NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG MỘT SỐ CHỈ TIÊU ĐỘC CHẤT KIM LOẠI NẶNG (Pb, Cd, As, Hg) TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT ĐỐI VỚI CÂY TRỒNG NÔNG NGHIỆP (LÚA, RAU) GS. TSKH. Lê Huy Bá

NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG MỘT SỐ CHỈ TIÊU ĐỘC CHẤT KIM LOẠI NẶNG (Pb, Cd, As, Hg) TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT ĐỐI VỚI CÂY TRỒNG NÔNG NGHIỆP (LÚA, RAU) GS TSKH Lê Huy Bá Viện CN & QL Môi trường – Trường ĐH Cơng nghiệp Tp.HCM TĨM TẮT Kết nghiên cứu thực địa, nhà kính phịng thí nghiệm cho biết: tích lũy ảnh hưởng KLN mơi trường đất lên tích lũy lá, rễ , thân có khác Cd: 1ppm khơng có tác dụng với rau, Cd;100ppm lại hạn chế rau Trong lúc đó, Với lúa, Cd: 0,1ppm, có tác dụng kích thích phát triển với Cd> = 30ppm ảnh hưởng mạnh Với Hg, 0,1ppm kích thích cải, 10ppm kích thích lúa, 100ppm se nguy hại cho lúa Số liêu phân tíc chứng tỏ, đất Gó Cơng, Tiền Giang, Củ Chi, TP HCM chưa nhiều KLN, an toàn ABSTRACT Results of research show influence of heavy metals in many concentation to difficult leaf flora and not same when planting in difficult soil enviroment Concrete: Cd2+ 1ppm stimulate developing of Brassicca junca, Cd2+ :100ppm inhibit growing process of its While Oryza Sativa, Cd2+ :0.1ppm rouse the growing and there’s sign stop grow at Cd2+ =30ppm and Cd2+ 100ppm Hg2+ :0.1ppm stimulate developing of Brassicca junca, Hg2+ :10ppm is height excitometabolic of Oryza Sativa, Hg2+ :100ppm is not affect obvious to Brassicca junca, but with Oryza Sativa have fluence token to hight and growing of truth leaf Pb2+ :10ppm stimulate developing of Brassicca junca, Pb2+ 1000ppm inhibit growing process of its Analysis show soil sources at research (Go Cong, Cu Chi) in areas yet haven’t poluted with heavy metals However standard international systems haven’t yet about content of heavy metal in soil therefore the comparisons are difficult I MỞ ĐẦU Với độc tính mạnh, khả lan truyền nhanh, độc chất kim loại nặng nguyên nhân gây nhiều vụ nhiễm độc với quy mơ lớn nhỏ khác người, chí tạo bệnh ung thư nguy hiểm nhiều nơi nước ta giới… Nhằm góp phần đánh giá lượng tích lũy tác động kim loại nặng điển hình mơi truờng đất lên lúa rau, từ có cảnh báo cho người có hướng quản lý sử dụng đúng, thực đề tài II MỤC TIÊU Xác định ảnh hưởng ion kim loại (Cd2+, Hg2+, Pb2+, As2+) trình sinh trưởng, phát triển; xác định ngưỡng gây độc, nồng độ hiệu dụng EC50, LD50, khả hấp thụ số loại trồng nông nghiệp (lúa, cải xanh) đất xám, đất phù sa làm sở ban đầu cho việc xây dựng tiêu chuẩn cho phép kim loại loại đất khảo sát III NỘI DUNG Dựa tài liệu có sẵn với điều tra thực địa, nghiên