Nghiên cứu khả năng cố Định một số kim loại nặng trong Đất bằng vật liệu zeolite lưỡng cực

Khả năng sinh trưởng và tích lũy kim loại nặng của cây ngô trồng trên đất ô nhiễm kim loại nặng được xử lý bằng vật liệu hấp phụ zeolite lưỡng cực MALZ...87 3.3.1.. Ô nhiễm kim loại nặng

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 GS.TS Đặng Văn Minh

2 PGS.TS Văn Hữu Tập

THÁI NGUYÊN - 2024

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của hai thầy hướng dẫn: GS.TS Đặng Văn Minh và PGS.TS Văn Hữu Tập Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Các kết quả, thông tin tham khảo từ các nghiên cứu khác đều được trích dẫn đầy đủ, rõ ràng

Thái Nguyên, ngày…tháng…năm 2024

Nghiên cứu sinh

NGUYỄN THỊ BÍCH HẠNH

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến tập thể hướng dẫn khoa học: thầy GS.TS Đặng Văn Minh và thầy PGS.TS Văn Hữu Tập, là những người đã gợi mở cho nghiên cứu sinh các ý tưởng khoa học và hướng dẫn nghiên cứu sinh trong suốt thời gian nghiên cứu luận án bằng tất cả tâm huyết và sự quan tâm hết mực của người thầy đến nghiên cứu sinh.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các Lãnh đạo, Ban giám hiệu và Hội đồng Trường của Trường Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên đã ủng hộ

và tạo điều kiện về vật chất, tinh thần và thời gian cho tôi được học tập và hoàn thành công trình nghiên cứu của mình.

Tôi xin cảm ơn Lãnh đạo, anh, chị, em, đồng nghiệp tại Khoa Tài nguyên và Môi trường, trường Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên đã giúp đỡ nghiên cứu sinh về cơ sở vật chất, trang thiết bị thí nghiệm, các kỹ thuật phân tích, các kiến thức thực nghiệm để nghiên cứu sinh hoàn thành công trình nghiên cứu của mình.

Cuối cùng, nghiên cứu sinh xin cảm ơn bố mẹ hai bên gia đình, chồng con và những người thân luôn động viên về tinh thần, thời gian và vật chất để nghiên cứu sinh có thêm động lực trong công việc và nghiên cứu khoa học.

Thái Nguyên, ngày…tháng…năm 2024

Nghiên cứu sinh

NGUYỄN THỊ BÍCH HẠNH

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ viii

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3

4 Điểm mới của luận án 3

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5

1.1 Các nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng trong đất 5

1.1.1 Nguyên nhân và hậu quả của ô nhiễm kim loại nặng trong đất 5

1.1.2 Đặc điểm hóa học, các dạng tồn tại và chuyển hóa Pb, Cd và Cr trong đất 7

1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trạng thái tồn tại của Pb, Cd và Cr trong đất 11

1.1.4 Hấp thụ, tích lũy và ảnh hưởng của Pb, Cd và Cr đối với thực vật 13

1.1.5 Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất 16

1.1.6 Các phương pháp xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng 20

1.2 Các nghiên cứu về vật liệu khoáng zeolite, LDH và zeolite biến tính 25

1.2.1 Vật liệu khoáng zeolite 25

1.2.2 Vật liệu khoáng layer double hydroxides (LDH) 27

1.2.3 Vật liệu lưỡng cực và zeolite lưỡng cực 29

1.2.4 Vật liệu zeolite biến tính và ứng dụng xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất 31

1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ kim loại nặng của zeolite 38

Tiểu kết chương 1 41

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 42

2.2 Nội dung nghiên cứu 42

2.3.1 Phương pháp chế tạo vật liệu và đánh giá các đặc điểm hấp phụ của vật liệu 43

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng tới khả năng hấp phụ KLN trong đất của vật liệu nghiên cứu 44

2.3.3 Phương pháp nghiên cứu ứng dụng vật liệu zeolite lưỡng cực MALZ để xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng do ảnh hưởng của khai thác khoáng sản 48

2.4 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu đất và cây trồng 52

2.5 Phương pháp tổng hợp kết quả và xử lý số liệu thống kê 56

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 57

3.1 Đặc điểm của vật liệu zeolite lưỡng cực (MALZ) 57

3.1.1 Phổ hồng ngoại FT-IR của vật liệu 57

3.1.2 Phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) của vật liệu 58

3.1.3 Dữ liệu EDX của vật liệu 59

3.1.4 Ảnh SEM của vật liệu 60

3.1.5 Diện tích bề mặt 62

3.1.6 Tính chất hóa lý của vật liệu 62

3.2 Khả năng hấp phụ và các yếu tố ảnh hưởng tới hấp phụ kim loại nặng của vật liệu zeolite lưỡng cực (MALZ) 64

3.2.1 Thành phần và tính chất của đất nghiên cứu 64

3.2.2 Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ CrO42-, Pb2+, Cd2+ 65

3.2.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ % khối lượng vật liệu hấp phụ ủ với đất đến khả năng hấp phụ CrO42-, Pb2+, Cd2+ 71

3.2.4 Ảnh hưởng của độ ẩm đất đến khả năng hấp phụ CrO42-, Pb2+, Cd2+ 75

3.2.5 Ảnh hưởng của thời gian ủ vật liệu hấp phụ với đất đến khả năng hấp phụ CrO42-, Pb2+, Cd2+ 79

3.2.6 Cơ chế cố định CrO42-, Pb2+ và Cd2+ bằng vật liệu hấp phụ 85

3.3 Khả năng sinh trưởng và tích lũy kim loại nặng của cây ngô trồng trên đất ô nhiễm kim loại nặng được xử lý bằng vật liệu hấp phụ zeolite lưỡng cực (MALZ) 87

3.3.1 Đặc điểm của đất trước thí nghiệm trồng ngô 87

3.3.2 Sự biến động hàm lượng kim loại nặng trong đất đã được xử lý với các vật liệu hấp phụ (zeolite và MALZ) trước khi trồng ngô và sau khi thu hoạch ngô

90

3.3.3 Khả năng sinh trưởng của cây ngô trên đất ô nhiễm Pb, Cd và Cr đã được xử lý bằng MALZ 97

3.3.4 Tích lũy Pb, Cd và Cr trong các bộ phận cây ngô trồng trên đất ô nhiễm kim loại nặng đã được xử lý bằng các vật liệu hấp phụ 101

Tiểu kết chương 3 112

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 116

1 Kết luận 116

2 Kiến nghị 118

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 119

TÀI LIỆU THAM KHẢO 120 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

BAC Hệ số tích lũy sinh học Bio-accumulation Coefficient BAF Yếu tố tích lũy sinh học Bio-accumulation Factor

CEC Dung tích trao đổi cation Energy-dispersive X-ray

spectroscopy

EDX Quang phổ tán sắc năng lượng tia X Energy-dispersive X-ray

spectroscopy

ICP Khối phổ cao tần cảm ứng Inductively Coupled Plasma

LDH Hydroxit kép phân lớp Layered double hydroxides

OC Tỷ lệ cacbon hữu cơ trong đất Organic Carbon content

SEM Kính hiển vi điện tử quét Scanning Electron MicroscopyTEM Kính hiển vi điện tử truyền qua Transmission electron microscopyTCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TNHP Thí nghiệm hấp phụ

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

VLHP Vật liệu hấp phụ

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Một số kỹ thuật biến tính nhằm nâng cao khả năng hấp phụ của zeolite

32

Bảng 2.1 Các công thức thí nghiệm một số yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ 47

Bảng 2.2 Vị trí và đặc điểm các điểm lấy mẫu đất trong nghiên cứu 49

Bảng 2.3 Các công thức và điều kiện thí nghiệm trồng ngô 51

Bảng 2.4 Phương pháp phân tích và đo đạc kết quả thí nghiệm 51

Bảng 2.5 Quy trình chiết tuần tự các dạng KLN trong đất 54

Bảng 3.1 Diện tích bề mặt của Zeolite và MALZ 62

Bảng 3.2 Tính chất hóa lý của Zeolite và MALZ 62

Bảng 3.3 Đặc tính hóa lý của đất ban đầu (mẫu đất lấy tại Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên) 64

Bảng 3.4 Hàm lượng trung bình của CrO42-, Pb2+, Cd2+ có khả năng trao đổi (F1) ở các mức pH khác nhau (mg/kg) 66

Bảng 3.5 Hàm lượng trung bình của CrO42-, Pb2+, Cd2+ có khả năng trao đổi (F1) ở các tỷ lệ vật liệu hấp phụ (zeolite và MALZ) khác nhau (mg/kg) 72

Bảng 3.6 Hàm lượng trung bình của CrO42-, Pb2+, Cd2+ có khả năng trao đổi (F1) ở các độ ẩm khác nhau (mg/kg) 76

Bảng 3.7 Hàm lượng trung bình của CrO42-, Pb2+, Cd2+ có khả năng trao đổi (F1) ở các thời gian ủ khác nhau (mg/kg) 81

Bảng 3.8 Đặc điểm của đất trước thí nghiệm trồng ngô 89

Bảng 3.9 Hàm lượng Pb có khả năng trao đổi (F1) trong đất sau khi hấp phụ và sau khi trồng ngô (mg/kg) 90

Bảng 3.10 Hàm lượng Cd có khả năng trao đổi (F1) trong đất sau khi hấp phụ và sau khi trồng ngô (mg/kg) 93

Bảng 3.11 Hàm lượng Cr có khả năng trao đổi (F1) trong đất sau khi hấp phụ và sau khi trồng ngô (mg/kg) 95

Bảng 3.12 Tình hình sinh trưởng của cây ngô mẫu đất khu vực mỏ chì - kẽm 98

Bảng 3.13 Tình hình sinh trưởng của cây ngô mẫu đất khu vực mỏ thiếc 98

Bảng 3.14 Các yếu tố cấu thành năng suất cây ngô mẫu đất khu vực mỏ chì - kẽm 99

Bảng 3.15 Các yếu tố cấu thành năng suất của cây ngô mẫu đất khu vực mỏ thiếc .99

Bảng 3.16 Hàm lượng Pb tích lũy trong rễ, thân lá và hạt ngô (mg/kg) 101

Bảng 3.17 Hàm lượng Cd tích lũy trong rễ, thân lá và hạt ngô (mg/kg) 105

Bảng 3.18 Hàm lượng Cr tích lũy trong rễ, thân lá và hạt ngô (mg/kg) 107

Bảng 3.19 Hàm lượng Pb, Cd và Cr tích lũy trong mô chồi và rễ ngô (mg/kg) 110

Bảng 3.20 Giá trị của hệ số chuyển vị (TF) và hệ số tích lũy sinh học (BAF) cho

Pb, Cd và Cr trong cây ngô 111

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Sơ đồ minh họa cấu trúc LDH (Lớp hydroxit kim loại nằm ở lớp trên

và lớp dưới trong khi lớp anion nằm ở giữa) 29Hình 1.2 Cấu trúc tinh thể của Mg2Al-Cl LDH, [Mg2Al(OH)6]Cl.2H2O 30Hình 1.3 Cơ chế hình thành kim loại nặng bằng kết tủa (I), trao đổi ion (II) và

tạo phức bề mặt (III) (Apiratikul và Pavasant, 2008) 38Hình 3.1 Phổ FTIR (a) và phổ XRD (b) của zeolite và Mg/Al LDH-zeolite (MALZ)

59Hình 3.2 Kết quả phân tích EDX của Zeolite (a) và MALZ (b) 60Hình 3.3 Ảnh SEM của Zeolite (a) và MALZ (b) 61Hình 3.4 Các dạng CrO42-, Pb2+, Cd2+ sau hấp phụ bởi Zeolite và MALZ ở các

pH khác nhau 68Hình 3.5 Tương quan giữa hàm lượng KLN ở dạng F1 trong đất với pH khác nhau

70Hình 3.6 Các dạng CrO42-, Pb2+, Cd2+ sau hấp phụ bởi Zeolite và MALZ ở các

tỷ lệ % vật liệu hấp phụ khác nhau 74Hình 3.7 Tương quan giữa hàm lượng KLN ở dạng F1 trong đất với tỷ lệ % vật

liệu hấp phụ 75Hình 3.8 Các dạng CrO42-, Pb2+, Cd2+ sau hấp phụ bởi Zeolite và MALZ ở độ

