Đánh giá thực trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất và nghiên cứu biện pháp sinh học để phục hồi đất sau khai thác thiếc tại huyện đại từ, tỉnh thái nguyên

Tính cấp tiết của đề tài Những năm gần đây, do nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội của đất nước và trong điều kiện mở cửa của kinh tế thị trường, các hoạt động khai thác khoáng sản đang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

- -

NGUYỄN DUY HẢI

ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT VÀ NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP SINH HỌC

ĐỂ PHỤC HỒI ĐẤT SAU KHAI THÁC THIẾC TẠI HUYỆN ĐẠI TỪ, TỈNH THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Thái Nguyên - 2011

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

- -

NGUYỄN DUY HẢI

ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT VÀ NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP SINH HỌC

ĐỂ PHỤC HỒI ĐẤT SAU KHAI THÁC THIẾC

TẠI HUYỆN ĐẠI TỪ, TỈNH THÁI NGUYÊN

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

MÃ SỐ: 60 85 02LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Thái Nguyên - 2011

Để hoàn thành được luận văn tốt nghiệp, tôi nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS Đặng Văn Minh, sự giúp đỡ của lãnh đạo, người dân huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên

Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Đặng Văn Minh thầy giáo hướng dẫn khoa học cùng toàn thể các thầy cô, cán bộ khoa Tài Nguyên và Môi trường, khoa Sau đại học, trường Đại học Nông lâm – Đại học Thái Nguyên

Tôi xin chân thành cảm ơn cán bộ ban lãnh đạo xã Hà Thượng; ban lãnh đạo Mỏ thiếc Hà Thượng – Đại Từ, các bạn bè đồng nghiệp, các bạn sinh viên và những người thân trong gia đình đã động viên khuyến khích và giúp

đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như hoàn thành luận văn

Do thời gian có hạn, năng lực còn hạn chế nên bản luận văn không thể tránh khỏi những thiết sót Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp để bản luận văn của tôi được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2011

Tác giả

Nguyễn Duy Hải

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu khảo sát và phân tích từ thực tiễn dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Đặng Văn Minh

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa được sử dụng để bảo

vệ cho một học vị nào, phần trích dẫn tài liệu tham khảo đều được ghi rõ nguồn gốc

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2011

Tác giả

Nguyễn Duy Hải

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp tiết của đề tài 1

2 Mục tiêu chung 2

3 Mục tiêu cụ thể 3

4 Ý nghĩa của đề tài 3

4.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài 3

4.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài 4

1.1.1 Thực trạng hoạt động khai thác khoáng sản trên Thế giới và Việt Nam 4

1.1.1.1 Trên Thế giới 4

1.1.1.2 Ở Việt Nam 6

1.1.2 Nguồn gốc gây ô nhiễm và các yếu tố ảnh hưởng tới hàm lượng KLN trong đất 11

1.1.2.1 Sự ô nhiễm đất do khai thác khoáng sản 11

1.1.2.2 Một số nguồn khác gây ô nhiễm KLN trong đất 14

1.1.2.3 Các tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong đất 16

1.1.3 Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường và cơ chế xử lý ô nhiễm kim loại nặng bằng biện pháp sinh học 18

1.1.3.1 Cơ chế xử lý ô nhiễm KLN 18

1.1.3.2 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến quá trình hấp thu KLN của thực vật 22

1.1.3.3 Một số vấn đề môi trường cần quan tâm đối với công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm KLN 23

1.2 Tổng quan về ô nhiễm KLN trong đất và một số phương pháp xử lý ô nhiễm truyền thống 24

1.2.1 Khái niệm về KLN và tác hại của chúng 24

1.2.2 Tính độc của một số loại kim loại nặng 25

1.2.2.1 Tính độc của Arsenic (As) 25

1.2.2.2 Tính độc của Chì (Pb) 26

1.2.2.3 Tính độc của Đồng (Cu) 26

1.2.2.4 Tính độc của Cadmium (Cd) 27

1.2.2.5 Tính độc của Kẽm (Zn) 28

1.2.3 Một số phương pháp xử lý ô nhiễm đất truyền thống 29

1.3 Tổng quan về loài thực vật nghiên cứu và tiềm năng ứng dụng của chúng trong bảo vệ môi trường 31

1.3.1 Đặc điểm của loài thực vật nghiên cứu 31

1.3.1.1 Đặc điểm của loài cỏ Vetiver 31

1.3.1.2 Đặc điểm của loài cây Dương Xỉ 34

1.3.1.3 Đặc điểm của loài cây Sậy 35

1.3.2.1.Thế giới 39

1.3.2.2 Việt Nam 43

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 46

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 46

2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 46

2.2.1 Địa điểm 46

2.2.2 Thời gian nghiên cứu 46

2.3 Nội dung nghiên cứu 46

2.3.1 Đánh giá thực trạng và chất lượng môi trường đất sau khai thác thiếc 46

2.3.2 Điều tra đánh giá các loài cây bản địa có khả năng sinh trưởng, phát triển và hấp thu KLN tại vùng đất sau khai thác khoáng sản thiếc 46

2.3.3 Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển và hấp thu KLN của một số loài thực vật (Vetiver, dương xỉ và sậy) trên đất sau khai thác thiếc Đánh giá chất lượng môi trường đất sau quá trình xử lý ô nhiễm bằng thực vật 46

2.4 Phương pháp nghiên cứu và chỉ tiêu theo dõi 47

2.4.1 Phương pháp điều tra thu thập tài liệu 47

2.4.2 Phương pháp phỏng vấn 47

2.4.3 Phương pháp khảo sát thực địa 47

2.4.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng 47

2.4.5 Các chỉ tiêu theo dõi 48

2.4.6 Các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm 49

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 50

3.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội 50

3.1.1 Điều kiện tự nhiên 50

3.1.1.1 Vị trí địa lý 50

3.1.1.2 Địa hình 50

3.1.1.3 Khí hậu, thủy văn 50

3.1.1.4 Tài nguyên đất 51

3.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 52

3.2 Tình hình khai thác quặng thiếc và việc quản lý, sử dụng đất sau khai thác thiếc trên địa bàn xã Hà Thượng 54

3.2.1 Tình hình khai thác quặng thiếc 54

3.2.2 Hiện trạng quản lý và sử dụng đất sau khai thác thiếc 55

3.3 Thực trạng ô nhiễm môi trường đất sau khai thác tại mỏ thiếc Hà Thượng 56

3.3.1 Chất lượng môi trường đất 56

3.3.2 Biểu hiện ô nhiễm đất sau khai thác tại khu vực mỏ thiếc Hà Thượng 57

3.4 Điều tra một số loại cây bản địa trên đất sau khai thác tại khu vực mỏ thiếc Hà Thượng 59

3.5 Kết quả nghiên cứu khả năng sinh trưởng và hấp thu KLN của vetiver, dương xỉ và cây sậy trên đất sau khai thác thiếc 60

3.5.1 Khả năng sinh trưởng 60

3.5.1.1 Khả năng sống của các loài thực vật sau khi trồng trên đất sau khai thác thiếc 60

3.5.1.2 Sự sinh trưởng qua chiều cao cây trên đất sau khai thác thiếc 61

3.5.1.3 Sinh khối thân lá 62

3.5.1.4 Chiều dài rễ cây thí nghiệm trên đất sau khai thác thiếc 63

3.5.1.5 Sinh khối rễ của cây trên đất sau khai thác thiếc 64

3.5.2 Khả năng hấp thu KLN của cỏ vetiver, cây dương xỉ và cây sậy trên đất bãi thải sau khai thác thiếc 65

3.5.3 Đánh giá chất lượng môi trường đất 68

3.5.3.1 Đánh giá sự thay đổi dung trọng đất 68

3.5.3.2 Đánh giá sự thay đổi hàm lượng KLN trong đất trước và sau thí nghiệm 69

3.5.3.4 Sự thay đổi thành phần dinh dưỡng trong đất qua quá trình thử nghiệm trồng các loài thực vật hấp thu KLN 70

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74

Kết luận 74

Kiến nghị 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

CEC Khả năng trao đổi Ion+ của đất

CNH -HĐH Công nghiệp hóa - hiện đại hóa

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Sản lượng khai thác chì kẽm tại một số mỏ 9

Bảng 1.2 Tình hình khai thác sắt, thiếc một số mỏ trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên 10

Bảng 1.3 Hàm lượng KLN trong chất thải của một số mỏ vàng điển hình tại Úc 13

Bảng 1.4 Hàm lượng trung bình một số KLN trong đá và đất (ppm) 14

Bảng 1.5 Hàm lượng các kim loại trong bùn cống rãnh đô thị 15

Bảng 1.6 Hàm lượng các KLN trong nguồn phân bón nông nghiệp (ppm) 16

Bảng 1.7 Giới hạn ô nhiêm đất ở Úc và New Zealand 17

Bảng 1.8 Hàm lượng KLN tối đa cho phép đối với đất nông nghiệp ở các nước phát triển (ppm) 17

Bảng 1.9 Giới hạn tối đa cho phép hàm lượng một số KLN trong đất 18

Bảng 1.10 Nồng độ kim loại nặng trong lá, chồi, cành của một số loài thực vật 40

Bảng 3.1 Hiện trạng sử dụng đất xã Hà Thượng năm 2009 51

Bảng 3.2 Tình hình khai thác khoáng sản trên địa bàn xã Hà Thượng 55

Bảng 3.3 Hiện trạng sử dụng đất của khu mỏ 55

Bảng 3.4 Hiện trạng quản lý đất sau khai thác khoáng sản 55

Bảng 3.5 Sử dụng lại đất sau khai thác khoáng sản 56

Bảng 3.6 Kết quả phân tích đất tại khu vực mỏ thiếc Hà Thượng 56

Bảng 3.7 Biểu hiện của ô nhiễm, suy thoái môi trường đất do khai khoáng 57

Bảng 3.8 Nguyên nhân gây ô nhiễm, suy thoái đất tại một số mỏ 58

Bảng 3.9 Sự xuất hiện và sinh trưởng của một số loài cây bản địa có khả năng sinh trưởng và phát triển trên vùng đất sau khai thác thiếc 59

