(Luận án tiến sĩ) đặc điểm địa hóa đất khu vực tả ngạn sông hồng thuộc địa bàn hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN THỊ HỒNG MINH ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HĨA ĐẤT KHU VỰC TẢ NGẠN SƠNG HỒNG THUỘC ĐỊA BÀN HÀ NỘI Ngành: Khống vật học Địa hóa học Mã số: 440 205 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội – năm 2020 luan an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN THỊ HỒNG MINH ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÓA ĐẤT KHU VỰC TẢ NGẠN SÔNG HỒNG THUỘC ĐỊA BÀN HÀ NỘI Ngành: Khống vật học Địa hóa học Mã số: 440 205 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Khắc Giảng TS Nguyễn Thục Anh Hà Nội – năm 2020 luan an i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan, cơng trình nghiên cứu riêng tôi, kết quả, số liệu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận án Trần Thị Hồng Minh luan an ii CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu : Viết tắt Am : Amphibol As : Arsen AsS : Realga AsO43- : Arsenat BTNMT : Bộ Tài nguyên Môi trường Bf : Biofil BVTV : Bảo vệ thực vật Const : Hằng số CEC : Dung tích trao đổi cation Cd : Cadimi Cu : Đồng Cr 3+ : Crom III Cr 6+ : Crom VI Dk : Độ keo Do : Dolomit ĐA : Đông Anh ĐT : Đại Thịnh Ec : Độ dẫn diện Eh : Thế oxi hóa - khử FeAsA : Arsenopyrit FeCr2O4 : Cromit Gip : Gibsit GL : Gia Lâm Zn : Kẽm Z : Hóa trị Zr : Ziron Hg : Thuỷ ngân luan an iii KHCN : Khoa học Công nghệ KLN : Kim loại nặng KTTV : Khí tượng Thủy văn LL : Đất có tầng sét loang lổ ML : Mê Linh NCS : Nghiên cứu sinh Ni : Niken NN : Nông nghiệp QCVN : Quy chuẩn Việt Nam pH : Độ axit - bazơ PCBs : Polychlorinated bitphenyls Pb : Chì PS : Đất phù sa PTN : Phịng thí nghiệm PTNT : Phát triển Nông thôn TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam Td : Talaofil Ti : Inmenit Tk : Technofil Tp : Thành phố XA : Đất xám XRD : Nhiễu xạ Rơnghen SEM : Hiển vi điện tử quét VN : Vân Nội VSV : Vi sinh vật luan an iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i CÁC TỪ VIẾT TẮT i MỤC LỤC iv CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN - XÃ HỘI VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 CÁC ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1.1 Vị trí địa lý dân cư khu vực nghiên cứu 1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo 1.1.3 Đặc điểm địa chất 1.1.4 Đặc điểm thủy văn khu vực nghiên cứu 16 1.2 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ, XÃ HỘI VÀ MÔI TRƯỜNG VÙNG NGHIÊN CỨU 21 1.2.1 Tình hình sản xuất nơng nghiệp, cơng nghiệp, thủy sản 21 1.2.2 Chăn nuôi 22 1.2.3 Thương nghiệp dịch vụ 23 1.3 KHÁI QUÁT HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU 23 1.3.1 Hiện trạng hoạt động sản xuất môi trường địa bàn huyện Mê Linh 23 1.3.2 Hiện trạng hoạt động sản xuất môi trường địa bàn huyện Đông Anh 23 1.3.3 Hiện trạng hoạt động sản xuất môi trường địa bàn huyện Gia Lâm 23 1.3.4 Hiện trạng hoạt động sản xuất môi trường địa bàn quận Long Biên 24 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN 25 2.1.1 Khái niệm đất sở phân loại đất 25 2.1.2 Thành phần khống vật thành phần hóa học đất 33 2.1.3 Quá trình hình thành biến đổi đất 38 2.1.4 Các khái niệm liên quan đến địa hóa mơi trường đất 46 2.1.5 Tình hình nghiên cứu địa hóa đất giới Việt Nam 58 luan an v 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KHỐI LƯỢNG THỰC HIỆN 63 2.2.1 Khái quát chung 63 2.2.2 Các phương pháp khảo sát thực địa 64 2.2.3 Các phương pháp nghiên cứu - phân tích phịng 66 2.2.4 Các phương pháp xử lý số liệu 72 CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN VẬT CHẤT ĐẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 75 3.1 ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ CÁC LOẠI ĐẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 75 3.1.1 Đất phù sa (Fluvisols) (PS) 77 3.1.2 Đất cát (Arenosols) (DC) 79 3.1.3 Đất có tầng sét loang lổ (LL) 80 3.1.4 Đất xám (XA) 83 3.2 ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN ĐỘ HẠT CỦA CÁC NHÓM ĐẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 86 3.2.1 Đặc điểm thành phần độ hạt đất phù sa 86 3.2.2 Đặc điểm thành phần độ hạt nhóm đất có tầng sét loang lổ 87 3.2.3 Đặc điểm thành phần độ hạt đất xám 88 3.3 ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN KHOÁNG VẬT CỦA ĐẤT TRONG KHU VỰC NGHIÊN CỨU 90 3.3.1 Đặc điểm thành phần khống vật nhóm đất phù