Kim loại nặng trong môi trường đất

: Kim loại nặng môi trường đất Chủ đề Nhóm 3: Trần Thị Hồng Nguyễn Thị Huyền Vũ Đình Thảo Phạm Thị Hà Nhung Nội Dung I Tổng quan II Khái niệm- Phân loại- Hiện trạng III Các dạng tồn chuyển hóa IV Ngun nhân nhiễm kim loại nặng V Tác động KLN VI Biện pháp xử lý I Tổng quan Ô nhiễm môi trường đất kim loại nặng trở nên quen thuộc đề tài nghiên cứu nhiều nhà khoa học nước, giới Ở Việt Nam nay, vấn đề kim loại nặng quan tâm, trọng II Khái niệm- Phân loại- Hiện trạng Khái niệm: - KLN gồm kim loại có tỷ khối d > g/cm3 - Theo định nghĩa kim loại nặng : As(5,72 ) , Ag( 10,5 ) , Bi( 9,8 ) , Cd( 8,6 ), Co( 8,9 ) , Cu( 8,96 ) , Cr( 7,1 ) , Fe( 7,87 ), Hg( 13,52 ), Mn(7,44 ), Pb( 11,34 ), Zn (7,1 ) Phân loại Phân loại theo độ độc: + Những kim loại có tính độc cao , nguy hiểm : Hg , Pb , Cd , Ni… + Những kim loại có tính độc mạnh : Zn , Fe , Cu , Mn… Kim loại nặng có hàm lượng thấp so với u cầu cần thiết cho phát triển trồng, lượng cần thiết gây độc cho cho đất Từ gián tiếp tác động đến người  Hình ảnh số KLN • Hg • Zn • Pb • As • Cu • Ni Hiện trạng - Ô nhiễm kim loại nặng đất khả tích lũy KLN đắt vượt tiêu chuẩn cho phép gây độc người, sinh vật đất - Mỗi năm, giới có khoảng: + 25 tỉ đất mặt bị rửa trôi, + Khoảng hai tỷ đất canh tác đất trồng giới bị suy thoái bị người sử dụng thiếu khoa học khơng có quy hoạch Vấn đề nhiễm kim loại nặng đất ngày đáng quan tâm ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người trồng - Ô nhiễm kim loại nặng xảy nhiều nước giới + Nhiều nước Đông Âu trước phát triển công nghiệp theo công nghệ cũ sử dụng nhiều loại chế phẩm nông nghiệp nên nước đất nhiều vùng, cặn lắng dịng sơng, bị nhiễm kim loại nặng mức độ cao, cao tiêu chuẩn cho phép 1.000 - 10.000 lần Giới hạn hàm lượng tổng số KLN đất mặt số loại đất Đơn vị tính: mg/kg đất khơ Thơng số Đất nơng nghiệp Đất lâm nghiệp Đất dân sinh Đất thương mại Đất công nghiệp As 12 12 12 12 12 Cd 2 5 10 Cu 50 70 70 100 100 Pb 70 100 120 200 300 Zn 200 200 200 300 300 (Nguồn: QCVN 03:2008) Hình ảnh số thành phố nhiễm nặng • Thiên Tân, Trung Quốc • Sukinđa, Ấn Độ • Vapi, Ấn Độ • La Oroya, Peru • Dzerzhinsk, Nga • Norilsk, Nga • Chernobyl, Ukraine Việc khaiCác thác chế biến khống đãkim làm cho Lị Một Những nấu nickel người Tại nhà TP Nadezhda bịphụ Thiên bỏ khu nữ hoang công sukida phun nghiệp kéo khói Nhiều niên tìm loại tạicổ Nhà nhân máy Kaprolaktam viên thuộc tổsản chức cơng Hịa ty • Sumgayit, Azerbaijan hàm lượng chì nhiễm vào máu củavào trẻởem ởgần TPlị La mỏ chì bị bỏ hoang Kabwe, nước bể khu giếng nước vực Sumgayit Tân cơng cấm nghiệp quanh Bình phần xanh Sibur-Neftekhim thu thập