Bảng 3.10 Sự sinh trưởng qua chiều cao 61

Bảng 3.11 Sinh khối thân lá của các loại cây trên đất sau khai thác thiếc 62

Bảng 3.12 Chiều dài rễ cây sau khi trồng 6 và 12 tháng 63Bảng 3.13 Sự sinh trưởng qua sinh khối rễ của một số loài cây sau 12

tháng tuổi 64Bảng 3.14 Lượng KLN hấp thu được của một số loài cây trên đất bãi

thải sau khai thác thiếc 65Bảng 3.15 Sự thay đổi dung trọng đất sau thời gian 12 tháng trồng cây thí nghiệm 68Bảng 3.16 Kết quả phân tích đất trước và sau thí nghiệm 69Bảng 3.17 Kết quả phân tích hàm lượng dinh dưỡng đất thí nghiệm sau khi

trồng cỏ Vetiver 71Bảng 3.18 Kết quả phân tích hàm lượng dinh dưỡng đất sau khi trồng

dương xỉ 72Bảng 3.19 Kết quả phân tích hàm lượng dinh dưỡng đất sau khi trồng cây sậy 72

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 1.1 Cỏ vetiver 31

Hình 1.2 Cây dương xỉ 34

Hình 1.3 Cây sậy 36

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm trên bãi thải 48

Hình 3.1 So sánh tỷ lệ sống của vetiver, dương xỉ, sậy trên đất bãi thải sau khai thác thiếc 60

Hình 3.2a Lượng KLN hấp thu trong thân lá của các loại cây thí nghiệm 66

Hình 3.2b Lượng KLN hấp thu trong rễ của cây thí nghiệm 67

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp tiết của đề tài

Những năm gần đây, do nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội của đất nước

và trong điều kiện mở cửa của kinh tế thị trường, các hoạt động khai thác khoáng sản đang được khai thác với quy mô ngày càng lớn Công nghiệp khai thác khoáng sản đã có nhiều đóng góp quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội, góp phần tích cực vào sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước Tuy nhiên, bên cạnh những mặt tích cực đạt được, trong quá trình khai thác khoáng sản phục vụ cho lợi ích của mình, con người đã làm thay đổi môi trường xung quanh Các hoạt động khai thác than, quặng, phi quặng và vật liệu xây dựng, như: tiến hành xây dựng mỏ, khai thác thu hồi khoáng sản, đổ thải, thoát nước mỏ… đã làm phá vỡ cân bằng điều kiện sinh thái được hình thành từ hàng chục triệu năm, gây ô nhiễm nặng nề đối với môi trường đất và ngày càng trở nên vấn đề cấp bách mang tính chất xã hội và chính trị của cộng đồng

Thái Nguyên có nguồn khoáng sản rất phong phú, hiện có khoảng 34 loại hình khoáng sản phân bố tập trung ở các vùng giáp thành phố Thái Nguyên, Trại Cau (Đồng Hỷ), Thần Sa (Võ Nhai)… Khoáng sản ở Thái Nguyên có thể chia làm 4 loại, bao gồm: than mỡ (trên 15 triệu tấn), than đá (trên 90 triệu tấn); nhóm khoáng sản kim loại bao gồm 47 mỏ và điểm quặng; titan có 18 mỏ và điểm quặng; kim loại màu (thiếc, vonfram, chì, kẽm, vàng, đồng…); kim loại khác, bao gồm: pyrits, barit, photphorit… tổng trữ lượng khoảng 60.000 tấn; nhóm khoáng sản để sản xuất vật liệu gồm đá xây dựng, đất sét, đá sỏi… với trữ lượng lớn khoảng 84,6 triệu tấn [3]

Theo số mỏ và điểm quặng, trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên đã phát hiện

177 điểm quặng và mỏ khoáng sản rắn và một mỏ nước khoáng Tính đến 31/12/2005 tổng số mỏ đưa vào khai thác (kể cả khai thác tận thu và khai thác cát sỏi) là 45 mỏ Số lượng mỏ khoáng sản và sản lượng được đưa vào khai thác ngày càng tăng Tình hình khai thác khoáng sản ở tỉnh Thái Nguyên trong những năm qua cho thấy, số lượng mỏ khoáng sản và sản lượng được đưa vào khai thác ngày càng tăng Số lượng doanh nghiệp, đơn vị tham gia khai thác, chế biến khoáng sản cũng gia tăng nhanh chóng [3]

Hoạt động khoáng sản của các doanh nghiệp đã đóng góp vào nguồn thu ngân sách của tỉnh tăng trưởng liên tục qua từng năm Tuy nhiên đây cũng là một trong những ngành chiếm dụng diện tích đất sử dụng lớn Ô nhiễm đất không những làm giảm khả năng sản xuất của đất mà còn lấy đất làm điểm xuất phát để ảnh hưởng tới thực vật, động vật và con người Một số nguyên tố

vi lượng và siêu vi lượng có tính độc hại tích luỹ trong nông sản phẩm, từ đó gây tác hại nghiêm trọng đối với động, thực vật và con người

Vì thế, những tác động của việc khai thác và chế biến khoáng sản đến môi trường đất là vấn đề đáng được quan tâm và cần có những giải pháp khắc phục, đặc biệt là các giải pháp để sử dụng có hiệu quả diện tích đất sau khai thác khoáng sản

Có nhiều cách để giải quyết vấn đề ô nhiễm đất do kim loại nặng (KLN) Song có hai hướng chính là ngăn chặn xảy ra ô nhiễm mới và phục hồi đất đã

bị ô nhiễm Việc phục hồi đất bị ô nhiễm kim loại nặng hiện nay bằng biện pháp sinh học đang là một kỹ thuật đầy triển vọng.[9] Việc sử dụng các loài thực vật có khả năng hấp thu KLN để xử lý phục hồi đất bị ô nhiễm đang là một xu hướng phổ biến được ứng dụng ngày càng nhiều trên thế giới và đã thu hút sự quan tâm nghiên cứu của nhiều nhà khoa học Tuy nhiên vấn đề này ở Việt Nam vẫn còn là mới mẻ

Xuất phát từ thực tế này, đồng thời góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm

kim loại nặng trong đất tôi thực hiện đề tài: “Đánh giá thực trạng ô nhiễm

kim loại nặng trong đất và nghiên cứu biện pháp sinh học để phục hồi đất sau khai thác thiếc tại huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên”

2 Mục tiêu chung

Đánh giá thực trạng ô nhiễm KLN trong đất và xây dựng biện pháp sinh học để cải tạo và phục hồi đất bị thoái hóa và ô nhiễm sau khai thác khoáng sản nhằm tăng diện tích đất có chất lượng tốt sử dụng cho sản xuất nông lâm nghiệp, góp phần làm tăng độ che phủ đất trên những vùng đất trống nghèo kiệt và có địa hình phức tạp do ảnh hưởng của hoạt động khai thác khoáng sản

3 Mục tiêu cụ thể

- Đánh giá thực trạng ô nhiễm môi trường đất sau khai thác thiếc tại xã

Hà Thượng, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên

- Xác định khả năng sinh trưởng, phát triển và khả năng tích luỹ KLN của một số loài thực vật (vetiver, dương xỉ và sậy) trong môi trường đất sau khai thác thiếc tại vùng nghiên cứu Xem xét chất lượng môi trường đất sau khi được sử dụng biện pháp sinh học để phục hồi, cải tạo

4 Ý nghĩa của đề tài

4.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Nghiên cứu sẽ đánh giá một phần hiện trạng tài nguyên đất sau khai thác khoáng sản tại Thái Nguyên Đề tài làm sáng tỏ khả năng sinh trưởng, phát triển và hấp thu KLN của một số loài thực vật được nghiên cứu Trên cơ

sở đó đánh giá hiệu quả cải tạo môi trường đất dưới khả năng hấp thu KLN của các loài thực vật được nghiên cứu Đồng thời kết quả nghiên cứu đóng góp, làm cơ sở cho việc nghiên cứu và phát triển công nghệ thực vật xử lí ô nhiễm – công nghệ được đánh giá rất cao ở các nước phát triển, nhưng vẫn đang còn mới mẻ tại Việt Nam

4.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Đề tài xác định những tác động từ khai thác khoáng sản tới tài nguyên đất Từ đó đem lại tính khả thi của việc ứng dụng của một số loài thực vật để cải tạo đất ô nhiễm ở các mỏ khai thác khoáng sản tại Việt Nam Đây là những cơ sở cho việc lựa chọn loài thực vật có khả năng áp dụng tốt nhất trong công cuộc bảo vệ tài nguyên và môi trường, cũng như tăng cường nghiên cứu các ứng dụng các công nghệ thân thiện với môi trường theo tinh thần chủ trương chung của Nước ta trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài

1.1.1 Thực trạng hoạt động khai thác khoáng sản trên Thế giới và Việt Nam

1.1.1.1 Trên Thế giới

Hoạt động khai thác khoáng sản đã phát triển mạnh từ thập kỷ trước ở nhiều quốc gia giàu tài nguyên như Nga, Mỹ, Australia, Campuchia, Indonesia, Phillipines, Trung Quốc, Ấn Độ, … nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng gia tăng nguyên liệu khoáng của thế giới như quặng sắt, chì, kẽm, thiếc, than đá, đồng

và các loại khoáng sản khác, mặc dù khai thác khoáng sản là nguồn thu quan trọng, thúc đẩy tăng trưởng kinh tế của nhiều quốc gia, nhưng ngành này cũng gắn liền với những tác động môi trường và xã hội nghiêm trọng, đặc biệt là hiện tượng mất đất canh tác, xói lở, suy thoái tài nguyên rừng và nguồn nước

