Doc hoc moi truong dat

ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG ĐẤT HOANGKIMECI.COM.VN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG TIỂU LUẬN ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG Tên đề tài: ĐỘC HỌC TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT GVGD : GS Đặng Kim Chi HVTH : Nguyễn Thị Thủy - 10BQLMT-KH Nguyễn Thị Thanh Thảo -10BCNMT-KH Hà Nội, tháng năm 2011 2 MỞ ĐẦU Môi trường đất nơi trú ngụ người hầu hết sinh vật cạn, móng cho công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp văn hóa người Trong trình hội nhập kinh tế quốc tế nay, nhiều quốc gia muốn đẩy mạnh tốc độ phát triển kinh tế mà xem nhẹ việc bảo vệ môi trường sống kiểm soát công nghệ, từ trở thành nạn nhân dự án đầu tư với công nghệ lạc hậu ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Các nhà khoa học môi trường giới cảnh bảo rằng: với ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm không khí, ô nhiễm đất đai vấn đề đáng báo động nay, đặc biệt việc sử dụng dược phân hóa học Các chất độc đất ảnh hưởng xấu tới nông nghiệp, chất lượng nông sản… mà ảnh hưởng tới sức khỏe người động vật Chính mà nội dung tiểu luận tìm hiểu nhằm đưa đến cho bạn đọc nhìn nhận độc chất có biện pháp phòng chống hạn chế độc chất lan truyền môi trường đất Do trình độ thời gian nghiên cứu nội dung tiểu luận có hạn, nên nội dung tiểu luận thiếu sót, nhóm mong nhận ý kiến đóng góp cô giáo toàn thể bạn để buổi thảo luận nhóm có hiệu mang đến cho bạn nhiều kiến thức bổ ích Nhóm xin chân thành cảm ơn 3 I TỔNG QUAN I.1 Độc chất môi trường đất Độc chất môi trường đất tồn nhiều dạng khác như: vô cơ, hữu cơ, hợp chất, đơn chất, ion, chất lỏng, chất rắn, chất khí Trong môi trường sinh thái đất, độc chất phổ biến gây tác hại nhiều thường tồn dạng ion Có hai dạng độc chất môi trường đất đáng quan tâm độc chất theo chất độc chất theo nồng độ Dù dạng độc chất có tác dụng xấu đến sinh trưởng phát dục trồng sinh vật sống đất hay sinh vật tiếp xúc với đất Ta xét hai loại độc chất đất: – Độc chất theo chất: chất độc có khả gây độc nồng độ dù thấp hay cao Ví dụ: chất H2S, Na2CO3, CuSO4, Pb, Hg, Cd, Be, St… – Độc chất theo nồng độ: độc chất dạng có nồng độ giới hạn cho phép loài nói riêng sinh vật nói chung Nếu vượt giới hạn chất có khả gây độc Các độc chất dạng thường là: H +, Al3+, Fe2+, SO42- , OH+, Mn2+, Na+, NH3, NH4+, NO2 Các kim loại nặng như: Pb, As, Cu, Hg, Ca… Ví dụ: nồng độ cation Ba2+, Mg2+,NH4+ vượt 1/5000, 1/4000, 1/500 (về trọng lượng) thường gây độc cho trồng, Fe2+ vượt 500 ppm, Al3+ vượt 135 ppm gây độc cho lúa I.2 Cơ chế xâm nhập độc chất vào đất Keo đất hạt vật chất mang điện cấu tạo bốn lớp kể từ là: nhân, lớp ion định thường mang điện tích âm, lớp ion không di chuyển mang điện trái dấu với lớp ion định thế, lớp ion có khả trao đổi điện tích với môi trường bên Với cấu trúc này, keo đất có khả hấp thụ trao đổi ion bề mặt keo đất với dung dịch đất bao quanh Sự xâm nhập độc chất vào môi trường đất thực thông qua hoạt tính keo đất dung dịch đất I.3 Con đường xâm nhập độc chất từ đất vào thể sinh vật Có hai giai đoạn hấp thụ độc chất từ môi trường đất vào thể sinh vật 4 Giai đoạn 1: thể sinh vật hạn chế hấp thụ Giai đoạn 2: hấp thụ bị động, chất độc xâm nhập phá vỡ màng tế bào, vào quan lan tỏa thể sinh vật I.3.1 Đối với thực vật - Trường hợp 1: độc chất thường hấp thụ qua rễ Quá trình chia thành hai giai đoạn: giai đoạn đầu chủ động hấp thụ trao đổi Đến có biểu nhiễm độc, thực vật hạn chế hấp thụ, đồng thời phản ứng tự vệ thực vật nhận chất độc Chính mà nhiều loài thực vật sống môi trường đất, độc chất tích lũy nhiều rễ, thân hoa, quả, hạt Đó phản vệ thực vật - Trường hợp 2: xâm nhập đơn khuếch tán từ nồng độ độc cao dung dịch đất vào thể thực vật Hiện tượng xảy mạnh đề kháng không nữa, khả hấp thụ có chọn lọc yếu hẳn I.3.2 Đối với động vật Độc chất từ môi trường đất qua hai đường xâm nhập chất độc vào thể: đường gián tiếp qua thức ăn, thực phẩm trung gian đường xâm nhập chất độc trực tiếp qua da vào thể I.