Tác giả

Nguyễn Thị Bích Hạnh 1,3 , Văn Hữu Tập 2* , Đặng Văn Minh 3 , Tạ Minh Phương 4

Đơn vị công tác

1 Khoa Tài nguyên và Môi trường, Trường Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên; hanhntb@tnus.edu.vn

2 Trung tâm Phát triển Công nghệ mới, Đại học Thái Nguyên; vanhuutap@tnu.edu.vn

3 Khoa Môi trường, Trường Đại học Nông lâm, Đại học Thái Nguyên; hanhntb@tnus.edu.vn; minhdv@tnu.edu.vn

4 Trường Đại học Thủy Lợi; taminhphuong@tlu.edu.vn

*Tác giả liên hệ: vanhuutap@tnu.edu.vn; Tel.: +84–983465086

Tóm tắt

là một phương pháp thường được sử dụng để giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng (KLN) trong đất. Với những ưu điểm như chi phí thấp, hiệu quả cao và đơn giản nên phương pháp này ngày càng phổ biến. Hiện nay, có rất nhiều vật liệu hấp phụ mới, zeolite biến tính là một trong số đó, với những tính chất và đặc điểm vượt trội của vật liệu biến tính so với vật liệu gốc. Nghiên cứu này được thực hiện năm 2023 - 2024 nhằm khảo sát một số yếu tố môi trường, bao gồm pH đất, độ ẩm đất và thời gian ủ đất với vật liệu hấp phụ Mg/Al LDH-zeolite (vật liệu được biến tính từ zeolite tự nhiên) đến khả năng cố định đồng thời Pb, Cd và Cr trong đất ô nhiễm. Nghiên cứu thiết lập phương pháp thí nghiệm sử dụng đất được gây ô nhiễm nhân tạo. Các giá trị pH được khảo sát từ 5 - 9, độ ẩm đất 30, 50 và 70%, thời gian ủ 15, 30 và 45 ngày.  Qua nghiên cứu đã chỉ ra rằng khả năng hấp phụ của Mg/Al LDH-zeolite đạt được là Cr>Pb>Cd ở tất cả các thí nghiệm. Ở pH = 5, Cr được cố định tốt nhất, ở pH = 7 cả Pb và Cd được cố định phù hợp so với các mức pH khác. Độ ẩm đất với thời gian ủ tối ưu lần lượt là 70% và 30 ngày. Kết quả nghiên cứu này đã làm rõ tác động của pH đất, độ ẩm đất và thời gian ủ lên năng lực hấp phụ Pb, Cd và Cr bởi Mg/Al LDH-zeolite.

Từ khóa

Cố định , Pb , Cd , Cr , Mg/Al LDH-zeolite.

Trích dẫn bài báo

Hạnh, N.T.B.; Tập, V.H.; Minh, Đ.V.; Phương, T.M. Ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường đến khả năng cố định đồng thời Pb, Cd và Cr trong đất ô nhiễm bằng vật liệu Mg/Al LDH-zeolite. Tạp chí Khí tượng Thuỷ văn 2024, 763, 1-12.

Tài liệu tham khảo

1. Hu, B.; Chen, S.; Hu, J.; Xia, F.; Xu, J.; Li, Y.; Shi, Z. Application of portable XRF and VNIR sensors for rapid assessment of soil heavy metal pollution. PLoS One 2017, 12(2), e0172438. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0172438.

2. Guo, J.H.; Liu, X.J.; Shen, J.L.; Han, W.X.; Zhang, W.F.; Christie, P.; Goulding, K.W.T.; Vitousek, P.M.; Zhang, F.S. Significant acidification in major Chinese croplands. Science 2010, 327(5968), 1008–1010.

3. Motesharrei, S.; Rivas, J.; Kalnay, E.; Asrar, G.R.; Busalacchi, A.J.; Cahalan, R.F.; Cane, M.A.; Colwell, R.R.; Feng, K.; Franklin, R.S.; Hubacek, K.; Miralles-Wilhelm, F.; Miyoshi, T.; Ruth, M.; Sagdeev, R.; Shirmohammadi, A.; Shukla, J.; Srebric, J.; Yakovenko, V.M.; Zeng, N. Modeling sustainability: population, inequality, consumption, and bidirectional coupling of the earth and human systems. Natl. Sci. Rev. 2016, 3(4), 470–494.

4. Rahman, Z.; Singh, V.P. The relative impact of toxic heavy metals (THMs)(arsenic (As), cadmium (Cd), chromium (Cr)(VI), mercury (Hg), and lead (Pb)) on the total environment: An overview. Environ. Monit. Assess. 2019, 191, 1–21.

5. Nguyen, T.D.; Nguyen, T.M.P.; Tap, V.H.; Nguyen, V.Q.; Nguyen, L.H.; Nguyen, T.D.; Nguyen, T.H.V.; Chu, T.H.H.; Nguyen, T.H.; Ha, L.T.; Vinh, N.D.; Thai, V.N.; Nguyen, V.Q.; Nguyen, K.A.; Thang, P.Q. Adsorption removal of ammonium from aqueous solution using Mg/Al layered double hydroxides-zeolite composite.  Environ. Technol. Innov. 2022, 25, 102244. https://doi.org/10.1016/j.eti.2021.102244.

6. Hashimoto, Y.; Matsufuru, H.; Takaoka, M.; Tanida, H.; Sato, T. Impacts of chemical amendment and plant growth on lead speciation and enzyme activities in a shooting range soil: An X‐ray absorption fine structure investigation. J. Environ. Qual. 2009, 38(4), 1420–1428.