ẩm đất khác nhau 78Hình 3.9 Tương quan giữa hàm lượng KLN ở dạng F1 trong đất với pH khác nhau .79Hình 3.10 Các dạng CrO42-, Pb2+, Cd2+ sau hấp phụ bởi Zeolite và MALZ ở

thời gian ủ khác nhau 83Hình 3.11 Tương quan giữa hàm lượng KLN ở dạng F1 trong đất với thời gian ủ

85Hình 3.12 Các dạng Pb trong mẫu đất khu vực khai thác chì - kẽm và khu vực khai thác

thiếc (thời gian ủ 30 ngày, độ ẩm đất 70 % và tỷ lệ 3 % vật liệu hấp phụ) 92Hình 3.13 Các dạng Cd trong mẫu đất khu vực khai thác chì - kẽm và khu vực khai

thác thiếc (thời gian ủ 30 ngày, độ ẩm đất 70 % và tỷ lệ 3 % vật liệu hấpphụ) 94Hình 3.14 Các dạng Cr trong mẫu đất khu vực khai thác chì - kẽm và khu vực khai

thác thiếc (thời gian ủ 30 ngày, độ ẩm đất 70 % và tỷ lệ 3 % vật liệu hấpphụ) 97

Hình 3.15 Tương quan giữa hàm lượng Pb ở dạng F1 trong đất và Pb trung bình

trong cây ngô 104Hình 3.16 Tương quan giữa hàm lượng Cd ở dạng F1 trong đất và Cd trung bình

trong cây ngô 107Hình 3.17 Tương quan giữa hàm lượng Cr ở dạng F1 trong đất và Cr trung bình

trong cây ngô 109

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Cùng với sự phát triển của kinh tế - xã hội hiện đại, chất lượng cuộc sống củacon người ngày càng được nâng cao, tuy nhiên các vấn đề ô nhiễm môi trường cànggia tăng và thu hút được sự quan tâm, chú ý của người dân và các cấp chính quyền

Ô nhiễm kim loại nặng (KLN) trong đất hiện nay là một trong những vấn đề môitrường đáng chú ý có thể ảnh hưởng đến chất lượng môi trường, các hệ sinh thái vàsức khoẻ con người do khả năng tích tụ của KLN trong lương thực, thực phẩm (B

Hu và cs., 2017) Do đó, việc xử lý ô nhiễm KLN trong môi trường đất rất có ýnghĩa và đáp ứng nhu cầu được sử dụng các sản phẩm nông nghiệp an toàn của conngười

Hiện nay, đã có nhiều phương pháp được áp dụng để xử lý ô nhiễm các KLNtrong đất, bao gồm phương pháp vật lý, hóa học, hoá lý và sinh học (Xu và cs.,2022) Trong đó, hấp phụ là một trong các phương pháp được nhiều nhà khoa họctrên thế giới và ở Việt Nam sử dụng để cải tạo và phục hồi đất bị ô nhiễm KLN.Tuy nhiên, các nghiên cứu mới chỉ xử lý riêng biệt KLN trong đất ở dạng cationhoặc anion Việc nghiên cứu xử lý đồng thời cation và anion KLN trong đất bằngvật liệu hấp phụ zeolite lưỡng cực còn hạn chế, mặc dù những vật liệu lưỡng cựctương tự đã được nghiên cứu hấp phụ các anion và cation KLN trong môi trườngnước và nước thải

Zeolite là khoáng vật alumosilicat và khá phổ biến trong tự nhiên (Jha và cs.,2016) Cấu trúc của zeolite được hình thành từ các đơn vị tứ diện SiO4 nối với nhau.Zeolite được nghiên cứu nhiều trong việc xử lý các ion KLN trong nước và trongđất Đối với ion dương, zeolite tỏ ra rất hiệu quả, tuy nhiên đối với dạng anion thìkhả năng hấp phụ của vật liệu này còn hạn chế

Vật liệu LDH (layered double hydroxides) thuộc loại vật liệu cấu trúc nanohai chiều Trong đó, điện tích dương sinh ra bởi sự thay thế cation 2+ bằng cation 3+

sẽ được bù trừ bởi các anion nằm giữa các phiến Các anion này có khả năng thaythế bởi các anion khác làm cho LDH có khả năng hấp phụ được các KLN dạng

anion như asenit, asenat, cromat nên LDH được sử dụng trong nghiên cứu xử lýmôi trường (Shi và cs., 2021).

Zeolite sau khi khai thác, chế biến có thể sử dụng ngay hoặc biến tính chủ yếu

để xử lý các KLN dạng cation như Cd2+ và Pb2+ trong môi trường nước Vật liệu LDHcũng được nghiên cứu để xử lý các KLN dạng anion của As và Cr trong môi trường đất

và nước Có thể thấy, vật liệu zeolite, LDH hoặc tổ hợp LDH-zeolite đã được nhiều tácgiả nghiên cứu xử lý các chất ô nhiễm trong môi trường nước Tuy nhiên, hướngnghiên cứu sử dụng vật liệu lưỡng cực Mg/Al LDH-zeolite (MALZ) để xử lý một sốKLN trong đất (CrO42-, Pb2+, Cd2+) hiện còn hạn chế Việc nghiên cứu sử dụng vật liệuzeolite lưỡng cực để xử lý cation và anion KLN trong đất là hướng mới, có khả năngứng dụng vào thực tiễn Tuy nhiên, các nghiên cứu đánh giá khả năng hấp phụ cáccation và anion KLN trong đất của vật liệu này còn hạn chế ở Việt Nam cũng như trênthế giới

Do vậy, việc nghiên cứu xử lý một số cation và anion KLN trong đất ônhiễm bằng vật liệu hấp phụ zeolite lưỡng cực sẽ làm phong phú hơn các phươngpháp nghiên cứu và tăng cường hiệu suất xử lý KLN trong đất sẽ mang lại hiệu quả

trong nghiên cứu cơ bản và ứng dụng thực tế Do đó, đề tài: “Nghiên cứu khả

năng cố định một số kim loại nặng trong đất bằng vật liệu Zeolite lưỡng cực” là

hướng nghiên cứu mới và có ý nghĩa thực tiễn cao

2 Mục tiêu nghiên cứu

(CrO42-, Pb2+, Cd2+) của vật liệu MALZ.

- Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển và hấp thụ KLN của cây trồng (câyngô) đối với đất gần khu vực khai thác khoáng sản ô nhiễm KLN (luận án sử dụng 2mẫu đất ô nhiễm: mẫu đất gần bãi thải mỏ chì - kẽm (Làng Hích, Đồng Hỷ, TháiNguyên) và mẫu đất gần khu vực xí nghiệp thiếc (Hà Thượng, Đại Từ, TháiNguyên)) sau khi được xử lý bằng vật liệu MALZ

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

a Ý nghĩa khoa học

- Xác định khả năng hấp phụ: Nghiên cứu xác định rõ khả năng cố định đồng

định riêng lẻ anion CrO42-, các cation (Pb2+, Cd2+) và hỗn hợp cation và anion (Pb2+,

Cd2+, CrO42-)), các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả hấp phụ của vật liệu MALZ và ứngdụng trong điều kiện thực tiễn tại Việt Nam để xử lý đất gần khu vực khai thác khoángsản ô nhiễm KLN

- Cơ sở khoa học cho ứng dụng: kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyếtvững chắc cho việc sử dụng MALZ để cố định các cation và anion (CrO42-, Pb2+,

Cd2+) trong môi trường đất bị ô nhiễm

- Nghiên cứu đã làm rõ khả năng tích lũy các cation và anion (CrO42-, Pb2+,

Cd2+) trong cây ngô trồng trên 02 mẫu đất gần khu vực khai thác khoáng sản ô nhiễmKLN sau khi xử lý bằng vật liệu zeolite lưỡng cực, góp phần nâng cao hiểu biết vềtương tác giữa cây trồng và chất gây ô nhiễm

- Đánh giá ảnh hưởng đến sinh trưởng cây trồng: Nghiên cứu đánh giá tácđộng của việc bổ sung MALZ đến sinh trưởng và phát triển của cây ngô trongđiều kiện đất ô nhiễm, qua đó xác định khả năng giảm thiểu tích lũy kim loại

nặng trong cây trồng.

4 Điểm mới của luận án

- Khả năng hấp phụ và điều kiện tối ưu: Luận án đã đánh giá khả năng hấp

phụ kim loại nặng của vật liệu zeolite lưỡng cực (MALZ) và xác định một số điềukiện môi trường tối ưu (pH, độ ẩm, thời gian ủ, tỷ lệ vật liệu so với đất) để nâng caohiệu quả hấp phụ, phù hợp với thực tiễn tại Việt Nam

- Ứng dụng thực tiễn trong xử lý ô nhiễm: Luận án đã ứng dụng MALZ để

xử lý đất ô nhiễm gần khu vực khai thác khoáng sản Kết quả cho thấy đất sau xử lýđạt tiêu chuẩn cho việc trồng ngô, với hàm lượng kim loại nặng trong cây trồng đápứng quy chuẩn QCVN 8-2: 2011/BYT về giới hạn ô nhiễm kim loại nặng trong thựcphẩm

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Các nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng trong đất

1.1.1 Nguyên nhân và hậu quả của ô nhiễm kim loại nặng trong đất

Ô nhiễm đất (hay ô nhiễm môi trường đất) là trong đất có chứa các chất độchại (chất gây ô nhiễm) ở nồng độ đủ cao để gây ra rủi ro đối với sức khỏe con người

và hệ sinh thái Tất cả các loại đất, dù bị ô nhiễm hay không bị ô nhiễm đều chứanhiều loại hợp chất vốn có trong tự nhiên như kim loại, các ion vô cơ và muối, cáchợp chất hữu cơ Các hợp chất này chủ yếu được hình thành thông qua hoạt độngcủa vi sinh vật trong đất, sự phân hủy của sinh vật đất và được bổ sung vào đấtthông qua nước mưa, hoạt động của gió, từ nước mặt, nước ngầm và các dạng xáo

trộn đất khác

Nguyên nhân: những nguyên nhân chính gây ô nhiễm đất là do con người và

tự nhiên Con người với những hoạt động công nghiệp, sử dụng thuốc trừ sâu trongnông nghiệp quá mức hoặc không đúng cách, quản lý kém hoặc xử lý chất thảikhông hiệu quả là tác nhân chính gây ra ô nhiễm môi trường đất Các chất phổ biếnliên quan đến ô nhiễm đất là dầu mỏ, hydrocacbon, hydrocacbon thơm đa nhân, cácloại dung môi, thuốc trừ sâu, chì và các KLN khác Có thể nhận thấy rõ mối tươngquan giữa quá trình công nghiệp hóa và cường độ của chất gây ô nhiễm với mức độ

ô nhiễm đất Mức độ ô nhiễm đất càng lớn thì càng yêu cầu nhiều nguồn lực hơn đểkhắc phục

Các chất gây ô nhiễm đất: một số chất gây ô nhiễm môi trường đất nguyhiểm nhất là xenobiotics - là những chất được con người tổng hợp và không cótrong tự nhiên, một số chất xenobiotics được biết đến là chất gây ung thư Bên cạnhcác chất xenobiotics thì các chất gây ô nhiễm đất quan trọng có thể kể đến như:KLN, hydrocacbon thơm đa vòng, chất thải công nghiệp và thuốc trừ sâu Sự hiệndiện của các KLN trong đất có thể gây ra những tác động có hại đối với con người.Một số KLN có thể được phân loại là chất gây ô nhiễm đất như asen (As), thủyngân (Hg), Chì (Pb), kẽm (Zn), niken (Ni), cadimi (Cd), selen (Se), berili (Be),thallium (Tl), crom (Cr) và đồng (Cu)

