ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------
Nguyễn Thị Mỹ Trang
ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ Ô NHIỄM CHÌ (Pb)
TRONG ĐẤT CỦA MỘT SỐ LOÀI THỰC VẬT TẠI
LÀNG NGHỀ ĐÔNG MAI, TỈNH HƯNG YÊN
Chuyên ngành: Khoa học môi trường
Mã số: 60440301
LUẬN VĂN THẠC SỸ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Chu Thị Thu Hà
PGS.TS. Nguyễn Kiều Băng Tâm
Hà Nội - 2016
LỜI CẢM ƠN
Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Chu Thị Thu Hà, hiện đang
công tác tại Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật và PGS.TS. Nguyễn Kiều Băng
Tâm, giảng viên trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, cùng
các thầy cô, và anh, chị trong bộ môn Sinh thái Môi trường đã tận tình chỉ bảo và
giúp đỡ em trong quá trình thực hiện luận văn thạc sĩ.
Em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu nhà trường, Ban chủ
nhiệm khoa Môi trường – Trường đại học Khoa học Tự nhiên đã quan tâm tạo điều
kiện giúp em hoàn thành luận văn thạc sĩ.
Luận văn này cũng khó có thể hoàn thành nếu không có sự giúp đỡ, trao đổi
thông tin của các bạn trong tập thể lớp K22- KHMT và sự hỗ trợ từ gia đình.
Luận văn trong quá trình hoàn thiện không thể tránh khỏi những sai sót và
hạn chế, do vậy em rất mong nhận được sự góp {, nhận xét, phê bình của qu{ thầy
cô và các bạn.
Người thực hiện
Nguyễn Thị Mỹ Trang
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................................ 10
1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................ 10
2. Mục tiêu đề tài ....................................................................................................... 11
3. Ý nghĩa đề tài ........................................................................................................ 11
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...................................................................................................... 13
1.1. Tổng quan về chì ................................................................................................ 13
1.1.1. Chì và ứng dụng của chì trong đời sống ......................................................... 13
1.1.2. Tác động của chì tới sức khỏe cộng đồng ....................................................... 14
1.2. Thực trạng ô nhiễm chì trên thế giới và Việt Nam ............................................ 15
1.2.1. Thực trạng ô nhiễm chì trên thế giới ............................................................... 15
1.2.2. Thực trạng ô nhiễm chì tại Việt Nam .............................................................. 17
1.3. Các phương pháp xử lý ô nhiễm chì trong đất ................................................... 22
1.3.1. Phương pháp hóa học ...................................................................................... 22
1.3.2. Phương pháp vật lý ......................................................................................... 23
1.3.3. Phương pháp sinh học: .................................................................................... 24
1.4. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phương pháp xử lý đất ô nhiễm bằng thực
vật tại Việt Nam ........................................................................................................ 27
1.5. Tổng quan về hai loài thực vật được chọn ......................................................... 29
1.5.1. Bấc nhọn .......................................................................................................... 29
1.5.2. Chút chít quả nhỏ .............................................. Error! Bookmark not defined.
1.6. Tổng quan về địa bàn nghiên cứu ...............ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. Error! Bookmark not defined.
2.1. Đối tượng nghiên cứu..................................ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
2.2. Phương pháp nghiên cứu .............................ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
2.2.1. Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu ........... Error! Bookmark not defined.
2.2.2. Phương pháp lấy và xử lý mẫu đất .................... Error! Bookmark not defined.
2.2.3. Phương pháp lấy và xử lý mẫu cây ................... Error! Bookmark not defined.
2.2.4. Phương pháp bố trí thí nghiệm .......................... Error! Bookmark not defined.
2.2.5. Phương pháp xác định pH đất ........................... Error! Bookmark not defined.
2.2.6. Phương pháp phân tích hàm lượng chì trong mẫuError! Bookmark not
defined.
2.2.7. Phương pháp xử lý số liệu ................................. Error! Bookmark not defined.
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN................................ Error! Bookmark not defined.
3.1. Hiện trạng ô nhiễm chì trong đất làng Đông MaiERROR! BOOKMARK NOT
DEFINED.
3.1.1. Độ pH của đất .................................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.2. Hàm lượng chì trong đất ................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.3. Đánh giá hiện trạng ô nhiễm chì trong đất ........ Error! Bookmark not defined.
3.2. Hàm lượng chì (Pb) trong thực vật .............ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
3.2.1. Sự sinh trưởng và hàm lượng chì trong thực vật trước thí nghiệm .......... Error!
Bookmark not defined.
3.2.2 Hàm lượng chì (Pb) sau thời gian trồng thực nghiệmError! Bookmark not
defined.
3.3. Bàn luận ......................................................ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
3.3.1. Đánh giá khả năng tích lũy chì của bấc nhọn và chút chít quả nhỏ so với các
loài thực vật khác. ....................................................... Error! Bookmark not defined.
3.3.2. Đánh giá khả năng xử lý ô nhiễm chì của bấc nhọn và chút chít quả nhỏ ...... Error!
Bookmark not defined.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... Error! Bookmark not defined.
PHỤ LỤC
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Hàm lượng Pb trong đất ở khu vực khai thác quặng Pb – Zn xã Tân Long – Đồng Hỷ - Thái Nguyên .............................................................................................................................................. 18
Bảng 1.2. Hàm lượng chì trong nước uống tại khu vực mỏ Chợ Điền .............................................. 19
Bảng 1.3. Hàm lượng chì trong đất tại Làng Hích ............................................................................. 21
Bảng 1.4: So sánh các phương pháp sử dụng thực vật xử l{ ô nhiễm .............................................. 27
Bảng 1.5: Đặc điểm thực vật học của bấc nhọn ................................................................................ 30
Bảng 1.6: Đặc điểm thực vật học của chút chít quả nhỏ ...................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 2.1. Tọa độ lấy mẫu đất................................................................ Error! Bookmark not defined.
Bảng 2.2. Tọa độ lấy mẫu thực vật........................................................ Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.1: pH trung bình của các nhóm đất tại làng Đông Mai ............. Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.2: Hàm lượng Pb trong đất trồng lúa và rau ............................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.3: Hàm lượng Pb trong các loại đất khác .................................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.4: Hàm lượng chì trong các mẫu gạo tại làng Đông Mai ........... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.5: Chỉ tiêu sinh trưởng của bấc nhọn trước thí nghiệm ............ Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.6: Chỉ tiêu sinh trưởng của chút chít quả nhỏ trước thí nghiệmError! Bookmark not defined.
Bảng 3.7: Hàm lượng chì (Pb) trong bấc nhọn và chút chít quả nhỏ trước thí nghiệmError! Bookmark not defined.
Bảng 3.8: Chỉ tiêu sinh trưởng của bấc nhọn trên đất đối chứng sau 1,5 thángError! Bookmark not defined.
Bảng 3.9: Chỉ số sinh trưởng của bấc nhọn trồng trên đất nhiễm chì sau 1,5 thángError! Bookmark not defined.
Bảng 3.10: Hàm lượng chì tích lũy trong bấc nhọn (mg/kg) trồng trên hai nhóm đất khác nhauError! Bookmark not defined.
Bảng 3.11: Chỉ số sinh trưởng của chút chít quả nhỏ trên đất đối chứng sau 1,5 thángError! Bookmark not defined.
Bảng 3.12: Chỉ số sinh trưởng của chút chít quả nhỏ trên ................... Error! Bookmark not defined.
đất nhiễm chì sau 1,5 tháng .................................................................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.13: Hàm lượng chì tích lũy trong chút chít quả nhỏ (mg/kg) trồng trên hai nhóm đất khác nhau ...................................................................................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.14: Sinh khối và hàm lượng Pb trong sinh khối dương xỉ theo từng nồng độError! Bookmark not defined.
Bảng 3.15: So sánh khả năng tích lũy chì của dương xỉ, bấc nhọn, chút chít quả nhỏ trong thân qua 1,5 tháng ............................................................................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.16: Hàm lượng Pb trong đất là tích lũy trong cây sậy ............... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.17: Nồng độ Pb trong cỏ vetiver, bấc nhọn và chút chít quả nhỏ (ppm)Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.18: Sự tích lũy chì của bốn loài thực vật làng Đông Mai ........... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.19: Hàm lượng chì được xử l{ trên 1ha trồng cây .................... Error! Bookmark not defined.
DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1: Biểu đồ độ pH trong đất tại khu vực làng Đông Mai và lân cậnError! Bookmark not defined.
Hình 3.2: Biểu đồ hàm lượng Pb trung bình trong các loại đất trồng lúa và rauError! Bookmark not defined.
Hình 3.3: Biểu đồ hàm lượng chì trong một số mẫu đất khác tại làng Đông Mai và khu vực lân cậnError! Bookmark not defined.
