TNU Journal of Science and Technology
230(02): 128 - 138
http://jst.tnu.edu.vn 128 Email: jst@tnu.edu.vn
ARSENIC CONTAMINATION IN SOIL: CAUSES, EFFECTS, AND
EFFECTIVE REMEDIATION SOLUTIONS - A MINIREVIEW
Nguyen Thi Minh Phuong *
Duy Tan University
ARTICLE INFO
ABSTRACT
Received:
02/01/2025
The study examines the critical issue of arsenic contamination in soil,
focusing on its sources, impacts, and remediation strategies. Aiming to
understand the origins and consequences of arsenic pollution, the research
evaluates effective mitigation methods. By conducting a comprehensive
review of existing literature and theoretical frameworks, the study
investigates contamination sources, including industrial and agricultural
activities, and assesses remediation techniques such as adsorption,
bioremediation, and chemical stabilization. The findings reveal that arsenic
concentrations frequently exceed safety thresholds, with groundwater levels
reaching up to 500 µg/L and soil levels up to 50 mg/kg. These elevated
concentrations lead to reduced soil fertility, decreased crop yields, and
severe health risks, including cancer and organ damage. To address these
challenges, the study highlights effective remediation strategies, including
the use of adsorbent materials (e.g., activated carbon), biological approaches
such as phytoremediation, and the enforcement of stringent controls over
arsenic emissions. The findings emphasize the urgent need for integrated
approaches that combine advanced technologies, biological interventions,
and regulatory measures to effectively mitigate arsenic contamination and
safeguard environmental and public health.
Revised:
17/02/2025
Published:
19/02/2025
KEYWORDS
Arsenic
Soil contamination
Phytoremediation
Bioremediation
Arsenic remediation
Ô NHIỄM ASEN TRONG ĐẤT: NGUYÊN NHÂN, ẢNH HƯỞNG VÀ CÁC GIẢI
PHÁP XỬ LÝ HIỆU QU: MỘT BÀI ĐÁNH GIÁ NGẮN
Nguyn Th Minh Phương
Đại học Duy Tân
TÓM TẮT
Ngày nhận bài:
02/01/2025
Nghiên cứu y xem xét vấn đề quan trng v ô nhiễm asen trong đt, tp
trung vào các nguồn gốc, tác động chiến c x lý. Nhằm hiểu nguồn
gốc hậu qu của ô nhim asen, nghiên cứu này đánh giá các phương pháp
gim thiu hiu quả. Thông qua vic tng hợp tài liệu hiện các khung
lý thuyết, nghiên cứu tìm hiểu các nguồn ô nhiễm như hoạt động công nghiệp
nông nghiệp, đồng thời đánh giá các k thut x như hấp ph, x
sinh hc ổn định hóa học. Kết qu cho thy nồng độ asen thường vượt
ngưỡng an toàn, với mức trong nước ngầm lên đến 500 µg/L và trong đất lên
đến 50 mg/kg. Nhng nồng độ cao y gây ra sự suy gim độ phì nhiêu của
đất, giảm năng suất y trồng các nguy cơ nghiêm trng v sc khe, bao
gồm ung thư và tổn thương cơ quan ni tạng. Để gii quyết những thách thức
này, nghiên cứu đề xuất các chiến lược x hiệu qu như sử dng vt liu
hp ph (ví d, than hoạt tính), phương pháp sinh học như phytoremediation,
thực thi các biện pháp kiểm soát nghiêm ngặt đi với phát thải asen. Kết
qu nhn mnh s cn thiết của các cách tiếp cận tích hp kết hợp công nghệ
tiên tiến, can thip sinh hc các biện pháp quản nhằm gim thiểu ô
nhim asen và bảo v môi trường cũng như sức khe cộng đồng.
