Nghiên cứu khả năng xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng bằng thực vật tại mỏ khai thác khoáng sản trại cau huyện đồng hỷ thái nguyên

1 Phần MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp tiết đề tài Những năm gần đây, nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội đất nước điều kiện mở cửa kinh tế thị trường, hoạt động khai thác khoáng sản khai thác với quy mô ngày lớn Công nghiệp khai thác hống sản có nhiều đóng góp quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội, góp phần tích cực vào nghiệp cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Tuy nhiên, bên cạnh mặt tích cực đạt được, q trình khai thác khống sản phục vụ cho lợi ích mình, người làm thay đổi môi trường xung quanh Các hoạt động khai thác than, quặng, phi quặng vật liệu xây dựng, như: tiến hành xây dựng mỏ, khai thác thu hồi khoáng sản, đổ thải, thoát nước mỏ… làm phá vỡ cân điều kiện sinh thái hình thành từ hàng chục triệu năm, gây ô nhiễm nặng nề môi trường đất ngày trở nên vấn đề cấp bách mang tính chất xã hội trị cộng đồng Tình hình khai thác khoáng sản tỉnh Thái Nguyên năm qua cho thấy, số lượng mỏ khoáng sản sản lượng đưa vào khai thác ngày tăng Số lượng doanh nghiệp, đơn vị tham gia khai thác, chế biến khống sản gia tăng nhanh chóng Hoạt động khống sản doanh nghiệp đóng góp vào nguồn thu ngân sách tỉnh tăng trưởng liên tục qua năm Tuy nhiên ngành chiếm dụng diện tích đất sử dụng lớn Ơ nhiễm đất làm giảm khả sản xuất đất mà lấy đất làm điểm xuất phát để ảnh hưởng tới thực vật, động vật người Một số nguyên tố vi lượng siêu vi lượng có tính độc hại tích luỹ nơng sản phẩm, từ gây tác hại nghiêm trọng động, thực vật người Vì thế, tác động việc khai thác chế biến khoáng sản đến môi trường đất vấn đề đáng quan tâm cần có giải pháp khắc phục, đặc biệt giải pháp để sử dụng có hiệu diện tích đất sau khai thác khống sản Có nhiều cách để giải vấn đề ô nhiễm đất kim loại nặng (KLN) Song có hướng ngăn chặn xảy ô nhiễm phục hồi đất bị ô nhiễm Việc phục hồi đất bị ô nhiễm kim loại nặng biện pháp sinh học kỹ thuật đầy triển vọng Việc sử dụng lồi thực vật có khả hấp thụ KLN để xử lý phục hồi đất bị ô nhiễm xu hướng phổ biến ứng dụng ngày nhiều giới thu hút quan tâm nghiên cứu nhiều nhà khoa học Tuy nhiên vấn đề Việt Nam mẻ Xuất phát từ thực tế này, đồng thời góp phần giải vấn đề ô nhiễm kim loại nặng đất thực đề tài: “Nghiên cứu khả xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng thực vật mỏ khai thác khoáng sản Trại Cau huyện Đồng HỷThái Nguyên” hướng dẫn cô giáo Th.S Trần Thị Phả 1.2 Mục đích nghiên cứu - Xác định khả sinh trưởng, phát triển Sậy môi trường đất bị ô nhiễm KLN - Đánh giá chất lượng môi trường đất sau sử dụng Sây để hấp phụ nguyên tố KLN - Xác định khả hấp thụ KLN Sậy 1.3 Yêu cầu đề tài -Nghiên cứu khả hấp phụ KLN Sậy để cải tạo đất ô nhiễm kim loại nặng khu vực khai thác khoáng sản 1.4 Ý nghĩa đề tài 1.4.1- Ý nghĩa học tập nghiên cứu khoa học: + Nâng cao kiến thức, kỹ rút kinh nghiệm thực tế phục vụ cho công tác nghiên cứu sau + Vận dụng phát huy kiến thức vào thực tế 1.4.2- Ý nghĩa thực tiễn: + Đánh giá Sậy cải tạo đất bị ô nhiễm KLN Thái Nguyên + Đề tài tư liệu tham khảo khả hấp thụ KLN Sậy PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Ô