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến độc chất môi trường đất a) Bản chất chất độc loài sinh vật hay gọi tính “kỵ sinh vật”: Tính độc chất định cấu tạo hoạt tính chúng Ví dụ: Pb, Hg, CuSO4 luôn độc sinh vật Những chất không “kỵ sinh vật” tính độc biểu thấp b) Nồng độ liều lượng độc chất có tương quan thuận với tính độc Nồng độ liều lượng cao độc c) Nhiệt độ: nhiệt độ đất cao tính độc mạnh (trừ phi chúng điểm phân hủy chất độc) Nhưng nhiệt độ đất cao làm phân hủy độc chất d) Ngưỡng chịu độc: loài sinh vât khác có ngưỡng chịu độc khác Tuổi tác: sinh vật non trẻ mẫn cảm với chất độc, ngưỡng chịu độc thấp; sinh vật cao tuổi ngưỡng chịu độc cao, tuổi già chịu độc Giới tính ảnh hưởng đến 5 ngưỡng chịu độc Giống phái nữ dễ mẫn cảm với chất độc giống đực phái nam e) Những điều kiện khác đất: chế độ nước, độ ẩm, độ chua đất có ảnh hưởng đến cung cấp O2 để giải độc phân bố lại nồng độ độc g) Khả tự làm môi trường đất: khả lớn, loại đất có khả khác Nhờ mà sinh vật đất bị nhiễm độc môi trường nước môi trường không khí II CÁC DẠNG NHIỄM ĐỘC TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT Môi trường đất bị nhiễm độc lan truyền từ môi trường không khí, nước bị ô nhiễm hay xác bã động thực vật tồn lâu dài mặt đất, đất, làm cho nồng độ độc chất tăng lên, vượt mức an toàn gây ô nhiễm sau nhiễm độc hệ sinh thái đất II.1 Nhiễm độc ô nhiễm tự nhiên + Nhiễm phèn: nước phèn từ “rốn” phèn (trung tâm phèn) theo dòng nước mặt nước ngầm lan đến vị trí khác làm nhiễm phèn nơi Dạng nhiễm phèn chủ yếu nhiễm chất độc Fe 2+, Al3+, SO42- đồng thời làm cho nồng độ chúng dung dịch đất, keo đất tăng lên cao Đồng thời, nhiễm độc phèn làm pH môi trường đất giảm xuống Kết quả, gây ngộ độc cho trồng, sinh vật đất + Nhiễm mặn: nhiễm mặn gây muối nước biển, nước triều hay từ mỏ muối, có chất độc Na +, K+, Cl-, SO42-, CO32- Chúng gây hại tác động ion, gây hại áp suất thẩm thấu Nồng độ muối cao dung dịch đất 6 Hình Đất bị nhiễm mặn làm chết trơ gốc + Quá trình phân giải chất hữu đất điều kiện ngập nước, yếm khí, nơi tích lũy nhiều xác bã sinh vật, sản sinh nhiều chất độc dạng CH , H2S, N2O, CO2, FeS acid hữu khác… chất gây độc cho sinh thái môi trường II.2 Nhiễm độc ô nhiễm nhân tạo - Ô nhiễm dầu: làm giảm hiệu trạng thái đất động vật thực vật - Ô nhiễm kim loại nặng (từ nước thải hay bụi chứa nhiều kim loại nặng) gây nhiễm Hg, Pb, Cu, Cd - Ô nhiễm chất hữu cơ: gây tích tụ xác bã hữu rác thải hữu khu dân cư, bãi rác đô thị, vượt khả tự làm môi trường đất, tạo khí độc: CH4 , H2S, acid hữu dư thừa vi sinh vật yếm khí, vi khuẩn gây bệnh - Ô nhiễm chất phóng xạ: phản ứng neutron hóa tác dụng neutron lên protein, từ vụ nổ bom H tác dụng xạ vũ trụ, làm sinh chất phóng xạ Khi chất xâm nhập vào môi trường đất, xâm nhập vào thực vật, động vật chu trình sinh địa hóa hay qua dây chuyền thực phẩm - Ô nhiễm vi sinh vật môi trường đất: vi trùng gây bệnh có mặt đất nhiều chủng loại số lượng so với nước Khả sinh sôi nảy nở lan truyền bệnh chúng cao môi trường nước không khí - Ô nhiễm hóa chất nông nghiệp: chất hữu cơ, hữu vô cơ, hay kim thường có đặc tính bền vững môi trường đất, nên có tác động gây độc trực tiếp tiềm tàng nguy hiểm người Độc chất đất truyền trực tiếp vào 7 sinh vật người tiếp xúc qua đường thực phẩm: đất → → động vật ăn thực vật → người III CÁC CHẤT ĐỘC TRONG MỘT SỐ MÔI TRƯỜNG ĐẤT, TÁC HẠI CỦA CHẤT ĐỘC VÀ BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG III.1 Các độc chất đất ngập nước III.1.1 Một số chất điển hình Đất ngập nước môi trường yếm khí, việc phân hủy yếm khí chất từ rác thải hữu cơ, tàn tích sinh vật, thông qua hoạt động vi sinh vật làm sinh sản số chất mà nồng độ vượt mức độ cho phép trở nên độc thủy sinh vật Các độc chất trình phân hủy yếm khí chủ yếu chất: H 2S, NH4+, P, S, kim loại nặng Các độc chất nhiều có tác động tiêu cực đến đời sống sinh vật môi trường đất ngập nước Tuy nhiên, với khả thích ứng mình, sinh vật có chế hoạt động thích hợp để tồn phát triển môi trường Trong điều kiện đất ngập nước hoàn toàn, tình trạng yếm khí tạo nên trình khử đất hình thành sản phẩm: Fe 2+, Mn2+ (khử Fe3+ thành Fe2+, Mn4+ thành Mn2+), SO32-, (khử sulfate thành sulfide) NH4+ từ NO3- Đồng thời sinh nhiều độc chất đất CH4, H2S, FeS2 với hàng loạt vi sinh vật, gây tác động xấu đến môi trường Theo Van Ranst (1991), phản ứng khử mạnh xảy trầm tích chứa lượng lớn chất hữu bị trầm lắng thường xuyên mà ta thường thấy vùng ngập nước ven biển Nếu sản phẩm Fe 3+ có mặt vật liệu chuyển đến sông muối SO42- có mặt môi trường chất hữu hòa tan nước ngầm, chúng sử dụng chất oxy hóa hệ động vật đất sống tàn dư thực vật Các phản ứng tạo