Ngày hoàn thiện:
17/02/2025
Ngày đăng:
19/02/2025
DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.11807
Email: nguyentminhphuong@dtu.edu.vn
TNU Journal of Science and Technology
230(02): 128 - 138
http://jst.tnu.edu.vn 129 Email: jst@tnu.edu.vn
1. Gii thiu
Ô nhiễm asen (As) trong đất là một vấn đề môi trường nghiêm trọng, có tác động sâu rộng đến
chất lượng đất, sc khỏe con người động thc vt. Vi kh năng tích tụ trong môi trường, As
không chỉ làm giảm đ phì nhiêu của đất còn gây ra những ri ro ln cho h sinh thái, bao
gm s suy giảm đa dạng sinh học và nguy cơ tích tụ As trong chui thc phm [1], [2]. Ô nhiễm
As không chỉ ảnh hưởng đến y trồng còn thể xâm nhập vào chuỗi thc phẩm, gây ra
nhng ri ro sc khỏe nghiêm trọng cho con người. Các nghiên cứu đã chỉ ra rng việc tiêu thụ
thc phm b ô nhiễm As thể dẫn đến các vấn đề sc khỏe như ung thư các rối loạn khác
[3]. Hơn nữa, ô nhiễm As cũng ảnh hưởng đến động vật hoang dã, làm giảm đa dng sinh học và
gây ra sự suy gim qun th động thc vật trong các khu vực b ô nhim [4]. Một nghiên cứu cho
thy rng nồng độ As cao trong đất thể dẫn đến s tích t As trong thc phẩm, đặc biệt
trong gạo, làm giảm giá trị dinh dưỡng ca sn phm [1], [5].
Ngoài ra, ô nhiễm As trong đất còn th gây ra những vấn đề pháp lý hội nghiêm
trọng. Các vụ kiện liên quan đến ô nhiễm môi trường thường xoay quanh các vấn đề như trách
nhim của các công ty trong việc bo v môi trường sức khe cộng đồng [6]. Điều này cho
thy rng vic qun lý ô nhiễm As không chỉ là một vấn đề k thuật mà còn là một thách thức ln
v chính sách pháp lý. Đặc biệt, trong các khu vực như Bangladesh, nơi nước ngm b ô
nhim As, vic s dụng nước này cho tưới tiêu có thể dẫn đến ô nhiễm đất ảnh hưởng đến sc
khe cộng đồng [3], [7].
Mức độ ô nhiễm As trong đất đang trở thành một vấn đề môi trường nghiêm trọng nhiu
khu vực trên thế giới, đc biệt những nơi hoạt động nông nghiệp công nghiệp. Theo
các nghiên cứu, nồng độ As trong đất thể t quá mức gii hạn an toàn, gây ảnh hưởng ln
đến chất lượng đất, cây trồng sc khỏe con người. Một nghiên cứu ti Bangladesh cho thy
nồng độ As trong đất nông nghiệp thể dao động t 10 đến 500 mg/kg, trong khi gii hn an
toàn theo T chc Y tế Thế giới (WHO) dưới 10 mg/kg [8]. Ti Ấn Độ, các khu vực chu ô
nhim nng t thuc tr sâu chứa As đã ghi nhận nồng độ As trong đất lên tới 100 mg/kg, khiến
đất tr nên kém màu m và ảnh hưởng trc tiếp đến năng suất cây trồng [9].
Ti Việt Nam, các khu vực đồng bằng sông Cửu Long cũng ghi nhận mức độ ô nhiễm As
trong đất nông nghiệp cao, ch yếu do s dng thuc tr sâu và ô nhiễm t các khu công nghiệp,
làm tăng nguy lây nhiễm As vào nguồn ớc thực phm [10], [11]. Các nghiên cứu cho
thấy As trong đất thể gây độc cho cây trồng, làm giảm năng suất, đặc biệt các cây ngũ cc
như lúa, nơi mà mức độ As cao có thể làm giảm đến 30-50% năng suất so với các khu vực không
ô nhim [12]. Việc này không ch ảnh hưởng đến sản lượng nông nghiệp còn th dẫn đến
các vấn đề sc khỏe nghiêm trọng cho người tiêu dùng, đặc biệt nhng khu vực tỷ l tiêu
th gạo cao như Bangladesh và Ấn Độ [13].