Do đặc thù, nên ngành khai thác khoáng sản là ngành sử dụng diện tích đất rất lớn Hoạt động khai thác khoáng sản dẫn tới suy thoái tài nguyên đất, tài nguyên rừng, tài nguyên nước là rất lớn

Các phương pháp khai thác mỏ hiện nay như nổ mìn hoặc khoan đều rất thô sơ Tác động môi trường tiêu cực từ khai mỏ thường xảy ra ngay trong chính bản thân quá trình khai thác và các hoạt động liên quan như dọn mặt bằng mỏ, vận chuyển và chế biến quặng Suy thoái rừng và ô nhiễm nước do khai thác khoáng sản không chỉ tác động tới HST mà còn tác động tới sinh kế của người dân sống phụ thuộc vào nguồn tài nguyên này

Điều đáng tiếc là các công ty khai khoáng ở các nước đang phát triển trên thế giới đều rất ít quan tâm đến tác động môi trường Vấn đề này lại càng trở nên trầm trọng hơn bởi một thực tế là thỏa thuận khai thác khoáng sản giữa chính phủ và các doanh nghiệp còn thiếu minh bạch, và nỗ lực nhằm kiểm soát nghiêm minh các hoạt động khai khoáng còn bị làm ngơ do sức hấp dẫn của lợi nhuận mang lại Những khu vực bị tàn phá do khai thác thường bị

bỏ quên, và tổn hại môi trường hầu như không thể ngăn chặn được

Sự phát triển của các ngành khai thác khoáng sản không đồng bộ với biện pháp bảo vệ, cải tạo, phục hồi môi trường đã để lại những hậu quả suy thoái môi trường tại các khu vực khai thác khoáng sản:

- Một diện tích lớn đất nông nghiệp, lâm nghiệp trước đây bị chiếm dụng cho mục đích khai thác khoáng sản vẫn để hoang hóa sau khi khai thác

- Tầng đất mặt bị xáo trộn gây khó khăn cho việc hoàn thổ, phục hồi môi trường sau khai thác

- Cân bằng nước khu vực bị phá vỡ, gia tăng các hiện tượng trượt lở, bồi lấp, tích tụ các chất rắn do sự biến đổi chế độ thủy văn của dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm

- Làm suy thoái thảm thực vật, suy giảm diện tích rừng, cạn kiệt trữ lượng gỗ,…

- Chất lượng nước ở các vùng khai thác khoáng sản bị ảnh hưởng Phần lớn nước ở các vùng khai thác khoáng sản đều bị ảnh hưởng bởi độ đục cao do lượng bùn mịn trong nước thải cao Các loại thuốc tuyển còn dư trong bùn thải cũng có khả năng gây ô nhiễm nguồn tiếp nhận ở một số khu vực đất đá thải còn

có tiềm năng hình thành dòng axit mỏ có khả năng hòa tan các kim loại nặng độc hại là nguồn ô nhiễm tiềm tàng đối với nước mặt và nước ngầm khu vực

- Các sự cố và rủi ro môi trường tại các vùng khai thác như trượt lở, sập hầm…

Ở các nước có ngành công nghiệp khai thác mỏ phát triển như Anh, Thụy Điển, Australia, … và một số nước khác trong khu vực như Malaysia, Indonesia vấn đề hoàn thổ, phục hồi môi trường đã trở thành một quy chế bắt buộc Trước khi tiến hành các hoạt động khai thác, chủ mỏ bắt buộc phải lập

kế hoạch hoàn thổ phục hồi môi trường Kế hoạch này như một bộ phận không thể tách rời của kế hoạch khai thác mỏ Trong kế hoạch hoàn thổ phục hồi môi trường những vấn đề như: hướng dẫn sử dụng đất sau khai thác, quy trình công nghệ hoàn thổ, tiến đọ thực hiện và kinh phí được đề cập rất chi tiết với những hướng dẫn cụ thể và khoa học [30]

Như vậy, hoạt động khai thác khoáng sản trên thế giới đã góp phần không nhỏ trong phát triển kinh tế của các quốc gia Tuy nhiên, hoạt động này lại gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường, làm ô nhiễm, suy thoái môi trường

1.1.1.2 Ở Việt Nam

Việt Nam là quốc gia có nguồn tài nguyên khoáng sản đa dạng, phong phú với gần 5.000 mỏ và điểm quặng của khoảng 60 loại khoáng sản khác nhau Những năm gần đây, vấn đề ô nhiễm môi trường nghiêm trọng do tình trạng hoạt động khai thác khoáng sản đang là vấn đề bức xúc diễn ra trên khắp cả nước Một thực tế không thể phủ nhận rằng, không dễ dàng kết hợp hài hòa giữa phát triển kinh tế – xã hội với bảo vệ môi trường, khai thác và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên, nhất là đối với nước ta, trong giai đoạn đầu của thời kỳ CNH -HĐH, khi mà nền kinh tế về cơ bản vẫn phải dựa vào nguồn tài nguyên vốn có hạn

a/ Thực trạng khai thác một số khoáng sản

* Quặng sắt

Ở Việt Nam hiện nay đã phát hiện và khoanh định được trên 216 vị trí có quặng sắt, có 13 mỏ trữ lượng trên 2 triệu tấn, phân bố không đều, tập trung chủ yếu ở vùng núi phía Bắc

Trong tất cả các mỏ quặng sắt của Việt Nam, đáng chú ý nhất là 2 mỏ lớn đó là mỏ sắt Quý Xa ở Lào Cai và mỏ sắt Thạch Khê ở Hà Tĩnh Hàng năm, số lượng quặng sắt khai thác và chế biến ở Việt Nam đạt từ 300.000 - 450.000 tấn

Năng lực khai thác quặng sắt hiện nay có thể đáp ứng sản lượng là 500.000 tấn /năm

Thị trường quặng sắt hiện nay: 80% sử dụng trrong nước, chủ yếu là để luyện thép, còn 20% xuất khẩu

* Bôxit

Nước ta có tiềm năng rất lớn về quặng bôxít với tổng trữ lượng và tài nguyên dự báo đạt khoảng 5,5 tỷ tấn, phân bố chủ yếu ở tỉnh Đắc Nông, Lâm Đồng, Gia Lai, Bình Phước,…

Nhìn chung, nước ta có trữ lượng tài nguyên bôxít lớn, chất lượng tương đối tốt, phân bố tập trung, điều kiện khai thác thuận lợi Mặt khác thị trường cung cầu sản phẩm alumin trên thị trường thế giới hiện nay rất thuận lợi cho phát triển ngành công nghiệp nhôm ở nước ta Bên cạnh nước ta là Trung Quốc có nhu cầu nhập khẩu lớn về alumin, hàng năm khoảng 5 – 6 triệu tấn

alumin Do vậy, cần phải chế biến sâu bôxít, điện phân nhôm để phát triển

ngành công nghiệp nhôm phục vụ sự nghiệp CNH – HĐH đất nước

* Quặng titan

Theo kết quả điều tra, thăm dò địa chất, cho tới nay đã phát hiện 59 mỏ

và điểm quặng titan, trong đó có 6 mỏ lớn có trữ lượng từ 1 đến 5 triệu tấn, 8

mỏ trung bình có trữ lượng >100.000 tấn và 45 mỏ nhỏ và điểm quặng

Do thuận lợi về tài nguyên, công nghệ và thiết bị đơn giản và có thể tự chế tạo trong nước, vốn đầu tư không lớn, có thị trường, lợi nhuận cao cho nên khai thác, chế biến và xuất khẩu quặng titan Việt Nam đang phát triển Ngành titan hoạt động với giá trị xuất khẩu quặng tinh titan 20 – 30 triệu USD /năm, có hiệu quả kinh tế đáng kể, đặc biệt có ý nghĩa kinh tế xã hội với nhiều địa phương dọc ven biển từ Thanh Hóa đến Bình Thuận

Tuy nhiên, trong những năm gần đây do quản lý không chặt chẽ, và lợi dụng hình thức “khai thác tận thu ” đơn vị khai thác và chế biến quặng titan chỉ đầu tư nửa vời, tách được ilmenhit, phần còn lại giàu zircon rutin và Momazit được bán ra nước ngoài ở dạng thô, trong đó có cả các đơn vị không

đủ năng lực chuyên môn, kinh nghiệm quản lý, khai thác bừa bãi bất hợp pháp, “nhảy cóc” gây lãng phí tài nguyên, tác động xấu tới môi trường, gây tình trạng tranh chấp trong sản xuất và thị trường Chế biến quặng tinh và nghiền mịn zircon mới được thực hiện ở một số ít doanh nghiệp khai thác và chế biến quặng titan

* Quặng thiếc

Ở nước ta, thiếc được khai thác sớm nhất tại vùng Pia Oắc – Cao Bằng khoảng cuối thế kỷ XVIII Đến năm 1945, người Pháp đã khai thác khoảng 32.500 tấn tinh quặng SnO2 Sau hòa bình lập lại, mỏ thiếc Tĩnh Túc – Cao Bằng được Liên Xô (cũ) thiết kế và trang bị bắt đầu hoạt động từ năm 1954 Đây cũng là mỏ thiếc đầu tiên khai thác, chế biến có quy mô công nghiệp Công nghệ khai thác ở các mỏ quy mô công nghiệp chủ yếu là khai thác bằng ôtô, máy xúc, tuyển trọng lực, tuyển từ, tuyển điện và công nghệ luyện kim bằng lò phản xạ, lò điện hồ quang