nhiễm KLN đất số phương pháp xử lý ô nhiễm KLN đất 2.1.1 Khái niệm KLN tác hại chúng Thuật ngữ kim loại nặng dùng để nguyên tố kim loại có khối lượng riêng lớn (d ≥ 5g/cm3) thể độc tính nồng độ thấp Các nguyên tố KLN thành phần tự nhiên vỏ trái đất Các ngun tố khơng thể bị biến hay phá huỷ Một lượng nhỏ nguyên tố KLN vào thể thông qua thức ăn, nước uống khơng khí Một vài ngun tố KLN đóng vai trị ngun tố cần thiết cho việc trì trình trao đổi chất thể người chẳng hạn kẽm (Zn), đồng (Cu) selen (Se) Tuy nhiên nồng độ cao chúng gây độc cho thể người sinh vật [1] Sự tích tụ chất độc hại, KLN đất xẽ làm tăng khả hấp thụ nguyên tố có hại trồng vật nuôi gián tiếp gây ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ người, làm thay đổi cấu trúc tế bào gây nhiều bệnh di truyền, bệnh máu, bệnh ung thư (Nguyễn Ngọc Nông, 2007) [2] Trong năm gần đây, ô nhiễm KLN thu hút quan tâm nhà khoa học tính chất bền vững chúng Độc tính KLN sinh vật liên quan đến chế oxy hóa độc tính gen Tác hại KLN động vật người làm tổn hại giảm chức hệ thần kinh trung ương, giảm lượng sinh học, tổn hại đến cấu trúc máu, phổi, thận, gan, quan khác Tiếp xúc với KLN thời gian dài ảnh hưởng mãn tính đến thể chất, q trình thối hóa hệ thần kinh dẫn đến biểu bệnh Parkinson, bệnh teo cơ, bệnh đa xơ cứng…Hơn KLN làm tăng tương tác dị ứng gây nên đột biến gen, cạnh tranh với kim loại cần thiết thể vị trí liên kết sinh hóa phản ứng kháng sinh giới hạn rộng chống lại vi khuẩn có lợi có hại Độc tính KLN chuỗi thức ăn vấn đề xúc môi trường sức khỏe cộng đồng xã hội công nghiệp ngày 2.1.2 Các phương pháp xử lý đất ô nhiễm KLN Hiện nay,Việt Nam Thế Giới có nhiều phương pháp khác để xử lý KLN đất Sau số phương pháp cụ thể: 2.1.2.1 Phương pháp lý – hố Nhìn chung, nhiễm đất có liên quan tới đặc tính lý – hố học đất Nguyên lý phương pháp đất ô nhiễm đào lên, xử lý mặt cách tách, di chuyển, phá huỷ chất bẩn sau trả vị trí cũ sử dụng vào mục đích khác a Phương pháp xử lý nhiệt Một số KLN hợp chất Hg, As, Cd, bay nhiệt độ lớn 800oC Tuy nhiên, hầu hết KLN nặng thường dừng lại pha rắn, không di chuyển xỉ chế hoá học vật lý Chi phí xử lý phụ thuộc vào loại đất, hàm lượng nước đất loại chất ô nhiễm ước tính từ 100 – 150 USD/tấn đất [11] b Phương pháp kết tủa hoá Phương pháp phụ thuộc vào nồng độ KLN pha lỏng đất Việc tăng nồng độ KLN pha lỏng thực có mặt chất hố học như: axit mạnh (HCl, HNO3, H2SO4) chất tạo chelat (vòng cua) tổng hợp EDTA (axit etylen diamin tetraaxetic), DTPA (axit dietylen triamin pentaaxetic) Sau kiềm hoá để kết tủa KLN dạng hydroxit chất Na2SO4, Na2S2O3, FeSO4, khí SO2 [3] Ưu điểm phương pháp xử lý kim loại với nồng độ cao, tốn thời gian có hiệu suất cao Tuy nhiên nhược điểm là: đưa vào mơi trường hố chất khác, sau xử lý có lượng bùn lớn Các axit mạnh chất tạo chelat làm thay đổi đặc tính đất việc rửa lượng lớn chất dinh dưỡng [4] Từ – 11% khối lượng đất tổng số bị hoà tan HCl 0,1M sau 30 phút khoảng 13 – 14% khối lượng đất sau 24 chiết (Tuin Tels, 1990) [5] c Phương pháp trao đổi ion Phương pháp dùng để tách kim loại Pb, Cr, Zn, Hg… khỏi nước thải Mới việc sử dụng vật liệu nhựa trao đổi ion bắt đầu áp dụng Tuy vậy, vật liệu nhựa khơng có độ bền nhiệt bền áp suất thẩm thấu, dễ bị oxy hoá Đặc