Sự tích lũy một số kim loại nặng trong đất do ảnh hưởng của nước thải làng nghề tái chế biến nhôm Yên Phong Bắc Ninh

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 />