T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 3(43)/N¨m 2007<br />
<br />
SỰ TÍCH LUỸ MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT DO ẢNH HƯỞNG<br />
CỦA NƯỚC THẢI LÀNG NGHỀ TÁI CHẾ NHÔM YÊN PHONG - BẮC NINH<br />
Nguyễn Công Vinh (Viện Nông hóa - Thổ nhưỡng) Mai Thị Lan Anh (Khoa KH Tự nhiên &Xã hội – ĐH Thái Nguyên)<br />
<br />
1. Đặt vấn đề<br />
Nghề tái chế nhôm bắt đầu hình thành ở làng Mẫn Xá, xã Văn Môn, huyện Yên Phong,<br />
tỉnh Bắc Ninh từ năm 1958 với nghề cô đúc nhôm, kim loại màu, tái chế phôi. Là một trong<br />
những làng nghề lớn của xã Văn Môn với 507 hộ và 2490 khNu, từ những năm 1960, Mẫn Xá đã<br />
là địa phương có tiếng ở miền Bắc chuyên thu mua, xử lý và nấu đúc nhôm, chì, phế liệu. Hiện<br />
nay, cả thôn có hơn 200 hộ dân đang theo nghề với khoảng trên dưới 400 lò chế biến.<br />
Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất là các loại phế liệu nhôm từ vỏ lon, khung nhôm, xoong nồi,<br />
các chi tiết và bộ phận máy, thậm chí là cả những bình hoá chất độc hại, bình thuốc sâu, bình khí độc<br />
hại của quân đội thải ra... Với quy mô sản xuất tương đối lớn, mỗi ngày làng nghề Mẫn Xá thu nhận<br />
khoảng hơn 100 tấn phế liệu, trong đó chủ yếu là nhôm, khoảng 7% là chì và số còn lại là kim loại hỗn<br />
tạp khác. Hàng ngày có khoảng 500 lò tái chế hoạt động, trung bình nung chảy khoảng 60 tấn phế liệu<br />
và tiêu thụ khoảng 10 tấn than. Hàng năm, Văn Môn thu gom tới 8000 tấn phế liệu đủ các loại từ Hà<br />
Nội, Hải Phòng, Hải Dương, Thanh Hoá, Quảng Trị... để tái chế các loại phế liệu này thành nhôm thỏi.<br />
Trung bình 1 tạ nhôm thành phNm phải cần tới 80 - 100 kg than. Mỗi năm để cho ra thị trường từ<br />
4.500 đến 5000 tấn nhôm luyện và nhôm đúc, người sản xuất cần tới 3600 đến 5000 tấn than.<br />
Cùng với sự giàu có ngày càng tăng của người dân làng nghề Mẫn Xá, môi trường ở đây<br />
bị ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe người dân. Mặc dù đã nhận ra được mối nguy<br />
hiểm này, nhưng người dân nơi đây vẫn phớt lờ sự nguy hiểm đó. Hàng giờ, người dân vẫn tiếp<br />
xúc với các chất độc hại từ hoạt động cô đúc nhôm. Hiện nay, các cấp chính quyền vẫn chưa tìm<br />
ra biện pháp hữu hiệu để di dời, xử lý các cơ sở sản xuất kể trên. Bài báo này nêu lên một số kết<br />
quả nghiên cứu ảnh hưởng của các hoạt động tái chế đến chất lượng môi trường đất nông nghiệp<br />
ở làng nghề tái chế nhôm huyện Yên Phong, Bắc Ninh.<br />
2. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu<br />
* Đối tượng nghiên cứu<br />
Đề tài nghiên cứu được tiến hành trên đất và lúa thuộc các cánh đồng của thôn Mẫn Xá,<br />
xã Vân Môn, huyện Yên Phong , tỉnh Bắc Ninh. Thu thập các mẫu đất phân bố theo định vị trên<br />
bản đồ sao cho mẫu đất đặc trưng cho vùng có khả năng bị ô nhiễm trực tiếp do chất thải từ làng<br />
