Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất và cây trồng tại một số khu vực ở Việt Nam và ảnh hưởng của nó đến môi trường

A LUẬN TỐT NGHIỆP Khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học Ngành: Kỹ thuật môi trường Họ và tên: Nguyễn Thị Vân Hiền MSSV: 207108014 Lớp: 07 CMT 1. Đầu đề đồ án tốt nghiệp: “Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất và cây trồng tại một số khu vực ở Việt Nam và ảnh hưởng của nó đến môi trường” 2. Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu): - Tổng quan về một số kim loại nặng thường hiện diện trong đất. - Thu thập thông tin, đánh giá mức độ ô nhiễm đất nói chung hiện nay do các tác động từ sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp, đánh giá nguy cơ tích lũy kim loại nặng trong đất và trong cây trồng tại một số khu vực ở Việt Nam. Ảnh hưởng của sự tích lũy kim loại nặng đến môi trường và sức khỏe của con người. Đề xuất một số biện pháp khắc phục vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất và trong cây trồng ở Việt Nam 3. Ngày giao đồ án tốt nghiệp: 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 5. Họ tên người hướng dẫn Phần hướng dẫn 1/ Th.S Võ Hồng Thi Nội dung và yêu cầu KLTN đã được thong qua Bộ môn. Ngày tháng năm 2010 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ): Đơn vị: Ngày bảo vệ: Điểm tổng kết: Nơi lưu trữ Khóa luận tốt nghiệp: LỜI CẢM ƠN Ø Em xin chân thành gởi lời cảm ơn sâu sắc của mình đến quý thầy cô tại trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học đã tận tâm truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm cho em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện khoá luận tốt nghiệp Ø Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc nhất của mình đến cô Võ Hồng Thi đã tận tình hướng dẫn, quan tâm, giúp đỡ cho em trong thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp Ø Con xin cảm ơn công sinh thành và dưỡng dục của ba, mẹ Ø Cuối cùng em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến bạn bè và những người thân yêu đã tạo điều kiện, động viên, khích lệ giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập tại trường. TP. HCM, ngày….tháng….năm 2010 SVTH Nguyễn Thị Vân Hiền MỤC LỤC CHƯƠNG I ................................................................................................................... 1 I.1 Lý do hình thành đề tài ............................................................................................. 1 I.2 Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................................. 2 I.3 Nội dung nghiên cứu ................................................................................................. 2 I.4 Phương pháp nghiên cứu........................................................................................... 2 I.5 Gớii hạn của đề tài .................................................................................................... 3 CHƯƠNG II ................................................................................................................... 4 II.1 Khái niệm về đất ...................................................................................................... 4 II.2 Quá trình hình thành đất .......................................................................................... 4 II.2.1 Đá mẹ ........................................................................................................... 5 II.2.2 Khí hậu ......................................................................................................... 5 II.2.3 Yếu tố sinh học ............................................................................................. 5 II.2.4 Yếu tố địa hình ............................................................................................. 6 II.2.5 Yếu tố thời gian ............................................................................................ 6 II.3 Chức năng của đất.................................................................................................... 6 II.4 Tính chất vật lý của đất ........................................................................................... 7 II.4.1 Sa cấu đất (soil texture ) ............................................................................... 7 II.4.2 Cơ cấu đất (soil structure ) ........................................................................... 7 II.4.3 Màu sắc của đất ............................................................................................ 8 II.5 Tính chất hóa học của đất ........................................................................................ 8 II.6 Thành phần hữu cơ của đất ...................................................................................... 9 II.7 Keo đất và khả năng hấp phụ của đất ...................................................................... 9 II.7.1 Keo đất ........................................................................................................ 9 II.7.2 Khả năng hấp phụ của đất .......................................................................... 10 II.7.2.1 Hấp phụ cơ học ............................................................................. 10 II.7.2.2 Hấp phụ lý học (Hấp phụ phân tử) ............................................... 10 II.7.2.3 Hấp phụ hóa học ......................................................................... 11 II.7.2.4 Hấp phụ lý – hóa học (Hấp phụ trao đổi) ..................................... 11 II.7.2.5 Hấp phụ sinh học .......................................................................... 11 II.7.3 Khả năng trao đổi cation ............................................................................ 11 II.8 Ô nhiễm môi trường đất ........................................................................................ 13 II.8.1: Ô nhiễm ở KCN và đô thị ......................................................................... 14 II.8.1.1 Chất thải xây dựng ...................................................................... 15 II.8.1.2: Chất thải kim loại ....................................................................... 15 II.8.1.3: Chất thải khí ............................................................................... 16 II.8.1.4: Chất thải hóa học và hữu cơ ....................................................... 16 II.8.2: Ô nhiễm đất do hoạt động nông nghiệp ................................................... 17 II.8.2.1: Ô nhiễm do phân bón .................................................................. 17 II.8.2.2: Ô nhiễm do thuốc bảo vệ thực vật .............................................. 18 CHƯƠNG III ................................................................................................................ 20 III.1 Khái niệm về kim loại nặng ................................................................................. 20 III.2 Nguồn gốc của một số kim loại nặng thường gặp trong đất và trong cây trồng .. 20 III.2.1 Từ các thuốc trừ sâu vô cơ, thuốc trừ bệnh và phân bón .......................... 22 III.2.1.1 Thuốc trừ nấm chứa đồng ........................................................... 23 III.2.1.2 Các thuốc trừ nấm chứa thủy ngân ............................................. 23 III.2.2 Từ bùn cống rãnh ...................................................................................... 23 III.2.3 Từ quá trình khai thác và sản xuất kim loại .............................................. 24 III.2.4 Các lò nấu kim loại ................................................................................... 25 III.2.5 Rác thải và các chất thải bỏ công nghiệp .................................................. 25 III.3 Hóa học kim loại nặng trong đất .......................................................................... 26 III.3.1 Asen (As) .................................................................................................. 26 III.3.2 Cadimi (Cd) ............................................................................................... 26 III.3.3 Thủy ngân (Hg) ......................................................................................... 27 III.3.4 Chì (Pb) ..................................................................................................... 27 III.3.5 Selen (Se) .................................................................................................. 28 III.4 Ảnh hưởng của kim loại nặng .............................................................................. 29 III.4.1 Ảnh hưởng có lợi ...................................................................................... 29 III.4.2 Ảnh hưởng có hại ...................................................................................... 30 CHƯƠNG IV ............................................................................................................... 37 IV.1 Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất và cây trồng tại một số khu vực sản xuất rau quả trọng điểm miền Bắc Việt Nam ............................................................... 38 IV.2 Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất và cây trồng tại một số khu vực sản xuất rau quả trọng điểm miền Nam Việt Nam ............................................................. 49 CHƯƠNG V ................................................................................................................. 65 V.1 Xử lý kim loại nặng trong đất ................................................................................ 65 V.1.1 Phương pháp cơ lý – Nhiệt ........................................................................ 65 V.1.2 Phương pháp sinh học ............................................................................... 65 V.2 Xử lý nước thải công nghiệp ................................................................................. 67 V.3 Quy hoạch các khu công nghiệp thân thện với môi trường................................... 68 V.4 Cải tạo hệ thống tiêu thoát nước ............................................................................ 69 V.5 Tuyên truyền và giáo dục ý thức bảo vệ môi trường............................................. 70 CHƯƠNG VI .................................................................................................................. 71 VI.1 Kết luận ........................................................................................................ 71 VI.2 Đề xuất ......................................................................................................... 