khí H2S diễn đất ngập nước: Na2SO4 + CH4  2Na+ + S2- + S2- + H2OHS HS CO2 + 2H2O + OH- + OH-  H2S + OH- Phần lớn phản ứng điều kiện yếm khí phản ứng sinh hóa, có tham gia vi sinh vật đất Đồng thời, phản ứng 8 phản ứng oxy hóa - khử với chất nhận cho điện tử Phản ứng tạo Fe 2+ sulfide đất thể dạng phương trình điện tử rút gọn sau: S2- + 2S2- + Fe2+  FeS Fe2+ FeS2 + 2e- SO42- + 8H+ + 8e-  S2- + 4H2O Fe3+ + e-  Fe2+ Ngoài ra, điều kiện yếm khí, sản phẩm trình có tập trung lượng lớn khí CO2, H2, CH4 N2 Một trình quan trọng đất ngập nước, mà thông qua nhiều độc chất sinh đất trình gley hóa với bước sau: 1) Sự oxy bị ngập nước lấy oxy hô hấp vi sinh vật hiếu khí 2) Sự khử nitrate vi sinh vật sử dụng chất nhận điện tử thay cho oxy Kết trình sinh NO, N2O, N2 đất 3) Sự chuyển hóa gốc methyl acid acetic phần từ gốc CO32- đất Như đề cập khử Fe3+ thành Fe2+ với tham gia vi sinh vật mà đặc trưng hô hấp vi sinh vật yếm khí, chất hữu cao phân tử biến đổi phân giải thành acid hữu sau nhờ vi khuẩn bacteria methane để trở thành CH4 Trong môi trường yếm khí, chất có trình biến đổi khác nhau, tùy thuộc vào sản phẩm trình biến đổi mà chúng coi chất độc không độc Diễn biến độc chất chất môi trường đất ngập nước trình bày sau: + Nitrogen: đất, nitrate thường bị thay amonium, dù hấp thụ thực vật lại dạng nitrate Tuy nhiên, thay đổi cặn đáy cho thấy chúng có khả trì tỷ lệ nitrogen mức bình thường Khả liên quan đến ba trình chính: - Khả oxy hóa amonium thành nitrate rễ thông qua việc lấy oxy từ lông hút - Một số loài đặc biệt có khả hấp thụ amonium cách trực tiếp - Khả hấp thụ loài thực vật để trì hoạt động trao đổi chất hấp thụ, chất dinh dưỡng 9 Như vậy, hoạt động yếm khí làm thay đổi trình biến đổi đạm môi trường đất Tuy nhiên, ảnh hưởng độc đến hoạt động sinh vật không cao + Sắt mangan: Nhu cầu Fe Mn trồng mức thấp Vì vậy, chúng đạt đến mức độ độc hại nhiều môi trường khác Hai nguyên tố bị biến đổi trở nên giàu đất ngập nước Hàm lượng sắt mangan tham gia vào hoạt động trao đổi cation tích tụ lại mô thực vật Thực vật ngập nước chịu đựng hai nguyên tố nhờ vào số thích nghi riêng: Thứ khả oxy hóa rễ cố định biến đổi chúng xuống đến nồng độ thích hợp Thứ hai, nhiều chất khoáng thấm vào bên mô tích tụ lại khoang bào tế bào, khoang bào mầm chồi Ở đó, chúng không tác động đến trao đổi chất tế bào chất Thứ ba, nhiều loài thực vật ngập nước xuất chế sử dụng hàm lượng hai nguyên tố (Fe, Mn) cao mức thích ứng trao đổi chất trung bình [2] + Lưu huỳnh: lưu huỳnh xuất dạng sulfide độc mô thực vật Lưu huỳnh bị biến đổi thành dạng sulfide trình phân hủy yếm khí đất tích lũy đến nồng độ gây độc đầm lầy ngập mặn Sự thích ứng với nồng độ sulfur cao thực vật ngập nước có biên độ thay đổi rộng Các loài thực vật khác có khả chịu độc khác Đó chế thích nghi với việc oxy hóa sulfide thành sulfate, tích tụ sulfate khoang bào Đặc điểm thấy môi trường đất ngập nước rừng ngập mặn ven biển III.1.2 Tác hại độc chất đất ngập nước Các chất sinh điều kiện yếm khí xem độc chất có khả gây hại cho sinh vật Ví dụ: lượng Fe 2+ H2S đất cao làm bám vào rễ lúa, làm rụng lông hút, rễ đen, chứa nhiều FeS, thối dần có lúa bị chết Mặt khác, H2S gây tác hại làm số nhóm thực vật bị ngộ độc, phát triển chết Quá trình gley hóa làm cho môi trường đất bị chua hóa trình khử sinh số acid hữu cơ, đạm N2 bay hơi, H2S làm ngộ độc rễ thực vật, gây chết cho động vật số vi sinh vât hiếu khí môi trường đất Các khí CH 4, NO2, NO CO2 góp phần gây 15% hiệu ứng nhà kính [2] III.1.3 Biện pháp phòng chống Để hạn chế tượng ngộ độc cho sinh vật vùng đất ngập nước, yếm khí, biện pháp hữu hiệu làm cho đất luân phiên thoáng khí Sự oxy hóa đất 10 10 Cd người gây rối loạn hóa sinh Enzym Gây bệnh cao huyết áp, hỏng thận, phá hủy mô, hồng cầu ♦ Tác động lâu dài Chì đến thể người dần xuất biểu như: thở hôi, sưng lợi với viền đen lợi, da vàng, đau bụng dội, táo bón, đau khớp xương, bại liệt chi (tay bị biến dạng), mạch yếu, nước tiểu ít, thường gây sảy thai phụ nữ có thai.