Hiện nay công nghệ luyện thiếc bằng lò điện hồ quang do viện nghiên cứu mỏ và luyện kim nghiên cứu thành công và chuyển giao, ứng dụng vào

sản xuất đã đạt được những chỉ tiêu KT – KT tiên tiến Bằng việc nghiên cứu ứng dụng điện phân thiếc đạt thiếc thương phẩm loại I: 99,95%; Viện nghiên cứu Mỏ và Luyện kim và công ty Luyện kim màu Thái Nguyên đã xây dựng các xưởng điện phân thiếc với công suất: 500 – 600 tấn /năm Hiện nay, có ba xưởng điiện phân thiếc thương phẩm loại I xuất khẩu với tổng công suất là 1.500 – 1.800 tấn /năm

Các nhà máy điện phân kẽm và luyện chì dự kiến sẽ xây dựng trong giai đoạn 2008- 2015

b/ Thực trạng khai thác khoáng sản kim loại màu tại Thái Nguyên

Hiện nay, trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên có 66 đơn vị, tổ chức, doanh nghiệp hoạt động khai thác khoáng sản, với tổng số mỏ được cấp phép khai thác là 85 (trong đó 4 giấy phép khai thác cát sỏi lòng sông), trong đó có 10 điểm khai thác than, 14 điểm khai thác quặng sắt, 09 điểm khai thác quặng chì kẽm, 01 điểm khai thác quặng thiếc, 03 điểm khai thác quặng titan, 01 điểm khai thác Vonfram đa kim, 04 điểm khai thác vàng, 02 điểm khai thác đôlômit, 02 điểm khai thác barit, 02 điểm khai thác Phôtphorit,… Tổng diện tích đất trong hoạt động khai thác khoáng sản là 3191,52 ha, chiếm gần 1% diện tích đất tự nhiên của tỉnh [1]

Trong quá trình khai thác đã thải ra một khối lượng lớn chất thải rắn (đất

đá thải), làm suy giảm diện tích đất, mất đất canh tác Với khai thác dựa trên công nghệ khai thác lộ thiên (với hệ số bóc từ 7,5 - 13 m3/tấn quặng) thường thải ra lượng đất đá rất lớn tạo thành những bãi thải khổng lồ, như các bãi thải của mỏ sắt Trại Cau (gần 2 triệu m3

đất đá thải/năm), mỏ than Khánh Hòa (gần

3 triệu m3

đất đá thải/năm), mỏ than Phấn Mễ (hơn 1 triệu m3 đất đá thải/năm) với độ cao bãi thải từ 100 đến 250 m [1]

+ Công ty TNHH Xây dựng và Phát triển nông thôn miền núi được cấp giấy phép năm 2002 khai thác quặng chì kẽm tại mỏ Bản Tèn (xã Văn Lăng, Huyện Đồng Hỷ) có trữ lượng khoảng 60.000 tấn, chủ yếu dùng công nghệ khai thác hầm lò, sản lượng khai thác năm 2007 là 9.321 tấn quặng nguyên khai

+ Chi nhánh Công ty CP khoáng sản Bắc Kạn tại Thái Nguyênn được cấp giấy phép năm 2005 khai thác quặng chì kẽm tại mỏ Phú Đô (xã Yên Lạc, huyện Phú Lương) có trữ lượng khoảng 50.000 tấn quặng, chủ yếu dùng công nghệ khai thác hầm lò Sản lượng khai thác năm 2005-2006 là 1.100 tấn quặng nguyên khai; năm 2007 là 1.966 tấn quặng nguyên khai;

+ Ngoài ra còn một số điểm mỏ có các đối tượng khai thác không phép, bất hợp pháp làm tổn thất tài nguyên, phá vỡ điều kiện địa chất tự nhiên nên gây khó khăn cho công tác điều tra địa chất chi tiết sau này, môi trường bị ảnh hưởng nặng nề chủ yếu ở một vài điểm mỏ khu vực huyện Đồng Hỷ, Phú Lương và Đại Từ

Bảng 1.1 Sản lượng khai thác chì kẽm tại một số mỏ

- Thực trạng hoạt động khai thác quặng sắt

Trang thiết bị và công nghệ khai thác: Công nghệ khai thác của mỏ sắt Trại

Cau là phương pháp khai thác lộ thiên với chiều cao tầng H = 8m, gác nghiêng tầng  = 650 Tiến hành mở vỉa bằng máy gạt C-100 và TZ-130, dùng máy khoan đập CZ-20M để khoan nổ mìn Xúc bốc quặng bằng máy xúc gàu thuận (W-1001

và W-1002) dung tích gàu là 1m3 Vận tải quặng về xưởng tuyển bằng ôtô Kpaz

có tải trọng 12 tấn để chuyên chở đất đá thải Mới đây mỏ được trang bị thêm một

số máy xúc thuỷ lực gàu ngược của Hàn Quốc và của Mỹ với dung tích gàu là 1,5m3 Các mỏ sắt đều được khai thác bằng phương pháp lộ thiên với công nghệ khai thác còn yếu kém, kết hợp giữa cơ giới và bán cơ giới, giữa quy mô công

363.585 17.000 c.h.đ c.h.đ

536.534 17.200

37 1.100

431.666 17.000 k.b.c k.b.c

502.977 17.000

- 5.227

332.967 17.000 Dừng khai thác

(Nguồn: Báo cáo số 1017/STNMT-KS ngày 19/6/2007 V/v đánh giá hiệu quả

việc khai thác chế biến TNKS trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên) [1]

Ghi chú: T.Cau – Trại Cau; Đ.Từ - Đại Từ; H.Thg – Hà Thượng; c.h.đ - chưa hoạt động; k.b.c - không báo cáo; t.kế - thiết kế

+ Công ty CP Gang Thép Thái Nguyên khai thác mỏ quặng sắt khu vực Trại Cau (huyện Đồng Hỷ) gồm các điểm mỏ: Quang Trung, Thác Lạc, Chỏm Vung, Núi Quặng, Hàm Chim; Mỏ được Trung Quốc thiết kế, đưa vào sản xuất năm 1963, dùng công nghệ khai thác lộ thiên và tuyển rửa với công suất 350.000 tấn/năm Diện tích mặt bằng sản xuất của mỏ khoảng 1.737.952,9 m2

Sản lượng quặng nguyên khai khoảng 423.000 tấn/năm

+ Ngoài ra còn một số doanh nghiệp khai thác không phép, không có thiết kế mỏ, làm tổn thất tài nguyên, môi trường bị ảnh hưởng nặng nề chủ yếu ở khu vực Trại Cau, Đồng Hỷ và một vài điểm mỏ ở Phú Lương,

Đại Từ…

Hiện chỉ có Công ty CP Gang Thép Thái Nguyên là đang tiến hành khai thác, chế biến và sử dụng quặng sắt ở quy mô công nghiệp Trong giai đoạn 2002 – 2005, mỏ sắt Trại Cau đều khai thác vượt so với thiết kế ban đầu Vào năm 2003 mỏ khai thác vượt thiết kế gần 200 tấn Hồ quặng đuôi đã chứa quá mức thiết kế: đập được đắp đến cốt +69 mét, thiết kế chỉ cho phép chất tải đến cốt +67mét và chứa 1,5 triệu m3, hiện tại đập đã đổ tràn và chứa khoảng 1,75 triệu m3

chất thải của nhà máy tuyển khóang, công ty đã đưa ra những giải pháp tình thế khắc phục, nhưng hiện tượng bùn nước tràn bờ vẫn còn tạo

ra nguy cơ và gây khó khăn cho sản xuất

Hoạt động khai thác có những ảnh hưởng rất lớn đến khả năng canh tác nông nghiệp tại các khu vực gần mỏ khai thác Ô nhiễm môi trường tại khu vực mỏ thiếc Đại Từ, mỏ sắt Trại Cau,…đã làm suy giảm nghiêm trọng chất lượng đất canh tác nông nghiệp, ảnh hưởng đến năng suất cây trồng, ảnh hưởng rất lớn đến môi trường đất tại khu vực mỏ và xung quanh

mỏ Quá trình khai thác, bốc xúc lượng lớn đất đá và đổ thải đã làm giảm diện tích đất canh tác nông nghiệp, gây ô nhiễm lý hoá đất, làm khả năng giữ nước và các chất dinh dưỡng của đất bị suy giảm Bên cạnh đó, một số tác nhân gây ô nhiễm như KLN có khả năng tích luỹ trong đất, qua đó có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nông sản và gián tiếp ảnh hưởng đến sức khoẻ con người

1.1.2 Nguồn gốc gây ô nhiễm và các yếu tố ảnh hưởng tới hàm lượng KLN trong đất

1.1.2.1 Sự ô nhiễm đất do khai thác khoáng sản

Nguyên vật liệu, nhiên liệu để xây dựng cơ sở hạ tầng và chế tạo những

vật dụng phục vụ đời sống con người, điều được khai thác ra từ lòng đất, và một phần trên mặt đất Việc khai thác khoáng sản trên trái đất ngày càng được

tăng cường và đã góp phần rất lớn vào việc tác động xấu đến môi trường, thậm chí đưa đến mất cân bằng sinh thái

Khoáng sản là một loại tài nguyên không tái tạo, ít khi ở dạng đơn khoáng mà thường hình thành những tập hợp khoáng vật khác nhau Tùy theo điều kiện thành tạo mà hình thành các khoáng sản có trữ lượng và quy mô từ nhỏ, vừa đến lớn và cực lớn