Hình 3.4: Biểu đồ so sánh chỉ tiêu sinh trưởng trung bình của bấc nhọn trước và sau khi trồng thực nghiệm trên đất đối chứng và đất ô nhiễm Pb. .................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.5: Sự phát triển của bấc nhọn sau một tháng (12/4/2016) ....... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.6: Biểu đồ sự tích lũy chì trong các mẫu bấc nhọn .................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.7: Biểu đồ hàm lượng Pb tích lũy trong bấc nhọn ..................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.8: Biểu đồ so sánh chỉ tiêu sinh trưởng trung bình của chút chít quả nhỏ trước và sau khi trồng thực nghiệm trên đất đối chứng và đất ô nhiễm Pb. .................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.9: Sự phát triển của chút chít quả nhỏ sau một tháng (12/4/2016)Error! Bookmark not defined.
Hình 3.10: Sự tích lũy của chì trong các mẫu chút chít quả nhỏ ........... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.11: Biểu đồ hàm lượng Pb tích lũy trong chút chít quả nhỏ. .... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.12: Biểu đồ so sánh hàm lượng chì tích lũy trong ba loại cây ... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.13: Lá non bị trắng ở cây bấc nhọn sau 2 tháng ....................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.14: Biểu đồ so sánh hàm lượng Pb trong bấc nhọn và chút chít quả nhỏError! Bookmark not defined.
Hình 3.15: Biểu đồ hàm lượng Pb được xử l{ trên 1ha đất của ........... Error! Bookmark not defined.
bấc nhọn và chút chít quả nhỏ .............................................................. Error! Bookmark not defined.
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
KLN: kim loại nặng
WHO: World Health Organization – Tổ chức Y tế Thế giới
CDC: The Centers for Disease Control and Prevention – Trung tâm kiểm soát và
phòng ngừa dịch bệnh (Hoa Kz)
UBND: Ủy ban nhân dân
BTNMT: Bộ Tài nguyên Môi trường
BYT: Bộ Y tế
EDTA: Ethylenediaminetetraacetic acid
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
QCVN: Quy chuẩn Việt Nam
COD: Chemical Oxygen Demand
FAO: Food and Agriculture Organization – Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp
EC: European Commission - Ủy ban Châu Âu
ppb: parts per billion – một phần tỷ
ppm: parts per million – một phần triệu
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Chì là một kim loại nặng (KLN) có tính độc, có thể gây tổn hại cho hệ thần kinh,
đặc biệt là ở trẻ em và có thể gây ra các chứng rối loạn não và máu. Ngộ độc chì chủ yếu
từ đường thức ăn hoặc nước uống có nhiễm chì *55+. Chì cũng gây ra tác hại lâu dài ở
người lớn như làm tăng nguy có thể gây sẩy thai, thai chết lưu, sinh non và sinh thiếu
cân cũng như các dị tật nhỏ [56]. Ảnh hưởng của chì cũng làm giảm vĩnh viễn khả năng
nhận thức của trẻ em khi tiếp xúc ở mức cực kz thấp [46]. Qua xét nghiệm của Trung
tâm Chống độc và bệnh viện Nhi Trung Ương, phát hiện 378 trẻ em tại làng Đông Mai bị
nhiễm độc chì. Ngoài ra, theo kết quả lấy mẫu xét nghiệm nồng độ chì của Viện Sức
khỏe nghề nghiệp và Môi trường vào giữa năm 2015, cho thấy mẫu đất, nước, không khí
và rau xanh tại làng Đông Mai cao hơn nhiều lần cho phép, đặc biệt mẫu nước lấy tại
kênh và rãnh thoát nước vượt 1.000 lần mức cho phép [66]. Tất cả những con số này đã
cho thấy việc xử l{ ô nhiễm chì trong đất của làng Đông Mai đang là vấn đề vô cùng cấp
thiết.
Trong năm 2013, Trung tâm Môi trường và Phát triển cộng đồng (Hội Bảo vệ
thiên nhiên và Môi trường Việt Nam) đã phối hợp với Chi cục Bảo vệ Môi trường và địa
phương thực hiện “Dự án khắc phục ô nhiễm chì trong đất tại thôn Đông Mai” [17]. Tuy
nhiên chi phí cho phương pháp này rất cao, chỉ phù hợp khi thực hiện trên quy mô nhỏ.
Trong khi đó, tình trạng ô nhiễm chì trong đất lại xảy ra trên diện rộng. Do vậy, vấn đề
đặt ra là tìm một phương pháp khác đơn giản, tiết kiệm chi phí hơn lại vừa có hiệu quả
cao trong xử l{ ô nhiễm chì trong đất.
Trong nhiều năm trở lại đây, phương pháp sử dụng thực vật để xử l{ KLN trong
đất đã được các nhà khoa học trong và ngoài nước rất quan tâm bởi phương pháp đơn
giản, chi phí đầu tư thấp, có thể áp dụng trên phạm vi rộng và đặc biệt thân thiện với
10
môi trường, ít tạo ra sự xáo trộn đối với cấu trúc đất. Vậy nên đây sẽ là một hướng đi
hợp l{ và hiệu quả để xử l{ ô nhiễm chì ở những vùng đất đã bị nhiễm độc.
Khảo sát tại tại làng Đông Mai, tỉnh Hưng Yên, bấc nhọn (Hymenachne
acutigluma) và chút chít quả nhỏ (Rumex microcarpus) đều phát triển rất tốt ở những
khu vực đất nhiễm chì nặng.
Xuất phát từ thực tế trên, tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Đánh giá khả năng
xử lý ô nhiễm Chì (Pb) trong đất của một số loài thực vật tại làng nghề Đông Mai, tỉnh
Hưng Yên” nhằm góp phần tìm ra hướng đi thích hợp trong việc lựa chọn các loại cây
phù hợp xử l{ chì trong đất ô nhiễm tại làng Đông Mai nói riêng và ứng dụng thực vật xử
l{ KLN nói chung.
2. Mục tiêu đề tài
• Mục tiêu tổng quát
Bước đầu thăm dò ở quy mô chậu vại để lựa chọn được loại cây có khả năng tích
lũy, xử l{ ô nhiễm chì trong đất hiệu quả nhất. Từ đó làm cơ sở đưa ra hướng đề xuất
loại cây thích hợp để ứng dụng rộng rãi trong xử l{ ô nhiễm chì trong đất tại làng Đông
Mai, tỉnh Hưng Yên.
Mục tiêu cụ thể •
- Đánh giá khả năng sinh trưởng và phát triển của bấc nhọn và chút chít quả nhỏ
trong môi trường đất ô nhiễm kim loại chì.
- Đánh giá khả năng hấp thụ, tích lũy kim loại chì của bấc nhọn và chút chít quả nhỏ
trên thân, lá để xử l{ ô nhiễm.
- Đề xuất loài thực vật có tính ứng dụng cao trong việc xử l{ ô nhiễm chì trong
đất.
1. 3. Ý nghĩa đề tài
• Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
- Nghiên cứu góp phần làm sáng tỏ khả năng sinh trưởng, phát triển và tích lũy chì
của hai loài thực vật được chọn.
11
Kết quả của đề tài là cơ sở đóng góp cho việc nghiên cứu, ứng dụng sử dụng thực -
vật xử l{ ô nhiễm KLN trong đất.
• Ý nghĩa trong thực tiễn
Đề tài là tư liệu tham khảo, làm cơ sở xác định tính khả thi trong việc sử dụng loại
cây nào để ứng dụng rộng rãi để phục hồi đất ô nhiễm chì tại làng Đông Mai nói riêng và
ở Việt Nam nói chung.
12
Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2. 1.1. Tổng quan về chì
1.1.1. Chì và ứng dụng của chì trong đời sống
Chì (Pb) là một KLN độc hại có sẵn trong tự nhiên, được công nhận là một mối
nguy hiểm cho môi trường và con người [37]. Chì nguyên chất hoà tan kém, nó
thường có hóa trị II và đôi khi là IV. Trong nước chì chủ yếu tồn tại ở dạng hoá trị II.
Chì từng được sử dụng phổ biến hàng ngàn năm trước do sự phân bố rộng rãi của
nó, dễ chiết tách và dễ gia công. Trong công nghiệp, nó là một kim loại có ích và vẫn
đang được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, ví dụ, trong sản xuất đạn chì,
sản xuất pin, công nghiệp lọc chì, và được sử dụng trong quá trình luyện bạc và vàng
13
[37]. Ứng dụng phổ biến nhất của chì là chế tạo pin và làm tấm điện cực trong ắc quy
chì – axit.
Chì được sử dụng trong ngành công nghiệp xây dựng để chống nước cho
những tấm lợp và tấm ốp. Khả năng hấp thụ tốt tia phóng xạ và tia Rơnghen của chì
khiến nó được ứng dụng rộng rãi trong các sản phẩm như tấm ngăn chống phóng xạ
hạt nhân, cửa chì, kính chì X quang sử dụng trong các bệnh viện, viện nghiên cứu…
Ngoài ra chì cũng được sử dụng trong nhiều sản phẩm khác, ví dụ như bột màu, sơn,
hàn, kính màu, thủy tinh pha lê, đạn dược, men gốm, đồ trang sức, đồ chơi và trong
một số mỹ phẩm và loại thuốc truyền thống...[56].