Ô nhiễm đất có thể được phân loại thành hai dạng: ô nhiễm đất do tự nhiên

và ô nhiễm đất do hoạt động của con người

Ô nhiễm đất tự nhiên: một số quá trình tự nhiên tạo ra các chất ô nhiễm đượctích lũy tự nhiên trong đất, ví dụ như sự tích tụ của các hợp chất có chứa pecloratanion (C1O4-) trong một vài hệ sinh thái khô hạn Ngoài ra, các quá trình tự nhiênnhư phong hóa, xói mòn và sự phân giải khoáng sản giàu kim loại (như mangan,chì, kẽm) có thể giải phóng các ion kim loại nặng vào môi trường đất theo thời gian

Ô nhiễm đất do con người: hầu hết các trường hợp ô nhiễm đất đều do conngười gây ra, một loạt các hoạt động của con người có thể dẫn đến ô nhiễm đất Ví

dụ như: Các sự cố và tai nạn công nghiệp, chẳng hạn như thảm họa vụ nổ hạt nhânChernobyl có thể làm ô nhiễm đất bằng các chất độc hoặc phóng xạ, những chất ônhiễm này có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái và sức khỏe con người.Ngay cả các hóa chất nông nghiệp được lưu trữ với số lượng lớn cũng có thể gây rarủi ro đáng kể nếu như xảy ra sự cố bị rò rỉ hoặc tràn, trong trường hợp nghiêmtrọng có thể gây ra một vụ nổ thảm khốc như thảm họa công nghiệp Beirut 2020.Mưa axit: mưa axit có hàm lượng ion hydro cao, làm cho nó có tính axit, khi mưaaxit thấm vào đất, nó có thể làm thay đổi tính chất hóa học của đất Điều này nghĩa

là mưa axit có thể ảnh hưởng tiêu cực đến thực vật và các vi sinh vật quan trọngsống trong đất, từ đó ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn, v.v Tác nhân hóa học trongchiến tranh: các hóa chất được tổng hợp để gây hại hoặc gây thương vong trongchiến tranh có khả năng rò rỉ và tồn tại trong đất Tro bay - là những hạt mịn đượcđẩy ra khỏi quá trình đốt than lò hơi cùng với khí thải, những hạt mịn này có thểchứa asen, cadimi và thủy ngân (Komonweeraket và cs., 2015) Các bể chứa hóachất độc hại là một nguyên nhân tiềm ẩn gây ra ô nhiễm đất nếu các bể chứa bắt đầu

bị ăn mòn Xả nước thải chưa được xử lý vào môi trường có thể gây ô nhiễm môitrường đất Các hoạt động khai thác mỏ có thể ảnh hưởng đến đất bằng cách làmcho đất xói mòn, hình thành các hố sụt hoặc rửa trôi các chất hóa học của quá trìnhkhai thác vào đất Bên cạnh các nguyên nhân trên thì rác thải điện tử, các hạt vinhựa, nước rỉ rác, chất thải hạt nhân, các sự cố tràn dầu và việc xử lý các chất thảikhông đúng phương pháp cũng có thể gây nên ô nhiễm đất Theo Ross (1994) cácnguồn ô nhiễm kim loại do con người tạo ra được chia thành 5 nhóm: (i) Nôngnghiệp (Zn, As, Pb, Cd, Cu, selen (Se) và urani (U)), (ii) Khai thác và luyện kim

(Cd, Pb, As và Hg), (iii) Công nghiệp (Cd, Hg, As, Cr, Cu, Co, Ni và Zn), (iv) Xử

lý chất thải (As, Pb, Cu, Cd, Cr, Zn và Hg), (v) Lắng đọng khí quyển (As, Pb, Cr,

Hg, Cu, Cd và U)

Kim loại nặng là các nguyên tố tự nhiên có thể trở nên độc hại khi chúng tích

tụ trong đất Về mặt hóa học, KLN dùng để chỉ các kim loại và á kim có nguyên tửkhối lượng lớn hơn 20 và trọng lượng riêng lớn hơn 5, chẳng hạn như cadmium(Cd), thủy ngân (Hg), đồng (Cu), asen (As), chì (Pb), crom (Cr), niken (Ni) và kẽm(Zn) Trong khi đó, từ góc độ sinh học, "nặng" mô tả một loạt các kim loại, trongmột số trường hợp là á kim, thậm chí ở nồng độ thấp có thể gây độc cho thực vật vàđộng vật Nguyên nhân gây ô nhiễm KLN trong đất phần lớn do hoạt động của conngười như khai thác mỏ, luyện kim và sản xuất nông nghiệp, xử lý chất thải điện tử,pin, bùn thải và các vật liệu chứa KLN không đúng cách Các KLN phổ biến đáng

lo ngại bao gồm chì (Pb), cadmium (Cd), thủy ngân (Hg), asen (As), crom (Cr) vàniken (Ni) trong đó năm loại sau asen (As), cadmium (Cd), crom (Cr)(VI), thủyngân (Hg) và chì (Pb) là những chất độc không vượt ngưỡng và có thể gây độc ởnồng độ rất thấp Những KLN này được gọi là KLN có vấn đề nhất và là KLN độchại

Nhiều nhà nghiên cứu đã nhấn mạnh hậu quả của ô nhiễm KLN trong đất đốivới hệ sinh thái và sức khỏe con người (Hasanabadi và cs., 2019, Từ Thị Cẩm Loan

và cs., 2021) Những kim loại này có thể phá vỡ sự cân bằng tự nhiên của hệ sinhthái bằng cách làm suy yếu các vi sinh vật trong đất, giảm độ phì nhiêu của đất và

ức chế sự phát triển của thực vật Ngoài ra, các kim loại này có thể xâm nhập vàochuỗi thức ăn thông qua sự hấp thụ của thực vật, dẫn đến tích lũy sinh học ở độngvật và gây ra mối đe dọa tiềm ẩn đối với sức khỏe con người Việc tiếp xúc lâu dàivới KLN có thể dẫn đến nhiều vấn đề sức khỏe khác nhau, bao gồm rối loạn hô hấp,bệnh tim mạch, tổn thương thận và rối loạn thần kinh (Ghosh và Indra, 2018) Dovậy, giải quyết vấn đề ô nhiễm KLN trong đất chính là bảo vệ các hệ sinh thái vàsức khỏe con người

1.1.2 Đặc điểm hóa học, các dạng tồn tại và chuyển hóa Pb, Cd và Cr trong đất

Kim loại được đưa vào đất thông qua các quá trình địa chất tự nhiên và cáchoạt động nhân tạo Trong đất, kim loại hiện diện ở nhiều dạng hóa học khác nhau

mà cây trồng không thể hấp thụ được Các dạng này bao gồm các ion kim loại liênkết trong cấu trúc tinh thể của các khoáng chất thứ cấp, được hấp phụ vào các oxit sắt

và mangan hoặc tạo phức với chất hữu cơ, khiến chúng ít di động hơn Kim loại cóthể biến đổi từ dạng có khả năng trao đổi (di động) sang trạng thái cố định do tácđộng của các yếu tố hóa học như pH, điều kiện oxy hóa khử và sự hiện diện của axithữu cơ hoặc các ion có nhóm chức năng có thể tạo ra liên kết với các ion kim loại(ion hydroxide, sulphate, carbonate, v.v.) Ngoài ra, động học của quá trình hìnhthành kim loại có thể thay đổi theo thời gian, với tốc độ biến đổi phụ thuộc vào từngkim loại cụ thể và điều kiện môi trường

* Chì (Pb) là một kim loại thuộc nhóm IV và chu kỳ 6 của bảng tuần hoàn có

số nguyên tử 82, khối lượng nguyên tử 207,2, khối lượng riêng 11,4 g/cm3, nhiệt độnóng chảy 327,4oC và nhiệt độ sôi 1725oC Chì là một kim loại màu xám hơi xanh,xuất hiện tự nhiên, thường được tìm thấy dưới dạng khoáng chất kết hợp với cácnguyên tố khác, chẳng hạn như lưu huỳnh (tức là PbS, PbSO3, PbSO4) hoặc chìcacbonat (PbCO3) và có hàm lượng từ 10 đến 30 mg/kg trong vỏ trái đất

Trong đất, chì (Pb) có thể tồn tại dưới các dạng hóa học khác nhau, bao gồm:dạng phổ biến nhất của chì trong đất, chủ yếu tồn tại dưới dạng ion Pb2+ Khi pHcủa đất tăng lên, chì hydroxide có thể được hình thành từ sự kết hợp giữa ion Pb2+

và ion hydroxide (OH-) tạo thành Pb(OH)2 Trong điều kiện pH kiềm, chì có thể tạothành các phức chất với carbonate trong đất (PbCO3) Trong điều kiện thiếu oxy, chì

có thể kết hợp với sulfur để tạo thành sulfide chì, một dạng không tan và khó hòatan của chì (PbS) Chì cũng có thể tạo thành các phức chất với chloride trong môitrường đất (PbCl2) Trong điều kiện yếm khí, chì hữu cơ dễ bay hơi (chì tetrametyl -Pb(CH3)4) có thể được hình thành do quá trình alkyl hóa vi sinh Những dạng tồn tạinày có thể tương tác với nhau và với các thành phần khác trong đất, ảnh hưởng đếnkhả năng sự hấp thụ chì của thực vật, di chuyển và sẵn có của chì trong môi trườngđất

Nguồn tiếp xúc nghiêm trọng nhất với chì trong đất là do ăn trực tiếp (ăn) đấthoặc bụi bị ô nhiễm Tính dễ tiêu sinh học của Pb đối với cây trồng được sắp xếpgiảm dần theo thứ tự: Pb(OH)+ = PbCl+ = PbBrCl > PbO = Pb3O4 = PbCO3 >

Pb3(PO4)2 > PbS = Pb5(PO4)Cl = Pb(Ruby và cs., 1999) PbS có khả năng dễ tiêusinh học thấp nhất và thực vật có khả năng hút thu tốt nhất là chì dưới dạng Pb(OH)+

Trong các hệ thống đất, độ linh động của chì (Pb) có mối liên hệ phức tạpvới các thành phần khác nhau của đất, bao gồm hàm lượng sét, độ pH, chất hữu cơ(OM) và khả năng trao đổi cation (CEC) Ví dụ, chất hữu cơ thể hiện khả năng cốđịnh Pb trong đất thông thông qua các cơ chế hấp phụ đặc hiệu Các loại đất có hàmlượng CEC và OM cao đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường khả năng giữkim loại bằng cách tạo điều kiện cho sự hình thành các phức chất bề mặt, quá trìnhtrao đổi ion hoặc phản ứng kết tủa trên pha rắn Hơn nữa, sự hiện diện của sét trongđất gây ra tác động hạn chế đến khả năng di chuyển của Pb bằng cách tham gia vàocác phản ứng hấp phụ và trao đổi cation cụ thể (F Wang và cs., 2020; L Zheng vàcs., 2022)

* Cadmium (Cd): là một nguyên tố linh hoạt với nhiều ứng dụng, sở hữu mộttập hợp các đặc tính độc đáo khiến nó vừa có giá trị vừa có khả năng gây hại chosức khỏe con người và hệ sinh thái Theo Nivetha và cs (2019), Cd là một kim loạichuyển tiếp, mềm, dẻo với màu trắng xanh ở nhiệt độ phòng Điểm nóng chảy của

Cd là 321,07oC và điểm sôi là 767oC, mật độ 8,65 g/cm3

Cadmium được tìm thấy trong tự nhiên ở nồng độ thấp, chủ yếu có trongquặng sunfua của kẽm, chì và đồng Quặng cadimi không dồi dào, nhưng Cd có thểđược tìm thấy trong hầu hết các quặng kẽm do nó có tính chất thay thế đồng hìnhvới kẽm Tuy nhiên, do sự xuất hiện phổ biến, cadmium được tìm thấy với số lượng

có thể đo được trong thực phẩm, đồ uống và hơi thở (Genchi và cs., 2020) Các hoạtđộng của con người, chẳng hạn như đốt nhiên liệu hóa thạch, cũng như nước rỉ rácphát sinh từ các bãi chôn lấp và chất thải khai thác mỏ, đặc biệt là từ các mỏ kẽm vàchì, góp phần gây ô nhiễm cadmium trong môi trường

Bên cạnh đó Cd có độc tính cao và khả năng tích lũy sinh học trong cơ thểsống, dẫn đến những nguy cơ tiềm ẩn đối với sức khỏe con người Xu hướng tíchlũy sinh học này rất đáng lo ngại do thời gian bán hủy dài (khoảng vài chục năm)của Cd trong đất và trầm tích, cho phép nó tồn tại và gây rủi ro cho hệ sinh thái rấtlâu sau các đợt ô nhiễm ban đầu (Wang và cs., 2022) Ngoài ra, đặc tính hóa học

của Cd như một kim loại chuyển tiếp cho phép nó tạo thành các phức chất ổn địnhvới nhiều phối tử hữu cơ và vô cơ, làm tăng tính linh động và khả năng gây ô nhiễmtrên diện rộng trong các môi trường khác nhau Tác động môi trường của Cd càngtrở nên trầm trọng hơn do khả năng can thiệp vào các quá trình sinh học thiết yếu,chẳng hạn như làm gián đoạn hoạt động của enzyme và gây ra stress oxy hóa ở cácsinh vật tiếp xúc với nó Những đặc tính hóa học này của Cd cho thấy nhu cầu cấpthiết cần có các quy định nghiêm ngặt và biện pháp xử lý hiệu quả Cd trong môitrường.