sa 90 3.3.2 Đặc điểm thành phần khoáng vật nhóm đất có tầng sét loang lổ 92 3.3.3 Đặc điểm thành phần khống vật nhóm đất xám khu vực nghiên cứu94 3.4 ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NƯỚC TẠI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 96 3.4.1 Khái quát đặc điểm môi trường nước 96 CHƯƠNG 4: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÓA ĐẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 101 4.1 ĐẶC ĐIỂM VÀ QUY LUẬT PHÂN BỐ CỦA CÁC HỢP PHẦN QUAN TRỌNG TRONG CÁC NHÓM ĐẤT Ở KHU VỰC NGHIÊN CỨU 101 4.1.1 Đặc điểm phân bố nguyên tố đất khu vực nghiên cứu 101 4.1.2 Phân bố hàm lượng chất chất hữu đất 113 luan an vi 4.1.3 Dung lượng (khả năng) trao đổi Cation (CEC) nhóm đất 116 4.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HĨA MƠI TRƯỜNG ĐẤT TẠI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 117 4.2.1 Các số địa hóa mơi trường đất 117 4.2.2 Đặc điểm phân bố kim loại nặng chất độc hại khác đất 120 4.2.3 Đặc điểm phân bố chất dinh dưỡng đất khu vực nghiên cứu 134 4.3 ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG ĐẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 136 4.3.1 Khái quát chung 136 4.3.2 Đánh giá trạng môi trường đất khu vực nghiên cứu 136 4.3.3 Nguồn gốc, chế tích tụ phát tán hợp phần nhạy cảm đất 141 4.4 MỘT SỐ ĐỀ XUẤT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG ĐẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 143 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO 147 luan an vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Hàm lượng trung bình ngun tố vỏ Trái đất 34 đới thổ nhưỡng (lấy khoảng 20cm tính từ bề mặt) 34 Bảng 2.2 Hàm lượng trung bình cơng bố rộng rãi nguyên tố vết vỏ lục địa đất khu vực khác (mg/kg) 36 Bảng 2.3 Khái quát trầm tích Đệ Tứ ven rìa Đơng Bắc đồng Bắc Bộ 39 Bảng 2.4 Hành vi nguyên tố vết điều kiện môi trường ngoại sinh khác 50 Bảng 2.5 Các dạng hợp chất - ion số nguyên tố vết dung dịch đất 52 Bảng 2.6 Diện tích bề mặt khả trao đổi cation (CEC) số khoáng vật đất 55 Bảng 2.7 Khả trao đổi cation số loại đất 56 Bảng 3.1 Đặc điểm phân bố nhóm đất, loại đất khu vực nghiên cứu 78 Bảng 3.2 Kết phân tích thành phần độ hạt nhóm đất phù sa 86 Bảng 3.3 Kết phân tích thành phần độ hạt nhóm đất có tầng sét loang lổ 87 Bảng 3.4 Thống kê thành phần độ hạt nhóm đất xám khu vực 88 Bảng 3.5 Kết phân tích thành phần khống vật nhóm đất phù sa 91 Bảng 3.6 Kết phân tích thành phần khống vật nhóm đất có tầng sét loang lổ khu vực nghiên cứu 92 Bảng 3.7 Kết thành phần khoáng vật đất xám khu vực nghiên cứu 94 Bảng 3.8 Biến thiên hàm lượng nguyên tố kim loại nặng nước mặt khu vực nghiên cứu (đơn vị mg/l) 97 Bảng 3.9 Hệ số tương quan kim loại nặng nước mặt khu vực nghiên cứu 97 Bảng 3.10 Hệ số tương quan kim loại nặng nước ngầm khu vực nghiên cứu 99 Bảng 4.1 Bảng thống kê biến thiên hàm lượng oxit nhóm đất 102 Bảng 4.2.Phân bố hàm lượng số nguyên tố vết mẫu đất khu vực nghiên cứu (mg/kg) 105 luan an viii Bảng 4.3 Tương quan cặp kim loại nặng đất 106 Bảng 4.4 Thống kê biến thiên hàm lượng chất hữu carbon hữu nhóm đất khu vực nghiên cứu 114 Bảng 4.5 Biến thiên hàm lượng chất hữu carbon hữu nhóm đất phù sa khu vực nghiên cứu 114 Bảng 4.6 Biến thiên hàm lượng chất hữu carbon hữu nhóm đất có tầng sét loang lổ khu vực nghiên cứu 115 Bảng 4.7 Kết phân tích xác định Dung lượng trao đổi Cation (CEC) nhóm đất khu vực nghiên cứu 116 Bảng 4.8 Thống kê biến thiên số địa hóa nhóm đất khu vực nghiên cứu 118 Bảng 4.9 Biến thiên hàm lượng nguyên tố vết theo độ sâu mặt cắt nhóm đất khu vực nghiên cứu (mg/kg) 121 Bảng 4.10 Biến thiên hàm lượng kim loại nặng nhóm đất 122 luan an 138 độc hại (Tr) (Hakanson, 1980; Wang cộng sự, 2017, 2018), [77] Nguyên lí sở phương pháp giới thiệu chương Các kết phân tích kim loại nặng từ 160 mẫu đất khu vực nghiên cứu sử dụng để tính tốn Các mức rủi ro khác phân chia sở trị số Er (thấp, trung bình, cao, nghiêm trọng) trị số ERI (thấp, trung bình, cao, nghiêm trọng) với ngưỡng tương ứng 0, 40, 80, 160, 320 0, 150, 300, 600 Trong khu vực nghiên cứu, số rủi ro sinh thái tính cho As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Sb Zn theo phương pháp Hakanson, với hệ số phản ứng độc hại thiết lập gần cho Sb (Wang đồng sự, 2018),[77] Bản đồ phân bố số rủi ro sinh thái vùng thành lập (xem hình 4.29) biểu đồ tần số yếu tố rủi ro sinh thái (Hình 4.30) cho thấy phần