72 DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa As Arsen BOD Biochemmiccal Oxygen Demand (Nhu Cầu oxy sinh hóa) Cd Cadmium CEC Tổng số cation trao đổi trong đất (mđlg/100g đất) EC Độ dẫn điện COD Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hóa học) Cr Crôm Cu Đồng KCN Khu công nghiệp KCX Khu chế xuất KLN Kim loại nặng KL Kim loại MTĐ Môi trường đất Ni Niken Pb Chì Hg Thủy ngân Zn Kẽm TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TTCN Tiểu thủ công nghiệp ppm parts per million (phần triệu) CHLB Cộng hòa liên bang N Nitơ Fe Sắt BNN Bộ nông nghiệp PTNT Phát triển nông thôn NXB Nhà xuất bản DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng II.7.3.1 Giá trị khả năng trao đổi cation của một số loại đất ( theo J.Janick,1972). Bảng III.2.1: Hàm lượng trung bình một số loại kim loại nặng trong đá và trong đất (ppm) Bảng III.2.2: Hàm lượng một số kim loại nặng trong các sản phẩm dùng làm phân bón nông nghiệp Bảng III.2.3 Hàm lượng các nguyên tố trong bùn – nước cống rãnh đô thị Bảng III.3.1 Khả năng linh động của một số nguyên tố kim loại nặng trong đất Bảng III.4.1 Dư lượng thủy ngân trong gạo Bảng III.4.2 : Ngưỡng độc hại trong đất và lượng kim loại bón vào để đạt đến ngưỡng độc hại (C10) (chiết rút bằng diethylen triamine pentaacetic acid (DTPA) hoặc acid nitric (HNO3) (Williams và Winkins) Bảng III.4.3: Mức độ ô nhiễm kim loại nặng ở Anh (µg/g (Kelly, 1979) Bảng III.4.4: Hàm lượng tối đa cho phép của một số kim loại nặng theo tiêu chuẩn của Bộ NN & PTNT quy định về chất lượng rau, quả, chè an toàn trong quyết định số 99/2008/QĐ – BNN. Bảng III.4.5: Tính độc hại của các kim loại nặng đối với sinh vật Bảng IV.1 Hàm lượng Pb trong một số đất và mẫu bùn ao tại Chỉ Đạo – Mỹ Văn – Hưng Yên Bảng IV.2 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trongđất, nước và rau trên một số khu vực huyện Đông Anh, Hà Nội Bảng IV.3 Hàm lượng KLN trong các mẫu đất Bảng IV.4 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng trong các mẫu rau trồng tại Bằng B Bảng IV.5 Kết quả phân tích hàm lượng một số KLN trong các loại phân bón bán trên thị trường vùng Đồng bằng sông Cửu Long Bảng IV.6 Hàm lượng Cd trong các nhóm đất chính ở ĐBSCL (μg.kg-1) Bảng IV.7 Hàm lượng Cd trong thân và hạt lúa (μg.kg-1) trồng trên đất ĐBSCL Bảng IV.8 Hàm lượng một số kim loại nặng (ppm) trong đất, nước, rau tại một số địa phương ngoại thành TP.HCM Bảng IV.9 Hàm lượng trung bình một số kim loại nặng trên đất trồng lúa tại các vùng ô nhiễm nước thải điển hình phía Tây Nam TPHCM Bảng IV.10 Hàm lượng trung bình một số kim loại nặng trong đất ở Việt Nam Bảng IV.11 Kết quả phân tích KLN ở các nơi nghiên cứu Bảng IV.13: Sự tích lũy của các kim loại nặng Cd và Pb trong bộ phận thực phẩm, cùng với Cu, Ni và Zn trong lá của một số thực vật Bảng IV.14: Khả năng tích lũy kim loại nặng của một số thực vật Bảng IV.15: Mức độ tích lũy kim loại nặng trong cây lúa (ppm) Bảng V.1: Một số loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình IV.1: Vòng tuần hoàn các nguyên tố KL trong tự nhiên Hình IV.2: Hình IV.2: Ô nhiễm kim loại nặng trong đất và sự tương tác giữa đất và cây Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 1 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU I.1 LÝ DO HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI: Đất là tư liệu sản xuất đặc biệt, là đối tượng lao động độc đáo, là nền tảng của các hệ sinh thái Trái Đất. Trên quan điểm sinh thái học thì đất là một tài nguyên tái tạo, là “vật mang” nhiều hệ sinh thái khác trên Trái Đất. Con người tác động vào đất cũng chính là tác động vào các hệ sinh thái mà đất “mang” trên mình nó. Cho nên việc bảo vệ môi trường đất và các giải pháp khống chế và ô nhiễm đất, duy trì tính năng sản xuất lâu dài của đất là một chiến lược quan trọng của nước ta trong việc sử dụng hợp lý và lâu bền các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Hiện nay Việt Nam đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Trong một thời gian ngắn, rất nhiều cơ sở sản xuất công nghiệp đã ra đời, góp phần quan trọng làm thay đổi bộ mặt kinh tế của đất nước. Bên cạnh đó, nền sản xuất nông nghiệp của Việt Nam cũng có nhiều thay đổi to lớn nhờ áp dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật để cải thiện năng suất và chất lượng cấy trồng. Tuy nhiên, song hành với những phát triển trên đây thì vấn đề môi trường của Việt Nam cũng đang có xu hướng ngày càng xấu đi, thể hiện trên nhiều thành phần môi trường như ô nhiễm nước, ô nhiễm không khí. Trong ba thành phần môi trường đó thì dường như vấn đề ô nhiễm đất thường bị xem nhẹ hơn tầm quan trọng của nó, mặc dù các chất gây ô nhiễm đất có thể bị tích lũy trong cây trồng và tác động trực tiếp đến sức khỏe con người qua bữa ăn hang ngày. Nhiều chất ô nhiễm trong đất và cây trồng không nhìn thấy bằng mắt thường nhưng ảnh hưởng rất lớn. Trong đó đối với môi trường đất nói riêng, sự ô nhiễm và tích lũy dần theo thời gian các kim loại nặng ảnh hưởng đến năng suất cũng như chất lượng nông sản, từ đó làm giảm tính cạnh tranh của sản phẩm Việt Nam trên thị trường thế giới. Vì vậy để nâng cao chất lượng nông sản thì bên cạnh việc tạo ra các giống rau quả mới có năng suất cao, chất lượng tốy yhì cũng cần phải hạn chế sự tích lũy các kim loại nặng trong cây trồng. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 2 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền Trước thực tế trên đề tài nghiên cứu “Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất và cây trồng tại một số khu vực ở Việt Nam và ảnh hưởng của nó đến môi trường” được đặt ra nhằm có được một cái nhìn tổng thể và khách quan về hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất và cây trồng ở nước ta thời gian gần đây, những nguyên nhân gây ra vấn đề trên để từ đó đề xuất giải pháp ngăn ngừa tình trạng tích lũy kim loại nặng trong đất và cây trồng. I.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU: - Tổng quan về tình hình ô nhiễm kim loại nặng trong đất và cây trồng tại một số khu vực điển hình ở Việt Nam hiện nay và ảnh hưởng của nó đến môi trường. I.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: Để đạt được các mục tiêu đã đề ra, đề tài đã thực hiện các nội dung sau đây: - Tổng quan về một số kim loại nặng thường hiện diện trong đất. - Thu thập thông tin, đánh giá mức độ ô nhiễm đất nói chung hiện nay do các tác động từ sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp tại một số khu vực ở Việt Nam - Thu thập thông tin, đánh giá nguy cơ tích lũy kim loại nặng trong đất và trong cây trồng tại một số khu vực ở Việt Nam. - Ảnh hưởng của sự tích lũy kim loại nặng đến môi trường và sức khỏe của con người. - Đề xuất một số biện pháp khắc phục vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất và trong cây trồng ở Việt Nam I.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: - Phương pháp thu thập: Tìm kiếm và thu thập các tài liệu liên quan phục vụ cho nghiên cứu đề tài qua các kênh thông tin như: sách, giáo trình, báo, các chuyên đề, tài liệu điện tử… Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 3 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền - Phương pháp phân tích, tổng hợp và đánh giá: Từ các tài liệu đã thu thập được, tiến hành lựa chọn, biến đổi, sắp xếp các số liệu và tài liệu thành hệ thống để phản ánh được mục tiêu mà đề tài đề ra. I.5 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI: - Hiện trạng vấn đề tích lũy các kim loại nặng trong đất và cây trồng thời gian gần đây tại một số khu vực sản xuất rau quả và lương thực trọng điểm tại miền Bắc nà miền Nam Việt Nam. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 4 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ TÌNH HÌNH Ô NHIỄM ĐẤT II.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT: Đất được hình thành và tiến hoá chậm hàng thế kỷ do sự phân huỷ xác thực vật dưới sự ảnh hưởng của các yếu tố môi trường . Một số đất được hình thành do sự bồi lắng phù sa sóng biển hay gió. Đất có bản chất chất khác cơ bản với đá là có độ phì nhiêu và tạo sản phẩm cây trồng. Đất được xem như sản phẩm hoạt động của khí hậu (Cl) trên đá mẹ (p) được làm thay đổi dưới ảnh hưởng của thực vật và các cơ thể sống khác (o), địa hình (r) và phụ thuộc vào thời gian (t). Đất = f(p, Cl, t, r, o), bao gồm 5 biến số và người ta gọi là 5 yếu tố hình thành đất. II.2: QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT: Quá trình hình thành đá rất phức tạp, bao gồm nhiều hoạt động: sinh học, hóa học, lý học, lý – hóa học tác động tương hổ lẫn nhau: - Sự tổng hợp chất hữu cơ và phân giải chúng. - Sự tập trung tích lũy chất hữu cơ, vô cơ và sự rửa trôi chúng. - Sự phân hủy các khoáng chất và sự tổng hợp các hợp chất hóa hoc mới. - Sự xâm nhập của nước vào đất và mất nước từ đất. - Sự hấp thu năng lượng mặt trời của đất làm đất nóng lên và mất năng lượng từ đất, làm cho đất lạnh đi. Từ khi xuất hiện sự sống trên trái đất thì quá trình phong hóa xảy ra đồng thời với quá trình hình thành đất. Đất được hình thành do sự biến đổi liên tục và sâu sắc tầng mặt của đất dưới tác dụng của sinh vật và các yếu tố môi trường. Các yếu tố tác động vào quá trình hình thành đất và làm cho đất được hình thành gọi là các yếu tố hình thành đất. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 5 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền Docuchaev người đầu tiên nêu ra 5 yếu tố hình thành đất và gọi đó là yếu tố phát sinh học. II.2.1 Đá mẹ: - Nguồn cung cấp vật chất vô cơ cho đất, trước hết là khoáng chất, cho nên nó là bộ xương và ảnh hưởng tới thành phần cơ giới, khoáng học và cơ học của đất. - Thành phần và tính chất đất chịu ảnh hưởng của đá mẹ thường được biểu hiện rõ rệt ở giai đoạn đầu của quá trình hình thành đất, càng về sau sẽ bị biến đổi sâu sắc do các quá trình hóa học và sinh học xảy ra trong đất. II.2.2 Khí hậu: - Khí hậu tham gia vào quá trình hình thành đất được thể hiện qua: + Nước mưa + Các chất trong khí quyển: O2, CO2, NO2 + Hơi nước và năng lượng mặt trời + Sinh vật sống trên trái đất. - Khí hậu có ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến quá trình hình thành đất: + Trực tiếp: nước và nhiệt độ. Nước mưa quyết định độ ẩm, mức độ rửa trôi, pH của dung dịch đất và tham gia tích cực vào phong hóa hóa học. Nhiệt độ làm cho đất nóng hay lạnh, nó thúc đẩy quá trình hóa học, hòa tan và tích lũy chất hữu cơ. + Gián tiếp: Biểu hiện qua thế giới sinh vật mà sinh vật là yếu tố chủ đạo cho quá trình hình thành đất: biểu hiện qua quy luật phân bố địa lý theo vĩ độ, độ cao và khu vực. II.2.3 Yếu tố sinh học: - Cây xanh có vai trò quan trọng nhất vì nó tổng hợp nên chất hữu cơ từ những chất vô cơ của đất và của khí quyển – nguồn chất hữu cơ của đất. - Vi sinh vật phân hủy, tổng hợp và cố định nitơ (N) Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 6 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền - Các động vật có xương và không xương xới đảo đất làm cho đất tơi xốp, đất có cấu trúc. Xác sinh vật là nguồn chất hữu cơ cho đất , có thể nói vai trò của sinh vật trong quá trình hình thành đất là: tổng hợp, tập trung, tích lũy chất hữu cơ, phân giải và biến đổi chất hữu cơ. II.2.4 Yếu tố địa hình - Địa hình khác nhau thì sự xâm nhập của nước, nhiệt các chất hòa tan sẽ khác nhau. Nơi có địa hình cao, dốc, độ ẩm bé hơn nơi có địa hình thấp và trũng. Địa hình cao thường bị rửa trôi, bào mòn. - Hướng dốc ảnh hưởng đến nhiệt độ của đất. - Địa hình ảnh hưởng tới hoạt động sống của thế giới sinh vật, tới chiều hướng và cường độ của quá trình hình thành đất. II.2.5 Yếu tố thời gian - Yếu tố này được coi là tuổi của đất. Đó là thời gian diễn ra quá trình hình thành đất và một loại đất nhất định được tạo thành đó là tuổi. - Đất có tuổi càng cao, thời gian hình thành đất càng dài thì sự phát triển của đất càng rõ rệt. - Ngày nay hoạt động sản xuất của con người có tác động rất mạnh đối với quá trình hình thành đất. Do vậy một số tác giả có xu hướng đưa vào yếu tố thứ 6 của quá trình hình thành đất. II.3 CHỨC NĂNG CỦA ĐẤT Đất có 5 chức năng: a. Môi trường để các loại cây trồng sinh trưởng và phát triển. b. Địa bàn cho các quá trình biến đổi và phân hủy các phế thải hữu cơ và khoáng. c. Nơi cư trú cho các động vật đất. d. Địa bàn cho các công trình xây dựng. e. Địa bàn để cung cấp nước và lọc nước. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 7 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền II.4 TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT: II.4.1 Sa cấu đất ( soil texture ) Còn được gọi là thành phần cơ giới đất ( hay chính là các thành phần các vật thể rắn vô cơ), sa cấu đất đề cập đến các tỷ lệ khác nhau của ba loại hạt: cát, thịt và sét trong một loại đất nào đó. Thành phần hạt sẽ xác định kích thước và số lượng các lỗ hổng giữa các hạt, mà sẽ là nơi được nước hoặc không khí chiếm giữ. Đất cát có tỷ lệ lỗ hổng vào khoảng 25%, trong khi ở đất sét khoảng 60%. Trung bình đất canh tác có tỷ lệ # 35 – 45 %, đất tốt như nâu đỏ đạt đến 65%. Các hạt được phân định dựa theo đường kính (D) hạt như sau: o Cát: 0.2 mm > D > 0.02mm o Thịt: 0.02mm > D > 0.002mm o Sét: 0.002 mm > D Ngoài ra, sa cấu đất còn được phân thành: (a) sa cấu thô, (b) sa cấu trung bình, (c) sa cấu mịn. Nhiều tính chất lý hóa học quan trọng của đất như cấu trúc, tính thấm nước, khả năng giữ nước, khả năng hấp phụ trao đổi ion, và dự trữ chất dinh dưỡng thuộc vào thành phần cơ giới. II.4.2 Cơ cấu đất ( soil structure ) Cơ cấu đất (cấu trúc đất) đề cập đến sự sắp xếp hoặc tập hợp các loại đất khác nhau. Các hạt đất này được dính kết nhau nhờ các keo sét và hữu cơ, tạo thành các tập hợp đất có cơ cấu lớn, nhỏ khác nhau. Đất có thể có các dạngcow cấu chính như sau: - Không có cơ cấu: các hạt đơn rời rạc nhau như đất cát ven biển. - Có cơ cấu như: cụm (viên), hạt, phiến dẹp, khối. Cơ cấu đất ảnh hưởng đến một số tính chất quan trọng của đất: - Việc thấm và thoát nước. - Việc cung cấp nước cho cây trồng. - Việc hút dưỡng chất của rễ cây. - Độ thoáng khí. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 8 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền II.4.3 Màu sắc của đất: Là đặc điểm quan trọng phản ánh các tính chất của đất. Nhiều loại đất được gọi tên theo màu: đất đen, đất đỏ, đất xám, đất màu hạt dẻ,… Dựa vào màu sắc có thể đánh giá chất lượng và độ phì đất. Màu sắc đất phụ thuộc vào hàm lượng mùn và thành phần khoáng học và hoá học của đất. Có 3 nhóm hợp chất: chất mùn (đen), chất chứa sắt (đỏ), oxytsilic canxicacbonat, canxisunfat (trắng) ảnh hưởng tới màu của đất. Màu đen còn do hydroxyt hay oxyt Mn, FeS hay màu đen của đá hình thành đất,… II.5 TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA ĐẤT: Đất là một vật xốp, bao gồm 3 thành phần (hay còn gọi là pha): rắn, lỏng và khí. Các thành phần rắn được kết dính lại với nhau hình thành các hạt, keo đất. Giữa chúng là các lỗ hổng (còn gọi là các tế khổng – spore) chứa không khí và nước. - Thành phần rắn – bao gồm tất cả các vật liệu vô cơ (khoáng sét) và hữu cơ (mùn). Thành phần này thường chiếm 50% thể tích đất. - Thành phần lỏng – bao gồm nước trong đất hoặc dung dịch đất, trong một môi trường lý tưởng, thành phần nước sẽ chiếm 25% thể tích. - Thành phần hơi / khí - phần không khí trong đất sẽ chiếm khoảng 25% thể tích còn lại, bao gồm tất cả các loại khí chủ yếu như cacbonic (CO2), oxygen và nitơ (N2), trong các đất bùn có thêm khí metan và H2S (hyđro sulfit). Không khí trong đất chứa nhiều CO2 ( do sự phân giải các chất hữu cơ, sự hô hấp của rễ cây thải ra) và ít O2. Lượng CO2 trong đất phụ thuộc vào trạng thái của đất. Đất chặt lượng CO2 nhiều hơn đất tơi xốp . Càng xuống sâu lượng CO2 càng tăng lên. Trong đất nhiều CO2 và ít O2 thì bất lợi cho sự nảy mầm của hạt giống, cho sự hô hấp và sinh trưởng bình thường của cây trồng và các vi sinh vật. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 9 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền II.6 THÀNH PHẦN HỮU CƠ CỦA ĐẤT: Nguồn gốc chất hữu cơ trong đất và trên bề mặt là xác thực vật, động vật, cơ thể vi sinh vật và xác một số động vật đất. Chất hữu cơ trong đất có thể tồn tại ở dạng còn nguyên hay bán phân huỷ. Chất mùn trong đất không đặc trưng, bao gồm các sản phẩm hữu cơ phân huỷ từ các xác thực vật, động vật và vi sinh vật …, chiếm khoảng 10 – 20% chất hữu cơ tổng số trong đất. Chất mùn điển hình bao gồm acid mùn, hợp chất humin và ulmin Chất mùn có vai trò quan trọng trong sự hình thành cấu trúc và duy trì độ bền cấu trúc đất. Chất mùn kết gắn các phần tử cơ học với nhau tạo thành các đoàn lạp có độ bền với xói mòn và các ngoại lực khác tác động vào đất. Mùn có vai trò rất to lớn trong quá trình tạo thành đất, hình thành phẫu diện đất và tạo ra cấu trúc đất. Nhờ tính chất tạo phức của mùn với các kim loại làm tăng cấu trúc đất ( humat Ca, Mg, Fe, Al), giảm độc hại của nhiều nguyên tố kim loại nặng. Đất chua có nhiều Al trao đổi độc hại đối với cây trồng, chất mùn đã làm giảm rõ rệt Al linh động do cơ chế tạo phức. Các đất có thành phần cơ giới nhẹ (đất cát, đất xám bạc màu) thì khả năng trao đổi cation từ 60 - 96% do chất mùn. Do tính chất hấp phụ và trao đổi cation lớn của chất mùn, mà tính đệm của đất cũng lớn. Mùn có vai trò rất toàn diện đối với độ phì đất, ảnh hưởng đến mọi tính chất lý hóa và sinh học của đất. II.7 KEO ĐẤT VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA ĐẤT: II.7.1 Keo đất Keo đất là những hạt có kích thước 10-4 – 10-6mm tồn tại trong đất. Chúng đóng vai trò quan trọng trong khả năng hấp phụ của đất. Dựa vào nguồn gốc hình theo keo đất được chia làm 3 loại: Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 10 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền o Keo vô cơ: đó là các keo có nguồn gốc từ các loại khoán sét và hydroxit sắt, nhôm như: keo monmorilonit, keo illit, kaolinit, keo setquioxit. o Keo hữu cơ: các loại keo được hình thành từ các chất hữu cơ chủ yếu là keo của các acit mùn: axit humic, axit fuvic, hoặc các chất hữu cơ thông thường: xenluloza, protein, linhin. Các keo hữu cơ vì có các nhóm định chức(-COOH; -OH; -NH2…) nên có khả năng phân ly ra H+, do đó nó mang điện tích âm. o Keo phức vô cơ – hữu cơ: dấu điện tích của keo của chúng phụ thuộc vào bản chất vô cơ và hữu cơ, tỷ lệ phối hợp của chúng và phản ứng môi trường. Keo đất có điện tích lớn và có năng lượng bề mặt, nên có khả năng hấp phụ rất lớn. Keo đất mang điện tích nên có thể tham gia vào rất nhiều các phản ứng trao đổi và các phản ứng khác. Tính ưa nước và kỵ nước: do keo đất mang điện tích nên chúng không chỉ hút các ion mà cả những phân tử có cực. Nếu keo âm thì đầu của của cực dương( H+) tiếp xúc với keo và ngược lại II.7.2 Khả năng hấp phụ của đất: Do trong đất có chứa những keo mang điện tích, nên có khả năng hấp phụ. Khả năng giữ lại những chất ở trạng thái h._.òa tan hoặc một phần khoáng chất phân tán ở dạng keo hay những hạt rất nhỏ, vi sinh vật và những thể huyền phù thô khác gọi là khả năng hấp phụ của đất. Khả năng hấp phụ của đất được chia ra 5 dạng sau: II.7.2.1 Hấp phụ cơ học: Là khả năng đất giữ lại những hạt tương đối thô trong các khe, lỗ hõng. Đất là một thể xốp, chứa nhiều lỗ hổng có kích thước khác nhau nên có khả năng giữ lại một cách cơ học những hạt có kích thước lớn hơn kích thước của lỗ hổng, hay các chổ uốn cong của mao quản. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 11 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền II.7.2.2 Hấp phụ lý học (hấp phụ phân tử): Là khả năng giữ lại những hạt có kích thước nhỏ, những phân tử, nguyên tử trên bề mặt keo đất. Hấp phụ lý học phụ thuộc nhiều vào thành phần cơ giới, nếu đất nào có nhiều hạt sét (thành phần cơ giới nặng) thì có năng lượng bề mặt lớn do đó khả năng hấp phụ lý học càng lớn. II.7.2.3 Hấp phụ hóa học: Là khả năng giữ lại trong đất các chất hòa tan ở dạng kết tủa, không tan, ít tan do kết quả của những phản ứng hóa học xảy ra trong dung dịch đất. Na2SO4 + CaCl2 ------> CaSO4 + 2NaCl Al3+ + PO43- -------> AlPO4 3Ca2+ + 2PO43- ------> Ca3(PO4)2 Dạng hấp phụ này rất phổ biến trong đất và dẫn đến sự cố định nhiều nguyên tố dinh dưỡng trong đất. II.7.2.4 Hấp phụ lý – hóa học (hấp thụ trao đổi): Là hấp phụ trao đổi giữa những ion trên bề mặt các keo đất và những ion cùng dấu trong dung dịch đất. Thực chất là phản ứng lý – hóa giữa keo đất và ion trong dung dịch đất. II.7.2.5 Hấp phụ sinh học: Là khả năng giữ lại các chất dinh dưỡng bởi vi sinh vật từ dung dịch đất, chủ yếu là cây xanh và vi sinh vật. Đây là hình thức hấp phụ một chiều, đôi khi còn là trao đổi, vì rễ thực vật tiết ra ion H+ để trao đổi với chất dinh dưỡng ở dạng cation. II.7.3 Khả năng trao đổi cation: ( Cation Exchange Capacity – CEC) Các nguyên tố hiện diện trong đất ở dạng ion hay dạng kết hợp với nguyên tố khác. Các ion dinh dưỡng có điện tích âm hoặc dương. Chúng có thể được các hạt keo đất (phần rắn) giữ lại và phóng thích từ từ cho cây sử dụng, hoặc bị rửa trôi đi. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 12 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền Các ion có điện tích âm được gọi là các “anion”. Các anion không bị các hạt keo đất hấp thụ, do đó dễ dàng mất đi do nước rửa trôi. Các ion có điện tích dương được gọi là các “cation”: H+, Ca2+, Mg2+, K+, Na+ và NH4+. Các cation được thu hút hay hấp thụ trên bề mặt của các hạt keo đất có điện tích âm. Tổng số các cation trao đổi trong một trọng lượng đất nhất định được gọi là khả năng trao đổi cation (CEC) [ còn được gọi là khả năng trao đổi base ] và được diễn tả bằng mđlg/100g đất (meq/100g). Đối với một cation nào đó, số mđlg cho 100g đất có thể được diễn tả bằng g như sau: meq/100g đất x Như vậy, 1 meq của H+ = 0,001 x 1/1 = 0.001 gram hay 1 miligam Ca++ =0.001 x 40/2 =0.020 gram hay 20 miligram Mg++ = 0.001 x 24/2 = 0.012 gram hay12 miligram CEC diễn tả tổng số các cation mà một loại đất có thể hấp thụ và trao đổi ( với cây trồng). Một loạt đất giàu sét và chất hữu cơ sẽ có CEC cao, nói cách khác là “ giàu dinh dưỡng” , có độ phì tiềm năng cao (Bảng II.7.3.1). Nguyên nhân là do các loại đất giàu sét và chất hữu cơ sẽ có nhiều hạt keo sét có diện tích bề mặt lớn, nên khả năng hấp thu các cation lớn hơn. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 13 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền Bảng II.7.3.1 Giá trị khả năng trao đổi cation của một số loại đất ( theo J.Janick,1972). Loại đất CEC (meq/100g đất) Đất cát Đất thịt pha cát Đất thịt Đất sét và Thịt pha sét Đất sét Kaolinite Đất giàu mùn 2 – 4 2 – 17 7 – 16 4 – 60 10 50 - 300 Trong số các cation, ion H+ được đặc biệt lưu ý vì đó là nguồn gốc gây đất chua (làm pH giảm). Ion H+ trong đất được tạo thành từ các nguồn sau đây: - Sự phân giải của acid carbonic (H2CO3), được hình thành từ sự hoà tan CO2 được phóng thích bởi hoạt động của rễ cây. - Sự phân giải của acid carbonic, được hình thành từ sự phân rã các xác bã hữu cơ (điều này giải thích đất than bùn rất giàu hữu cơ, thì độ phì cao nhưng rất chua). - Sự tích luỹ ion H+ như là kết quả của việc sử dụng liên tục phân đạm dạng ammonium ( NH4+). Một phần của lượng ammonium không được cây hấp thụ sẽ bị oxid hoá, tạo thành nitrate (NO3-) và ion H+. Hậu quả là làm chua đất canh tác. 2 NH4+ + 3O2 à 2NO3- + 8H+ II.8 Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐẤT: Ô nhiễm môi trường đất được xem là tất cả các hiện tượng làm nhiễm bẩn môi trường đất bởi các chất gây ô nhiễm (pollutant). Người ta có thể phân loại đất bị ô nhiễm theo nguồn gốc phát sinh, hoặc theo các tác nhân gây ra ô nhiễm. Nếu theo nguồn gốc phát sinh có: Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 14 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền - Ô nhiễm đất do các chất thải sinh hoạt. - Ô nhiễm đất do chất thải công nghiệp. - Ô nhiễm đất do hoạt động nông nghiệp. Môi trường đất có những đặt thù riêng và một số tác nhân gây ô nhiễm có thể có cùng nguồn gốc nhưng lại gây tác động rẩ bất lợi rất khác nhau. Do đó, phân loại theo các tác nhân gây ô nhiễm sẽ phù hợp hơn đối với môi trường đất: - Ô nhiễm do tác nhân hóa học - Ô nhiễm do tác nhân sinh học. - Ô nhiễm do tác nhân vật lý. II.8.1: Ô nhiễm ở khu công nghiệp và đô thị: Quá trình phát triển công nghiệp và đô thị cũng ảnh hưởng đến tính chất lý và hóa học đất. - Những tác động về vật lý đất như: gây xói mòn, nén chặt đất và phá hủy cấu trúc đất do kết quả của các hoạt động xây dựng, sản xuất khai thác mỏ. - Những tác động về hóa học như: các chất thải rắn, lỏng và khí tác động đến đất. Tác động của công nghiệp và đô thị đến đất xảy ra rất mạnh từ cuộc cách mạng công nghiệp thế kỷ XVIII – XIX, đặc biệt là trong những thập niên gần đây. Các chất thải công nghiệp ngày càng nhiều và có độc tính ngày càng cao, nhiều loại rất khó bị phân hủy sinh học. Các chất thảiđộc hại có thể được tích lũy trong đất trong thời gian dài gây ra nguy cơ tiềm năng đối với môi trường. Có thể phân chia các chất thải ra 4 nhóm chính: - Chất thải xây dựng - Chất thải kim loại Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 15 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền - Chất thải khí - Chất thải hóa học và hữu cơ II.8.1.1 Chất thải xây dựng: Chất thải xây dựng như gạch ngói, thủy tinh, gỗ, ống nhựa, dây cáp, bêtông, nhựa…trong đất các chất này bị biến đổi theo nhiều con đường khác nhau, nhiều chất rất khó bị phân hủy… II.8.1.2: Chất thải kim loại Các chất thải kim loại, đặc biệt là các kim loại nặng (Pb, Zn, Cd, Cu và Ni) thường có nhiều ở các khu vực khai thác mỏ, các khu công nghiệp và đô thị. Kết quả điều tra đất vườn ở 53 thành phố, thị xã ở nước Anh cho thấy hầu hết có lượng chì tổng số vượt trên 200 mg/kg, ở nhiều vùng công nghiệp đã vượt quá 500 mg/kg, các giá trị này cao hơn đất bình thường không bị nhiễm bẩn (<100 mg/kg). Nguồn gốc chính của kim loại nặng trong chất thải: - Các loại bình điện (pin, ac quy) có mức chất thải kim loại nặng cao nhất: 93% tổng số lượng thủy ngân, khoảng 45% số lượng Cadmium (Cd). - Sắt phế liệu chứa khoảng 40% số lượng chì (Pb), 30% đồng (Cu), 10% crôm (Cr). - Các chất thải mịn (<20 mm) chứa 43% Cu thải, 20% Pb và 12% nickel (Ni). - 38% Cd thải và 25% Ni là từ chất dẻo. - Nickel có trong các loại thành phần rác, trong đó có 6 loại rác chứa trên 10% Ni. Các kim loại độc hại có thể tồn tại trong đất dưới nhiều dạng khác nhau, (hấp phụ, liên kết) với các hợp chất hữu cơ, vô cơ hoặc tạo thành các chất phức hợp (chelat). Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 16 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền Khả năng bị hấp thụ của chúng đối với thực vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: pH, khả năng trao đổi cation (CEC) và sự phụ thuộc lẫn nhau vào các kim loại khác. Ở các loại đất có CEC cao, chúng bị giữ lại nhiều trên các phức hệ hấp phụ. Các kim loại nặng có độ linh động lớn ở đất chua (pH < 5,5) và có thể tích luỹ trong các cơ thể sinh vật theo các chuỗi thức ăn và nước uống. II.8.1.3: Chất thải khí: - CO là sản phẩm đốt cháy không hoàn toàn carbon (C), 80% CO là từ động cơ xe hơi, xe máy, hoạt động của các máy nổ khác, khói lò gạch, lò bếp, núi lửa phun…CO vào cơ thể động vật, người gây nguy hiểm do CO kết hợp với Hemoglobin làm máu không hấp thu oxy, cản trở sự hô hấp. - CO2, SO2, NO2 trong không khí bị ô nhiễm là nguyên nhân gây ra mưa axít, làm tăng quá trình chua hoá đất. II.8.1.4: Chất thải hoá học và hữu cơ: - Các chất thải có khả năng gây ô nhiễm đất ở mức độ lớn như: chất tẩy rửa, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, thuốc nhuộm, màu vẽ, công nghiệp sản xuất pin, thuộc da, công nghiệp sản xuất hoá chất. - Nhiều loại chất thải hữu cơ cũng dẫn đến ô nhiễm đất. Nhiều loại nước từ cống rãnh thành phố thường được sử dụng như nguồn nước tưới trong sản xuất nông nghiệp. Trong các loại nước thải này thường bao gồm cả nước thải sinh hoạt và công nghiệp nên thường chứa nhiều các kim loại nặng. Những chất tẩy rửa của những chất thải bỏ công nghiệp rắn có thể chứa những sản phẩm hoá học độc hại ở dạng dung dịch. Trong thiên nhiên những chất này có thể tích luỹ lại bằng nhiều cơ chế khác nhau. Đa số các chất này được phóng ra mặt đất Ở TP. Hồ Chí Minh, với dân số gần 7 triệu người, nên hàng ngày thải ra một lượng rác vô cung lớn, và có thành phần hết sức phức tạp, nguồn gốc khác nhau từ bùn cống, rừ nước thải, phế thải của nhà máy, trong đó có chứa các chất như mảnh Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 17 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền vụn, kim loại linh tinh, mảnh vỏ đồ hộp, sành sứ, chai lọ. Các chất thải này thông qua chế biến và đựơc nông dân sử dụng trực tiếp để bón cho cây trồng. Ngoài ra các cơ sở sản xuất xi mạ, pin acquy,… cũng đã thải ra một lượng lớn kim loại nặng vào cống và chính những độc tố này đi vào môi trường nông nghiệp qua việc tưới nước cho cây trồng. II.8.2: Ô nhiễm đất do hoạt động nông nghiệp Bao gồm các loại chất thải như: phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, tàn tích sản phẩm và cây trồng nông nghiệp, chất thải gia súc và tàn tích rừng. II.8.2.1: Ô nhiễm do phân bón – Phân vô cơ: Để tăng năng suất cây trồng, người ta thường sử dụng các loại phân hoá học như: đạm (N), lân (P2O5), kali (K2O). Nhưng trong các loại phân vô cơ, đáng chú ý nhất là phân đạm, một loại phân mang lại hiệu quả quan trọng nhất cho năng suất cây trồng, tuy nhiên nó cũng rất dễ gây ô nhiễm cho môi trường đất do tồn dư của nó từ việc sử dụng với liều lượng cao. Khi bón đạm, cây chỉ sử dụng tối đa 30% lượng phân bón vào đất. Còn lại, phần thì bị rửa trôi làm mất đi,phần còn lại trong đất sẽ gây ô nhiễm đất. Khi bón đạm vào đất thường tồn tại 2 dạng trong đất: NH4 và NO3-, cây trồng hấp thu cả 2 dạng này Lượng đạm tồn dư trong đất dạng NO3- dễ bị rửa trôi xuống sông, suối hoặc trực tiếp đi xuống nước ngầm gây ô nhiễm nước ngầm. Theo mức cho phép của WHO, nước ngầm chứa > 45 mg/l NO3- không thể dùng làm nước uống. Quá trình nitrat hoá biến đổi đạm từ dạng NH4+ về dạng NO3- làm tăng tính chua của môi trường đất do trong đất tồn tại HNO3. Một số phân bón hoá học khác gây ô nhiễm môi trường đất như phân lân. Phân super lân thường có 5% axít tự do (H2SO4), làm cho môi trường đất chua. Trong các loại phân lân cũng còn chứa một lượng các kim loại nặng khác như As, Cd, Pb cũng là nguyên nhân làm tích luỹ các kim loại này trong đất. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 18 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền Các phân hoá học khác hầu hết là các dạng muối (NH4SO4, KCL, K2SO4, KNO3…) của các axít, do đó khi bón vào đất làm cho đất chua. – Phân hữu cơ: Thông thường phân hữu cơ gồm: phân chuồng, phân xanh, phân ủ. Thành phần của phân tuỳ thuộc vào nguồn chế biến. Nguồn phân hữu cơ gây ô nhiễm đất có thể do cách sử dụng, nguồn sử dụng để chế biến. Phân chuồng nếu không được ủ đúng kỹ thuật, như nông dân sử dụng phân tươi (phân chuồng, phân bắc) ngâm ủ, nông dân sử dụng tưới trên cây trồng chứa rất nhiều các vi sinh (Coliform, E.coli, Clostridium perfingens, Streptococcus, Salmonella, Vibrio cholera), ký sinh trùng (giun đũa) trong sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là trên rau làm cho rau không an toàn, gây độc cho người sử dụng. Các loại phân hữu cơ hiện nay, như phân chuồng (heo, gà,…) được nuôi từ thức ăn tổng hợp không còn an toàn cho nông sản như trước, vì trong thành phần của nó có nhiều khoáng vi lượng (Cu, Zn, Fe, Mn, Co,…). Hàm lượng kim loại nặng chứa trong phân có thể là nguồn xâm nhập vào đất trồng và tồn lưu trong các loại nông sản phẩm, đặc biệt là các loại rau ăn lá. Sử dụng nhiều phân hữu cơ trong điều kiện yếm khí, quá trình khử chiếm ưu thế, sẽ tạo ra nhiều axít hữu cơ làm đất chua, đồng thời tạo ra nhiều chất độc H2S, CH4, CO2. II.8.2.2: Ô nhiễm do thuốc bảo vệ thực vật: Thuốc bảo vệ thực vật bao gồm: thuốc trừ sâu, bệnh (nấm, tuyến trùng…), thuốc diệt cỏ, chất kích thích sinh trưởng đều là các chất hoá học hữu cơ hay vô cơ, rất cần thiết để diệt sâu, bệnh, cỏ dại và bảo vệ cây trồng, Nhưng vì bản chất của các chất này là diệt sinh học nên ít nhiều đều ảnh hưởng đến môi trường đất. Các hoá chất này gây ô nhiễm môi trường đất và hoạt tính của chúng sẽ là chất độc cho các động vật và con người. Nó có thể tồn tại lâu trong đất, xâm nhập vào thành phần cây, nhất là tích luỹ ở các bộ phận của cây, con người sử dụng các sản phẩm này sẽ gây ngộ độc. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 19 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền Đặc tính của thuốc trừ sâu bệnh là tính bền trong môi trường sinh thái. Sau khi xâm nhập vào môi trường và tồn tại một thời gian dài trong các dạng cấu trúc sinh hoá khác nhau hoặc tạo các dạng hợp chất liên kết trong môi trường đất. Các hợp chất mới này thường có độc tính cao hơn bản thân nó. Ví dụ như DDT sau một thời gian sử dụng có tạo ra DDE, độc hơn DDT gấp 2-3 lần. Thuốc trừ sâu Aldrin tồn tại lâu dài trong đất bị phân thành Dieldrin, mà tính chất của nó độc nhiều lần so với Aldrin. Các thuốc bảo vệ thực vật thường chứa nhiều kim loại nặng như: As, Pb, Hg. Một số loại thuốc bệnh như: CuSO4, Zineb, Macozeb… chứa các kim loại nặng như Zn, Cu, Mn sử dụng nhiều và lâu dài sẽ tồn lưu các kim loại trong đất. Tác hại khác của thuốc trừ sâu bệnh là sự xâm nhập của nó vào môi trường đất làm cho cơ lý hoá tính đất giảm sút, mức độ gây hại tương tự như phân bón hoá học. Nhưng khả năng diệt khuẩn cao nên thuốc trừ sâu bệnh cũng đồng thời tiêu diệt nhiều vi sinh vật có ích làm các hoạt tính sinh học của đất bị giảm. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 20 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG THƯỜNG GẶP TRONG ĐẤT VÀ TRONG CÂY TRỒNG III. 1 KHÁI NIỆM VỀ KIM LOẠI NẶNG: - Thuật ngữ “Kim loại nặng” (heavy metals) đã được công nhận và sử dụng rộng rãi mặc dù không dễ dàng định nghĩa. Thuật ngữ này được dùng để chỉ tên nhóm của các kim loại và á kim, gắn liền với sự ô nhiễm và tính độc, nhưng cũng có một số nguyên tố cần thiết cho cơ thể VSV khi ở nồng độ thấp. - Kim loại nặng là những kim loại có tỷ trọng < 5 và có mặt trong tự nhiên, Ngày nay do tác động của con người mà hàm lượng kim loại nặng trong đất, trong nước ở một số vùng gia tăng đã khiến cho cây trồng tại đó có thể hấp thu nhiều hơn ở những nơi bình thường. III.2 NGUỒN GỐC CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG THƯỜNG GẶP TRONG ĐẤT VÀ TRONG CÂY TRỒNG: Đá mẹ là nguồn cung cấp đầu tiên các yếu tố khoáng và có vai trò trong việc tích lũy các kim loại nặng trong đất. Trong những điều kiện xác định, phụ thuộc vào các loại đá mẹ khác nhau mà các chất được hình thành có chứa hàm lượng khác nhau các kim loại nặng. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 21 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền Bảng III.2.1: Hàm lượng trung bình một số loại kim loại nặng trong đá và trong đất (ppm) Nguyên tố Đá bazo ( Baselt) Đá axit (Granite) Đá trầm tích Vỏ phong hóa Dao động trong đất Trung bình trong đất As Bi Cd Hg In Pb Sb Se Te Ti 1,5 0,031 0,13 0,012 0,058 3 0,2 0,05 - 0,08 1,5 0,065 0,09 0,08 0,04 24 0,2 0,05 - 1,1 7,7 0,4 0,17 0,19 0,044 19 1,2 0,42 <0,1 0,95 1,5 0,048 0,11 0,05 0,049 14 0,2 0,05 0,005 0,6 0,1 – 40 0,1 – 0,4 0,01 – 2 0,01 – 0,5 0,2 – 0,5 2 – 300 0,2 – 10 0,01 – 1,2 - 0,1 – 0,8 6 0,2 0,35 0,06 0,2 19 1 0,4 - 0,2 (Nguồn: Tack E. Fergusson) Đã có nhiều bằng chứng cho thấy khả năng gây độc của kim loại nặng trong môi trường đất đối với thực vật, động vật ăn thực vật và con người. Nguồn gốc ô nhiễm kim loại nặng chủ yếu gây ra bởi các hoạt động của con người, như tập quán sản xuất nông nghiệp, khai thác mỏ, sản xuất công nghiệp, các hoạt động giao thông vận tải Trong quá trình sản xuất, con người đã làm tăng đáng kể hàm lượng các nguyên tố kim loại nặng trong đất. Các loại thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) thường có chứa các kim loại nặng như As, Pb, Hg. Các loại phân bón hóa học, đặc biệt là phân lân thường chứa nhiều các kim loại nặng khác nhau như As, Pb, Cd, Bi, Hg, Sn Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 22 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền Bảng III.2.2: Hàm lượng một số kim loại nặng trong các sản phẩm dùng làm phân bón nông nghiệp Kim loại Phân phopho Phân nito Đá vôi Bùn cống thải Phân chuồng Nước tưới Thuốc bảo vệ thực vật As Bi Cd Hg Pb Sb Se Te <1 – 12000 - 0,1 – 190 0,01 – 2 4 – 1000 <1 – 10 0,5 – 25 20 – 23 2 – 120 - <0,1 – 9 0,3 – 3 2 – 120 - - - 0,1 – 24 - <0,05 - 0,1 - 20 – 1250 - <0,1 - 2 – 30 <1 – 100 2 – 3000 <1 – 56 2 – 7000 2 – 44 1 – 17 - <1 – 25 - <0,1 – 0,8 <0,01 – 0,2 0,4 – 16 <0,1 – 0,5 0,2 – 2,4 0,2 <10 - <0,05 - <20 - <0,05 - 3 – 30 - - 0,6 – 6 11 – 26 - - - (Nguồn: Hồ Tấn Quốc,2001) III.2.1 Từ các thuốc trừ sâu vô cơ, thuốc trừ bệnh và phân bón: Thuốc trừ sâu vô cơ là rất cần thiết cho cây trồng. Các hóa chất như asenate, canxi asenate, và đồng sunfat được sử dụng để trừ các nấm gây bệnh và các loại động vật chân đốt hơn một thế kỷ nay (ngày nay chúng đã được thay thế bởi các thuốc trừ sâu hữu cơ tổng hợp). Lượng thuốc phun thông thường lớn, đến 8,7 kg/ha/năm; 2,7 với asenic; 7,5 với kẽm và 3,5 với đồng; tùy vào loại hạt giống, vào bệnh gây hại và vào công thức thuốc. Tùy thuộc vào chất nền của thuốc trừ sâu sử dụng mà tất cả nguyên tố này có thể tích tụ lại trên ruộng đồng, trong cây và trong hệ sinh thái Trên thế giới đã sử dụng trên 40 loài thuốc trừ nấm khác nhau trong công tác bảo vệ thực vật, những loại thuốc này được dùng để chống lại các loại bệnh hại cây trồng bằng cách phun lên cây, xử lý giống, xử lý đất. Một số loại thuốc được sử dụng rộng rãi trong nông dân bao gồm: Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 23 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền III.2.1.1 Thuốc trừ nấm chứa đồng: - Đồng sunfat (CuSO4.5H2O): có dạng là những tinh thể màu xanh - Nước Boocdo: là hỗn hợp của đồng sunfat với nước vôi đục III.2.1.2 Các thuốc trừ nấm chứa thủy ngân: Nhóm thuốc này bao gồm các hợp chất thủy ngân vô cơ và hữu cơ. Loại thuốc này được sử dụng rộng rãi la HgCl2, etyl thủy phân clorua, etyl thủy phân photphat, phenyl thủy phân brommua, phenyl thủy phân acetat… Đa số các thuốc này để xử lý hạt giống, một số thuốc còn dùng để xử lý đất, để bảo vệ mầm cây khỏi bị sâu trong đất phá hoại. Phân bón được dùng với những mục đích canh tác làm tăng thu hoạch mùa màng, nhưng mặt trái của có là làm ô nhiễm đất. Nhiều tài liệu chỉ ra rằng: Phân bón ít nhiều cũng chứa hàm lượng một số kim loại nặng ngay cả trong phân chuồng, tro củi và một vài loại khác. III.2.2 Từ bùn cống, rãnh: Việc sử dụng bùn cống rãnh có chứa kim loại có thể gây ra sự cố đất nông nghiệp. Bùn cống rãnh là một sản phẩm phụ của xử lý nước thải đô thị. Bùn cống rãnh có chứa rất nhiều các chất hữu cơ nhưng nó cũng chứa hàm lượng nhất định của một số kim loại nặng. Hiện nay, các loại bùn nước thành phố cũng là nguồn chứa nhiều các kim loại nặng khác nhau như As, Pb, Cd, Bi, Hg, Sn… Một số nồng độ của các kim loại nặng trong bùn cống rãnh các đô thị điển hình được trình bày ở bảng III.2.3. Như vậy, muốn sử dụng bùn cống rãnh để phụ vụ cho nhu cầu bón thì phải nghiên cứu khả năng gây ô nhiễm kim loại nặng lên trên đất canh tác, lên cây trồng. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 24 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền Bảng III.2.3 Hàm lượng các nguyên tố trong bùn – nước cống rãnh đô thị (Nguồn: Logan, 1900) III.2.3 Từ quá trình khai thác và sản xuất kim loại: Sự ô nhiễm bởi các nguyên tố độc hại kết hợp với nhiều mặt khác nhau của các nền công nghiệp khai thác và sản xuất kim loại. Trong quá trình này đã tạo ra những chế phẩm và được đổ trực tiếp vào hệ thống xả nước theo dòng chảy đến đất. Nó còn có khả năng phát tán vào không khí dưới dạng bụi rồi theo mưa lắng tụ lại trong đất. Sự ô nhiễm quanh các khu vực mỏ là do các đống chất thải trong quá trình khai mỏ, các rác tập trung thành phố… Do hàm lượng độc chất kim loại nặng cao, mg/mg chất khô Nguyên tố Khoảng dao động Trung bình As Cd Co Cu Cr F Fe Hg Mn Mo Ni Pb Sn Se Zn 1,3 – 230 1 – 3410 11,3 – 2490 84 – 17000 10 – 99000 80 – 33500 1000 – 154000 0,6 – 56 32 – 9870 0,1 – 214 2 – 5300 13 – 26000 2,6 – 329 1,7 – 17,2 101 – 49000 10 10 30 800 500 260 17000 6 260 4 80 500 14 5 1700 Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 25 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền sự phát triển của thực vật trên các chất thải có thể bị hạn chế và chuyển thành một lớp cỏ chuyển tiếp III.2.4 Các lò nấu kim loại: Một số nghiên cứu cho thấy môi trường xung quanh lò nấu kim loại thường bị ô nhiễm. Kết quả khảo sát tháng 11/1997 tại xã Chỉ Đạo – Mỹ Văn – Hưng Yên của bộ môn thổ nhưỡng – Môi Trường đất, Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Hà Nội cho thấy ở đây trước kia có nghề phụ là đúc đồng, từ năm 1985 đến nay đã chuyển sang nghề nấu tái chế chì. Nghề nấu chì đã phát triển mạnh mẽ vào những năm 1986 và vẫn còn duy trì cho đến nay. Vào những năm 1989, 1990 mỗi tháng trung bình tái chế được 300 tấm chì thành phẩm, hiện nay mỗi tháng tái chế trung bình 100 – 120 tấn. Đất và nước tại địa phương đã có những biểu hiện nhiễm chì III.2.5 Rác thải và các chất thải bỏ công nghiệp: Sự bùng nổ dân số kết hợp với thành tựu của khoa học kỹ thuật đã tạo nên một khối lượng lớn các chất thải độc hại từ rác. Để phục vụ cho nhu cầu sống, con người đã đổ ra môi trường không biết bao nhiêu đồ gia dụng lỗi thời. Các đồ điện tử này đều có nguồn gốc từ kim loại nặng ,dưới tác dụng của oxy ngoài không khí sẽ bị oxy hóa rồi bị mưa rửa trôi thấm vào đất gây ô nhiễm. Nước rỉ từ các bãi rác rất hôi thối có màu đen do trộn lẫn rất nhiều chất chảy thành dòng thấm vào đất làm nguy hại cho vi sinh vật sống trong đất và mạch nước ngầm. Ngoài ra các cơ sở sản xuất xi, mạ, pin, acqui… cũng đã thải ra một lượng lớn kim loại nặng vào cống và chính những độc tố này sẽ đi vào môi trường nông nghiệp qua việc tưới cho cây trồng. Tóm lại, KLN đi vào môi trường qua nhiều nguồn khác nhau: đá mẹ, sự lắng động khí quyển, phân bón, thuốc trừ sâu, hóa chất nông nghiệp, các chất thải hữu cơ và vô cơ… Có thể diển tả bằng công thức sau: Mtổng số = (Mp + Ma + Mf + Mac + Mow + Mip) – (Mcr + Ml) Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 26 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền Trong đó: M: kim loại nặng p: vật liệu mẹ a: sự lắng đọng khí quyển f: phân bón ac: hóa chất nông nghiệp ow: các chất thải hữu cơ ip: các chất ô nhiễm vô cơ khác cr: sự dịch chuyển kim loại của cây trồng l: mất do rửa trôi và bốc hơi III.3 HÓA HỌC KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT: III.3.1 Asen (As): As tồn tại trong đất dưới dạng các hợp chất chủ yếu như acsenat (AsO43-) trong điều kiện oxy hóa. Chúng bị hấp thu mạnh bởi các khoáng sét, sắt, mangan oxyt hoặc hydroxyt và các chất hữu cơ. Trong các đất axit, As có nhiều ở dạng arsenat với sắt và nhôm (AlAsO4, FeAsO4), trong khi ở các đất kiềm và đất cacbonat lại có nhiều ở dạng Ca3(AsO4)2. Khả năng linh động của As