Độc tính của Cd là mối quan tâm đáng kể do nó ảnh hưởng xấu đến sức khỏecon người Theo Genchi và cs (2020), Cd đặc biệt nguy hiểm vì nó tích tụ trong cơthể theo thời gian, khiến việc phơi nhiễm mãn tính trở thành nguy cơ lớn đối vớisức khỏe Sự tích tụ này có thể gây tổn thương lâu dài cho các cơ quan quan trọngnhư thận, cuối cùng dẫn đến rối loạn chức năng thận Hơn nữa, Cd có liên quan đếntổn thương xương, gây mất khoáng xương và làm tăng nguy cơ gãy xương Hơnnữa, đặc tính gây ung thư của Cd khiến nó trở thành mối nguy hiểm cho sức khỏecộng đồng

Trong đất Cd được tồn tại ở nhiều dạng khác nhau Nó có thể tồn tại dướidạng ion Cd2+, đây là dạng phổ biến nhất của Cd trong đất Khi pH của đất tăng lên,cadmium hydroxide có thể được hình thành từ sự kết hợp giữa ion Cd2+ và ionhydroxide (OH-) tạo thành Cd(OH)2 Trong điều kiện pH kiềm, Cd có thể tạo thànhcác phức chất với carbonate trong đất (CdCO3) Trong điều kiện thiếu oxy, Cd cóthể kết hợp với sulfur để tạo thành sulfide cadmium, một dạng không tan và khó hòatan của cadmium (CdS) Cd cũng có thể tạo thành các phức chất với chloride trongmôi trường đất tạo thành CdCl2 Những dạng tồn tại này có thể tương tác với nhau

và với các thành phần khác trong đất, ảnh hưởng đến sự hấp phụ, di chuyển và sẵn

có của Cd trong môi trường đất

Khả năng di chuyển và biến đổi của Cd trong đất bị ảnh hưởng bởi các thànhphần khác nhau của đất, bao gồm hàm lượng sét, độ pH, chất hữu cơ (OM) và khảnăng trao đổi cation (CEC) Các loại đất có CEC và OM cao đóng vai trò quan trọngtrong việc tăng cường khả năng giữ các kim loại như Cd bằng cách tạo điều kiện hình

thành các phức chất bề mặt, quá trình trao đổi ion hoặc phản ứng kết tủa trên pha rắn.Ngoài ra, sự hiện diện của thành phần sét trong đất có thể hạn chế khả năng di chuyểncủa Cd thông qua các phản ứng hấp phụ và trao đổi cation cụ thể (Kicińska và cs.,2021).

* Crom (Cr) là kim loại chuyển tiếp khối D hàng đầu tiên thuộc nhóm VIBtrong bảng tuần hoàn với các tính chất sau: số nguyên tử 24, khối lượng nguyên tử

52, tỷ trọng 7,19 g/cm3, điểm nóng chảy 1875oC và điểm sôi 2665oC Cr là mộttrong những nguyên tố ít phổ biến hơn và không xuất hiện tự nhiên ở dạng nguyên

tố mà chỉ ở dạng hợp chất Crom được khai thác như một sản phẩm quặng sơ cấp ởdạng khoáng vật cromit - FeCr2O4

Các nguồn chính gây ô nhiễm Cr bao gồm chất thải từ quá trình mạ điện và

xử lý chất thải chứa Cr Crom (VI) là dạng Cr thường được tìm thấy tại các địa điểm

bị ô nhiễm và trong các tầng ngậm nước nông nơi tồn tại các điều kiện hiếu khí.Crom (VI) có thể bị khử thành Cr (III) bởi chất hữu cơ trong đất, các ion S2 và Fe2+trong điều kiện yếm khí thường gặp trong các tầng nước ngầm ở sâu hơn Các loại

Cr (VI) chính bao gồm cromat (CrO42-) và dicromat (Cr2O72-) dễ dàng kết tủa khi cómặt các cation kim loại (đặc biệt là Ba2+, Pb2+) Cromat và dicromat cũng hấp phụtrên bề mặt đất, đặc biệt là khi có mặt oxit sắt và nhôm Crom (III) là dạng chủ yếucủa Cr ở pH thấp (<4) Cr3+ tạo phức dung dịch với NH3, OH-, Cl-, F-, SO42- và cácphối tử hữu cơ hòa tan

Trong đất, Cr có thể tồn tại dưới nhiều dạng hóa học khác nhau, thứ nhất làCr(III), khi ion Cr(III) kết hợp với ion hydroxide tạo thành Cr(OH)3 hoặc dạng oxitcủa Cr(III) có thể tồn tại trong đất (Cr2O3) hoặc có thể tồn tại dưới dạng hydrate vớinước Cr(OH)3•nH2O Dạng thứ hai là Cr(VI): Dạng ion chromate, thường tồn tạitrong đất ở dạng hòa tan CrO42- hoặc Cr2O7 2- cũng là một dạng ion hòa tan, thườnggặp trong môi trường đất ô nhiễm và dạng axit chromic, có thể tồn tại trong môitrường ô nhiễm (H2CrO4) Cr(IV) có thể tồn tại dưới dạng dioxit của crom, tuy nhiên,đây không phải là dạng phổ biến (CrO2) Những dạng này có thể tương tác với cácthành phần khác trong đất và ảnh hưởng đến sự hấp phụ, di chuyển và phân bố của Crtrong môi trường đất

Cr(VI) là dạng độc hơn và cũng di động hơn Độ đi động của Cr(III) bị giảm

do hấp phụ vào khoáng sét và khoáng oxit ở pH < 5 và độ hòa tan thấp trên pH 5 do

sự hình thành Cr(OH)3 Độ linh động của Cr phụ thuộc vào đặc tính hấp phụ của đất,bao gồm hàm lượng sét, hàm lượng oxit sắt và lượng chất hữu cơ Cr có thể đượcvận chuyển bằng dòng chảy đến vùng nước mặt ở dạng hòa tan hoặc kết tủa Cácphức hợp Cr hòa tan và không bị hấp phụ có thể ngấm từ đất vào nước ngầm Khảnăng thấm của Cr(VI) tăng khi độ pH của đất tăng Tuy nhiên, hầu hết Cr được giảiphóng vào nước tự nhiên ở dạng hạt và cuối cùng được lắng đọng vào trầm tích

1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trạng thái tồn tại của Pb, Cd và Cr trong đất

- Độ pH của đất: Độ pH đóng vai trò quan trọng trong việc xác định độ hòatan và tính linh động của các KLN trong đất Nói chung, các kim loại có xu hướnghòa tan và di động hơn trong đất chua (pH thấp), trong khi chúng ít khả dụng hơntrong đất kiềm (pH cao) (Medyńska‐Juraszek và Ćwieląg-Piasecka, 2020)

- Chất hữu cơ trong đất: Chất hữu cơ trong đất có thể tạo phức với kim loại,ảnh hưởng đến khả năng di chuyển và khả dụng sinh học của chúng Hàm lượngchất hữu cơ cao hơn có xu hướng làm giảm tính di động của kim loại bằng cáchhình thành các phức chất, làm giảm khả năng hấp thu và thẩm thấu của chúng bởithực vật Theo (Sauvé và cs., 2000), sự phân chia kim loại trong đất bị ô nhiễm bịảnh hưởng bởi các yếu tố như độ pH, tổng lượng kim loại và hàm lượng chất hữu

cơ Nghiên cứu đã tổng hợp các hệ số phân chia đất-nước cho các kim loại nhưcadmium, đồng, chì, niken và kẽm từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau, cho thấy tầmquan trọng của chất hữu cơ trong việc tạo phức với kim loại và ảnh hưởng đến khảnăng di chuyển của chúng trong môi trường Tính khả dụng sinh học và khả năng dichuyển của KLN và kim loại trong đất bị ảnh hưởng bởi các tương tác khác nhau,bao gồm cả các tương tác của chất hữu cơ Nghiên cứu cho thấy vai trò của cáctương tác bề mặt vật lý, hóa học và sinh học trong việc xác định khả dụng sinh học

và tính di động của kim loại trong môi trường đất, phù hợp với nhận định rằng hàmlượng chất hữu cơ cao hơn có thể làm giảm tính di động của kim loại bằng cáchhình thành các phức chất

- Khoáng sét và kết cấu đất: Khoáng sét có diện tích bề mặt cao và có ái lựcmạnh với các ion kim loại, dẫn đến sự hấp phụ và giữ lại kim loại trong nền đất Kếtcấu đất cũng ảnh hưởng đến khả năng lưu giữ và di chuyển của kim loại, với các

loại đất có kết cấu mịn hơn thường có khả năng giữ kim loại cao hơn (Hao và cs.,2019) Do vậy, thành phần cơ giới đất có hàm lượng sét càng cao thì khả năng hấpphụ các KLN càng lớn Tuy nhiên các loại khoáng sét khác nhau có khả năng hấpphụ kim loại khác nhau

- Sự hiện diện của các ion cạnh tranh: Sự hiện diện của các ion khác trongđất, chẳng hạn như canxi (Ca), magie (Mg) và sắt (Fe), có thể cạnh tranh với Pb,

Cd và Cr về vị trí hấp phụ trên các hạt đất Sự cạnh tranh này ảnh hưởng đến sựsẵn có và khả năng di chuyển của các kim loại này trong đất Onireti và cs., (2017)

đã tiến hành thí nghiệm hàng loạt để nghiên cứu tác động tổng hợp của axit hữu cơtrọng lượng phân tử thấp đến quá trình huy động asen và chì trong đất bị ô nhiễmnặng Kết quả cho thấy sự huy động As và Pb có liên quan chặt chẽ với sự hòa tan

Fe trong đất, các tính chất của đất như pH ban đầu, hàm lượng chất hữu cơ và tổnglượng nguyên tố As và Pb so với tổng hàm lượng Fe làm phức tạp khả năng dichuyển của nguyên tố đó

1.1.4 Hấp thụ, tích lũy và ảnh hưởng của Pb, Cd và Cr đối với thực vật

Thực vật có khả năng vượt trội trong việc hút các chất dinh dưỡng thiết yếu,ngay cả khi số lượng rất nhỏ từ môi trường đất xung quanh Các hợp chất chelatđóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ hệ thống rễ cây hấp thụ chất dinh dưỡnghiệu quả bằng cách hình thành các phức hợp ổn định với các ion kim loại trong đất,

từ đó ngăn chặn sự kết tủa của chúng và khiến rễ cây dễ hấp thụ hơn Thực vật đãphát triển nhiều cơ chế khác nhau để thu được các vi chất dinh dưỡng thiết yếu từđất khi chúng hiện diện với số lượng hạn chế Ví dụ, rễ cây có thể tiết ra axit hữu

cơ, giúp tăng khả năng hòa tan của các vi chất dinh dưỡng như sắt và kẽm trongvùng rễ, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho sự hấp thu của chúng Ngoài ra, thực vật

có thể sửa đổi hình thái rễ để tăng cường diện tích bề mặt có sẵn để hấp thụ chấtdinh dưỡng, từ đó cải thiện khả năng thu được vi chất dinh dưỡng một cách hiệuquả ngay cả ở nồng độ thấp Bên cạnh đó, thực vật sử dụng các chất vận chuyển vàchất tạo phức đặc biệt để tạo điều kiện thuận lợi cho việc hấp thụ và vận chuyển cácchất dinh dưỡng thiết yếu này trong mô của chúng và phát triển các cơ chế lưu trữ

để duy trì mức độ tối ưu của các nguyên tố vi lượng, đảm bảo sự sinh trưởng, phát

triển và phòng vệ trước các yếu tố bất lợi Đồng thời với sự hút thu, vận chuyển vàtích lũy các chất dinh dưỡng có lợi cho sự phát triển của thực vật thì chúng cũnghấp thụ các nguyên tố độc hại Các KLN khác nhau thể hiện mức độ hiệu quả hấpthu khác nhau của thực vật do tính chất hóa học và tương tác của chúng với hệthống rễ của cây.

