Tải bản đầy đủ

Đánh giá hiện trạng kim loại nặng trong đất sản xuất nông nghiệp huyện thuận thành, tỉnh bắc ninh

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

PHÙNG THỊ MỸ HẠNH

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG KIM LOẠI NẶNG TRONG
ĐẤT SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP HUYỆN THUẬN
THÀNH TỈNH BẮC NINH

Chuyên ngành:

Khoa học môi trường

Mã số:

60.44.03.01

Người hướng dẫn khoa học:

TS. Trần Minh Tiến

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016



LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả
nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tôi cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm
ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được nêu rõ nguồn gốc.

Hà nội, ngày 20 tháng 05 năm 2016
Tác giả luận văn

Phùng Thị Mỹ Hạnh

ii


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được
sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè,
đồng nghiệp và gia đình.
Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và
biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn TS. Trần Minh Tiến đã tận tình hướng dẫn, dành
nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực
hiện đề tài.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo,
Bộ môn Công nghệ môi trường, Khoa Môi trường - Học viện Nông nghiệp Việt Nam
đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức bộ môn Phát sinh
học và Phân loại đất - Viện Thổ nhưỡng Nông hóa đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi
trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều
kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận
văn./.
Hà Nội, ngày 25 tháng 05 năm 2016
Tác giả luận văn

Phùng Thị Mỹ Hạnh

3



MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan ...............................................................................................................................
ii Lời cảm ơn ..................................................................................................................................
iii Mục lục ......................................................................................................................................
iv Danh mục chữ viết
tắt................................................................................................................. vi Danh mục bảng
.......................................................................................................................... vii Danh mục
hình..........................................................................................................................viii Trích yếu
luận văn ...................................................................................................................... ix Thesis
Abstract ............................................................................................................................ x Phần
1. Mở đầu .......................................................................................................................... 1
1.1. Giả thiết khoa học ...................................................................................................... 2
1.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài .................................................................................. 2
1.3. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................................... 2
1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................................... 2
Phần 2. Tổng quan tài liệu ....................................................................................................... 3
2.1.

Kim loại nặng trong đất ............................................................................................... 3

2.1.1.
3

Dạng tồn tại và chuyển hóa của KLN trong đất.........................................................

2.1.2.
7

Tác động của KLN tới môi trường đất. ......................................................................

2.2.

Tình hình nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng trong đất sản xuất
nông nghiệp. ....................................................................................................... 8

2.2.1.
8

Ô nhiễm kim loại nặng trong đất sản xuất nông nghiệp trên thế giới......................

2.2.2.
9

Ô nhiễm kim loại nặng trong đất sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam .......................

2.3.

Các nguồn gây tác động làm gia tăng hàm lượng KLN trong đất
nông nghiệp ...................................................................................................... 12

2.3.1.

Nguồn gốc tự nhiên.................................................................................................... 12

2.3.2.

Nguồn gốc nhân tạo ................................................................................................... 13

4


2.4.
20

Các biện pháp xử lý ô nhiễm đất sản xuất nông nghiệp ..........................................

Phần 3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu..................................................................... 25
3.1.
25

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.............................................................................

5


3.1.1.
25

Đối tượng nghiên cứu ................................................................................................

3.1.2.

Phạm vi nghiên cứu.................................................................................................... 25

3.2.

Nội dung nghiên cứu.................................................................................................. 25

3.3.
25

Phương pháp nghiên cứu ...........................................................................................

3.3.1.
25

Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp .......................................................................

3.3.2.
25

Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp.........................................................................

3.3.3.
26

Phương pháp lấy mẫu và phân tích ...........................................................................

3.3.4.

Phương pháp so sánh ................................................................................................. 28

3.3.5.
28

Phương pháp xử lý số liệu .........................................................................................

3.3.6.

Phương pháp lựa chọn chỉ tiêu và mức độ đánh giá nguy cơ ô nhiễm………..28

Phần 4. Kết quả và thảo luận................................................................................................. 29
4.1.

Một số điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Thuận Thành – tỉnh
Bắc Ninh ..................................................................................................................... 29

4.1.1.
29

Điều kiện tự nhiên ......................................................................................................

4.1.2.
34

Điều kiện kinh tế – xã hội ..........................................................................................

4.2.

Hiện trạng kim loại nặng trong đất sản xuất nông nghiệp tại khu
vực nghiên cứu...................................................................................................... 4848

4.2.1.
48

Độ chua (pH KCl và pH H2O) và tính chất đất khác ..............................................

4.2.2.

Kim loại nặng ............................................................................................................. 51

4.3.
57

Đánh giá nguy cơ ô nhiễm và cảnh báo....................................................................

Phần 5. Kết luận và kiến nghị................................................................................................ 61
5.1.

Kết luận ..................................................................................................................... 611

5.2.

Đề nghị........................................................................................................................ 62

Tài liệu tham khảo ..................................................................................................................... 63
Phụ lục ............................................................................... Error! Bookmark not
defined.65
6


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Nghĩa tiếng Việt

BTNMT

Bộ Tài nguyên và Môi trường

BVTV

Bảo vệ thực vật

ĐBSH

Đồng bằng sông Hồng

FAO

Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc

HST

Hệ sinh thái

KCN

Khu công nghiệp

CCN

Cụm công nghiệp

KLN

Kim loại nặng

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

VSV

Vi sinh vật

CEC

Khả năng trao đổi cation

OC

Hàm lượng của cacbon hữu cơ

pH

pH là chỉ số đo độ hoạt động (hoạt độ) của các ion (H+)

