xử lý đất ô nhiễm do thuốc bảo vệ thực vật (BVTV)

Lời nói đầu1Nội dung2I. Thuốc BVTV2 1.1 Khái niệm2 1.2 Phân loại2 1.3 Hiện trạng sử dụng thuốc BVTV ở VN4 II Ô nhiễm môi trường đất do thuốc BVTV5 2.1 Tác hại của thuốc BVTV tác động lên MTĐ5 2.2 Tác hại của Pb, As, Hg lên MTĐ12 2.3 Mô hình xử lý kim loại nặng do thuốc BVTV gây nên15 2.3.1 Xử lý Pb bằng Lantanan L16 2.3.2 Xử lý Pb bằng rau muống, bèo tây18 2.3.3 Xử lý As, Pb bằng các loại TV khác19 2.3.4 Xử lý lượng tồn dư thuốc BVTV bằng VSV20 2.4 Biện pháp phòng tránh và giảm nguy cơ ô nhiễm20 Kết luận23 Tài liệu tham khảo24

Viện Khoa học công nghệ và quản lý môi trường

Tiểu luận: XỬ LÝ Ô NHIỄM&THOÁI HÓA MÔI TRƯỜNG ĐẤT

MỤC LỤC

Lời nói đầu 1

Nội dung 2

I Thuốc BVTV 2

1.1 Khái niệm 2

1.2 Phân loại 2

1.3 Hiện trạng sử dụng thuốc BVTV ở VN 4

II Ô nhiễm môi trường đất do thuốc BVTV 5

2.1 Tác hại của thuốc BVTV tác động lên MTĐ 5

2.2 Tác hại của Pb, As, Hg lên MTĐ 12

2.3 Mô hình xử lý kim loại nặng do thuốc BVTV gây nên 15

2.3.1 Xử lý Pb bằng Lantanan L 16

2.3.2 Xử lý Pb bằng rau muống, bèo tây 18

2.3.3 Xử lý As, Pb bằng các loại TV khác 19

2.3.4 Xử lý lượng tồn dư thuốc BVTV bằng VSV 20

2.4 Biện pháp phòng tránh và giảm nguy cơ ô nhiễm 20

Kết luận 23

Tài liệu tham khảo 24

LỜI MỞ ĐẦU

Các nhà khoa học môi trường thế giới đã cảnh báo rằng: cùng với ô nhiễmnguồn nước, ô nhiễm không khí thì ô nhiễm đất đai cũng là vấn đề đáng báo độnghiện nay, đặc biệt trong việc sử dụng nông dược và phân hoá học Ô nhiễm đất khôngnhững ảnh hưởng xấu tới sản xuất nông nghiệp và chất lượng nông sản, mà còn thôngqua lương thực, rau quả ảnh hưởng gián tiếp tới sức khoẻ con người và động vật.Hàng năm trong sản xuất nông nghiệp ở nước ta và các nước trên thế giới, sâu bệnh,chuột, cỏ dại, là mối đe dọa lớn và nếu không được tổ chức phòng trừ tốt, chúng cóthể gây tổn thất nghiêm trọng về năng suất cây trồng và chất lượng nông sản Đểphòng trừ các loài sinh vật nói trên, trong những năm qua chúng ta đã áp dụng nhiềubiện pháp khác nhau, trong đó biện pháp sử dụng thuốc BVTV là biện pháp tích cực,

có khi quyết định đến năng suất cây trồng và chất lượng nông sản Hóa chất BVTVđược sử dụng rộng rãi ở nước ta vào đầu những năm 1960 để tiêu diệt sâu bọ, cỏ dại,nấm bệnh… bảo vệ mùa màng Ngoài mặt tích cực của thuốc BVTV là tiêu diệt sinhvật gây hại cây trồng, bảo vệ sản xuất, mà thuốc BVTV còn gây nhiều hậu quảnghiêm trọng như phá vỡ quần thể sinh vật trên đồng ruộng, tiêu diệt sâu bọ có ích,tiêu diệt tôm, cua, cá, làm thay đổi tính chất hóa lý của đất, làm đất bị “chai hóa”

NỘI DUNG

I Thuốc BVTV

I.1 Khái niệm: Thuốc BVTV là yếu tố bảo vệ cây hay những sản phẩm bảo vệ

mùa màng (chủ yếu là hóa chất) là những chất được tạo ra để chống lại và tiêudiệt loài gây hại hay các vật mang mầm bệnh virut hay vi khuẩn Chúng cũnggồm các chất để đấu tranh với các loài sống cạnh tranh với cây trồng

I.2 Phân loại: phân loại theo nguồn gốc

I.2.1 Thuốc BVTV hóa học:

 Hữu cơ:

 Clo hữu cơ: các Clo hữu cơ là những hợp chất hydrocacbonclo hóa trong phân tử có các gốc aryl, carbocylic, heterocylic.Các Clo hữu cơ có thể chia làm 4 loại chính:

- DDT và các chất liên quan

 Pyrethroid: nhóm thuốc tương tự pyrethrum Độ độc chia làmhai loại tùy thuộc vào nhiệt độ cao hay thấp Pyrethroid có 4thế hệ thuốc:

 Các loại khác: lưu huỳnh hữu cơ có nhiều vòng phenyl, cácloại thyocyanates chứa gốc SCN ngăn trở hô hấp và biếndưỡng tế bào…

I.2.2 Thuốc BVTV sinh học: có nguồn gốc sinh học là các loại thuốc chiết xuất từ

những nguyên liệu tự nhiên như động vật, thực vật, vi khuẩn và một sốkhoáng chất nhất định

 Thuốc vi sinh: bao gồm các vi sinh vật (tảo, vi khuẩn, virus…) làthành phần hoạt hóa Mỗi loại thành phần có khả năng kiểm soát mộtloài gây hại tương ứng

 Chất bảo vệ thực vật kết hợp: là hợp chất thực vật sản sinh ra từ vậtliệu di truyền đã được thêm vào cây trước đó Ngoài ra còn có cácloại chiết xuất thuần thảo mộc

 Thuốc sinh hóa: là hợp chất trong tự nhiên tiêu diệt côn trùng theo cơchế không độc

I.3 Hiện trạng sử dụng thuốc BVTV ở Việt Nam

Kết quả xác định dư lượng thuốc BVTV trong 551 mẫu rau quả tại Tp.HCM từ năm 1999-2002 số mẫu còn tồn dư lượng chiếm 37.9% số mẫu kiểm tra,

số mẫu vượt quá mức dư lượng cho phép chiếm 10.7% trong đó số mẫu rau vượt

là 11.4% và số mẫu quả vượt là 9% Tình trạng nông dân sử dụng thuốc tùy tiệncòn phổ biến Số thuốc không được sử dụng trên rau chiếm 10.4%, trên quả chiếm2.4% Thuốc cấm hay hạn chế sử dụng vẫn tìm thấy trong rau quả Có đến 1/5 sốngười sử dụng hay tiếp xúc với thuốc BVTV bị nhiễm độc mãn tính Ở một sốdoanh nghiệp chè, số người bị nhiễm độc lên tới gần 60% trong đó số người bịnhiễm nghiêm trọng là hơn 34% Những nguy cơ ở khâu sử dụng thuốc BVTV bắt

đầu ngay khi người sử dụng mua thuốc về nhà Có đến 81.4% số người mua thuốc

để ngay trong nhà, 16% để ngoài vườn, 7% để thuốc trong chuồng lợn việc cất giữthuốc tùy tiện chỉ là một biểu hiện của sự thiếu hiểu biết.: có 94% số hộ sử dụngthuốc không có hướng dẫn và chưa đến 20% hiểu biết về tính chất độc hại củathuốc Do thiếu hiểu biết về thuốc BVTV, có đến 70% người pha chế và sử dụngthuốc không theo hướng dẫn, 50% dùng tay pha chế thuốc… theo cục bảo vệ thựcvật đến nay, nhiều loại thuốc clo hữu cơ chứa thủy ngân, arsen, và các kim loạinặng, thuốc thuộc nhóm lân hữu cơ có độ độc cao như methyl parathion,methamidophos, phosphamidon… đã bị cấm hay hạn chế sử dụng

Tuy nhiên các loại thuốc này vẫn

được nhập lậu và sử dụng khá nhiều như

wofatox, monitor, kelthan, DDT và 666

Trong khi đó, các loại thuốc bị hạn chế

hay cấm sử dụng không chỉ đang được sử

dụng mà còn sử dụng với nồng độ cao

gấp nhiều lần tiêu chuẩn cho phép Theo

khảo sát của viện Y học lao động và vệ

sinh môi trường, nồng độ một số chất BVTV như Wofatox, Diazino, benzonyltrong môi trường lao động thường cao hơn tiêu chuẩn cho phép từ 7 đến 21 lần.Với việc sử dụng thuốc như vậy, tình trạng nhiễm độc thuốc BVTV là không tránhkhỏi Báo cáo của y tế dự phòng Nghệ An(2000) cho biết số người có triệu chứngthâm nhiễm chất BVTV sau khi sử dụng tới 91.23% Tại vùng Tây Tựu, Mai Đình

và Đan Phượng, 98% số người phun thuốc có triệu chứng nhiễm độc nhẹ ChấtBVTV đã góp phần không nhỏ vào việc cung cấp mỗi năm 100.000 bệnh nhân ungthư…