* Hệ thống rễ đóng vai trò then chốt trong việc hấp thụ Pb từ dung dịch đất,đóng vai trò là cửa ngõ cho sự hấp thu nguyên tố độc hại này đồng thời điều chỉnhquá trình trao đổi chất của nó trong cây Ngoài ra, hình thái lá đóng vai trò quantrọng trong việc xác định sự hấp thụ Pb của thực vật, với các yếu tố như diện tích bềmặt lá, mật độ lỗ khí và độ dày lớp biểu bì ảnh hưởng đến mức độ hấp thụ kim loại

Lá có diện tích bề mặt lớn hơn có khả năng hấp thụ Pb lớn hơn vì chúng cung cấpnhiều vị trí lắng đọng kim loại hơn Ngoài ra, mật độ khí khổng ảnh hưởng đến tốc

độ hấp thụ Pb, với mật độ cao hơn có khả năng dẫn đến sự hấp thụ tăng lên do khảnăng tiếp cận kim loại được tăng cường Hơn nữa, độ dày lớp biểu bì của lá đóngvai trò như một rào cản có thể cản trở hoặc tạo điều kiện thuận lợi cho sự hấp thụ

Pb, tùy thuộc vào tính thấm của nó (Sun và cs., 2024) Sự tích lũy chì (Pb) trongthực vật từ đất và không khí là một quá trình phức tạp bao gồm nhiều cơ chế khácnhau Theo Ma và cs., (2023), thực vật có thể hấp thụ Pb từ đất qua rễ thông quamột số con đường, bao gồm cả vận chuyển cộng sinh và vận chuyển apoplastic.Trong con đường cộng sinh, các ion Pb di chuyển qua tế bào chất của tế bào rễ,trong khi ở con đường apoplastic, Pb di chuyển qua thành tế bào và khoảng gianbào Ngoài ra, Pb có thể được thực vật hấp thụ thông qua trao đổi ion trong đất Hơnnữa, sự lắng đọng Pb trong khí quyển trên bề mặt thực vật cũng có thể góp phầntích lũy Pb ở thực vật Sự lắng đọng này xảy ra thông qua quá trình lắng đọng khô

và ướt, trong đó các hạt Pb lắng đọng trên lá và thân cây, sau đó được cây hấp thụ

* Sự tích lũy cadmium (Cd) trong mô thực vật bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tốkhác nhau có vai trò quan trọng trong việc xác định mức độ ô nhiễm Một trongnhững yếu tố chính ảnh hưởng đến sự tích lũy Cd là độ pH của đất Đất chua có

xu hướng làm tăng khả năng hòa tan của Cd, khiến cây trồng dễ dàng hấp thụhơn, do đó dẫn đến mức độ tích lũy cao hơn trong mô thực vật Ngoài ra, sự hiện

diện của các cation khác trong đất, chẳng hạn như kẽm (Zn) và sắt (Fe), cũng cóthể ảnh hưởng đến sự hấp thu Cd của thực vật Sự cạnh tranh giữa Cd và cáccation này để giành vị trí liên kết trên bề mặt rễ có thể ảnh hưởng đến tốc độ hấpthụ Cd của thực vật Hơn nữa, các điều kiện môi trường như nhiệt độ và độ ẩm

có thể ảnh hưởng đến khả dụng sinh học của Cd trong đất, do đó ảnh hưởng đến sựhấp thụ của thực vật

Sự tích lũy Cd trong thực vật đã được chứng minh là có tác động đáng kểđến sự sinh trưởng và phát triển của chúng Nghiên cứu của Zhou và cs., (2020)nhấn mạnh rằng sự tích lũy Cd trong thực vật có thể dẫn đến nhiều thay đổi sinh lý

và sinh hóa khác nhau, cuối cùng ảnh hưởng đến sự phát triển của thực vật Cd đượcbiết là có thể phá vỡ các quá trình thiết yếu của thực vật như quang hợp, hấp thuchất dinh dưỡng và hoạt động của enzyme, dẫn đến sinh trưởng chậm lại và giảm sựphát triển tổng thể của cây Hơn nữa, sự hiện diện của Cd trong thực vật có thể gây

ra stress oxy hóa, kích hoạt việc sản xuất các loại oxy phản ứng và gây tổn hại chocấu trúc tế bào Stress oxy hóa này có thể cản trở sự phát triển của thực vật và ảnhhưởng đến các quá trình trao đổi chất quan trọng Do đó, sự tích lũy Cd trong thựcvật không chỉ cản trở sự phát triển của chúng mà còn cản trở sự phát triển chungbằng cách phá vỡ các chức năng sinh lý cơ bản của thực vật

* Crom (Cr) là nguyên tố xuất hiện tự nhiên trong đất đá và bụi núi lửa Nó

đã được phân loại là tác nhân gây ung thư theo Cơ quan Nghiên cứu ung thư Quốc

tế Do tính di động cao, khả năng hòa tan trong nước và trong đất, Cr(VI) có khảnăng gây ô nhiễm nước ngầm và có thể truyền qua chuỗi thức ăn Cr có khả năngtác động tiêu cực đến sự phát triển của thực vật bằng cách làm giảm quá trình traođổi chất thiết yếu của chúng Cũng giống như Cd, Cr có khả năng tạo ra các phảnứng gây ra stress oxy hóa ở thực vật Theo Sharma và cs., (2020) Cr tích lũy ở thựcvật đầu tiên thông qua sự hấp thụ qua rễ cây, có thể xảy ra thông qua các cơ chế vậnchuyển thụ động hoặc thông qua các hệ thống vận chuyển phức tạp hơn, phụ thuộcvào năng lượng Khi vào trong cây, Cr có thể di chuyển đến các mô khác nhau, ảnhhưởng đến sự phát triển và trao đổi chất của cây Trong điều kiện sinh lý, Cr(VI)xâm nhập vào tế bào và có thể bị khử thành C(V), Cr(IV), thiylradical, gốc

hydroxyl và cuối cùng là Cr(III) Tất cả các trạng thái oxy hóa này phá vỡ tính toànvẹn của tế bào bằng cách tấn công các protein, DNA và lipid màng Thông thường,độc tính của Cr làm giảm sự phát triển của thực vật bằng cách gây ra những biến đổisiêu cấu trúc của màng tế bào và lục lạp, gây ra bệnh úa vàng ở lá, làm hỏng tế bào

rễ, làm giảm hàm lượng sắc tố, làm rối loạn mối quan hệ giữa nước và dinh dưỡngkhoáng, ảnh hưởng đến sự thoát hơi nước và đồng hóa nitơ và bằng cách thay đổicác hoạt động enzyme khác nhau Sự phân bố và chuyển vị của Cr trong thực vậtphụ thuộc vào loài thực vật, trạng thái oxy hóa của các ion Cr và cả nồng độ của nótrong môi trường sinh trưởng So với các KLN khác, khả năng di chuyển của Crtrong rễ cây thấp

Crom hạn chế sự hấp thụ chất dinh dưỡng trong đất bằng cách hình thành cáchợp chất không hòa tan (Chigonum và cs., 2019) Do đó, sự hấp thụ chất dinhdưỡng bị ức chế do độc tính của kim loại, đặc biệt khi nồng độ kim loại vượt quágiới hạn cho phép Ví dụ, lượng Cr quá mức đã được quan sát thấy làm giảm sựhấp thụ các khoáng chất thiết yếu như sắt (Fe), magie (Mg), phốt pho (P) và canxi(Ca) bằng cách che lấp các vị trí hấp phụ và hình thành các phức chất không hòatan (Osu Charles và Onyema, 2016) Sự giảm hấp thụ chất dinh dưỡng này có thểxảy ra do sự suy giảm sự phát triển của rễ và sự suy giảm khả năng xâm nhập của

rễ khi bị nhiễm độc Cr, hoặc có thể do sự giảm chuyển vị của các nguyên tố thiếtyếu do sự dịch chuyển của các chất dinh dưỡng khỏi các vị trí gắn kết quan trọng

về mặt sinh lý (Shahzad và cs., 2018)

Bên cạnh đó, các đặc tính hóa lý của đất, bao gồm độ pH, hàm lượng chấthữu cơ và sự hiện diện của các kim loại khác, đóng vai trò then chốt trong việc xácđịnh khả dụng sinh học của Cr đối với cây trồng Ví dụ, độ pH của đất ảnh hưởngđáng kể đến khả năng hòa tan Cr, với độ pH thấp hơn sẽ làm tăng khả năng hòa tancủa Cr và do đó làm tăng khả năng hấp thụ của Cr (Zayed và Terry, 2003)

Khi xem xét tác động môi trường của KLN đến sinh lý thực vật, (Franić vàGalić, 2019) nêu bật ý nghĩa quan trọng của việc tăng nồng độ crom (Cr) trong môthực vật Sự hiện diện của nồng độ Cr cao không chỉ gây ra mối đe dọa trực tiếp đếnsinh trưởng của thực vật bằng cách làm gián đoạn quá trình quang hợp mà còn tác

động đến sức khỏe con người và hệ sinh thái Vì thực vật đóng vai trò then chốttrong chuỗi thức ăn nên sự tích tụ Cr trong mô thực vật có thể dẫn đến hiện tượngngưng tụ sinh học, trong đó nồng độ cao hơn của kim loại độc hại này được truyềnsang các mắt xích thức ăn sau cùng, bao gồm cả con người Quá trình này có thểdẫn đến nhiều vấn đề sức khỏe khác nhau, từ ngộ độc cấp tính đến các bệnh mãntính

1.1.5 Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất

Trong những năm gần đây, với sự phát triển của nền kinh tế toàn cầu, cảchủng loại và hàm lượng KLN trong đất do các hoạt động của con người gây ra đềutăng dần, dẫn đến tình trạng suy thoái môi trường KLN rất nguy hiểm đối với môitrường và sinh vật Nó có thể được khuếch đại thông qua chuỗi thức ăn Trước đây,

ô nhiễm đất không được coi trọng bằng ô nhiễm không khí và nước, bởi ô nhiễm đấtthường có phạm vi rộng và khó kiểm soát và quản lý hơn ô nhiễm không khí vànước Tuy nhiên, trong những năm gần đây tình trạng ô nhiễm đất ở các nước pháttriển trở nên nghiêm trọng hơn Do đó, nó ngày càng được quan tâm nhiều hơn vàtrở thành một chủ đề nóng về bảo vệ môi trường trên toàn thế giới

- Đặc điểm ô nhiễm KLN trong đất

+ Phân phối rộng rãi: với sự phát triển của kinh tế - xã hội, ô nhiễm KLNngày càng trở nên phổ biến trên thế giới Nó gần như là một mối đe dọa nghiêmtrọng đối với mọi quốc gia Trong 10 sự kiện môi trường hàng đầu thế giới, có hai

sự kiện liên quan đến ô nhiễm KLN

+ Độ tiềm tàng mạnh: Ô nhiễm KLN không màu, không mùi nên khó nhậnthấy Nó không gây thiệt hại rõ ràng cho môi trường trong một thời gian ngắn Tuynhiên, khi vượt quá khả năng chịu đựng của môi trường hoặc khi điều kiện môitrường thay đổi, KLN trong đất có thể được kích hoạt và gây ra những thiệt hạinghiêm trọng về sinh thái Vì vậy, ô nhiễm KLN thường được ví như bom hẹn giờhóa học