nghề trong đất nông nghiệp của thôn Mẫn Xá, Vân Môn, Yên Phong, Bắc Ninh (MX) và đất lân<br />
cận không chịu ảnh hưởng của nước thải để làm đối chứng (ĐC).<br />
* Phương pháp nghiên cứu: Mẫu đất được điều tra vào giai đoạn thu hoạch luá Xuân. Mỗi<br />
mẫu lấy 10 điểm ở độ sâu 0 – 20 cm, theo quy tắc hình chéo, trộn đều lấy một mẫu hỗn hợp.<br />
Bảng 1: Các phương pháp phân tích mẫu đất<br />
Đơn vị<br />
pHH2O (1/5)<br />
pHKCl (1/5)<br />
EC<br />
Cd, Zn, Cu, Pb<br />
<br />
46<br />
<br />
mm hos/cm<br />
mg/kg<br />
<br />
Phương pháp<br />
Đo bằng pH metter, điện cực thủy tinh trong huyền phù<br />
KCl 1M có pH=6,8. Đo bằng pH metter<br />
Tỷ lệ đất/ nước = 1/5, đo bằng máy đo độ dẫn điện<br />
Công phá bằng HClO4 +HF (tỷ lệ 1:3), xác định bằng AAS<br />
<br />
T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 3(43)/N¨m 2007<br />
<br />
3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận<br />
* Một số tính chất đất khu vực nghiên cứu<br />
pH của đất là một yếu tố đóng vai trò quan trọng đối với đời sống của cây trồng và được coi là<br />
một trong những yếu tố sinh thái giới hạn. Mỗi loại cây trồng chỉ thích nghi với một khoảng pH nhất<br />
định, sự thay đổi pH về phía axit hay phía kiềm đều có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của<br />
cây trồng. Qua nhiều nghiên cứu cho thấy, môi trường tốt nhất để cây lúa sinh trưởng và phát triển là<br />
đất trung tính (pH = 5-8). pH còn ảnh hưởng đến tính di động của các kim loại nặng trong đất.<br />
Bảng 2: Một số đặc tính của đất Mẫn Xá<br />
Thông số thống kê<br />
Giá trị nhỏ nhất<br />
Giá trị lớn nhất<br />
Trung bình<br />
STDEV<br />
CV %<br />
<br />
pHH2O (1:5)<br />
5,95<br />
6,52<br />
6,19<br />
0,19<br />
3,06<br />
<br />
pHKCl (1:5)<br />
4,97<br />
6,12<br />
5,44<br />
0,35<br />
6,38<br />
<br />
EC (mmhos/cm)<br />
48,00<br />
182,40<br />
110,88<br />
38,75<br />
34,94<br />
<br />
Theo kết quả nghiên cứu thu được ở bảng 2, pH của đất nằm trong ngưỡng chua nhẹ đến<br />
chua vừa. Giá trị pHH2O biến động trong khoảng 6,19 ± 0,19 trung bình 6,19, pHKCl biến động<br />
trong khoảng 4,97-6,1; trung bình là 5,44 ± 0,35.<br />
Độ dẫn điện của dung dịch đất có liên quan đến hàm lượng các muối tan trong dung<br />
dịch. Thông thường, khi nồng độ các muối tan trong dung dịch tăng lên thì độ dẫn diện của<br />
dung dịch đất cũng tăng. EC trong dung dịch đất biến động trong khoảng từ 48-182,40<br />
mmhos/cm, trung bình đạt 110,88 ± 38,75 mm hos/cm.<br />
* Sự tích lũy kim loại nặng trong đất<br />
+ Sự tích lũy Đồng trong đất<br />
Bảng 3: Hàm lượng Cu, Pb, Zn, Cd tổng số trong đất (mg/kg đất)<br />
Thông số thống kê<br />
Giá trị nhỏ nhất<br />
Giá trị lớn nhất<br />
Trung bình<br />
STDEV<br />
CV %<br />
TC EU<br />
