BÁO CÁO THỰC TẬP-BÀI TIỂU LUẬN HÓA MÔI TRƯỜNG-CHỦ ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐẤT

Ô NHIỄM ĐẤT DO CHẤT THẢI CÔNG NGHIỆP Qúa trình công nghiệp hóa càng phát triển thì các chất thải sinh ra càng nhiều hơn, đi vào môi trường đất, làm ô nhiễm đất Chất thải công nghiệp và

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

BÀI TIỂU LUẬN: HÓA MÔI TRƯỜNG

ĐỖ THỊ TƯƠI VIẾT THỊ HÀ XUYÊN NGUYỄN THỊ VÂN NGUYỄN THỊ BÍCH VÂN

Ô NHIỄM ĐẤT DO CHẤT THẢI CÔNG

NGHIỆP

Qúa trình công nghiệp hóa càng phát triển thì các chất thải sinh ra càng nhiều hơn, đi vào môi trường đất, làm ô

nhiễm đất Chất thải công nghiệp và có 3 dạng:

+ Rắn : xỉ, quặng, sản phẩm công nghiệp dư, sp phụ…

+ Khí: khí thải từ ống khói và trong quá trình sản xuất

+ Lỏng : nước thải ( lượng phát sinh chất thải công nghiệp)

 SO3(k) + H2O(l) → H2SO4(l);

 Lưu huỳnh triôxít SO3 sẽ phản ứng với nước và tạo ra

axít sulfuric H2SO4 Đây chính là thành phần chủ yếu của mưa axít.

 2 Nitơ:

 N2 + O2 → 2NO;

 2NO + O2 → 2NO2;

 3NO2(k) + H2O(l) → 2HNO3(l) + NO(k);

 Axít nitric HNO3 chính là thành phần của mưa axít

 Ảnh hưởng của mưa axit với đất:

 Dưới tác dụng của hượng tượng rửa trôi của mưa axit cùng của các yếu tố tự nhiên và nhân tạo khiến cho đất ngày càng bị mất vôi, các bazơ và hơi chua.

 Đất bị axit hóa với cường độ cao.

MƯA ACID

 1.Chất dinh dưỡng của thực vật bị suy giảm

 Các chất dinh dưỡng quan trọng đối với cây cối là các

hợp chất chứa ion kim loại Ca2+, K+, NH4, Mg2+…… Khi có mưa axit thì các ion H+ sinh ra sẽ thay thế các ion kim loại trong cân bằng động giữa các chất dinh

dưỡng và keo đất làm cho đất càng thêm chua Khi hàm lượng H+ tăng làm giảm khả năng trao đổi cation trong các bazơ bão hòa => làm bão hòa khả năng hấp thụ

SO4, đem đến sự hòa tan sunfat.

 Trong mưa axit có chứa CO2 có khả năng hòa tan

Ca2+ rất mạnh, mưa càng nhiều lượng vôi bám trong đất càng giảm

 2 giải phóng các kim loại độc hại.

 Khi đất bị axit hóa, ion Al3+ tự do trong đất được giải

phóng đi vào môi trường nước, lượng ion này sẽ gây hại cho rễ cây, các ion kim loại khác cũng tăng lên làm ô

nhiễm môi trường đất, ảnh hưởng đến hệ sinh vật sống trong đất.

 Nếu độ bão hòa bazơ xuống quá thấp khoáng xét sẽ bị phá hủy Cation kiềm tiếp tục bị rửa trôi, môi trường rửa quá chua khoáng biến thành hyđragilit và SiO2 thứ sinh Đất thật sự mất hết khả năng sản sinh.

 Độ ph cần thiết cho việc hình thành hiđrôxil kim loại

 Như vậy Ph =7 hầu hết các kim loại nặng bị kết tủa thành các hidroxit

 3 ion phôt phát bị giữ chặt hơn trong đất

Ion nhôm hòa tan tăng lên cũng có những ảnh hưởng tới thực vật

Nó bao bọc những ion phốt phát dinh dưỡng cần thiết và làm

giảm khả năng hấp thụ PO4 của thực vật Hàm lượng phốt phát giảm còn do quá trình phân hủy trong đất chậm lại trong điều kiện môi trường axit Cùng PO4 các chất dinh dưỡng khác như

Mo, Bo,Se cũng giảm khả năng đi tới thực vật do đất bị axit hóa

II nước thải

 Ngoài ra trong nước thải công nghiệp có chất rắn lơ lửng và chất rắn hòa tan có chứa các chất hữu cơ và vô cơ

 chất hữu cơ: hydrat cacbon, dầu ,mỡ, các chất béo, chất đọng bề mặt, hợp chất bay hơi…

 Chất vô cơ : kim loại năng, chất dinh dưỡng (P,N) ,kiềm ,clo…

 Dưới tác dụng của các hiên tượng hòa tan, thẩm thấu các chất trong nước thải đi vào trong đất làm suy thoái chất lượng ,độ phì

=> gây ô nhiễm môi trường đất.

