Nghiên cứu đánh giá khảnăng ứng dụng than sinh học ức chếđộc chất cdhấp thụlên cây cải thìa trong điều kiện giảđịnh đất ô nhiễm

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT HỒ THỊ HÀ NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG THAN SINH HỌC ỨC CHẾ ĐỘC CHẤT Cd HẤP THỤ LÊN CÂY CẢI THÌA TRONG ĐIỀU KIỆN GIẢ ĐỊNH ĐẤT Ô NHIỄM CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MƠI TRƯỜNG MÃ SỐ: 8440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ BÌNH DƯƠNG – 2022 ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT HỒ THỊ HÀ NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG THAN SINH HỌC ỨC CHẾ ĐỘC CHẤT Cd HẤP THỤ LÊN CÂY CẢI THÌA TRONG ĐIỀU KIỆN GIẢ ĐỊNH ĐẤT Ơ NHIỄM CHUN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ: 8440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN THỊ ANH THƯ BÌNH DƯƠNG – 2022 MỤC LỤC PHẦN 1: GIỚI THIỆU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2.Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1.Mục tiêu tổng quát 1.2.2.Mục tiêu cụ thể 1.3.Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 1.4.Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.4.1.Trong nước 1.4.2.Trên giới 1.5.Đóng góp nghiên cứu PHẦN 2: NỘI DUNG 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 10 1.1.Tổng quan khu vực nghiên cứu 10 1.1.1.Vị trí địa lý 10 1.1.2.Khí hậu 11 1.1.3.Thổ nhưỡng 11 1.1.4.Kinh tế - xã hội 11 1.2.Tổng quan ô nhiễm kim loại nặng đất 12 1.2.1.Khái niệm KLN tác hại chúng 12 1.2.2.Các dạng tồn kim loại nặng đất 14 1.2.3.Nguồn phát sinh kim loại nặng đất 15 1.2.4.Tình hình nhiễm KLN đất giới Việt Nam 18 1.2.4.1 Tình hình nhiễm KLN đất giới 18 1.2.4.2.Tình hình nhiễm kim loại nặng đất Việt Nam 19 1.2.5.Cơ chế hấp thụ kim loại nặng vào trồng 20 1.3.Tổng quan Cadimi 22 1.3.1.Giới thiệu chung Cadimi 22 1.3.2.Nguồn gốc Cadimi tự nhiên 24 1.3.3.Tác hại kim loại Cadimi sức khỏe người 24 1.4.Tổng quan than sinh học 25 1.4.1.Khái niệm than sinh học 25 1.4.2.Đặc tính than sinh học 26 1.4.3.Vai trò than sinh học 27 1.4.4.Ảnh hưởng than sinh học 28 1.5.Các phương pháp xử lý ô nhiễm đất 29 1.5.1.Phương pháp vật lý 29 1.5.2.Các phương pháp hoá học 30 1.5.3.Các phương pháp sinh học 31 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 2.1.Nội dung nghiên cứu 41 2.2.Phương pháp nghiên cứu 41 2.2.1.Khảo sát lựa chọn vị trí lấy mẫu 42 2.2.2.Vật liệu thí nghiệm 42 2.2.3.Thiết kế thí nghiệm 44 2.2.6.Phân tích thống kê 46 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48 3.1 Ảnh hưởng độc tố Cd đất đến khả hấp thụ Cd lên cải thìa phát triển 48 3.2.Ảnh hưởng ứng dụng than sinh học đến khả hấp thụ Cd lên cải thìa phát triển 51 3.3.So sánh ảnh hưởng ứng dụng than sinh học RB than sinh học MB 60 3.4.Mối tương quan phân đoạn Cd đất với hấp thu Cd phát triển cải thìa 64 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT KLN: Kim loại nặng QCVN: Quy chuẩn Việt Nam BTNMT: Bộ Tài nguyên môi trường UBND: Ủy ban nhân dân ii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Bản đồ hành thành phố Thuận An tỉnh Bình Dương 