Đề tài: “Đánh giá hàm lượng kim loại nặng (As, Cd, Pb, Cu, Zn) trong môi trường đất tại làng nghề đúc nhôm, chì Văn Môn – Yên Phong - Bắc Ninh”.

Chia sẻ: Lê Hữu Lợi | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:83

Thêm vào BST

Báo xấu

391
lượt xem 152
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo luận văn - đề án 'đề tài: “đánh giá hàm lượng kim loại nặng (as, cd, pb, cu, zn) trong môi trường đất tại làng nghề đúc nhôm, chì văn môn – yên phong - bắc ninh”.', luận văn - báo cáo phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: “Đánh giá hàm lượng kim loại nặng (As, Cd, Pb, Cu, Zn) trong môi trường đất tại làng nghề đúc nhôm, chì Văn Môn – Yên Phong - Bắc Ninh”.

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài: “Đánh giá hàm lượng kim loại nặng (As, Cd, Pb, Cu, Zn) trong môi trường đất tại làng nghề đúc nhôm, chì Văn Môn – Yên Phong 1
MỤC LỤC 1.2.1. Mục đích của đề tài ................................................................................. 7 1.2.2. Ý nghĩa của đề tài.................................................................................... 7 2.1. KIM LOẠI NẶNG (KLN) VÀ CÁC DẠNG TỒN TẠI CỦA KLN TRONG ĐẤT, NGUỒN GỐC PHÁT SINH .................................................... 8 2.1.1. Kim loại nặng và các dạng tồn tại của kim loại nặng trong đất.............. 8 2.1.2. Nguồn gốc phát sinh kim loại nặng trong môi trường đất ...................... 9 - Hoạt động sản xuất nông nghiệp .................................................................... 9 - Hoạt động khai khoáng quặng chứa kim loại ............................................... 10 - Do trầm tích từ không khí............................................................................. 10 2.2. SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA KIM LOẠI NẶNG TỚI CÂY TRỒNG VÀ SỨC KHOẺ CON NGƯỜI ............................................................................. 11 2.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM ........................................................................ 15 2.3.1. Tình hình nghiên cứu kim loại nặng trong đất trên thế giới ................. 15 Bảng 1. Hàm lượng của một số kim loại nặng trong một số loại đất đá......... 16 Đơn vị: mg/kg.................................................................................................. 16 Bảng 2. Sự phát thải toàn cầu của một số nguyên tố kim loại nặng ............... 17 Đơn vị: 108 g/năm............................................................................................ 17 Bảng 3. Trị số trung bình kim loại nặng trong bùn cống rãnh thành phố....... 18 Đơn vị: ppm..................................................................................................... 18 2.3.2. Tình hình nghiên cứu kim loại nặng trong đất ở Việt Nam.................. 19 Bảng 5. Hàm lượng kim loại nặng ở tầng đất mặt trong một số loại đất ở Việt Nam ................................................................................................................. 20 Đơn vị: mg/kg.................................................................................................. 20 Ghi chú: ........................................................................................................... 20 Bảng 8. Hàm lượng Cd, Pb, As trong đất ở Bắc Cạn và Thái nguyên ........... 23 Đơn vị: mg/kg.................................................................................................. 23 Bảng 9. Đặc điểm của mẫu đất phân tích........................................................ 26 3.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................ 30 4.