luan van th s le chi thuc ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM LÊ CHÍ THỨC “NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ, KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN VÀ HẤP THỤ KIM LOẠI NẶNG CỦA CÂY SẬY (PHRAGMITES AUTRALIS) TR[.]
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM LÊ CHÍ THỨC “NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ, KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN VÀ HẤP THỤ KIM LOẠI NẶNG CỦA CÂY SẬY (PHRAGMITES AUTRALIS) TRÊN ĐẤT SAU KHAI THÁC QUẶNG TẠI TỈNH THÁI NGUYÊN” LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Thái Nguyên, năm 2012 n ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM LÊ CHÍ THỨC “NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ, KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN VÀ HẤP THỤ KIM LOẠI NẶNG CỦA CÂY SẬY (PHRAGMITES AUTRALIS) TRÊN ĐẤT SAU KHAI THÁC QUẶNG TẠI TỈNH THÁI NGUYÊN” Chuyên ngành : Khoa học Môi trường Mã số : 60 44 03 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học : TS Hoàng Hải PGS.TS Đặng Văn Minh Người hướng dẫn khoa h Thái Nguyên, năm 2012 n i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình cao học viết luận văn này, tơi nhận hướng dẫn, giúp đỡ góp ý nhiệt tình q thầy trường Đại học Nơng lâm Thái Nguyên - Đại học Thái Nguyên Trước hết, xin chân thành cảm ơn đến quý thầy cô trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, đặc biệt thầy tận tình dạy bảo cho tơi suốt thời gian học tập trường Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo Tiến sĩ - Hồng Hải Phó giáo sư – Tiến sĩ Đặng Văn Minh dành nhiều gian tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu giúp tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm Khoa Sau đại học - Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên quý thầy cô khoa tạo nhiều điều kiện để học tập hồn thành tốt khóa học Đồng thời, tơi xin cảm ơn ban lãnh đạo anh chị Trung tâm nghiên cứu Phát triển Vùng - Bộ Khoa học Công nghệ tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt luận văn Mặc dù tơi có nhiều cố gắng hồn thiện luận văn tất nhiệt tình lực mình, nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp quý báu quý thầy cô bạn Thái Nguyên, tháng 10 năm 2012 Học viên Lê Chí Thức n ii MỤC LỤC Trang bìa phụ Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh mục từ viết tắt v Danh mục bảng vi Danh mục biểu đồ vii MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.3 Ý nghĩa đề tài 1.3.1 Ý nghĩa khoa học đề tài 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn đề tài Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cơ sở khoa học vấn đề nghiên cứu 1.1.1 Ô nhiễm kim loại nặng đất 1.2 Các tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm đất kim loại 15 1.2.1 Tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm đất kim loại nặng số nước giới 15 1.3 Biện pháp sử dụng thực vật xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng 19 1.3.1 Khái niệm chung 19 1.3.2 Cơ sở khoa học biện pháp sử dụng thực vật xử lý kim loại nặng đất 21 1.4 Tiêu chuẩn loài thực vật sử dụng để xử lý kim loại nặng đất 24 1.5 Các phương pháp xử lý thực vật sau tích lũy chất nhiễm 25 1.6 Ưu điểm hạn chế công nghệ thực vật xử lý KLN đất 25 1.6.1 Ưu điểm 25 1.6.2 Hạn chế 26 1.7 Một số kết nghiên cứu sử dụng thực vật để xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng giới Việt Nam 27 n iii 1.8 Một số đặc điểm Sậy tình hình nghiên cứu sử dụng caay Sậy cải tạo đất ô nhiễm 30 1.8.1 Một số đặc điểm Sậy 30 1.8.2 Đặc điểm thực vật học Sậy 31 1.8.3 Ứng dụng Sậy cải tạo môi trường 32 