10 Hình 1.2 Phương pháp nghiên cứu 41 Hình 1.3 Tỷ lệ phân đoạn Cd đất với nghiệm thức Cd đơn 48 Hình 2.3 Nồng độ Cd cải thìa với nghiệm thức Cd đơn: thân (A), rễ (B) 49 Hình 3.3 Khối lượng khơ cải thìa với nghiệm thức Cd đơn 51 Hình 4.3 Tỷ lệ phân đoạn Cd đất với nghiệm thức ứng dụng than sinh học 52 Hình 5.3a Nồng độ Cd cải thìa: thân (A), rễ (B) với ứng dụng than sinh học RB 55 Hình 5.3b Nồng độ Cd cải thìa: thân (A), rễ (B) với ứng dụng than sinh học MB 56 Hình 6.3a Khối lượng khơ cải thìa: thân (A), rễ (B) với ứng dụng than sinh học RB 58 Hình 6.3b Khối lượng khơ cải thìa: thân (A), rễ (B) với ứng dụng than sinh học MB 59 Hình 7.3 So sánh tỷ lệ phân đoạn Cd đất ứng dụng than sinh học điều chế từ vỏ trấu (RB) than sinh học điều chế từ thân ngơ (MB) 61 Hình 8.3 So sánh nồng độ Cd cải thìa với ứng dụng than sinh học RB ứng dụng than sinh học MB 62 Hình 9.3 So sánh khối lượng khơ cải thìa với ứng dụng than sinh học RB ứng dụng than sinh học MB 63 iii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1.1 Một số nghiên cứu nước Bảng 1.1.2 Một số nghiên cứu giới Bảng 2.1.1: Giới hạn tối đa hàm lượng số KLN tầng đất mặt 13 Bảng 2.1.2 Hàm lượng trung bình số KLN đá (ppm) 15 Bảng 2.1.3 Hàm lượng KLN bùn cống rãnh 17 Bảng 2.2.1: Đặc tính than sinh học 43 Bảng 2.2.2 Nghiệm thức với than sinh học điều chế từ vỏ trấu (RB) 44 Bảng 2.2.3 Nghiệm thức với than sinh học điều chế từ thân ngô (MB) 44 Bảng 3.3.1 Phân tích tương quan tỷ lệ phân đoạn Cd đất với hấp thụ Cd cải thìa tăng trưởng cải thìa 65 iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn với đề tài “Nghiên cứu đánh giá khả ứng dụng than sinh học ức chế độc chất Cd hấp thụ lên cải thìa điều kiện giả định đất nhiễm” kết nghiên cứu thời gian qua Các số liệu kết nghiên cứu thực cách trung thực, thơng tin trích dẫn ghi rõ nguồn gốc Nếu phát có chép kết nghiên cứu đề tài khác, tơi hồn tồn chịu trách nhiệm Bình Dương, ngày tháng Học viên thực Hồ Thị Hà v năm 2022 PHẦN 1: GIỚI THIỆU 1.1 Lý chọn đề tài Cadimi (Cd) kim loại nặng (KLN) có khả hịa tan nước tính di động cao, kim loại nguy hiểm nhất, có độc tính cao sinh vật sống nồng độ thấp (Bá;, 2008) Cadimi xâm nhập vào môi trường đất thông qua hoạt động nhân tạo khác hoạt động cơng nghiệp, khai thác khống sản sử dụng phân bón (Ni Ma, 2018) Cadimi tích tụ đất nông nghiệp với nồng độ vượt mức tích lũy trồng, vào chuỗi thức ăn gây rủi ro đáng kể cho sức khỏe người (Ren cộng sự, 2014) Do đó, vấn đề nhiễm mơi trường đất Cd thu hút quan tâm nhiều quốc gia giới tác hại nguy hiểm đến người môi trường đất Nằm vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, tỉnh Bình Dương có tốc độ phát triển kinh tế cao, q trình thị hóa diễn mạnh mẽ Ngày 17/2/2016, UBND tỉnh Bình Dương ban hành Quyết định số 04/2016/QĐ-UBND việc ban hành quy định sách khuyến khích phát triển nông nghiệp theo hướng nông nghiệp đô thị - nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao giai đoạn 2016-2020, vậy, đất canh tác dùng nơng nghiệp có vai trò quan trọng kinh tế tỉnh Bình Dương Thành phố Thuận An khu vực có