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI CỦA LÀNG NGHỀ VĂN MÔN................................................................................................................ 32 4.1.1. Điều kiện tự nhiên ................................................................................. 32 Bảng 10. Nhiệt độ không khí trung bình, số giờ nắng, lượng mưa, độ ẩm .... 33 4.1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội ...................................................................... 34 4.1.2.1. Tình hình sử dụng đất đai................................................................... 34 Biểu đồ 1. Cơ cấu sử dụng đất đai xã Văn Môn năm 2007 ............................ 34 4.1.2.2. Tình hình phát triển của các ngành kinh tế ........................................ 35 4.1.2.3. Cơ sở hạ tầng...................................................................................... 37 4.1.2.4. Dân số và lao động............................................................................. 37 2
Bảng 12. Tốc độ gia tăng dân số của xã Văn Môn giai đoạn 2004 - 2007..... 37 4.1.2.5. Y tế và giáo dục.................................................................................. 38 4.2. THỰC TRẠNG LÀNG NGHỀ Ở XÃ VĂN MÔN................................. 38 4.2.1. Tình hình sản xuất của làng nghề.......................................................... 38 4.2.2. Quy trình sản xuất và chất thải.............................................................. 40 Hình 3. Quy trình sản xuất đồ gia dụng của làng nghề Văn Môn .................. 41 4.3. HIỆN TRẠNG HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT XÃ VĂN MÔN...................................................................................................... 43 4.3.1. Hiện trạng hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp ................ 44 4.3.2. Hiện trạng hàm lượng kim loại nặng trong đất dùng cho mục đích dân sinh, vui chơi giải trí ....................................................................................... 49 4.3.3. Đánh giá sự ô nhiễm kim loại nặng trong đất xã Văn Môn.................. 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 58 TÀI LIỆU TRONG NƯỚC .......................................................................... 58 TÀI LI ỆU NƯỚC NGOÀI .......................................................................... 60 PHỤ LỤC A ................................................................................................... 61 Bảng 17. Kết quả phân tích nước thải làng nghề Mẫn Xá ....................... 62 Ghi chú: (Kphđ): Không phát hiện được ........................................................ 62 Bảng 18. Kết quả phân tích không khí làng nghề Mẫn Xá ....................... 63 Ghi chú: ( Kphđ ): Không phát hiện được ...................................................... 63 PHỤ LỤC B ................................................................................................... 64 Bảng 19. Giới hạn tối đa cho phép hàm lượng tổng số.............................. 65 Đơn vị: mg/ kg đất khô, tầng đất mặt.............................................................. 65 2. TCVN 7377: 2004 – Giá trị chỉ thị pH trong đất Việt Nam .................. 66 Bảng 20. Giá trị chỉ thị pH trong 6 nhóm đất chính của Việt Nam ......... 67 PHỤ LỤC C ................................................................................................... 68 Tên đề tài: ....................................................................................................... 75 GV. Nguyễn Thị Bích Hà.............................................................................. 75 Địa điểm thực hiện: Trung tâm quan trắc Tài nguyên và Môi trường ... 75 Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh ............................................. 