1.1.2. Tác động của chì tới sức khỏe cộng đồng
Chì là một kim loại độc có thể gây tổn hại cho hệ thần kinh và có thể gây ra các
chứng rối loạn não và máu *56]. Đối với trẻ em, mức hấp thụ chì cao gấp 3 - 4 lần so với
người lớn. Hơn nữa, trẻ em trong độ tuổi tò mò, thường có động tác cho tay vào mồm,
vì vậy trẻ em có nguy cơ nuốt phải chì cao hơn người lớn với cùng một nguồn ô nhiễm
như đất nhiễm chì, sơn chứa chì… Chì có thể gây hậu quả nghiêm trọng cho sức khỏe
của trẻ em. Ở mức độ phơi nhiễm cao, chì tấn công não và hệ thống thần kinh trung
ương gây ra tình trạng hôn mê, co giật và thậm chí tử vong [56]. Sau ngộ độc chì, trẻ vẫn
có thể bị chậm phát triển, rối loạn hành vi và người ta cho rằng những ảnh hưởng từ chì
tới hệ thần kinh như vậy là không thể khôi phục. Tiếp xúc với đất ô nhiễm chì, bụi chì do
tái chế pin và khai thác khoáng sản đã gây ra nhiễm độc chì hàng loạt và nhiều trường
hợp tử vong ở trẻ em tại Nigeria, Senegal và các nước khác [56].
Chì tích tụ ở xương, cản trở chuyển hóa canxi bằng cách kìm hãm sự chuyển hóa
vitamin D, gây độc cả cơ quan thần kinh trung ương lẫn thần kinh ngoại biên *56+. Đặc
biệt, chì gây tác động mãn tính tới phát triển trí tuệ. Ngộ độc chì còn gây ra biến chứng
viêm não ở trẻ em [55].
14
Tiếp xúc lâu ngày với chì có thể làm cho chân, tay yếu đi. Đối với phụ nữ mang
thai, khi tiếp xúc với chì ở mức cao có thể bị sẩy thai, sinh non, sinh thiếu cân. Tiếp xúc
lâu dài và liên tục với chì làm giảm khả năng sinh sản ở nam giới [55]. Ngoài ra, chì còn
tác động lên hệ thống enzyme vận chuyển hiđro gây nên một số rối loạn cơ thể, trong
đó chủ yếu là rối loạn bộ phận tạo huyết (tủy xương). Tùy theo mức độ nhiễm độc có
thể gây ra những tai biến, nếu nặng có thể gây tử vong [56]. Bên cạnh đó, chì còn được
xem là một trong những yếu tố dẫn tới sự gia tăng nguy cơ về các bệnh tim mạch, sự
xơ vữa động mạch [44].
Chì trong cơ thể được phân tán đến não, gan, thận và xương. Nó được giữ lại
trong răng và xương rồi tích lũy theo thời gian. Chì trong xương được phân tán vào
máu trong quá trình mang thai và trở thành một nguồn gây phơi nhiễm cho thai nhi.
Khi sinh ra trẻ có khả năng bị dị tật bẩm sinh hoặc chậm phát triển [56]. Chì không
đóng bất kể một vai trò sinh l{ và tham gia phản ứng sinh hóa nào trong cơ thể,
ngưỡng an toàn dành cho chì là không hề có. Mức độ tiếp xúc với chì tăng sẽ làm tăng
mức độ nghiêm trọng của các triệu chứng ngộ độc chì. Thậm chí ngay cả nồng độ chì
trong máu thấp là 5 µg/dL (từng là mức an toàn theo WHO) cũng có thể dẫn đến tình
trạng suy giảm trí thông minh ở trẻ em, rối loạn hành vi và gây khó khăn trong quá
trình học tập [56]. Bất kể một lượng nhỏ của chì nào cũng sẽ gây hại cho cơ thể [55].
3. 1.2. Thực trạng ô nhiễm chì trên thế giới và Việt Nam
1.2.1. Thực trạng ô nhiễm chì trên thế giới
Nguồn quan trọng của ô nhiễm chì bao gồm khai thác mỏ, luyện kim, hoạt động
sản xuất và tái chế chì. Bên cạnh đó, một số quốc gia vẫn tiếp tục sử dụng sơn pha chì,
xăng pha chì và nhiên liệu hàng không pha chì. Hơn ba phần tư số lượng tiêu thụ chì trên
toàn thế giới là để sản xuất ắc quy chì-axít cho xe có động cơ [56]. Nước uống được
cung cấp qua các đường ống dẫn có chứa chì hoặc ống nối bằng mối hàn chì [64]. Tuy
nhiên, phần lớn nguyên nhân gây ô nhiễm chì là do các hoạt động tái chế chì [56].
15
Đầu tháng tư năm 2014, bang Michigan (Mỹ) quyết định tiết kiệm ngân sách
bằng cách chuyển nguồn cung cấp nước cho thành phố Flint từ hồ Huron ở Detroit
sang sông Flint, một dòng sông từng bị ô nhiễm rất nặng. Nước sông có đặc tính ăn
mòn lại không được xử l{ đúng tiêu chuẩn nên khi chảy qua hệ thống đường ống cũ
làm từ sắt và chì ở Flint, chì đã phát tán vào trong nước [64]. Tháng 2/2015, các nhà
nghiên cứu tại Đại học Virginia Tech, Mỹ, tiến hành thử nghiệm tại một hộ gia đình và
phát hiện hàm lượng chì trong nước ở mức từ 200 ppb đến 13.200 ppb trong khi hàm
lượng chì tối đa cho phép trong nước uống của WHO là 10 ppb. Khi tình trạng ô nhiễm
nước chính thức được xác nhận, thành phố Flint bắt đầu thực hiện các giải pháp an
toàn và sử dụng lại nguồn nước hồ Huron, Detroit kể từ tháng 10/2015 [65].
Sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế Trung Quốc có một phần rất lớn do sự phát
triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp nước này, đồng thời kéo theo sự gia tăng việc tiêu thụ
năng lượng và ô nhiễm môi trường. Trong tháng 6 năm 2010, 51 trẻ em dưới 16 tuổi ở tỉnh
Giang Tô phía đông Trung Quốc đã được phát hiện có nồng độ chì trong máu vượt mức. Đặc
biệt là trường hợp một cậu bé 4 tuổi đo được lượng chì trong máu ở mức 36,4 µg/dL [50].
Năm 2011, chính quyền tỉnh An Huy, Trung Quốc đã đóng cửa hai nhà máy pin vì cho rằng
đây là nguyên nhân gây ngộ độc chì của người dân sống ở gần đấy. Trong số những người bị
ảnh hưởng có những trẻ chỉ mới vài tháng tuổi, phát hiện nồng độ chì trong máu là 24,5
µg/dL, và các triệu chứng của nhiễm độc chì, như chán ăn và mệt mỏi [36+. Trong khi đó, theo
Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa dịch bệnh (CDC), ngưỡng an toàn của chì trong máu trẻ
em là 10 µg/dL (1997) và giảm xuống còn 5 µg/dL (tháng 5 năm 2012). Tức là trẻ đã bị nhiễm
vượt ngưỡng an toàn từ 7 – 5 lần. Theo Hiệp hội Công nghiệp pin Trung Quốc, có hơn 1.400
nhà sản xuất pin tại Trung Quốc, trong đó sản xuất được hơn 30,5 tỷ quả pin trong năm 2005
và 13,9 tỷ trong số đó được sử dụng ở Trung Quốc [38+. Công nghệ để xử l{ ắc quy chì-axit ở
Trung Quốc vào những năm 2005 -2008 còn lạc hậu. Có rất nhiều trường hợp, pin được đổ
vào các bãi chôn lấp, hoặc tồn lại trong kho do thiếu các phương tiện xử l{ thích hợp [38].
Chính vì vậy tình trạng ô nhiễm chì là không thể tránh khỏi.
16
Vào khoảng năm 2000, tại thành phố Haina (Cộng hòa Dominica), có một công việc
rất phổ biến của người dân là tái chế ắc- quy. Theo Liên Hiệp Quốc, người dân Haina được
đánh giá là có lượng chì trong máu cao nhất trên Thế giới vào thời điểm đó. Và hầu như
toàn bộ người dân Haina khi đó đều có dấu hiệu ngộ độc chì. Các nghiên cứu của Viện
Blacksmith cho thấy rằng ít nhất 28% trẻ em cần điều trị thải độc chì ngay lập tức và 5% có
nồng độ chì trong máu > 79 µg /dL, khiến các em có nguy cơ di chứng thần kinh nghiêm
trọng tại thời điểm nghiên cứu [62].