tạimẫu thành từphố Oroya cao mức đáng ngại • Kabwe, Zambia Zambia Norilsk phản Nước ứng ngầm hạtởnhân Chernobyl cho nguồn Dzerzhinsk nước khu công nghiệp Vapi nhiễmDamanganga crôm thải sơng - Ở VN, tình hình nhiễm KLN nhình chung khơng phổ biến Tuy nhiên, nhiều trường hợp cục gần khu công nghiệp, đặc biệt làng nghề tái chế kim loại, tình trạng ô nhiễm KLN diễn trầm trọng Ví dụ: hàm lượng Pb bùn đất xã Chỉ Đạo ( Hưng Yên) cho thấy Hàm lượng Pb bùn ao đất trồng lúa cao, vượt nhiều lần cho phép STT Mẫu nghiên cứu Hàm lượng chì (ppm) Mẫu bùn ao chứa nước thải phá ắc quy 2166 Mẫu đất lúa gần nơi nấu chì 387,6 Mẫu đất cánh đồng 125,4 Mẫu đất gần làng 2911,4 Hàm lượng Pb lớn 100ppm đánh giá đất bị ô nhiễm (Nguồn: Sinh thái môi trường đất_Lê Văn Khoa ) - Trung bình năm hoạt động tái chế chì đưa vào 1kg đất 4,34mg Cu, 2,58mg Zn, 2,48mg Pb - Tại TP HCM, kết phân tích trạng nhiễm KLN đất vùng trồng lúa khu vực phía Nam TP cho thấy hàm lượng Cu, Zn, Pb, Hg, Cr đất trồng lúa chịu ảnh hưởng trực tiếp nước thải công nghiệp P.Nam TP tương đương cao ngưỡng cho phép (TCVN 7209:2002) đất sử dụng cho mục đích nơng nghiệp Trong hàm lượng Cd vượt tiêu chuẩn cho phép 2,3 lần; Zn vượt 1,76 lần - Hà Nội, đô thị có tỉ lệ thu gom rác cao nhất, đạt tỉ lệ dao động khoảng 70-80 % /năm Lượng rác thải lại tồn đọng nước ao hồ, ngõ xóm, kênh mương, theo dịng nước mưa chảy tràn gây ô nhiễm môi trường 10 Một số loài thực vật có khả tích luỹ kim loại nặng cao [1] Tên lồi Nồng độ kim loại tích luỹ thân (g/g trọng lượng khô) Tác giả năm công bố Arabidopsis halleri (Cardaminopsis halleri) 13.600 Zn Ernst, 1968 Thlaspi caerulescens 10.300 Zn Ernst, 1982 Thlaspi caerulescens 12.000 Cd Mádico et al, 1992 Thlaspi rotundifolium 8.200 Pb Reeves & Brooks, 1983 Minuartia verna 11.000 Pb Ernst, 1974 Thlaspi geosingense 12.000 Ni Reeves & Brooks, 1983 Alyssum bertholonii 13.400 Ni Brooks & Radford, 1978 Alyssum pintodasilvae 9.000 Ni Brooks & Radford, 1978 Berkheya codii 11.600 Ni Brooks, 1998 Psychotria douarrei 47.500 Ni Baker et al., 1985 Miconia lutescens 6.800 Al Bech et al., 1997 Melastoma malabathricum 10.000 Al Watanabe et al., 1998 56 Tên loài Khả xử lý Tác giả năm công bố Salix KLN đất, nước Populus Ni đất, nước nước Punshon Adriano, 2003 ngầm Greger Landberg, 1999 Brassica napus, B Juncea, Chất phóng xạ, KLN, Se Brown, 1996 Banuelos et B nigra đất al, 1997 Cannabis sativa Chất phóng xạ, Cd đất Helianthus Pb, Cd đất Typha sp Mn, Cu, Se nước thải Horne, 2000 mỏ khoáng sản Phragmites australis KLN chất thải mỏ Massacci et al., 2001 khoáng sản Glyceria fluitans KLN chất thải mỏ MacCabe Otte, 2000 khoáng sản Lemna minor