nghiên cứu khả năng hấp thụ kim loại nặng chì và asen của cây dương xỉ và đơn buốt tại thái nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM  NGUYỄN THỊ HUỆ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ KIM LOẠI NẶNG CHÌ VÀ ASEN CỦA CÂY DƢƠNG XỈ VÀ ĐƠN BUỐT TẠI THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG THÁI NGUYÊN - 2011 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM  NGUYỄN THỊ HUỆ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ KIM LOẠI NẶNG CHÌ VÀ ASEN CỦA CÂY DƢƠNG XỈ VÀ ĐƠN BUỐT TẠI THÁI NGUYÊN CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG Mã Số: 60 85 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS. Nguyễn Thế Đặng THÁI NGUYÊN - 2011 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy giáo cô giáo, các phòng ban và các đơn vị trong và ngoài trường. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Thầy giáo GS.TS. Nguyễn Thế Đặng – Giảng viên khoa Tài nguyên & Môi trường, Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, truyền thụ những kinh nghiệm quý báu, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và viết luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo cô giáo Khoa Tài nguyên và Môi trường, Khoa Sau Đại học, các phòng ban và trung tâm của Trường Đại học Nông lâm, Đại học Thái Nguyên đã hướng dẫn, tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong thời gian tiến hành đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, 25 tháng 09 năm 2011 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Huệ ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực, đầy đủ, rõ nguồn gốc và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn. Tôi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng bảo vệ luận văn, trước khoa và nhà trường về các thông tin, số liệu trong đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, 25 tháng 09 năm 2011 Ngƣời viết cam đoan Nguyễn Thị Huệ iii MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn i Lời cam đoan ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH ix MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục tiêu của đề tài 3 3. Yêu cầu của đề tài 3 4. Ý nghĩa của đề tài 3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài 4 1.1.1. Cơ sở lý luận 4 1.1.1.1. Một số khái niệm 4 1.1.1.2. Tác động của hệ thống sản xuất đến môi trƣờng đất 6 1.1.2. Cơ sở thực tiễn 7 1.1.2.1. Những biện pháp cải tạo đất ô nhiễm KLN phổ biến, tiềm năng và hạn chế 7 1.1.2.2. Ứng dụng biện pháp sinh học cải tạo đất ô nhiễm 8 1.1.3. Cơ sở pháp lý 9 1.2. Tình hình đất bị ô nhiễm KLN trên Thế giới và Việt Nam 9 1.2.1. Tình hình đất bị ô nhiễm KLN trên Thế giới 9 1.2.2. Tình hình đất bị ô nhiễm KLN tại Việt Nam 16 1.3. Sự phân bố, dạng tồn tại và độc tính của KLN trong môi trƣờng đất 24 1.3.1. Sự phân bố và dạng tồn tại của KLN trong đất 24 1.3.2. Độc tính của KLN trong đất 26 iv 1.4. Những nghiên cứu về biện pháp cải tạo đất ô nhiễm KLN và biện pháp sinh học về cải tạo đất bị ô nhiễm 29 1.4.1. Biện pháp cải tạo đất ô nhiễm kim loại nặng 29 1.4.2. Biện pháp sinh học về cải tạo đất bị ô nhiễm kim loại nặng 30 Chƣơng 2 ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 2.1. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 41 2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu 41 2.3. Nội dung nghiên cứu 41 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu 41 2.4.1. Thu thập số liệu và điều tra khảo sát, lấy mẫu 41 2.4.2. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm 42 2.4.3. Phƣơng pháp phân tích 43 2.4.4. Phƣơng pháp tổng hợp và sử lý số liệu 43 2.4.5. Phƣơng pháp đánh giá mức độ hấp thụ kim loại nặng của các loài cây thu thập 43 Chƣơng 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 44 3.1. Điều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội tỉnh Thái Nguyên 44 3.2. Thực trạng ô nhiễm môi trƣờng tỉnh Thái Nguyên 47 3.2.1. Hiện trạng ô nhiễm môi trƣờng nói chung 47 3.2.2. Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng tại Thái Nguyên 53 3.3. Đánh giá khả năng hút KLN của cây Dƣơng xỉ và cây Đơn buốt 56 3.3.1. Đặc điểm thực vật học của cây Dƣơng xỉ và cây Đơn buốt 56 3.3.1.1. Đặc điểm thực vật học của cây Dƣơng xỉ 56 3.3.1.2. Đặc điểm thực vật học của cây Đơn buốt 57 3.3.2. Khả năng hút kim loại nặng của cây Dƣơng xỉ và Đơn buốt 58 3.3.2.1. Hàm lƣợng kim loại nặng trong cây mọc tại các vùng đất bị ô nhiễm 58 3.3.2.2. Đánh giá khả năng hút KLN của cây Dƣơng xỉ và Đơn buốt trong điều kiện thí nghiệm 61 v 3.4. Đề xuất những biện pháp sử dụng cây Dƣơng xỉ và Đơn buốt trong cải tạo đất bị ô nhiễm Pb và As 69 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 71 1. Kết luận 71 2. Đề nghị 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC 77 vi DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT 1. BOD : Nhu cầu oxi sinh học 2. BTNMT : Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng 3. COD : Nhu cầu oxi hóa học 4. CP : Chính phủ 5. DĐ : Di động 6. ĐC : Đối chứng 7. ĐVT : Đơn vị tính 8. KLN : Kim loại nặng 9. KCN : Khu công nghiệp 10. NĐ : Nghị định 11. QCVN : Quy chuẩn Việt Nam 12. QĐ : Quyết định 13. TCCP : Tiêu chuẩn cho phép 14. TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam 15. TS : Tống số 16. TSS : Tổng chất rắn lơ lửng 17. TP : Thành phố 18. TT : Thông tƣ vii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1. Hàm lƣợng của một số kim loại nặng trong một số loại đá 10 Bảng 1.2. Hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc mƣa ở một số nơi 11 Bảng 1.3. Hàm lƣợng kim loại nặng trong một số phân bón và hóa chất nông nghiệp 13 Bảng 1.4. Kim loại nặng ở tầng đất mặt trong một số loại đất ở Việt Nam 17 Bảng 1.5. Kim loại nặng trong đất nông nghiệp ở một số vùng của Việt Nam 18 Bảng 1.6. Hàm lƣợng kim loại nặng trong đất tại khu vực công ty Pin Văn Điển và Orion - Hanel 19 Bảng 1.7. Hàm lƣợng Cd, Pb, As trong đất Bắc Kạn và Thái Nguyên 19 Bảng 1.8. Hàm lƣợng một số kim loại nặng trong các sản phẩm dùng làm phân bón trong nông nghiệp 22 Bảng 1.9. Hàm lƣợng của kim loại nặng trong đất 22 Bảng 1.10. Một số loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao 33 Bảng 1.11. Một số loài thực vật cho sinh khối nhanh có thể sử dụng để xử