TCVN 7209-2002<br />
TC Hà Lan:<br />
-Ngưỡng ô nhiễm<br />
-Ngưỡng phải xử lý<br />
<br />
Cu<br />
<br />
Pb<br />
<br />
Zn<br />
<br />
Cd<br />
<br />
ĐC<br />
<br />
MX<br />
<br />
ĐC<br />
<br />
MX<br />
<br />
ĐC<br />
<br />
MX<br />
<br />
ĐC<br />
<br />
MX<br />
<br />
22,10<br />
23,10<br />
22,06<br />
0,71<br />
3,13<br />
<br />
27,9<br />
38,11<br />
32,06<br />
4,015<br />
12,52<br />
<br />
28,22<br />
30,29<br />
29,26<br />
1,46<br />
5,00<br />
<br />
29,21<br />
43,12<br />
37,46<br />
5,8<br />
14,98<br />
<br />
41,89<br />
42,99<br />
42,44<br />
0,78<br />
1,83<br />
<br />
55,89<br />
87,98<br />
68,192<br />
13,78<br />
20,201<br />
<br />
0,45<br />
0,48<br />
0,47<br />
0,021<br />
4,56<br />
<br />
0,56<br />
0,81<br />
0,716<br />
0,1<br />
13,49<br />
<br />
50-140<br />
50<br />
36<br />
190<br />
<br />
150-300<br />
200<br />
140<br />
720<br />
<br />
150-300<br />
100<br />
140<br />
720<br />
<br />
1-3<br />
2<br />
0,8<br />
1,2<br />
<br />
Ngoài ra, trong hoạt động sản xuất nông nghiệp ngoài việc sử dụng bùn thải làm phân bón,<br />
con người còn sử dụng nước thải công nghiệp và nước thải sinh hoạt để tưới tiêu, hoạt động này<br />
cũng đã làm tăng hàm lượng kim loại nặng trong đất.<br />
47<br />
<br />
T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 3(43)/N¨m 2007<br />
<br />
Số liệu nghiên cứu được trình bày trong bảng 3, hàm lượng Cu trong đất ở khu vực thôn<br />
Mẫn Xá (bị ảnh hưởng bởi nước thải làng nghề tái chế nhôm-MX) là 32,06 ± 4,015 mg/kg luôn<br />
cao hơn trong đất ở khu vực không bị ảnh hưởng (ĐC) là 22,06 ± 3,13 mg/kg, ∆ Cu trung bình<br />
là 10 mg/kg, các mẫu Cu dao động trong khoảng 27,9-38,11 mg/kg. Tuy nhiên, đối với tất cả<br />
các mẫu phân tích ở cả hai khu vực nghiên cứu đều thấp hơn TCVN 7209 – 2002. Nhưng nếu<br />
xét theo Tiêu chuNn Hà Lan (36mg/kg), các mẫu đất ở điểm nghiên cứu đều đạt ngưỡng ô<br />
nhiễm. Chứng tỏ rằng hoạt động tái chế này bắt đầu gây ô nhiễm đối với môi trường đất.<br />
<br />
60.0<br />
<br />
Pb<br />
<br />
TCVN7209-2002<br />
<br />
TC Hà Lan<br />
<br />
250.0<br />
50.0<br />
<br />
200.0<br />
m g P b /k g đ ấ t<br />
<br />
m g C u /kg đ ất<br />
<br />
40.0<br />
<br />
150.0<br />
<br />
30.0<br />
<br />
100.0<br />
<br />
20.0<br />
<br />
50.0<br />
<br />
10.0<br />
Cu<br />
<br />
TCVN 7209-2002<br />
<br />
TC Hà Lan<br />
<br />
0.0<br />
<br />
0.0<br />
1<br />
<br />
2<br />
<br />
3<br />
<br />
4<br />
<br />
5<br />
<br />
6<br />
<br />
7<br />
<br />
8<br />
<br />
9<br />
<br />
10<br />
<br />
11<br />
<br />
12<br />
<br />
13<br />
<br />
14<br />
<br />
1<br />
<br />
2<br />
<br />
3<br />
<br />
4<br />
<br />
5<br />
<br />
6<br />
<br />
7<br />
<br />
8<br />
<br />
9<br />
<br />
10<br />
<br />