Khả năng sử dụng khoáng sản gắn với lịch sử tiến hóa của nhân loại qua các thời kỳ đồ đá, đồ sắt, đồ đồng… khoáng sản có thể sử dụng trực tiếp hoặc sau khi chế biến sơ bộ Nhưng để sử dụng trong các ngành kỹ thuật cao đòi hỏi phải chế biến sâu qua nhiều quá trình công nghệ phức tạp như các ngành điện, điện tử, cơ khí, năng lượng nguyên tử, hàng không và vũ trụ… Các đuôi thải của quá trình khai thác, chế biến và sử dụng khoáng sản có thể nghiên cứu sử dụng cho các ngành công nghiệp khác nhau

Trình độ công nghệ khoáng sản phụ thuộc vào trình độ phát triển khoa học kỹ thuật, kinh tế xã hội khu vực và mỗi nước Vì trữ lượng khoáng sản là nhất định nên mỗi khu mỏ có tuổi thọ tương ứng với công suất dự kiến khai thác Ngành công nghiệp khoáng sản đòi hỏi công tác đầu tư và xây dựng cơ bản thường xuyên, đồng thời luôn gắn với bảo vệ tài nguyên, bảo vệ con người và bảo vệ môi trường

Vấn đề môi trường trong các khâu của hoạt động khai thác khoáng sản:

Ít có ngành công nghiệp nào lại có ảnh hưởng suốt trong các giai đoạn thực hiện và có tác động tương đối toàn diện đến các thành phần môi trường như các dự án phát triển khoáng sản

Những tác động và hệ quả của môi trường do các dự án phát triển khoáng sản phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

* Loại khoáng sản chủ yếu

* Phương pháp khai thác lộ thiên hay hầm lò

* Phương pháp chuẩn bị quặng (đập, xay, nghiền, sàng, phân cấp)

* Công nghệ tuyển

* Công nghệ xử lý tiếp theo (luyện kim, hóa học, vi sinh, tổ hợp…)

* Lớp đất phủ trên mặt khu mỏ: đá, phong hóa trầm tích

* Ðịa hình khu mỏ

* Thủy văn: hệ thống nước mặt, nước ngầm

* Khí hậu: ẩm, khô, nóng, lạnh…

* Sinh thái: rừng, động vật hoang dã, cây trồng vật nuôi

* Những yếu tố xã hội, kinh tế và văn hóa có liên quan đến khu vực đất

sẽ được sử dụng trong khu mỏ, cơ sở hạ tầng và dân cư

Các hoạt động khai mỏ thải ra một lượng lớn các KLN vào dòng nước và góp phần gây ô nhiễm cho đất Môi trường đất tại các mỏ khai thác vàng mới khai trường thường có độ kiềm cao (pH: 8-9), ngược lại các mỏ khai thác vàng

cũ, thường có đọ axits mạnh (pH: 2,5-3,5); dinh dưỡng đất thấp và hàm lượng kim loại nặng rất cao Chất thải ở đây thường là nguồn gây ô nhiễm môi trường,

cả phần trên bề mặt và dưới đất sâu Ở Úc, chất thải từ các mỏ vàng chứa hàm

lượng KLN vượt tiêu chuẩn cho phép rất nhiều lần (thể hiện bảng 1.3) [35]

Bảng 1.3 Hàm lượng KLN trong chất thải của một số

sử dụng tổng hợp tài nguyên khoáng sản hình thành công nghệ ít hoặc không phế thải Qua đó đảm bảo được chất lượng môi trường nơi khai mỏ và cuộc sống cộng đồng địa phương

1.1.2.2 Một số nguồn khác gây ô nhiễm KLN trong đất

a/ Quá trình khoáng hoá đá

Nguồn từ quá trình phong hoá đá: Nguồn này phụ thuộc nhiều vào đá

mẹ nhưng hàm lượng các kim loại nặng trong đá thường rất thấp, vì vậy nếu không có các quá trình tích lũy do xói mòn, rửa trôi… thì đất tự nhiên ít có khả năng có hàm lượng kim loại nặng cao.[17]

Bảng 1.4 Hàm lượng trung bình một số KLN trong đá và đất (ppm)

Nguyên

tố

Đá bazo (Ba selt)

Đá Axit (Granite)

Đá trầm tích

Vỏ phong hóa

Dao động trong đất

Trung bình trong đất

cơ tiềm tàng cho môi trường.[23]

Các chất thải có khả năng gây ô nhiễm KLN trong đất ở mức độ lớn như chất thải công nghiệp tẩy rửa, công nghiệp phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, thuốc nhuộm, màu vẽ, thuộc da, pin, khoáng chất, [23]

Nước thải từ cống rãnh thành phố bao gồm cả nước thải sinh hoạt và

công nghiệp cũng chứa nhiều KLN (Bảng 1.5)

Bảng 1.5 Hàm lượng các kim loại trong bùn cống rãnh đô thị

1998 [8] thì sự tác động của nước thải nên đất khu vực công ty pin Văn Điển

có dấu hiệu ô nhiễm Zn cao, hàm lượng Zn chiết xuất HNO3 1N rất cao, dao động trong khoảng 198,76-268,25 ppm.[8]

c/ Ô nhiễm KLN do hoạt động nông nghiệp

Quá trình sản xuất nông đã làm tăng đáng kể các KLN trong đất Các loại thuốc bảo vệ thực vật thường chứa As, Hg, Cu, trong khi các loại phân bón hoá học lại chứa các nguyên tố Cd, Pd, As

Bảng 1.6 Hàm lượng các KLN trong nguồn phân bón nông nghiệp (ppm)

Bùn cống thải

Phân chuồng

Nước tưới TBVTV

(Nguồn: Lê Văn Khoa, 2004)[16]

Cadimi có trong nhiều nguyên liệu dùng để sản xuất phân lân và vôi Hàm lượng Cu, Zn, Pb, trong các loại phân hoá học (urre, Ca(HCO3)2, Sufat-

Fe, Cu ) và khối lượng KLN nhiễm vào đất theo đường phân bón là rất lớn Khả năng ngấm, rửa trôi và cây không hấp thụ hết là nguyên nhân gây ô nhiễm, suy thoái chất lượng đất

Có nhiều loại thuốc diệt nấm, trừ sâu gây hại cho mùa màng là các mối của KLN Ví dụ như: HgCl2 và các hợp chất thuỷ ngân hữu cơ là thuốc diệt vật gây hại như sên cạn Trong quá trình sử dụng chắc chắn Hg sẽ xâm nhập vào chuỗi thức ăn, gây hiện tượng phóng đại sinh học Khi đó tác động tới không chỉ động thực vật mà ngay cả sức khoẻ con người chúng ta [44]

1.1.2.3 Các tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong đất

Tùy theo từng mục đích sử dụng đất, từng điều kiện kinh tế xã hội, các quốc gia khác nhau đưa ra các tiêu chuẩn để xác định mức độ ô nhiễm KLN trong đất khác nhau

Ở Úc và New Zealand, giới hạn cho phép KLN trong đất được quy định

ở bảng 1.7 dưới đây

Bảng 1.7 Giới hạn ô nhiêm đất ở Úc và New Zealand

trong đất cũng được các nước phát triển quy định khác nhau (bảng 1.8)

Bảng 1.8 Hàm lượng KLN tối đa cho phép đối với đất nông nghiệp

khác nhau (bảng 1.9) Trong đó, đối với mục đích sử dụng đất nông nghiệp

giới hạn KLN cho phép là thấp nhất

Bảng 1.9 Giới hạn tối đa cho phép hàm lượng một số KLN trong đất

Đơn vị (mg/kg)

Nguyên

tố

Đất sử dụng cho

MĐ lâm

nghiệp

Đất sử dụng cho MĐ dân sinh vui chơi

Đất sử dụng cho MĐ Thương mại

và dịch vụ

Đất sử dụng cho

MĐ Nông nghiệp

Đất sử dụng cho

MĐ Công nghiệp

(Nguồn: Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) – 7209 – 2002) [13]

1.1.3 Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường và cơ chế xử lý ô nhiễm kim loại nặng bằng biện pháp sinh học

1.1.3.1 Cơ chế xử lý ô nhiễm KLN

a/ Khái quát về công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm

Công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm (phytoremediation) là phương pháp

sử dụng thực vật để hấp thụ, chuyển hóa, cố định hoặc phân giải chất ô nhiễm trong đất, nước Thuật ngữ “phytoremediation” bắt nguồn từ “phyto” (Theo nghĩa Hy Lạp là thực vật) và “Remediation” (Theo nghĩa Latinh là xử lý)

Khả năng thích nghi của thực vật trong môi trường ô nhiễm đã được biết từ lâu, nhưng mãi đến năm 1991, thuật ngữ này mới được đặt tên bởi Ilya Raskin – một nhà khoa học Mỹ gốc Nga, khi quan tâm nghiên cứu tìm công nghệ xử lý KLN, loại chất ô nhiễm mà công nghệ vi sinh lúc bấy giờ chưa giải quyết được

Công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm có thể dùng để xử lý các chất như KLN, thuốc trừ sâu, dung môi, thuốc súng, dầu mỏ, các hợp chất hữu cơ đa vòng thơm, nước rỉ rác, nước thải nông nghiệp, chất thải khai khoáng và các chất ô nhiễm phóng xạ [48]

Trong những năm qua một số tạp chí hàng đầu trên thế giới đã xuất bản các ấn phẩm tập chung vào các khía cạnh khác nhau của công nghệ này Công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm nhằm mục đích tìm kiếm hướng tiếp cận mới hiệu quả về kinh tế và than thiện với môi trường để loại bỏ kim loại độc hại từ các vùng chứa chất thải nguy hại