lớn vị trí lấy mẫu có rủi ro môi trường vừa phải khoảng 50% số 157 vị trí lấy mẫu có rủi ro từ cao đến nghiêm trọng Cd, As Sb Hình 4.29 Sơ đồ phân bố chỉ số gây tác động tiêu cực tới hệ sinh thái khu nghiên cứu Hình 4.30 Phân bố diện rủi ro ung thư tổng thể (a) rủi ro gây ung thư nguyên tố Cr (b), As (c) Cd (d) tính dựa mẫu đất lớp Ghi chú: Các giá trị giảm thiểu 10000 lần Giá trị 1 rủi ro ung thư suốt đời luan an 139 Nguy cao đến nghiêm trọng liên quan đến nguồn điểm ô nhiễm: (các điểm lấy mẫu Long Biên huyện Gia Lâm), nhiều khả có liên quan đến việc sử dụng nước ngầm dẫn đến tích tụ yếu tố lớp đất huyện Mê Linh Đông Anh Nguy sinh thái nghiêm trọng kim loại tìm thấy phân số sinh học Hai địa điểm có ERI cao 600 (nguy nghiêm trọng, gần khu công nghiệp địa bàn quận Long Biên huyện Gia Lâm) Đánh giá rủi ro sức khỏe Cách đánh giá dựa nồng độ kim loại, số đánh giá rủi ro sức khỏe tính tốn để dự đốn rủi ro khơng gây ung thư rủi ro gây ung thư liên quan đến kim loại As, Cd, Cr Cả hai loại dựa đánh giá phơi nhiễm kim loại, nghĩa lượng tiêu thụ trung bình hàng ngày thơng qua ba đường chính: ăn, hít thở tiếp xúc qua da Các rủi ro gây ung thư tính tốn thấp 10-6 coi khơng đáng kể, khoảng từ 10-6 đến 10-4 chấp nhận được, giá trị cao 10-4 nguy gây ung thư suốt đời tiềm tàng Rủi ro tổng thể không gây ung thư số nguy tiềm tàng tám nguyên tố (As, Cd, Cr, Cr, Ni, Pb, Sb Zn) Ngoài ra, nguy gây ung thư suốt đời tính cho As, Cd Cr + Rủi ro không gây ung thư: Dựa nồng độ cao kim loại /kim loại rủi ro sinh thái có khả cao đề cập phần trước, rủi ro không gây ung thư (chỉ số nguy tiềm tàng) rủi ro gây ung thư (CR TCR) đánh giá để xác định mức độ rủi ro sức khỏe người Vì nồng độ kim loại nước mặt rau quả, theo tài liệu phân tích NCS kết nghiên cứu khác công bố [34], thấp giá trị QCVN tương ứng, từ cho thấy tham gia chế độ ăn uống tác động khơng đáng kể Ngồi ra, q trình tiếp xúc KLN có nhiều khả liên quan đến lớp đất tầng O so với lớp đất sâu Do đó, lớp đất sâu loại trừ tính tốn mà sử dụng hàm lượng KLN tầng đất Kết tính tốn NCS cho thấy, rủi ro không gây ung thư hầu hết yếu tố thấp 1, rủi ro tối thiểu cư dân nói chung Tuy nhiên, phía Đơng Nam vùng nghiên cứu thuộc huyện Gia Lâm Long Biên có dị thường nồng độ As, Cr, Ni, Sb, Zn cao (hình 4.30) từ nguy sức khỏe tiềm ẩn liên quan luan an 140 đến nồng độ As cao Điểm có rủi ro sinh thái cao nguyên nhân, chứng minh có liên quan đến nguồn điểm nhiễm cục (nước thải thải từ khu hóa chất, phân bón cơng nghiệp), (Nguyen et al., 2010), [64] Ngồi ra, lượng kim loại tiêu thụ trung bình hàng ngày đất tính tổng lượng ăn vào, hít vào tiếp xúc qua da đóng góp hai phương thức 1% phơi nhiễm, khiến cho việc tiếp xúc trực tiếp với đất trở thành đường tiếp nhận Kết cho thấy, giá trị để đánh giá rủi ro tiềm cịn cách xa ngưỡng đó, khác biệt mức độ tiếp xúc với đất không làm thay đổi nguy không gây ung thư không đáng kể khu vực tả ngạn sông Hồng thuộc địa bàn Hà Nội + Rủi ro gây ung thư (liên quan đến As, Cd, Cr) Độc tính As, Cd Cr khác với kim loại khác chúng có khả gây ung thư (Jaishankar et al., 2014), [77] Nguy gây ung thư yếu tố riêng lẻ tổng nguy gây ung thư có giá trị cao, cho thấy nguy phát triển ung thư suốt đời Mặc dù rủi ro sinh thái cao có liên quan đến As, Cd Sb rủi ro không gây ung thư liên quan đến As, mối đe dọa gây ung thư Cd không đáng kể cần lưu ý đến As Cr (Hình 4.30) Kết phân tích cho thấy rủi ro bao trùm hầu hết diện tích khu vực nghiên cứu Trong thực tế, khơng có chứng rõ ràng mối liên hệ nguy gây ung thư Cr As với trường hợp ung thư ghi nhận, mức độ ô nhiễm môi trường định phần yếu tố rủi ro, cần lưu ý đến nguy Tóm lại, rủi ro sức khỏe, nhìn chung có đóng góp khơng đáng kể nước mặt rau quả, nồng độ kim loại đối tượng nằm giá trị quy định Phơi nhiễm kim loại qua tiếp xúc với đất nguy rủi ro lớn Kết xử lý số liệu cho thấy nguy không gây ung thư xác định thấp đến trung bình rủi ro gây ung thư cao suốt đời chủ yếu liên quan đến nồng độ cao As Cr Trong vùng nghiên cứu nồng độ Cr không vượt giá trị cho phép, rủi ro liên quan đến As ghi nhận rõ kết phân tích NCS người khác Mặc dù mối quan hệ nguy gây ung thư cao tỷ lệ mắc ung thư gia tăng khu vực Hà Nội không rõ ràng, nghiên cứu cần thiết chương trình đánh giá rủi ro tích hợp kêu gọi nhà hoạch định sách quy hoạch luan an 141 phát triển kinh tế xã hội địa phương để khắc phục nguy ô nhiễm đất nguy sức khỏe cư