Ảnh hưởng tới trình trao đổi chất Những dấu hiệu độc thực vật trồng không đặc trưng Nó có ảnh hưởng số trình quang hợp, phân bào, hút thu nước… ♦ Hg gây ngộ độc làm cho bệnh nhân thường có biểu hiện: có vị kim loại cổ họng, đau bụng, nôn, xuất chấm đen lợi, bệnh nhân bị kích động, tăng huyết áp, sau 2-3 ngày thường chết suy thận Hg trồng : làm chậm phát triển, chết, ♦ Ngoài ra, số nguyên tố vết độc khác như: Antimon, Ba, Co, F, He, Sn, Titan… có tác động xấu đến môi trường đất , người sinh vật Các nguyên tố KLN gọi vi lượng nồng độ thấp vừa phải có tác dụng kích thích sinh trưởng phát triển thực vật Tuy nhiên, tồn nồng độ thấp "nhu cầu sinh lý" cao "ngưỡng chịu độc" có ảnh hưởng lên sinh trưởng phát triển Lê Huy Bá, Nguyễn Tứ, Lê Thọ, Nguyễn Văn Đệ (2000) nghiên cứu nồng độ KLN môi trường đất tác động đến số thực vật (cây lúa, rau muống), động vạt (giun đất, trai, tôm càng) tích lũy độc tố kim loại Cu, Fe, Al, Mn, Cd, Zn, Hg… từ nước thải từ đô thị hạ lưu sông Sài Gòn (Nhà Bè) Kết ghi nhận sau: IV.7.1.1 Ảnh hưởng KLN tổng hợp đất lên sinh trưởng lúa Kết thí nghiệm nhà kính chứng minh rằng, ô nhiễm KLN đất có ảnh hưởng lớn lên sinh trưởng lúa non so với trung bình sáu công thức đối chứng trồng cát trồng đất nguyên dạng • Ảnh hưởng Pb2+ Cd2+ Ảnh hưởng KLN dung dịch lên lúa non: Pb 2+ Cd2+, nồng độ khác có ảnh hưởng khác 43 43 Trước hết, ảnh hưởng nồng độ Pb 2+ Cd2+ biểu qua thay đổi pH dung dịch Nồng độ Pb2+ Cd2+ cao pH cao Mặt khác, pH dung dịch tăng theo thời gian sau gieo Độ tăng ghi nhận mức độ tin cậy 99,9% Khi nồng độ Pb > 0,5 ppm, ảnh hưởng lên lúa tăng lên 50% Đối với Cd, ảnh hưởng lại mạnh hơn, cần nồng độ Cd > 0,25 ppm ảnh hưởng lên 60% lúa Rõ ràng, ảnh hưởng Cd lên lúa mạnh ảnh hưởng Pb Tỷ lệ chết lúa tăng nồng độ KLN tăng So sánh ảnh hưởng Pb2+ Cd2+, kết cho thấy nồng độ, Cd2+= Pb2+= 0,6 ppm, ảnh hưởng Cd2+ cao Pb2+ nhiều lần ngược lại Các phận khác lúa bị ảnh hưởng khác độc chất KLN, trước hết cành, thân, sau lúa cuối rễ lúa • Ảnh hưởng Hg2+ As3+ lên sinh trưởng lúa non Ảnh hưởng lên sinh trưởng thật theo thời gian Hg2+ nồng độ thấp (0,10 ppm) có tác dụng kích thích phát triển thật thứ lúa Các nồng độ cao Hg 2+ As3+ thử nghiệm tác dụng kích thích mà biểu ức chế phát triển thật Nồng độ cao khả ức chế mạnh, không phát triển chiều dài sớm bị khô đọt Quan sát trạng thật 1, nghiệm thức có As 3+ nhận thấy, có màu trắng xanh nhạt suốt trình tồn tại, khả tổng hợp diệp lục tố, khả quang hợp sớm bị khô đọt so với nghiệm thức đối chứng Có thể biểu ảnh hưởng trực tiếp As3+ lên phát triển trình tổng hợp chlorophyl lúa Lá thật lúa trồng môi trường có độc chất nước thải, xuất vào ngày thứ 10 bắt đầu khô đọt vào ngày thứ 20, thời gian tồn ngắn ngày so với nghiệm thức đối chứng Không trường hợp thật 1, Hg 2+ tất nồng độ ảnh hưởng lên phát triển thật Lá thật ngắn, xuất vào ngày thứ 10 khô đọt vào ngày thứ 20 Màu sắc biến đổi cách rõ rệt, chuyển từ màu xanh sang màu vàng, xuất vết nhỏ đọt Ở nghiệm thức có As3+, As3+ ảnh hưởng mạnh lên thật 2, thời gian xuất tồn lẫn chiều dài Mặc dù có xuất thật nghiệm thức khả phát triển, sớm bị khô đọt, thời gian tồn 44 44 vòng ngày Về màu sắc, thật thật 1, có màu trắng xanh nhạt b) Ảnh hưởng Hg2+, As3+ lên phát triển thật Như vậy, thật thứ có xuất nghiệm thức có As 3+ Hg2+ nhanh chóng bị khô đọt sau xuất - ngày Hay nói cách khác, Hg 2+ As3+ ảnh hưởng rõ rệt lên thật thứ c) Ảnh hưởng Hg2+ As3+ lên rễ lúa + Chiều dài rễ lúa Kim loại nặng nước thải có ảnh hưởng lên chiều dài rễ lúa: Chiều dài rễ lúa ngắn so với đối chứng Sang tuần thứ 3, rễ có màu vàng đen tuần thứ rễ bị thối hoàn toàn Ở nghiệm thức KLN, rễ dài tuần thứ nhất, sang hai tuần kế (tuần thứ 3) gần chiều dài rễ không tăng bắt đầu bị thối chóp rễ vào tuần thứ Quan sát thấy hình dạng rễ nghiệm thức có Hg 2+ vào cuối tuần thứ nhận thấy, rễ bị vàng, cứng thẳng; đó, nghiệm thức có As 3+ rễ bị vàng, cứng co lại + Ảnh hưởng lên phát triển rễ lúa Tuần thứ 2, phát sinh rễ lúa nghiệm thức có nước thải diễn bình thường, phát sinh lớp rễ tương ứng với phát sinh Qua tuần thứ 3, số rễ gần không đổi so với tuần thứ 2, khả phát triển lúa kém, thật không xuất - thật thứ xuất ngày thứ 15 khô đọt vào ngày thứ 18 Đây thật cuối trình thí nghiệm Hg2+ tuần thứ 1, tất nồng độ có tác dụng kích thích rễ lúa, điều tiếp tục thể tuần thứ Nhưng sang tuần thứ số rễ không xuất mà gần giữ nguyên so với tuần thứ Lá lúa không xuất Điều phù hợp với quy luật sinh học lúa As3+ tác động lên chiều dài rễ mà ảnh hưởng đến phát sinh rễ lúa Ngay tuần thứ nhất, nồng độ thí nghiệm số rễ/cây thấp so với đối chứng Sang tuần lễ thứ 2, số rễ/cây chi 1/3 so với đối chứng (ở độ tin cậy 95%) số không đổi tuần