Để gii quyết vấn đề ô nhiễm As trong đất, cần có các biện pháp quản lý và giám sát hiệu qu.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rng việc áp dụng các công nghệ x lý và phục hồi đất có thể giúp giảm
thiểu ô nhiễm As [14], [15]. Hơn nữa, việc nâng cao nhận thc cộng đồng v tác động của ô
nhim As khuyến khích c hành động bo v môi trường cũng rt cn thiết [16]. Vic s
dụng c biện pháp sinh học như than sinh hc cũng đã được đề xuất như một giải pháp tiềm
năng để gim thiểu ô nhiễm As trong đất [14], [15].
Mục tiêu của bài báo này là cung cấp cái nhìn toàn diện v ô nhiễm As trong đất, bao gồm các
ngun gốc gây ô nhiễm, tác động của As đi với môi trường sc khỏe con người, cũng như
các phương pháp giám sát xử hiệu quả. Bài báo sẽ phân tích các nguyên nhân chủ yếu dn
đến ô nhiễm As trong đất, t hoạt động t nhiên đến s tác động của con người qua nông nghiệp
công nghiệp. Đồng thời, bài báo cũng sẽ trình bày nhng ảnh hưởng tiêu cực của As đi vi
chất ợng đất, năng suất cây trồng sức khe cộng đồng. Cuối cùng, bài báo sẽ xem xét các
giải pháp x giảm thiểu ô nhiễm As, bao gồm các phương pháp sinh học, hóa học k
thut, nhm bo v môi trường và đảm bo s phát triển bn vng.
TNU Journal of Science and Technology
230(02): 128 - 138
http://jst.tnu.edu.vn 130 Email: jst@tnu.edu.vn
2. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu chính trong bài báo này tổng quan đánh giá toàn diện v ô
nhim As trong đt, vi mục tiêu làm các nguồn gốc gây ô nhiễm, ảnh hưởng của As đối vi
môi trường và sức khỏe con người, cũng như các phương pháp xử lý hiệu qu. C thể, bài báo sử
dụng phương pháp tổng hợp tài liệu kết hp với phân tích các nguyên lý thuyết thực tin
liên quan đến ô nhiễm As trong đất. Bài báo tập trung vào các yếu t quan trọng như nguồn gc
t nhiên nhân tạo ca As, s tác động của As đến chất lượng đất, năng suất cây trồng sc
khe cộng đồng. Ngoài ra, phương pháp nghiên cứu cũng bao gồm việc phân tích các biện pháp
x lý và giám sát ô nhiễm As, t các giải pháp sinh học (phytoremediation) đến các phương pháp
hóa học vật lý, nhằm gim thiu mức độ ô nhiễm cải thin chất ợng đất. Bài báo cũng
xem xét việc áp dụng các nguyên bo v môi trường, như nguyên phòng ngừa ô nhiễm, để
đảm bảo an toàn cho cộng đồng và môi trường trong dài hạn.
3. Kết qu nghiên cứu và thảo lun
3.1. Ngun gốc ô nhiễm As trong đất
3.1.1. Nguồn tự nhiên
* Phong hóa đá chứa arsenopyrit và hoạt động núi lửa:
Ô nhiễm As trong đất không chỉ do hoạt động của con người còn thể phát sinh từ các
ngun t nhiên. Một trong nhng nguồn chính quá trình phong hóa đá, trong đó As đưc gii
phóng từ các khoáng vật chứa As trong đá mẹ, sau đó di chuyển vào đất. Các nghiên cu cho
thy, trong mt s khu vực như c vùng núi hoặc cao nguyên, nồng độ As trong đất thể lên
ti 20-50 mg/kg do s phong hóa tự nhiên của các đá chứa arsenopyrit (FeAsS) hoặc các khoáng
vt cha As khác [1]. Ví dụ, khu vc miền Tây Hoa Kỳ, nơi các vùng đất đá cổ có nồng độ As t
nhiên trong đất dao động t 10 đến 100 mg/kg, đã được ghi nhận một trong nhng khu vực
nồng độ As cao do s phong hóa tự nhiên [1].