75 Tªn ®Ò tμi:................................................................................................. 76 Địa điểm thực hiện: Trung tâm quan trắc Tài nguyên và Môi trường ... 76 Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh ............................................. 76 Lêi cam ®oan ............................................................................................. i Sinh viªn ............................................................................................................ i Vò ThÞ Thuú D−¬ng ......................................................................................... i Lời cám ơn .......................................................................................................ii Hà Nội, ngày 25 tháng 05 năm 2008...............................................................ii Sinh viên ...........................................................................................................ii Vũ Thị Thuỳ Dương.........................................................................................ii 3
MỤC LỤC.......................................................................................................iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................... v DANH MỤC BẢNG....................................................................................... vi DANH MỤC BIỂU ĐỒ.................................................................................vii DANH MỤC HÌNH.......................................................................................vii 4
PHẦN 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Đất là một thành phần quan trọng của môi trường, là một tài nguyên vô giá mà tự nhiên đã ban tặng cho con người. Đất là tư liệu sản xuất đặc biệt, là đối tượng lao động độc đáo, là một yếu tố cấu thành của hệ sinh thái Trái Đất. Trên quan điểm sinh thái học, đất là một tài nguyên tái tạo, là vật mang của nhiều hệ sinh thái khác trên trái đất. Với sức ép ngày càng tăng về dân số đã kéo theo sự phát triển mạnh về công nghiệp, đô thị hoá, việc làm và giao thông, làm cho tài nguyên đất bị khai thác mạnh và sự suy thoái môi trường ngày càng trở nên nghiêm trọng. Con người tác động vào đất cũng chính là tác động vào các hệ sinh thái mà đất “mang” trên mình nó. Như vậy, tuỳ thuộc vào phương thức đối xử của con người đối với đất mà đất có thể phát triển theo chiều hướng tốt và cũng có thể phát triển theo chiều hướng xấu. Cho nên việc bảo vệ môi trường đất, duy trì sức sản xuất lâu dài của đất là một trong những chiến lược quan trọng của nước ta trong việc sử dụng hợp lý và lâu bền các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Ngày nay, Việt Nam trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước nói chung, khu vực nông thôn nói riêng, các làng nghề có tác dụng rất lớn đối với sự chuyển đổi cơ cấu kinh tế, tạo việc làm và tăng thu nhập cho người dân lao động. Chỉ riêng các tỉnh đồng bằng sông Hồng đã có 203 làng nghề truyền thống được khôi phục và phát triển, đồng thời có tới 523 làng nghề mới được hình thành trong thời gian gần đây. Nhưng sự phát triển các 5
làng nghề trong thời gian qua còn mang tính tự phát, tình trạng ô nhiễm môi trường trong các làng nghề và các cơ sở sản xuất tại nông thôn ngày càng gia tăng. Tỉnh Bắc Ninh với 61 làng nghề trong đó có làng nghề đúc nhôm, chì Văn Môn có nhiều loại hình sản phẩm phong phú, đa dạng, với hình thức sản xuất linh hoạt đã tạo ra một lượng lớn hàng hoá, giải quyết công ăn việc làm và mang lại thu nhập cho người dân, góp phần phát triển kinh tế xã hội của xã Văn Môn nói riêng và của tỉnh Bắc Ninh nói chung. Tuy vậy, làng nghề Văn Môn cũng có những đặc trưng chung đối với các làng nghề khác như sự phát triển của làng nghề còn mang tính tự