Quá trình hút tách KLN nhờ thực vật hay còn gọi là quá trình tích lũy nhờ thực vật là quá trình hấp thu và chuyển hóa các KLN trong đất thông qua

rễ vào các cơ quan khí sinh của thực vật Các loài thực vật có khả năng này được gọi là các loài thực vật siêu tích tụ, chúng có khả năng hấp thu một lượng lớn các KLN một cách không bình thường so với các loài thực vật khác (ví dụ hấp thụ 0,1% đối với Cr, Cu, Ni hoặc 1% đối với Zn, Mn trong thân) Các loài siêu tích tụ phân bố rộng trong hệ thống thực vật, tuy nhiên về đặc điểm canh tác, phòng trừ dịch bệnh, nhu cầu dinh dưỡng, sinh lý của các đối tượng này chưa được biết nhiều [48]

Quá trình hút tách các chất nhờ thực vật là việc sử dụng các loài thực vật siêu tích tụ để loại bỏ kim loại trong đất bằng cách hấp thu kim loại từ rễ chuyển lên thân, sau đó các chất ô nhiễm trong thân sẽ được thu hoạch, xử lý tiếp như là các chất thải nguy hại hoặc xử lý bằng cách phục hồi kim loại Tùy thuộc vào KLN ô nhiễm mà lựa chọn một loài thực vật hay kết hợp nhiều loài

để trồng xử lý, tuy nhiên cần phải tiến hành thử nghiệm để xác định các đặc điểm thích hợp để đảm bảo cho quá trình sinh trưởng, phát triển của thực vật

Sau thời gian trồng nhiều tuần hoặc nhiều tháng, thực vật được phân tích hàm lượng kim loại, và nếu thích hợp sẽ thu hoạch đem thiêu đốt hoặc ủ

để phục hồi kim loại Nếu cần thiết quá trình này có thể lặp lại để loại bỏ các chất ô nhiễm đến dưới giới hạn cho phép Cũng có thể sử dụng nhiều loài thực vật trên cùng một vị trí hoặc là trồng theo thứ tự thời gian để loại bỏ được nhiều hơn một chất ô nhiễm Nếu thực vật thu hoạch được thiêu đốt, tro phải được xử lý như đối với chất thải nguy hại Tuy nhiên, lượng tro đem đi xử lý

sẽ ít hơn 10% so với phương pháp chôn lấp chất ô nhiễm thông thường EPA,1999 [43]

b/ Cơ chế xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất

Công nghệ thực vật xử lý KLN trong đất là một dạng của công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm Đây là loại công nghệ bao gồm phức hệ các cơ chế khác nhau của mối quan hệ giữa thực vật và môi trường đất

* Cơ chế chiết tách chất ô nhiễm bằng thực vật

Quá trình chiết tách chất ô nhiễm bằng thực vật là quá trình xử lý chất độc đặc biệt là KLN, bằng cách sử dụng các loài thực vật hút chất ô nhiễm qua rễ sau

đó chuyển hóa lên các cơ quan trên mặt đất của thực vật Chất ô nhiễm tích lũy vào thân cây và lá, sau đó thu hoạch và loại bỏ khỏi môi trường

* Cơ chế cố định chất ô nhiễm bằng thực vật

Quá trình xói mòn, rửa trôi và thẩm thấu có thể di chuyển chất ô nhiễm trong đất vào nước mặt, nước ngầm Cơ chế cố định chất ô nhiễm nhờ thực vật là cách mà chất ô nhiễm tích lũy ở rễ cây và kết tủa trong đất Quá trình diễn ra nhờ chất tiết ở rễ thực vật cố định chất ô nhiễm và khả năng linh động của kim loại trong đất Thực vật được trồng trên các vùng đất ô nhiễm cũng

cố định được đất và có thể bao phủ bề mặt dẫn đến làm giảm sói mòn đất Ngăn chặn khả năng tiếp xúc trực tiếp giữa chất ô nhiễm và động vật Lê Văn Khoa và cs (2010) [18]

* Cơ chế xử lý chất ô nhiễm nhờ quá trình thoát hơi nước ở thực vật

Thực vật có thể loại bỏ chất độc trong đất thông qua cơ chế thoát hơi nước Đối với quá trình này, chất ô nhiễm hòa tan được hấp thụ cùng với nước vào rễ, chuyển hóa lên lá và bay hơi vào không khí thông qua khí khổng

* Ưu điểm và hạn chế của công nghệ thực vật xử lý KLN trong đất

- Ưu điểm:

Công nghệ thực vật xử lý KLN trong đất có các ưu điểm như: Có thể sử dụng trên quy mô rộng, trong khi các công nghệ khác không thực hiện được Đây

là giải pháp lâu dài, bởi vì chất ô nhiễm có thể bị khoáng hóa Sinh khối thực vật

có thể sử dụng như là nguyên liệu, nhiên liệu, đồ mỹ nghệ, thực phẩm, phát điện, làm sợi,… Làm giảm xói mòn đất, dẫn đến giảm ô nhiễm sông, hồ Sinh khối thực vật chứa các chất ô nhiễm có thể chiết, phục hồi lại như một nguồn tài nguyên Ví

dụ: sinh khối chúa Zn, một chất dinh dưỡng sẽ được chuyển đến những nơi thiếu

Zn để bổ sung vào nguồn thức ăn cho động vật.[40]

Công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm có thể được sử dụng để xử lý tại chỗ hoặc chuyển chỗ Xử lý tại chỗ luôn được cân nhắc ưu tiên, bởi vì nó giảm thiểu mức độ xáo trộn đất và giảm mức độ phát tán ô nhiễm thông qua không khí và nước

Mặt khác, công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm là công nghệ xanh, thân thiện với môi trường, tạo ra sự thẩm mỹ nên cộng đồng dễ chấp nhận [48]

Công nghệ thực vật không đòi hỏi các dụng cụ đắt tiền, các chuyên gia

có trình độ cao và tương đối dễ dàng thực hiện Nó có khả năng xử lý thường xuyên ở một vừng rộng lớn với nhiều chất ô nhiễm khác nhau

Tuy nhiên ưu điểm lớn nhất của công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm là chi phí thấp hơn so với các công nghệ thông thường [48],[27]

+ Khí hậu và các yếu tố vật lý, hóa học, nồng độ chất ô nhiễm ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng, phát triển của các loài thực vật Các nhà khoa học cho rằng: chỉ có những vùng đất ô nhiễm nhẹ mới có thể sử dụng được phương pháp này, vì hầu hết các loài thực vật không thể sinh trưởng trong điều kiện môi trường ô nhiễm nặng

+ Chất ô nhiễm hòa tan có thể thẩm thấu ra ngoài vùng rễ phụ thuộc vào yếu tố ngăn chặn

+ Thực vật dùng để xử lý ô nhiễm thường bị giới hạn về chiều dài rễ + Sử dụng các loài thực vật nhập nội có thể ảnh hưởng đến đa dạng sinh học

+ Xử lý thực vật sau xử lý ô nhiễm cũng cần được quan tâm Sinh khối thực vật thu hoạch từ quá trình xử lý ô nhiễm được xếp vào loại nào, xử lý ra sao? Vì vậy cần phải tiêu thụ và xử lý thích hợp

Nói chung những lợi ích và hạn chế của công nghệ thực vật dùng trong

xử lý ô nhiễm cần phải được đánh giá đối với từng dự án cụ thể để xác định loại công nghệ nào là phù hợp nhất Vì vậy việc kết hợp các cơ chế khác nhau

để xử lý ô nhiễm môi trường được cho là có tính khả thi nhất [40]

1.1.3.2 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến quá trình hấp thu KLN của thực vật

Khả năng linh động và tiếp xúc sinh học của KLN chịu ảnh hưởng lớn bởi các đặc tính lý hóa của môi trường đất như: pH, hàm lượng khoáng sét, chất hữu cơ, CEC và nồng độ KLN trong đất Thông thường pH thấp, thành phần cơ giới nhẹ, độ mùn thấp thì thực vật hút KLN mạnh

Để phát triển hiệu quả công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm, các đặc tính của thực vật và các đặc tính của môi trường đất cần được khảo sát, đánh giá kĩ lưỡng Quá trình canh tác và khả năng di truyền của thực vật cần được tối ưu hóa để phát triển công nghệ này

Khả năng tích lũy kim loại trong thân với hàm lượng cao có thật sự quan trọng đối với quá trình xử lý kim loại trong đất hay không đã được bàn luận Một số kết quả nghiên cứu [40] cho thấy, thực vật có sinh khối cao trồng trong môi trường đất ô nhiễm và pH thấp, Khả năng hấp thụ Zn tang và tính độc của Zn đã làm giảm 50% sản lượng Ví dụ như: ngô và cải trong điều kiện thuận lợi, các loài thực vật có thể đạt 20 tấn sinh khối khô/ha Trong trường hợp đất ô nhiễm đồng thời cả Zn và Cd ở mức 100mg Zn, 1mg Cd cây trồng

bị giảm sản lượng đáng kể khi hàm lượng Zn trong thân đạt 500mg/kg lúc thu hoạch Bởi vì Cd ít độc hơn Zn 100 lần, độc tính đối với thực vật của Zn là yếu tố kiểm soát sản lượng thực vật Khi sản lượng giảm 50% (10t/ha), sinh khối khô chứa 500mg/kg, thực vật chỉ loại bỏ 5kg Zn/ha/năm Cây T.caerulescens có thể loại bỏ cả Zn và Cd, có sản lượng thấp hơn các loài trên nhưng có thể chống chịu cao đến 25,000mg Zn/kg mà không bị giảm sản lượng Thậm chí khi sản lượng thấp (5tấn/ha) điểm bắt đầu giảm sản lượng –