cứu trình sinh trưởng thực vật khảo sát điều kiện bình thường, điều kiện có chứa kim loại nặng với hàm lượng khác để xác định khả hấp thụ phận thực vật, xây dựng ngưỡng gây độc, nồng độ gây chết 50% (LD50), giới hạn gây độc ion kim loại loại đất, đồng thời xây dựng tiêu chuẩn ion kim loại số loại đất khác sử dụng cho mục đích nơng nghiệp IV VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP − Vật liệu: Mẫu đất xám lấy khu vực thực địa xã Tân Thới Nhì (Huyện Hóc Mơn – Tp Hồ Chí Minh) mẫu đất phù sa lấy Gị Cơng Tây (Tỉnh Tiền Giang) qua xử lý, gây nhiễm kim loại nặng với thực vật nghiên cứu giống Cải xanh SG6 (Brassicca Junca) giống Lúa OM 3428 (Oryza Sativa) − Phương pháp: Mơ hình ảnh hưởng kim loại nặng thực vật loại mơi trường đất (đã qua xử lý gây nhiễm kim loại nặng nồng độ thích hợp) Quy trình thực dựa vào phương pháp tiêu chuẩn thí nghiệm độc tính cấp Hiệp hội sức khoẻ Cộng đồng Mỹ (1995) [18] V KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết bố trí thí nghiệm thăm dị (Range – finding toxicity Tests): tìm giới hạn nồng độ thí nghiệm thực giống thực vật khảo sát: − Đối với lúa: Cd[0.01;100ppm], Hg[0.01;100ppm], Pb[0.001*10-3ppm,1000ppm] − Đối với Cải xanh: đất phù sa chọn Hg, Cd [DC,100ppm]; đất xám chọn Pb2+[0.1,1000ppm] Cd2+[0.1,100ppm] Kết bố trí thí nghiệm thức * Cd, Pb Hg lúa đất phù sa: − Cd lúa: Ảnh hưởng Cd2+ đến chiều cao lúa biểu có khác biệt mặt thống kê, chiều cao lúa có xu hướng thấp dần theo hàm lượng tăng Cd2+ tất thời điểm, có ý nghĩa nghiệm thức có nồng độ cao so với nghiệm thức đối chứng Ở giai đoạn đầu NSG chưa có biểu khác biệt nhiều nghiệm thức ảnh hưởng Cd2+ Sang ngày thứ sau gieo biểu bắt đầu thấy rõ, nghiệm thức có gây nhiễm Cd2+ làm cho chiều cao thấp đối chứng Riêng nghiệm thức 30 100ppm ảnh hưởng có ý nghĩa mặt thống kê mạnh nhất, có dấu hiệu đình sinh trưởng Nhưng sau thời điểm 30 NSG trở tốc độ tăng trưởng chiều cao tất nghiệm thức diễn mạnh, nhiên có khác biệt ý nghĩa theo xu hướng thấp dần so với đối chứng Khoảng thời gian đầu 30 NSG nghiệm thức đối chứng đẻ nhánh mạnh Dấu hiệu đẻ nhánh nghiệm thức cịn lại nhiều có xu hướng giảm dần khác biệt so với đối chứng, có ý nghĩa hàm lượng Cd2+ đất tăng dần Thời điểm 40NSG nghiệm thức bắt đầu đẻ nhánh mạnh hơn, so với đối chứng Riêng nghiệm thức 10 – 30ppm đẻ nhánh diễn chậm so với đối chứng, có ý nghĩa tính đến thời điểm nghiệm thức 100ppm chưa xuất đẻ nhánh Tuy nhiên thấy nghiệm thức 30 100ppm ln có khác biệt có ý nghĩa so với đối chứng liều lượng Cd2+ gây nhiễm đất có xu hướng kéo dài thời gian đẻ nhánh lúa Hàm lượng Cd2+ tích luỹ phận lúa có khác nồng độ, thể qua bảng 01 Bảng 01: Hàm lượng Cd2+ tích luỹ phận lúa Nồng độ (ppm) Bộ phận tích luỹ 2+ Cd đất (ppm) ĐC 0.01 0.1 10 30 2+ 21.07 22.69 23.12 10.41 17.15 6.66 Cd hạt khô (ppm) 2+ 20.35 21.59 19.17 24.32 139.91 121.14 Cd thân – khô (ppm) 2+ 14.5 34.8 13.3 28.9 282.55 419.73 Cd rễ khô (ppm) Tóm lại, Cd [DC;0.1ppm] kích thích phát triển (chiều cao cây, chiều dài rễ, khả đẻ nhánh) làm tăng suất lúa Nhưng nồng độ tăng cao tác động tiêu cực đến q trình sinh trưởng, phát triển tính độc lúa − Pb lúa: 10ppm có tác dụng kích thích phát triển chiều cao tất thời điểm khảo sát (cao nhất) Sự khác biệt thể rõ so với đối chứng sau 28 ngày Từ nồng độ 100ppm trở bắt đầu có dấu hiệu ảnh hưởng đến chiều cao lúa phát triển thật Vậy, Pb [30 – 300ppm] đáng quan tâm Tại Pb 1000ppm, lúa phát triển chiều cao, nhiều thật Rễ mọc sát mặt đất Sau 50 ngày gieo Pb 1000ppm bắt đầu có tượng vàng lá, bắt đầu ngưng phát triển Ở Pb [DC; 10ppm] có khả kích thích đẻ nhánh cao, đặc biệt Pb 3ppm sau 60 ngày gieo khả đẻ nhánh cao đối chứng Chứng tỏ Pb ≤ 3ppm nguyên tố vi lượng cần thiết cho lúa Hàm lượng Pb2+ tích luỹ phận lúa có khác nhau, thể qua bảng 02 Bảng 02: Hàm lượng Pb2+ tích luỹ phận lúa Bộ phận tích luỹ Nồng độ (ppm) 2+ Cd đất (ppm) ĐC 0.01 0.1 10 30 2+ 2.97 5.69 5.91 2.68 8.7 10.71 Cd hạt khô (ppm) 2+ 26.21 42.39 39 47.37 60.24 153.94 Cd thân – khô (ppm) 23.43 35.7 32.35 42.39 52.43 84.22 Cd2+ rễ khô (ppm) 100 238.44 408.25 100 10.26 246.53 132.75 − Hg lúa: Hg [DC, 10ppm] lúa phát triển tốt, đặc biệt Hg 1ppm kích thích phát triển lúa cao So với Cd Hg ảnh hưởng đến lúa Hg [DC, 1ppm] kích thích phát triển theo chiều cao, chiều dài rễ, khả đẻ nhánh lúa, tăng suất trồng Chứng tỏ Hg ≤ 1ppm nguyên tố vi lượng cần thiết cho lúa Hàm lượng Hg2+ tích luỹ phận lúa có khác nồng độ, thể qua bảng 03 Bảng 03: Hàm lượng Hg2+ tích luỹ phận lúa Bộ phận tích luỹ Nồng độ (ppm) 2+ Cd đất (ppm) ĐC 0.01 0.1 10 30 2+ 2.78 11.35 1.15 2.21 6.59 1.49 Cd hạt khô (ppm) 2+ 8.61 1.04 5.06 7.55 15.65 3.88 Cd thân – khô (ppm) 2+ 1.61 2.14 5.37 2.26 1.96 1.2 Cd rễ khô (ppm) * Hg, Cd Cải xanh đất phù sa: − Cd kích thích sinh trưởng Cải xanh nồng độ cao (1ppm), Hg 0.1ppm; Cd ảnh hưởng mạnh đến trình sinh trưởng phát triển Cải xanh nồng độ 100ppm ảnh hưởng Hg khơng rõ ràng Khả tích luỹ Cd Hg thân – không tuân theo quy luật rễ Ở nồng độ gây nhiễm, Cải xanh hấp thu Cd mạnh so với Hg Các giá trị nồng độ cực đại gây ảnh hưởng đến trình sinh trưởng phát triển thực vật thông qua khảo sát thực nghiệm tương đối sát với tiêu chuẩn kim loại nặng đất nơng nghiệp Việt Nam (chưa có Hg) Ngoài nồng độ giới hạn, hàm lượng kim loại nặng tích luỹ thân – thực vật lại lớn nhiều so với tiêu chuẩn cho phép hàm lượng kim loại nặng rau tươi Cd (Hg chưa có tiêu chuẩn) Ở 