chết Số rễ ít, chiều dài rễ ngắn (co lại), rễ phát triển không bình thường nguyên nhân làm cho khả sinh trưởng lúa môi trường dung dịch có As3+ 45 45 d) Ảnh hưởng Hg2+, As3+ lên trọng lượng khô lúa theo thời gian sinh trưởng Ở tuần thứ nhất, phát triển lúa trồng môi trường có nước thải diễn tốt, trọng lượng khô tương đương với nghiệm thức đối chứng Nhưng sang tuần thứ 2, lúa phát triển chiều cao lớn so với đối chứng trọng lượng khô lại nhỏ so với trồng môi trường nước thải có chất hữu cơ, diện đạm amon (NH4+) làm cho lúa phát triển chiều cao trọng lượng không tăng Tuần thứ 3, hệ rễ vàng đen tượng chết diễn ra, lúa không tăng trưởng trọng lượng khô gần không đổi so với tuần thứ Cây lúa sống cầm cự thêm thời gian chết hoàn toàn vào tuần thứ Hg2+ nồng độ thấp (0,10 ppm) kích thích phát triển chiều dài lá, chiều cao không ảnh hưởng đến trọng lượng khô lúa tuần thứ tuần thứ Nhưng nồng độ Hg2+ cao ảnh hưởng rõ rệt đến trọng lượng khô lúa tuần thứ Tuần thứ tuần thứ 4, trọng lượng lúa nồng độ gần không đổi so với tuần thứ Điều cho thấy lúa có xu hướng sống cầm cự với độc chất Hg2+ môi trường không tích lũy chất khô Trường hợp nghiệm thức có As3+, nồng độ thấp (2,50 ppm) ảnh hưởng lên sinh trưởng lúa Thể lúa không tăng trưởng chiều cao trọng lượng khô nhỏ so với đối chứng Ở đây, ta thấy có tương quan nghịch nồng độ As3+ với sinh trưởng lúa: nồng độ As3+ cao trọng lượng khô lúa nhỏ Cũng trường hợp Hg2+, lúa phát triển môi trường có As 3+ sống cầm cự tuần thứ tuần thứ 3, sau chết gần hoàn toàn tuần thứ không tích lũy chất khô IV.7.1.2 Tỷ lệ sống sót lúa theo thời gian Kết khảo sát phát sinh rễ chiều dài rễ cho thấy, Hg 2+ có tác dụng kích thích phát triển rễ lúa hai tuần đầu tất nồng độ thí nghiệm Nhưng sống tối đa tuần tuổi Như vậy, Hg2+ nồng độ thấp (0,1 ppm) kích thích phát triển chiều cao lúa thời gian đầu (từ 1-16 ngày); sau lúa bị khô lá, không phát triển chiều cao sống cầm cự môi trường Ở nồng độ Hg 2+ cao hơn, ức chế chiều dài, chiều cao Đến ngày thứ 22, chiều cao dừng lại khô dần, bắt đầu chết 46 46 Với As3+ tất nồng độ thử nghiệm gây ảnh hưởng đến chiều cao lúa: thấp so với đối chứng sau dừng lại ngày thứ 18 Cây lúa khả phát triển chiều cao, có màu trắng sớm bị khô đọt Có thể phương thức mà lúa chống chịu với độc tố As3+ môi trường As3+ ảnh hưởng đến tổng hợp diệp lục tố làm cho khả quang hợp, không phát triển bình thường IV.7.1.3 Ảnh hưởng Pb2+, Cd2+ lên sinh trưởng rau muống a) Ảnh hưởng lên sinh trưởng rau muống Môi trường nước thải không ảnh hưởng lên rễ, chiều cao thân trọng lượng khô thân rau muống Kết nghiên cứu cho thấy, nồng độ thí nghiệm 0,1 ppm KLN chưa ảnh hưởng lên trọng lượng khô thân rau muống Nồng độ Cd 2+ = ppm tác hại gây độc mạnh, rau muống bị rụng chết nên trọng lượng khô nhỏ tuần thứ sau xử lý Tác động độc tố Pb 2+ không diễn đột ngột mà tăng theo nồng độ, rau muống có tính thích ứng mạnh với Pb 2+ môi trường Khi nồng độ Pb 2+ tăng lên, rau muống biểu chết mà vàng không phát triển tuần thứ Sức chống chịu rau muống với độc tính Cd2+ thấp so với Pb2+ Cây rau muống sống sót tới ngưỡng gây độc Cd 2+, tượng chết diễn đột ngột trọng lượng khô giảm hẳn b) Ảnh hưởng lên tỷ lệ sống sót rau muống Cd2+ gây chết rau muống, vào tuần thứ nồng độ ppm Tuần thứ 2, nồng độ 2,5 ppm gây chết nhanh c) Ảnh hưởng Cd2+, Hg2+ lên chiều dài thân rau muống Trong môi trường nước thải đô thị, không kim loại nặng rau muống phát triển chiều dài thân bình thường, dấu hiệu ức chế phát triển chiều dài thân rau muống Ngưỡng độc Cd2+ thể tuần đầu, nồng độ thử nghiệm cao (5 ppm), rau muống có vàng rụng nhanh, thân bị thối chết hoàn toàn vào ngày thứ Ở nồng độ 2,5 ppm, rau muống có màu vàng chết vào 47 47 ngày thứ 10 Tuy nhiên, nồng độ thấp (0,1 - 0,5 ppm) Cd 2+ lại kích thích rau muống phát triển chiều dài Ngưỡng gây độc Pb2+ rau muống cao so với Cd 2+: nồng độ Pb2+ 7,5 ppm có dấu hiệu chết Như vậy, rau muống có khả thích nghi chống chịu cao môi trường ô nhiễm Pb 2+ Vấn đề lại việc trồng sử dụng rau muống phát triển vùng bị ô nhiễm kim loại nặng xác định tính chống chịu Pb2+ hay nồng độ kim loại nặng vùng d) Ảnh hưởng Pb2+ Cd2+ lên rễ rau muống Trong môi trường nước thải thành phố không kim loại nặng chiều dài rễ rau muống phát triển bình thường Kim loại nặng Pb 2+ Cd2+ tác động lên rễ rau muống tuần lễ thứ Pb2+ nồng độ ppm, 7,5 