7


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Quan hệ giữa tính linh động của kim loại với pH và Eh................................ 5
Bảng 2.2. Tổng kết sự hấp phụ của các kim loại vết...................................................... 5
Bảng 2.3. Hàm lượng tối đa cho phép các kim loại nặng được xem là độc tố đối
với thực vật trong đất nông nghiệp ................................................................ 9
Bảng 2.4. Hàm lượng kim loại nặng trong tầng đất mặt ở một số loại đất tại
Việt Nam ........................................................................................................ 9
Bảng 2.5. Hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp ở một số vùng của
Việt Nam ...................................................................................................... 10
Bảng 2.6. Nguồn gốc công nghiệp của một số kim loại nặng. ..................................... 14
Bảng 2.7. Sử dụng phân bón vô cơ ở nước ta qua các năm ......................................... 16
Bảng 2.8. Các tạp chất trong phân superphophat ......................................................... 18
Bảng 2.9. Thời gian tồn lưu trong đất của một số nông dược ...................................... 20
Bảng 3.1. Mức đánh giá các chỉ tiêu kim loại nặng ..................................................... 28
Bảng 4.1. Các KCN và CCN trên địa bàn huyện Thuận Thành_ ................................. 38
Bảng 4.2. Danh mục các làng nghề hoạt động tại huyện Thuận Thành ....................... 40
Bảng 4.3. Biến động về dân số, lao động qua các năm ................................................ 41
Bảng 4.4. Hàm lượng kim loại nặng trong một số phân bón thông thường ................. 44
Bảng 4.5. Lượng phân bón theo cơ cấu cây trồng trên 1 ha......................................... 45
Bảng 4.6: Một số chỉ tiêu chất lượng tại các điểm lấy mẫu ......................................... 50
Bảng 4.7. Mức đánh giá các chỉ tiêu kim loại nặng ..................................................... 57

vii


DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1. Sơ đồ địa điểm lấy mẫu trên địa bàn huyện Thuận Thành ............................. 27
Hình 4.2. Sơ đồ biểu thị số liệu trung bình 5 năm (2005 - 2015) của Trạm Khí
tượng Bắc Ninh .............................................................................................. 32
Hình 4.3. pHH2O đất tầng mặt ở 23 điểm nghiên cứu ................................................... 48
Hình 4.4. Hàm lượng Cu trong đất tầng mặt ở 23 điểm nghiên cứu .............................. 51
Hình 4.5. Hàm lượng Pb trong đất tầng mặt ở 23 điểm nghiên cứu ............................... 52
Hình 4.6. Hàm lượng Cd trong đất tầng mặt ở 23 điểm nghiên cứu .............................. 53
Hình 4.7. Hàm lượng As trong đất tầng mặt ở 23 điểm nghiên cứu............................... 54
Hình 4.8. Hàm lượng Zn trong đất tầng mặt ở 23 điểm nghiên cứu............................... 55
Hình 4.9. Hàm lượng Hg trong đất tầng mặt ở 23 điểm nghiên cứu .............................. 56

8


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Mục tiêu của đề tài là đánh giá hiện trạng kim loại nặng (Asen (As), Thủy
Ngân (Hg), Cadimi (Cd), Đồng (Cu), Kẽm (Zn), Chì (Pb))trong đất sản xuất
nông nghiệp tại huyện Thuận Thành – tỉnh Bắc Ninh. Sử dụng các phương pháp
thu thập số liệu sơ cấp, thứ cấp, thu thập thông tin liên quan, lựa chọn mẫu, lấy
mẫu, phân tích mẫu, xử lý số liệu, xây dựng bản đồ một cách tổng hợp để thực
hiện mục tiêu. Kết quả cho thấy đất sản xuất nông nghiệp trên địa bàn nghiên cứu
có hàm lượng kim loại nặng ở các mức độ khác nhau. Đối với Pb, Zn, As đều ở
mức rất thấp theo thang đánh giá của viện Thổ nhưỡng Nông hóa (2011) thì
không ô nhiễm và chưa vượt quá ngưỡng cho phép QC-03/2008 BTNMT, nhưng
đối với Hg và Cu có khá nhiều điểm sơ nhiễm cho đến ô nhiễm nặng. Căn cứ vào
hiện trạng đã phát hiện được, phân tích các nguyên nhân có thể gây nên tình
trạng trên, các cơ quan quản lý môi trường huyện Thuận Thành cần phải có các
giải pháp tổng hợp quản lý, công nghệ để xử lý vấn đề trên.

9


THESİS ABSTRACT
The thesis aims at evaluating the current state of heavy metals, including
arsenic (As), Mercury (Hg), Cadmium (Cd), Copper (Cu), zinc (Zn) and lead
(Pb), existing in agricultural soil of Thuan Thanh district, Bac Ninh province.
Applying the raw data collecting methods, the related syntherising data collecting
methods, selecting samples sites, collecting sample, treating the data, compiling
maps to get the goal. The results show that agricultural soil in the district have
high content of heavy metals in different levels. Pb, Zn, As contents all are in low
levels, comparing to the Soils and Fertilizers research Institute scale (2011), they
are all below the thresholds. But Hg and Cu contents in some sites have a high or
slightly higher than the threshold given by QCVN 03 – 2008 BTNMT. Base on
these facts, evaluated the causes of these states, the related agencies in Thuan
Thanh district need more solutions in administrative and technical works to deal
with these situation.