10ppm chưa có biểu ảnh hưởng mặt hình thái so sánh với hàm lượng tối đa cho phép Cd đất nông nghiệp sản phẩm rau tươi sống theo mức giới hạn Bộ Y tế vượt nhiều lần (1.5ppm); theo mức giới hạn Bộ NN&PTNT FAO/WHO vượt mức cho phép nhiều lần (0.02ppm) Đây vấn đề cần quan tâm sức khoẻ người * Cd, Pb Cải xanh đất xám: Ở nồng độ Pb 10ppm Cd 1ppm kích thích phát triển Nhưng đến Pb 1000ppm Cd 100ppm lại kìm hãm phát triển: Trong giai đoạn đầu (7NSG), Pb có tác dụng kích thích tăng trưởng Cải xanh (cao so với đối chứng tất nồng độ khảo sát) 14 NSG, nồng độ cao (300 – 300ppm) bị vàng lá, chiều cao phát triển chậm Chứng tỏ Pb nồng độ kìm hãm phát triển 21 NSG, nồng độ 1000 – 3000ppm, bị bạc trắng, đầu xoăn lại, số bị chết 100 2.45 2.81 1.72 VI KẾT LUẬN Bằng thực nghiệm cơng trình chứng tỏ: − Cd2+ 1ppm kích thích sinh trưởng Cải xanh, Cd2+ 100ppm kìm hãm trình sinh trưởng phát triển lồi Cịn lúa, Cd2+ 0.1ppm kích thích sinh trưởng có dấu hiệu đình sinh trưởng Cd2+ 30ppm 100ppm − Hg2+ 0.1ppm kích thích sinh trưởng Cải xanh, Hg2+ 10ppm kích thích phát triển chiều cao lúa, Hg2+ 100ppm ảnh hưởng không rõ ràng lên Cải xanh lúa có dấu hiệu ảnh hưởng đến chiều cao phát triển thật − Pb2+ 10ppm kích thích sinh trưởng Cải xanh, Pb2+ 1000ppm lại kìm hãm phát triển lồi Kết nghiên cứu hàm lượng kim loại nặng phẫu diện đất cho thấy đất khu vực lấy mẫu cịn sạch, chưa bị nhiễm kim loại nặng VII TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Huy Bá, Độc học môi trường, NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2000 [2] Lê Huy Bá, Sinh thái mơi trường đất, NXB Nơng nghiệp Tp Hồ Chí Minh, 2000 [3] Lê Huy Bá, Nguyễn Văn Đệ, Ảnh hưởng độc tố kim loại nặng lên thực vật (Cây lúa, rau muống), động vật (Giun đất, Trai, Tơm càng) tích luỹ thể chúng, Hội thảo Khoa học Trung tâm Công nghệ Quốc gia, 1998 [4] Nguyễn Ngọc Quỳnh, Lê Huy Bá, Khảo sát số kim loại nặng vùng đất trồng lúa chịu ảnh hưởng nước thải công nghiệp đô thị Tp Hồ Chí Minh, Tạp chí Khoa học Công nghệ Bộ NN&PTNT, Số 4, tr.311 – 312, 2002 [5] Bộ Y tế, Tiêu chuẩn Việt nam, 1995  ... đất (ppm) ĐC 0.01 0.1 10 30 2+ 2.9 7 5.69 5.91 2.6 8 8.7 10.71 Cd hạt khô (ppm) 2+ 26.21 42.3 9 39 47.37 60.24 153.94 Cd thân – khô (ppm) 23.43 35.7 32.3 5 42.3 9 52.4 3 84.22 Cd2+ rễ khô (ppm) 100... 2+ Cd đất (ppm) ĐC 0.01 0.1 10 30 2+ 2.7 8 11.35 1.15 2.2 1 6.59 1.49 Cd hạt khô (ppm) 2+ 8.61 1.04 5.06 7.55 15.65 3.88 Cd thân – khô (ppm) 2+ 1.61 2.1 4 5.37 2.2 6 1.96 1.2 Cd rễ khô (ppm) * Hg,... (ppm) ĐC 0.01 0.1 10 30 2+ 21.07 22.6 9 23.12 10.41 17.15 6.66 Cd hạt khô (ppm) 2+ 20.35 21.59 19.17 24.32 139.91 121.14 Cd thân – khô (ppm) 2+ 14.5 34.8 13.3 28.9 2 82.5 5 419.73 Cd rễ khơ (ppm) Tóm