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

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN 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 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN 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 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đặng Văn Minh Thái Nguyên - 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Lời cảm ơn c đồng ý Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, khoa Sau đại học thầy giáo hướng dẫn khoa học PGS.TS Đặng Văn Minh, tối tiến hành thực đề tài: “Đánh giá thực trạng ô nhiễm kim loại nặng đất nghiên cứu biện pháp sinh học để phục hồi đất sau khai thác thiếc huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên” Để hồn thành luận văn tốt nghiệp, tơi nhận hướng dẫn tận tình thầy giáo PGS.TS Đặng Văn Minh, giúp đỡ lãnh đạo, người dân huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên Nhân dịp này, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Đặng Văn Minh thầy giáo hướng dẫn khoa học tồn thể thầy cơ, cán khoa Tài Ngun Môi trường, khoa Sau đại học, trường Đại học Nông lâm – Đại học Thái Nguyên Tôi xin chân thành cảm ơn cán ban lãnh đạo xã Hà Thượng; ban lãnh đạo Mỏ thiếc Hà Thượng – Đại Từ, bạn bè đồng nghiệp, bạn sinh viên người thân gia đình động viên khuyến khích giúp đỡ tơi suốt q trình học tập hoàn thành luận văn Do thời gian có hạn, lực cịn hạn chế nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiết sót Tơi mong nhận ý kiến đóng góp quý thầy cô bạn đồng nghiệp để luận văn tơi hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2011 Tác giả Nguyễn Duy Hải Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp cơng trình nghiên cứu thực cá nhân tôi, thực sở nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu khảo sát phân tích từ thực tiễn hướng dẫn khoa học PGS.TS Đặng Văn Minh Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu trình bày luận văn hoàn toàn trung thực chưa sử dụng để bảo vệ cho học vị nào, phần trích dẫn tài liệu tham khảo ghi rõ nguồn gốc Thái Nguyên, ngày tháng năm 2011 Tác giả Nguyễn Duy Hải Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn i MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 Tính cấp tiết đề tài Mục tiêu chung Mục tiêu cụ thể Ý nghĩa đề tài 4.1 Ý nghĩa khoa học đề tài 4.2 Ý nghĩa thực tiễn đề tài Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cơ sở khoa học đề tài 1.1.1 Thực trạng hoạt động khai thác khoáng sản Thế giới Việt Nam 1.1.1.1 Trên Thế giới 1.1.1.2 Ở Việt Nam 1.1.2 Nguồn gốc gây ô nhiễm yếu tố ảnh hưởng tới hàm lượng KLN đất 11 1.1.2.1 Sự nhiễm đất khai thác khống sản 11 1.1.2.2 Một số nguồn khác gây ô nhiễm KLN đất 14 1.1.2.3 Các tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm KLN đất 16 1.1.3 Ảnh hưởng yếu tố môi trường chế xử lý ô nhiễm kim loại nặng 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 trình hấp thu KLN thực vật 22 1.1.3.3 Một số vấn đề môi trường cần quan tâm công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm KLN 23 1.2 Tổng quan ô nhiễm KLN đất số phương pháp xử lý ô nhiễm truyền thống 24 1.2.1 Khái niệm KLN tác hại chúng 24 1.2.2 Tính độc số loại kim loại nặng 25 1.2.2.1 Tính độc Arsenic (As) 25 1.2.2.2 Tính độc Chì (Pb) 26 1.2.2.3 Tính độc Đồng (Cu) 26 1.2.2.4 Tính độc Cadmium (Cd) 27 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii 1.2.2.5 Tính độc Kẽm (Zn) 28 1.2.3 Một số phương pháp xử lý ô nhiễm đất truyền thống 29 1.3 Tổng quan loài thực vật nghiên cứu tiềm ứng dụng chúng bảo vệ môi trường 31 1.3.1 Đặc điểm loài thực vật nghiên cứu 31 1.3.1.1 Đặc điểm loài cỏ Vetiver 31 1.3.1.2 Đặc điểm loài Dương Xỉ 34 1.3.1.3 Đặc điểm loài Sậy 35 1.3.2.1.Thế giới 39 1.3.2.2 Việt Nam 43 Chương 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 46 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 46 2.2 Địa điểm 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 chất lượng môi trường đất sau khai thác thiếc 46 2.3.2 Điều tra đánh giá lồi địa có khả sinh trưởng, phát triển hấp thu KLN vùng đất sau khai thác khoáng sản thiếc 46 2.3.3 Nghiên cứu khả sinh trưởng, phát triển hấp thu KLN số loài thực vật (Vetiver, dương xỉ sậy) đất sau khai thác thiếc Đánh giá chất lượng mơi trường đất sau q trình xử lý ô nhiễm