng tái sinh của hai phương pháp.
10. Xác định nồng độ của Pb và các kim loại nặng khác trong các hệ
thống thoát nước tại các con đường , các vùng ngoại ô và nông thôn
đô thị. Sự tương quan với nồng độ của từng kim loại là mật độ giao
thông. Nếu thông tin về mật độ giao thông đường bộ không có sẵn
bạn có thể phải đếm số lượng trung bình của ô tô đi ngang qua trong
một khoảng thời gian nào đó (ví dụ như 1h) tại mỗi địa điểm. Cũng
như, điều tra các mối quan hệ thống kê giữa các kim loại khác nhau
bằng cách tính toán hệ số tương quan cho các cặp kim loại và thử
nghiệm ý nghĩa của chúng. Trong đó kim loại khác Pb có thể được
phát thải trong hoạt động của giao thông.

STT

Họ và tên

MSSV

1

Nguyễn Thị Xuân Huệ

1022118

2

Nguyễn
Loan

1022159

3

Nguyễn Tấn Lực

1022169

4

Phùng Thị Diễm Mi

1022181

5

Nguyễn Thị Thảo

1022275

Thị

Thanh

Nhóm 5A – 10CMT



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×