Vào tháng 3 năm 2016, Malaysia đã tiến hành một loạt các nghiên cứu nhằm xác
định nồng độ chì trong các loại sơn ở nước này. Trong khi tiêu chuẩn an toàn về hàm
lượng chì trong sơn ở Malaysia là không quá 90 ppm thì kết quả là 41% các mẫu sơn có
hàm lượng chì tổng số cao hơn 600 ppm (gấp 6,6 lần tiêu chuẩn), 31% có hàm lượng chì
trên 10.000 ppm (gấp 111 lần tiêu chuẩn). Đặc biệt mẫu có hàm lượng chì cao nhất lên
đến 150.000 ppm (gấp 1666 lần tiêu chuẩn) [45]. Kết quả này cho thấy thực trạng đáng
báo động về tình trạng sử dụng sơn chứa chì tại Malaysia. Và chỉ ra nguy cơ phơi nhiễm
chì, ảnh hưởng lớn đến sức khỏe của người dân.
Tại Indonesia, tính tới năm 2016, có hơn 200 lò tái chế chì, trong đó có 71 lò với
quy mô lớn ở Jakarta, nơi có hơn 20 triệu người đang sinh sống. Tại làng Pesarean
(Indonesia), một ngôi làng chuyên tái chế chì, hàm lượng Pb trong không khí lên tới
128.672 μg/m3 gấp 55 lần so với khu vực không có hoạt động tái chế chì là 2317 μg/m3.
Nồng độ Pb trong đất tại 82 điểm khảo sát tại làng Pesarean dao động ở mức thấp nhất
là 0 ppm và cao nhất 398.000 ppm (gấp 995 lần mức khuyến nghị của WHO). Một nửa
trong số các mẫu thí nghiệm đều cao hơn mức khuyến nghị 400 ppm của WHO [28].
1.2.2. Thực trạng ô nhiễm chì tại Việt Nam
Tại Việt Nam tình trạng ô nhiễm KLN, đặc biệt là chì xuất hiện ở rất nhiều địa
phương với những nguyên nhân khác nhau. Việc khai khoáng các mỏ kim loại chì – kẽm
[20]; nước thải công nghiệp từ các nhà máy, khu công nghiệp; rác thải đô thị; lạm dụng
17
hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu *2+ và việc sản xuất pin, ắc quy và hoạt động tái
chế chì.
Hoạt động khai thác khoáng sản trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên đang phát triển
nhanh chóng. Riêng nhóm khoáng sản kim loại có 47 mỏ và điểm quặng. Những mỏ kim loại
có trữ lượng lớn là mỏ chì làng Hích, mỏ sắt Trại Cau, mỏ Barit – Hợp Tiến I ở Đồng Hỷ…
[21]. Tuy nhiên, do sử dụng công nghệ lạc hậu, đa phần khai thác theo kiểu lộ thiên… nên
đất tại các khu vực khai khoáng đều bị ô nhiễm, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng đất và
gián tiếp ảnh hưởng đến sức khỏe, đời sống của người dân trong khu vực. Kết quả thí
nghiệm của Lương Thị Thúy Vân (2012) cho thấy rõ tình trạng ô nhiễm đất tại xã Tân Long,
huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên [19].
Bảng 1.1. Hàm lượng Pb trong đất ở khu vực khai thác quặng Pb – Zn xã Tân Long – Đồng Hỷ - Thái Nguyên
Ký hiệu mẫu Pb (mg/kg)
TL1 0,035
TL2 13028,00
TL3 81,500
TL4 2991,50
TL5 5412,37
TL6 1535,78
TL7 6156,56
QCVN 03:2008/BTNMT 70
(Nguồn: [19])
18
Có thể thấy hàm lượng Pb cao nhất lên tới 13.028 mg/kg, gấp 186 lần so với quy
chuẩn Việt Nam (QCVN). Điều này cho thấy tình trạng ô nhiễm kim loại chì trong đất tại
khu vực mỏ khai khoảng vô cùng nặng nề, và tất yếu sẽ ảnh hưởng đến nguồn nước và
sức khỏe người dân ở khu vực lân cận.
Kết quả của một nghiên cứu ở khu vực mỏ Chợ Điền, một trong những mỏ chì và
kẽm lớn nhất ở tỉnh Bắc Kạn, đã chỉ ra rằng ô nhiễm Pb trong nước uống và nước mặt tại đó
đang là một vấn đề rất đáng quan tâm khi có tới 45% các mẫu xét nghiệm có chứa Pb lên
tới 0,05 mg/l gấp 5 lần so với tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) [47].
Bảng 1.2. Hàm lượng chì trong nước uống tại khu vực mỏ Chợ Điền
Loại nước Hàm lượng Pb (mg/L)
Giếng khoan 30 (0-121)
Suối 12 (0-32)
Giếng đào 13,5 (9-18)
1329/2002/BYT/QĐ 10
Tiêu chuẩn nước uống của Mỹ 15 (USA drinking water standard)
(Nguồn: [47])
Theo kết quả trên, không phải tất cả các mẫu đều nhiễm Pb nhưng loại nước nào
cũng đều có mẫu nhiễm Pb. Cao nhất là tại mẫu nước giếng khoan, hàm lượng Pb lên tới
121 mg/L, gấp 12 lần so với tiêu chuẩn của Bộ Y tế.
Kết quả nghiên cứu của Đặng Thị An và các cs (2008) tại Làng Hích, Tân Long, Thái
Nguyên cũng cho thấy tình trạng ô nhiễm chì tại khu vực này [1].
19
20
Bảng 1.3. Hàm lượng chì trong đất tại Làng Hích
STT Địa điểm Hàm lượng Pb so với trọng lượng khô (ppm)
1 Bãi thải mới 5300 – 9200
2 Khu đất giáp bãi thải mới 164 – 904
3 27,9 – 35,8 Vườn nhà dân gần bãi thải mới
4 Bãi thải cũ 1100 – 1300
5 Ruộng lúa giáp bãi thải cũ 1271 – 3953
6 230 – 360 Vườn nhà dân gần bãi thải cũ
TCVN 7209 – 2002 70
(Nguồn: [1])
Theo kết quả nghiên cứu trên, tất cả các mẫu đất tại làng Hích đều nhiễm chì. Cao
nhất là ở khu vực bãi thải mới, gấp 131 lần TCVN. Phần đất duy nhất trong giới hạn cho phép
là đất vườn nhà dân gần bãi thải mới. Điều này có lẽ do tại thời điểm đo, bãi thải mới hoạt
động chưa đủ lâu khiến lượng chì ô nhiễm chưa có khả năng phát tán rộng.
Các nhà máy sản xuất pin, ắc-quy cũng là một nguồn gây ô nhiễm chì. Trong một
nghiên cứu của Diệp Thị Mỹ Hạnh (2007) đã xác định hàm lượng chì trong đất xung
quanh đường cống thoát nước thải của nhà máy pin ắc-quy Đồng Nai. Kết quả phân tích
cho thấy hàm lượng chì trong đất ở khu vực này lên tới 10.900 mg/kg [6]. So với hàm
lượng chì cho phép trong đất công nghiệp là 300 mg/kg (theo QCVN 03-
MT:2015/BTNMT) thì mẫu đất ở khu vực nhà máy pin này có hàm lượng chì cao gấp 36
lần.
21
Một nguồn gây ô nhiễm chì khác đó là từ việc tái chế chì. Điển hình ở đây chính là
làng nghề tái chế chì Đông Mai. Theo kết quả nghiên cứu của Takashi Fujimori và các c.s
(2016) ở làng Đông Mai vào năm 2013, 98% các mẫu đất đều có hàm lượng chì vượt quá
tiêu chuẩn của Việt Nam. 95% các mẫu có hàm lượng trên 500 mg/kg và 35% các mẫu có
hàm lượng trên 2000mg/kg. Năm 2011, kiểm tra hàm lượng chì trong máu của 93 người
dân làng Đông Mai (trong đó có 23 trẻ em) cho thấy hàm lượng Pb trong khoảng 14 -122
µg/dL [34+ cao hơn gấp 12 lần so với mức khuyến nghị của WHO.
4. 1.3. Các phương pháp xử lý ô nhiễm chì trong đất
1.3.1. Phương pháp hóa học 1.3.1.1. Phương pháp rửa đất
Phương pháp lọc, rửa đất bị ô nhiễm sử dụng nước, chất phản ứng, và các dung
dịch hoặc các loại khí khác. Dựa vào trao đổi ion, kết tủa, hấp phụ, các KLN từ đất đi vào
pha lỏng [54]. Dung dịch làm sạch đất có thể trung tính hoặc chứa các yếu tố hoạt tính
bề mặt. Các chất thường dùng trong các dung dịch làm sạch đất là HCl, EDTA, HNO3 và
CaCl2 [24]. Tuy nhiên việc sử dụng EDTA thường rất tốn kém và có thể gây ô nhiễm thứ
cấp vì thế người ta sử dụng một axit hữu cơ khác là EDDS (ethylenediaminedisuccinic
acid) để rửa đất ô nhiễm với nồng độ Pb = 1350 mg/kg [39]. Quá trình này sẽ làm giảm
nồng độ kim loại trong đất và tạo ra một dịch lỏng với nồng độ kim loại cao để tiếp tục
xử l{.