phát, không có quy hoạch, trình độ công nghệ còn thấp, lao động giản đơn, chưa được đào tạo đầy đủ cơ bản, chủ yếu dựa vào kinh nghiệm. Ý thức bảo vệ môi trường của dân làng nghề chưa cao, sản xuất chạy theo lợi nhuận và kinh tế, bất chấp độc hại, nguy hiểm gây ô nhiễm môi trường, thiếu các chính sách đồng bộ từ các cơ quan quản lý trung ương tới địa phương về hỗ trợ sản xuất và quản lý môi trường tại làng nghề. Tất cả các mặt hạn chế nêu trên đã tác động không chỉ tới sự phát triển chung của làng nghề mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất lượng môi trường và sức khoẻ cộng đồng. Mặt khác, do sản xuất quy mô nhỏ nằm rải rác trên khắp địa bàn xã đã tạo nên những nguồn thải nhỏ, khó tập trung và hầu như chưa được xử lý nên đã tác động tới môi trường đất toàn vùng. Vì vậy, để góp thêm tư liệu phân tích đánh giá hiện trạng môi trường đất ở các làng nghề tại tỉnh Bắc Ninh, chúng tôi tiến hành đề tài: “Đánh giá hàm lượng kim loại nặng (As, Cd, Pb, Cu, Zn) trong môi trường đất tại làng nghề đúc nhôm, chì Văn Môn – Yên Phong - Bắc Ninh”. 6
1.2. MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 1.2.1. Mục đích của đề tài - Xác định hàm lượng các kim loại nặng tổng số (As, Cd, Cu, Pb, Zn) trong môi trường đất tại làng nghề đúc nhôm, chì Văn Môn – Yên Phong - Bắc Ninh. - Đánh giá hiện trạng hàm lượng kim loại nặng trong đất tại Văn Môn. 1.2.2. Ý nghĩa của đề tài - Khuyến nghị cho UBND xã Văn Môn về tình trạng ô nhiễm kim loại nặng (KLN) trong môi trường đất từ đó xã có giải pháp hợp lý để xử lý chất thải rắn, chất thải lỏng. - Nâng cao nhận thức cho những người trực tiếp có liên quan đến sản xuất của làng nghề, cũng như tăng thêm vốn hiểu biết về phòng ngừa ô nhiễm môi trường trong các hoạt động sản xuất và đời sống sinh hoạt của nhân dân. - Góp phần tích cực vào việc bảo vệ sức khoẻ cộng đồng. - Góp phần nâng cao hiệu quả quản lý chất thải cho xã Văn Môn nói riêng và cho tỉnh Bắc Ninh nói chung, để thực hiện chỉ thị và quy chế quản lý chất thải của Chính phủ đã ban hành. 7
PHẦN 2 TỔNG QUAN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1. KIM LOẠI NẶNG (KLN) VÀ CÁC DẠNG TỒN TẠI CỦA KLN TRONG ĐẤT, NGUỒN GỐC PHÁT SINH 2.1.1. Kim loại nặng và các dạng tồn tại của kim loại nặng trong đất Thuật ngữ KLN nhằm nói tới bất cứ một nguyên tố nào có khối lượng riêng lớn (d > 5 g/cm3) và thể hiện độc tính ở nồng độ thấp. Tuy nhiên, độ độc của KLN còn phụ thuộc vào các dạng tồn tại của chúng ở trong đất.[7] 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 [7]. 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 oxit mangan.[7] - 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 cacbonat (CO32-) 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 8
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: Bao gồm 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. 2.1.2. Nguồn gốc phát sinh kim loại nặng trong môi trường đất Kim loại trong đất ban đầu một phần được sinh ra từ các quá trình hoạt động địa hoá của khoáng vật mẹ và đi vào đất thông qua quá trình phong hoá hoá học. Tuy nhiên, với quá trình phong hoá hoá học thì lượng kim loại đi vào đất là không đáng kể mà chủ yếu kim loại đi vào đất là do các hoạt động sản xuất của con người [8]. Các hoạt động đó bao gồm: - Hoạt động sản xuất công nghiệp + Công nghiệp nhựa: Co, Cr, Cd, Hg + Công nghiệp dệt: Zn, Al, Ti, Sn + Công nghiệp sản xuất vi mạch: Cu, Ni, Cd, Zn, Sb + Bảo quản gỗ: Cu, Cr, As + Mỹ nghệ: Pb, Ni, Cr - Hoạt động sản xuất nông nghiệp + Sử dụng phân bón hoá học: As, Cd, Mn, U, V và Zn trong một số phân 9