KLN nước Ostwald, 2000 EPA, 2000 Elkatib et al., 2001 Zayed et al., 1998 57 • Phương pháp sử dụng thực vật để cố định KLN đất hấp thụ rễ d Các lồi có khả xử lý : Có 400 lồi phân bố 45 họ thực vật biết đến có khả hấp thụ kim loại Các lồi chủ yếu thân thảo thân gỗ , có khả tích lũy khơng có biểu mặt hình thái nồng độ kim loại thân cao hàng trăm lần so với lồi bình thường khác 58  Giả thuyết giải thích chế dùng thực vật để xử lý KLN • Giả thuyết hình thành phức hợp • Giả thuyết lắng đọng • Giả thuyết hấp thụ thụ động • Sự tích lũy kim loại chế chống lại điều kiện bất lợi vô sinh hữu sinh môi trường 59  Các loài thực vật ứng dụng : • Cỏ Vetiver hay cỏ Hương Bài : - Có khả xử lý đất nhiễm KLN đặc biệt nhiễm Cd - Hàm lượng tích lũy cadmi rễ cao thân , - Hiệu loại bỏ cadmi khỏi đất tỷ lệ thuận với thời gian trồng 60 Ảnh hưởng nồng độ Cd đất khác đến khả sinh trưởng phát triển cỏ vetiver (a- biến thiên chiều cao; b- biến thiên phân nhánh; c- biến thiên sinh khối; d- biến thiên chiều dài rễ) 61 Hình Cỏ vetiver sau 70 ngày xử lý Cd 62 • Cây dương xỉ : - Được coi máy lọc tự nhiên để lọc KLN , đặc biệt asen - Các sợi lơng tơ dương xỉ có khả tập hợp asen đặc biệt , sợi lơng có nước nơi tích trữ chủ yếu asen - Độc tố bị giữ thân Trên lồi dương xỉ có đến 0,8% hàm lượng asen , cao hàng trăm lần so với bình thường , mà tốt tươi 63 Dương xỉ 64 • Cây hoa Ngũ sắc hay Thơm ổi - Có khả tích lũy Pb sinh trưởng tốt điều kiện đất ô nhiễm KLN - Có tương quan chặt chẽ hàm lượng Pb đất hàm lượng Pb tích lũy rễ - Cây cịn tăng trưởng nhanh , từ trọng lượng khô ban đầu 7,87 g sau 105 ngày trồng sinh khối khơ tăng lên 15 lần , có khả hấp thụ Pb đến 1% tính trọng lượng khơ hệ thống rễ chúng 65 Tình trạng mức độ hấp thu Pb rễ , cành , sau 24h xử lý nồng độ Pb khác Chèn bảng Ns : khác biệt không đáng kể so với đối chứng * : khác biệt đáng kể so với đối chứng 66 67 • Bèo tây Theo kết nghiên cứu GS Lê Đức , Th.s Trần Thị Tuyết Thu, Thầy Nguyễn Xuân Huân ( Trường ĐH KHTN – ĐH QG HN ) bèo tây có khả hút thu tích lũy Pb Bảng 1: Hàm lượng Pb bèo tây trước sau thí nghiệm BÌo tr­íc thÝ nghiƯm Sau 20 ngµy Sau 40 ngµy Sau 60 ngµy 0,607 33,28 78,48 97,50 0,635 34,78 79,24 98,28 0,598 34,96 80,15 98,59 TB 0,613 34,34 79,29 98,12 ST T (ơn vị : mg/kg rau tươi) - Bốo l lồi có khả thích ứng cao với điều kiện môi trường nhiễm Pb 68 - Phát triển nhanh cho sinh khối đạt 150 chất khô/ha/năm phù hợp với làng nghề cụm cơng nghiệp có lượng xả thải KLN hàm lượng cao 69 • Cây hoa Cúc sushi: Theo nghiên cứu GS – TS Trần Kơng Tấu cúc sushi có khả hấp thu lượng lớn Zn Không cịn lồi cảnh đường phố đẹp phù hợp vừa làm cảnh vừa để xử lý ô nhiễm 70