1.3.1.2. Phương pháp cố định hóa học
Phương pháp cố định hóa học (chemiscal fixation) là thêm thuốc thử hoặc vật liệu
vào trong đất bị ô nhiễm để khiến các KLN trở nên không hòa tan hoặc tính di động
thấp, theo đó làm giảm sự di chuyển của các KLN vào nước, thực vật và môi trường khác
để phục hồi đất [61]. Phương pháp này phù hợp với đất ô nhiễm với nồng độ thấp KLN,
tuy nhiên nó có thể làm thay đổi cấu trúc đất tại một số nơi và gây ảnh hưởng đến các vi
sinh vật trong đất [60].
22
1.3.1.3. Kỹ thuật thủy tinh hóa
Nguyên tắc của phương pháp này là nung chảy đất ở nhiệt độ 1400 – 2000oC
đồng thời xử l{ các chất hữu cơ bị bay hơi và phân hủy. Hơi nước, các chất khí được thu
bằng hệ thống xử l{ khí thải. Những chất rắn bị nóng chảy sau khi làm nguội sẽ ở dạng
tinh thể thủy tinh đồng thời “khóa” các KLN ở bên trong *60+. Theo nghiên cứu, loại thủy
tinh này bền vững gấp 10 lần so với bê tông. Nhìn chung, công nghệ này có hiệu quả cao
trong việc loại bỏ KLN, tuy nhiên phức tạp, cần quá nhiều năng lượng để nung chảy và
tốn kém, khó ứng dụng rộng rãi *33].
1.3.2. Phương pháp vật lý
Phương pháp vật l{ bao gồm thay thế đất và phương pháp khử hấp thu nhiệt.
1.3.2.1. Phương pháp thay thế đất
Thay thế đất nghĩa là sử dụng đất sạch để thay thế một phần hoặc toàn bộ đất
bị ô nhiễm với mục đích pha loãng nồng độ chất ô nhiễm, làm tăng năng suất của đất
do đó khắc phục tình trạng ô nhiễm [59]. Việc thay thế đất có thể cô lập đất ô nhiễm
và hệ sinh thái, như vậy làm giảm ảnh hưởng của nó đối với môi trường. Tuy nhiên,
công nghệ này có chi phí cao, phù hợp với diện tích đất nhỏ bị ô nhiễm nghiêm trọng
[61]. Phương pháp này đã được áp dụng trong dự án “Khắc phục ô nhiễm chì tại làng
nghề tái chế chì thôn Đông Mai” năm 2013. Theo đó đất nhiễm chì được xử l{ theo
phương pháp che phủ bằng đất sạch hoặc cát sạch hoặc đổ bê tông hoặc lát gạch
nhằm cách ly lớp đất ô nhiễm, với tổng diện tích đất đã xử l{ là 1.953 m2[17].
1.3.2.2. Phương pháp khử hấp thu nhiệt
Phương pháp khử hấp thu nhiệt dựa trên cơ sở làm bay hơi chất ô nhiễm.
Bằng cách sử dụng hơi nước, lò vi sóng, bức xạ hồng ngoại để làm nóng đất bị ô
nhiễm khiến cho các chất ô nhiễm (ví dụ Hg, As, Pb) dễ bay hơi. Sau đó, các KLN dễ
bay hơi được thu thập bằng cách sử dụng máy hút chân không áp suất âm để loại
bỏ các KLN [60]. Khử hấp thu nhiệt truyền thống có thể được chia thành hai mức
23
nhiệt, nhiệt độ cao (320 ~ 560°C) và nhiệt độ thấp (90 ~ 320°C). Công nghệ này có
ưu điểm là quá trình thi công đơn giản, các thiết bị có thể di động và đất lại được
tái sử dụng. Một công ty ở Mỹ đã sử dụng công nghệ này để khắc phục tại chỗ các
điểm ô nhiễm và từ đó phát triển các dịch vụ thương mại. Tuy nhiên, phương pháp
này có nhược điểm là các thiết bị đắt tiền, thời gian khử hấp thu nhiệt dài, cho nên
hạn chế ứng dụng của nó trong việc xử l{ đất [23].
1.3.3. Phương pháp sinh học:
Phương pháp sinh học bao gồm sử dụng thực vật (phytoremediation), sử dụng vi
sinh vật (bioremediation) hoặc kết hợp cả hai loại trên *60].
1.3.3.1. Sử dụng vi sinh vật xử lý ô nhiễm
Các vi sinh vật không thể phân hủy và phá hủy các KLN, nhưng có thể ảnh hưởng
đến sự di chuyển và làm thay đổi tả những đặc điểm vật l{ và hóa học của chúng *60].
Các cơ chế khắc phục bao gồm phức bào, kết tủa, phản ứng oxy hóa khử và tích tụ trong
tế bào. Người ta sử dụng vi sinh vật như một kỹ thuật đơn giản và hiệu quả để xử l{ các
chất thải công nghiệp khoáng sản, giải độc bùn thải và để khắc phục các loại đất và trầm
tích bị ô nhiễm KLN [27]. Tuy nhiên, phương pháp này khó áp dụng cho một hỗn hợp
nhiều chất ô nhiễm do trong hỗn hợp có thể có chất gây độc cho vi sinh vật, mặt khác
quá trình chuyển hóa có thể tạo ra chất độc bền vững hơn chất ban đầu và một điều
kiện nữa là đất xử l{ phải có tính thấm nước cao hơn 10-6 m/s [9].
1.3.3.2. Công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm
Công nghệ thực vật xử l{ ô nhiễm (phytoremediation) là phương pháp sử dụng các
loài thực vật để cố định hoặc hấp thu các KLN để làm sạch đất, tránh nguy cơ suy thoái đất,
mất đất [60]. Về cơ bản, công nghệ này liên quan đến việc làm giảm nồng độ chất ô nhiễm
hoặc làm giảm tác hại của chất ô nhiễm đến môi trường [35]. Sử dụng thực vật xử l{ ô
nhiễm đã trở thành một công nghệ được đánh giá cao trong việc phục hồi môi trường, nó
thay thế cho những kỹ thuật có thể gây ảnh hưởng đến cấu trúc đất [35]. Có ba phương
24
pháp chính của công nghệ này là chiết tách (phytoextraction), cố định (phytostabilization),
làm bay hơi (phytovolatilization) *60].
Phytostabilization là phương pháp cố định chất ô nhiễm của thực vật tập trung
vào việc ổn định và ngăn chặn chất ô nhiễm lây lan từ đất sang nước mặt, nước ngầm
qua các hoạt động xói mòn, rửa trôi *51]. Rễ cây tiết dịch khiến chất ô nhiễm bị kết tủa
và tích lũy ở rễ cây. Phương pháp này tập trung cô lập chất ô nhiễm trong đất ở gần rễ
chứ không phải trong mô thực vật [43]. Quá trình này làm giảm khả năng linh động của
kim loại trong đất.
Phytovolatilization là phương pháp xử l{ chất ô nhiễm bằng quá trình thoát hơi
nước tức là chuyển KLN thành trạng thái dễ bay hơi hoặc thực vật hấp thu các KLN
rồi chuyển hóa thành chất khí, sau đó sẽ được thải vào khí quyển qua khí khổng của
lá cây *60]. Điển hình cho phương pháp này có nghiên cứu của Bizily về sự hấp thụ
thủy ngân (Hg) của loài Arabidopsis thaliana [26]. Hoặc cây dương lai đã được sử
dụng để bốc hơi trichloroethylene (TCE) bằng cách chuyển đổi nó thành chlorinated
acetates và CO2 [35].
Phytoextraction là phương pháp tách chiết sử dụng các loài thực vật có thể
chống chịu và tích lũy KLN và sau đó chuyển hóa, tích tụ lại ở phần sinh khối trên mặt
đất [60+. Nghiên cứu đặc tính hấp thu KLN của các loài cây khác nhau và sàng lọc để
chọn những loài thực vật có khả năng hấp thu KLN cao là chìa khóa của công nghệ
này. Theo quy định của bộ năng lượng Hoa Kì, các loài thực vật đã được sàng lọc, lựa
chọn nên có sự biểu trưng sau đây:
1) Có khả năng tích lũy cao hiệu quả với nồng độ các chất ô nhiễm thấp; 2)
Tích lũy hàm lượng cao các chất gây ô nhiễm;
3) Tích lũy được nhiều loại KLN khác nhau;
4) Phát triển nhanh và có sinh khối lớn;
25
5) Có khả năng kháng sâu bệnh [60].
Có hai cách tiếp cận cơ chế này đó là phát triển tự nhiên hoặc bổ sung kết hợp
[42].