dân vùng nghiên cứu 4.3.3 Nguồn gốc, chế tích tụ phát tán hợp phần nhạy cảm đất Các kim loại nặng mơi trường đất ngun tố có khả di chuyển, hịa tan tích tụ phụ thuộc chặt chẽ vào mơi trường Chúng tồn đất nhiều dạng khác nhau: thay ion mạng tinh thể hợp chất hóa học (khống vật) bị hấp phụ khoáng vật sét keo Fe - Mn liên kết với hợp chất hữu cơ, vô khác để tạo thành chất phức hợp Khả di chuyển mơi trường đất chuyển hố kim loại nặng thực vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố độ pH, dung tích trao đổi cation phụ thuộc lẫn vào kim loại khác Trong mơi trường đất có dung tích trao đổi cation cao chúng bị giữ lại nhiều phức hệ hấp phụ Trong môi trường trầm tích có độ pH < 5,5 nhiều kim loại nặng có khả linh động lớn nhóm kim loại nặng thường quan tâm nghiên cứu gồm: Cu, Zn, Cd, Ni, Cr, Co, Mn, As, Hg Các kim loại nặng có đặc tính dễ giải phóng khỏi vật chất ban đầu, chúng tham gia phản ứng hoá học để tạo nên hợp chất mới, kim loại nặng gây ô nhiễm môi trường hàm lượng vượt giới hạn cho phép Qua số nghiên cứu, tìm hiểu đặc điểm nguồn gốc phân bố nhóm đất, đặc điểm phân bố dân cư, nhà máy, khu công nghiệp liên quan khu vực tả ngạn sông Hồng thuộc địa bàn Hà Nội, dự báo nguồn gốc phát sinh quy luật tích tụ, phát tán kim loại nặng đất sau: + Áp lực tăng dân số đòi hỏi nhu cầu tăng lương thực, thực phẩm ngày lớn phải tăng cường khai thác độ phì nhiêu đất nhiều biện pháp, dẫn đến tăng cao nguy ô nghiễm số kim loại nặng, cụ thể như: -Tăng cường sử dụng hóa chất phân bón vơ cơ, thuốc trừ sâu, diệt cỏ, có thành phần hữu chậm phân hủy (PCBs) kim loại nặng - Sử dụng chất kích thích sinh trưởng làm giảm thất thoát tạo nguồn lợi cho thu hoạch lại có hại đến sinh giới - Hoạt động hệ thống thủy lợi tưới tiêu dẫn đến việc tái huy động, di chuyển kim loại nặng khỏi vị trí phân bố ban đầu để tập trung nơi thuận tiện với hàm lượng tăng cao (tạo dị thường ô nhiễm) luan an 142 + Đẩy mạnh thị hóa, cơng nghiệp hóa xây dựng sở hạ tầng góp phần làm đất bị nhiễm + Ngồi nguồn phát thải chủ yếu cịn có ảnh hưởng kim loại nặng đất hoạt động giao thông, chưa có mối liên hệ rõ ràng chất thải từ động đốt phương tiện giao thơng nguồn gây nhiễm KLN mức độ định cho đất nước mặt Số lượng phương tiện giao thông tăng vọt nhanh chóng thúc đẩy nhanh q trình nhiễm đất khu vực nghiên cứu + Hoạt động công nghiệp vùng nghiên cứu nguyên nhân đáng kể gây tích đọng kim loại nặng; phần tác động trực tiếp từ nguồn thải (chất thải xây dựng gạch, ngói, thủy tinh, gỗ, ống nhựa, dây cáp, bê tông… đất, chất bị biến đổi theo nhiều đường khác nhau, nhiều chất khó bị phân hủy; chất thải kim loại nặng (Pb, Zn, Cd,…) thường có nhiều khu công nghiệp đô thị, phần trình quản lý xử lý nguồn thải chưa chặt chẽ gián tiếp gây ô nhiễm môi trường Hiện tượng đặc biệt thể rõ khu vực Đông Nam vùng nghiên cứu thuộc địa bàn quận Long Biên huyện Gia Lâm, nơi có mật độ dân cư cao tốc độ thị hóa nhanh có tập trung số KCN làng nghề tái chế phế liệu + Hoạt động nông nghiệp, người dân làm tăng đáng kể nguyên tố kim loại nặng đất việc sử dụng loại thuốc bảo vệ thực vật có chứa kim loại nặng As, Pb, Hg loại phân bón hóa học đặc biệt phân phospho thường chứa nhiều As, Cd, Pb Các loại bùn nước thải nguồn chứa nhiều kim loại nặng khác As, Pb, Cd, Hg, Zn + Hoạt động làng nghề, sở tiểu thủ công nghiệp, đặc biệt sở khí, mạ gia cơng kim loại nguồn gây tích tụ kim loại nặng đất + Hoạt động sinh hoạt dân cư vùng việc đốt nhiên liệu hóa thạch từ hộ gia đình, nhà máy nhiệt điện tác nhân gây ô nhiễm kim loại nặng Hàm lượng cao kim loại nặng As, Pb, Zn đất khu vực nghiên cứu mối đe dọa thực môi trường, mùa mưa, chúng dễ dàng phát tán nước mặt nước đất đến khu vực thấp hơn, gây nhiễm cho tồn khu vực Từ cần có biện pháp để cải tạo, phục hồi đất ngăn ngừa ô nhiễm luan an 143 4.4 MỘT SỐ ĐỀ XUẤT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG ĐẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU Xuất phát từ kết nghiên cứu đặc điểm địa hóa đất đánh giá trạng môi trường đất khu vực tả ngạn sông Hồng thuộc địa bàn Hà Nội, NCS có đề xuất sau: - Trong khu vực nghiên cứu đất có tính axit, đặc biệt vùng trũng, thể qua số pH, cần có biện pháp khắc phục axit phương pháp bón vơi truyền thống - Sử dụng lồi thực vật có khả hấp thụ kim loại nặng giải pháp dễ thực hiện, rẻ tiền, thân thiện với môi trường đem lại hiệu cao Môi trường đất khu vực nghiên cứu chủ yếu