trong đất tăng khi đất ở dạng khử vì nó tạo thành các acsenit (As III) có khả năng hòa tan lớn gấp 5 – 10 lần các acsenat. Tuy nhiên acsenit (As III) cũng có tính độc hại cao hơn so với dạng acsenat (As V). Khi bón vôi cho đất cũng làm tăng khả năng linh động của As do chuyển từ Fe, Al – acsenat sang dạng Ca – acsenat linh động hơn. III.3.2 Cadimi (Cd): Cd ở dạng các hợp chất rắn như CdO, CdCO3, Cd3(PO4)2 trong các điều kiện oxy hóa. Trong các điều kiện khử (Eh ≤ - 0,2V), Cd tồn tại nhiều ở dạng CdS. Độ chua của đất có ảnh hưởng rất lớn đối với khả năng linh động của Cd trong đất. trong các đất chua Cd tồn tại ở dạng linh động hơn (Cd2+). Tuy nhiên nếu đất có nhiều Fe, Al,Mn, chất hữu cơ thì Cd lại bị chúng liên kết làm giảm khả năng linh Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 27 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền động của Cd. Trong các đất trung tính hoặc kiềm do bón vôi Cd bị kết tủa dưới dạng CdCO3. Khả năng hấp phụ Cd của các chất trong đất giảm dần theo thứ tự: hydroxyt và oxyt sắt nhôm, halloysit > allophane > kaolinit, axit humic > montmorillonit. Quá trình hấp phụ Cd trong đất xảy ra khá nhanh, 95% Cd đưa vào đất hấp phụ trong vòng 10 phút và 100% trong vòng 1 giờ. Thông thường Cd tồn tại trong đất ở dạng hấp phụ trao đổi chiếm 20 – 40%, dạng các hợp chất cacbonat là 20%, hydoxyt và oxyt là 20%. Phần liên kết với các hợp chất hữu cơ chiếm tỷ lệ nhỏ. III.3.3 Thủy ngân (Hg): Thủy ngân có thể tồn tại ở dạng linh động, không tan hoặc bay hơi (CH3)2Hg. Trong đất kiềm (pH ≥ 7) Hg bị kết tủa ở dạng Hg(OH)2. Các dạng hợp chất thường gặp như: Hg – photphat, Hg – chất hữu cơ (R HgOH). Trong điều kiện khử Hg có thể gặp ở dạng HgS. Sự liên kết giữa Hg với S và các chất hữu cơ trong đất cũng xảy ra khá mạnh hình thành các hợp chất như humic – Hg. Sự hấp phụ Hg trong đất phụ thuộc rất lớn vào các dạng thủy ngân và các tính chất đất như pH, thành phần cation và thế oxy hóa khử, các khoáng sét, oxyt Fe/Mn và chất hữu cơ. Trong khoáng sét, illit hấp phụ Hg nhiều hơn so với kaolinit. Thủy ngân dễ tiêu trong đất có thể ở nhiều dạng khác nhau, thông thường Hg hòa tan trong CaCl2 0,1M được đánh giá là thích hợp đối với cây trồng. III.3.4 Chì (Pb): Chì là nguyên tố kim loại nặng có khả năng linh động kém, có thời gian bán hủy trong đất từ 800 – 6000 năm. Trong tự nhiên chì có nhiều dưới dạng PbS và bị chuyển hóa thành PbSO4 do quá trình phong hóa. Pb2+ sau khi được giải phóng sẽ tham gia vào nhiều quá trình khác nhau như bị hấp phụ bởi các khoáng sét, chất hữu cơ hoặc oxyt kim loại. Hoặc bị cố định trở lại dưới các hợp chất Pb(OH)2, PbCO3, PbS, PbO, Pb(PO4)2, Pb5(PO4)3OH. Chì bị hấp phụ trao đổi chỉ chiếm tỷ lệ nhỏ (< 5%) hàm lượng chì có trong đất. Các chất hữu cơ có vai trò lớn trong việc Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 28 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền tích lũy Pb trong đất do hình thành các phức hệ với chì. Đồng thời chúng cũng làm tăng tính linh động của Pb khi các chất hữu cơ này có tính linh động cao. Chì cũng có khả năng kết hợp với các chất hữu cơ hình thành các chất bay hơi như (CH3)4Pb. Trong đất chì có tính độc cao, nó hạn chế hoạt động của các vi sinh vật và tồn tại khá bền vững dưới dạng các phức hệ với chất hữu cơ. Pb2+ trong đất có khả năng thay thế ion K+ trong các phức hệ hấp phụ có nguồn gốc hữu cơ hoặc khoáng sét. Khả năng hấp thu chì tăng dần theo thứ tự sau: montmorillonit < humic < kaolinit < allophan < oxyt sắt. Khả năng hấp phụ Pb tăng dần đến pH mà tại đó hình thành kết tủa Pb(OH)2. III.3.5 Selen (Se): Se là nguyên tố dinh dưỡng rất quan trọng đối với động vật, nhưng ở nồng độ c._.mẫu số 24 (21,38 mg/kg) và mẫu số 26 (23,06 mg/kg) ở xã Tân Phú Trung, huyện Củ Chi. Sự dư thừa Zn cũng gây độc đối với cây trồng khi Zn tích tụ trong đất quá cao. Dư thừa Zn cũng gây ra bệnh mất diệp lục. Sự tích tụ Zn trong cây quả nhiều cũng gây một số mối liên hệ đến mức dư lượng Zn trong cơ thể người và góp phần phát triển thêm sự tích tụ Zn trong môi trường mà đặc biệt là môi trường đất. Đối với con người, Zn là dinh dưỡng thiết yếu và nó sẽ gây ra các chứng bệnh nếu thiếu hụt cũng như dư thừa. Trong cơ thể con người, Zn thường tích tụ chủ yếu là trong gan, là bộ phận tích tụ chính của các nguyên tố vi lượng trong cơ thể, khoảng 2g Zn được thận lọc mỗi ngày. Trong máu, 2/3 Zn được kết nối với Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 59 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền Albumin và hầu hết các phần còn lại được tạo phức chất với λ - macroglobin. Zn còn có khả năng gây ung thư đột biến, gây ngộ độc hệ thần kinh, sự nhạy cảm, sự sinh sản, gây độc đến hệ miễn nhiễm. Sự thiếu hụt Zn trong cơ thể gây ra các triệu chứng như bệnh liệt dương, teo tinh hoàn, mù màu, viêm da, bệnh về gan và một số triệu chứng khác. - Hàm lượng Cd theo TCVN: Mức cho phép trong rau cải là 1 ppm thì nồng độ trong các mẫu ở huyện Hoóc Môn, huyện Bình Chánh và huyện Củ Chi đều ở dưới mức cho phép, mẫu có hàm lượng Cd cao hơn các mẫu khác như mẫu số 17 ( 118,40 μg/kg) ở xã Đa Phước, huyện Bình Chánh và mẫu số 27 (109,78 μg/kg) ở xã Tân Thông Hội, huyện Củ Chi. Đối với cây trồng, rau diếp, cần tây, củ cải, cải bắp có xu hướng tích luỹ Cd khá cao, trong khi đó củ khoai tây, bắp, đậu tròn, đậu dài được tích luỹ một số lượng Cd nhiều nhất trong các loại thực phẩm, lá cà chua được tìm thấy tích luỹ Cd khoảng 70 lần so với lá cà rốt trong cùng biện pháp trồng trọt giống nhau. Trong cây, Cd tập trung cao trong rễ hơn các bộ phận khác ở các loài yến mạch, đậu nành, cỏ, hạt bắp, cà chua, nhưng các loài này sẽ không phát triển được khi tích luỹ Cd ở rễ cây. Tuy nhiên, trong rau diếp, cà rốt, cây thuốc lá, khoai tây, Cd được chứa nhiều nhất trong lá. Trong cây đậu nành, 2% Cd được tích luỹ hiện diện trong lá và 8% ở các chồi. Cd trong mô cây thực phẩm là một yếu tố quan trọng trong việc giải quyết sự tích luỹ chất Cd trong cơ thể con người. Sự tập trung Cd trong mô thực vật có thể gây ra thông tin sai lệch của quần thể. Đối với con người: Cd trong môi trường thường không độc hại nhiều nhưng nguy hại chính đối với sức khoẻ con người từ Cd là sự tích tụ mãn tính của nó ở trong thận. Ở đây, nó có thể gây ra rối loạn chức năng nếu tập trung ở trong thận lên trên 200mg/kg trọng lượng tươi. Thức ăn là con đường chính mà Cd đi vào cơ thể. Cd đã được tìm thấy trong protein mà thường ở trong các khối của cơ thể và những protein này có thể tìm thấy trong nấm, đậu nành, lúa mì, cải bắp và các loại thực vật khác. Cd dễ dàng chuyển từ đất lên rau xanh và bám chặt ở đó. Khi xâm Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 60 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền nhập vào cơ thể Cd sẽ phá huỷ thận. Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy Cd gây chứng bệnh loãng xương, nứt xương, sự hiện diện của Cd trong cơ thể sẽ khiến việc cố định Canxi trở nên khó khăn. Những tổn thương về xương làm cho người bị nhiễm độc đau đớn ở vùng xương chậu và hai chân. Ngoài ra, tỷ lệ ung thư tiền liệt tuyến và ung thư phổi cũng khá lớn ở nhóm người thường xuyên tiếp xúc với chất độc này. - Hàm lượng As theo TCVN: Mức cho phép trong rau cải là 1ppm, thì nồng độ trong các mẫu ở huyện Hoóc Môn dưới mức cho phép, mẫu có hàm lượng As cao hơn các mẫu khác như mẫu số 8 (26,98 μg/kg) ở xã Xuân Thới Thượng, huyện Hốc Môn, mẫu số 24 (25,01 μg/kg) ở xã Tân Phú Trung, huyện Củ Chi, mẫu số 30 (36,45 μg/kg) ở xã Phước Thạnh, huyện Củ Chi. Đối với cây trồng, arsen được nhiều người biết đến do tính độc của một số hợp chất có trong nó. Sự hấp thụ As của nhiều cây trồng trên đất không quá lớn, thậm chí ở đất trồng tương đối nhiều As, cây trồng thường không có chứa lượng As gây nguy hiểm. As khác hẳn với một số kim loại nặng bình thường vì đa số các hợp chất As hữu cơ ít độc hơn các As vô cơ. Lượng As trong các cây có thể ăn được thường rất ít. Sự có mặt của As trong đất ảnh hưởng đến sự thay đổi pH, khi độc tố As tăng lên khiến đất trồng trở nên chua hơn, nồng độ pH < 5 khi có sự kết hợp giữa các loại nguyên tố khác nhau như Fe, Al. Chất độc ảnh hưởng từ As làm giảm đột ngột sự chuyển động trong nước hay làm đổi màu của lá kéo theo sự chết lá cây, hạt giống thì ngừng phát triển. Cây đậu và những cây họ Đậu (Fabaceae) rất nhạy cảm đối với độc tố As. Đối với con người, khi lượng độc tố As vượt quá ngưỡng, nhất là trong thực vật, rau cải thì sẽ ảnh hưởng đến sức khoẻ con người, nhiều hơn sẽ gây ngộ độc. Nhiễm độc As trong thời gian dài làm tăng nguy cơ gây ung thư bàng quang, thận, gan và phổi. As còn gây ra những chứng bệnh tim mạch như cao huyết áp, tăng nhịp tim và các vấn đề thần kinh. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 61 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền - Tuy các mẫu nghiên cứu và phân tích hàm lượng kim loại nặng đều dưới mức cho phép theo TCVN, nhưng cũng nên chú ý đến các mẫu có hàm lượng kim loại vượt hơn các mẫu bình thường. Chính lượng kim loại nặng hiện diện trong các rau xanh canh tác theo hệ thống dây chuyền: Đất -> cây rau hấp thụ -> con người, hấp thụ và tích luỹ trong cơ thể qua chuỗi thức ăn -> ảnh hưởng đến sức Bảng IV.13, IV.14, IV.15 trình bày khả năng tích lũy kim loại nặng trong một số loại cây trông điển hình. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 62 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền Bảng IV.13: Sự tích lũy của các kim loại nặng Cd và Pb trong bộ phận thực phẩm, cùng với Cu, Ni và Zn trong lá của một số thực vật TT Kim loại nặng Các thực vật tích lũy cao Thực vật tích lũy thấp 1 2 3 4 5 Cd Pb Cu Ni Zn Bắp cải, cần tây, spinak, rau diếp Cải xanh, lúa mạch đen, cần tây Củ cải đường, lúa mạch trắng Củ cải đường, lúa mạch đen, xoài, củ cải Củ cải đường, xoài, thơm, rễ củ cải đường Khoai tây, ngô, đậu pháp, đậu xanh Lúa mạch trắng, khoai tây, ngô Tỏi tây, bắp cải, hành Ngô, tỏi tây, lúa mạch trắng, hành Khoai tây, tỏi tây, cà chua, hành (Nguồn: Sách Sinh thái môi trường đất – GS.TSKH Lê Huy Bá, 2007) Bảng IV.14: Khả năng tích lũy kim loại nặng của một số thực vật Cây Kim loại nặng Zn Fe Mn Mo Cu B - Lúa mạch - Ngô - Khoai tây - Lúa - Đậu nành - Củ cải đường - Lúa mì TB C TB TB TB TB T C TB - C C C T TB T TB TB C C C T T T T TB TB T TB TB T C T TB C T T T - T C T (Nguồn: Sách Sinh thái môi trường đất – GS.TSKH Lê Huy Bá, 2007) Ghi chú: TB: trung bình, C: cao, T: thấp Riêng đối với cây lúa, sự tích lũy kim loại nặng trong cây được xét ở 2 mức độ: thiếu hụt (T) và độc chất T’ như sau: Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 63 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền Bảng IV.15: Mức độ tích lũy kim loại nặng trong cây lúa (ppm) Kim loại nặng Thiếu (ppm) Độc Tích lũy trong bộ phận Thời kỳ sinh trưởng Fe Zn Mn Bc Cu Al 70 10 - 20 3,4 6,0 - 300 - 1500 2500 100 30 300 Lá Chồi Nhánh bông Chồi cây Nhánh bông Nhánh bông Chồi cây Đẻ nhánh Đẻ nhánh Chín sáp Đẻ nhánh Chín sáp Chín sáp Đẻ nhánh (Handbook Laboratory – IRRI, 1972) Sự liên quan giữa đặc tính của các kim loại nặng khác nhau đến thực vật là rất khác nhau, phụ thuộc vào hệ gen, điều kiện thí nghiệm và các đặc tính của từng kim loại nặng. Khi số lượng vượt quá mức cho phép, nó không phải là chất vi lượng nữa mà là chất độc, có độ độc cao cho thực vật và vi sinh vật. Tóm lại, có thể thấy rõ mối quan hệ qua lại giữa cây trông và đất xét trên khía cạnh tích lũy kim loại nặng. Mối quan hệ có thể được hiểu thông qua sơ đồ ở hình IV.2: Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 64 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền Môi trường đất Thực vật Phát tán ra ngoài (ít) Mất do Cành lá Hạt bay hơi Thân Sinh khối cây Bó mạch trong thân Du VSV Hấp thụ Rễ Phức hợp Môi trường Tích luỹ trong rễ với mùn vùng rễ cây Rửa trôi Bùn cống rãnh Phán bón, thuốc trừ sâu bệnh, chất thải rắn Nước thải Chất thải do nhiễm không khí Hình IV.2: Ô nhiễm kim loại nặng trong đất và sự tương tác giữa đất và cây Dung dịch đất Ô nhiễm kim loại nặng Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 65 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền Có nhiều cơ chế để giải thích khả năng chịu đựng của thực vật với độc chất kim loại nặng điển hình là: - Hấp thu có chọn lọc các ion - Giảm tính thấm của màng nhầy và thay đổi chức năng màng nhầy tế bào để chống lại độc chất tế bào - Có khả năng cố định các độc chất dạng ion, trong rễ, trong lá, trong hạt - Có khả năng chuyển đổi tính chất độc tố bởi quá trình lắng tụ trong các phản ứng cố định hay kết tủa của các độc chất kim loại nặng. - Thay đổi phương thức trao đổi chất hoạt tính hệ thống enzym để giảm thiểu quá trình độc, hoặc bởi sự chuyển hóa và hạn chế độc chất kim loại nặng. Đồng thời, hoán chuyển vị trí độc tố kim loại nặng trong các cơ chế sinh lý trong enzym để vô hiệu hóa tính độc kim loại nặng - Làm giảm bớt sự tập trung của ion kim loại độc bằng cơ chế đặc biệt của các cành lá hoặc rụng bớt lá, hoặc bớt dẫn truyền và sự bài tiết của rễ - Tính thích ứng là đặc trưng của thực vật với những kim loại nặng khác nhau. Tuy vậy, nó không vượt khỏi mức giới hạn nhất định khi nồng độ kim loại nặng trong đất quá lớn. Từ các điều tra, có thể rút ra một số nhận xét về tình hình ô nhiễm kim loại nặng trong đất và cây trồng tại một số khu vực sản xuất rau quả trọng điểm miền Nam Việt Nam như sau: - Hàm lượng Pb trong đa số mẫu rau ở Thủ Đức, Tân Bình, Bình Chánh đều ở mức cho phép theo tiêu chuẩn tạm thời của Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn quy định về chất lượng rau, quả, che an toàn trong quyết định số 99/2008/QĐ-BNN. Tuy nhiên, một số mẫu rau nhút ở Quận 12 có hàm lượng Pb cao gấp 8,4 – 15,3 tiêu chuẩn cho phép. Một số mẫu rau muống cũng vượt tiêu chuẩn từ 3,9 – 13,65 lần. - Hàm lượng kim loại nặng trong đất đều chưa cao, nhưng nhìn chung là chưa tới mức ô nhiễm nặng. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 66 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền CHƯƠNG V ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NGĂN NGỪA TÌNH TRẠNG TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT VÀ CÂY TRỒNG Ở VIỆT NAM V.1 XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT: Các kim loại nặng có thể tồn tại trong đất dưới nhiều dạng khác nhau, hấp phụ, liên kết với các chất hữu cơ, vô cơ, hoặc tạo thành các hợp chất phức tạp. Do đó việc xử lý các đất bị ô nhiễm kim loại là rất khó khăn. Tuy nhiên , hiện tại trên thế giới và ở Việt Nam đã có các phương pháp xử lý đất nhiễm kim loại nặng một cách hiệu quả. Tuỳ theo cách xử lý các phương pháp này được phân ra làm 2 loại là phương pháp cơ lý – nhiệt và phương pháp sinh học . V.1.1 Phương pháp cơ lý – nhiệt : Phương pháp này được áp dụng nhằm giảm khả năng hòa tan và di chuyển của các kim loại nặng trong đấy. Như sử dụng các chất gắn kết xi măng, vôi, thạch cao, vật liệu, silicat, nhựa epoxy,… Các chất này có vai trò gắn kết các kim loại nặng lại thành từng khối, không cho lan truyền trong đất. Từ đó, tránh khả năng tích tụ sinh học kim loại nặng trong chuỗi thức ăn. Tuy nhiên , có một thực tế rằng diện tích đất bị nhiễm kim loại nặng không xác định được , nên việc áp dụng phương pháp này trong thực tế là không khả thi , nhất là đối với điều kiện của vùng nghiên cứu nói riêng và của Việt Nam nói chung. V.1.2 Phương pháp sinh học : Ô nhiễm môi trường đất, đặc biệt ô nhiễm kim loại là vấn đề đang được các nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm. Cho đến nay, thế giới đã có nhiều nghiên cứu tìm các giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng trong đất, trong đó có các biện pháp sinh học. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 67 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền Bảng V.1: Một số loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao Tên loài Nồng độ kim loại tích luỹ trong thân (mg/g trọng lượng khô) Tác giả và năm công bố Arabidopsis halleri (Cardaminopsis halleri) 13.600 Zn Ernst, 1968 Thlaspi caerulescens 10.300 Zn Ernst, 1982 Thlaspi caerulescens 12.000 Cd Mádico et al, 1992 Thlaspi rotundifolium 8.200 Pb Reeves & Brooks, 1983 Minuartia verna 11.000 Pb Ernst, 1974 Thlaspi geosingense 12.000 Ni Reeves & Brooks, 1983 Alyssum bertholonii 13.400 Ni Brooks & Radford, 1978 Alyssum pintodasilvae 9.000 Ni Brooks & Radford, 1978 Berkheya codii 11.600 Ni Brooks, 1998 Psychotria douarrei 47.500 Ni Baker et al., 1985 Miconia lutescens 6.800 Al Bech et al., 1997 Melastoma malabathricum 10.000 Al Watanabe et al., 1998 Để có các cơ sở xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng bằng biện pháp sinh học, đề tài nghiên cứu của các tác giả Lê Đức, Trần Thị Tuyết Thu, Nguyễn Xuân Huân (ĐH khoa học tự nhiên – ĐHQG Hà Nội) tiến hành thử nghiệm khả năng thu hút và tích lũy chì ở rau muống và bèo tây trên nền đất bị ô nhiễm từ đó đưa ra các biện pháp xử lý có hiệu quả. Tính cho một đất ruộng trồng rau, thả bèo sau 60 ngày ta sẽ thu được Pb trong rau, bèo tương ứng là: 12,38 kg Pb/ha; 29,85 kg Pb/ha. Điều này có ý nghĩa lớn về mặt môi trường, mở ra cho chúng ta một giải pháp mới góp phần xử lý ô nhiễm kim loại nặng. Đây là giải pháp rẽ tiền, đem lại hiệu quả kinh tế và rất phù hợp đối với đặc điểm của Việt Nam. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 68 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền V.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP: Nước thải công nghiệp là một trong những nguyên nhân chính gây ra tình trạng tích lũy kim loại nặng trong đất. Do đó xử lý nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận là một bước quan trọng để ngăn ngừa nguy cơ tích lũy kim loại nặng trong đất. Để xử lý hiệu quả nước thải công nghiệp có chứa kim loại nặng, phương pháp thường được sử dụng là phương pháp hóa lý. Cơ sở của phương pháp hóa lý là các phản ứng hóa học, các quá trình lý hóa diễn ra giữa chất bẩn với các hóa chất thêm vào. Các phương pháp xử lý hóa học và hóa lý bao gồm: trung hòa – kết tủa, oxy hóa khử, keo tụ bằng phèn nhôm, phèn sắt, tuyển nổi, hấp thụ, hấp phụ… Ø Xử lý các hợp chất Hg: Hợp chất hữu cơ rất độc và không cho phản ứng với ion Hg2+. Trong nguồn nước, thủy ngân dưới ảnh hưởng của các hợp chất hữu cơ reong nước tự nhiên, chuyển hóa thành các hợp chất có tính độc mạnh. Thủy ngân kim loại được lọc và lắng. Các hạt không lắng được oxy hóa bằng clo hoặc NaOCl đến HgCl2. Sau đó xử lý nước bằng chất khử (NaHSO4 hoặc Na2CO3) để loại chúng và clo dư. Các hợp chất hữu cơ Hg đầu tiên được oxy hóa bằng clo. Sau khi loại clo dư, cation Hg2+ được khử đến Hg kim loại rồi lắng cặn. Ø Xử lý các hợp chất Zn, Cu, Ni, Pb, Cd, Co: Xử lý nước thải chứa muối kẽm bằng hydroxit natri Zn2+ + 2OH- Zn(OH)2 Khi pH = 5,4 hydroxit kẽm bắt đầu lắng. Để đạt hiệu quả lắng tốt nhất cần duy trì pH = 8 – 9 (vì khi pH = 10,5 thì Zn(OH)2 bắt đầu tan) Để loại đồng và cadimi người ta cho nước thải tiếp xúc với SO2 hoặc các sunfic và bột kim loại như kẽm, sắt. Khi đó các kim loại sẽ khử sunfic thành sunfua cùng với kim loại nặng hình thành sunfua khó tan Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 69 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền Ø Xử lý nước thải có hợp chất Cr: Cr tồn tại dưới 2 hình thức: Cr6+ và Cr3+. Cr6+ có khả năng hòa tan được ở mọi giá trị pH và khá độc đối với sự phát triển của vi sinh vật. Cr3+ gần như không độc. Cở sở của phương pháp hóa học để xử lý nước thải chứa crom là dùng phản ứng khử để biến Cr6+ thành Cr3+ tiếp đó tách Cr3+ ở dạng hydroxit kết tủa. Ø Xử lý nước thải có hợp chất As: Nồng độ giới hạn cho phép của As trong nguồn nước là 0,05mg/l. Để xử lý As ta ứng dụng phương pháp hấp phụ, và một số phương pháp khác. Khi nồng độ As cao có thể dùng phương pháp lắng hóa học dưới dạng các chất rắn khó tan (asenat, asenit, hydroxit asen…). Để xử lý hợp chất chứa oxy của asen, người ta ứng dụng sữa vôi, khi đó sẽ tạo cặn lắng là các asenat và asenit Ø Xử lý muối sắt: Khi hàm lượng sắt cao, phương pháp sục khí không cho phép loại chúng hoàn toàn vì vậy phải ứng dụng phương pháp hóa học. Chất phản ứng có thể là clo, pemanganat kali, ozon,… Ø Xử lý nước thải có hợp chất Mn: Loại mangan ra khỏi nước có thể dùng các phương pháp sau: + Xử lý bằng pemanganat kali + Sục khí cùng với sự vôi hóa + Ozon hóa, clo hóa. V.3 QUY HOẠCH CÁC KHU CÔNG NGHIỆP THÂN THIỆN VỚI MÔI TRƯỜNG: Quy hoạch và phát triển các khu công nghiệp và di dời các cơ sở sản xuất nhỏ lẻ vào bên trong các khu công nghiệp là một trong những giải pháp hạn chế sự ảnh hưởng của hoạt động sản xuất lên đời sống nhân dân và giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, sự phát triển của các KCN này lại tạo ra nguy cơ ô nhiễm môi trường tại các KCN tập trung nếu không có biện pháp quản lý chặt chẽ. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 70 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền Hoạt động tại các KCN là nguyên nhân gây ra tình trạng tích lũy kim loại nặng, các chất thải từ KCN được xả trực tiếp ra môi trường mà không có biện pháp xử lý hiệu quả. Giải pháp cho vấn đề chất thải từ KCN được đề xuất là hướng đến xây dựng và phát triển mô hình KCN thân thiện với môi trường. Mục tiêu chính của việc phát triển KCN thân thiện với môi trường là nhằm tăng tối đa hiệu quả kinh tế của từng nhà máy trong KCN và giảm đến mức thấp nhất các tác động do hoạt động sản xuất của chúng đến môi trường và cộng đồng. Mục tiêu này chỉ có thể đạt được bằng cách tổ hợp các giải pháp tái sinh, tái chế, tái sử dụng, áp dụng tối đa các giải pháp giảm thiểu chất thải tại nguồn (sản xuất sạch hơn), cũng có thể kết hợp với thiết kế cơ sở hạ tầng KCN và các nhà máy một cách thân thiện môi trường, sử dụng năng lượng hiệu quả và sự liên kết của các nhà máy trong KCN Các KCN thân thiện với môi trường sẽ giúp giảm thiểu nguồn gây ô nhiễm và chất thải, cũng như giảm nhu cầu khai thác tài nguyên thiên nhiên. Điều đó cũng có nghĩa là tăng hiệu suất sử dụng tài nguyên và chất lượng môi trường tự nhiên được nâng cao. Các nhà máy tham gia KCN sẽ được giảm “gánh nặng môi trường” nhờ các giải pháp sản xuất sạch hơn bao gồm ngăn ngừa ô nhiễm, sử dụng năng lượng hiệu quả, quản lý hợp lý nguồn nước, thu hồi tài nguyên và các phương pháp quản lý và các giải pháp công nghệ môi trường khác. Việc lựa chọn vị trí, cơ sở hạ tầng và các loại hình công nghiệp nên đầu tư trong KCN phải được xem xét trong bối cảnh kinh tế - xã hội và đặc điểm sinh thái của khu vực lựa chọn. V.4 CẢI TẠO HỆ THỐNG TIÊU THOÁT NƯỚC: Với thực trạng hệ thống kênh rạch tiêu thoát nước như hiện nay, việc môi trường nước trong các kênh rạch bị ô nhiễm là khó tránh khỏi. Do đó, để giảm tác động xấu của nước thải đến môi trường đất khi sử dụng nước kênh rạch tưới cây thì việc nâng cấp và cải tạo hệ thống tiêu thoát nước là rất cần thiết và cấp bách. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 71 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền V.5 TUYÊN TRUYỀN VÀ GIÁO DỤC Ý THỨC BVMT: Trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội mạnh mẽ của Việt Nam như hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường đang là gánh nặng đặt lên vai các nhà quản lý. Tuy nhiên, bảo vệ môi trường không chỉ là nhiêm vụ của một tổ chức hoặc cá nhân nào mà là nhiệm vụ và trách nhiệm của toàn dân, toàn xã hội. Do đó, công tác tuyên truyền giáo dục ý thức bảo vệ môi trường cho cộng đồng là một công việc cần thiết. Cần tuyên truyền tốt hơn nữa và thiết thực hơn nữa các vấn đề lien quan đến ô nhiễm đất và cây trồng trên các vùng đất bị ô nhiễm như lượng phân bón cho cây ở mức độ nào là hợp lý, việc tận dụng nước thải chưa xử lý để tưới cây có thể gây hậu quả ra sao… Công tác giáo dục môi trường cần phải được đẩy mạnh hơn nữa, làm sao để nông dân Việt Nam ý thức được tầm quan trọng về tính an toàn của những sản phẩm do họ làm ra bởi vì những sản phẩm đó có thể gây ảnh hưởng đến toàn xã hội, từ đó nhân dân mới có thể tự ý thức được trách nhiệm của họ với cộng đồng và kiểm soát được những hành vi của mình (không tưới các nguồn nước bị ô nhiễm, không dung phân bón không rõ nguồn gốc…) Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 72 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền CHUƠNG VI KẾT LUẬN – ĐỀ XUẤT VI.1 KẾT LUẬN: Đi cùng với quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, công nghiệp lại càng phát triển và chiếm tỷ trọng cao trong nền kinh tế. Các nhà máy, xí nghiệp ra đời ngày càng nhiều đáp ứng nhu cầu phát triển của công nghiệp đã làm cho môi trường ngày càng ô nhiễm trầm trọng và gây ảnh hưởng đến sức khỏe của con người. Nội dung của đề tài tập trung vào việc phản ánh hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất và trong cây trồng tại một số khu vực trọng điểm về canh tác nông nghiệp ở cả hai miên Bắc và Nam của Việt Nam. Sơ bộ có thể nhận xét về tình trạng tích lũy các kim loại nặng trong đất và cây trồng tại các khu vực trên như sau: - Nhìn chung đất bị ô nhiễm do tích lũy kim loại nặng tại một số khu vực ở miền Bắc Việt Nam chưa phải là phổ biến. Tuy nhiên sự tích lũy kim loại nặng đã xuất hiện và mang tính cục bộ trên những diện tích nhất định do tác động của các chất thải độc hại - Dựa vào những nghiên cứu trên cho thấy hàm lượng Pb trong rau ở một số khu vực đã vượt tiêu chuẩn cho phép của Bộ NN & PTNT từ 1 – 12 lần. Ở cải làn lượng As đồng thời có cả trong mẫu đất và mẫu rau ở ngưỡng ô nhiễm do sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật không rõ nguồn gốc của nông dân. Đất, nước, rau trên một số khu vực nghiên cứu ở miền Bắc hầu hết chưa có biểu hiện bị ô nhiễm As. - Trong tất cả các mẫu phân tích không có trường hợp nào đất và nước đồng thời cùng bị ô nhiễm Hg. Tuy nhiên số điểm mẫu nước bị ô nhiễm Hg nhiều hơn mẫu đất: kết quả phân tích trong 3 năm (2001, 2002, 2003), chỉ có 2 mẫu đất bị ô nhiễm Hg. Như vậy, khi đất bị ô nhiễm Hg thì rau trồng trên đất này có khả năng bị ô nhiễm Hg cao - Khi đất bị ô nhiễm Pb thì đồng thời nước cũng bị ô nhiễm Pb. Hầu hết các mẫu rau ô nhiễm Pb đều thuộc vị trí có đất và nước đồng thời bị ô nhiễm Pb Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 73 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền - Hàm lượng Pb trong đa số mẫu rau ở Thủ Đức, Tân Bình, Bình Chánh đều ở mức cho phép theo tiêu chuẩn tạm thời của Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn quy định về chất lượng rau, quả, che an toàn trong quyết định số 99/2008/QĐ-BNN. Tuy nhiên, một số mẫu rau nhút ở Quận 12 có hàm lượng Pb cao gấp 8,4 – 15,3 tiêu chuẩn cho phép. Một số mẫu rau muống cũng vượt tiêu chuẩn từ 3,9 – 13,65 lần. - Hàm lượng kim loại nặng trong đất đều chưa cao, nhưng nhìn chung là chưa tới mức ô nhiễm nặng. Đồng thời với việc nêu lên hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất và cây trồng ở VN thời gian gần đây, đề tài cũng đề xuất một số biện pháp cả về kỹ thuật cũng như quản lý nhằm ngăn ngừa và giảm thiểu tình trạng tích lũy kim loại nặng trong đất và cây trồng có dấu hiệu ngày một gia tăng ở VN VI.2 ĐỀ XUẤT: Trong khuôn khổ giới hạn, đề tài mới chỉ dừng ở việc sưu tầm, thống kê và sắp xếp các số liệu, nghiên cứu đã có về vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất và cây trồng ở Việt Nam thời gian gần đây. Một số hướng nghiên cứu tiếp theo để đề tài hoàn chỉnh hơn bao gồm: - Hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất và cây trồng ở một số khu vực trọng điểm ở miền Trung VN (Huế, Đà Nẵng…) - Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy KLN của cây từ đất - Thông tin đến cộng đồng về những loại cây trồng có khả năng tích lũy KLN cao có thể gây hại cho người sử dụng. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lâm Minh Triết, và CTV, Xử lý nước thải Đô thị và Công Nghiệp. NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM, 2004 2. Lê Văn Khoa, Đất và Môi Trường. NXB Giáo Dục, 2000 3. Lê Huy Bá, Sinh thái môi trường đất. NXB Nông Nghiệp TP.HCM, 2000 4. Lê Huy Bá, Nguyễn Văn Đệ, “Nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất, nước ở Nhà Bè do nước thải công nghiệp và ảnh hưởng của nó đến cây lúa và giun đất” báo khoa học, 1998 5. Lê Huy Bá, Nguyễn Văn Đệ, Ảnh hưởng của các độc tố kim loại nặng lên thực vật, động vật và tích lũy trong cơ thể của chúng. Hội thảo khoa học trung tâm công nghệ Quốc Gia, 1998 6. Lê Huy Bá, Độc học môi trường. NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM, 2000 7. Lê Đức, Trân Thị Tuyết Thu, Nguyễn Xuân Huân, thử nghiêm khả năng hút thu và tích lũy chì ở rau muống và bèo tây. ĐH khoa học tự nhiên – ĐH QG Hà Nội, 2005 8. Nguyễn Đinh Tuấn, Nguyễn Khắc Thanh, báo cáo đề tài, chương trình bảo vệ môi trường TP.HCM 9. Nguyễn Ngọc Quỳnh, ô nhiễm Cd trong đất, ảnh hưởng của nó đến động, thực vật, báo cáo chuyên đề, 2002 10. Võ Quyết Thắng, nghiên cứu hàm lượng kim loại nặng tring rau muống ở Thanh Trì, Hà Nội, đất và môi trường, NXB Giáo Dục, 2000 11. Website www.tcvn.gov.vn 12. Website www.hcmuaf.edu.vn 13. Website: www.google.com PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1 Mức giới hạn tối đa cho phép của một số kim loại nặng trong đất (Ban hành kèm theo Quyết định số 99 /2008/QĐ-BNN ngày 15 tháng 10 năm 2008 của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) TT Nguyên tố Mức giới hạn tối đa cho phép (mg/kg đất khô) Phương pháp thử * 1 Arsen (As) 12 TCVN 6649:2000 (ISO11466:1995) 2 Cadimi (Cd) 2 TCVN 6496:1999 (ISO11047:1995) 3 Chì (Pb) 70 4 Đồng (Cu) 50 5 Kẽm (Zn) 200 * Có thể sử dụng phương pháp thử khác có độ chính xác tương đương. PHỤ LỤC 2 Mức giới hạn tối đa cho phép của một số kim loại nặng trong nước tưới (Ban hành kèm theo Quyết định số 99 /2008/QĐ-BNN ngày 15 tháng 10 năm 2008 của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) TT Nguyên tố Mức giới hạn tối đa cho phép (mg/lít) Phương pháp thử* 1 Thuỷ ngân (Hg) 0,001 TCVN 5941:1995 2 Cadimi (Cd) 0,01 TCVN 665:2000 3 Arsen (As) 0,1 TCVN 665:2000 4 Chì (Pb) 0,1 TCVN 665:2000 * Có thể sử dụng phương pháp thử khác có độ chính xác tương đương. PHỤ LỤC 3 Mức giới hạn tối đa cho phép của một số vi sinh vật và hoá chất gây hại trong sản phẩm rau, quả, chè (Ban hành kèm theo Quyết định số 99 /2008/QĐ-BNN ngày 15 tháng 10 năm 2008 của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) STT Chỉ tiêu Mức giới hạn tối đa cho phép Phương pháp thử* I Hàm lượng nitrat NO3 (quy định cho rau) mg/kg TCVN 5247:1990 1 Xà lách 1.500 2 Rau gia vị 600 3 Bắp cải, Su hào, Suplơ, Củ cải, tỏi 500 4 Hành lá, Bầu bí, Ớt cây, Cà tím 400 5 Ngô rau 300 6 Khoai tây, Cà rốt 250 7 Đậu ăn quả, Măng tây, Ớt ngọt 200 8 Cà chua, Dưa chuột 150 9 Dưa bở 90 10 Hành tây 80 11 Dưa hấu 60 II Vi sinh vật gây hại (quy định cho rau, quả) CFU/g ** 1 Salmonella 0 TCVN 4829:2005 2 Coliforms 200 TCVN 4883:1993; TCVN 6848:2007 3 Escherichia coli 10 TCVN 6846:2007 III Hàm lượng kim loại nặng (quy định cho rau, quả, chè) mg/kg 1 Arsen (As) 1,0 TCVN 7601:2007; TCVN 5367:1991 2 Chì (Pb) TCVN 7602:2007 - Cải bắp, rau ăn lá 0,3 - Quả, rau khác 0,1 - Chè 2,0 3 Thủy Ngân (Hg) 0,05 TCVN 7604:2007 4 Cadimi (Cd) TCVN 7603:2007 - Rau ăn lá, rau thơm, nấm 0,1 - Rau ăn thân, rau ăn củ, khoai tây 0,2 - Rau khác và quả 0,05 - Chè 1,0 IV Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật (quy định cho rau, quả, chè) 1 Những hóa chất có trong Quyết định 46/2007/QĐ- BYT ngày 19/12/2007 của Bộ Y tế Theo Quyết định 46/2007/QĐ- BYT ngày 19/12/2007 của Bộ Y tế Theo TCVN hoặc ISO, CODEX tương ứng 2 Những hóa chất không có trong Quyết định 46/2007/QĐ-BYT ngày 19/12/2007 của Bộ Y tế Theo CODEX hoặc ASEAN Ghi chú: Căn cứ thực tế tình hình sử dụng thuốc BVTV tại cơ sở sản xuất để xác định những hóa chất có nguy cơ gây ô nhiễm cao cần phân tích. * Có thể sử dụng phương pháp thử khác có độ chính xác tương đương. ** Tính trên 25 g đối với Salmonella. PHỤ LỤC 4 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép của kim loại nặng trong đất QCVN 03: 2008/QĐ – BTNMT Bảng: Giới hạn hàm lượng tổng số của một số kim loại nặng trong một số loại đất (mg/kg đất khô) Thông số Đất nông nghiệp Đất lâm nghiệp Đất dân sinh Đất thương mại Đất công nghiệp 1.Asen (As) 12 12 12 12 12 2.Cadimi (Cd) 2 2 5 5 10 3.Đồng (Cu) 50 70 70 100 100 4.Chì (Pb) 70 100 120 200 300 5.Kẽm (Zn) 200 200 200 300 300 ._.