III CHẤT THẢI RẮN ( Ô NHIỄM KIM LOẠI NĂNG)

1.Ô nhiễm đất do kim lọaị nặng.

A, Nguồn gốc của các kim loại

nặng trong đất.: Đá mẹ là

nguồn cung cấp đầu tiên các

nguyên tố khoáng và có vai

trò quan trọng trong việc tích

lũy các kim loại nặng trong

đất Trong những điều kiện

Dao động trong đất

Trung bình trong đất

NGUỒN GỐC CỦA KIM LOẠI NẶNG TỪ CÁC SẢN PHẨM CÔNG NGHIỆP

(NGUỒN: Y.-P LIN ET AL / LANDSCAPE AND URBAN PLANNING 62 (2002) 19–35)

Nguyên tố Sản phẩm sử dụng

As Thủy tinh, màu nhuộm, thuốc sâu, nguyên liệu dệt, chất bảo

quản gỗ, chất làm pháo hoa, mực in, đồ gốm, dầu mỡ (dùng cho phương tiện giao thông), xăng dầu, hợp kim, vải dầu, …

Cd Chất mạ điện, màu nhuộm, dầu mỡ(phương tiện), túi nilong,

dầu, cao su,pin ắc quy, nguyên liệu dệt

Cr Màu nhuộm, chrome tanning, chất mạ điện, chrome-plating,

chất làm rụng lá, …

Cu Đồ vật làm bàng đồng, dây( kim loại), màu nhuộm, sơn, ống

dẫn, vật liệu lợp mái, plating…

Pb Màu nhuộm, sơn, thủy tinh, thuốc trừ sâu, đạn dược, chất

Zn Hợp kim, metal coating, mực viết, mỹ phẩm, cao su, sơn, thủy

tinh, vải sơn lót nhà…

 B, hóa học kim loại nặng trong đất.

a, Asen (As)

 As tồn tại trong đất dưới dạng các hợp chất chủ yếu như acsenat (AsO43- ) trong điều kiện ôxy hóa Chúng bị hấp thụ mạnh bởi các khoáng sét, sắt, mangan oxyt hoặc hydroxit và các chất hữu cơ

 Trong các đất axit, As có nhiều ở dạng arsenat với sắt và nhôm (AlAsO4, FeAsO4), ở đất kiềm

và đất cacbonat lại có nhiều ở dạng Ca3(AsO4)2.

 Khả năng linh động của As trong đất tăng khi đất ở dạng khử vì nó tạo thành các asenit (As III) có khả năng hòa tan gấp 5-10 lần các acsenat Tuy nhiên acsenit (As III) cũng có tính độc hại cao hơn so với dạng acsenat (As V)

 Khi bón vôi cho đất cũng làm tăng khả năng linh động của As do chuyển từ Fe,Al- acsenat sang dạng Ca-acsenat linh động hơn

 Nếu trong đất có nhiều Fe, Al, Mn, chất hữu cơ thì Cd lại bị chúng liên kết làm giảm khả

năng linh động của Cd Còn trong đất trung tính hoặc kiềm do bón vôi Cd bị kết tủa dưới dạng CdCO3

 Khả năng hấp thụ Cd của các chất trong đất giảm dần theo thứ tự: hydroxyt và oxyt sắt nhôm, halloysit > allophane >kaolinit, axit humic > montmỏillonit Quá trình hấp phụ Cd trong đất xảy ra khá nhanh, 95% Cd đưa vào đất hấp phụ trong vòng 10phút và 100% trong vòng 1giờ Thông thường Cd tồn tại trong đất ở dạng hấp phụ trao đổi chiếm 20-40%,

dạng các hợp chất cacbonat là 20%,hydroxit và oxyt là 20% Phần liên kết với các hợp

chất hữu cơ chiếm tỷ lệ nhỏ

 Cd có trong bùn cống rãnh của hệ thống thoát nước đô thị khi thấm vào nước sẽ gây ô