Hoạt động núi lửa cũng đóng vai tquan trọng trong vic phát tán As vào môi trường. Trong
nhng v phun trào núi lửa, các khí tro núi lửa cha As được thải ra môi trường, sau đó lắng
đọng trên bề mặt đất. các khu vực gần núi lửa, nồng độ As trong đất th gia tăng đt ngt.
dụ, ti mt s khu vc Indonesia Chile, nồng độ As trong đất đã được đo tới mc 200
mg/kg sau các vụ phun trào núi lửa [17]. Kết qu nghiên cứu tại các khu vực đó cho thy rằng các
quá trình địa cht t nhiên, bao gồm c hoạt động núi lửa, thể làm tăng nồng độ As trong đất
và nước ngầm, gây ra những ri ro sc khe cho cộng đồng sng gần đó.
* S rửa trôi As vào nước ngm:
S vn chuyn ca As t đất vào nước ngầm cũng là một yếu t quan trọng trong ô nhiễm As.
Khi As t đất b hòa tan trong nước mưa hoặc nước ngầm, thể di chuyển tích tụ trong
các nguồn nước, đặc biệt nhng khu vực điều kin thủy văn đặc bit. Tại Bangladesh
Ấn Độ, nồng độ As trong nước ngầm đã vượt quá 500 µg/L, vượt xa mc gii hạn an toàn 10
µg/L theo tiêu chuẩn ca WHO, do s rửa trôi As từ đất vào các tầng nước ngm [18]. Điều này
khiến hàng triệu người dân ở các khu vực này phải đối mt với nguy cơ mắc bệnh do As, đc bit
là khi nước ngầm được s dng cho sinh hoạt và tưới tiêu [19].
Do đó, việc giám sát x lý ô nhiễm As trong đất rất cn thiết để bo v môi trường
sc khe cộng đồng. Các biện pháp như cải thin quản lý đất đai, s dụng các phương pháp canh
tác bền vững và áp dụng công nghệ sinh học để gim thiểu ô nhiễm As trong đất đã được đề xut.
Hơn na, việc nâng cao nhận thc cộng đồng v tác đng của ô nhiễm As cũng là một yếu t
quan trng trong vic gim thiu ri ro sc khỏe và bảo v môi trường.
TNU Journal of Science and Technology
230(02): 128 - 138
http://jst.tnu.edu.vn 131 Email: jst@tnu.edu.vn
3.1.2. Nguồn nhân tạo
* S dng thuc tr sâu và phânn chứa As trong nông nghiệp: Ô nhiễm As trong đt do hot
động của con người ch yếu phát sinh từ ba nguồn chính: sử dng thuc tr sâu chứa As trong nông
nghip, x thải công nghiệp, và ô nhiễm t c thi sinh hoạt cũng như khu công nghiệp. Trong
nhiu thp k qua, các loại thuc tr sâu và phân bón chứa As đã được s dng rngi trongng
nghiệp để kiểm soát sâu bệnh và tăng cường năng suất cây trồng. Các sản phẩm như cacbua đồng
(CuAs) và các loi thuc tr u cha hp cht As có thể d dàng xâm nhập vào đất và tích tụ theo
thời gian. Ví d, các khu vực nông thôn tại Trung Quc, Ấn Độ và Việt Nam, vic s dng thuc
tr u chứa As đã dẫn đến nồng độ As trong đất nông nghiệp tăng lên đáng kể, vi mức độ có thể
ợt quá 50 mg/kg [20]. Một nghiên cứu ti Ấn Độ cho thy nồng độ As trong đất nông nghiệp ti
các vùng trồng lúa có thể lên tới 100 mg/kg, cao hơn nhiều so vi mc gii hạn an toàn [21]. Điều
này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng đất mà còn dẫn đến việc cây trồng hp th As, t đó nh
ởng đến sc khe của con người khi tiêu thụ c ng sn.
* X thi công nghiệp t khai thác, chế biến kim loi, và sản xut hóa chất: X thảing nghiệp
là một ngun ô nhiễm As nghiêm trọng, đặc biệt là trong các ngành khai thác, chế biến kim loại và
sn xuất hóa chất. Trong quá trình khai thác chế biến qung, As thường tn tại dưới dạng các
hp cht kim loại, và khi không được x đúng cách, chúng có thể x rai trưng, gây ô nhiễm
đất nguồn nước. Chng hn, các khu vực khai thác vàng và đồng tại Peru Indonesia, nồng
độ As trong đất nước đã ợt quá mức cho phép hàng trăm lần, với các khu vực mức độ ô
nhiễm lên tới 500 mg/kg [22]. Trong các ngành công nghiệp chế biến kim loi, As cũng thể
đưc thi ra trong q trình nu chy qung và sản xuấtc hp cht kim loi. Các khu vực gần các
nhà máy chế biến kim loại như ở Trung Quốc và Mexico đã ghi nhận nồng độ As trong đất có thể
lên tới 200 mg/kg, gây ảnh hưởng đến h sinh thái sức khe cộng đồng [23].