môi trường axit Các nhóm đất phù hợp cho phần lớn loại trồng Cần tiến hành trồng loại có khả hấp phụ kim loại nặng Arsen cao phổ biến, dễ trồng, sinh trưởng phát triển mạnh Dương xỉ - Tiêu nước vùng trũng, làm cho số kim loại nặng chuyển sang dạng khó tan - Cải thiện thành phần giới đất - tăng hàm lượng thành phần sét đất, tăng cường sử dụng phân bón hữu qua ủ hoại - Sử dụng chế phẩm vi sinh vật cải tạo đất Đối với khu vực ô nhiễm As, Pb, Cu, Cr cần có biện pháp xử lý giảm thiểu như: phương pháp sinh học, hóa học, vật lý, Bên cạnh biện pháp cần có số biện pháp quản lý quyền đẩy mạnh tuyên truyền nâng cao ý thức người dân khu vực nghiên cứu, cụ thể: + UDND thành phố Hà Nội nói chung Quận, Huyện khu vực nghiên cứu nói riêng đạo quan quản lý môi trường tăng cường biện pháp chặt chẽ để kiểm sốt nhiễm từ hóa chất, thuốc bảo vệ thực vật + Vận động nhân dân tự giác việc thu gom chất thải, xây dựng hệ thống thoát nước hợp vệ sinh + Tăng cường công tác kiểm tra, giám sát, quan trắc, đặc biệt khu công nghiệp khu vực ô nhiễm, định kỳ hàng năm công tác bảo vệ môi trường khu vực bị ô nhiễm + Cần tiến hành biện pháp xử lý kịp thời sử dụng chế phẩm sinh học thân thiện cho môi trường Xử lý phương pháp hóa lý: phương pháp trao đổi ion, phương pháp hấp phụ phương pháp màng khu vực bị ô nhiễm hàm lượng Asen luan an 144 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Sau thời gian nghiên cứu NCS hoàn thành mục tiêu đề luận án làm sáng tỏ đặc điểm địa hóa đất khu vực nghiên cứu, cung cấp sở khoa học cho công tác quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội, sử dụng hợp lý tài nguyên đất địa bàn Kết nghiên cứu NCS góp phần làm sáng tỏ đặc điểm thành phần vật chất đất khu vực tả ngạn sông Hồng thuộc địa bàn Hà Nội NCS có kết luận sau: + Trong khu vực nghiên cứu gồm nhóm đất: đất phù sa, đất có tầng sét loang lổ đất xám, nhóm đất phù sa chiếm diện tích chủ yếu + Các nhóm đất có khác biệt rõ rệt thành phần độ hạt nhóm đất, nhóm đất có tầng sét loang lổ có xu hướng có bè hạt thơ chiếm tỷ trọng cao hai nhóm đất phù sa đất xám + Thành phần khống vật nhóm đất khu vực nghiên cứu khác rõ: Ngồi khống vật chủ yếu bao gồm Thạch anh (trung bình 50%), Ilit (hydromica) trung bình 14,2%, kaolinit trung bình 4,14%, cịn có montmorilonit goethit (hàm lượng biến thiên khoảng vài %) Trong nhóm đất phù sa cịn có khống vật hematit, manhetit, rutil; nhóm đất có tầng sét loang lổ có khống vật vermiculit, talc, jarosit nhóm đất xám có mặt gibsit, calcit, dolomit + Thành phần hóa học oxit oxit nhơm sắt đất khu vực nghiên cứu biến thiên khoảng lớn, nhóm phù sa có hàm lượng oxit Fe cao so với nhóm đất xám nhóm có tầng sét loang lổ Các oxitt kiềm kiềm thổ (K2O, Na2O, CaO, MgO) nhóm đất phù sa cao so với hai nhóm cịn lại Cụ thể hàm lượng trung bình SiO2, oxit Al2O3 Fe2O3 nhóm đất phù sa 63,6%; 15,76%; 6,64%; nhóm đất có tầng sét loang lổ:79,42%; 8,33%; 3,96%; nhóm đất xám: 78,3%; 9,44%, 3,14% + Các nguyên tố vết (các kim loại nặng) theo độ sâu mặt cắt có hàm lượng biến thiên phạm vi rộng, khơng có quy luật rõ ràng theo diện theo chiều sâu mặt cắt Sự khác biệt phụ thuộc nhiều vào nguồn gốc đất, lịch sử phát triển môi trường khu vực nghiên cứu + Các số liệu đo đạc thông số môi trường đất cho thấy, khu vực luan an 145 nghiên cứu đất có tính axit nhẹ (đất chua) với trị số pH mẫu đất biến thiên trung bình 6,67 Đất thuộc loại chua chủ yếu thuộc nhóm đất phù sa nhóm đất xám Thế oxy hóa khử nhóm đất từ yếu đến trung bình (Eh từ 60 đến 569 mV, trung bình 269,4mV) Khả trao đổi cation (CEC) nhóm đất khơng cao (trung bình 18,8405 meq/100g) + Kết nghiên cứu đặc điểm địa hóa mơi trường nước đất đất trồng khu vực nghiên cứu bước đầu bị ô nhiễm kim loại nặng As, Pb, Zn, Cd, Cr, Cu,… đặc biệt As, Pb, Cr Cu với mức độ ô nhiễm có mẫu cao hàng chục lần so với tiêu chuẩn cho phép Kết đánh giá số rủi ro môi trường nguy ung thư cho thấy số kim loại nặng có khả gây ung thư tổn hại lâu dài đến sức khỏe As, Pb có hàm lượng lớn Do giới hạn thời gian điều kiện nghiên cứu, luận án chưa giải triệt để vấn đề sau: - Chưa đánh giá toàn diện nguy gây ô nhiễm đất khu vực nghiên cứu (ví dụ vấn đề thuốc bảo vệ thực vật) - Dạng tồn thành phần nhạy cảm (các kim loại nặng) đất khu vực nghiên cứu - Đánh giá xác nguyên nhân gây ô nhiễm số kim loại nặng đất khu vực nghiên cứu Kiến nghị Xuất phát từ điểm hạn chế trên, đề nghị nhà trường quan quản lý