nhiễm đất và theo dây chuyền thực phẩm đi vào gây độc hại cho người

 Ô nhiễm đất do Cd có thể gây ra các ảnh hưởng như sau:

i. Ở Tây Âu, các xí nghiệp tinh chế kẽm thường làm ô nhiễm đất ở vùng xung quanh bởi Cd

và đã làm cho rau quả trồng ở vùng này chứa hàm lượng Cd cao gấp 5 lần mức vệ sinh cho phép đối với người là 60-70 microgam/ngày

ii Hiện tượng nhiễm độc Cd xảy ra 1950 gây ra bởi một xí nghiệp tinh chế kẽm của Nhật Bản dã làm cho những người phụ nữ có tuổi, nhất là những người nghèo khổ thiếu dinh dưỡng protein, Vitamin D và Canxi mắc một bệnh nghiêm trọng về xương mà người Nhật gọi là " bệnh Hai-Hai" Các phụ nữ mang thai thường thiếu canxi thì mắc bệnh càng nặng hơn

iii Ngoài ra, Cd với liều lượng thấp hơn, sát với mức giới hạn cho phép, khi tác động kéo dài trên cơ thể còn gây ra rối loạn hoạt động của thận, có thể làm tăng huyết áp và có hại cho phôi thai Người và động vật thường hít phải các khí có lẫn chất Cd dễ mắc bệnh ung thư, nhất là ung thư phổi

 Sự hấp phụ Hg trong đất phụ thuộc rất lớn vào các dạng thủy ngân và các tính chất đất như

Ph, thành phần cation và thế oxy hóa khử, các khoáng sét, oxyt Fe/Mn và chất hữu cơ

Trong khoáng set, illit hấp phụ Hg nhiều hơn so với caolinit 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 đối với cây trồng

d chì (Pb)

 Pb có khả năng linh động kém, có thời gian bán phân hủy trong đất từ 800-6000 năm trong

tự nhiên Pb tồn tại ở dạng PbS là chủ yếu và bị chuyển hóa thành PbSO4 do quá trình

phong hóa Pb+ sau khi được giải phóng sẽ tham gia vào nhiều quá trình trong đất như bị hấp phụ bởi các khoáng sét, chất hữu cơ hoặc oxyt kim loại, hoặc bị cố định trở lại dưới dạng các hợp chất Pb(OH)2 , PbCO3, PbS, PbO, Pb3(PO4)2 , Pb5(PO4)3OH

 Chì bị hấp phụ trao đổi chỉ chiếm tỷ lệ nhỏ (<5%) hàm lượng chì có trong đất các chất hữu

cơ có vai trò lớn trong việc tích lũy Pb trong đất do hình thành các phức hệ với chì, chúng cũng làm tăng tính linh động của Pb khi các chất hữu cơ này có tính linh động cao

 Trong đất Pb có tính độc cao, nó hạn chế hoạt động của các vi sinh vật và tồn tại khá bền vững dưới dạng các phức hệ với chất hữu cơ.

 Pb 2+ 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 thụ chì 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

trong các đất axit, Se có khả năng linh động kém hơn so với các đất kiềm

 Các dạng selenit và selenat thường kết hợp với sắt, mangan thành các oxyt bền vững ít hòa tan Đất có chứa nhiều axit fulvic cũng làm tăng khả năng hòa tan của Se trong nước nhưng đây không phải là dạng dễ tiêu cho thực vật vì Se ở dạng liên kết Se-fulvic

 Se cũng liên kết mạnh với S ở các vùng đất hình thành trên sản phẩm phun trào của núi lửa

C TÍNH ĐỘC HẠI CỦA KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT

 Khả năng gây độc hại của các kim loại nặng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: hàm lượng của chúng, các con đường xâm nhập, dạng tồn tại và thời gian có thể gây độc hại

 Sự ô nhiễm kim loại nặng trong đất gây hại trực tiếp hoặc gián tiếp đến sức khỏe con người như sau:

Tác động của kim loại nặng đén các bộ phận cơ thể

Thiếu máu

Viêm miệngLoét; lên nhọt; hói đầuKhí thủng

Gây tác động đến cuống phổiSưng hoặc viêm đường hô hấp

Se

Nhuyễn xươngMục răng

Hệ thống tim mạch Cd

Hệ thống sinh sản CH3 Hg; As Sảy thai

Quái thai CH3 Hg; Hg Biến dạng cơ thể

Ung thư Cd; As Biến dạng cơ thể

Loại thể nhiễm sắc Cd; As Phổi; Da; Tuyến tiền liệt

 Hiện tượng nhiễm độc Cd xảy ra 1950 gây ra bởi một xí nghiệp tinh chế kẽm của Nhật Bản dã làm cho những người phụ nữ có tuổi, nhất là những người nghèo khổ thiếu dinh dưỡng protein, Vitamin D và Canxi mắc một bệnh nghiêm trọng về

xương mà người Nhật gọi là " bệnh Hai-Hai" Các phụ nữ mang thai thường thiếu canxi thì mắc bệnh càng nặng hơn

 Ảnh hưởng độc hại của kim loại nặng đối với sinh vật đất:

 đối với đa số sinh vật đất, tính độc hại giảm dần theo thứ tự Hg> Cd> Cu>Zn > Pb

 Dựa vào tính độc hại của các kim loại nặng, Duxbury(1985) đã chia ra 3 nhóm:

nhóm có độc tính cao (Hg), nhóm có độc tính trung bình (Cd), nhóm có độc tính thấp hơn (Cu, Ni, Zn)

 Ví dụ: sự tích lũy cao của Cu làm giảm số lượng của vi khuẩn Cd làm giảm số

lượng vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn, các loại giun tròn và giun đất (Bisessar 1982) Sự tích lũy cao của Pb/Zn làm giảm các loại chân đốt, mối, nấm (Williams et at., 1977)

 Sự ô nhiễm đất bởi kim loại nặng làm giảm sinh khối của vi sinh vật đất, ảnh hưởng này càng tăng khi đất có độ axit cao Ô nhiễm bởi Cu làm giảm sinh khối vi sinh vật đến 44% và 36% ở các đất hữu cơ và đất khoáng( Dumontet và Mathur, 1989) Sinh khối của vi sinh vật giảm 55% ở đất nông nghiệp sử dụng cống rãnh thành phố để tưới trong 20 năm, hàm lượng Cu trong đất là 40-90(1/umg) và Ni là 5-10(1/ug)

 Ảnh hưởng của ô nhiễm đất đến quá trình khoáng hóa nito cũng như quá trình nitrat hóa: Hg làm giảm 73% tốc độ khoáng hóa nito ở đất axit và 32-35% ở đất

kiềm, Cu làm giảm khả năng khoáng hóa 82% ở đất kiềm và 20% ở đất axit (Lrang

Ô nhiễm trung bình

Ô nhiễm nặng

Ô nhiễm rất nặng

Ô NHIỄM ĐẤT DO CHẤT THẢI NÔNG NGHIỆP

*Ô nhiễm do phân bón hóa học

* Ô nhiễm do thuốc bảo vệ thực vật

Để tăng năng suất và phòng tránh dịch bệnh cho cây trồng, con

người đã sử dụng nhiều loại phân bón hóa học và các loại thuốc bảo

vệ thực vật trong nông nghiệp Trong quá trình sử dụng, các chất dư thừa không được cây trồng hấp thụ đã ảnh hưởng tới chất lượng đất

và gây ô nhiễm đất.

1 SỬ DỤNG PHÂN BÓN VÀ Ô

NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐẤT.

 Nhiều kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, cây trồng chỉ sử dụng hữu hiệu tối đa 30% lượng phân bón vào đất Phần còn lại sẽ bị rửa trôi theo nước hoặc nằm lại trên đất gây

ô nhiễm môi trường.

a, Ảnh hưởng tới độ pH của đất.

Phân vô cơ thuộc nhóm chua sinh lý ( Ure, K2SO4,

(NH4)2SO4, KCL, super photphat còn tồn dư axit ) Cây không hút hoặc hút rất ít các gốc axit SO4-, Cl –,do đó chúng tồn tại trong đất, cùng với nước tạo thành axit làm chua đất.

 pH tăng dẫn đến làm nghèo kiệt các ion bazo và làm xuất hiện nhiều chất độc mà chủ yếu là Al3+,

Fe3+, Mn2+ di động có hại cho cây trồng, làm giảm hoạt tính sinh học của đất.