11<br />
<br />
12<br />
<br />
13<br />
<br />
14<br />
<br />
Hình 1: Hàm lượng Cu,Pb tổng số trong đất (mg/kg đất)<br />
<br />
+ Sự tích lũy Chì trong đất<br />
Trong công nghiệp, chì được ứng dụng trong sản xuất sơn, ắc quy, dùng làm chất xúc tác.<br />
Với những ưu điểm trên, chì càng ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất. Tuy nhiên,<br />
chì cũng đã bị cấm sử dụng trong một số lĩnh vực, chẳng hạn như chì pha trong xăng. Việc ứng<br />
dụng rộng rãi của chì đã làm cho môi trường sinh thái có hàm lượng vượt quá tiêu chuNn cho<br />
phép, đặc biệt là môi trường đất. Khi phát thải vào môi trường đất chì có thời gian tồn lưu lâu,<br />
những hợp chất của chì có khuynh hướng tích lũy trong môi trường đất và trầm tích sông hồ, làm<br />
ô nhiễm chuỗi thức ăn và ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất trong cơ thể con người.<br />
Hình 1 cho thấy hàm lượng Pb trong đất ở khu vực nghiên cứu đều ở tiêu chuNn cho phép.<br />
Hàm lượng Pb tổng số trung bình ở thôn Mẫn Xá là 37,46 ± 5,8 mg/kg cao hơn ở vùng đối chứng<br />
(29,26 ± 5,00 mg/kg). Nói chung tất cả các mẫu đều ở ngưỡng cho phép theo tiêu chuNn Việt Nam và<br />
tiêu chuNn của các nước EU, TC Hà Lan, dao động từ 29,21-43,12 mg/kg đất. Chứng tỏ vùng nghiên<br />
cứu chưa bị ô nhiễm Pb. Tuy nhiên, so với vùng đối chứng, ở Vân Môn đang có xu hướng tích luỹ Pb<br />
trong đất. Nếu xu hướng này tiếp diễn, trong tương lai gần vùng này có nguy cơ bị ô nhiễm.<br />
+ Sự tích luỹ Kẽm trong đất<br />
Do sự phát triển của khoa học công nghệ, quá trình đô thị hóa ngày một tăng, các nguồn chất<br />
thải từ các nhà máy, các khu công nghiệp, đô thị vào môi trường ngày một tăng lên. Kẽm có trong<br />
phế thải của nhiều nghành công nghiệp như công nghiệp luyện kim màu, sản xuất ô tô, công nghiệp<br />
hóa chất, kẽm có trong bùn thải của nhà máy sơn tổng hợp, trong các cặn thải sơn sau khi sử dụng,<br />
48<br />
<br />
T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 3(43)/N¨m 2007<br />
<br />
trong bụi từ các khu công nghiệp, trong bùn thải, nước thải các khu đô thị. Ngoài ra, trong một số<br />
loại thuốc trừ sâu, phân bón cũng có chứa kẽm. Bằng các con đường khác nhau như lắng đọng từ khí<br />
quyển, sử dụng bùn thải như một nguồn phân bón cho cây trồng, sử dụng trầm tích sông hồ để bón<br />
ruộng, hoạt động khai mỏ... từ những hoạt động này kẽm và hợp chất của kẽm được đưa vào đất và<br />
tích lũy trong đất làm tăng hàm lượng vượt mức cho phép gây ra đất ô nhiễm kẽm.<br />
2.5<br />
<br />
160.0<br />
<br />
Cd<br />
<br />
TCVN 7209-2002<br />
<br />
TC Hà Lan<br />
<br />
140.0<br />
<br />
2.0<br />
120.0<br />
<br />
1.5<br />
<br />
m g C d /k g đ ấ t<br />
<br />
m g Z n /kg đ ấ t<br />
<br />
100.0<br />
80.0<br />
<br />
1.0<br />
<br />
60.0<br />