ppm, 10 ppm làm cho rễ rau muống có màu đen vào đầu tuần thứ thối dần vào ngày kế tiếp, rễ bị thối Hiện tượng rụng chết tiếp tục diễn Tương tự Pb 2+, Cd2+ gây tượng đen thối rễ rau muống tuần thứ IV.7.1.4 Nhận xét chung - Ô nhiễm KLN từ nước thải thành phố lên môi trường đất vùng hạ lưu bao gồm: Mn, Cu, Pb, Zn, Fe Cd Có khác biệt rõ KLN nước sông Sài Gòn nước hệ thống kinh rạch dung dịch đất vùng hạ lưu Nhà Bè - Con đường xâm nhập gây ô nhiễm KLN môi trường đất không hấp phụ trao đổi với keo đất mà chủ yếu dạng liên kết với acid mùn fulvic - Ở điều kiện thí nghiệm, ảnh hưởng Pb 2+(0,63 ppm - 0,75 ppm) Cd2+ (0,32 - 0,43 ppm) trở nên rõ ràng lúa thời điểm ngày sau gieo; sau 21 ngày gây chết 100% - Ảnh hưởng Cd lên lúa mạnh Pb Ngưỡng chịu độc lúa với: Pb = 0,31 ppm, lúa chết 50%; Pb = 0,44 ppm lúa chết 100%; Cd = 0,121 ppm, lúa chết 50%; Cd = 0,32 ppm lúa chết 100% * Ở nồng độ thấp (0,01 ppm), Hg2+ kích thích phát triển chiều cao lúa Tuy nhiên, qua tuần thứ tất nghiệm thức Hg 2+ gây ngộ độc cho lúa tượng chết diễn Hg 2+ ức chế phát triển lá, làm 48 48 thối chóp rễ, lông hút rụng sớm Ngưỡng nồng độ Hg 2+ gây chết lúa 0,1 ppm (khi trồng dung dịch) * Còn As3+ không kích thích rễ lúa Mặt khác, As làm cho rễ co lại, không hấp thụ chất dinh dưỡng, khả phát triển lúa Lá lúa có màu trắng xanh nhạt, tượng xuất thời gian ngắn lúa bị khô đọt - Ảnh hưởng Pb Cd lên sinh trưởng rau muống: rau muống thích nghi cao với môi trường có ô nhiễm Pb * Ở nồng độ Pb = 5,0 ppm môi trường dung dịch làm cho rễ rau muống có màu đen thối, sau chết số sau trồng tuần Qua tuần thứ 2, không chết, trọng lượng rau muống giảm tăng nồng độ Pb Kết khảo sát tỷ lệ sống sót rau muống sau hai tuần nuôi trồng đưa ngưỡng gây độc Pb rau muống dung dịch dinh dưỡng có Pb2+ từ 5,0 ppm trở lên * Cd2+ gây chết rau muống từ nồng độ ≥ 2,5 ppm IV.7.2 Các nguồn gây ô nhiễm kim loại đất - Công nghiệp luyện kim, công nghiệp khai khoáng Chất thải (khí thải, bụi…) nước thải công nghệ chứa nhiều KLN Nước chất ô nhiễm từ bãi khai thác nguyên nhân gây ô nhiễm đất phía hạ lưu.Trong trình khai thác phát tán kim loại vào đất, nước, không khí Quá trình phát thải chất khí, bụi chứa kim loại di chuyển không khí sa lắng xuống đất, lên thân thực vật… gây ảnh hưởng đến đất hệ thực vật - Ô nhiễm nước thải sản xuất 49 49 Hình Tại cống xả Công ty Sơn Hà Nội tổ 1, thị trấn Cầu Diễn, huyện Từ Liêm - Hà Nội - Ô nhiễm đất bãi rác thải điện tử - Chất thải rắn công nghiệp từ nhà máy sản xuất pin (chứa nhiều Ni, Cd, Hg) bình acquy xe (nhiều Pb), lò đốt rác công nghiệp… làm tăng hàm lượng số KLN độc hại đất - Chôn lấp rác thải sinh hoạt gây nên tình trạng ô nhiễm KLN đất - Bùn lắng nhà máy xử lý nước thải thường chứa nhiều kim loại độc hại, chôn lấp đưa lượng KLN vào đất - Phân bón hữu Chứa nhiều phân heo, phân chim nhiều Cu As Phân bùn cống thường sử dụng nông nghiệp có chứa KLN với hàm lượng cao, đặc biệt chúng lại xuất phát từ hoạt động công nghiệp - Phân bón hóa học loại thuốc BVTV + Trong phân có chứa xỉ, lân phế thải từ công nghiệp luyện kim, có nhiều hợp chất KLN + Bụi chì phân tán sa lắng vào đất từ trình sử dụng nhiên liệu có chứa chì, từ hoạt động giao thông vận tải sử dụng nhiên liệu có chứa Pb Các bụi chì phát tán sa lắng xuống gây ô nhiễm chì đất - Sự đốt cháy nhiên liệu hóa thạch nguyên nhân phát tán nhiều nguyên tố không khí diện tích rộng lớn Sau đó, trình sa lắng làm ô nhiễm KLN đất 50 50 IV.8 Các khí độc đất thoát IV.8.1 Độc chất thoát từ đất Các chất độc thoát đất tự nhiên thường khí độc sinh trình phản ứng hóa học thay đổi yếu tố môi trường đất Các phản ứng nảy sinh hoạt động núi lửa Các phản ứng sinh khí độc xuất yếu tố khí hậu như: nắng, mưa làm cho điều kiện nhiệt độ, độ ẩm đất thay đổi đột ngột Ví dụ, hoạt động núi lửa sinh SO2, Cl2, CO2, CO IV.8.2 Các độc chất thoát từ bãi chôn rác đất bị ô nhiễm hữu Các độc chất thoát từ khu vực có bãi chôn rác: khu vực có bãi chôn lấp rác thường có khí NH 3, CO2, H2S, CH4… CO2 CH4 chủ yếu sinh từ trình phân hủy thành phần chất hữu có rác thải Các chất với hàm lượng cao gây ô nhiễm không khí (thường mùi hôi thối khó chịu) ảnh hưởng đến sức khỏe đời sống người dân xung quanh khu vực chôn rác Hàm lượng chất ô nhiễm thường thay đổi theo thời gian hoạt động bãi rác Sự thay đổi thành phần khí gây ô nhiễm 48 tháng đầu bãi chôn lấp rác