10


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Sản xuất nông nghiệp ngày nay dần trở thành tiêu điểm quan tâm không

những trên phạm vi quốc gia mà còn trên quy mô toàn cầu. Sản xuất nông nghiệp
Việt Nam đóng góp 24% GDP, 30% sản lượng xuất khẩu, tạo việc làm cho 60%
lao động cả nước song rõ ràng sản xuất nông nghiệp lâu nay vẫn chưa chú trọng
đúng mức việc bảo vệ môi trường (Tổng cục Thống kê 2010).
Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm đất nói riêng do
sự tích lũy các kim loại nặng (KLN) do sử dụng thuốc trừ sâu, phân bón vô cơ,
hóa chất,... đang được đặc biệt quan tâm. Sự phát triển ngành công nghiệp với
việc xây dựng các khu công nghiệp tập trung, mở rộng sản xuất làm một lượng
lớn chất thải công nghiệp đang hàng ngày, hàng giờ thải ra có khả năng gây tích
lũy KLN trong đất, nước và không khí. Đặc biệt hàm lượng kim loại nặng trong
đất quá cao gây tác hại rất lớn đến chất lượng nông sản, thực phẩm và sức khỏe
con người, hệ sinh thái...
Huyện Thuận Thành có diện tích gieo trồng đạt 7.332,58 ha với sản lượng
lương thực đạt trên 73.442 tấn (Niên giám Thống kê tỉnh Bắc Ninh, 2014) cho
thấy vai trò quan trọng của sản xuất nông nghiệp. Tuy nhiên chú trọng phát
triển kinh tế trong khi việc quản lý môi trường chưa được quan tâm đầy đủ, gây
ra tình trạng ô nhiễm môi trường mang tính cục bộ (nghiên cứu tại Viện Thổ
nhưỡng Nông hóa năm 2011), huyện cần có những giải pháp thích hợp để quản
lý môi trường đất để phát triển kinh tế cân đối và bền vững.
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn nhằm đánh giá về sự tích lũy kim loại nặng
trong đất sản xuất nông nghiệp, cung cấp những thông tin, cơ sở khoa học cho
việc triển khai các phương án giảm thiểu, phòng chống suy thoái môi trường đất
tại các khu, vùng có nguồn gây ô nhiễm, góp phần thực hiện tốt chiến lược quy
hoạch phát triển kinh tế xã hội và quy hoạch môi trường tỉnh Bắc Ninh thời kỳ
2014 – 2020. Vì vậy việc thực hiện đề tài “Đánh giá hiện trạng kim loại nặng
trong đất sản xuất nông nghiệp huyện Thuận Thành – tỉnh Bắc Ninh” là rất
cần thiết.

1


1.1. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
- Đất sản xuất nông nghiệp trên địa bàn nghiên cứu tích lũy kim loại nặng
ở các mức độ khác nhau.
- Các hoạt động phát triển kinh tế như sản xuất công nghiệp, sản xuất nông
nghiệp, dịch vụ có ảnh hưởng tới sự ô nhiễm kim loại nặng trong đất sản xuất
nông nghiệp tại huyện Thuận Thành – Bắc Ninh.
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
- Đánh giá hiện trạng kim loại nặng trong đất sản xuất nông nghiệp tại
huyện Thuận Thành – tỉnh Bắc Ninh.
- Phân loại mức độ ô nhiễm và cảnh báo.
1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Phạm vi không gian: các khu vực đất sản xuất nông nghiệp chính (đất phù
sa) trên địa bàn huyện Thuận Thành – Tỉnh Bắc Ninh.
- Phạm vi thời gian: Từ tháng 2/2015 đến tháng 3/2016.
1.4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN


Ý nghĩa khoa học

- Cơ sở khoa học cho việc thực hiện tốt chiến lược quy hoạch phát triển
kinh tế xã hội và quy hoạch môi trường tỉnh Bắc Ninh thời kỳ 2015 – 2020.


Ý nghĩa thực tiễn

- Đánh giá về ô nhiễm kim loại nặng trong đất sản xuất nông nghiệp tại thời
điểm hiện tại, tìm ra nguyên nhân, cung cấp những thông tin từ kết quả nghiên
cứu để định hướng áp dụng các biện pháp cụ thể xử lý, ngăn ngừa tác động xấu
đến môi trường và sinh vật.

2


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT
2.1.1. Dạng tồn tại và chuyển hóa của KLN trong đất
Theo nguồn gốc phát sinh, có thể chia ô nhiễm môi trường đất thành các
loại: ô nhiễm do các chất thải sinh hoạt, ô nhiễm do các chất thải công nghiệp, ô
nhiễm do hoạt động công nghiệp, ô nhiễm do tác động của không khí ở các khu
công nghiệp và các khu dân cư tập trung.
Theo tác nhân gây ô nhiễm có thể phân loại: Ô nhiễm đất do tác nhân hoá
học (phân bón hoá học và thuốc bảo vệ thực vật); ô nhiễm đất do tác nhân vật lý
(nhiệt độ, chất phóng xạ, xói mòn thoái hoá); ô nhiễm đất do tác nhân sinh học
(Vi khuẩn, kí sinh trùng gây bệnh)…
Kim loại nặng (KLN) là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn
3

5g/cm . Trong hóa học, kim loại là nguyên tố có thể tạo ra các ion dương (cation)
và có các liên kết kim loại, và đôi khi người ta cho rằng nó tương tự như là cation
trong đám mây các điện tử. Các kim loại là một trong ba nhóm các nguyên tố
được phân biệt bởi độ ion hóa và các thuộc tính liên kết của chúng, cùng với các
á kim và các phi kim.
Kim loại nặng được chia làm 3 loại: các kim loại độc (Hg, Cr, Pb, Zn, Cu,
Ni, Cd, As, Co, Sn…), những kim loại quý (Pd, Pt, Au, Ag, Ru…), các kim loại
phóng xạ (U, Th, Ra, Am,…). Tỷ trọng của những kim loại này thông thường lớn
3

hơn 5g/cm .
Ô nhiễm kim loại nặng là khả năng tích lũy KLN trong đất vượt quá tiêu
chuẩn cho phép gây độc đối với con người, sinh vật và đất.
Các KLN thường là nguồn gây độc nguy hiểm đối với HST đất, chuỗi thức
ăn và con người. Những KLN có tính độc cao và nguy hiểm là thủy ngân (Hg),
cadimi (Cd), chì (Pb), niken (Ni). Các KLN có tính độc mạnh là asen (As), crom
(Cr), mangan (Mn), kẽm (Zn) và thiếc (Sn).
Trên thực tế, các KLN nếu ở hàm lượng thích hợp rất cần cho sự sinh trưởng
và phát triển của thực vật, động vật và con người. Kim loại nặng có thể gây hại
cho thực vật ở bất cứ nồng độ nào (như Cd) hoặc chỉ gây hại cho thực vật ở một
ngưỡng nhất định, trong một phạm vi nào đó, kim loại nặng có thể có ích cho thực
vật (như Zn). Nhưng nếu chúng tích lũy nhiều trong đất thì lại rất độc hại.
3