phốt phát. + Sử dụng phân chuồng: As, Cu, As, Zn + Sử dụng hoá chất bảo vệ thực vật: Cu, Mn và Zn trong thuốc trừ nấm, As và Pb trong thuốc sử dụng đối với cây ăn quả. + Nước tưới: có thể thải ra Cd, Pb, Se - Hoạt động khai khoáng quặng chứa kim loại + Đào, xới và cặn thải - nhiễm bẩn thông qua phong hoá, xói mòn do gió thải ra As, Cd, Hg, Pb. Cặn thải khếch tán do sông - trầm tích trên đất do lũ, nạo vét sông…thải ra As, Cd, Hg, Pb. + Vận chuyển trong quá trình tuyển quặng - vận chuyển theo gió lên trên đất thải ra As, Cd, Hg, Pb. Khai khoáng - nhiễm bẩn do bụi thải ra As, Cd, Hg, Pb, Sb, Se. + Công nghiệp sắt thép: Cu, Ni, Pb - Do trầm tích từ không khí + Nguồn từ đô thị và khu công nghiệp, bao gồm chất thải, thiêu huỷ cây trồng : Cd, Cu, Pb, Sn, Hg, V. + Công nghiệp luyện kim: As, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb + Khói linh động: Mo, Pb cùng với Br, Cl và V + Đốt cháy xăng, dầu (bao gồm các trạm xăng): As, Pb, Sb, Se, U, V, Zn và Cd - Kim loại từ rác thải + Bùn cặn: Cd, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, V, Zn + Rửa trôi từ đất: As, Cd, Fe, Pb + Phế thải: Cd, Cr, Cu, Pb, Zn + Đốt rác, bụi than: Cu và Pb Dựa vào nguồn gốc phát sinh kim loại trong môi trường đất ở trên, ta có thể thấy rằng, lượng kim loại nặng trong môi trường đất của làng nghề Văn 10
Môn có được ngoài do hoạt động phong hoá hoá học của quá trình hoạt động địa hoá của khoáng vật mẹ, còn do hoạt động sản xuất nông nghiệp và hoạt động sản xuất làng nghề mà chủ yếu là từ phế thải của làng nghề gây nên. Nguyên nhân chủ yếu là từ phế thải của làng nghề đổ ra môi trường. Chính vì vậy, vấn đề cấp bách hiện nay của xã Văn Môn nói riêng và của tỉnh Bắc Ninh nói chung là phải tìm ra cách quản lý và xử lý lượng phế thải do hoạt động sản suất làng nghề thải ra môi trường phù hợp với điều kiện thực tế của xã Văn Môn và của tỉnh Bắc Ninh. 2.2. SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA KIM LOẠI NẶNG TỚI CÂY TRỒNG VÀ SỨC KHOẺ CON NGƯỜI Ngày nay, với tốc độ phát triển mạnh mẽ của công nghiệp và hình thành nhiều thành phố lớn, vấn đề ô nhiễm ngày càng trở nên nghiêm trọng. Khói từ nhà máy, từ hoạt động giao thông làm ô nhiễm bầu khí quyển. Nước thải từ các nhà máy, khu dân cư làm ô nhiễm nguồn nước. Phế thải từ các khu công nghiệp, các làng nghề và việc sử dụng phân bón hoá học, bùn thải, thuốc bảo vệ thực vật trong nông nghiệp làm ô nhiễm nghiêm trọng nguồn tài nguyên đất. Tất cả những nguồn gây ô nhiễm này đều là nguyên nhân của sự tích tụ quá mức hàm lượng KLN trong đất và nước.[7] Với sự tích tụ quá mức lượng KLN trong môi trường đất đã làm cho thảm thực vật trên mặt đất bị mất đi, nhiều loài không thể sống được ở những vùng đất chứa lượng KLN quá cao. Đất giảm lượng tích luỹ mùn và trở nên chặt hơn, nghèo dinh dưỡng hơn. Những cây có thể mọc được ở những vùng đất chứa lượng KLN cao thì ngay trong bản thân chúng cũng sẽ chứa lượng KLN nhất định, và lượng KLN nhất định này cao hơn mức bình thường mà chúng có được do chúng hút các chất dinh dưỡng trong đất. Các KLN tích luỹ trong đất từ đó đi vào nông sản, thực phẩm và theo chuỗi thức ăn KLN trong đất sẽ được tích tụ trong thực vật và vào cơ thể con người. Nếu cơ thể con 11
người tích tụ lượng KLN càng lớn sẽ gây ra nhiều loại bệnh nguy hiểm ảnh hưởng tới sức khoẻ, và tính mạng của con người.[21] Tính độc của một số KLN tồn dư trong rau và trong cơ thể con người: * Tính độc của kẽm (Zn) - Đối với cây trồng: Sự dư thừa Zn 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 quá nhiều 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.[1, 21] - 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 ở trong gan, là bộ phận tích tụ chính của các nguyên tố vi lượng trong cơ thể, khoảng 2 g Zn được thận lọc mỗi ngày. Zn còn có khả năng gây ung thư đột biến, gây ngộ độc 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.