40.0<br />
<br />
0.5<br />
20.0<br />
Pb<br />
<br />
TC Hà Lan<br />
<br />
TCVN 7209-2002<br />
<br />
0.0<br />
<br />
0.0<br />
1<br />
<br />
2<br />
<br />
3<br />
<br />
4<br />
<br />
5<br />
<br />
6<br />
<br />
7<br />
<br />
8<br />
<br />
9<br />
<br />
10<br />
<br />
11<br />
<br />
12<br />
<br />
13<br />
<br />
14<br />
<br />
1<br />
<br />
2<br />
<br />
3<br />
<br />
4<br />
<br />
5<br />
<br />
6<br />
<br />
7<br />
<br />
8<br />
<br />
9<br />
<br />
10<br />
<br />
11<br />
<br />
12<br />
<br />
13<br />
<br />
14<br />
<br />
Hình 2. Hàm lượng Zn,Cd trong đất (mg/kg đất)<br />
<br />
Theo bảng 2 và hình 2, hàm lượng Zn trong đất của khu vực nghiên cứu thấp hơn<br />
ngưỡng cho phép theo TCVN 7209-2002 (100 mg/kg đất) biến động trong khoảng 55,89-87,98<br />
mg/kg đất, TC Hà Lan là 140 mg/kg đất. Trung bình trong đất thôn Mẫn Xá đạt 68.192 ± 13.78<br />
mg/kg đất cao hơn trong đất vùng ĐC 42,44 ± 0,78 (mg/kg đất) là ∆ Zn = 24,8 mg/kg đất. Như<br />
vậy, khi dùng nước thải dẫn vào ruộng lúa có xu hướng làm tích lũy Zn trong đất và chiều<br />
hướng này đang gia tăng, do ảnh hưởng ngày càng nhiều của nước thải dẫn vào ruộng<br />
+ Sự tích luỹ Cadimi trong đất<br />
Hiện nay, trong nông nghiệp còn sử dụng bùn thải, nước thải của các khu công nghiệp,<br />
các khu đô thị làm phân bón cho cây trồng, việc này đã mang vào đất một lượng Cd đáng kể. Đã<br />
có nhiều tác giả nghiên cứu hàm lượng Cd có trong bùn thải của các khu đô thị và đều cho kết<br />
quả là trong bùn thải chứa một lượng đáng kể Cd khoảng từ 1 mg/kg bùn. Sự tập trung kim loại<br />
nặng trong bùn thải và nước thải phụ thuộc vào đặc thù của từng ngành công nghiệp cũng như tốc<br />
độ đô thị hóa tại các khu đô thị. Trước đây, những chất thải này thường được đổ thẳng vào hệ thống<br />
sông và môi trường biển. Đây chính là nơi những kim loại này và rất nhiều chất dinh dưỡng thông<br />
thường khác trong chất thải là nguyên nhân gây ra rất nhiều hiện tượng ô nhiễm và phú dưỡng.<br />
Theo số liệu phân tích thu được trong bảng 3 và hình 2, hầu hết các mẫu đất thu thập ở<br />
Vân Môn có hàm lượng Cd đều thấp hơn ngưỡng cho phép của TCVN 7209 – 2002 (2,00 mg/kg<br />
đất). Tuy nhiên, hàm lượng này gần đạt đến ngưỡng ô nhiễm theo tiêu chuNn Hà Lan (0,8 mg/kg<br />
đất). Các mẫu thu thập được ở Vân Môn cho thấy hàm lượng Cd trong đất biến động trong<br />
khoảng 0,56-0,81 mg/kg đất cao hơn trong đất vùng ĐC (0,45-0,48 mg/kg đất).<br />
49<br />
<br />
T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 3(43)/N¨m 2007<br />
<br />
4. Kết luận<br />
- pH của đất nằm trong ngưỡng chua vừa chua nhẹ. pHH2O biến động trong khoảng 6,19<br />
± 0,19; pHKCl biến động trong khoảng 4,97-6,1; trung bình là 5,44 ± 0,35.<br />
- EC trong dung dịch đất biến động trong khoảng 48-182,40 mmhos/cm, trung bình đạt<br />