Khi nghiên cứu sự tích luỹ của KLN trong đất mà chỉ xem xét hàm lượng
tổng số thì chưa thể đánh giá đúng độ độc của chúng đối với cây trồng cũng như
chiều hướng biến đổi của chúng ở trong đất. Chúng có thể tồn tại ở nhiều dạng
khác nhau nhưng chủ yếu ở các dạng sau đây: dạng linh động, liên kết với hữu
cơ, liên kết với gốc cacbonat, với oxit sắt, với oxitmangan.
Dạng linh động: Các kim loại nặng được hấp phụ trên bề mặt các hạt đất
(hạt sét, các oxit sắt và oxit mangan bị solvat hoá, các axit mùn). Đây là dạng mà
cây trồng dễ hấp thu trong quá trình hút dinh dưỡng và nước vào cơ thể.
Dạng liên kết cacbonat: Các kim loại nặng tồn tại dưới dạng các muối
2-

cacbonat (CO3 ) trong đất. Sự tồn tại và liên kết của các dạng này phụ thuộc rất
nhiều vào pH của đất cũng như lượng cacbonat trong đất.
Dạng liên kết oxit sắt, oxit mangan: Dạng này dễ hình thành do các oxit
sắt và oxit mangan tồn tại trong đất như kết von đá ong, vật liệu gắn kết giữa các
hạt đất. Các oxit này là những chất loại bỏ rất tốt các KLN nhờ quá trình nhiệt
động học không ổn định dưới điều kiện khử.
Dạng liên kết với chất hữu cơ: KLN liên kết với các chất hữu cơ khác
nhau trong đất như: sinh vật đất, sản phẩm phân giải của chất hữu cơ, chất hữu cơ
bao phủ bên ngoài hạt đất,…Do đặc tính tạo phức và peptiz hoá của các chất hữu
cơ làm cho các kim loại tích luỹ lại trong đất (các chất hữu cơ bị oxy hoá, phân
giải dẫn đến sự giải phóng các kim loại nặng vào đất).
Dạng còn lại: Các KLN nằm trong cấu trúc tinh thể của các khoáng vật
nguyên sinh và thứ sinh. Dạng này rất khó giải phóng ra môi trường dưới các
điều kiện tự nhiên bình thường. Do tác dụng của các quá trình phong hoá,
đặc biệt là phong hoá hoá học và phong hoá sinh học mà các KLN dần dần được
giải phóng ra môi trường đất.
- Một số yếu tố ảnh hưởng đến dạng tồn tại của KLN trong đất
Một trong những yếu tố quan trọng không chế khả năng hoà tan của kim
loại trong đất là độ chua. Đất trong điều kiện nhiệt đới ẩm thường trở nên tăng
độ chua theo thời gian do sự rửa trôi, phong hoá đá hoặc do hoạt động của con
người. Các loại đất khác nhau tăng tính chua do sự phân huỷ các vật chất hữu
cơ đặc biệt và sự hút các ion tại vùng rễ. Các tổng kết về mối quan hệ giữa sự
linh động của các kim loại vết với giá trị pH và thế oxy hóa – khử (Eh) được
đưa ra trong bảng 2.1. Theo Plant và Raiswell (1983), nhiều kim loại tăng khả

4


năng linh động trong điều kiện chua, điều kiện ôxi hoá và bị giữa chặt trong
điều kiện khử và kiềm.
Bảng 2.1. Quan hệ giữa tính linh động của kim loại với pH và Eh
T
O
í
x
n
R


T
r

K

C
u
,
F
Re
ấ,
th


A
l
,
S

AZ
n
n,
C

Ngoài pH thì một số các yếu tố khác ảnh hưởng rõ rệt đến dạng tồn tại của
KLN trong đất. Xem sét các yếu tố này để làm căn cứ cho những biện pháp
giảm ảnh hưởng xấu của KLN tới môi trường và sức khỏe con người. Các
nghiên cứu định lượng sự hấp phụ kim loại trong các hợp phần đất và trong đất
cho kết quả bảng 2.2.
Bảng 2.2. Tổng kết sự hấp phụ của các kim loại vết
K Các
i h

c
yế
u
tố
ản
h

ởn
g

ng

c
yế

5


K Các
i độ h
thấ
p

n


c
io
n
ki
m
loạ
i
kh
i
ác

c
yế
u
tố
ản
h

ởn
g:


ng
pH
=
tăn
g

c
yế
u
tố
ản
h

ởn
g:
T
ăn
g
p
H
=

6


2.1.2. Tác động của KLN tới môi trường đất.
Các KLN có tác động hình thành hay làm xuất hiện nhiều loại khoáng (VD:
As có ái lực mạnh có khả năng hình thành hay làm xuất hiện khoảng hơn 200 loại
khoáng vật).
Các KLN tồn tại dưới nhiều trạng thái và trong nhiều dạng hợp chất khác
nhau, dễ gây tác động xấu tới cấu trúc đất ở những điều kiện nhất định. Có nhiều
yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp phụ KLN trong đất cũng như khả năng hấp thu
KLN của các loại cây trồng như pH, nồng độ các ion hòa tan, hàm lượng của các
cation kim loại, sự có mặt của các cation kim loại cạnh tranh, sự có mặt của các
gốc hữu cơ và gốc vô cơ, các loại cây trồng khác nhau…
Ảnh hưởng tới pH của môi trường đất:
Có tác động qua lại tới một số nguyên tố khác và với hệ sinh vật trong môi
trường đất.
Các KLN (Cd, As, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn) có mặt ở nồng độ cao trong
đất có thể làm giảm khả năng nảy mầm, sinh trưởng và năng suất cây trồng, giảm
các hoạt động có lợi của vi sinh vật đất (VD: vi khuẩn), giảm sự sống và tái sinh
của động vật đất (VD: giun) và làm giảm chất lượng nông sản, thực phẩm phục
vụ vật nuôi và con người.
Trong đó có cadimi và asen có điểm bất thường là nồng độ trong cây gây
độc cho con người thấp hơn nhiều nồng độ mà cây bị độc. Trong khí đó đối với
các kim loại khác, nồng độ độc ở cây trồng thấp hơn nồng độ đối với con người.
Điều này đã tạo nên khả năng là Cd và As nguy hiểm hơn đối với sức khỏe con
người so với các loại kim loại khác.
Các KLN đóng vai trò quan trọng trong cơ thể sống vì chúng tham gia vào
cấu trúc của các enzyme, protein, các quá trình sinh hóa…. Tuy nhiên, khá nhiều
KLN độc hại đến sức khỏe con người và môi trường với mức độ ảnh hưởng khác
nhau tùy từng loại KLN. Theo nhiều nghiên cứu, có 4 KLN ảnh hưởng lớn nhất
đến các thể sống là As (dưới dạng As hữu cơ), Hg (dưới dạng Methyl thủy ngân),
2+

2+

Pb (Pb ) và Cd (Cd ) (Nieboer và Richardson, 1980).
Ảnh hưởng của KLN đến sức khỏe con người thường thông qua việc tích
lũy các KLN trong lương thực, thực phẩm chủ yếu là từ sản phẩm cây trồng. Có
thể nói, cây trồng là vật trung gian hút, tích lũy và vận chuyển các kim loại nặng
từ đất, nước và không khí đến con người và động vật. Do vậy muốn giảm thiểu

7


ảnh hưởng của KLN đối với sức khỏe con người và vật nuôi thì cần quan tâm đến
việc tồn tại, hấp thu các KLN trong đất và khả năng hấp thu KLN của các loại
cây trồng, đặc biệt là ở các vùng có nguy cơ ô nhiễm KLN.
2.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG
ĐẤT SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP
2.2.1. Ô nhiễm kim loại nặng trong đất sản xuất nông nghiệp trên thế giới
Thông thường hàm lượng kim loại hình thành trong đá macma lớn hơn
trong đá trầm tích. Hàm lượng KLN trong đất được tích luỹ ngoài quá trình
phong hoá tại chỗ của các khoáng vật và đá mẹ, còn do các hoạt động sản suất
của con người mang lại, mà nguyên nhân này là chủ yếu. Vì vậy, năm 1982
Galloway và Freedmas đã tiến hành nghiên cứu sự phát thải toàn cầu của một số
nguyên tố KLN do tự nhiên và do nhân tạo (Lê Văn Khoa, 1999).
Theo Thomas (1986), các nguyên tố KLN như: Cu, Zn, Cd, Hg, Cr, As,
… thường chứa trong phế thải của các nhà máy luyện kim màu, sản suất ô tô.
Cũng theo Thomas khi nước thải chứa 13 mg Cu/l, 10 mg Pb/l, 1 mg Zn/l sẽ gây ô
nhiễm đất nghiêm trọng. Ở một số nước như Đan Mạch, Nhật Bản, Anh, Ailen
hàm lượng Pb cao hơn 100 mg/kg đã phản ánh tình trạng ô nhiễm Pb nghiêm
trọng.
Ở nước Anh, kết quả điều tra môi trường đất của 53 thành phố, thị xã về
các KLN đặc biệt là các KLN như Pb, Zn, Cu, Ni cho thấy: các KLN trên thường
có nhiều ở khu vực khai thác mỏ, và có hàm lượng Pb tổng số vượt trên 200 ppm,
ở nhiều vùng công nghiệp đã vượt quá 500 ppm (Lê Đức, 2006).
Các chất thải từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, khai khoáng…đã
làm ô nhiễm không chỉ môi trường đất mà còn làm ô nhiễm môi trường nước ở
các con sông, biển. Nếu hàng năm có 20 tấn bùn được đổ ra trên 1 ha đất và sau
20 năm dung dịch đất sẽ có khoảng 8 ppm Zn và 5 ppm Cd.
Đất bị ô nhiễm KLN làm giảm năng suất cây trồng ảnh hưởng đến nông sản
dẫn tới tác động xấu đến sức khoẻ con người. Vì vậy, nhiều nước trên thế giớ i
đã qu y đ ịnh mứ c ô nhi ễ m KL N. Do đó việc đánh giá và phân loại ô
nhiễm đất bởi KLN rất quan trọng trong việc bảo vệ nguồn tài nguyên này cũng
như bảo vệ sức khoẻ cộng đồng (Phạm Văn Khang, 2004).