+ Tính không thể đảo ngược và khả năng khắc phục: Nếu không khí và nước

bị ô nhiễm, vấn đề ô nhiễm chắc chắn có thể được khắc phục bằng cách pha loãng và

tự làm sạch sau khi ngăn chặn các nguồn gây ô nhiễm Tuy nhiên, rất khó sử dụng

các kỹ thuật pha loãng hoặc tự làm sạch để loại bỏ ô nhiễm KLN khỏi đất và cải tạođất Một số loại đất bị ô nhiễm KLN có thể mất một thời gian dài mới được xử lý Vìvậy đất bị ô nhiễm KLN cần chi phí xử lý tương đối cao và thời gian xử lý tương đốidài

+ Ô nhiễm đa KLN: Trước đây, ô nhiễm đất chủ yếu do một KLN gây ra.Tuy nhiên, trong những năm gần đây, nhiều trường hợp được phát hiện là do nhiềuloại KLN gây ra Sự ô nhiễm phức hợp gây ra bởi nhiều loại KLN sẽ luôn khuếchđại ô nhiễm bởi các KLN riêng biệt

- Hiện trạng đất bị ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới

Trong những năm gần đây một vài nghiên cứu chỉ ra rằng mức độ đất bị ônhiễm KLN trong đất ở thành thị và nông thôn là khác nhau Trên thế giới, cácmẫu đất đô thị và đất nông nghiệp chủ yếu được lấy ở độ sâu từ 10 cm đến 20 cm.Đối với đất đô thị, các mẫu được thu thập từ công viên, không gian xanh và đườngphố đô thị Các mẫu này được trộn, sấy khô và sàng lọc qua lưới nhỏ hơn 2 mm,sau đó được xử lý và làm sạch bằng axit hỗn hợp (như HF, HClO4, HNO3, H2O2,

H2SO4, v.v.) Cuối cùng, hàm lượng KLN (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn, As, Hg, v.v.)được đo bằng các phương pháp như ICP, ICP-MS, ICP-AES, ICP-OES, CV-AAS,AAS, XFS hoặc XRF, v.v Hàm lượng KLN trong đất thành thị đa số cao hơn sovới hàm lượng KLN trong đất nông nghiệp He và cs., (2015) có báo cáo rằng cóđến trên 10 triệu địa điểm bị ô nhiễm trên toàn thế giới, trong đó trên 50% số địađiểm là bị ô nhiễm KLN, phần lớn các địa điểm bị ô nhiễm KLN tồn tại ở cácnước như Hoa Kỳ, Úc, Đức, Thụy Điển và Trung Quốc do sử dụng KLN ngàycàng nhiều trong các quy trình công nghiệp

Tại Hoa Kỳ, khoảng 600.000 ha đất đã bị ô nhiễm KLN EPA Hoa Kỳ đã chỉđịnh trên 50.000 địa điểm ô nhiễm KLN ưu tiên chờ khắc phục khẩn cấp (Raskin vàEnsley, 2000) Gorospe, (2012) đã phân tích 16 KLN khác nhau trong các mẫu đấtđược thu thập từ 91 vườn rau ở San Francisco, Hoa Kỳ, họ quan sát thấy rằng phầnlớn (>75%) các khu vườn có nồng độ KLN vượt ngưỡng cho phép Tại California,một số KLN vượt ngưỡng cho phép như Cd (vượt ngưỡng 84%), As (vượt ngưỡng74%) và Pb (vượt ngưỡng 62%)

Tương tự như vậy, một số địa điểm nông nghiệp bị ô nhiễm KLN nằm gầncác khu vực khai thác mỏ đã được báo cáo ở các quốc gia khác nhau của Châu Âu(Goix và cs., 2014) Theo Cơ quan Môi trường Châu Âu (EEA, 2007), các nước nàytồn tại 3 triệu địa điểm có khả năng gây ô nhiễm ở Châu Âu và khoảng 250.000 địađiểm bị ô nhiễm KLN ở các quốc gia thành viên EEA Hơn 80.000 địa điểm đãđược xử lý ô nhiễm KLN ở châu Âu trong 30 năm qua Khoảng 0,5 triệu địa điểm ởChâu Âu bị ô nhiễm nặng và cần ưu tiên khắc phục Người ta ước tính rằng tổng sốđịa điểm bị ô nhiễm cần khắc phục có thể tăng thêm 50% vào năm 2025 Năm 2016Tóth và cs., (2016) đã tiến hành việc lấy mẫu lớp đất mặt từ khoảng 22.000 vị trí vàbáo cáo rằng ước tính khoảng 6,24% hay 137.000 km2 cần được đánh giá cục bộ vàcần có hành động khắc phục.

Tình hình ô nhiễm đất do KLN còn phổ biến hơn ở Trung Quốc Khoảng 4triệu ha đất canh tác (tương đương 2,9% diện tích đất trồng trọt của Trung Quốc) đã

bị ô nhiễm ở mức độ trung bình hoặc nghiêm trọng bởi các chất gây ô nhiễm theobáo cáo chung của Bộ Tài nguyên đất đai Trung Quốc và Bộ Bảo vệ Môi trườngcủa Trung Quốc (Bản tin về Khảo sát đất quốc gia) Được biết, trên 20 triệu mẫu đấtnông nghiệp (tương đương 25% tổng diện tích đất canh tác) ở Trung Quốc đã bị ônhiễm bởi các KLN như Pb, Cd, Cr, Sn và Zn Ô nhiễm KLN gây thiệt hại 10 triệutấn sản lượng cây trồng mỗi năm ở Trung Quốc (Hongbo và cs., 2011)

Hàm lượng KLN trong đất cao cũng được báo cáo ở các nước đang phát triểnnhư Pakistan, Ấn Độ, Bangladesh, v.v Ở các nước kém phát triển, nguồn KLNchính trong đất là do thải bỏ các chất thải sinh hoạt và chất thải công nghiệp chưađược xử lý ra môi trường Một số nghiên cứu ở Pakistan và Ấn Độ đã chỉ ra rằngKLN tích tụ trong đất do tưới cây trồng bằng nước thải chưa được xử lý (Khan vàcs., 2015)

- Hiện trạng đất bị ô nhiễm kim loại nặng ở Việt Nam

Việt Nam cũng đang phải đối mặt với tình trạng đất bị ô nhiễm kim loại nặng

ở một số khu vực, nguyên nhân chính bắt nguồn từ quá trình công nghiệp hóanhanh, việc sử dụng rộng rãi thuốc trừ sâu trong nông nghiệp và hậu quả của chiếntranh Các hoạt động công nghiệp, bao gồm khai thác mỏ, sản xuất và xử lý chất

thải không đúng cách, đã dẫn đến việc thải các kim loại nặng như chì, cadmium,thủy ngân và asen vào đất Những chất gây ô nhiễm này không chỉ làm suy giảmchất lượng đất mà còn gây ra những rủi ro nghiêm trọng cho sức khỏe con ngườithông qua chuỗi thức ăn Ngoài ra, việc sử dụng hóa chất trong nông nghiệp đã làmtình hình trở nên trầm trọng hơn khi thuốc trừ sâu và phân bón có chứa KLN xâmnhập vào đất và nước Cụ thể, mức độ ô nhiễm KLN trong đất tại các mỏ khai tháckhoáng sản là rất cao Điển hình như tại mỏ chì - kẽm Làng Hích, Đồng Hỷ, TháiNguyên cho thấy: So với QCVN 03- MT:2015/BTNMT hàm lượng As vượt tiêuchuẩn cho phép từ 8,5 đến 197,53 lần; hàm lượng Pb vượt 6 đến 282 lần; hàm lượng

Cd vượt 2,56 đến 262 lần; hàm lượng Zn vượt 1,6 đến 78,1 lần (Đặng Văn Minh vàcs., 2017) Theo Đặng Đình Kim và cs.,(2010), khu vực Hà Thượng, Đại Từ, TháiNguyên đất bị ô nhiễm nặng bải Asen (As) Hàm lượng As trong một số mẫu đấtnghiên cứu có hàm lượng As cao hơn tiêu chuẩn cho phép từ 467 đến 1262 lần Kếtquả nghiên cứu về hàm lượng As thu được tương đương với kết quả trong báo cáođánh giá tác động môi trường của Công ty khoáng sản Tiberon Trong báo cáo đó,hàm lượng As trung bình là 5000 ppm ở Hà Thượng, Đại Từ Tại Tân Long, Đồng

Hỷ, hàm lượng Cd, Pb và Zn trong đất đều cao hơn các điểm khác Đặc biệt, hàmlượng Pb trong một số mẫu đất đã vượt quy chuẩn cho phép từ 45 đến 108,5 lần.Hàm lượng Zn cũng cao hơn quy chuẩn khoảng 45 lần Theo Hoàng Ngọc Hà,(2018), hàm lượng KLN trong các mẫu đất lấy theo độ sâu trong các lỗ khoan tạibãi chôn lấp Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà Nội: (hàm lượng As 28 - 30 mg/kg và Cr 154-

294 mg/kg) vượt QCVN 03-MT: 2015/BTNMT từ 1,5 đến 2 lần Mức độ ô nhiễmKLN gia tăng khi khoảng cách đến bãi chôn lấp rác thải giảm: hàm lượng Cr, Pb và

Zn ở khoảng cách 5 m đến mép bãi chôn lấp chỉ bằng khoảng 50% so với tại rìa bãichôn lấp Theo Huy T.Q và Wada, (2004) hàm lượng cadmium tổng số trong đấtfluvisol trong một số mẫu vượt quá mức tới hạn, nguyên nhân chủ yếu là do sự tácđộng của con người lên các loại đất đó, đặc biệt là khu vực ven đô với nhiều làngnghề thủ công truyền thống khu vực ven Hà Nội Theo Nguyễn Ngân Hà và cs.,(2016), hàm lượng As tổng số trong hầu hết các mẫu đất trồng rau tại Yên Nghĩa,

Hà Đông, Hà Nội đều vượt ngưỡng giới hạn cho phép khoảng 1,14 - 2,86 lần, Nhiều

nghiên cứu khác cho thấy đất tại các khu vực xung quanh mỏ khoáng sản và cácvùng thâm canh nông nghiệp ít nhiều đều bị ô nhiễm KLN Theo M N Ngoc vàc.s., (2009) ở vùng đồng bằng sông Hồng nơi có nhiều làng nghề thủ công với sốlượng lớn các làng nghề nhỏ, các làng nghề gia công kim loại có tác động tới môitrường, kết quả là nồng độ KLN tăng lên trong đất và đặc biệt là trong các kênhxung quanh làng.