cấp cho phép tiến hành nghiên cứu bổ sung số liệu nhằm giải triệt để vấn đề sau: - Dạng tồn tại, chế di chuyển, tích tụ phát tán tổ phần nhạy cảm (các kim loại nặng) địa bàn - Khả chịu tải tổ phần độc hại đất vùng nghiên cứu - Cho công bố rộng rãi kết nghiên cứu để làm sở cho công tác quy hoạch, quản lý sử dụng tài nguyên đất hợp lý, đảm bảo phát triển kinh tế - xã hội bền vững địa bàn luan an 146 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ Nguyễn Khắc Giảng, Nguyễn Văn Thành, Trần Thị Hồng Minh, Nguyễn Trung Thành (2014), Đặc điểm địa hóa mơi trường nước đất tỉnh Thanh Hóa, Kỷ yếu hội thảo trường Đại học Khoa học kỹ thuật, 111 - 122 Nguyễn Khắc Giảng, Trần Thị Hồng Minh (2015), Nghiên cứu đặc điểm địa hóa mơi trường nước ven biển tỉnh Thanh Hóa, phục vụ phát triển kinh tế - xã hội bền vững , Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, (50) Trần Thị Hồng Minh, Nguyễn Khắc Giảng (2015), Nghiên cứu đặc điểm phân bố kim loại nặng bùn đáy hạ lưu hệ thống sơng Thái Bình ứng dụng để đánh giá chất lượng mơi trường sơng”, Tạp chí Khoa học Tài nguyên môi trường, (10), 29 - 39 Trần Thị Hồng Minh (2016), “Đặc điểm kim loại nặng đất xã Kim Hoa, Đại Thịnh, Tráng Việt Mê Linh, huyện Mê Linh, Hà Nội”, Tạp chí Tài ngun mơi trường, (24), 29-30 Trần Thị Hồng Minh (2017), Nghiên cứu bước đầu kim loại nặng đất nước khu vực trồng rau an tồn thuộc huyện Mê Linh Đơng Anh, Thành phố Hà Nội Tạp chí Tài nguyên môi trường, (16), 33 - 36 Minh Tran Thi Hong, Giang Nguyen Khac (2018), Metal and metalloid concentrations in soil, surface water, and vegetables and the potential ecological and human health risks in the northeastern area of Hanoi, Vietnam Environmental Monitoring and Assessment, (November 2018; (ISSN: 0167 - 6369 (print) 1573 2959) (Online) Article: 624, 1-14 Trần Thị Hồng Minh, Nguyễn Thị Phương Thanh, Trần Xuân Trường (2019), Nghiên cứu thành phần độ hạt ý nghĩa trồng xã Kim Nỗ, huyện Đông Anh, Hà Nội Tạp chí Tài ngun mơi trường, (21), 37 - 39 luan an 147 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Thị Thục Anh, Nguyễn Khắc Giảng (2006), “Hiện trạng ô nhiễm nguyên tố kim loại nặng trầm tích bãi triều cửa sơng khu vực vịnh Tiên n - Hà Cối Tạp chí Địa chất, số 3-4/2006 Nguyễn Thị Ngọc Ẩn, Dương Thị Minh Huệ (2007), Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng rau xanh ngoại thành phố Hồ Chí Minh Tạp chí phát triển KH CN, 2007 Ban Quản lý khu công nghiệp Hà Nội (2016), Báo cáo từ chủ nguồn thải đến ban quản lý khu công nghiệp Hà Nội Ban Quản lý khu công nghiệp Hà Nội (2017), Báo cáo từ chủ nguồn thải đến ban quản lý khu công nghiệp Hà Nội Ban Quản lý khu công nghiệp Thăng Long (2017), Báo cáo kết quan trắc công tác bảo vệ môi trường KCN Thăng Long, Hà Nội Báo cáo Môi trường Quốc gia năm 2010 Tổng cục Môi trường, Bộ Tài Nguyên Môi trường Hà Nội, 2011 Báo cáo kinh tế - xã hội huyện Mê Linh, năm 2015, 2016, 2017 Báo cáo kinh tế - xã hội huyện Đông Anh, năm 2015, 2016, 2017 Báo cáo kinh tế - xã hội huyện Gia Lâm, năm 2015, 2016, 2017 10 Báo cáo kinh tế - xã hội Quận Long Biên, năm 2017 11 Bộ tài nguyên mơi trường, (2008), Đề án thăm dị nước đất phục vụ nâng công suất Nhà máy nước Đông Anh từ 4.000m3/ngày lên 12.000m3/ngày 12 Bộ Tài nguyên môi trường (2016), Báo cáo trạng môi trường giai đoạn 2011- 2015 địa phương, Hà nội 13 Trần Văn Chính, 2006 Giáo trình thổ nhưỡng học Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội 365 trang 14 Nguyễn Xuân Cự, Trần Thị Tuyết Thu (2016), Chất hữu đất, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội 15 Chu Anh Đào,(2016) Động thái khả di chuyển số kim loại nặng (Cu, Pb, Zn) đất lúa sử dụng nước tưới từ sông Nhuệ khu vực Thanh Trì, Hà Nội Luận Án Tiến Sĩ, Lưu trữ Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội luan an 148 16 Nguyễn Khắc Giảng, (2008) Giáo trình khống vật sét Trường Đại học Mỏ Địa chất, mơn Khống Thạch 17 Cao Việt Hà, Trần Văn Chính, (2016), Giáo trình Đất giới, Nhà xuất Đại học Nông nghiệp, 112 trang 18 Đỗ Nguyên Hải, (2007), Giáo trình Phân loại đất Bản đồ đất Nhà xuất Nông nghiệp 19 Nguyễn Xn Hải, (2016), Các q trình tiến hóa đất, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội 20 Lê Huy Hoàng Nguyễn Thanh, Trần Hữu Nhân, (1975) Sách tra cứu Địa chất cơng trình, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 21 Nguyễn Văn Hoành (2001) Địa chất khoáng sản tờ Hà Nội (F-48-XXVIII) Tổng cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội 22 Đinh Văn Hùng, (2004), Điều tra trạng môi trường nước nông nghiệp ba huyện ngoại thành Hà Nội (Đơng Anh, Gia Lâm, Thanh Trì), đánh giá số yếu tố mơi trường nước ảnh hưởng đến an tồn sản phẩm nơng nghiệp sản xuất địa bàn, đề xuất giải pháp khắc phục, Trường ĐH Nông nghiệp 23 Luật Bảo vệ môi trường (2014) Quốc hội nước CHXHCN Việt Nam, 2015 24 Trần Thị Hồng Minh, (2016) Báo cáo tổng kết đề tài ”Nghiên cứu địa hóakhống vật để đánh giá mơi trường đất huyện Mê Linh, Hà Nội”, Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội 25 Mai Trọng Nhuận (2001), Giáo trình Địa hóa mơi trường Trường ĐH Quốc gia Hà Nội 26 Niên giám thống kê năm 2017, Cục Thống kê 27 Phan Hồng Quân, (2006), Cơ học đất Nhà xuất Xây dựng Hà Nội, 262 trang 28 Nguyễn Văn Phổ, (2002), Địa hóa học Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 656 trang 29 Sở Tài nguyên môi trường Hà Nội, (2003), Hiện trạng sử dụng đất quận, huyện Thành phố Hà Nội 30 Sở Tài nguyên môi trường Hà Nội, (2016), Báo cáo Hiện trạng môi trường Thành phố Hà Nội 31 Vũ Nhật Thắng, (2003), Địa chất tài nguyên khoáng sản Thành phố Hà Nội, Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam luan an 149 32 Đặng Trung Thuận, (2005), Địa hóa học, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, 416 trang 33 Phạm Ngọc Thuỵ nnk, (2003), Hiện trạng kim loại nặng (Hg, As, Pb, Cd) đất, nước số rau trồng khu vực huyện Đơng Anh- Hà Nội Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam 34 Ngô Quang Tồn, (1993), Báo cáo Địa chất khống sản nhóm tờ thành phố Hà Nội tỷ lệ 1:50.000, Lưu trữ Địa chất, Viện TTLT BT địa chất, Hà nội 35 Ngơ Quang Tồn (1995), Đặc điểm trầm tích lịch sử phát triển thành tạo Đệ tứ phần Đông Bắc đồng sông Hồng, Luận án PTS Khoa học Địa chất, thư viện Quốc gia Hà Nội 36 Ngơ Quang Tồn, (2016), Bản đồ Địa chất Thủy văn Hà Nội, tỷ lệ 1: 320.000 37 Đỗ Thị Thu Trang, (2016), Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng khả hấp phụ kim loại nặng số loài thực vật thuộc xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, Hưng Yên 38 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 4198:2014, Đất xây dựng- Phương pháp phân tích thành phần hạt phịng thí nghiệm 39 TCVN 9487-2012, (2012), Quy trình điều tra, lập đồ đất tỷ lệ trung bình lớn Bộ Khoa học Công Nghệ, Hà Nội 40 Phạm Sơn Tùng, (2014), Bài giảng Cơ học đất Đại học Giao thông vận tải Hà Nội 41 Viện Quy hoạch Thiết kết Nông nghiệp (1999), Báo cáo kết điều tra bổ sung Xây dựng đồ Hà Nội tỷ lệ 1:50.000 42 Đặng Thị Vinh, Nguyễn Khắc Giảng, (2011), Đặc điểm thành phần vật chất môi trường thành tạo trầm tích tầng mặt khu vực hạ lưu Tây Nam sơng Đáy TC Khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa chất số 35 43 Viện Thổ Nhưỡng - Nơng Hóa, (2015), Điều tra, đánh giá thối hóa đất phục vụ phát triển bền vững Thành phố Hà Nội 44 Agriculture and Agri-Food Canada,(1998), The Canadian System of Soil Classification NRC Research Press Ottawa, 203 Pags 45 Alina Kabada-Pendias, (2011), Trace Elements in Soils and Plants CRC Press 534 Pags 46 Baldock J.A., Neson P.N (2000), Soil organic matter In: Handbok of Soil Chemistry, ed M E Sommer, B25-B84, CRC Press, Boca Raton, FL 47 Bieus et al (1976), Geochemistry of the Surrounding Environment, Nedra, luan an 150 Moscow, 247 pgs 48 Brookins D G (1988), Eh-pH Diagram for Geochemistry Springer-Verlag, Berlin, 183Pgs 49 Buol S.W et al (2011), Soil Genesis and Classification John Wiley & Sons, Inc, 556 Pags 50 Emadi, D; L V Whiting; S Nafisi; R Ghomashchi (2005), "Applications of thermal analysis in quality control of solidification processes" Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 81 (1): 235-242 doi:10.1007/s10973-005-0772-9 51 Ernst E (2002), Toxic heavy metals and undeclared drugs in Asian herbal medicine Trends Pharmacol Sci 23:136-139 52 FAO (Food and Agriculture Organization) (1988), Revised legend of the soil map of the world World Soil Resources Report 60.FAO Rome, Italy 53 Garrison Sposito (2008), The Chemistry of Soils Oxford University Press, Inc 342 Pags 54 Herencia J.F., Ruiz J.C., Morillo E., et al (2008), The effect of organic and mineral fertilization on micronutrient availability in soil Soil Sci 173:69–80 55 Isbell R F (2002), The Australian Soil Classification CSIRO Publishing, Victoria, Australia, 153 Pags 