thực vật 46 2.4 Phương pháp nghiên cứu tiêu theo dõi 47 2.4.1 Phương pháp điều tra thu thập tài liệu 47 2.4.2 Phương pháp 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 tiêu theo dõi 48 2.4.6 Các phương pháp phân tích phịng 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 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iii 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 việc quản lý, sử dụng đất sau khai thác thiếc địa bàn xã Hà Thượng 54 3.2.1 Tình hình khai thác quặng thiếc 54 3.2.2 Hiện trạng quản lý sử dụng đất sau khai thác thiếc 55 3.3 Thực trạng ô nhiễm môi trường đất sau khai thác mỏ thiếc Hà Thượng 56 3.3.1 Chất lượng môi trường đất 56 3.3.2 Biểu ô nhiễm đất sau khai thác khu vực mỏ thiếc Hà Thượng 57 3.4 Điều tra số loại địa đất sau khai thác khu vực mỏ thiếc Hà Thượng 59 3.5 Kết nghiên cứu khả sinh trưởng hấp thu KLN vetiver, dương xỉ sậy đất sau khai thác thiếc 60 3.5.1 Khả sinh trưởng 60 3.5.1.1 Khả sống loài thực vật sau trồng đất sau khai thác thiếc 60 3.5.1.2 Sự sinh trưởng qua chiều cao đất sau khai thác thiếc 61 3.5.1.3 Sinh khối thân 62 3.5.1.4 Chiều dài rễ thí nghiệm đất sau khai thác thiếc 63 3.5.1.5 Sinh khối rễ đất sau khai thác thiếc 64 3.5.2 Khả hấp thu KLN cỏ vetiver, dương xỉ sậy 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 thay đổi dung trọng đất 68 3.5.3.2 Đánh giá thay đổi hàm lượng KLN đất trước sau thí nghiệm 69 3.5.3.4 Sự thay đổi thành phần dinh dưỡng đất qua q trình thử nghiệm trồng lồi 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 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN CEC Khả trao đổi Ion+ đất CNH -HĐH Công nghiệp hóa - đại hóa CP Cổ phần HST Hệ sinh thái KL Kim loại KLN Kim loại nặng KT - KT Kinh tế - Kỹ thuật QSD Quyền sử dụng QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TNHH Trách nhiệm hữu hạn UBND Ủy ban nhân dân ƠTC Ơ tiêu chuẩn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn v DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Sản lượng khai thác chì kẽm số mỏ Bảng 1.2 Tình hình khai thác sắt, thiếc số mỏ địa bàn tỉnh Thái Nguyên 10 Bảng 1.3 Hàm lượng KLN chất thải số mỏ vàng điển hình Úc 13 Bảng 1.4 Hàm lượng trung bình số KLN đá đất (ppm) 14 Bảng 1.5 Hàm lượng kim loại bùn cống rãnh đô thị 15 Bảng 1.6 Hàm lượng KLN nguồn phân bón nơng nghiệp (ppm) 16 Bảng 1.7 Giới hạn ô nhiêm đất Úc New Zealand 17 Bảng 1.8 Hàm lượng KLN tối đa cho phép đất nông nghiệp nước phát triển (ppm) 17 Bảng 1.9 Giới hạn tối đa cho phép hàm lượng số KLN đất 18 Bảng 1.10 Nồng độ kim loại nặng lá, chồi, cành 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 khống sản địa bàn xã Hà Thượng 55 Bảng 3.3 Hiện trạng sử dụng đất 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 phân tích đất khu vực mỏ thiếc Hà Thượng 56 Bảng 3.7 Biểu ô nhiễm, suy thối mơi trường đất khai khống 57 Bảng 3.8 Ngun nhân gây nhiễm, suy thối đất số mỏ 58 Bảng 3.9 Sự xuất sinh trưởng số loài địa có khả sinh trưởng phát triển vùng đất sau khai thác thiếc 59 Bảng 3.10 Sự sinh trưởng qua chiều cao 61 Bảng 3.11 Sinh khối thân loại đất sau khai thác thiếc 62 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vi Bảng 3.12 Chiều dài rễ sau trồng 12 tháng 63 Bảng 3.13 Sự sinh trưởng qua sinh khối rễ số loài sau 12 tháng tuổi 64 Bảng 3.14 Lượng KLN hấp thu số loài đất bãi thải sau khai thác thiếc 65 Bảng 3.15 Sự thay đổi dung trọng đất sau thời gian 12 tháng trồng thí nghiệm 68 Bảng 3.16 Kết phân tích đất trước sau thí nghiệm 69 Bảng 3.17 Kết phân tích hàm lượng dinh dưỡng đất thí nghiệm sau trồng cỏ Vetiver 71 Bảng 3.18 Kết phân tích hàm lượng dinh dưỡng đất sau trồng dương xỉ 72 Bảng 3.19 Kết phân tích hàm lượng dinh dưỡng đất sau trồng sậy 72 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ...ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN 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... Minh, tối tiến hành thực đề tài: ? ?Đánh giá thực trạng ô nhiễm kim loại nặng đất nghiên cứu biện pháp sinh học để phục hồi đất sau khai thác thiếc huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên? ?? Để hoàn thành luận... đất sau khai thác thiếc 55 3.3 Thực trạng ô nhiễm môi trường đất sau khai thác mỏ thiếc Hà Thượng 56 3.3.1 Chất lượng môi trường đất 56 3.3.2 Biểu ô nhiễm đất sau khai thác khu