8


Bảng 2.3. Hàm lượng tối đa cho phép các kim loại nặng được xem là độc tố
đối với thực vật trong đất nông nghiệp
Đơn vị: mg/kg
N ÁC B N A
g C o1 a 1 a1 h
1 n
5
0 0 0 2 0
3 4 3 2 1
0 0 0 5 5
1 2 1 4 5
0 0 0 0 0

Đ

5
0
3
0
5
0

Nguồn: Phạm Văn Khang (2004)

2.2.2. Ô nhiễm kim loại nặng trong đất sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam
Cùng với sự phát triển kinh tế thiếu quy hoạch chưa chú trọng mối quan hệ
giữa phát triển và bảo vệ môi trường dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường trong
đó đặc biệt là môi trường đất, làm mất tính bền vững của đất, suy giảm và mất
khả năng sản xuất. Vấn đề này đã và đang điễn ra ngày càng tăng về diện tích và
mức độ. Dưới đây là một số nghiên cứu cho thấy tình trạng trên.
Năm 1998, Trần Kông Tấu và Trần Công Khánh khi nghiên cứu KLN dạng
tổng số và di động ở tầng mặt 0 - 20 cm trên một số loại đất đã chỉ ra 7 độc tố
(Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn) tập trung chủ yếu ở đất phù sa sông Hồng và sông
Cửu Long.
Bảng 2.4. Hàm lượng kim loại nặng trong tầng đất mặt
ở một số loại đất tại Việt Nam
Đơn vị: mg/kg
LD

ĐoT
ấ S
t D
Đ
Đ T
ấ S
D
t
Đ
Đ T
ấ S
D
t
ĐĐ
T
ấ S
t D
Đ

C
o
59
,5
0,
46
6,
1
0,
52
13
,6
0,
24
1,
2
<
1,

C
r

2
5
<
0,
3
0
<
0,
4
3
<
0,
9
,
<
0,

F M N P Z
e n i b n
1 1 2 9 8
2 1 2 , 1
< 5 0 < <
0 5 , 0, 0,
1 2 1 2 3
7 3 8 1 6
1 1 < < 1
, 3 0, 0, ,
4 2 3 3 8
2 2 4 7 6
< 4 < 0 0
0 3 0, , ,
5 2 2 9 1
8 6 , , 1
< 0 0 < <
2 , , 0, 0,

Nguồn: Trần Công Tấu, Trần Công Khánh, 1998

Ghi chú: TS: tổng số, DĐ: di động

9


Hồ Thị Lam Trà, Nguyễn Đình Mạnh và Kazuhiko Egashira (2000) cho
rằng trong đất phù sa sông Cửu Long: Ni, Pb, Zn tổng số lần lượt là 18,6; 29,1;
36,2 mg/kg.
Bảng 2.5. Hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp
ở một số vùng của Việt Nam
Đơn vị: mg/kg
Đ
Đ
ị á
H
ải
H
à
H
à
B
ắc
S
ơn
Ni
nh
N
gh
Đ
ắc

Ph
ù
Ph
ù
Ph
ù
Đ
á
Đ
á
Đ
á
Đ
á
Đ
á

C C P Z C
â u b n d
L
úa
L
úa
L
úa
C
ây
C
ây
M
ía
C
ao
L
úa

2
2
2
4
2
2
1
6
5
8
1
0
4
7
9
0

3
3
2
4
2
1
1
9
2
7
3
3
2
4
1
0

8
9
1
5
5
7
3
2
1
4
1
5
1
5
1
2

0
,
0
,
0
,
0
,
0
,
0
,
0
,
0
.

Nguồn: Hồ Thị Lan Trà & Kasuhico Ehasghira (2011)

Võ Đình Quang (dẫn theo Đặng Thu Hòa, 2002) nghiên cứu hàm lượng một
số KLN trong đất phù sa ở huyện Hóc Môn năm 2001 cho kết quả như sau: 7,25
81,0 mg/kg Cu; 64,0 - 168,5 mg/kg Zn; 14,5 - 75,75 mg/kg Pb; 0,48 - 1,05 mg/kg
Cd; 1,25 - 3,75 mg/kg As; 0,049 - 0,512 mg/kg Hg và 10,58 - 41,03 mg/kg Cr.
Sau khi phân tích 6 KLN: Cd, Cu, Pb, Hg, Zn, Cr từ 126 mẫu đất trồng lúa,
rau bị ô nhiễm bởi nước tưới từ các kênh thải của thành phố Hồ Chí Minh
(TPHCM), Nguyễn Ngọc Quỳnh, Lê Huy Bá (2002) đã xác định được: Cr, Pb,
Hg, Cu ở một số mẫu đã bị ô nhiễm nhưng khi so sánh với tiêu chuẩn cho phép
của một số nước Châu Âu thì vẫn trong giới hạn cho phép. Riêng Cd đã có sự tích
lũy cao trong đất với nồng độ từ 9,9 - 10,3 mg/kg, vượt mức độ cho phép 5 lần.
Kết quả phân tích hàm lượng KLN trong nước và bùn ở các kênh rạch
TPHCM của Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp (Viện QH&TKNN) và
Đại học tổng hợp Mainz - Đức cho thấy nồng độ các KLN trong nước ô nhiễm từ
16 - 700 lần. Nước ở kênh rạch Nhiêu Lộc -Thị Nghè có hàm lượng Cd cao gấp
16 lần, Cr gấp 60 lần, Zn gấp 90 lần, Pb gấp 700 lần mức cho phép.
10