 Al là kim loại phổ biến nhất trong lớp vỏ trái đất (8% khối lượng khô) và bao gồm khoảng 7% đất

Là một thành phần quan trọng trong hợp chất

aluminosilicat( H2O.Al2O3.2nSiO2), bao gồm các hạt sét Khi đất bị axit hóa(pH giảm), Al bị hòa tan

từ các dạng rắn, trở thành độc hại (Bảng 16,9)

ẢNH HƯỞNG CỦA PH ĐẾN AL3+ TRONG ĐẤT

B,GÂY Ô NHIỄM NITRAT

 Phân đạm rất dễ chuyển hóa thành NO3- Một phần nitrat được thực vật hấp thụ làm chất dinh dưỡng nhưng nếu tích lũy quá nhiều nitrat NO3- sẽ sinh ra quá trình

denitrat( khử nitrat) bởi vi sinh tạo nên nitrit( NO2-) là

chất sẽ theo dây chuyền thực phẩm đi vào động vật gây ảnh hưởng tới sức khỏe.

 Mặt khác, các anion NO3- và NO2- ít bị hấp thụ trong

đất( vì hầu hết các keo trong đất là keo âm), sẽ đi vào nước, gây ô nhiễm nước

 Hậu quả: gây nên 2 loại bệnh

+ Methaemoglobinnaemia: hội chứng trẻ xanh + Ung thư dạ dày ở người lớn tuổi.

C, PHÂN HỮU CƠ TỰ NHIÊN GÂY Ô NHIỄM VI

SINH VẬT

Hiện nay tập quán sử dụng phân bắc tươi theo các hình thức:

+ 50% lượng phân bắc trộn cho bếp bón lót cho cây trồng, 10% lượng phân bắc pha nước tưới cho rau, hoa hoặc vẩy cho lúa

+ 40% phân bắc trộn tro bếp cộng với vôi bột và ủ khoảng 10-14 ngày sau bón cho cây trồng Cách bón phân tươi kiểu này gây ô nhiễm sinh học

nghiêm trọng cho môi trường đất, môi trường không khí và nước

Tại vùng trồng rau Mai Dịch, Từ Liêm, Hà Nội mật độ trừng giun đũa là 27,4 con/100g đất, trứng giun tóc: 3,2 con/gram đất( Trần Khắc Thi,

1996) Theo điều tra của viện thổ nhưỡng- nông hóa( 1993-1994), tại một

số vùng trồng rau, nông dân chủ yếu sử dụng phân tươi với liều lượng khoảng 7-12 tấn/ha Do vây, trong 1 lit nước mương máng khu trồng rau

có tới 360 E.coli, ở nước giếng công cộng là 20, còn ở trong đất lên tới

2.10^5/100gram đất Chính vì thế khi điều tra sức khỏe người trồng rau, thường xuyên sử dụng phân bắc tươi thấy có tới 60% số người có tiếp xúc với phân bắc từ 5-20 năm, 26,7% tiếp xúc trên 20 năm làm cho 53,3% số người được điều tra có triệu chứng thiếu máu ( nam 37,5%, nữ 62,5%), 60% số người bị bệnh ngoài da( nam 27,8%, nữ 72,2%)

2 Ô NHIỄM DO THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT.

 Thuốc bảo vệ thực vật hay thuốc trừ sâu là các hợp chất hóa học được chế tạo để diệt trừ sinh vật gây hại cho cây trồng

 Hiện nay chủng loại thuốc bảo vệ thực vật được sử dụng rất đa dạng Tuy nhiên, chủ yếu vẫn là:nhóm photpho hữu cơ, các nhóm clo hữu cơ, nhóm cacbamat và

clorophenoxy axit ( là chất diệt cỏ)

ANH HƯỞNG CỦA THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT

Do bản chất của thuốc bảo vệ thực vật là những chất hóa

học tiêu diệt sâu bệnh, nên dù ít hay nhiều khi vào môi trường đất cũng gây ô nhiễm môi trường sinh thái đât.

* Hình thành và tồn tại ở các dạng cấu trúc sinh hóa khác nhau hoặc các dạng hợp chất liên kết trong

môi trường mà những hợp chất mới thường có tính độc

hơn hẳn, xâm nhập vào cây trồng và tích lũy ở quả, hạt, chủ ( biologicalmanification) sau đó theo dây chuyền

thực phẩm đi vào gây hại cho người, vật( ung thư, quái

thai, đột biến gen, )

* Làm cho tính chất cơ lý của đất giảm sút( đất cứng), cũng giống như tác hại của phân bón hóa học dư thừa trong đất.

* Diệt khuẩn cao, bảo vệ thực vật nhưng đồng thời cũng diệt nhiều vi sinh vật có lợi trong đất, làm hoạt

tính sinh học trong đất giảm