Nghiên cứu khả năng hấp thụ kim loại nặng của đất phù sa và đất bạc màu tại Hà Nội

Chia sẻ: Leon Leon | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

81
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Kim loại nặng hấp phụ được coi là cơ chế quan trọng nhất cho việc kiểm soát kim loại Nồng độ trong đất. Kim loại nặng đang bị ràng buộc để các thành phần đất khác nhau như chất hữu cơ (OM), miễn phí oxit sắt (Feoxs), và khoáng chất đất sét (CM). Nghiên cứu này là có mục tiêu để kiểm tra hấp phụ kim loại nặng bằng đất và thành phần khác nhau đất hấp phụ của đất phù sa và đất bị thoái hóa màu xám tại Hà Nội. Hai mẫu đất bề mặt được thu thập từ mỗi loại đất ở...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu khả năng hấp thụ kim loại nặng của đất phù sa và đất bạc màu tại Hà Nội

NGHIÊN C U KH NĂNG H P THU KIM LO I N NG C A Đ T PHÙ SA VÀ Đ T XÁM B C MÀU T I HÀ N I Bùi Th Phương Loan1, Nguy n Quang H i2, Kazuhiko Egashira3 Summary Heavy Metal Adsorption by Soils and Soil Components of Alluvial Soils and Grey Degraded Soils in Hanoi, VIET AM Heavy metal adsorption is considered as the most important mechanism for controlling the metal concentration in soil. Heavy metals are bound to various soil components such as organic matter (OM), free iron oxides (Feoxs), and clay minerals (CMs). The present study is purposed to examine the adsorption of heavy metals by soils and different adsorbing soil components of alluvial soils and grey degraded soils in Hanoi. Two surface soil samples were collected from each of soil types in Hanoi and examined for the adsorption of three heavy metals (Cu, Pb and Zn) by the soils and their three adsorbing components (organic matter, free iron oxides and clay minerals). It was found that adsorption of heavy metals by the alluvial soil was distinctly larger than by the grey degraded soil, and decreased in the sequence of Pb >> Cu > Zn for the former and of Pb >> Zn > Cu for the latter. Pb was adsorbed by all three components with the largest adsorbed amount. Zn was adsorbed selectively by organic matter and clay minerals, while Cu was selectively by organic matter and free iron oxides. The amount of heavy metals adsorbed per unit mass of soil components reduced in the sequence of organic matter > clay minerals > free iron oxides for Pb and Zn and organic matter > free iron oxides > clay minerals for Cu. Keywords: Heavy metal, adsorption, alluvial soil, grey degraded soil, Hanoi - Vietnam. Kh năng h p thu c a t ư c coi là I. TV N y u t quy t nh hay cơ ch quan tr ng Hà N i là thành ph ch u tác ng m nh nh t chi ph i hàm lư ng kim lo i n ng m c a quá trình công nghi p hóa và ô th trong t. Có nhi u thành ph n khác nhau hoá. Bên c nh l i ích thúc Ny phát tri n c a t h p thu kim lo i n ng, trong ó kinh t xã h i, v n ô nhi m môi trư ng quan tr ng nh t là ch t h u cơ, ôxít s t t trong ó có môi trư ng t, nư c và không do và khoáng sét. Do ó, các lo i t khác khí ang gây tác ng không nh n i nhau có th có kh năng h p thu khác nhau s ng và n n nông nghi p c a th ô. M t i v i cùng m t kim lo i n ng. trong nh ng v n r t áng ư c quan tâm Tuy nhiên cho n nay chưa có k t qu trong s n xu t nông nghi p ó là m c ô nghiên c u c th nào v kh năng h p thu nhi m các kim lo i n ng có ngu n g c khác kim lo i n ng trong các lo i t và vai trò nhau trong t ngày càng gia tăng, c n tr c a m i thành ph n t i v i kh năng quá trình s n xu t nông s n an toàn. h p thu kim lo i n ng. Chính vì v y m c 1 Vi n Môi trư ng N ông nghi p. 2 Vi n Th như ng N ông hóa. 3 Trư ng i h c Kyushu - N h t B n.