II Ô nhiễm môi trường đất do thuốc BVTV

II.1 Tác hại của thuốc BVTV tác động lên môi trường đất

Đây là loại hoá chất quan trọng trong nông nghiệp, nếu sử dụng thích hợp sẽ

có hiệu quả rõ rệt đối với cây trồng Nhưng nó cũng là con dao 2 lưỡi, sử dụngkhông đúng sẽ bất lợi gấp hai, một trong số đó là ô nhiễm đất Sử dụng thuốcBVTV có liên quan trực tiếp tới môi trường đất và nước Theo kết quả nghiên cứuthì phun thuốc cho cây trồng có tới trên 50% số thuốc phun bị rơi xuống đất.Thuốc tồn trong đất dần dần tuy được phân giải qua hoạt động sinh học của đất vàqua hoạt động của các yếu tố hóa lý Tuy nhiên tốc độ phân giải thuốc chậm nếuthuốc tồn tại ở đất với lượng lớn, nhất là ở đất có hoạt động sinh học yếu, do đóthuốc bị rửa trôi gây nhiễm bẩn nguồn nước Sự tồn tại và vận chuyển thuốcBVTV trong đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cấu trúc hóa học của hợp chất,loại thuốc, loại đất, điều kiện thời tiết, phương thức tưới tiêu, loại cây trồng và các

vi sinh vật hiện có trong đất Quá trình di chuyển khuếch tán lan truyền độc hạithuốc trừ sâu bệnh trong môi trường đất Nhiều loại thuốc có tính bền trong đất

Dư lượng thuốc sau khi xuống đất, được đất hấp phụ và nằm lại đây rất lâu mà cácnhà môi trường đất gọi là “ thời gian bán phân hủy” Thuật ngữ này được xác định

là cả một thời gian dài nó ẩn tích trong các dạng cấu trúc sinh hóa khác nhau haycác hợp chất liên kết trong môi trường sinh thái đất

Hình 2.1: Con đường di chuyển của thuốc BVTV trong môi trường đất

Nếu bón quá nhiều phân hoá học là hợp chất nitơ, lượng hấp thu của rễ thực vậttương đối nhỏ, đại bộ phận còn lưu lại trong đất, qua phân giải chuyển hoá, biến thànhmuối nitrat trở thành nguồn ô nhiễm cho mạch nước ngầm và các dòng sông Cùngvới sự tăng lên về số lượng sử dụng phân hoá học, độ sâu và độ rộng của loại ô nhiễmnày ngày càng nghiêm trọng Vì số lượng lớn thuốc BVTV tích luỹ trong đất, theo cácnhà khoa học, lượng tồn dư thuốc BVTV trong đất chủ yếu thuộc hai nhóm: nhómCarbamat và nhóm lân hữu cơ BSM (nguồn gốc phot-phat hữu cơ), đặc biệt là cácthuốc có chứa các nguyên tố như chì, asen, thuỷ ngân có độc tính lớn, thời gian lưulại trong đất dài, có loại nông dược thời gian lưu trong đất tới 10 đến 30 năm, nhữngloại thuốc này có thể được cây trồng hấp thu, tích trong quả và lá và đi vào cơ thểngười và động vật qua thực phẩm, ảnh hưởng đến sức khoẻ Thuốc trừ sâu đồng thờivới việc diệt các côn trùng gây hại, cũng gây độc đối với các vi sinh vật và côn trùng

có ích, các loại chim, cá và ngược lại một số loại sâu bệnh thì lại sinh ra tính khángthuốc Theo điều tra của tổ chức nông lương thế giới: năm 1965, có 182 loài côn trùngây hại có khả năng kháng thuốc, năm 1968, tăng lên 228 loài và đến 1979 lên tới 364loài Trong số 25 loài sâu hại nông nghiệp chủ yếu ở các nông trường California Mỹthì có 17 loài đã có khả năng kháng đối với một hoặc vài loại thuốc, mỗi năm, số sâu

hại kháng thuốc này làm thiệt hại mấy chục triệu đôla cho nông nghiệp vùng này Taihại hơn, các dạng hợp chất mới này lại thường có tính độc cao hơn bản thân nó Mộttai hại khác của sự xâm nhập thuốc vào đất là nó làm cho cơ lý tính đất giảm sút,

“chai hóa” Khả năng diệt khuẩn rất cao, do đó diệt luôn cả những vi sinh vật có íchkhác của đất

Bảng 1: Giới hạn tối đa cho phép của dư lượng hoá chất bảo vệ thực vật

trong đất, Đơn vị tính:mg/kg đất khô

TT Tên hoạt chất (công

thức HH)

Tên thương phẩm thông

dụng

Giới hạnchophép tốiđa

Mục đích sửdụng chính

1 Atrazine (C8H14ClN5) Atra 500 SC, Atranex 80

WP,Co-co 50 50 WP, Fezprim

500 FW, Gesaprim 80WP/BHN, 500 FW/DD,Maizine 80 WP, Mizin 50

10

G, Vicarp 95 BHN, 4 H

0.05 Trừ sâu

5 Dalapon (C3H4Cl2O2) Dipoxim 80 BHN,

Vilapon 80BTN

10 Fenvalerate

(C25H22ClNO3)

Cantocidin 20 EC,Encofenva 20 EC, Fantasy

20 EC, Pyvalerate 20 EC,Sumicidin 10 EC, 20 EC

(C7H12ClN5)

Gesatop 80 WP/BHM, 500FW/DD, Sipazine 80 WP,Visimaz 80 BTN

16 Trichlorfon

(C4H8Cl3O4P)

Địch Bách Trùng 90 SP,Sunchlorfon 90 SP

0.05 Trừ sâu

17 2,4-D(C8H6Cl2O3) A.K 720 DD, Amine 720

DD,Anco 720 DD, Cantosin

80

WP, Desormone 60 EC,

70

EC, Co Broad 80 WP,Sanaphen 600 SL, 720

0.01 Cấm sử dụng

chlordimeform 0.01 Cấm sử dụng

(C10H6Cl8)

Chlorotox, Octachlor,Pentichlor

36 Parathion Ethyl

(C7H14NO5P)

Alkexon, Orthophos,Thiopphos

II.2 Tác hại của Pb, As, Hg lên môi trường đất

Khi các kim loại nặng xuất hiện trong đất thì khả năng lan truyền của chúngtrong môi trường rất nhanh Nó gây độc cho tất cả những gì xung quanh: đất, nước,không khí, động thực vật, hệ sinh thái, con người Các kim loại nặng trong đất bị ônhiễm sẽ có ảnh hưởng rất lớn đến thực vật và cây trồng thông qua dây chuyền

thực phẩm sẽ lại tác động lên sức khỏe con người và động vật Tuỳ theo từng chất

mà nó có những tác động khác nhau đến các bộ phận của cơ thể

 Chì (Pb): là nguyên tố kim loại nặng có khả năng linh động kém, có thời

gian bán phân huỷ trong đất trong khoảng thời gian từ 800 – 6000 năm Trong tựnhiên, chì có nhiều dưới dạng PbS và bị chuyển hoá thành PbSO4 do quá trìnhphong hóa Pb2+ sau khi được giải phóng sẽ tham gia nhiều quá trình khác nhautrong đất, như bị hấp phụ bởi các khoáng sét, chất hữu cơ hoặc oxit kim loại hoặc

bị cố định trở lại dưới dạng các hợp chất Pb(OH)2, Pb3(PO4)2, PbO, PbS, PbCO3,…chì bị hấp phụ trao đổi chỉ chiếm tỷ lệ nhỏ ( nhỏ hơn 5% ) hàm lượng chì có trongđất các chất hữu cơ có vai trò lớn trong việc tích lũy chì trong đất do hình thànhcác phức hệ với chì, đồng thời chúng cũng làm tăng tính linh động của chì khi cácchất hữu cơ này có tính linh động cao Trong đất chì có tính độc cao, nó hạn chếhoạt động của các vi sinh vật và tồn tại khá bền vững dưới dạng các phức hệ vớichất hữu cơ Pb2+ trong đất có khả năng thay thế ion K+ trong các phức hệ hấp phụ

có nguồn gốc hữu cơ hoặc khoáng sét khả năng hấp thu chì càng tăng dần theo thứ

tự sau: montmorillonit < humic < kaolinit < allophan < oxyt sắt Khả năng hấp phụ

Pb tăng dần đến pH mà tại đó hình thành kết tủa Pb(OH)2

 Thủy ngân (Hg):sự hấp phụ Hg trong đất phụ thuộc rất lớn vào các dạng

thủy ngân và tính chất đất như pH, thành phần cation và thế oxy hóa khử, cáckhoáng sét, oxyt Fe/Mn và chất hữu cơ Trong khoáng sét, illit hấp phụ Hg nhiềuhơn so với kaoinit Thủy ngân dễ tiêu trong đất có thể ở nhiều dạng khác nhau,thông thường Hg hòa tan trong CaCl2 0,1M được đánh giá là thích hợp với câytrồng