lý KLN trong đất 34 Bảng 1.12. Khối lƣợng Cu, Zn, Pb cây tích lũy và giảm đi trong đất sau 90 ngày thí nghiệm 37 Bảng 3.1. Diện tích các loại đất chính tỉnh Thái Nguyên 46 Bảng 3.2. Vị trí lấy mẫu đất nghiên cứu 53 Bảng 3.3. Kết quả phân tích hàm lƣợng một số KLN trong đất 54 Bảng 3.4. Đặc điểm thực vật học của cây Dƣơng xỉ 57 Bảng 3.5. Đặc điểm thực vật học của cây Đơn buốt 58 Bảng 3.6. Vị trí lấy mẫu cây nghiên cứu 59 Bảng 3.7. Kết quả phân tích hàm lƣợng kim loại nặng trong cây 59 viii Bảng 3.8. Năng suất cây Dƣơng xỉ trên các mức Pb khác nhau 61 Bảng 3.9. Năng suất cây Dƣơng xỉ trên các mức As khác nhau 62 Bảng 3.10. Khả năng thu hút Pb của cây Dƣơng xỉ trên các mức Pb khác nhau 63 Bảng 3.11. Khả năng thu hút As của cây Dƣơng Xỉ trên các mức As khác nhau 63 Bảng 3.12. Khối lƣợng Pb thu hút của cây Dƣơng xỉ trên các mức Pb khác nhau 64 Bảng 3.13. Khối lƣợng As thu hút của cây Dƣơng xỉ trên các mức As khác nhau 64 Bảng 3.14. Năng suất cây Đơn buốt trên các mức Pb khác nhau 65 Bảng 3.15. Năng suất cây Đơn buốt trên các mức As khác nhau 66 Bảng 3.16. Khả năng thu hút Pb của cây Đơn buốt trên các mức Pb khác nhau 66 Bảng 3.17. Khả năng thu hút As của cây Đơn buốt trên các mức As khác nhau 67 Bảng 3.18. Khối lƣợng Pb thu hút của cây Đơn buốt trên các mức Pb khác nhau 68 Bảng 3.19. Khối lƣợng As thu hút của cây Đơn buốt trên các mức As khác nhau 68 [...]... tôi tiến hành thực hiện đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thụ kim loại nặng Chì và Asen của cây Dương xỉ và Đơn buốt tại Thái Nguyên 3 2 Mục tiêu của đề tài - Đánh giá khả năng sinh trƣởng và sinh khối của cây Dƣơng xỉ và cây Đơn buốt trong các môi trƣờng đất bị ô nhiễm kim loại nặng khác nhau - Đánh giá khả năng hấp thụ kim loại nặng Pb, As của cây Dƣơng xỉ và cây Đơn buốt trong các môi trƣờng đất bị... nhiễm kim loại nặng ở các tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam 3 Yêu cầu của đề tài - Đánh giá sơ bộ tình hình đất bị ô nhiễm KLN tại Thái Nguyên - Đánh giá đƣợc khả năng sinh trƣởng và sinh khối của cây Dƣơng xỉ và Đơn buốt trong điều kiện thí nghiệm - Đánh giá đƣợc khả năng thu hút Pb, As của cây Dƣơng xỉ và Đơn buốt trong điều kiện thí nghiệm - Đề xuất những biện pháp sử dụng cây Dƣơng xỉ và Đơn buốt. .. Pb và As 4 Ý nghĩa của đề tài - Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học: + Nâng cao kiến thức, kỹ năng và rút ra kinh nghiệm thực tế phục vụ cho công tác nghiên cứu sau này + Vận dụng phát huy các kiến thức đó vào thực tế - Ý nghĩa thực tiễn: + Đánh giá đƣợc tiềm năng của cây Dƣơng xỉ, cây Đơn buốt trong cải tạo đất bị ô nhiễm KLN ở Thái Nguyên + Đề tài là một tƣ liệu tham khảo về khả năng hấp thụ. .. lƣợng kim loại nặng ở các đất khác nhau là rất khác nhau Qua nghiên cứu của nhiều tác giả cho thấy hàm lƣợng trung bình của các nguyên tố kim loại nặng trong đất nhƣ sau (Bảng 1.9) Bảng 1.9 Hàm lƣợng của kim loại nặng trong đất (Đơn vị tính: ppm) Kim loại Khoảng dao động Trung bình As 5- 10 - Cd 0,1- 1 0,62 Hg 0,01- 0,06 0,098 Pb 1- 88,8 29,2 Sb - 0,9 Nguồn: Lê Văn Khoa và cs, 2000 [15] 23 Theo nghiên cứu. .. CÁC