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1 Đối tượng nghiên cứu 34 2.2 Địa điểm thời gian nghiên cứu 34 2.2.1 Địa điểm 34 2.2.2 Thời gian nghiên cứu 34 2.3 Phạm vi nghiên cứu 34 2.4 Nội dung nghiên cứu 35 2.4.1 Đánh giá thực trạng tài nguyên đất sau khai thác quặng khoáng sản số mỏ địa bàn tỉnh Thái Nguyên 35 2.4.2 Điều tra phân bố, khả sinh trưởng phát triển Sậy khu khai thác quặng, so sánh mật độ phân bố mỏ khai thác khác 35 2.4.3 Nghiên cứu khả hấp thụ KLN Sậy đất sau khai thác quặng khoáng sản 35 2.4.4 Xây dựng mối tương quan hàm lượng KLN đất với hàm lượng KLN hấp thụ Sậy 35 2.4.5 Xác định mối tương quan số tính chất đất với hàm lượng KLN đất khả hấp thụ Sậy 35 2.5 Phương pháp nghiên cứu tiêu theo dõi 35 2.5.1 Phương pháp điều tra thu thập tài liệu 35 2.5.2 Phương pháp lấy mẫu bảo quản mẫu 35 2.5.3 Phương pháp khảo sát thực địa lập ô tiêu chuẩn (OTC) 38 2.5.4 Các phương pháp phân tích phịng thí nghiệm 38 2.5.5 Phương pháp xử lý số liệu 39 n iv Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .40 3.1 Thực trạng tài nguyên đất sau khai thác quặng khoáng sản địa bàn tỉnh Thái Nguyên 40 3.1.1 Thực trạng khai thác quặng khoáng sản Thái Nguyên 42 3.1.2 Hiện trạng môi trường đất mốt sơ mỏ khai thác quặng khống sản địa bàn tỉnh Thái Nguyên 42 3.2 Điều tra phân bố, khả sinh trưởng phát triển sậy khu vực nghiên cứu 46 3.2.1 Sự phân bố Sậy 46 3.2.2 Khả sinh truởng phát triển sậy… 48 3.3 Khả hấp thụ kim loại nặng Sậy đất bãi thải sau khai thác quặng 52 3.4 Sự tương quan hàm lượng kim loại nặng đất hàm lượng kim loại nặng hấp thụ 55 3.4.1 Tương quan hàm lượng Zn đất 58 3.4.2 Tương quan hàm lượng Pb đất 55 3.4.3 Tương quan hàm lượng Cd đất 56 3.4.4 Tương quan hàm lượng As đất 57 3.5 Mối tương quan hàm lượng kim loại nặng hấp thụ với hàm lượng kim loại nặng đất số yếu tố môi trường đất 59 3.5.1 Tương quan hàm lượng kim loại nặng hấp thụ với hàm lượng kim loại nặng đất pH 58 3.5.2 Tương quan hàm lượng kim loại nặng hấp thụ với hàm lượng kim loại nặng đất dung tích hấp thu đất (CEC) 61 3.5.3 Tương quan hàm lượng kim loại nặng hấp thụ với hàm lượng kim loại nặng đất hàm lượng chất hữu (CHC) đất 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 n v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BOD : Biochemical Oxygen Demand (chỉ số nhu cầu oxy sinh hóa) CEC : Cation Exchange Capacity (khả trao đổi cation) COD : Chemical Oxygen Demand (chỉ số nhu cầu oxy hóa học) cs : Cộng CHC : Hàm lượng mùn DW : Dry weight (khối lượng khô) EEA : European Environment Agency (Cục môi trường Châu Âu) HCBVTV : Hóa chất bảo vệ thực vật KLN : Kim loại nặng LSD : Sự sai khác nhỏ có ý nghĩa SAS : Statistical Analysis Sytem (Phần mềm thống kê) QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TCCP : Tiêu chuẩn cho phép TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam n vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Hàm lượng trung bình số KLN đá đất (ppm) Bảng 1.2: Hàm lượng kim loại nặng số loại đất khu mỏ hoang Songcheon Bảng 1.3: Hàm lượng kim loại nặng chất thải số mỏ vàng điển hình Úc Bảng 1.4 Hàm lượng kim loại bùn cống rãnh đô thị .11 Bảng 1.5 Hàm lượng số kim loại nặng sản phẩm dùng làm phân bón nông nghiệp 12 Bảng 1.6 Hàm lượng chì bùn đất xã Chỉ Đạo (Mỹ Văn Hưng Yên) 14 Bảng 1.7: Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại đất Hà Lan 15 Bảng 1.8: Hàm lượng tối đa cho phép kim loại nặng xem độc thực vật đất nông nghiệp 16 Bảng 1.9: Đánh giá ô nhiễm đất mặt kim loại nặng Ba Lan 17 Bảng 1.10: Giới hạn tối đa cho phép hàm lượng tổng số As, Cd, Cu, Pb Zn đất (tầng mặt) 19 Bảng 1.11: Đặc điểm thực vật học