7. Hubbard, A.T. Encyclopedia of surface and colloid science, CRC press, 2002.

8. Fein, J.B.; Boily, J.F.; Güçlü, K.; Kaulbach, E. Experimental study of humic acid adsorption onto bacteria and Al-oxide mineral surfaces. Chem. Geol. 1999, 162(1), 33–45.

9. Eroglu, N.; Emekçi, M.; Athanassiou, C.G. Applications of Natural Zeolites on Agriculture and Food Production. J. Sci. Food Agric. 2017, 97(11), 3487–3499. doi: 10.1002/jsfa.8312.

10. Erdem, E.; Karapınar, N.; Donat, R. The Removal of Heavy Metal Cations by Natural Zeolites. J. Colloid Interface Sci. 2004, 280(2), 309-314. doi: 10.1016/j.jcis.2004.08.028.

11. Torres-Quiroz, C.; Dissanayake, J.; Park, J. Oyster Shell Powder, Zeolite and Red Mud as Binders for Immobilising Toxic Metals in Fine Granular Contaminated Soils (From Industrial Zones in South Korea). Int. J. Environ. Res. Public Health. 2021, 18(5), 2530. doi: 10.3390/ijerph18052530.

12. Whiting, G.T.; Grondin, D.; Bennici, S.; Auroux, A. Heats of water sorption studies on Zeolite–MgSO4 composites as potential thermochemical heat storage materials. Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2013, 112, 112–119. doi: 10.1016/j.solmat.2013.01.020.

13. Rahman, M.B.A.; Basri, M.; Hussein, M.Z.; Idris, M.N.H.; Rahman, R.N.Z.R.A.;  Salleh, A.B. Immobilisation of lipase from Candida rugosa on layered double hydroxides of Mg/Al and its nanocomposite as biocatalyst for the synthesis of ester. Catal. Today. 2004, 93–95, 405–410. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2004.06.048.

14. Bian, R.; et al. A three-year experiment confirms continuous immobilization of cadmium and lead in contaminated paddy field with biochar amendment. J. Hazard. Mater. 2014, 272, 121–128.

15. Bian, R.; et al. Biochar soil amendment as a solution to prevent Cd-tainted rice from China: results from a cross-site field experiment. Ecol. Eng. 2013, 58, 378–383.

16. Joseph, S.; et al. Immobilization of heavy metals in contaminated soil after mining activity by using biochar and other industrial by-products: the significant role of minerals on the biochar surfaces. Environ. Technol. 2018, 40(24), 1–40.

17. Rayment, G.E.; Lyons, D.J. Soil chemical methods: Australasia. CSIRO Publishing, 2011, 3. ISBN (electronic): 978-0-643-10218-7

18. Tessier, A.; Campbell, P.G.C.; Bisson, M. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals. Anal. Chem. 1979, 51(7), 844–851. doi: 10.1021/ac50043a017.

19. Ngoc, M.N.; Dultz, S.; Kasbohm, J. Simulation of retention and transport of copper, lead and zinc in a paddy soil of the Red River Delta, Vietnam. Agric. Ecosyst. Environ. 2009, 129(1-3), 8–16.

20. Lofts, S.; Spurgeon, D.J.; Svendsen, C.; Tipping, E. Deriving soil critical limits for Cu, Zn, Cd, and Pb:  A method based on free ion concentrations. Environ. Sci. Technol. 2004, 38(13), 3623–3631. doi: 10.1021/es030155h.

21. Sun, Z.; et al. Super-stable mineralization of Cu, Cd, Zn and Pb by CaAl-layered double hydroxide: Performance, mechanism, and large-scale application in agriculture soil remediation. J. Hazard. Mater. 2023, 447, 130723. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.130723.

22. Elboughdiri, N. The use of natural zeolite to remove heavy metals Cu (II), Pb (II) and Cd (II), from industrial wastewater. Cogent Eng. 2020, 7, 1782623. doi: 10.1080/23311916.2020.1782623.

23. Naidu, R.; Bolan, N.S.; Kookana, R.S.; Tiller, K.G. Ionic‐strength and pH effects on the sorption of cadmium and the surface charge of soils. Eur. J. Soil Sci. 1994, 45(4), 419–429.

24. Jing, S.; Lan, M.X.; Wen, W.; Jing, Z.; Hao, Z.; Jun, W.Y. Adsorption characteristics of atrazine on different soils in the presence of Cd (II). Adsorpt. Sci. Technol. 2020. 38(7–8), 225–239.

25. Gomes, P.C.; Fontes, M.P.F.; da Silva, A.G.; Mendonça, de S.E.; Netto, A.R. Selectivity sequence and competitive adsorption of heavy metals by Brazilian soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 2001, 65(4), 1115–1121.

26. Al-Wabel, M.I.; et al. Conocarpus biochar as a soil amendment for reducing heavy metal availability and uptake by maize plants. Saudi J. Biol. Sci. 2015, 22(4), 503–511.

27. Dang, V.M.; et al. Enhancement of exchangeable Cd and Pb immobilization in contaminated soil using Mg/Al LDH-zeolite as an effective adsorbent. RSC Adv. 2021, 11(28), 17007–17019. doi: 10.1039/d0ra10530a.

28. Van, H.T.; et al. Immobilization of exchangeable cromium in a contaminated soil using natural zeolite as an effective adsorbent. VN J. Sci. Technol. 2020, 58(5A), 10–21.

29. Van, H.T.; et al. Enhancement of exchangeable Cd and Pb immobilization in contaminated soil using Mg/Al LDH-zeolite as an effective adsorbent. RSC Adv. 2021, 11(28), 17007–17019.