biệt khả hoạt động nhựa trao đổi ion phụ thuộc vào có mặt ion Ca2+, Mg2+ Tuy có hiệu giá thành đắt khơng phù hợp với nước phát triển [5] Các phương pháp lý- hoá học thường áp dụng khu vực nhiễm bẩn với hàm lượng lớn khả linh động kim loại không cao diện hẹp Ưu điểm phương pháp hiệu suất xử lý cao nghiên cứu ứng dụng rộng rãi Tuy nhiên phương pháp cịn có nhược điểm xử lý không triệt để, nồng độ KLN sau xử lý cao mức cho phép nên vận hành buộc phải đưa thêm chất hoá học vào mơi trường, việc trì q trình khó khăn địi hỏi kinh phí lớn Do giải pháp sinh học nhu cầu tất yếu, nước phát triển nước ta 2.1.1.2 Phương pháp sinh học Cùng với việc sử dụng phương pháp xử lý đất ô nhiễm KLN nêu trên, công nghệ hấp phụ KLN vật liệu sinh học đề xuất phương pháp có hiệu Kỹ thuật dựa chủ yếu vào sinh vật sẵn có tự nhiên thực vật, VSV… vật liệu phế phụ phẩm từ sản suất nông nghiệp, thuỷ sản kitin, mùn cưa, trấu, rong biển… Do KLN có khả tích tụ thể sinh vật, tham gia chuyển hoá sinh học tạo thành hợp chất Các trình ngâm chiết sinh học sử dụng để chiết kim loại từ mỏ quặng Tuy nhiên, H2SO4 vi khuẩn sinh trình chiết tách chất dinh dưỡng với KLN đặc biệt bất lợi cho việc bảo vệ nguồn nước ngầm Sử dụng hoạt tính sinh axit mạnh để tách KLN tương tự việc rửa đất chiết tách hoá học Một số vi sinh vật khác, nấm sinh axit yếu Trong số axit hữu yếu, axit xitric muối có ảnh hưởng rõ đến việc cải tạo đất bị ô nhiễm KLN Axit hữu yếu muối chúng có ích việc cải tạo nhiễm vì: - Chúng không phá huỷ cấu trúc đất so với axit mạnh (HCl, HNO3, H2SO4) so với chất tạo chelat tổng hợp (EDTA, DTPA) - Chúng có khả cải tạo tính chất đất - Giá thành xử lý thấp phân huỷ sinh học Nghiên cứu Steinbock cộng [12] cho thấy nấm Aspergillus niger phát triển tốt sinh axit hữu pH = 2, nhiên pH < Aspergillus niger sinh axit oxalic Do dung dịch NH4OH thêm vào vừa đủ để trì pH khoảng 3,8 – 4,0; Tại pH axit xitric sinh cực đại; Tại pH > nấm sinh nhiều axit oxalic dẫn đến khả cố định Pb nhiều khả chiết khỏi đất Các phương pháp tách kim loại khỏi đất nhờ vi sinh vật đòi hỏi nhiều thời gian hiệu trình xử lý phụ thuộc nhiều vào việc xác định chủng, loài sinh vật thích hợp tính chất đất [5] Bù lại, phương pháp cải tạo đất nhiễm có chi phí thấp dễ vận hành [12] 2.1.3 Ứng dụng thực vật xử lý môi trường ô nhiễm KLN 2.1.3.1 Sử dụng thực vật Hiện có nhiều nghiên cứu chứng minh khẳ hút tích luỹ KLN số lồi thực vật thuỷ sinh sống cạn Các loài thực vật thuỷ sinh có khả hút KLN tương đối tốt gồm: dương xỉ nước, hoa hương nước, rau má mơ, bèo tấm, bèo ong Tuy nhiên hiệu hút thu KLN loại thấp chúng có kích thước nhỏ rễ mọc chậm Ngược lại thực vật cạn phát triển lâu hơn, hệ thống rễ sợi bao bọc lông rễ tạo diện tích bề mặt hút thu lớn Những thực vật cạn bao gồm: (1) trồng hai mầm (cây mù tạt Ấn Độ, hoa hướng dương, bắp cải, xà lách); (2) trồng mầm (lúa mạch đen, lúa miến, ngô); (3) cỏ mùa lạnh (cỏ mầm trầu, cỏ Nhật Bản) [7] Một số tác giả chứng minh khả tích luỹ KLN vào thể số loài sinh vật thuỷ sinh hầu hết loài nhuyễn thể sống đáy có khả tích luỹ KLN với nồng độ cao, cần ý sử dụng chúng nơi bị ô nhiễm làm thực phẩm Một số thực vật thuỷ sinh bèo lục bình có khẳ hấp thụ Cr, Ni, Pb, Zn, Fe… Trong nước thải mạ kim loại Cây rong chó bèo có khả