* Ô nhiễm t nước thi sinh hoạt và khu công nghiệp: Nước thi sinh hoạt và nước thi t các
khu công nghiệp cũng một nguồn ô nhiễm As đáng kể. Trong quá trình x c thi sinh
hot hoặc nước thi t các khu công nghiệp, As thể tn ti dưới dạng hòa tan hoặc kết tủa
xâm nhập vào đất nguồn nước. Nồng độ As trong nước thi sinh hoạt thể dao động t 0,1
đến 10 µg/L, nhưng khi nước thải này không được x hoặc được thải ra môi trưng một cách
không kiểm soát, nó có th dẫn đến ô nhiễm As nghiêm trọng [24]. Ti mt s khu công nghiệp
Ấn Độ Bangladesh, nước thi cha As t các nhà máy dệt nhuộm, hóa chất xử kim loại
đã làm tăng nồng độ As trong đất và nưc ngầm lên mức rt cao. Một nghiên cu ti Bangladesh
ch ra rng nồng độ As trong nước ngm tại các khu công nghiệp thể lên đến 1000 µg/L, vượt
xa mức an toàn cho phép của WHO (10 µg/L) [25].
c đ ng của ô nhiễm As
3.2.1. Tác động đến đất và cây trồng
* Tác động đến đất: Ô nhiễm As trong đất có ảnh hưởngu rộng đến nhiu yếu t trong h sinh
thái đất, t cấu trúc đất đến sinh vt cây trồng. Đầu tiên, As th tác động tiêu cực đến cu trúc
đất, làm giảm đ p nhu, khả năng trao đổi cht tính cht vật lý của đất (Bảng 1). Nồng độ As
cao trong đất có th làm giảm kh năng giữ c ca đất và gây ra sự mt cân bằng trong các khoáng
cht thiết yếu, ảnh hưởng đến s pt triển củay trồng.c nghiên cứu ti các khu vực ô nhiễm As
Bangladesh cho thy đất có chứa n 100 mg/kg As có độ pH giảm và khả năng hấp th c cht
dinh dưỡng b suy gim, dẫn đến đt tr n k cằn và kém màu m [26], [27].
n cạnh đó, sinh vật trong đất, đặc biệt vi sinh vật giun đất, cũng bị ảnh hưởng nghiêm
trng bi As. Các vi sinh vật có vai trò quan trng trong việc phân hủy cht hu cơ duy trì độ phì
nhiêu của đất. Khi nồng độ As trong đất vượt quá 50 mg/kg, nhiu loi vi sinh vt trong đất không
th sinh trưởng phát triển, y rối loạn trong chu trình dinh dưỡng [28]. Giun đất, vốn một
phn quan trọng trong quá trình cải thin cấu trúc đất, cũng bị đc bi As, dẫn đến t l sống sót
TNU Journal of Science and Technology
230(02): 128 - 138
http://jst.tnu.edu.vn 132 Email: jst@tnu.edu.vn
giảm ảnh hưởng đến chui thc ăn trong đất. Nghiên cứu tại các khu vực ô nhim As Ấn Độ
cho thy s suy giảm đáng k v s ng giun đất và các sinh vật hữu ích khác trong đất [29].