1.1.6 Các phương pháp xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng

Đối với đất bị ô nhiễm KLN, phương pháp xử lý thường được sử dụng là cốđịnh, rửa đất và xử lý bằng thực vật thường được liệt kê trong số các công nghệ hiện

có để khắc phục các vị trí bị ô nhiễm KLN Mặc dù hiệu quả về chi phí và thânthiện với môi trường, các ứng dụng thực tế của những công nghệ này mới chỉ đượcbáo cáo ở các nước phát triển Ở hầu hết các nước đang phát triển, những công nghệnày vẫn chưa được thương mại hóa Với nhận thức ngày càng cao của các chính phủ

và người dân về tác động của đất bị ô nhiễm đối với sức khỏe con người, động vật

và các hệ sinh thái, cộng đồng khoa học ngày càng quan tâm đến việc phát triển cáccông nghệ để khắc phục các khu vực bị ô nhiễm Mục tiêu tổng thể của bất kỳphương pháp xử lý đất nào là tạo ra một giải pháp cuối cùng bảo vệ sức khỏe conngười và môi trường Việc khắc phục thường tuân theo một loạt các yêu cầu quyđịnh và cũng có thể dựa trên các đánh giá về rủi ro sinh thái và sức khỏe con ngườikhi không có tiêu chuẩn pháp lý nào tồn tại hoặc khi các tiêu chuẩn chỉ mang tính tưvấn Đối với đất bị ô nhiễm KLN, dạng vật lý và hóa học của KLN trong đất ảnhhưởng rất lớn đến việc lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp

Gupta và cs., (2020) đã phân loại các công nghệ xử lý đất bị ô nhiễm thành baloại biện pháp giảm thiểu nguy cơ: (i) khắc phục tại chỗ với những địa điểm ô nhiễm ởmức độ nhẹ, (ii) các biện pháp hạn chế tại chỗ với những địa điểm ô nhiễm mức độnặng và (iii) khắc phục tại chỗ kết hợp với mang đất đi nơi khác với những địa điểm bị

ô nhiễm nặng Mục tiêu của hai biện pháp (i) và(ii) là ngăn chặn các mối nguy hiểm đốivới con người, thực vật hoặc động vật trong khi mục tiêu chính của biện pháp (i) là khôiphục tình trạng ô nhiễm của đất (độ phì nhiêu của đất), cho phép sử dụng đất an toàn

Hiện nay, nhiều phương pháp đã được đề xuất để khắc phục đất bị ô nhiễm

Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA, 2007) đã phân loại rộng rãi các côngnghệ xử lý đất bị ô nhiễm thành (i) kiểm soát nguồn và (ii) biện pháp ngăn chặn.Kiểm soát nguồn liên quan đến các công nghệ xử lý tại chỗ và ngoài hiện trường đốivới các nguồn gây ô nhiễm Xử lý tại chỗ có nghĩa là đất bị ô nhiễm được xử lý tại

vị trí ban đầu của nó; bất động, chưa khai quật; Biện pháp ngăn chặn liên quan đếnviệc xây dựng các rào cản được thiết kế theo chiều dọc (VEB), lớp bao bọc bề mặt

và lớp lót được sử dụng để ngăn chặn sự di chuyển của chất gây ô nhiễm trong đất

Một cách phân loại khác đặt các công nghệ xử lý đất bị ô nhiễm KLN theonăm loại phương pháp xử lý chung: cách ly, huy động đất, giảm độc tính, tách vật lý

và khai thác (Evanko và Dzombak, 1997) Trong thực tế, có thể thuận tiện hơn khi

sử dụng kết hợp hai hoặc nhiều cách tiếp cận này để có hiệu quả chi phí tốt hơn.Các yếu tố chính có thể ảnh hưởng đến khả năng ứng dụng và lựa chọn bất kỳ côngnghệ xử lý nào có sẵn là: (i) chi phí, (ii) tính hiệu quả/lâu dài, (iii) tính khả dụngthương mại, (iv) sự chấp nhận, (v) khả năng ứng dụng với nồng độ kim loại cao,(vi) khả năng ứng dụng với chất thải hỗn hợp (KLN và các chất hữu cơ), (vii) giảmđộc tính, (viii) giảm tính linh động và (ix) giảm thể tích Ở đây tác giả tập trung vàocác kỹ thuật làm sạch đất, xử lý bằng thực vật và cố định KLN vì chúng là mộttrong những kỹ thuật công nghệ hiện có được chứng minh tốt nhất cho các khu vực

bị ô nhiễm KLN

a) Kỹ thuật cố định kim loại nặng

Các kỹ thuật cố định ex situ và in situ là các phương pháp thực tế để xử lýđất bị ô nhiễm KLN Cố định KLN là giảm khả năng di chuyển của kim loại nặngbằng cách thay đổi tính chất vật lý và hóa học của KLN (B Guo và cs., 2017)

Kỹ thuật ex situ được áp dụng ở những nơi đất bị ô nhiễm nặng phải đượcloại bỏ khỏi nơi xuất phát và việc lưu trữ nó có liên quan đến rủi ro sinh thái cao

Ưu điểm của phương pháp là: (i) khả năng ứng dụng nhanh và dễ dàng và (ii) chiphí đầu tư và vận hành tương đối thấp Nhược điểm của phương pháp bao gồm (i)tính xâm lấn cao đối với môi trường, (ii) tạo ra một lượng chất thải rắn đáng kể (gấpđôi so với thể tích sau khi xử lý), (iii) sản phẩm phụ phải được lưu giữ tại một bãichôn lấp đặc biệt, (iv) trong trường hợp thay đổi điều kiện hóa lý trong sản phẩmphụ hoặc môi trường xung quanh, có nguy cơ nghiêm trọng về việc giải phóng thêm

các chất gây ô nhiễm ra môi trường và (v) cần phải kiểm soát thường xuyên cácchất thải được lưu trữ

Trong kỹ thuật tại chỗ (in situ), các thay đổi của chất cố định KLN được

áp dụng trên đất không được đào Ưu điểm của kỹ thuật này là (i) tính xâm lấnthấp, (ii) đơn giản và nhanh chóng, (iii) tương đối rẻ tiền và (iv) tạo ra một lượngnhỏ chất thải, (v) khả năng chấp nhận cao của công chúng, (vi) bao gồm nhiềuloại chất ô nhiễm vô cơ Nhược điểm của phương pháp cố định tại chỗ là (i) chỉ

là giải pháp tạm thời (các chất ô nhiễm vẫn còn trong môi trường), (ii) sự kíchhoạt các chất ô nhiễm có thể xảy ra khi tính chất lý hóa của đất thay đổi, (iii) quátrình cải tạo chỉ được áp dụng cho lớp đất bề mặt (30 - 50 cm), và (iv) giám sátthường xuyên là cần thiết (Martin và Ruby, 2004)

Công nghệ cố định thường sử dụng chất bổ sung hữu cơ và vô cơ để tăng tốc

độ suy giảm tính di động và tính độc trong đất của KLN Vai trò chính của việc cốđịnh KLN là làm thay đổi các KLN ban đầu thành các KLN có pha ổn định hơn vềmặt địa hóa thông qua quá trình hấp phụ, kết tủa và quá trình tạo phức Trong đó,phương pháp hấp phụ là phương pháp được sử dụng phổ biến dựa trên nguyên tắc làhầu hết các ion KLN đều có thể được cố định và hấp phụ bởi các khoáng sét

Các vật liệu được sử dụng trong công nghệ cố định nhiều nhất bao gồm đấtsét, xi măng, zeolite, khoáng chất, phốt phát, phân hữu cơ và vi khuẩn Các nghiêncứu gần đây đã chỉ ra tiềm năng của các chất thải công nghiệp chi phí thấp như bùn

đỏ trong việc cố định KLN trong đất bị ô nhiễm Các cơ chế cố định KLN chính xácchưa được làm rõ, có thể bao gồm kết tủa, hấp phụ hóa học và trao đổi ion, kết tủa

bề mặt, hình thành phức bền với các phối tử hữu cơ và phản ứng oxi hóa khử(Lombi và cs., 2002) Hầu hết các công nghệ cố định có thể được thực hiện tại chỗhoặc di chuyển đất bị ô nhiễm đi nơi xử lý Các quy trình tại chỗ được ưu tiên hơn

do yêu cầu về lao động và năng lượng thấp hơn, nhưng việc triển khai tại chỗ sẽ phụthuộc vào các điều kiện địa điểm cụ thể

Do cơ chế cố định các ion kim loại ở bề mặt đất thường chưa được biết rõnên thuật ngữ “hấp phụ” được ưa chuộng hơn, nói chung hấp phụ liên quan đến sựmất ion kim loại từ pha nước sang pha rắn liền kề và bao gồm ba quá trình quantrọng: hấp phụ, kết tủa bề mặt và cố định (Hubbard, 2002) Hấp phụ là sự tích lũy

vật chất hai chiều ở bề mặt phân cách rắn/nước và được hiểu chủ yếu dưới dạngtương tác giữa các phân tử giữa chất tan và pha rắn (Sposito, 1984)

b) Rửa đất

Rửa đất thực chất là một quá trình xử lý giảm thể tích/ giảm thiểu chất thải.Trong quá trình rửa đất, (i) các hạt đất chứa phần lớn chất ô nhiễm được tách rakhỏi các phần đất (tách vật lý), (ii) chất gây ô nhiễm được loại bỏ khỏi đất bằng hóachất, nước và được thu hồi từ dung dịch trên chất nền rắn (chiết xuất hóa học), hoặc(iii) kết hợp cả hai Trong mọi trường hợp, các chất gây ô nhiễm được tách ra sau đó

sẽ được đưa đến bãi chôn lấp chất thải nguy hại (hoặc đôi khi được xử lý thêm bằngcác quy trình hóa học, nhiệt hoặc sinh học) Bằng cách loại bỏ phần lớn chất ônhiễm khỏi đất, phần lớn còn lại có thể được (i) tái chế tại địa điểm đang được khắcphục dưới dạng đất lấp tương đối trơ, (ii) được sử dụng tại địa điểm khác như vậtliệu lấp hoặc (iii) được xử lý tương đối rẻ như vật liệu không nguy hiểm

Rửa đất bằng axit và chelator là hai phương pháp loại bỏ phổ biến nhất hiệnnay Một công nghệ loại bỏ KLN khác là xử lý bằng điện, chủ yếu liên quan đếnchuyển động điện động của các hạt tích điện lơ lửng trong dung dịch đất, bắt đầubởi một gradien điện Các kim loại có thể được loại bỏ bằng cách kết tủa ở các điệncực Việc loại bỏ phần lớn các chất gây ô nhiễm khỏi đất không có nghĩa là phầnlớn chất gây ô nhiễm đã cạn kiệt hoàn toàn không có chất gây ô nhiễm

Xử lý KLN bằng thực vật đã được thử nghiệm thành công ở nhiều nơi trên

thế giới đối với nhiều chất gây ô nhiễm khác nhau Xử lý bằng thực vật là phươngpháp hiệu quả về mặt thẩm mỹ, tiết kiệm năng lượng để xử lý các vị trí có mức độ ônhiễm từ thấp đến trung bình và phương pháp này có thể được sử dụng cùng với cácphương pháp xử lý truyền thống khác như một bước hoàn thiện của quy trình xử lý

Các loại cây được sử dụng để xử lý bằng thực vật cần phải chịu được KLN,phát triển nhanh với năng suất sinh khối cao, có khả năng tích lũy kim loại caotrong các bộ phận của lá, có hệ thống rễ phong phú và hệ số tích lũy sinh học cao

Ưu điểm của xử lý bằng thực vật so với xử lý cổ điển là (i) khả thi về mặt kinh tếhơn khi sử dụng các công cụ và vật tư tương tự như nông nghiệp, (ii) ít gây ảnhhưởng đến môi trường hơn và không liên quan đến việc chờ đợi các loài thực vậtmới tái định cư tại địa điểm bị ô nhiễm, (iii) không cần bãi chôn lấp, (iv) phươngpháp này có nhiều khả năng được công chúng chấp nhận hơn vì nó mang tính thẩm

mỹ cao hơn các phương pháp truyền thống, (v) tránh được việc đào bới và vậnchuyển bằng phương tiện giao thông do đó làm giảm nguy cơ phát tán ô nhiễm và(vi) nó có khả năng xử lý các địa điểm bị ô nhiễm với nhiều loại chất gây ô nhiễm.Những bất lợi như sau (i) nó phụ thuộc vào các điều kiện phát triển mà khu vực bị ônhiễm yêu cầu (tức là khí hậu, địa chất, độ cao và nhiệt độ), (ii) hoạt động quy môlớn đòi hỏi phải tiếp cận với thiết bị và kiến thức nông nghiệp, (iii) thành côngkhông phụ thuộc vào khả năng chịu đựng của cây đối với chất gây ô nhiễm, (iv)chất gây ô nhiễm được thu thập trong các mô lão hóa có thể được thải trở lại môitrường vào mùa thu hoạch, (v) chất gây ô nhiễm có thể được thu thập trong các mô

gỗ được sử dụng làm nhiên liệu, (vi) thời gian cho hiệu quả dài so với các côngnghệ khác, (vii) độ hòa tan của chất gây ô nhiễm có thể tăng lên dẫn đến thiệt hạimôi trường lớn hơn và khả năng rò rỉ Các công nghệ xử lý bằng thực vật có khảnăng hữu ích để xử lý đất bị ô nhiễm KLN bao gồm chiết xuất thực vật(phytoaccumulation), ổn định thực vật và lọc thực vật