tốc độ phát triển cao tỉnh, nơi tập trung nhiều khu cơng nghiệp lớn có dân số tập trung đơng, như: KCN Vsip 1, KCN Việt Hương, KCN Đồng An Theo phân tích Bùi Duy Thơng (2017), hàm lượng Cd vượt qua giới hạn cho phép hàm lượng Cd rau theo QĐ 106-BNN thơng qua phân tích hóa học từ mẫu rau: rau muống (nồng độ Cd 0,22 mg/kg), rau lang (nồng độ Cd 0,21 mg/kg) phường Thuận Giao (Bùi DT, 2017) Nguyên nhân mẫu rau muống mẫu rau lang có hàm lượng Cd vượt giới hạn cho phép khu vực nơi tập trung nhiều nhà máy xí nghiệp nên lượng nước thải, khói bụi thải cao từ xâm nhập tích tụ đất bị rau hấp thụ vào; địa hình thấp, trũng nên q trình xói mịn, rửa trơi xảy nhiều làm cho tích tụ Cd đất cao (Bùi DT, 2017) Ở Việt Nam giới có nhiều phương pháp giảm thiểu độc chất Cd đất, rửa đất, nhiệt, dùng thực vật hấp thụ (Feng cộng sự, 2020; Qiu cộng sự, 2014; Yan cộng sự, 2020) Tuy nhiên, giải pháp có nhiều nhược điểm, như: chi phí cao, thay đổi tính chất đất, khó áp dụng diện rộng, khó khăn việc lựa chọn thực vật hấp thụ thích hợp (Wang cộng sự, 2020) Do đó, đất bị nhiễm KLN, khơng thể dễ dàng bị loại bỏ khỏi đất; KLN biến đổi từ dạng linh động/độc hại sang dạng khả dụng sinh học hơn/ít độc (Wu cộng sự, 2015) Than sinh học vật rắn giàu cacbon thu từ việc nhiệt phân hóa sinh khối hay chất hữu mơi trường yếm khí hạn chế oxy (Lehmann & Joseph, 2009) Với chất hệ cacbon hữu có đặc tính vượt trội, đưa vào đất, than sinh học có tác dụng chất cải tạo đất, giúp nâng cao lượng mùn, tăng cường hoạt động vi sinh vật, khả giữ nước, giữ ẩm, chất dinh dưỡng, từ tác động tích cực đến sức khỏe đất canh tác (Dương, Khánh, Nguyên, Phi, & Đức, 2018) Ngoài ra, than sinh học sản phẩm có độ ổn định cao có chứa điện tích âm bề mặt Do điện tích âm này, than sinh học giữ lại kim loại bề mặt Việc hấp thụ kim loại bề mặt than sinh học làm giảm nguy tồn kim loại mức độ lâu tính bền cao than sinh học (El-Naggar cộng sự, 2018) Than sinh học có nhóm xeton, cacboxylic diols hoạt động hóa học liên kết Cd kim loại khác Thay vào đó, khả sục khí cao than sinh học làm tăng tốc độ dòng chảy oxy, tăng cường hoạt động vi sinh vật hỗ trợ trình cố định kim loại (Freddo cộng sự, 2012) Hàng năm, hoạt động sản xuất nông nghiệp giới tạo nên lượng phế phụ phẩm lớn Riêng Việt Nam, theo báo cáo Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn, năm 2006, nước ta có khoảng 30 triệu rơm rạ, 10-15 triệu cám trấu, 110-120 triệu chất thải chăn nuôi Phần lớn nguồn phế phụ phẩm chưa tái sử dụng cách, gây lãng phí tài ngun nhiễm mơi trường, làm tăng lượng phát thải khí nhà kính Để giải thách thức này, nhà khoa học đề nghị sản xuất ứng dụng than sinh học rộng rãi nhằm mục đích phát triển bền vững ngành nơng nghiệp Ở Việt Nam, việc nghiên cứu, sản xuất than sinh học đánh giá lợi ích CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHẬN XÉT LUẬN VĂN THẠC SĨ Tên đề tài: Nghiên cứu, đánh giá khả ứng dụng than sinh học ức chế độc chất Cd hấp thụ lên cải thìa điều kiện đất giả định ô nhiễm Họ tên học viên: Hồ Thị Hà Người viết nhận xét: TS Nguyễn Thị Thanh Thảo Cơ quan