HÌNH Trang Hình 3.1 Hàm lƣợng Pb ở mẫu đất D1 và D2 khu vực nghiên cứu 54 Hình 3.2 Hàm lƣợng As ở mẫu đất D1 và D2 khu vực nghiên cứu 55 Hình 3.3 Hàm lƣợng Pb trong cây Dƣơng xỉ và Đơn buốt mọc tại vùng đất bị ô nhiễm KLN 59 Hình 3.4 Hàm lƣợng As trong cây Dƣơng xỉ và Đơn buốt mọc tại vùng đất bị ô nhiễm 60 1 MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết của đề tài Hơn 150 năm về trƣớc, con ngƣời đã có... những nghiên cứu bƣớc đầu về kim loại nặng trong đất và đã chỉ ra rằng hàm lƣợng các nguyên tố kim loại nặng (Cu, Pb, Zn, Cd, …) trong đất phụ thuộc nhiều vào nguồn gốc đá mẹ và mẫu chất hình thành nên các loại đất đó Nguyên nhân chính gây đất ô nhiễm KLN ở Việt Nam là sử dụng không hợp lý phân bón, hoá chất bảo vệ thực vật và kích thích sinh trƣởng, các chất thải không qua sử lý ở vùng dân cƣ, đô thị và. .. nguyên nhân rất chủ yếu Trong quá trình sản xuất con ngƣời đã làm tăng đáng kể các nguyên tố kim loại nặng trong đất Các loại thuốc bảo vệ thực vật thƣờng có chứa các kim loại nặng nhƣ As, Pb, Hg Các loại phân bón hóa học đặc biệt là phân photpho thƣờng chứa nhiều As, Cd, Pb Các loại bùn thải thành phố là nguồn có chứa nhiều các kim loại nặng khác nhƣ: As, Pb, Cd, Hg, Zn,…(Bảng 1.3) Hàm lƣợng kim loại. .. nhiễm nói chung và ô nhiễm KLN đã và đang thách thức môi trƣờng Việt Nam, các loại ô nhiễm thƣờng thấy tại các đô thị Việt Nam là ô nhiễm nguồn nƣớc mặt, ô nhiễm bụi, ô nhiễm KLN và chất độc hại nhƣ là chì, thuỷ ngân, arsen [23] 1.3 Sự phân bố, dạng tồn tại và độc tính của KLN trong môi trƣờng đất 1.3.1 Sự phân bố và dạng tồn tại của KLN trong đất * Chì (Pb): Là nguyên tố KLN có khả năng linh động kém,... thực vật khác nhau trong chức năng thu hút kim loại nặng Mặt khác, cần phải xác định đƣợc loại cây, nguồn và khả năng cải tạo của nó để tiến hành các bƣớc tiếp theo trong những thí nghiệm và nhân rộng ra thực tiễn Xuất phát từ những vấn đề thực tế trên, đồng thời đƣợc sự nhất trí của Ban giám hiệu Trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Khoa Sau đại học, đƣợc sự hƣớng dẫn của GS.TS Nguyễn Thế Đặng, chúng... đất và nƣớc bị ô nhiễm bởi các kim loại, các hợp chất hữu cơ, thuốc súng và các chất phóng xạ Thực vật có nhiều phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các ion kim loại trong môi trƣờng Hầu hết, các loài thực vật rất nhạy cảm với sự có mặt của các ion kim loại, thậm chí ở nồng độ rất thấp Tuy nhiên, vẫn có một số loài thực vật không chỉ có khả năng sống đƣợc trong môi trƣờng bị ô nhiễm bởi các kim loại . hấp thụ kim loại nặng Chì và Asen của cây Dương xỉ và Đơn buốt tại Thái Nguyên 3 2. Mục tiêu của đề tài - Đánh giá khả năng sinh trƣởng và sinh khối của cây Dƣơng xỉ và cây Đơn buốt trong. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM  NGUYỄN THỊ HUỆ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ KIM LOẠI NẶNG CHÌ VÀ ASEN CỦA CÂY DƢƠNG XỈ VÀ ĐƠN BUỐT TẠI THÁI NGUYÊN . học của cây Đơn buốt 57 3.3.2. Khả năng hút kim loại nặng của cây Dƣơng xỉ và Đơn buốt 58 3.3.2.1. Hàm lƣợng kim loại nặng trong cây mọc tại các vùng đất bị ô nhiễm 58 3.3.2.2. Đánh giá khả năng