Ở Việt Nam, nhiều nhà nghiên cứu đã tìm hiểu khả năng xử lý kim loại nặngtrong đất bằng thực vật và ứng dụng trong thực tế Hà Xuân Linh và Phan ĐứcCảnh, (2018) đã nghiên cứu khả năng sinh trưởng và hấp thu một số KLN của câysậy (phragmites australis) trên đất sau khai thác khoáng sản của nhà máy photphotại tỉnh Lào Cai Kết quả cho thấy cây sậy sinh trưởng, phát triển bình thường trên

đất sau khai thác khoáng sản, sự phát triển của cây phụ thuộc vào đặc điểm môitrường đất và pH của đất Hàm lượng KLN tích lũy trong thân, lá và rễ đều cao hơnnhiều lần so với hàm lượng KLN ban đầu trong cây sậy khi mang về trồng Nghiêncứu cũng cho thấy hàm lượng KLN tích lũy trong rễ lớn hơn so với hàm lượng KLNtích lũy trong thân, lá Hiệu suất hấp thu cao nhất đạt lần lượt đối với Zn, Cd, Pb vàcuối cùng là As Một số nghiên cứu khác như: đề tài cấp Bộ, nghiên cứu khả năngtích tụ một số KLN trong đất và trong rễ các loài thực vật chủ yếu tại khu vực khaithác quặng huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên (Trần Thị Phả, 2012) Đồng ThịMinh Hậu và cs., (2008) đã nghiên cứu và lựa chọn một số thực vật có khả năng hấpthu các KLN (Cr, Cu, Zn) trong bùn nạo vét kênh Tân Hóa - Lò Gốm Với tổng hàmlượng Cr, Cu, Zn trong bùn là 2656 mg/kg, 1551 mg/kg và 2463 mg/kg Sau 6 tuầnlượng KLN (Cr, Cu và Zn) tích lũy trong cây bắp là 456 mg/kg, 429 mg/kg và 1327mg/kg; còn trong cỏ voi là 519 mg/kg, 458 mg/kg và 1136 mg/kg Sau 12 tuần, lượngKLN (Cr, Cu và Zn) tích lũy trong rễ cây bắp là 584 mg/kg, 536 mg/kg và 1669 mg/kg;còn trong cỏ voi là 697 mg/kg, 564 mg/kg và 1460 mg/kg Các KLN có xu hướngtích lũy trong rễ, cao hơn 5,1 - 130 lần trong thân cỏ voi và bắp.

1.2 Các nghiên cứu về vật liệu khoáng zeolite, LDH và zeolite biến tính

1.2.1 Vật liệu khoáng zeolite

Zeolite là một loại vật liệu được hình thành từ các aluminosilicat kiềm cónguồn gốc tự nhiên Với hơn 50 dạng khác nhau, zeolite đóng vai trò quan trọngứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Một số ứng dụng phổ biến của zeolitebao gồm sử dụng như chất kết dính cho đất và chất bổ sung dinh dưỡng trong nôngnghiệp, đặc biệt là trong sản xuất nông nghiệp và thủy sản Ngoài ra, zeolite cũngđược áp dụng trong việc lưu trữ nhiệt, chất hấp phụ, trao đổi ion, sàng lọc phân tử

và xúc tác trong các phản ứng hóa học khác nhau, các ứng dụng này phụ thuộc chủyếu vào tính chất trao đổi ion của zeolite (Bian và cs., 2021)

Trong lĩnh vực khoa học vật liệu, zeolite được các nhà khoa học chú ý do cấutrúc khung ba chiều phức tạp của chúng bao gồm các đơn vị alumina và silicat phốihợp tứ diện, được liên kết bởi các nguyên tử oxy Cấu trúc phức tạp này mang lạicho zeolite những kênh và khoang liên kết với nhau, từ đó vật liệu có những khảnăng vượt trội về hấp phụ chọn lọc và sàng lọc phân tử Khi thay đổi tỷ lệ nhôm và

silic thì thành phần của zeolite cũng thay đổi, nhờ đó có thể xác định điện tíchkhung của chúng và các loại cation có mặt trong cấu trúc, do đó ảnh hưởng đáng kểđến các đặc tính độc đáo của chúng Sự phức tạp về cấu trúc của zeolite, ví dụ nhưsắp xếp không gian của các nguyên tử của chúng và bản chất của các cation có mặtđóng vai trò then chốt trong việc xác định khả năng xúc tác, khả năng trao đổi ion

và độ ổn định nhiệt của vật liệu này Nghiên cứu này cũng nhấn mạnh những thayđổi nhỏ trong thành phần khung hoặc loại cation được kết hợp có thể dẫn đến nhữngthay đổi đáng kể về đặc tính hấp phụ và khả năng tiếp cận lỗ rỗng của zeolite Ví

dụ, việc thay thế các nguyên tử nhôm trong khung bằng các nguyên tử silic làm thayđổi tính axit của zeolite, do đó ảnh hưởng đến hiệu quả của nó trong các phản ứngxúc tác Hơn nữa, kích thước và điện tích của các cation ảnh hưởng đến đặc tínhtrao đổi ion của zeolite, đặc tính này rất cần thiết cho các ứng dụng từ lọc nước đếntách khí Bên cạnh đó, zeolite tự nhiên là một vật liệu có khả năng giữ nước và chấtdinh dưỡng đặc biệt, có thể giảm thiểu đáng kể những thách thức do khan hiếmnước và rửa trôi chất dinh dưỡng trong nông nghiệp Cấu trúc xốp, vi mô của zeolitehoạt động như một bể chứa các phân tử nước và ion dinh dưỡng

Ứng dụng zeolite trong xử lý môi trường chủ yếu dựa trên đặc tính trao đổiion của chúng Zeolite có diện tích bề mặt cao kết hợp với khả năng trao đổi cation(CEC) được ứng dụng rộng rãi để loại bỏ chất gây ô nhiễm từ các ngành côngnghiệp khác nhau CEC - đại diện cho số lượng cation có thể trao đổi tối đa màzeolite có thể giữ, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng cố định các kim loại nặng nhưchì, cadmium và kẽm Thông qua các thí nghiệm Erdem và c.s., (2004) đã chứngminh zeolite có CEC cao hơn không chỉ thể hiện khả năng hấp phụ KLN lớn hơn

mà còn đảm bảo quá trình hấp phụ nhanh chóng và hiệu quả hơn Đây cũng là mộttrong những đặc tính quan trọng của zeolite bên cạnh cấu trúc khung ba chiều độcđáo, diện tích bề mặt cao làm cho zeolite có khả năng hấp phụ các ion KLN Bêncạnh đó, do zeolite có điện tích âm nên chúng là chất hấp phụ hiệu quả cho cáccation kim loại nhưng lại ít hoặc không có ái lực với các anion Do vậy, việc biếntính zeolite mở ra khả năng hấp phụ anion của vật liệu này Hơn nữa, việc ứng dụngzeolite tự nhiên trong xử lý đất bị hạn chế bởi chúng chứa tạp chất, khả năng hấp

phụ và tính chọn lọc thấp Những nghiên cứu về ứng dụng zeolite biến tính để xử lý

ô nhiễm KLN trong môi trường nước rất phổ biến, tuy nhiên việc ứng dụng vật liệunày để xử lý ô nhiễm KLN trong đất bị ô nhiễm còn rất hạn chế Để khắc phụcnhững hạn chế này, các nhà nghiên cứu đã tập trung vào việc biến tính zeolite thôngqua các kỹ thuật khác nhau

Ở Việt Nam, các nghiên cứu sử dụng zeolite làm vật liệu hấp phụ các chất ônhiễm trong môi trường rất phổ biến: Nguyễn Xuân Hải và cs., (2011) đã nghiêncứu tổng hợp zeolit từ điatômit làm vật liệu hấp phụ Pb và Cd Lê Vĩnh Phong vàNguyễn Thị Kim Anh, (2022) đã nghiên cứu khả năng xử lí ammonia bằng zeolite4a được tổng hợp từ silica tro trấu ứng dụng xử lý ammonia trong khí thải Lê VănTâm và cs (2022) đã nghiên cứu khả năng hấp phụ amoni trong nước thải bằngzeolite A tổng hợp từ tro bay than Trong đất, zeolite đã được sử dụng để xử lý Pbtrong đất đã được Đàm Hà Lương Thanh và Đặng Thị Thái Hà, (2021) tìm hiểu, kếtquả cho thấy zeolite có khả năng hấp phụ Pb trong đất

1.2.2 Vật liệu khoáng layer double hydroxides (LDH)

Layer Double Hydroxides (LDH) tồn tại cả ở dạng tự nhiên và được sản xuấtnhân tạo Trong tự nhiên, LDH thường được tìm thấy trong một số loại khoáng chất,nhưng chúng không phổ biến như các khoáng chất khác Khoáng chất brucite là một

ví dụ về LDH trong tự nhiên Tuy nhiên, LDH cũng có thể được tạo ra thông quacác phản ứng hóa học trong điều kiện phòng thí nghiệm hoặc trong quy trình sảnxuất công nghiệp Quá trình tổng hợp này thường bao gồm việc kết hợp các ion kimloại và ion hydroxide trong một môi trường được kiểm soát

LDH là một loại vật liệu khoáng được tổ chức theo cấu trúc lớp kép Chúngbao gồm các lớp ion kim loại dương và ion hydroxide với các ion âm như clorua,nitrat, carbonat hoặc axetat giữa các lớp Thành phần hóa học chính của LDH baogồm:

Thứ nhất là các ion kim loại dương: LDH chứa các ion kim loại dương như

Mg2+, Al3+, Fe3+, Zn2+ hoặc các ion kim loại khác Các ion này thường tạo thànhmạng lưới của các lớp trong cấu trúc LDH

Thứ hai là ion hydroxide (OH-): Mỗi ion kim loại dương được bao quanh bởi

các ion hydroxide (OH-), tạo thành mạng lưới của các lớp hydroxide

Thứ ba là các ion âm: Trong các khoảng không gian giữa các lớp của LDH,các ion âm như Cl-, NO3-, CO32-, SO42- hoặc các ion âm khác Các ion âm này đượcgọi là các chất nạp (intercalates) và chúng có thể được trao đổi để điều chỉnh tínhchất của LDH Cấu trúc lớp kép của chúng giống với cấu trúc lớp của các khoángchất tự nhiên như brucite

LDH có nhiều ứng dụng trong công nghệ và khoa học vật liệu, đặc tính củaLDH có thể được điều chỉnh thông qua sự thay thế các lớp ion dương hoặc lớp ion

âm, tạo ra một loạt các ứng dụng khác nhau Vật liệu LDH dễ dàng chế tạo, chi phíthấp và thân thiện với môi trường

Thành phần hóa học của LDH thường được biểu thị như sau: (M2+

1-x M3+

x(OH)2) (Xq-

x/q.nH2O) trong đó M2+ và M3+ là các ion kim loại dương, OH- là ionhydroxide, Xq- là ion âm, và q là số lượng các ion âm được chứa trong mỗi cấu trúcLDH, x là tỷ lệ thay thế của ion M3+ và nH2O là số lượng phân tử nước liên kết vớimỗi cấu trúc LDH (Nalawade và cs., 2009) Các cation hóa trị II và III cũng nhưanion giữa các lớp (Xq-) và giá trị của hệ số cân bằng hóa học (x) có thể thay đổitrong một phạm vi rộng Các anion vô cơ hoặc hữu cơ có thể được đưa vào giữa lớphydroxit bằng cách trao đổi ion hoặc kết tủa, từ đó tạo ra một lượng lớn các vật liệulưỡng cực có cùng cấu trúc (hình 1.1)

Hình 1.1 Sơ đồ minh họa cấu trúc LDH (Lớp hydroxit kim loại nằm ở lớp trên và

lớp dưới trong khi lớp anion nằm ở giữa) Nguồn: (Nalawade và cs., 2009)

Ở Việt Nam, LDH được ứng dụng nghiên cứu xử lý môi trường, ví dụ như