Kết quả điều tra về hiện trạng sản xuất rau ở Cần Thơ cho thấy nông dân sử
dụng rất nhiều phân bón hóa học khác nhau và bón thúc rất nhiều lần trong vụ
với thời gian cách ly rất ngắn. Phân hóa học được sử dụng cao thường gấp 1,5 - 2
lần so với yêu cầu của từng loại rau (Cao Thị Thanh Nga, 2007).
Nguyễn Bích Thu (2008) khi nghiên cứu thực trạng ô nhiễm KLN trong đất
ở vùng chuyên canh rau hoa tỉnh Lâm Đồng đã phát hiện đất chuyên canh rau
hoa có tồn dư chất dinh dưỡng đa lượng quá cao trong đất, ô nhiễm Cd và As
trong đất do phân lân và nhiều biến đổi tính chất hóa, lý và sinh học khác của đất
chuyên canh rau hoa so với đất đối chứng.
Nguyễn Bích Thu, Phạm Quang Khánh (2008) đã xác định thực trạng ô
nhiễm 8 KLN (Cu, Zn, Cr, Pb, Cd, Hg, As, Co) trong môi trường đất nông
nghiệp xung quanh 10 khu công nghiệp ở tỉnh Đồng Nai và 8 khu công nghiệp
của tỉnh Bình Dương.
Khảo sát của Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Hà Nội, Hà Nội có
108/478 vùng rau với diện tích 932 ha chiếm 35,3% diện tích canh tác không đủ
các điều kiện về đất, nước để sản xuất rau an toàn, 77 vùng có chỉ tiêu KLN trong
nước tưới vượt quy định cho phép, bao gồm 16 vùng tưới bằng nước ngầm và 61
vùng tưới bằng nước mặt, 36 vùng có chỉ tiêu về hàm lượng KLN trong đất vượt
quy định cho phép (chủ yếu là Cd, Cu và Zn).
Kết quả phân tích của Nguyễn Hữu Thành và các cộng sự (dẫn qua Lê Như
Kiểu, 2010) tại một số khu vực phụ cận của Hà Nội cho thấy các mẫu đất nghiên
cứu có sự tích lũy KLN ở mức độ khác nhau, gần một nửa số mẫu đất phân tích
(50/120 mẫu) đã bị ô nhiễm Zn (so với Quy chuẩn Việt Nam QCVN –
03:2008/BTNMT). Trong đó sự ô nhiễm Zn trong đất ngoại thành Hà Nội tập
trung chủ yếu ở huyện Thanh Trì, nơi có địa hình thấp nhất Hà Nội, chịu tác
động thường xuyên của nước thải thành phố Hà Nội và khu công nghiệp Cầu
Biêu. Hơn nữa, nhiều xã trong huyện vẫn sử dụng nguồn nước tưới từ sông Tô
Lịch để tưới cho cây trồng. Kết quả phân tích mẫu nước sông Tô Lịch lấy tại xã
Tam Hiệp cho thấy, hàm lượng KLN và pH trong nước khá cao (pH: 10, Zn:
1870 g/l, Cu: 1000 g/l, Pb: 910 g/l), đây là một trong những nguyên nhân dẫn
đế sự tích lũy KLN, trong đó có Zn ở trong đất. Ngoài ra, do nước sông Tô Lịch
có phản ứng kiềm, nên phần lớn các KLN bị kết tủa trong bùn, vì vậy nếu sử
dụng bùn sông để bón ruộng thì sự tích lũy KLN trong đất càng lớn. Hầu hết các

11


mẫu đất còn lại của các huyện Gia Lâm, Đông Anh và Từ Liêm chưa bị ô nhiễm
Zn. Khác với đất ngoại thành Hà Nội, kết quả phân tích các mẫu đất lấy tại huyện
Văn Lâm (Hưng Yên), Thạch Thất, Thanh Oai (Hà Nội) cho thấy mức độ tích luỹ
Zn trong đất rất khác nhau, dao động từ 60,21 đến 1411,27 ppm phụ thuộc vào địa
điểm lấy mẫu. Càng gần các điểm tái chế Pb, Zn hoặc sản xuất cơ kim khí, mức
độ tích luỹ KLN nói chung và Zn nói riêng ở trong đất càng cao. Có tới 71/120
mẫu đất phân tích bị ô nhiễm Cu so với Quy chuẩn Việt Nam. Sự tích luỹ Cu
trong đất không chỉ do tác động của nước thải, phế thải công nghiệp, làng nghề
mà còn do tác động của hoá chất bảo vệ thực vật trong sản xuất nông nghiệp.
Kết quả phân tích dữ liệu thu được trong thời gian 2 năm (2010 – 2011) của
nhóm tác giả Viện Thổ nhưỡng Nông hóa khi thực hiện đề tài “Nghiên cứu áp
dụng biện pháp sinh học giải quyết ô nhiễm kim loại nặng trong đất và nước cho
các vùng chuyên canh rau ở miền Đông Nam Bộ và đồng bằng sông Cửu Long”
cho thấy đã có hiện tượng ô nhiễm cảnh báo đối với 3 nguyên tố: Pb, Zn và Cd ở
một số mẫu đang trồng rau xanh xung quanh cụm công nghiệp Lê Minh Xuân
của Bình Chánh; Quận 12, thành phố Hồ Chí Minh; Dĩ An và Thuận An (Bình
Dương); Biên Hòa và Nhơn Trạch (Đồng Nai).
2.3. CÁC NGUỒN GÂY TÁC ĐỘNG LÀM GIA TĂNG HÀM LƯỢNG KLN
TRONG ĐẤT NÔNG NGHIỆP
2.3.1. Nguồn gốc tự nhiên
Trong các khoáng vật hình thành nên đất thường chứa một hàm lượng
nhất định kim loại nặng, trong điều kiện bình thường chúng là những nguyên tố
trung lượng và vi lượng không thể thiếu cho cây trồng và sinh vật đất, tuy
nhiên, trong một số điều kiện đặc biệt chúng vượt một giới hạn nhất định và trở
thành chất ô nhiễm.
Asen trong đất và vỏ phong hóa: Hàm lượng của asen trung bình trong đất
là 5 - 6ppm, trong đất ở Mỹ là 1,7-5ppm, ở Pháp và Italia – 2ppm, đồng bằng
Nga – 5ppm. Các kiểu đất khác nhau về hàm lượng asen, hàm lượng asen trung
bình trong đất phát triển trên đá cát kết ở Thái Lan là 2,4ppm, ở Nhật Bản –
4ppm, Hàn Quốc – 4,6ppm… Đất phong hóa từ sét kết giàu asen hơn: Bungari
3,4ppm, Thái Lan 12,8ppm… Ở nước ta có rất ít tài liệu địa hóa asen trong đất.
Hàm lượng trung bình của asen trong đất ở Tây Bắc dao động trong khoảng từ