Cơ chế phát triển tự nhiên được sử dụng với những loài thực vật có khả năng
“siêu tích tụ” KLN. Khả năng tích lũy KLN của chúng thường gấp 100 lần so với
những loài thực vật bình thường. Theo đó, những loài thực vật này tích lũy hơn 10
mg/kg Hg, 100 mg/kg Cd, 1000 mg/kg Co, Cr, Cu, Pb; 10.000mg/ kg Zn và Ni *25,
41]. Theo thống kê, đã phát hiện trên 400 loài thực vật từ ít nhất 45 họ thực vật có
khả năng siêu tích tụ kim loại trên thế giới [40]. Một số họ tiêu biểu là họ Cải
(Brassicaceae), họ Đậu (Fabaceae), họ Đại kích (Euphorbiaceae), họ Cúc
(Asterraceae), họ Hoa môi (Lamiaceae), và họ Huyền sâm (Scrophulariaceae ) [52,
31]. Một số nghiên cứu đã chỉ ra các loài thực vật như cải bẹ xanh (Brassica juncea
L.), ngô (Zea mays L.), hoa hướng dương (Helianthus annuus L.) cũng có khả năng
hấp thu, dung nạp hàm lượng KLN lớn [53].
Trong khi cơ chế bổ sung kết hợp là cách tiếp cận nhằm nâng cao khả năng làm
sạch đất của thực vật bằng cách bổ sung chất xúc tác hoặc chất tạo phức như EDTA để
khiến KLN trở nên linh động hơn và do đó dễ bị hấp thụ hơn. Ví dụ như nghiên cứu của
Ebrahim Babaeian và các cộng sự (2015) cho thấy khi thêm EDTA mang lại hiệu quả cao
hơn trong việc hấp thụ Pb của cà rốt (Daucus carota) [32]. Hay nghiên cứu bổ sung EDTA
và axit citric đã làm gia tăng khả năng sinh trưởng và tích lũy KLN của Sedum alfredii
[58].
Dưới đây là sự khác biệt giữa ba phương pháp trên:
26
Bảng 1.4: So sánh các phương pháp sử dụng thực vật xử lý ô nhiễm
Tác động lên chất ô Phương pháp Loại chất ô nhiễm Thực vật nhiễm
Cố định Giữ lại tại chỗ Chất hữu cơ và KLN Không thu hoạch
Làm bay hơi Loại bỏ Chất hữu cơ và KLN Không thu hoạch
Tách chiết Loại bỏ KLN Thu hoạch
(Nguồn: [35])
1.3.3.3. Phương pháp xử lý thực vật sau khi xử lý ô nhiễm
Phương pháp sử dụng thực vật xử l{ ô nhiễm đặt ra vấn đề đó là xử l{ sinh khối
của thực vật sau đó như thế nào cho hợp l{? Vì sinh khối của thực vật sau khi xử l{ ô
nhiễm sẽ chứa một hàm lượng KLN khá lớn, nếu không xử l{ hợp l{ thì đây sẽ tiếp tục là
nguồn gây ô nhiễm môi trường.
Hiện nay các phương pháp xử l{ sinh khối của những loài thực vật này gồm có ủ
phục hồi kim loại hoặc đem thiêu đốt. Phương pháp ủ hoặc đóng rắn sinh khối làm giảm
một lượng lớn sinh khối của thực vật, sau đó sẽ được đem đi chôn lấp đúng quy trình.
Biện pháp thứ hai là đem thiêu đốt vì tất cả phần KLN sẽ còn lại trong tro thực vật nên
đây sẽ là phương án hợp l{ giảm tối đa sinh khối thực vật (chỉ còn 2-3%).
5. 1.4. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phương pháp xử lý đất ô nhiễm
bằng thực vật tại Việt Nam
Trong những năm gần đây, người ta quan tâm rất nhiều về công nghệ sử dụng
thực vật để xử l{ môi trường. Các nhà nghiên cứu về thực vật chống chịu kim loại đã tập
trung vào khu hệ thực vật ở những địa bàn bị ô nhiễm kim loại. Đó là các khu mỏ, các
khu khai khoáng và tuyển quặng hoặc những nơi chịu ảnh hưởng lâu ngày của các hoạt
động liên quan đến kim loại.
Vào năm 2007 đã có nghiên cứu về khả năng hấp thu, tích lũy Pb của cây thơm ổi
(Lantana camara L.) của Diệp Thị Mỹ Hạnh. Nghiên cứu cho kết quả trong điều kiện đất ô
27
nhiễm Pb với nồng độ 4x103 mg/kg đất, cây thơm ổi có thể sinh trưởng và phát triển bình
thường. Bên cạnh đó, hai cá thể thơm ổi trong thí nghiệm có khả năng siêu hấp thu chì,
nồng độ chì tích lũy trong rễ lên tới 10x103 và 20x103 mg/kg [6].
Năm 2008, đã có nghiên cứu về sử dụng cỏ voi (Pennisetum purpureum) và cây bắp
(Zea mays L.) để hấp thụ một số KLN (Cr, Cu, Zn) trong bùn nạo vét kênh Tân Hóa – Lò Gốm.
Kết quả nghiên cứu cho thấy: tổng hàm lượng Cr, Cu, Zn trong bùn lần lượt là 2656 mg/kg,
1551 mg/kg và 2463 mg/kg. Sau 6 tuần trồng thí nghiệm, nồng độ Cr, Cu và Zn trong rễ cây
bắp là 456 mg/kg, 429 mg/kg và 1327 mg/kg; còn trong cỏ voi là 519 mg/kg, 458mg/kg và
1136 mg/kg. Sau 12 tuần, nồng độ Cr, Cu và Zn tích lũy trong rễ cây bắp là 584 mg/kg, 536
mg/kg và 1669 mg/kg; còn trong cỏ voi là 697mg/kg, 564 mg/kg và 1460 mg/kg. Các KLN có
xu hướng tích lũy trong rễ, cao hơn 5,1 đến 130 lần trong thân cỏ voi và cây bắp. Kết quả
cho thấy đây là hai loài cây triển vọng để cải tạo bùn nạo vét, đất bị ô nhiễm Cr, Cu, Zn [7].
Năm 2010, GS.TS. Đặng Đình Kim, Viện công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm
KHCN Việt Nam (chủ nhiệm đề tài KC08.04/06-10) và các nhà khoa học đã nghiên cứu,
thu thập mẫu vật tại các bãi thải và vùng phụ cận thuộc các mỏ khai thác khoáng sản ở
Thái Nguyên. Kết quả đã tuyển chọn được 7 loài thực vật triển vọng để thực hiện các
nghiên cứu sâu cho xử l{ ô nhiễm As, Pb, Cd và Zn trong đất. Vùng nghiên cứu được
lựa chọn là mỏ thiếc Núi pháo, Đại Từ và mỏ chì, kẽm làng Hích, Đồng Hỷ. Trong 7 loài
thực vật được chọn, có dương xỉ Pteris vittata, dương xỉ Pityrogramma calomelanos và
cỏ mần trầu Eleusine indica là 3 loài thực vật bản địa, thu được tại khu vực khai thác
mỏ; 2 loài thực vật có khả năng tích lũy KLN là nghể nước (Polygonum hydropiper) và
cỏ voi lai (Pennisetum purpureum I.) theo một số nghiên cứu của Việt Nam và 2 loài mà
thế giới sử dụng nhiều cho xử l{ ô nhiễm KLN là cỏ vetiver và cải xanh (Brassica juncea)
[12].
Năm 2011, kết quả nghiên cứu của TS. Bùi Thị Kim Anh cho thấy hai loài dương
xỉ P.vittata và P.calomelanos có khả năng tích luỹ As trong thân đạt tiêu chí là những
loài siêu tích luỹ As. Trong thời gian 1,5 năm làm thí nghiệm, cho thấy, ở giai đoạn 9
28
tháng, là giai đoạn mà hai loài dương xỉ tích lũy nhiều As nhất sau đó, tiếp tục trồng thì
hàm lượng As tích lũy trong thân cũng giảm đi. Ở giai đoạn 9 tháng, hàm lượng As
trong tích lũy trong thân đối với P.vittata là 4356 ± 102,2 mg/kg, đối với P.calomelanos
là 5734±81,4 mg/kg [3].
Cũng vào năm 2011, đã có nghiên cứu về khả năng chống chịu và hấp thu Pb, Zn của
dương xỉ Pteris vittata L.. Theo đó, Pteris vittata có khả năng chống chịu Pb trong đất đến
nồng độ 3000 mg/kg đất. Khả năng tích lũy Pb tốt nhất là ở nồng độ 1000 mg/kg đất. Đối
với thí nghiệm chống chịu Zn, Pteris vittata có khả năng chống chịu đến nồng độ 1500 mg
Zn/kg đất. Khả năng hấp thu và tích lũy Zn tốt nhất ở 300 mg/kg. Khả năng tích lũy Pb và Zn
đều giảm dần theo thời gian, tuy nhiên hiệu quả loại bỏ Pb, Zn lại tăng do sinh khối tăng
[18].