56 Jaishankar, M., Tseten, T., Anbalagan, N., Mathew, B B., & Beeregowda, K N (2014), Toxicity, mechanism and health effects of some heavy metals Interdisciplinary Toxicology, 7, 60-72 https://doi.org/10.2478/intox-2014-0009.77 57 Janick J (1972), Horticultural Science 2nd ed San Francisco: W.H Freeman and Company 586 p 58 Jean-Paul Legros (2012), Major Soil Groups of the World Ecology, Genesis, Properties and Classification CRC Press Taylor & Francis Group, N.W 470 Pags 59 Ikem A., Campbell N., Nyirakabibi I., Garth J (2008), Baseline concentrations of trace elements in residential soils from Southeastern Missouri Environ Monit Assess 140: 69-81 60 Kabata-Pendias A., Sadurski W (2004), Trace elements and compounds in soil In: Elements and Their Compounds in the Environment, eds E Merian, M Anke, M Ihnat, M Stoeppler, 79-99, Wiley-VCH, Weinheim 61 Knox A.S., Seaman J., Adriano D.C (2000), Chemo-phytostabilization of metals luan an 151 in contaminated soils In: Bioremediation of Contaminated soils, eds D.L Wise, D.J Trantolo, E.J Cichon, et al., 811-836, Dekker, New York, NY 62 Miguel de, E., Llamad, J F., Chacón, E., et al., (1997), Origin and patterns of distribution of trace elements in street dust: unleaded petrol and urban lead, Atmos Environ., 31, 2733 63 Minh Tran Thi Hong, Giang Nguyen Khac, (2018), Metal and metalloid concentrations in soil, surface water, and vegetables and the potential ecological and human health risks in the northeastern area of Hanoi, Vietnam Journal of Environmental Monitoring and Assessment: 190.624 ISSN: 0167-6369 (print version) ISSN: 1573-2959 (electronic version) 64 Nguyen, M P., Kang, Y., Sakurai, K., Iwasaki, K., Chu, N K., Nguyen, V N., & Le, T S (2010), Levels and chemical forms of heavy metals in soils from Red River Delta, Vietnam Water, Air, and Soil Pollution, 207, 319-332 https://doi.org/10.1007/s11270-009-0139-0 65 Pourret Olivier and Hursthouse Andrew (2019), It’s Time to Replace the Term “Heavy Metals” with “Potentially Toxic Elements” When Reporting Environmental Research Int J Environ Res Public Health 2019, 16(22), 4446; https://doi.org/10.3390/ijerph16224446 66 Oberlander Theodore; Muller Robert A (1982), Essentials of physical geography today Random House, New York, 522 pags 67 Shafranovskii I I & Belov N V (1962) Paul Ewald, ed "E S Fedorov" 50 Years of X-Ray Diffraction Springer: 351 ISBN 90-277-9029-9 68 Steinnes E., Friedland A.J (2006), Metal contamination of natural surface soils from long-range atmospheric transport: Existing and missing knowledge Environ Rev 14:1669-186 69 Stokes, Debbie J (2008), Principles and Practice of Variable Pressure Environmental Scanning Electron Microscopy (VP-ESEM) Chichester: John Wiley & Sons ISBN 978-0470758748 70 Takuro Nishina et al, (2010), Pesticide residues in soils, sediments, and vegetables in the Red River Delta, northern Vietnam Environ Monit Assess 169:285-297 71 Tatiana T, Waleska C; Jose R (2006), Elemental Analysis of Glass and Paint Materials by Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry luan an 152 (LA-ICP-MS) for Forensic Application 72 Tan K.H (1998), Principles of Soil Chemistry, 3rd edition Marcel Dekker, New York 73 United States Department of Agriculture (USDA) (1999), Soil Taxonomy: A Basic System of Soil Classification forMaking and Interpreting Soil Surveys Second Edition, 886 Pags 74 UNITES NATIONS-FAO (2015), World reference base for soil resources 2014 Food and Agriculture Organization of the United Nations Rome, 203 Pags 75 Wedepohl, K H (1995), The composition of the continental crust Geochim Cosmochim Acta 76 Wang, G., Liu, H Q., Gong, Y., Wei, Y., Miao, A J., Yang, L Y., & Zhong, H (2017), Risk assessment of metals in urban soils from a typical industrial city, Suzhou, Eastern China International Journal of Environmental Research and Public Health, 14 https://doi.org/10.3390/ijerph14091025 77 Wang, N.,Wang, A, Kong, L.,&He, M (2018), Calculation and application of Sb toxicity coefficient for potential ecological risk assessment Science of the Total Enviroment, 610- 611, 167-174.http://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.07.268 78 Yale Environment 360 (2014), In China’s Heartland, A Toxic Trail Leads from Factories to Fields to Food https://e360.yale.edu/features/ chinas_toxic_trail_leads_ from_factories _to_food luan an