[1, 21] * Tính độc của đồng (Cu) - Đối với cây trồng: Theo kết quả nghiên cứu của nhiều công trình cho thấy Cu có vai trò rất quan trọng đối với phát triển của cây trồng. Cây trồng thiếu Cu thường có tỷ lệ quang hợp bất thường, điều này cho thấy Cu có liên quan đến mức phản ứng oxit hoá của cây. Trong cây thiếu chất Cu thì quá trình oxit hoá Acid Ascorbic bị chậm, Cu hình thành một số lớn chất hữu cơ tổng hợp với Protein, Acid amin và một số chất khác mà chúng ta thường gặp trong nước trái cây. Ngoài những ảnh hưởng do thiếu Cu, thì việc thừa Cu cũng xảy ra những biểu hiện ngộ độc mà chúng có thể dẫn tới tình trạng cây chết . Lý do của việc 12
này là do dùng thuốc diệt nấm, thuốc trừ sâu, đã khiến cho chất liệu Cu bị cặn lại trong đất từ năm này qua năm khác, ngay cả bón phân Sulfat Cu cũng gây tác hại tương tự.[1, 21] - Đối với con người: Nguyên liệu dẫn đến ngộ độc Cu của con người có thể do uống nước qua hệ thống dẫn nước bằng Cu, ăn thực phẩm có chứa lượng Cu cao như Chocolate, nho, nấm, tôm,…, bơi trong các hồ bơi có sử dụng thuốc diệt tảo (Algaecides) có chứa Cu để làm vệ sinh hồ, uống bia hay rượu. Cu là một chất độc đối với động vật: Đối với người 1 g/kg thể trọng đã gây tử vong, từ 60 – 100 mg/1kg gây buồn nôn. Cu ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ do thiếu hụt cũng như dư thừa. Cu thiết yếu cho việc sử dụng sắt (Fe), bệnh thiếu máu do thiếu hụt Fe ở trẻ em đôi khi cũng được kết hợp với sự thiếu hụt Cu.[1, 21] * Tính độc của Cadmium (Cd) - 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 các cây, Cd tập trung cao trong các rễ cây hơn các bộ phận khác ở các loài yến mạch, đậu nành, cỏ, hạt bắp, cà chua, nhưng các loài này sẽ không phát hiện được khi tích lũy 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 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.[1, 21] - 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 13
trung ở trong thận lên trên 200 mg/kg trọng lượng tươi. Thức ăn là con đường chính mà Cd đi vào cơ thể, nhưng việc hút thuốc lá cũng là nguồn ô nhiễm KLN, những người hút thuốc lá có thể thấm vào cơ thể lượng Cd dư thừa từ 20 – 35 μgCd/ngày. 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 trong một số loại thực vật khác. Cd là một KLN có hại, nó vào cơ thể qua thực phẩm và nước uống, Cd dễ dàng chuyển từ đất lên rau xanh và bám chặt ở đó. Khi xâm nhập vào cơ thể Cd sẽ phá huỷ thận. Nhiều công trình cho thấy Cd gây chứng bệnh loãng xương, nứt xương, sự hiện diện của Cd trong cơ thể sẽ khiến việc cố định Ca 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 nhóm chất độc này.[1, 21] * Tính độc của Arsenic (As) - Đối với cây trồng: Arsenic 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 liền không quá lớn, thậm chí ở trên đất trồng tương đối nhiều As, cây trồng thường không chứa lượng As gây nguy hiểm. As khác hẳn một số KLN 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 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 rất nhạy cảm đối với độc tố As.[1, 21] - Đối với con người: Khi lượng độc tố As vượt quá ngưỡng, nhất là trong 14
thực vật, rau 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, phổi. As còn gây ra những chứng bệnh tim mạch như cao huyết áp, tăng nhịp tim và các vấn đề thần kinh. Đặc biệt khi uống nước có nhiễm As cao trong thời gian dài sẽ gây hội ứng đen da và ung thư da. [1, 21] * Tính độc của chì (Pb) - Đối với cây trồng: Sự dư thừa Pb cũng sẽ gây độc cho cây trồng khi hàm lượng Pb trong đất quá cao. - Đối với con người: Khi ăn phải một lượng Pb 25 – 30 g, nạn nhân thoạt tiên có thể thấy vị ngọt rồi chát, nghẹn ở cổ, nôn ra chất trắng, đau bụng dữ dội, mạch yếu, tê chân tay, co giật và tử vong. Khi cơ thể tích luỹ một lượng Pb đáng kể sẽ dần dần xuất hiện các biểu hiện nhiễm độc như hơi thở hôi, sưng lợi với viền đen ở lợi, da vàng, đau bụng dữ dội, táo bón, đau khớp xương, bại liệt chi trên, mạch yếu, nước tiểu ít, thường gây sảy thai ở phụ nữ có thai.[1, 21] 2.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 2.3.1. Tình hình nghiên cứu kim loại nặng trong đất trên thế giới Việc nghiên cứu KLN trong môi trường đất ở trên thế giới đã được tiến hành từ rất sớm. Năm 1964, Alter Mitchell đã tiến hành nghiên cứu và phân tích hàm lượng một số KLN trong một số loại đất đá (xem bảng 1).[8] 15