Năm 2013, GS.TS. Đàm Xuân Vận có nghiên cứu về sự sinh trưởng, hấp thu KLN
của cây sậy (Phragmites autralis). Nghiên cứu cho thấy cây sậy hấp thu được nhiều loại
KLN khác nhau như As, Pb, Cd. Hàm lượng KLN chủ yếu tích lũy trong rễ, nhiều hơn so
với hàm lượng tích lũy trong thân và lá. Hàm lượng Pb, Cd, As tích lũy trong rễ cao
nhất lần lượt là 196, 21 mg/kg, 28,57 mg/kg và 308,96 mg/kg *20].
6. 1.5. Tổng quan về hai loài thực vật được chọn
1.5.1. Bấc nhọn
Bấc nhọn (Hymenachne acutigluma (Steud.) Gilliland) hay còn gọi là cỏ mồm mỡ
thuộc họ Hòa thảo (Poaceae) mọc phổ biến ở phía bắc Australia, đông bắc Ấn Độ,
Malaysia, Việt Nam… Bấc nhọn là một loại cỏ đầm lầy, không phụ thuộc quá nhiều vào
lượng mưa, thường không bị ảnh hưởng bởi hạn hán trừ khi hạn hán quá dài [63]. Bấc
nhọn là nguồn thức ăn có chất lượng tốt, ngon đối với động vật nhai lại [63+. Là cây lâu
năm thủy sinh hoặc bán thủy sinh. Đặc điểm thực vật học của bấc nhọn được trình bày
trong bảng sau:
29
Ơ
Bảng 1.5: Đặc điểm thực vật học của bấc nhọn
Chỉ tiêu Đặc điểm Hình ảnh
Rễ Có thể phát triển tốt trong bùn hay nước sâu, chịu được ngập nước [13].
Thân Thân dài, bò lan, cao tối đa 2 m [63].
Lá Lá dài, mảnh, nhẵn, nhọn góc [30].
Hoa Mảnh dài khoảng 15 cm [63].
Hạt phát tán vào bùn [13]. Sinh sản Nguồn: [68]
Trong số những nghiên cứu về bấc nhọn trước đây, đã có nghiên cứu chứng tỏ bấc nhọn có khả năng giúp giảm NH4-N, NO2-N, NO3-N, TKN, TP và PO4-P trong nước thải ao nuôi cá của Lê Diễm Kiều và các cộng sự (2015) [11]. Cụ thể là bấc nhọn có khả năng giảm nồng độ đạm tương đối cao với NH4-N, NO2-N, NO3-N và TKN giảm tương ứng là 69,7- 96,9; 96,6-97,3; 99,3-99,9; 48,5-73,5%. Ngoài ra, bấc nhọn còn giúp giảm TP và PO4-P lần lượt là 84,8-95,6 và 85,7-92,5% so với thời điểm bắt đầu thí nghiệm. Bên cạnh khả năng xử l{ nước thì sinh khối của cỏ bấc cũng tăng theo nồng độ đạm trong nước thải [11]. Bấc nhọn có khả năng sinh
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
30
1. Đặng Thị An, Nguyễn Phương Hạnh, Nguyễn Đức Thịnh (2008), “Đất bị ô nhiễm
KLN ở một số khu vực ở Việt Nam”, Tạp chí Khoa học đất, số 29.
2. Nguyễn Thị Ngọc Ân (2007), “Đánh giá hiện trạng ô nhiễm chì (Pb) trong rau xanh ở
thành phố Hồ Chí Minh”, Tạp chí phát triển KH&CN, tập 10 (07).
3. Bùi Thị Kim Anh (2011), “Nghiên cứu sử dụng thực vật (dương xỉ) để xử l{ ô
nhiễm Asen trong đất vùng khai thác khoáng sản”, Luận án tiến sĩ, Đại học Khoa
học Tự Nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
4. Trương Hoàng Đan và các c.s (2012), “Sự phân bố của thủy sinh thực vật bậc cao
trong các thủy vực ô nhiễm hữu cơ vào mùa mưa ở Thành phố Cần Thơ”, Tạp chí
Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, số 23a, tr. 283-293.
5. Cao Việt Hà (2012), “Đánh giá tình hình ô nhiễm chì và đồng trong đất nông
nghiệp huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên”, Tạp chí Khoa học và Phát triển, tập 10
(4). tr. 648 – 653.
6. Diệp Thị Mỹ Hạnh, E. Garnier Zarli (2007), “Lantana camara L. thực vật có khả
năng hấp thu Pb trong đất để giải ô nhiễm, Tạp chí phát triển KH&CN, tập 10 (1),
tr. 13-23.
7. Đồng Thị Minh Hậu và các cộng sự (2008), “Nghiên cứu và lựa chọn một số thực
vật có khả năng hấp thu các KLN (Cr, Cu, Zn) trong bùn nạo vét kênh Tân Hóa – Lò
Gốm”, Tạp chí phát triển KH&CN, tập 11(04).
8. Phạm Hoàng Hộ (1999), Cây cỏ Việt Nam, tập I, tr. 741.
9. Phan Quốc Hưng (2012), “Nghiên cứu xử lí đất nông nghiệp ô nhiễm chì (Pb), đồng
(Cu), kẽm (Zn) bằng biện pháp sinh học”, Luận án tiến sĩ, Đại học Nông nghiệp Hà Nội.
10. Lê Văn Khoa và c.s (2001), Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, cây
trồng, Nhà xuất bản Giáo dục.
11. Lê Diễm Kiều và các c.s (2015), “Diễn biến thành phần đạm của nước thải ao nuôi
thâm canh cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) trong điều kiện thủy canh cỏ
31
mồm mỡ (Hymenachne acutigluma)”, Tạp chí khoa học trường đại học Cần Thơ,
số chuyên đề Môi trường và Biến đổi khí hậu, tr. 80 – 87.
12. Đặng Đình Kim (2010), “Báo cáo tổng kết đề tài khoa học nghiên cứu sử dụng
thực vật để cải tạo đất bị ô nhiễm KLN tại các vùng khai thác khoáng sản
KC08.04/06-10”.
13. Lưu Hữu Mãnh và các cộng sự (2007), “Ảnh hưởng của khoảng cách trồng lên đặc
tính sinh trưởng và tính năng sản xuất của cỏ mồm (Hymenachne acutigluma) và
cỏ lông tây (Brachiaria mutica) trồng tại thành phố Cần Thơ”, Tạp chí khoa học -
Trường Đại học Cần Thơ, số 7, tr. 49 – 57.
14. Võ Văn Minh và các c.s (2007), “Ảnh hưởng của nồng độ chì trong đất đến khả
năng sinh trưởng, phát triển và hấp thụ chì của cỏ Vetiver”, Tạp chí KH&CN Đại
học Đà Nẵng, số 6 (23), tr. 100 – 103.
15. Trần Thị Hồng Nhân (2010), “Phát triển của cỏ mồm (Hymenachne acutigluma) và
cỏ Paspalum atratum trồng trên trồng thuần hoặc xem với điên điển (Sesbania
sesban) trên ruộng ngập nước”, Tạp chí KTKT chăn nuôi, số 9, tr. 34 – 39.
16. Nguyễn Hữu Thành (2008), “Nghiên cứu biện pháp sinh học xử l{ ô nhiễm Zn, Cu,
Pb trong đất nông nghiệp”, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ, Mã số: B 2006 -11- 01
– TĐ.
17. Dương Thị Tơ (2014), “Khắc phục ô nhiễm chì tại làng nghề tái chế chì thôn Ðông
Mai”, Tạp chí Môi trường, số 9.
18. Trần Văn Tựa, Nguyễn Trung Kiên, Đỗ Tuấn Anh, Đặng Đình Kim (2011). “Nghiên
cứu khả năng chống chịu và hấp thu chì Pb, Zn của dương xỉ Pteris vittata L.”, Tạp
chí Khoa học và Công nghệ, tập 49 (4), tr. 101-109.
19. Lương Thị Thúy Vân (2012), “Nghiên cứu sử dụng cỏ vetiver (Vetiveria zizanioides
(L.) Nash) để cải tạo đất bị ô nhiễm pb, as sau khai thác khoáng sản ở tỉnh Thái
Nguyên”, Luận án tiến sĩ, Đại học Thái Nguyên.
32
20. Đàm Xuân Vận và các c.s (2013), “Nghiên cứu sự phân bố, khả năng sinh trưởng
và phát triển của cây sậy (Phragmites autralis) trên đất sau khai thác quặng tại
tỉnh Thái Nguyên”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, tập 107(07), tr. 91 – 96.
21. UBND tỉnh Thái Nguyên (2004), “Đề án tăng cường quản l{ Nhà nước về tài
nguyên khoáng sản tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 2005 -2010”.
22. UBND xã Chỉ Đạo (2015), “Báo cáo Tình hình thưc hiện các chỉ tiêu kinh tế xã hội
năm 2015, phương hướng, nhiệm vụ và những giải pháp thực hiện năm 2016”.
Tiếng Anh
23. Aresta M., et al (2008), “Thermal desorption of polychlorobiphenyls from
contaminated soils and their hydrodechlorination using Pd- and Rh-supported
catalysts”, Chemosphere, vol 70(6), pp.1052-1058.