Zn được loại bỏ cũng tới 125kg/ha Như vậy, có thể kết luận rằng khả năng siêu tích tụ và chống chịu cao quan trọng hơn khả năng cho sinh khối cao Một số tác giả khác cho rằng: sản lượng quan trọng hơn 2 lần so với đặc điểm siêu tích tụ, nhưng các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và ngoài thực địa đều cho thấy các loài đó có thể đạt được 5 tấn/ha trước khi sinh sản để tăng cả sản lượng và nồng độ kim loại trong thân Hơn nữa việc tái chế kim loại trong thân với mục đích thương mại đối với các loài siêu tích tụ tốt hơn là phải trả tiền để xử lý sinh khối [40]

Trong một số trường hợp, để xử lý một nguyên tố trong đất bằng thực vật đòi hỏi phải bổ sung vào đất các yếu tố khác, bởi vì hóa tính đất hoạc thực vật làm giảm khả năng hấp thụ và chuyển hóa lên thân Khi thêm yếu tố kìm như HEDTA, EDTA vào đất khả năng hòa tan và linh động của KLN tăng, tiếp xúc với thực vật dễ dàng hơn.[9]

1.1.3.3 Một số vấn đề môi trường cần quan tâm đối với công nghệ thực vật

xử lý ô nhiễm KLN

Có rất nhiều vấn đề cần quan tâm về mặt môi trường liên quan đến việc

sử dụng công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm Một trong mối quan tâm lớn nhất

là vấn đề sức khỏe con người Liệu các loài thực vật tích lũy kim loại có tác động đến chuỗi thức ăn thông qua động vật ăn cỏ và côn trùng hay không? [27] Ví dụ: chất ô nhiễm trong phấn hoa của các loài thực vật tích tụ sau khi

sử dụng để xử lý chất ô nhiễm có phát tán vào côn trùng khác nhau bằng ong

và côn trùng khác hay không? Các loài côn trùng tiêu hóa KLN có đưa vào chuỗi thức ăn hay không?,v v

Các vấn đề quan tâm khác bao gồm hậu quả tác động của các hoạt động

xử lý đến mùa màng và thực vật vùng lân cận như phát tán thuốc trừ sâu, các loài thực vật ngoại lai Sử dụng các loài thực vật nhập nội cần quan tâm bởi vì rủi ro tiềm tàng về tác động đến sự đa dạng sinh học thực vật ở vùng bản địa Vấn đề này có thể giải quyết bằng cách sử dụng các loài thực vật bản địa ở một vùng cụ thể hoặc sử dụng các loài nhập nội vô sinh [27]

Để xem xét các nội dung về môi trường với các nguy cơ từ sinh thái trong suốt quá trình xử lý đất, việc đánh giá rủi ro sinh thái cần được chú ý

quan tâm Đó là yếu tố có ý nghĩa lớn trong việc quyết định thành công hay không của công nghệ xử lý ô nhiễm bằng thực vật

1.2 Tổng quan về ô nhiễm KLN trong đất và một số phương pháp xử lý ô nhiễm truyền thống

1.2.1 Khái niệm về KLN và tác hại của chúng

Thuật ngữ “Kim loại nặng” được từ điển hóa học định nghĩa là các kim loại có tỷ trọng lớn hơn 4 hoặc 5 Đối với các nhà độc tố học, thuật ngữ “Kim loại nặng” chủ yếu dùng để chỉ các kim loại có nguy cơ gây nên các vấn đề môi trường bao gồm: As, Cd, Cu, Zn, Pb, Hg, Ni, Mn, Cr, Fe [10]

Một định nghĩa khác cho rằng, kim loại nặng là những nguyên tố có đặc tính kim loại và có số nguyên tử lớn hơn 20 Các nguyên tố này thường ở dạng vết trong môi trường đất tự nhiên Các kim loại nặng phổ biến nhất là:

Cd, Cr, Cu, Zn, Pb, Hg Trong đó Cu và Zn là các nguyên tố vi lượng có vai trò quan trọng đối với quá trình trao đổi chất trong tế bào và là thành phần, cấu trúc của các protein và enzyme Tuy nhiên các nguyên tố vi lượng nói riêng và các KLN nói chung ở nồng độ cao là yếu tố cực kì độc hại đối với quá trình trao đổi chất của tế bào Vì vậy ô nhiễm đất bởi tác nhân KLN có thể dẫn đến mất cân bằng của các loài động, thực vật bậc cao đặc biệt trong môi trường đất bị ô nhiễm KLN với nồng độ cao, thực vật phát triển kém, độ che phủ bề mặt thấp, hậu quả là các KLN sẽ xâm nhập vào nguồn nước mặt

và nước ngầm.(Lasat, 2000) [46]

Trong những năm gần đây, ô nhiễm KLN đã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học vì tính chất bền vững của chúng Độc tính của KLN đối với sinh vật liên quan đến cơ chế oxy hóa và độc tính gen Tác hại của KLN đối với động vật và con người là làm tổn hại hoạc giảm chức năng của hệ thần kinh trung ương, giảm năng lượng sinh học, tổn hại đến cấu trúc của máu, phổi, thận, gan, và các cơ quan khác Tiếp xúc với KLN trong thời gian dài có thể ảnh hưởng mãn tính đến thể chất, cơ và quá trình thoái hóa hệ thần kinh dẫn đến biểu hiện các bệnh Parkinson, bệnh teo cơ, bệnh đa xơ cứng…Hơn nữa KLN còn làm tăng các tương tác dị ứng và gây nên đột biến gen, cạnh

tranh với các kim loại cần thiết trong cơ thể ở các vị trí liên kết sinh hóa và phản ứng như các kháng sinh giới hạn rộng chống lại cả vi khuẩn có lợi và có hại Độc tính KLN trong chuỗi thức ăn là một trong những vấn đềbức xúc về môi trường và sức khỏe cộng đồng trong xã hội công nghiệp ngày nay

1.2.2 Tính độc của một số loại kim loại nặng

Tính độc của kim loại nặng đã được khẳng định từ lâu nhưng không phải tất cả chúng đều độc hại đến môi trường và sức khoẻ của con người Độ độc và không độc của kim loại nặng không chỉ phụ thuộc vào bản thân kim loại mà nó còn liên quan đến hàm lượng trong đất, trong nước và các yếu tố hoá học, vật lý cũng như sinh vật Một số các kim loại như Pb; Cd; Hg khi được cơ thể hấp thu chúng sẽ làm mất hoạt tính của nhiều enzim, gây nên một

số căn bệnh như thiếu máu, sưng khớp Trong tự nhiên kim loại nặng thường tồn tại ở dạng tự do, khi ở dạng tự do thì độc tính của nó yếu hơn so với dạng liên kết, ví dụ khi Cu tồn tại ở dạng hỗn hợp Cu - Zn thì độc tính của nó tăng gấp 5 lần khi ở dạng tự do.[10]

1.2.2.1 Tính độc của Arsenic (As)

- Đối với cây trồng: Arsenic được nhiều người biết đến do tính độc của một số hợp chất có trong nó Sự hấp thụ As của nhiều cây trồng trên đất liền không quá lớn, thậm chí ở đất trồng tương đối nhiều As, cây trồng thường không có chứa lượng As gây nguy hiểm As khác hẳn với một số kim loại nặng bình thường vì đa số các hợp chất As hữu cơ ít độc hơn các As vô cơ Lượng

As trong các cây có thể ăn được thường rất ít Sự có mặt của As trong đất ảnh hưởng đến sự thay đổi pH, khi độc tố As tăng lên khiến đất trồng trở nên chua hơn, nồng độ pH < 5 khi có sự kết hợp giữa các loại nguyên tố khác nhau như

Fe, Al Chất độc ảnh hưởng từ As làm giảm đột ngột sự chuyển động trong nước hay làm đổi màu của lá kéo theo sự chết lá cây, hạt giống thì ngừng phát triển Cây đậu và những cây họ Đậu Fabaceae) rất nhạy cảm đối với độc tố As

- Đối với con người: Khi lượng độc tố As vượt quá ngưỡng, nhất là trong thực vật, rau cải thì sẽ ảnh hưởng đến sức khoẻ con người, nhiều hơn sẽ gây ngộ độc Nhiễm độc As trong thời gian dài làm tăng nguy cơ gây ung thư bàng

quang, thận, gan và phổi As còn gây ra những chứng bệnh tim mạch như cao huyết áp, tăng nhịp tim và các vấn đề thần kinh Đặc biệt, khi uống nước có nhiễm As cao trong thời gian dài sẽ gây hội chứng đen da và ung thư da [10]

1.2.2.2 Tính độc của Chì (Pb)

Chì là nguyên tố màu xám xanh, rất mềm, có thể cắt bằng dao Hàm lượng chì trong vỏ trái đất là 10-20mg/kg, trong nước biển là 0,03g/m3

Hàm lượng chì có trong các đá khoảng vài mg/kg, trong đất chì dao động từ vài đến

200 mg /kg Chì được coi là nguyên tố độc đối với hầu hết các sinh vật Sự có mặt của chì làm giảm hoạt động của vi sinh vật đất, gây rối loạn quá trình tuần hoàn nitơ, [15]

Là nguyên tố KLN có khả năng linh động kém có thời gian bán hủy trong đất từ 800-6000 năm Theo thống kê của nhiều tác giả hàm lượng chì trong đất trung bình từ 15-25 ppm Ở trong đất, Pb thường nằm ở dạng phức chất bền với các anion (CO2, Cl, SO3, PO4) Trong môi trường trung tính hoặc kiềm, Pb tạo thành PbCO3 hoặc Pb3(PO4)2 ít làm ảnh hưởng đến cây trồng