* Tác động đến cây trồng: y trồng cũng chịu ảnh hưởng nghiêm trọng t ô nhiễm As trong
đất. Khi cây hấp thu As t đất, không chỉ năng suất cây trng b giảm chất lượng nông sn
cũng bị ảnh hưởng. As tích t trong cây trồng, đặc biệt là trong lúa, có thể khiến nồng độ As trong
thc phẩm vượt quá mức gii hạn an toàn cho con người. Các nghiên cứu cho thy, tại các khu
vực ô nhiễm As Vit Nam, nồng độ As trong lúa thể đạt tới 0,5 mg/kg, ợt quá mức an
toàn được WHO khuyến cáo là 0,1 mg/kg [30]. Điều này không chỉ làm giảm năng suất cây trồng
còn y nguy sức khỏe cho người tiêu thụ, As chất gây ung tthể gây ra c
bnh v tim mch, thần kinh và hệ tiêu hóa khi tích tụ lâu dài trong cơ thể [31].
Bảng Tác động của As đến đất và hệ sinh thái
Tác động
Chi tiết
Nghiên cứu minh ha
Tác động đến đất
As làm giảm độ phì nhiêu, khả năng giữ
ớc và cân bằng khoáng chất trong đất. Đất
cha >100 mg/kg As đ pH giảm suy
gim kh năng hấp th dinh dưỡng.
Bangladesh: Đt cha >100 mg/kg
As b suy giảm độ màu mỡ khả
năng hấp th dinh dưỡng [26], [27].
Tác động đến sinh
vật trong đất
Nồng độ As > 50 mg/kg m vi sinh vật
giun đất b suy gim, ảnh hưởng đến chu
trình dinh dưỡng và chuỗi thc ăn trong đất.
Ấn Độ: Giảm đáng kể s ng
giun đất sinh vật hữu ích trong
đất tại vùng ô nhiễm As [28], [29].
Tác động đến cây
trng
As tích t trong cây trồng c biệt lúa),
giảm năng suất chất lượng nông sản. Lúa
t vùng ô nhiễm As Việt Nam thể cha
tới 0,5 mg/kg As, vượt mc an toàn của
WHO (0,1 mg/kg).
Vit Nam: Nồng đ As trong lúa tại
vùng ô nhiễm đạt 0,5 mg/kg, vượt
mức an toàn [30], [31].
Bảng Tác động của As đến sc khỏe con người
Tác động
Chi tiết
Nghiên cứu minh ha
Gây ung thư
Gây ung thư da, phổi, bàng quang thận.
Nguy ung thư phổi tăng 2-3 ln khi tiếp
xúc lâu dài với As > 50 µg/L.
Bangladesh: Nước ngm As > 50
µg/L làm tăng ung thư trong cng
đồng 30-40% [26], [27].
Tổn thương gan
Chuyển hóa gan thành hợp cht độc, gây
tổn thương gan, ri lon chức năng gan,
tăng nguy cơ bệnh gan mạn tính.
Ấn độ: Người sống trong vùng As
cao có nguy bệnh gan nhim m,
gan cao hơn 2 ln [28], [29].
Tổn thương thn
Gây suy thận cp hoc mạn tính, nồng đ As
trong máu > 10 µg/L dẫn đến suy gim chc
năng thận.
Người tiếp xúc As kéo dài triệu
chng suy thận nghiêm trọng.
Vấn đề thn kinh
Tác động đến h thần kinh trung ương
ngoại vi, gây rối loạn trí nhớ, mt tp trung,
gim IQ tr em khi tiếp xúc As > 50 µg/L.
Bangladesh: Tr em vùng As cao
IQ giảm, kh năng nhận thc
kém [26], [27].
3.2.2. Tác động đến sc khỏe con người
3.2.2.1. Cơ chế gây độc
As là một chất độc hại đáng kể, khả năng tích t trong thể người đng vật qua các
con đường tiếp xúc như hít phải bi chứa As, tiêu th nước thc phm b ô nhiễm, hoc tiếp
xúc trực tiếp qua da (Bảng 2). As dễ dàng ch tụ trong các quan quan trọng như gan, thận
h thần kinh, gây ra các bệnh nghiêm trọng nếu tiếp xúc kéo dài, với các tác động độc
hại được ghi nhận rõ rệt [32].
Mt trong nhng ảnh hưởng nghiêm trng nht của As gây ung thư. As được phân loại là
chất gây ung tnhóm 1 theo Tổ chc Y tế Thế giới (WHO), khả năng gây ung thư da, phổi,
bàng quang thận. Các nghiên cứu dch t hc cho thy những người tiếp xúc lâu dài với nng