24. Audrone Jankaite, Saulius Vasarevicius (2005), “Remediation technologies for
soils contaminated with heavy metals”, Journal of environmental engineering and
landscape management, vol 13 (2), pp. 109-113.
25. Baker A. J. M. and Brooks R. R. (1989), “Terrestrial higher plants which
hyperaccumulate metallic elements: a review of their distribution, ecology and
phytochemistry”, Biorecovery, vol.1, pp. 81–126.
26. Bizily SP, Rugh CL, Summers AO, et al (1999), “Phytoremediation of methylmercury
pollution: merB expression in Arabidopsis thaliana confers resistance to
organomercurials”, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol 96(12), pp. 6808-6813.
27. Bosecker K (2001), “Microbial leaching in environmental clean-up programmes”,
Hydrometallurgy, vol 59(2-3),pp. 245-248.
28. Budi Haryanto (2016), “Lead exposure from battery recycling in Indonesia”, Rev
Environ Health, vol 31(1), pp. 13-16.
33
29. Chu, Thi Thu Ha (2014), “Study on the growth and tolerance ability of Polygonum
hydropiper L. and Hymenachne acutigluma (Steud.) Gilliland on Pb and Cd
polluted soil”, Journal Vietnamese Environment, vol 6 (3), pp. 298 - 302.
30. Dulal De (2016), "Hymenachne acutigluma (Steud.) Gilliland in GBS 20:314 - An
exceptionally important perennial grass for anatomy and indigenous practice”,
International Journal of Bioassays, vol 5.4, pp. 4958-4960.
31. Dushenkov S. (2003), “Trends in phytoremediation of radionuclides”, Plant and
Soil, vol. 249(1), pp. 167–175.
32. Ebrahim Babaeian et al. (2016), “Chelate-enhanced phytoextraction and
phytostabilization of lead-contaminated soils by carrot (Daucus carota)”, Archives
of Agronomy and Soil Science, vol 62, pp. 339-58.
33. Fu JH (2008), “The research status of soil remediation in China”, 2008
Annual meeting of Chinese society for environmental sciences, pp.1056-
1060.
34. Fujimori Takashi et al. (2016), “Lead contamination in surface soil on roads from
used lead–acid battery recycling in Dong Mai, Northern Vietnam”, Journal of
Material Cycles and Waste Management, vol 18 (4), pp.599-607.
35. Greipsson, S. (2011), “Phytoremediation”, Nature Education Knowledge, vol 3(10).
36. Hui Hu, Qian Jin , and Philip Kavan (2014), “A Study of Heavy Metal Pollution in
China: Current Status, Pollution-Control Policies and Countermeasures”,
Sustainability, vol 6 (9), pp. 5820 -5838.
37. Karrari Parissa et al. (2012), “A systematic review on status of lead pollution and
toxicity in Iran; Guidance for preventive measures”, DARU Journal of
Pharmaceutical Sciences, 20:2.
38. Kimberly Go and Erika Scull (2008), “Lead Batteries: Re-Charging China's E-Waste
Disposal”, Research brief of China Environmental Health Project.
34
39. Kos B, Domen L (2003), “Induced phytoextraction/soil washing of lead using
biodegradable chelate and permeable barriers”, Environ. Sci. Technol, vol 37, pp.
624-629.
40. Lasat M.M. (2000), “Phytoextraction of metals from contaminated soil: a review
of plant/soil/metal interaction and assessment of pertinent agronomic issues”,
Journal of Hazardous Substances Research, vol. 2, pp. 1–25.
41. Lasat M. M. (2002), “Phytoextraction of Toxic Metals: A Review of Biological
Mechanisms”, Journal of Environmental Quality, vol. 31(1), pp. 109–120.
42. Lombi E. et al. (2001), “Phytoremediation of heavy metal-contaminated soils:
natural hyperaccumulation versus chemically enhanced phytoextraction”, Journal
of Environmental Quality, vol. 30(6), pp.1919–1926.
43. Mendez MO, Maier RM (2008), “Phytostabilization of Mine Tailings in Arid and
Semiarid Environments—An Emerging Remediation Technology”, Environ Health
Perspect, vol 116(3), pp. 278–83.
44. Mohammad Perwaiz Iqbal (2012), “Lead pollution - a risk factor for cardiovascular
disease in Asian developing countries”, Pak J Pharm Sci, vol 25(1), pp.289-94.
45. National Report of Consumers’ Association of Penang and IPEN Global Lead Paint
Elimination Campaign (2016), Lead in New Enamel Household Paints in Malaysia.
46. Needleman, Herbert L. et al. (1990), “The long-term effects of exposure to low
doses of lead in childhood. An 11-year follow-up report”, New England Journal of
Medicine, 322 (2), pp. 83–88.
47. Nguyen, Thi Thu Hien et al. (2012), “Environmental contamination of Arsenic and
Heavy Mentals around Cho Dien Lead and Zinc Mine, VietNam”, Journal of Water
and Environment Technology, vol 10 (3).
48. Pham, Thi Thao Trang et al. (2016). “Status of heavy metal (Pb, Cd) pollution in
agricultural soil in Dong Mai lead recycling craft village in Hung Yen, Vietnam”,
Journal of Vietnamese Environment, vol 8 (5), pp. 284 -288.
35
49. Phan, Thi Phuong et al. (2016), “The impacts of lead recycling activities to human
health and environment in Dong Mai craft village, Hung Yen, Vietnam”, Journal
Vietnamese Environment, vol 8 (5), pp. 266 – 270.
50. Russell Ng and Hannah Beedham (2011), “Lead poisoning in China (Part II - Lead in
China: The extent of lead exposure in China. Lead risks associated with children in
China. Potential sources of lead in China)”, LEAD Action News, vol 11 (3).
51. Salt D.E, et al (1995), “Phytoremediation: A novel strategy for the removal of toxic
elements from the environment using plants”, Bio-Technology, vol 13, pp. 468-475.
52. Salt D. E., R. D. Smith, and I. Raskin (1998), “Phytoremediation”, Annual
Reviews in Plant Physiology & Plant Molecular Biology, vol. 49, pp. 643–668.
53. Schmidt U. (2003), “Enhancing phytoextraction: the effect of chemical soil
manipulation on mobility, plant accumulation and leaching of heavy metals”,
Journal of Environmental Quality, vol. 32(6), pp. 1939–1954.
54. Tampouris S., Papassiopi N, Paspaliaris I (2001), “Removal of contaminant metals
from fine grained soils, using agglomeration, chloride solutions and pile leaching
techniques”, Journal of Hazardous Materials, vol 84(2-3), pp. 297-319.
55. US Department of Health and Human Services (2007), Toxicological profile for
Lead.
56. WHO - Fact sheet N°379 (2015), “Lead poisoning and health”.
57. William E. Daniell, et al (2015), “Childhood Lead Exposure from Battery Recycling
in Vietnam”, Hindawi Publishing Corporation BioMed Research International, vol
2015.
58. Yue-bing Sun, et al. (2009), “Chelator-enhanced phytoextraction of heavy metals
from contaminated soil irrigated by industrial wastewater with the
hyperaccumulator plant (Sedum alfredii Hance)”, Geoderma, vol 150, pp. 106-
112.
36
59. Zhang YF, Sheng JC, Lu QY (2004), “Review on the soil remediation technologies”,
Gansu Agricultural Science and Technology, vol 10, pp. 36-38.
60. Zhitong Yao, et al ( 2012 ), “Review on remediation technologies of soil contaminated
by heavy metals”, Procedia Environmental Sciences, vol 16, pp.722-729.
61. Zhou DM, Hao XZ, Xue Y, et al (2004), “Advances in remediation technologies of
contaminated soils”, Ecology and Environmental Sciences, vol 13(2), pp. 234-242.
Internet
62. Blacksmith’s work in Haina.
http://www.blacksmithinstitute.org/haina.html
63. FAO, “Hymenachne acutigluma (Steud.) Gilliland”
http://www.fao.org/ag/agp/AGPC/doc/gbase/data/pf000255.htm
64. “Flint water crisis”, Wikipedia.
https://en.wikipedia.org/wiki/Flint_water_crisis
65. “Khủng hoảng nước nhiễm độc chì tại thành phố Mỹ” - Quỹ đổi mới công nghệ
quốc gia (2016).
http://natif.vn/vi/tin-tuc/khung-hoang-nuoc-nhiem-doc-chi-tai-thanh-pho-my-
262.html
66. “Ô nhiễm tại làng tái chế chì Đông Mai đã ở mức báo động đỏ”
http://tapchimoitruong.vn/pages/article.aspx?item=Ô-nhiễm-tại-làng-tái-chế-chì-
Đông-Mai-đã-ở-mức-báo-động-đỏ-39523
67. http://hkcww.org/hkplant/readid.php?id=1637
68. http://vietnamplants.blogspot.com/2012/12/poaceae-part-4-ho-hoa-thao-ho-
phu.html
37