ích c a nghiên c u này nh m xác nh và ti n hành l c m u. N ng kim lo i ư c kh năng h p thu kim lo i n ng và các tr ng thái cân b ng trong dung d ch ư c thành ph n ch y u trong t ( t phù sa và xác nh b ng máy quang ph h p ph t xám b c màu) t ó giúp cho vi c qu n nguyên t . Thí nghi m ư c l p l i 2 l n lý và s d ng hi u qu các vùng t trên m b o chính xác. ph c v s n xu t nông s n an toàn. Lư ng kim lo i h p thu ư c tính theo công th c: II. V T LI U VÀ PHƯƠN G PHÁP (C i - C f )V N GHIÊN C U qa = m 1. M u t và a i ml ym u Trong ó: Qa là lư ng kim lo i h p thu t phù sa c a h th ng sông H ng trong 1 ơn v kh i lư ng t (mg/kg); Ci là ( ư c b i t tr m tích sông H ng và ph n n ng ban u (mg/L) c a dung d ch phía trên c a Sông u ng) ư c l y xã mu i nitrate kim lo i trư c khi thí nghi m; Minh Khai, huy n T Liêm và t xám b c Cf là n ng tr ng thái cân b ng trao i màu phát tri n trên n n phù sa cũ c a h (mg/L) c a kim lo i trong dung d ch sau th ng sông H ng và t feralít ư c l y khi thí nghi m; V là th tích dung d ch xã Phú Minh, huy n Sóc Sơn. C 2 m u t mu i nitrate kim lo i (mL) và m là kh i u ư c l y trên n n canh tác lúa nư c và lư ng t (g) s d ng trong thí nghi m. g n ây là rau màu ho c lúa - màu M u ư cl y sâu 0 - 15 cm, phơi 3. Xác nh kh năng h p thu kim lo i khô không khí và rây qua rây 2 mm. Các trong các thành ph n t tính ch t lý hóa h c, khoáng sét và kh M t b g m 3 m u ch a 2,0 g t khô năng h p thu kim lo i n ng ư c phân tích ư c ánh s là M - 1, M - 2 và M - 3, trong t i Trư ng i h c T ng h p Kyushu, ó v i M - 1 ch cho 50 mL nư c xác N h t B n. nh lư ng h p thu toàn b các thành ph n c a t, cho 50 mL H2O2 7% vào M - 2 và M 2. Xác nh kh năng h p thu c a các -3 lo i b h u cơ, ti p t c cho 2,0 g b t kim lo i trong t hydrosulfite natri và 25 mL dung d ch citrate Phương pháp th nghi m tr ng thái cân vào ng ch a M - 3 lo i b s t t do. b ng ng lo t (batch equilibrium test) ChuNn b 3 b , m i b g m 3 m u ư c ư c s d ng xác nh ư ng ng nhi t x lý như mô t trên dùng cho thí mô t kh năng h p thu kim lo i n ng c a nghi m xác nh kh năng h p thu c a 3 t. ChuNn b dung d ch mu i nitrate c a kim lo i n ng Cu, Pb và Zn trong các thành các kim lo i n ng 7 m c n ng khác ph n t (S d ng mu i nitrate c a t ng nhau i v i Pb, Cu và Zn bao g m: 50, kim lo i n ng n ng 1500 ppm). 100, 250, 500, 1000, 1500 và 2000 mg/L.. Lư ng kim lo i h p thu trong t ng ChuNn b 7 b ng ly tâm 50 - mL, cân thành ph n t ư c tính theo công th c: chính xác 2,0 g t khô không khí vào các ng ly tâm và thêm 20 mL các dung d ch (C i - C f )V qa = trên. L c h n h p trong vòng 24 gi nhi t m trong phòng (25oC) t n tr ng thái Trong ó: Lư ng kim lo i h p thu tính cân b ng v m t trao i, sau ó ly tâm v i ư c t M - 1, M - 2 và M - 3 l n lư t là qa - t c 2.000 vòng/phút trong vòng 15 phút 1, qa - 2 và qa - 3. Trong ó qa - 1 tương ng
v i lư ng kim lo i h p thu b i toàn b các hàm lư ng mica, chlorite, vermiculite và thành ph n c a t, lư ng h p thu do ch t smectite): 63%. Các giá tr tương ng c a h u cơ ư c tính b ng cách l y qa - 1 tr i qa t xám b c màu là: 5,7; 13,8 g/kg; 4,3 g/kg; - 2 và lư ng h p thu do ôxít s t t do b ng qa 6,7% và 35% (bao g m t ng hàm lư ng - 2 tr qa - 3. Vì M - 3 ã ư c lo i ch t h u mica, chlorite, khoáng h n h p cơ và ôxít s t t do nên qa - 3 chính là lư ng mica/vermiculite/smectite ~ mica/smectite h p thu kim lo i n ng ch y u do khoáng sét. và d ng quá chlorite - vermiculite). III. K T QU N GHIÊN C U VÀ 2. Kh năng h p thu kim lo i n ng trong TH O LU N t phù sa và t xám b c màu 1. M t s tính ch t lý hóa h c c a t Kh năng h p thu c a m i m t kim lo i (Cu, Pb, Zn) trong t phù sa và t xám Tính ch t c a t phù sa như sau: PH b c màu ư c bi u di n b ng ư ng ng (H2O): 7,7; hàm lư ng h u cơ: 17,2 g/kg; nhi t tuân theo mô hình Freudlich v i h s ôxít s t t do: 43,3 g/kg; sét (c p h t < tương quan r t cao. 2 µm) trong ph n khoáng: 17,2%; và khoáng sét ho t ng lo i hình 2:1 (bao g m t ng Hình 1. ư ng ng nhi t bi u di n kh năng h p thu Cu, Pb, Zn c a t phù sa và t xám b c màu ( th gi a lư ng kim lo i n ng h p thu (qa10 - 1) và n ng cân b ng (Cf) ư c xây d ng theo mô hình Freudlich) Trong t t c các trư ng h p, t i các năng h p thu kim lo i n ng c a t phù sa n ng ban u như nhau thì lư ng h p cao hơn nhi u so v i t xám b c màu. thu i v i b t kỳ kim lo i nào trong t M c chênh l ch v lư ng h p thu i phù sa cũng luôn cao hơn rõ r t so v i t v i cùng 1 kim lo i n ng gi a 2 lo i t xám b c màu. i u này ch ng t kh các n ng Ci th p là không áng k ,
nhưng n ng Ci cao hơn thì m c các kim lo i khác nhau: Cao nh t là i chênh l ch này cao hơn và ph thu c vào v i Pb, ti p n là Cu và Zn. Alluvial soil Đ t phù sa Grey degradedmàu Đ t xám b c soil Pb Pb qa10 (mg/kg) qa10 (mg/kg) -1 -1 Zn Cu Zn Cu Cf (mg/L) Cf (mg/L) Hình 2. ư ng ng nhi t bi u di n kh năng h p thu Cu, Pb và Zn trong t phù sa và t xám b c màu ( th gi a lư ng kim lo i n ng h p thu (qa10 - 1) và n ng cân b ng (Cf) ư c xây d ng theo mô hình Freudlich) K t qu hình 2 cho th y, kh năng h p ch t h u cơ và khoáng sét cao hơn Cu, thu c a cùng 1 lo i t i v i các kim lo i trong khi ó lư ng h p thu Zn c a ôxít s t khác nhau là khác nhau. i v i t phù sa, t do th p hơn nhi u. Như v y khi trong t t c h p thu ư c gi m c cao trong khi phù sa có hàm lư ng ôxít s t t do cao thì n ng cân b ng còn l i r t th p khi thí t ng lư ng Cu h p thu trong c 3 thành nghi m các n ng Ci t 50 - 100 mg/L ph n t cao hơn so v i Zn. i u này trái i v i Zn, 50 - 250 mg/L v i Cu và 50 - ngư c so v i t xám b c màu là lo i t có 1.000 mg/L v i Pb. i u này có nghĩa là g n hàm lư ng ôxít s t t do th p. Khoáng sét như toàn b lư ng kim lo i n ng trong dung có hàm lư ng cao nh t trong 3 thành ph n d ch ã b t h p thu h t và căn c vào h p thu c a t nên lư ng kim lo i chúng kho ng n ng Ci ư c ghi nh n trên thì h p thu chi m t i 57,2 - 85,4% t ng lư ng kh năng h p thu kim lo i n ng gi m theo h p thu tùy thu c vào lo i t và lo i kim th t Pb >> Cu > Zn. i v i t xám b c lo i n ng khác nhau. Ch t h u cơ h p thu màu thì t c h p thu gi m nhanh khi vư t 14,0 - 40,5%, ngư c l i ôxít s t t do ch qua ngư ng n ng Ci là 50 mg/L i v i h p thu lư ng kim lo i nh hơn 10% so v i Cu và Zn và 250 mg/L v i Pb. T c h p t ng lư ng h p thu, tr trư ng h p i v i thu c a Cu gi m m nh hơn Zn nên n ng Cu trong t phù sa (27,1%) (hình 3). Ci = 2.000 mg/L thì lư ng Cu h p thu Lư ng Cu, Pb và Zn h p thu b i 1 ơn th p hơn lư ng Zn. Do ó kh năng h p thu v kh i lư ng h u cơ và lư ng Cu và Pb kim lo i n ng trong t xám b c màu gi m h p thu b i 1 ơn v kh i lư ng ôxít s t t theo th t Pb >> Zn > Cu. do trong t phù sa cao hơn trong t b c màu. Ngư c l i, lư ng kim lo i n ng h p 3. Kh năng h p thu kim lo i n ng trong thu b i 1 ơn v kh i lư ng khoáng sét các thành ph n h p thu c a t trong t xám b c màu l i cao hơn trong t K t qu cho th y ngư ng h p thu t i a phù sa. i u này có th do s khác nhau v c a ch t h u cơ, ôxít s t t do và khoáng lo i hình ch t h u cơ, d ng ôxít s t t do sét i v i Pb cao hơn so v i Cu và Zn. ho c thành ph n khoáng sét gi a 2 lo i t. Gi a Cu và Zn thì lư ng h p thu Zn c a