Bảng 1. Hàm lượng của một số kim loại nặng trong một số loại đất đá Đơn vị: mg/kg Nguyên Đá măcma Đá trầm tích tố Siêu bazơ Bazơ Axit Đá vôi Đá cát Đá phân (Serpentine) (Basalt) (Granite) kết lớp Cr 2.000-2.980 200 4 10-11 35 90-100 Mn 1.040-1.300 1.500-2.200 400-500 620-1.100 4-60 850 Co 110-150 35-50 1 0,1-4 0,3 19-20 Ni 2.000 150 0,5 7-12 2-9 68-76 Cu 10-42 90-100 10-13 5,5-15 30 39-50 Zn 50-58 100 40-52 20-25 16-30 10-120 Cd 0,12 0,13-0,2 0,09-0,2 0,028-0,1 0,05 0,2 Sn 0,5 1-1,5 3-3,5 0,5-4 0,5 4-6 Hg 0,004 0,01-0,08 0,08 0,05-0,16 0,03- 0,18-0,5 0,29 Pb 0,1-0,4 3-5 20-24 5,7-7 8-10 20-23 (Nguồn: Alter Mitchell, 1964 [8]) Dựa vào bảng 1 ta thấy tuỳ từng loại đá mà hàm lượng kim loại chứa trong chúng là khác nhau. 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 (bảng 2).[10] 16
Bảng 2. Sự phát thải toàn cầu của một số nguyên tố kim loại nặng Đơn vị: 108 g/năm Nguyên tố Tự nhiên Nhân tạo Sb 9,8 380 As 28 780 Cd 2,9 55 Cr 580 940 Co 70 44 Cu 190 2,600 Pb 59 20,000 Mn 6,100 3,200 Hg 0,4 110 Mo 11 510 Ni 280 980 Se 4,1 140 Ag 0,6 50 Sn 52 430 V 650 2,100 Zn 360 8,400 (Nguồn: Galloway & Freedmas, 1982 [10]) 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 [29]. Ở nước Anh, kết quả điều tra môi trường đất của 53 thành phố, thị xã 17
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.[5] 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. Theo Setevenson (1986), 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 [2]. Phân tích các mẫu bùn cống rãnh người ta thu được kết quả KLN ở bảng 3. Bảng 3. Trị số trung bình kim loại nặng trong bùn cống rãnh thành phố Đơn vị: ppm Bùn cống rãnh Al Fe Mn Cu Zn Pb Ni Cd Cr Hg Bùn cống rãnh 7280 2370 150 565 2220 520 100 28 1040 5 thành phố Bùn nhà máy dệt - - - 394 864 129 63 4 2490 - Bùn nhà máy - - - 81 255 29 18 2 117 - rượu Bùn nhà máy chế - - - 53 122 42 119 2 81 - biến gỗ Bùn cống rãnh ở - - - 800 3000 700 80 - 250 - Anh (Nguồn: Tan et al., 1971; Wild, 1993) 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 giới đã quy định mức ô nhiễm KLN (bảng 4). 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.[9] 18
Bảng 4. Hàm lượng tối đa cho phép (MAC) của các kim loại nặng được xem là độc đối với thực vật trong đất nông nghiệp Đơn vị: mg/kg Nguyên tố Áo Canada Balan Nhật Anh Đức Cu 100 100 100 125 50 50 Zn 300 400 300 250 150 300 Pb 100 200 100 400 50 500 (Nguồn: Kabata- Pendias, 1992 [9]) 2.3.2. Tình hình nghiên cứu kim loại nặng trong đất ở Việt Nam Ở Việt Nam đã có những nghiên cứu bước đầu về KLN trong đất, và đã chỉ ra rằng hàm lượng của các nguyên tố KLN (Cu, Pb, Zn, Cd,…) trong đất phụ thuộc nhiều vào nguồn gốc đá mẹ và mẫu chất hình thành nên các loại đất đó. Các tác giả Trần Công Tấu và Trần Công Khánh (1998) đã công bố hàm lượng KLN dạng tổng số và dễ tiêu ở tầng đất mặt 0 – 20 cm của một số loại đất đã đưa ra 7 độc tố (Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn) tập trung chủ yếu ở hai loại đất chính ở Việt Nam (bảng 5), trong đó đất feralit phát triển trên đá bazan có hàm lượng các nguyên tố trên (trừ Pb) cao nhất.[14] 19
Bảng 5. Hàm lượng kim loại nặng ở tầng đất mặt trong một số loại đất ở Việt Nam Đơn vị: mg/kg Loại đất Dạng Co Cr Fe Mn Ni Pb Zn TS 59,5 257,6 125091 1192 227,1 9,0 81,0 Đất Feralit phát triển trên đá bazan DĐ 0,46