Sậy (Phragmites autralis) .31 Bảng 2.1: Vị trí điểm lấy mẫu mẫu đất khu vực nghiên cứu 37 Bảng 3.1 Sản lượng khai thác chì kẽm số mỏ 41 Bảng 3.2 Kết phân tích mẫu kim loại nặng khu vực nghiên cứu 43 Bảng 3.3 Kết phân tích số yếu tố môi trường đất khu vực nghiên cứu .45 Bảng 3.4 Sự phân bố Sậy số mỏ khai thác quặng khu vực nghiên cứu .47 Bảng 3.5: Sự sinh trưởng phát triển Sậy khu vực nghiên cứu .49 Bảng 3.6: Kết xác định sinh khối Sậy mỏ nghiên cứu .51 Bảng 3.7: Khả hấp thụ KLN Sậy đất bãi thải sau khai thác quặng 53 Bảng 3.8: Phương trình tương quan hàm lượng kim loại nặng hấp thụ với hàm lượng kim loại nặng đất pH đất 59 Bảng 3.9: Phương trình tương quan hàm lượng kim loại nặng hấp thụ với hàm lượng kim loại nặng đất dung tích hấp thu đất (CEC) 61 Bảng 3.10: Phương trình tương quan hàm lượng kim loại nặng hấp thụ với hàm lượng kim loại nặng đất chất hữu đất (CHC) 63 n vii DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Hình 3.1: Mối tương quan hàm lượng Pb đất hàm lượng Pb rễ thân, Sậy 55 Hình 3.2: Mối tương quan hàm lượng Cd đất hàm lượng Cd rễ thân, Sậy 56 Hình 3.3: Mối tương quan hàm lượng As đất hàm lượng As rễ thân, Sậy 57 Hình 3.4: Mối tương quan hàm lượng Zn đất hàm lượng Zn rễ thân, Sậy 58 n MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Thái Nguyên tỉnh giàu tài nguyên khoáng sản có nhiều ngành cơng nghiệp khai khống, luyện kim Hiện có khoảng 34 loại hình khống sản phân bố tập trung vùng giáp thành phố Thái Nguyên, Trại Cau (Đồng Hỷ), Thần Sa (Võ Nhai)… Khoáng sản Thái Nguyên chia làm loại, bao gồm: than mỡ (trên 15 triệu tấn), than đá (trên 90 triệu tấn); nhóm khống sản kim loại bao gồm 47 mỏ điểm quặng; titan có 18 mỏ điểm quặng; kim loại màu (thiếc, vonfram, chì, kẽm, vàng, đồng…); kim loại khác, bao gồm: pyrits, barit, photphorit… tổng trữ lượng khoảng 60.000 tấn; nhóm khống sản để sản xuất vật liệu gồm đá xây dựng, đất sét, đá sỏi… với trữ lượng lớn khoảng 84,6 triệu (Dương Văn Khanh, 2007) [11] Theo số mỏ điểm quặng, địa bàn tỉnh Thái Nguyên phát 177 điểm quặng mỏ khoáng sản rắn mỏ nước khống Tính đến 31/12/2005 tổng số mỏ đưa vào khai thác (kể khai thác tận thu khai thác cát sỏi) 45 mỏ Số lượng mỏ khoáng sản sản lượng đưa vào khai thác ngày tăng Tình hình khai thác khống sản tỉnh Thái Nguyên năm qua cho thấy, số lượng mỏ khoáng sản sản lượng đưa vào khai thác ngày tăng Số lượng doanh nghiệp, đơn vị tham gia khai thác, chế biến khoáng sản gia tăng nhanh chóng (Dương Văn Khanh, 2007) [11] Hoạt động khống sản doanh nghiệp đóng góp vào nguồn thu ngân sách tỉnh tăng trưởng liên tục qua năm Mặc dù đem lại nhiều lợi ích kinh tế công nghệ lạc hậu, hệ thống xử lý xử lý sơ nên việc khai thác mỏ thường gây nên tượng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Hoạt động mỏ quặng, phi quặng vật liệu xây dựng xây dựng mỏ, khai thác thu hồi khoáng sản, đổ thải, thoát nước mỏ…đã phá vỡ cân điều kiện sinh thái Các chất thải từ hoạt động n ... THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM LÊ CHÍ THỨC “NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ, KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN VÀ HẤP THỤ KIM LOẠI NẶNG CỦA CÂY SẬY (PHRAGMITES AUTRALIS) TRÊN ĐẤT SAU KHAI. .. Sậy (Phragmites autralis) đất sau khai thác quặng tỉnh Thái Nguyên? ?? 1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Tìm hiểu phân bố, khả sinh trưởng phát triển Sậy đất sau khai thác quặng khoáng sản địa bàn tỉnh. .. truởng phát triển sậy? ?? 48 3.3 Khả hấp thụ kim loại nặng Sậy đất bãi thải sau khai thác quặng 52 3.4 Sự tương quan hàm lượng kim loại nặng đất hàm lượng kim loại nặng hấp thụ