công tác: Trường Đại học Thủ Dầu Một NỘI DUNG NHẬN XÉT Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học thực tiễn luận văn Đề tài có ý nghĩa khoa học thực tiễn, nhiên khơng thể tính 1.2.1 Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu, đánh giá khả ức chế độc chất Cd hấp thụ lên cải thìa than sinh học điều kiện đất giải định ô nhiễm 1.2.2 Mục tiêu cụ thể - Đánh giá khả hiệu than sinh học việc giảm hàm lượng Cd dung dịch đất hạn chế hấp thụ lên cây; - So sánh hiệu than sinh học vỏ trấu than sinh học thân ngô việc giảm hàm lượng Cd dung dịch đất hạn chế hấp thụ lên cây; - Xem xét trình giải độc Cd đất với than sinh học; - Đề xuất hàm lượng than sinh học sử dụng tối ưu nhằm đạt hiệu tốt cho tăng trưởng thực vật sản xuất an toàn Nội dung nghiên cứu - Xác định khả tăng trưởng cải thìa - Xác định nồng độ Cd rễ thân cải thìa (Nội dung 2) - Xác định nồng độ Cd hình thái Cd đất trước trồng sau thu hoạch (Nội dung 1) - Xác định mối tương quan phân đoạn Cd đất với hấp thu Cd phát triển cải thìa - So sánh ảnh hưởng ứng dụng than sinh học RB than sinh học MB 2 Sự phù hợp đề tài với chuyên ngành đào tạo Nội dung hướng nghiên cứu phù hợp với chuyên ngành đào tạo: Khoa học môi trường Về phương pháp nghiên cứu sử dụng Phương pháp nghiên cứu sử dụng phù hợp, đảm bảo việc thực nội dung để đạt mục tiêu đề Về cấu trúc, hình thức luận văn Đúng yêu cầu, đầy đủ nội dung Trình bày rõ ràng, súc tích Về kết nghiên cứu, đóng góp luận văn Kết thực có ý nghĩa khoa học sở để triển khai nghiên cứu ứng dụng thực tiễn sau này, xảy trường hợp nhiễm Cd ngồi thực tế Góp ý thiếu sót cần chỉnh sửa, bổ sung Tổng quan tài liệu nói sơ lược tác hại Cd, chưa thể nguồn gây phát sinh, ô nhiễm Cd đất thực phẩm nào? Nguồn gây nhiễm Cd đất/ thực phẩm Việt Nam/Bình Dương chủ yếu từ nguồn nào? Mục 1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu nên đưa vào Phần 2-Chương 1.Tổng quan Mục tiêu nghiên cứu nội dung nghiên cứu cần có liên kết, tương xứng với Giải thích chọn đối tượng cải thìa? Chỉnh sửa cách ghi tài liệu tham khảo trích dẫn TLTK trùng lắp Bổ sung thêm phân tích hình ảnh/bảng đưa vào phần kết luận Bổ sung Phụ lục đề tài: Bảng số liệu (được xử lý thành hình ảnh/biểu đồ) hình ảnh thực thí nghiệm Kết luận chung Đề nghị Hội đồng nghiệm thu kết thực đề tài/Luận văn tốt nghiệp Học viên đạt trình độ Thạc sĩ, chuyên ngành Khoa học Môi trường Câu hỏi Đề tài làm thử nghiệm đất giả định ô nhiễm Cd, phương pháp 2.2.1 pp khảo sát chọn vị trí lấy mẫu đất trang 41 (48) nhằm mục đích gì? Kiểm soát lượng Cd nào?: Cd Đất + Cd than Làm để xác định lượng Cd cải thìa có chịu ảnh hưởng lượng Cd hay không? Yếu tố đất ảnh hưởng đến hình thành phân đoạn Cd đất? Tưới, bón phân, hay chuyển đổi qua thời gian??? Canh tác cải thìa theo quy trình nào? Có phân tích Cd phân bón nước bổ sung hay không? Đề tài mục tiêu xét khả hấp thụ Cd than sinh học khả hấp thụ Cd vào cải thìa, khơng n/c ảnh hưởng Cd đến sinh trưởng cải thìa? Nội dung có cần thực hay khơng? Bình Dương, ngày 30 tháng 07 năm 2022 Người nhận xét TS Nguyễn Thị Thanh Thảo