 Asen (As): As tồn tại trong đất dưới dạng các hợp chất chủ yếu như

acsenat (As 0−34 ) trong điều kiện oxy hoá Chúng bị hấp thu mạnh bởi các

khoáng sét, sắt, mangan oxit hoặc Hdroxit và các chất hữu cơ Trong các đất axit,

As có nhiều dạng asenat với sắt và nhôm (AlAsO4, FeAsO4), trong khi ở đất kiềm

và đất cacbonat lại có nhiều dạng Ca3(AsO4)2 Cũng như photpho, As bị hấp thumạnh bởi quá trình hấp phụ hoá học và tuân theo phương trình đẳng nhiệt củaLangmuir Khả năng linh động của As trong đất tăng khi đất ở dạng khử vì nó tạothành các arsenit (AsIII) có khả năng hòa tan lớn gấp 5 – 10 lần các acsenat Tuynhiên arsenit cũng có tính độc hại cao hơn acsenat, khi bón vôi cho đất cũng làmtăng khả năng linh động của As, do chuyển từ Fe, Al – acsenat sang dạng Ca –acsenat linh động hơn.

 Cơ chế hấp thu kim loại nặng của thực vật:

Các nguyên tố trong dung dịch đất được chuyển hoá từ các lỗ khí trongđất tới bề mặt rễ cây bằng hai con đường chính: sự khuếch tán và dòng chảy khối

Sự khuếch tán xảy ra nhằm chống lại sự gia tăng gradian nồng độ bình thường đốivới rễ cây bằng cách: hấp thu các kim loại nặng trong dung dịch đất tại bề mặt tiếpgiáp rễ cây và đất

Dòng chảy khối xảy ra do sự di chuyển của dung dịch đất tới tới bề mặt

rễ cây như là kết quả của quá trình thở của lá Cả hai quá trình này xảy ra khôngđồng đều, nhưng theo các tốc độ không khác nhau tuỳ thuộc vào nồng độ dungdịch đất

 Quá trình xâm nhập kim loại nặng vào trong cây

 Kim loại nặng đi vào vùng tự do của rễ cây: Sự di chuyển của cácion kim loại không bị giới hạn tại bề mặt rễ cây Tại vùng màng của các tếbào có khả năng dễ dàng cho dung dịch xâm nhập Tại đây, các ion dương

có thể khuếch tán tự do hoặc bị bẫy vào những tế bào mang điện âm

 Kim loại nặng ở trong tế bào của rễ: các kim loại nặng bị hấp thutrong tế bào, có thể bị mất tính linh động hay tính độc trong tế bào chất,thông qua quá trình kết hợp tạo phức với các phân tử hữu cơ hoặc bị sa lắngxuống các khu vực giàu electron

 Sự vận chuyển kim loại nặng đến các mầm chồi: các kim loạitrong tế bào chất có thể được chuyển từ tế bào này sang tế bào khác thôngqua con đường tổng hợp sẽ đi vào mao dẫn rễ và đưa tới các mầm non.

Bảng 2: Hàm lượng trung bình một số kim loại nặng trong đất ở Việt Nam

Kim loại Khoảng dao động Trung bình

Sử dụng thực vật để làm sạch đất bị nhiễm thuốc BVTV cũng như kim loại là

một công nghệ mới được nghiên cứu trong những năm gần đây (Salt et al., 1995; Bert

et al., 2000 – 01) Kỹ thuật này ngày càng phát triển nhờ vào tính hiệu quả, kinh tế và

tránh được những hậu quả phụ so với sử dụng những kỹ thuật khác (Lasat, 2002).Chiến lược mới trong giải ô nhiễm đất bị nhiễm kim loại nặng theo hướng sinh họcbởi cơ chế thực vật chiết tách (phytoextraction) và/hoặc tích lũy (phytoaccumulation)với các loài thực vật siêu hấp thụ (hyperaccumulator) đã dẫn đến phong trào quan tâm

đến những loại thực vật có khả năng siêu hấp thụ (Haag-Kerner, 1999; McGrath etal., 1993; Robinson et al., 1997) Thực vật có khả năng hấp thụ và di chuyển kim loại từ

đất vào những phần bên trên mặt đất của cây hoặc rễ, sau đó có thể thu hoạch dễ dàng

(Garbisu et al,.2001) bên cạnh đó các nhà khoa học thuộc Bộ môn Vi sinh vật (Viện

Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam) đã nghiên cứu phân lập và tuyển chọnđược một số chủng vi sinh vật (VSV) mới có khả năng phân hủy tồn dư thuốc BVTV