trình bày bảng 13 Bảng 7: Sự thay đổi thành phần chất khí bãi chôn lấp rác năm đầu (%)(2) Thời gian Tuần 0-3 3-6 6-12 12-18 18-24 24-30 30-36 36-42 42-48 Nitrogen 5,2 3,8 0,4 1,1 0,4 0,2 1,3 0,9 0,4 Trung bình phần trăm Cacbon dioxide 88 76 65 52 53 52 46 50 51 Methane 21 29 40 47 48 51 47 48 (Nguồn: Asian institute of technology, 1992) Kết cho thấy, theo thời gian, hàm lượng N CO2 có chiều hướng giảm xuống, CH4 lại tăng Tải lượng khí CH4 từ bãi rác miền Nam California (EPA, 1995) tính sau: Q = 18,77 x 106 (Ah/R2) 51 51 Trong đó, Q: mức phát sinh CH4 ngày (ft3); A: diện tích bãi rác (acres); h: chiều sâu bãi rác, ft; R: bán kính giếng khí, ft Tổng lượng khí phát sinh tính theo công thức sau: đó: G = L(1-10kt) G: tổng lượng khí sinh thời gian t, m3/kg K: hệ số lưu động/ 2,203, y-1; L: lượng khí tối đa sinh ra, m3/kg Nếu thời gian bán phân giải chôn rác 20 năm G = 0,5L K = 0,015/năm Trong điều kiện bình thường khí thải từ bãi chôn rác phát tán vào môi trường không khí Khi đó, khí tác động xấu đến môi trường không khí khu vực lân cận - Methane (CH4): methane phát tán vào không khí tình trạng không khống chế, tích tụ lại dạng công trình xây dựng hay bãi chôn lấp rác Khi hàm lượng CH4 diện không khí từ 5-15%, dễ gây nổ Trong trường hợp khí methane vào nhà dân, tích tụ dần đến hàm lượng cao gây nguy hiểm đến tính mạng dân cư vùng Nó chất khí đứng thứ 2, sau CO 2, đóng góp 27% gây hiệu ứng nhà kính; số đó, 11% bãi rác, 16% từ ruộng lúa, 7% từ cống rãnh nhà cầu Trong CH4 tự nhiên, đất ướt đóng góp 72% - Hydrosulfua (H2S) loại khí độc có hàm lượng lớn dễ phát khí có mùi đặc trưng (mùi trứng thối) Mùi gây khó chịu, ảnh hưởng xấu đến đời sống sức khỏe người H 2S chất khí có độ độc gấp nhiều lần CH May thay, hàm lượng lại - Monoxide carbon có hàm lượng lớn chúng thoát chậm thường không gây nguy hiểm bề mặt bãi rác Thành phần khí CO lên đến 1% nguyên nhân gây bất tỉnh tử vong cho người đào bới bãi rác sống khu vực giếng lấy nước mà đáy giếng chứa nhiều hữu - Dioxide carbon (CO2) với hàm lượng không lớn (trừ ta tiến hành đốt rác bãi), khí không thật nguy hiểm tới môi trường mà diện tác dụng gây ngạt thở cho động vật người (vì so với nguồn CO khác trình đốt nhiên liệu nguồn sinh khí CO2 không đáng kể) Tuy nhiên, CO lại có đóng góp đáng kể vào tác nhân gây hiệu ứng nhà kính IV.8.3 Các khí độc thoát vùng đất bị ô nhiễm dầu 52 52 Quá trình bay tự nhiên, hợp chất dầu mỏ có xu hướng chuyển động vào pha hơi; đặc biệt, hợp chất tồn điều kiện áp suất cao bị bay mạnh Do đó, nồng độ chúng nhiên liệu giảm, lại chất có tính keo, bay nằm lại đất hay mặt đất Các chất khí thoát từ đất ô nhiễm dầu di chuyển phía, thẳng đứng, tụ lại, tập trung vòm tầng hầm, hay ống cống công cộng đất, tạo nên vụ hỏa hoạn nổ nghiêm trọng Những phân tử với áp suất di chuyển lên phía gây nhiễm bẩn nước mặt cuối gây thất thu mùa vụ canh tác vùng đất bị ô nhiễm dầu Khi tiếp xúc với đất bị nhiễm bẩn dầu với mức độ đủ cao gây nguy hiểm cho người động vật Các khí độc thâm nhập vào người, động vật qua tiếp xúc với da, hít thở ăn uống Trẻ em từ - tuổi tiếp xúc trực tiếp với đất ô nhiễm dầu hít phải khí độc thoát nguy hại Mặc dù, nồng độ dầu thấp chưa ảnh hưởng đến người tiếp xúc, song dầu có chứa chất ung thư tạo vài cấp độ nguy hiểm, chí liều lượng thấp, cần phải đề phòng IV.9 Các trầm tích bùn đáy gây độc Các trầm tích gây độc chủ yếu bùn lắng chứa KLN Các KLN nguồn gốc trình phong hóa, xói mòn từ thượng nguồn hoạt động sản xuất người đất dốc gần đó, chủ yếu từ nước thải công nghiệp không xử lý triệt để Do có tượng keo tụ tự nhiên vùng cửa sông nên hàm lượng KLN bùn đáy vùng thường cao Nồng độ Cu, Zn, Pb, As vùng cửa sông thường cao biển Mặt khác, bùn đáy kênh rạch thành phố nơi ô nhiễm KLN trầm trọng KLN bùn đáy không gây tác hại cho đời sống loại động vật đáy, giáp xác (tôm, nghêu, sò…) mà ảnh hưởng tới sức khỏe người, chất độc chuyển từ loài vào thể người qua dây chuyền thực phẩm Trầm tích bùn đáy (sedimen-sludge) kinh rạch thành phố kết lắng tụ chất thải từ hoạt động công nghiệp, giao thông, nông nghiệp, sinh hoạt… Vì vậy, bùn đáy có đầy đủ loại ô nhiễm: hữu yếm khí gây thối, hóa chất, KLN, ô nhiễm dầu, tàn dư phân bón thuốc trừ sâu; đó, đáng quan tâm ô nhiễm hóa chất ô nhiễm KLN Kết phân tích cho thấy, mùn chiếm tối thiểu 0,2- 12,4%; lân từ 0,3 - 0,6%; kali từ 0,2 - 1,0%; đạm từ 0,1 - 0,8% Đặc biệt, hàm lượng dinh dưỡng dễ tiêu cao, đạm hòa tan dạng NH4 từ 10 ppm đến 1000 ppm; lân dễ tiêu từ 120 ppm đến 53 53 2800 ppm; kali dễ tiêu từ ppm đến 100 ppm Điều có nghĩa là, không bị yếm khí, sau qua trình phân giải, bùn đáy trở thành phân bón quý giá Một số nghiên cứu cho biết KLN có mặt rau muống, lúa, động vật đáy nghêu, sò… KLN tích lũy bùn đáy, sau thực vật hấp thụ, tôm cá nhỏ ăn thực vật, lại tích lũy chúng, cá lớn ăn cá tôm nhỏ lại tích lũy tiếp, người ăn tôm cá lại tích lũy ngộ độc Sự tích lũy có tính tăng dần ngộ độc cấp tính hay mãn tính Thực tế Nhật Bản, bệnh đau khắp thể người ta ăn phải gạo từ lúa trồng cánh đồng bị ô nhiễm cadmium (0,91 - 4,23 ppm hạt gạo) thải từ thành phố lân cận Cũng Nhật Bản, ô nhiễm thủy ngân trầm tích ven biển thuộc vịnh Tokyo tích lũy vào cá, người ta ăn phải cá bị ngộ độc 40 năm sau ô nhiễm ảnh hưởng kéo dài Ngoài ảnh hưởng quan trọng việc tích tụ KLN nước thải công nghiệp vùng cửa sông gia tăng mối nguy hại môi trường tạo gia tăng lắng tụ nguyên tố vi lượng phân chuồng dùng để bón thực vật quan trọng Nó phụ thuộc vào tốc độ thoát nguyên tố vi lượng khỏi lớp đất mặt qua tiến trình hấp thụ, xói mòn phụ thuộc vào việc có hay không nguyên tố lại có sẵn hay hình thành theo lắng tụ Mức độ phân ly liên kết phụ thuộc vào nguyên tố vết điều kiện môi trường kiềm, Mo, Cu, Ag, Se tích tụ lâu dài Trong F, B hòa tan đủ để tách khỏi đất mặt theo lắng tụ (Pendia Pendias, 1985).Nói chung, tùy theo mức độ nguy hiểm mà ta chia bùn lắng thành ba loại: - Loại không ô nhiễm ô nhiễm không cần xử lý trước sử dụng - Loại ô nhiễm cần phải xử lý trước sử dụng để ngăn chặn hậu xảy cho môi trường Mức độ ô nhiễm chia thành bốn loại: nhẹ, trung bình, nặng nặng - Loại bùn lắng ô nhiễm hữu có chứa hàm lượng N, P, K cao Đây chất dinh dưỡng cho trồng tận dụng làm phân bón Phân loại xử lý bùn lắng ô nhiễm vấn đề nước phát triển, nước Đông Nam Á Nước bùn cống rãnh thành phố sông Tô Lịch (Hà Nội), kinh Nhiêu Lộc - Thị Nghè, Tân Hóa, Lò Gốm, Tàu Hủ (TP Hồ Chí Minh) hỗn hợp gồm rác sinh hoạt chất thải công nghiệp thành phố, mà thành phần hữu cơ, vô cơ, kim loại vừa tạo nên hỗn hợp phức chất đơn chất vừa có mùn, cát, khí, nước, vừa có vi sinh vật vừa có động vật 54 54 Hàm lượng lớn nguyên tố Cd, Cu, Ni, Zn chắn gây độc đất canh tác Cây trồng vật nuôi đất bùn làm tăng hàm lượng KLN mô động thực vật tồn đọng Con người, động vật bị gây độc ăn phải thức ăn từ thực vật có chứa hàm lượng KLN V KẾT LUẬN Chất độc đất ảnh hưởng xấu tới nông nghiệp, chất lượng nông sản… mà ảnh hưởng tới sức khỏe người động vật Ngày xuất bệnh ung thư quái ác cướp hàng ngàn sinh mạng năm Do đó, ô nhiễm đất cần phải ngăn chặn giải hiệu Theo nội dung trình bày biết độc chất lan truyền môi trường đất nên áp dụng để phòng chống chất độc lan truyền môi trường đất bảo vệ sức khỏe cho người Điều quan trọng độc chất môi trường đất sinh ra, chất thân môi trường đất, ảnh hưởng môi trường nước không khí Vì không bảo vệ môi trường đất mà phải bảo vệ tất môi trường xung quanh chúng ta, có sức khỏe đảm bảo, môi trường xanh đẹp TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 55 GS.TSKH Lê Huy Bá, Độc chất môi trường, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2008 GS.TSKH Lê Huy Bá, Độc học môi trường bản, NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2008 Lê Ngọc Tú, Độc tố học an toàn thực phẩm, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 TS Lê Thị Hồng Trân, Đánh giá rủi ro môi trường, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2008 TS Lê Thị Hồng Trân, Đánh giá rủi ro sức khỏe đánh giá rủi ro sinh thái, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2008 GS.TSKH Lê Huy Bá, Sinh thái môi trường ứng dụng, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2000 Lorris G Cockerham and Barbara S Shane, Basic Environmental Toxicology, 1994 S F Zakrzewski Environmental Toxicology L G Cockerham, B S Shane Basic Environmental Toxicology 10 W G Landis, M.-H Yu Introduction to Environmental Toxicology (3rd ed.) 11 D A Wright, P Welbourn Environmental Toxicolog 12 www.ebook.edu.vn 13 http://vnexpress.net/gl/khoa-hoc/2011/04/khu-dat-nhiem-phong-xa-bang-cay-hoa- huong-duong/ 14.http://www.baomoi.com/Phat-hien-chat-phong-xa-plutonium-trong-dat-oNhat/119/5959907.epi 56 56 MỤC LỤC 57 57