12


2,6-11 ppm. Trầm tích ven bờ Việt Nam có hàm lượng asen dao động 0,1- 6,1
ppm. Cao nhất ở khu vực ven bờ Bạc Liêu, Cà Mau, Phú Yên, Quảng Ngãi.
Chì: Trong các đá magma, Pb có xu thế tăng dần hàm lượng từ siêu mafic
đến axit. Trong các đá magma, Pb chủ yếu tập trung trong khoáng vật felspat,
tiếp đó là những khoáng vật tạo đá xẫm màu mà đặc biệt là biotit.
Trong thành phần tạo đá trầm tích và biến chất: Ở khu vực Đông Bắc Bộ,
Pb được xếp vào nhóm nguyên tố quặng kim loại (Sn, Cu, Pb, Zn, Ga, Ag) rất
phổ biến; chúng được phát hiện với hàm lượng cao trong các đá trầm tích và trầm
tích biến chất, đặc biệt trong các đá Paleozoi. Ở khu vực Tây Bắc Bộ, Pb và Cu là
2 nguyên tố quặng kim loại phổ biến với hàm lượng cao trong các đá trầm tích và
trầm tích biến chất. Pb thường tập trung cao trong các đá trầm tích ở 2 bên tả và
hữu ngạn sông Đà. Tuy nhiên, trong điều kiện bình thường, chì là nguyên tố kém
linh động.
2.3.2. Nguồn gốc nhân tạo
Đây là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường đất trên phạm vi toàn thế giới
cũng như ở Việt Nam. Trước hết do:
- Áp lực tăng dân số đòi hỏi nhu cầu tăng lương thực, thực phẩm ngày càng
nhiều và phải tăng cường khai thác độ phì nhiêu của đất bằng nhiều biện pháp:
+ Tăng cường sử dụng hóa chất như bón phân vô cơ, thuốc diệt cỏ, thuốc
trừ sâu.
+ Sử dụng chất kích thích sinh trưởng làm giảm thất thoát và tạo nguồn lợi
cho thu hoạch.
+ Mở rộng các hệ thống tưới tiêu.
- Việc đẩy mạnh đô thị hóa, công nghiệp hóa và mạng lưới giao thông làm
cho đất bị ô nhiễm.
2.3.2.1. Ô nhiễm đất do các chất thải sinh hoạt
Chất thải rắn đô thị cũng là một nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường đất
nếu không được quản lý thu gom và kiểm soát đúng quy trình kỹ thuật.
Chất thải rắn đô thị rất phức tạp, nó bao gồm các thức ăn thừa, rác thải nhà
bếp, làm vườn , đồ dùng hỏng , gỗ, thủy tinh, nhựa, các loại giấy thải,các loại rác
đường phố bụi, bùn, lá cây…

13


Ở các thành phố lớn, chất thải rắn sinh hoạt được thu gom, tập trung, phân
loại và xử lý. Sau khi phân loại có thể tái sử dụng hoặc xử lý rác thải đô thị để
chế biến phân hữu cơ, hoặc đốt chôn. Cuối cùng vẫn là chôn lấp và ảnh hưởng tới
môi trường đất.
Nước rỉ từ các hầm ủ và bãi chôn lấp có tải lượng ô nhiễm chất hữu cơ rất
cao ( thông qua chỉ số BOD và COD) cũng như các kim loại nặng như Cu , Zn,
Pb, Al , Fe, Cd , Hg và cả các chất như P, N,… cũng cao. Nước rỉ này sẽ ngấm
xuống đất gây ô nhiễm đất và nước ngầm.
Ô nhiễm môi trường đất còn có thể do bùn cống rãnh của hệ thống thoát
nước của thành phố là mà thành phần các chất hữu cơ, vô cơ, kim loại tạo nên
các hỗn hợp các phức chất và đơn chất khó phân hủy.
2.3.2.2. Ô nhiễm do chất thải công nghiệp
Các hoạt động công nghiệp rất phong phú và đa dạng, chúng có thể là
nguồn gây ô nhiễm đất một cách trực tiếp hoặc gián tiếp. Nguồn gây ô nhiễm
trực tiếp là khi chúng được thải trực tiếp vào môi trường đất, nguồn gây ô nhiễm
gián tiếp là chúng được thải vào môi trường nước, môi trường không khí nhưng
do quá trình vận chuyển, lắng đọng chúng di chuyển đến đất và gây ô nhiễm đất.
Bảng 2.6. Nguồn gốc công nghiệp của một số kim loại nặng.
Kim loại nặng

Nguồn gốc công nghiệp

As

Nước thải công nghiệp thủy tinh, sản xuất phân bón

Cd

Luyện kim, mạ điện, xưởng thuốc nhuộm, hơi thải chứa Cd

Cu

Luyện kim, công nghiệp chế đồ uống, sản xuất thuốc bảo vệ thực
vật( BVTV)

Cr

Luyện kim, mạ, nước thải xưởng in và nhuộm

Hg

Xưởng sản xuất hợp chất có chứa Hg, thuốc BVTV có chứa Hg

Pb

Nước thải luyện kim, BVTV, Nhà máy sản xuất pin, ắc quy, khí thải
chứa Pb

Zn

Nước thải luyện kim, xưởng dệt, nông dược chứa Zn và Phân lân

Ni

Nước thải luyện kim, mạ, luyện dầu, thuốc nhuộm
Nguồn: Tạp chí khoa học đất (2001)

14


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×