Sự tăng độ chua có thể làm tăng độ hòa tan của Pb và giảm độ chua thường tăng sự tích lũy của chì do kết tủa Chì bị hấp phụ trao đổi chiếm tỉ lệ nhỏ (<5%) hàm lượng Pb có trong đất Trong đất chì có độc tính cao, hạn chế hoạt động của các vi sinh vật và tồn tại khá bền cững dưới dạng phức hệ với các chất hữu cơ Khả năng hấp phụ của chì tăng dần đến Ph mà tại đó hình thành kết tủa Pb(OH)2, sự hòa tan của Pb trong đất tăng lên do quá trình axit hóa trong đất chua.[15]

1.2.2.3 Tính độc của Đồng (Cu)

- Đối với cây trồng: Theo kết quả nghiên cứu nhiều công trình cho thấy

Cu có vai trò rất quan trọng đối với sự phát triển của cây trồng Cây trồng thiếu Cu thường có tỷ lệ quang hợp bất thường, điều này cho thấy Cu có liên quan đến mức phản ứng oxit hoá của cây Lý do chính của điều này là trong cây thiếu chất Cu thì quá trình oxit hoá Acid Ascorbic bị chậm, Cu hình thành một số lớn chất hữu cơ tổng hợp với protein, Acid amin và một số chất khác

mà chúng ta thường gặp trong nước trái cây

- Ngoài những ảnh hưởng do thiếu Cu, thì việc thừa Cu cũng xảy ra những biểu hiện ngộ độc mà chúng có thể dẫn tới tình trạng cây chết Lý do của việc này là do dùng thuốc diệt nấm, thuốc trừ sâu, đã khiến cho chất liệu

Cu bị cặn lại trong đất từ năm này qua năm khác, ngay cả bón phân Sulfat Cu cũng gây tác hại tương tự

- Đối với con người: Nguyên liệu dẫn đến ngộ độc Cu của con người có thể là do: uống nước thông qua hệ thống ống dẫn nước bằng Cu, ăn thực phẩm có chứa lượng Cu cao như Chocolate, nho, nấm, tôm…, bơi trong các

hồ bơi có sử dụng thuốc diệt tảo (Algaecides) có chứa Cu để làm vệ sinh hồ, uống bia hay rượu đế mà cả hai được lọc với Cu sulfides Đây là một chất độc đối với động vật: Đối với người 1g/1kg thể trọng đã gây tử vong, từ 60 -100mg/1kg gây buồn nôn Cu ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ do sự thiếu hụt cũng như dư thừa Cu thiết yếu cho việc sử dụng sắt (Fe), bệnh thiếu máu do thiếu hụt Fe ở trẻ em đôi khi cũng được kết hợp với sự thiếu hụt Cu [10]

1.2.2.4 Tính độc của Cadmium (Cd)

- Đối với cây trồng: Rau diếp, cần tây, củ cải, cải bắp có xu hướng tích luỹ Cd khá cao, trong khi đó củ khoai tây, bắp, đậu tròn, đậu dài được tích luỹ một số lượng Cd nhiều nhất trong các loại thực phẩm, lá cà chua được tìm thấy tích luỹ Cd khoảng 70 lần so với lá cà rốt trong cùng biện pháp trồng trọt giống nhau Trong các cây, Cd tập trung cao trong các rễ cây hơn các bộ phận khác ở các loài yến mạch, đậu nành, cỏ, hạt bắp, cà chua, nhưng các loài này

sẽ không phát triển được khi tích luỹ Cd ở rễ cây Tuy nhiên, trong rau diếp,

cà rốt, cây thuốc lá, khoai tây, Cd được chứa nhiều nhất trong lá Trong cây đậu nành, 2% Cd được tích luỹ hiện diện trong lá và 8% ở các chồi Cd trong

mô cây thực phẩm là một yếu tố quan trọng trong việc giải quyết sự tích luỹ chất Cd trong cơ thể con người Sự tập trung Cd trong mô thực vật có thể gây

ra thông tin sai lệch của quần thể.[25]

- Đối với con người: Cd trong môi trường thường không độc hại nhiều nhưng nguy hại chính đối với sức khoẻ con người từ Cd là sự tích tụ mãn tính của nó ở trong thận Ở đây, nó có thể gây ra rối loạn chức năng nếu tập trung

ở trong thận lên trên 200mg/kg trọng lượng tươi Thức ăn là con đường chính

mà Cd đi vào cơ thể, nhưng việc hút thuốc lá cũng là nguồn ô nhiễm kim loại nặng, những người hút thuốc lá có thể thấm vào cơ thể lượng Cd dư thừa từ

20 - 35µg Cd/ngày Cd đã được tìm thấy trong protein mà thường ở trong các khối của cơ thể và những protein này có thể tìm thấy trong nấm, đậu nành, lúa

mì, cải bắp và các loại thực vật khác Cd là một kim loại nặng có hại, vào cơ thể qua thực phẩm và nước uống, Cd dễ dàng chuyển từ đất lên rau xanh và bám chặt ở đó Khi xâm nhập vào cơ thể Cd sẽ phá huỷ thận Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy Cd gây chứng bệnh loãng xương, nứt xương, sự hiện diện của Cd trong cơ thể sẽ khiến việc cố định Ca trở nên khó khăn Những tổn thương về xương làm cho người bị nhiễm độc đau đớn ở vùng xương chậu và hai chân Ngoài ra, tỷ lệ ung thư tiền liệt tuyến và ung thư phổi cũng khá lớn ở nhóm người thường xuyên tiếp xúc với chất độc này.[26]

1.2.2.5 Tính độc của Kẽm (Zn)

- Đối với cây trồng: Sự dư thừa Zn cũng gây độc đối với cây trồng khi

Zn tích tụ trong đất quá cao Dư thừa Zn cũng gây ra bệnh mất diệp lục Sự tích tụ Zn trong cây quả nhiều cũng gây một số mối liên hệ đến mức dư lượng

Zn trong cơ thể người và góp phần phát triển thêm sự tích tụ Zn trong môi trường mà đặc biệt là môi trường đất.[25], [26]

- Đối với con người: Zn là dinh dưỡng thiết yếu và nó sẽ gây ra các chứng bệnh nếu thiếu hụt cũng như dư thừa Trong cơ thể con người, Zn thường tích tụ chủ yếu là trong gan, là bộ phận tích tụ chính của các nguyên

tố vi lượng trong cơ thể, khoảng 2g Zn được thận lọc mỗi ngày Trong máu, 2/3 Zn được kết nối với Albumin và hầu hết các phần còn lại được tạo phức chất với λ -macroglobin Zn còn có khả năng gây ung thư đột biến, gây ngộ độc hệ thần kinh, sự nhạy cảm, sự sinh sản, gây độc đến hệ miễn nhiễm Sự thiếu hụt Zn trong cơ thể gây ra các triệu chứng như bệnh liệt dương, teo tinh hoàn, mù màu, viêm da, bệnh về gan và một số triệu chứng khác.[26]

1.2.3 Một số phương pháp xử lý ô nhiễm đất truyền thống

Trước hiện tượng ô nhiễm môi trường đất, nước đang diễn ra ngày càng trầm trọng như hiện nay, các nhà khoa học đã tiến hành các nghiên cứu để bảo

vệ nguồn tài nguyên quan trọng của trái đất Hiện nay các phương pháp giảm thiểu ô nhiễm khá phong phú như các phương pháp kết tủa, sa lắng, hấp phụ, trao đổi ion, tách chiết Trong thời gian gần đây, vấn đề xử lý kim loại nặng trong môi trường đất, nước đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm Tuy vậy, ở Việt Nam cũng mới chỉ là những nghiên cứu bước đầu

Rất nhiều nghiên cứu đã khẳng định, độ chua của đất có ảnh hưởng rất lớn đến độ linh động của kim loại nặng Đây cũng là cơ sở của biện pháp hạn chế sự linh động của kim loại nặng bằng biện pháp kết tủa Trong đất chua có chứa nhiều Fe, Al, Mn, chất hữu cơ thì Cd bị liên kết làm giảm tính linh động Trong đất trung tính hoặc kiềm do bón vôi, Cd bị kết tủa dưới dạng CdCO3 Đất axit Cd trở nên linh động nhất trong khoảng pH = 4,4 - 5,5 Ngược lại trong môi trường đất kiềm, Cd trở nên ít linh động hơn Nên biện pháp chống

ô nhiễm Cd trong đất bằng cách làm tăng pH đất và CEC Đối với vôi và khoáng bón cho cây trồng ở vùng đất bị ô nhiễm đã làm giảm sự hấp thu Cd vào cây, vì vậy pH đất là một trong những yếu tố quan trọng nhất gây ảnh hưởng đến sự hòa tan của Cd trong đất

Biện pháp này cũng được ứng dụng với Pb Bón vôi có thể làm giảm độ hoà tan của Pb (Han và cs, 2004) [45] Ở pH cao, Pb có thể bị kết tủa dưới dạng hyđrôxyt, phosphate, carbonate và có khuynh hướng tạo thành phức hữu

cơ khá ổn định Do đó, khuyến cáo: để giảm sự linh động của Pb cần theo hướng: duy trì pH đất > 6,5, nếu cần thiết phải bón vôi hoặc thêm chất hữu cơ vào đất và phải bố trí cây trồng xa khu đường phố hoặc khu đô thị (Lưu Đức Hải và cs) [19], Khi tiến hành thử nghiệm vai trò của oxýt sắt và một số hợp chất của Fe (II) trong việc giảm khả năng hấp thu As của một số loại rau như suplơ, củ cải đỏ, khoai tây được trồng trên đất bị ô nhiễm As cao đã cho kết quả khả quan, với 0,2% ôxyt sắt cho vào đất đã làm giảm khả năng hấp thu As bởi cây trồng từ 22% - 32%