110,88 ± 38,75 mm hos/cm. Điều đó chứng tỏ dung dịch đất có hàm lượng các muối tan. Đây có<br />
thể là một nguyên nhân gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng đất, nước và năng suất cây trồng.<br />
- Hàm lượng Cu trong đất ở khu vực thôn Mẫn Xá (bị ảnh hưởng từ nước thải làng nghề tái chế<br />
nhôm) là 32,06 ± 4,015 mg/kg luôn cao hơn trong đất ở khu vực không bị ảnh hưởng là 22,06 ± 3,13<br />
mg/kg, ∆ Cu trung bình là 10 mg/kg, các mẫu Cu dao động trong khoảng 27,9-38,11 mg/kg. Tuy nhiên,<br />
đối với tất cả các mẫu phân tích ở cả hai khu vực nghiên cứu đều thấp hơn TCVN 7209 – 2002.<br />
- Hàm lượng Pb trong đất ở khu vực nghiên cứu đều nằm trong tiêu chuNn cho phép.<br />
Hàm lượng Pb tổng số trung bình ở thôn Mẫn Xá là 37,46 ± 5,8 mg/kg cao hơn ở vùng đối<br />
chứng (29,26 ± 5,00 mg/kg). Tất cả các mẫu thu thập được đều nằm trong ngưỡng cho phép của<br />
tiêu chuNn Việt Nam cũng như tiêu chuNn của EU. Trong khi đó tiêu chuNn cho phép của Hà<br />
Lan, dao động từ 29,21-43,12 mg/kg đất.<br />
- Hàm lượng Zn trong đất của khu vực nghiên cứu thấp hơn ngưỡng cho phép theo<br />
TCVN 7209-2002 (100 mg/kg đất) biến động trong khoảng 55,89-87,98 mg/kg đất, TC Hà Lan<br />
là 140 mg/kg đất. Trung bình trong đất thôn Mẫn Xá đạt 68,192 ± 13,78 mg/kg đất cao hơn<br />
trong đất vùng ĐC 42,44 ± 0,78 (mg/kg đất) là ∆ Zn = 24,8 mg/kg đất.<br />
- Hầu hết các mẫu đất thu thập ở Vân Môn có hàm lượng Cd đều thấp hơn ngưỡng cho phép<br />
của TCVN 7209 – 2002 (2,00 mg/kg đất), tuy nhiên gần đạt đến ngưỡng ô nhiễm theo tiêu chuNn Hà<br />
Lan (0,8 mg/kg đất). Các mẫu thu thập được ở Vân Môn cho thấy hàm lượng Cd trong đất biến<br />
động trong khoảng 0,56-0,81 mg/kg đất cao hơn trong đất vùng ĐC (0,45-0,48 mg/kg đất) <br />
<br />
Summary<br />
Accumulation of heavy metals in the ground due to waste water from Yen Phong<br />
Aluminium- recycling village, Bac Ninh province.<br />
<br />
Van Mon commune (Ma Xa district) is located in Red river Delta. In Ma Xa, soil is<br />
characterized as fluvisol. The area has traded recycled heavy metals, such as aluminium and<br />
color metals since 1958. There are now more 200 households reproducing heavy metals from<br />
the different waste sources collected from the North to the centre of country. Van Mon early<br />
reused about 8 thousand tons of waste to produce 4.5-5 thousand tons of repured alluminium.<br />
Heavy metal recycling reaches the source of huge waste that may cause soil pollution and water<br />
environment pollution.<br />
A study was carried out on rice based land around recycled heavy metals in Man Xa and<br />
Van Mon villages, Yen phong district. Analyzed soils showed that almost all of soils affected by<br />
<br />
50<br />
<br />