Liên quan n lo i hình ch t h p thu, Zn và ch t h u cơ > ôxít s t t do > khoáng lư ng h p thu gi m theo th t ch t h u cơ sét i v i Cu. > khoáng sét > ôxít s t t do i v i Pb và 100% 80% 60% 40% 20% 0% Cu Pb Zn Cu Pb Zn Đ t phù sa Đ t xám b c màu : ô-xít s t t do; : Ch t h u cơ; : khoáng sét Hình 3. T l ph n trăm lư ng h p thu c a m t kim lo i trong m i thành ph n t so v i t ng h p thu trong thành ph n ó
T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam IV. K T LU N 1. t phù sa có pH, hàm lư ng ch t h u cơ, ôxít s t t do, hàm lư ng sét và khoáng sét ho t ng lo i hình 2:1 cao hơn so v i t xám b c màu. Nh ó, kh năng h p thu kim lo i n ng (Cu, Pb, Zn) c a t phù sa cao hơn h n so v i t xám b c màu. Trong cùng 1 lo i t kh năng h p thu có quan h v i thu c tính c a kim lo i và các thành ph n h p thu c a t. i v i t phù sa, kh năng h p thu kim lo i n ng gi m theo th t Pb >> Cu > Zn, còn i v i t xám b c màu là Pb >> Zn > Cu. 2. Lư ng kim lo i n ng h p thu b i ch t h u cơ và khoáng sét gi m theo th t Pb >> Zn > Cu, b i ôxít s t t do theo th t Pb > Cu >> Zn. Trong khi ó, lư ng Pb và Zn h p thu b i 1 ơn v kh i lư ng c a thành ph n t gi m theo th t ch t h u cơ > khoáng sét > ôxít s t t do và lư ng Cu gi m theo th t ch t h u cơ > ôxít s t t do > khoáng sét. S khác nhau v kh năng h p thu m i kim lo i b i 1 ơn v kh i lư ng thành ph n c a t phù sa và t xám b c màu là do s khác bi t v lo i hình ch t h u cơ, d ng ôxít s t t do và thành ph n khoáng sét c a 2 lo i t này. TÀI LI U THAM KH O 1 Bradl, H.B. 2004. Adsorption of heavy metal ions on soils and soils constituents. Journal of Colloid and Interface Science, 277: 1 - 18 2 Do, .H., Q.H. Trinh and K. Egashira, 2002. Mineralogy and clay degradation in grey degraded soils of Vietnam. Clay Science, 11: 535 - 547 3 Egashira K., A. Kaieda, and o guyen Hai, 2002. General chemical fertility and chemical processes of grey degraded soils as a problem soils in Vietnam. Journal of the Faculty of Agriculture, Kyushu University, 47: 437 - 445 4 Ho Thi Lam Tra and K. Egashira, 2000. Heavy metal characterization of river sediment in Hanoi, Vietnam. Communication in Soil Science and Plant analysis, 31: 2901 - 2916 5 guy n M nh Kh i, Ph m Quang Hà và I. Oborn, 2006. Phương pháp cân b ng nguyên t ánh giá r i ro ô nhi m môi trư ng t: M t nghiên c u v Cu và Zn trong t vùng ngo i ô Hà N i. T p chí H i Khoa h c t, 26: 112 - 118 6 guyen Quang Hai, Ho Thi Lam Tra, A.Z.M. Moslehuddin and K. Egashira, 2007. Clay mineralogy of alluvial soils and grey degraded soils derived from the same river sediment in the Red River Delta, northern Vietnam. Clay Science, in press 7 guyen Quang Hai and K. Egashira, 2005a. Particle - size distribution and free iron oxides of alluvial soils from different agro - ecological regions in Vietnam. Journal of the Faculty of Agriculture, Kyushu University, 50: 243 - 254 8 guyen Quang Hai and K. Egashira, 2005b. Clay mineralogical composition of alluvial soils from different river systems/agro - ecological regions in Vietnam in reference to origin, regional distribution and soil quality. Clay Science, 12: 349 - 360 gư i ph n bi n: guy n H ng Sơn 6