giảm thiểu Pb, Zn, Fe, Cu… Có nước Hồ Bảy Mẫu – Hà Nội [5] Loại thực vật thuỷ sinh có tên Impromea aquatica Fisk qua hệ thống rễ tích luỹ 0,552 mg Cu; 0,213mg Ni; 0,09mg Cr 0,009mg Zn 1g sinh khối khơ vịng 48 nồng độ kim loại 5,00 mg/l [8] Một loài thực vật mặt nước (cây Najas graminea Del) nhà khoa học Đài Loan sử dụng hiệu để xử lý Cu, Zn, Pb, Cd Đây loại thực vật dễ ni trồng có khả hấp thụ KLN mạnh, đặc biệt với Pb [5] Tảo biển Ascophyllum Sagassum tích luỹ Pb, Cd tới 30% sinh khối Các loại tảo, nấm sợi (Spinrogyra, Claclophora Rhizodonimin) lấy 650 mg số kim loại 1g sinh khối khô Việc sử dụng nấm Rhizopus Absidia có tác dụng hấp phụ tới 28% hàm lượng KLN Pb, Cd, Cu, Zn…[6] Một số nghiên cứu Việt Nam sử dụng bèo tây (Eichhornia crassipes) để hấp phụ số KLN Pb, Zn, Fe, Cr, Ni…Nghiên cứu kết luận: Bèo tây thích hợp phát triển tốt với mơi trường nước thải có KLN, KLN tích luỹ lượng lớn lá, cuống đặc biệt rễ Nó hấp phụ KLN tốt khoảng thời gian nuôi từ 15 – 25 ngày [5] Phương pháp xử lý thực vật đòi hỏi nhiều thời gian hiệu trình xử lý phụ thuộc nhiều vào việc xác định chủng lồi sinh vật thích hợp tính chất đất Các phương pháp xử lý có chi phí thấp dễ vận hành Các trình cần điều kiện vừa phải, thời gian xử lý dài phương pháp khác Chính thế, hệ thống xử lý chỗ phương pháp sử dụng thực vật công cụ đầy hứa hẹn Đất ô nhiễm kim loại nhẹ làm cách trồng trồng có suất cao chúng đạt tiêu chuẩn quốc gia đất Tuy nhiên q trình dẫn đến nhiều sinh khối bị ô nhiễm nhẹ Những sinh khối không phép trộn lẫn với chất không bị ô nhiễm để cung cấp cho động vật người Có thể làm giảm số lượng dung lượng sinh khối ô nhiễm cách phân huỷ có kiểm sốt Trong q trình làm cần ý giữ lại kim loại bay Các loại đất nhiễm nặng làm cách trồng có khả chống chịu kim loại vùng đất đó, thu lấy sinh khối sau vụ mùa chiết tách kim loại cách cẩn thận từ sinh khối tái chế kim loại lấy cho mục đích cơng nghiệp Hiệu tăng cường giảm thiểu yếu tố khác hạn chế sinh trưởng thường có đất nhiễm KLN Độ chua đất giảm bớt dùng đá phấn, lúc khả dễ tiêu kim loại trồng giảm kéo dài thời gian làm nhiễm Có thể dùng vịi phun cho loại đất sâu chảy vào hệ sinh thái khác Nếu đất thiếu loại chất dinh dưỡng đa lượng vi lượng bón phân bổ sung phốtpho làm khả dễ tiêu kim loại tới trồng làm giảm hiệu trình làm 2.1.3.2 Ứng dụng thực vật để xử lý môi trường bị ô nhiễm KLN Các nghiên cứu dùng thực vật xử lý môi trường lĩnh vực phát triển từ khoảng năm 1983 đến năm 1997 Vì vậy, phạm vi hạn hẹp, kết nghiên cứu mức mô phỏng, giả định dựa vào liệu thực nghiệm Dùng thực vật để xử lý đất, nước bị nhiễm KLN chủ yếu dựa vào khả tích lũy KLN cao thực vật Dựa khả tích lũy cao (Hyper) nhà khoa học Mỹ (Đại học Purdue, west Lafayette) xác định số loại rau cải, cải Xoong (loại Thlaspi Caerulescens) có khả tích lũy cao KLN: Ni, Zn, Cd Có thể xử dụng cải xoong để xử lý kim loại đất bi ô nhiễm Người ta nghiên cứu loại hoa dại có tán hoa màu vàng với tên khoa học Alyssum bertolonii có khả tích lũy cao kim loại Niken với 1% thân (Tức gấp 200 lần lượng Ni có khả gây ngưỡng chết với hầu hết loại thực vật) (Báo sức khoẻ đời sống, 2008) [9] Một số kết thăm dò khả hút Cd từ đất có bón thêm bùn sơng nhiễm nhóm tác giả Hồ Thị Lan Trà, Nguyễn Đình Mạnh, Kazuhiko Egashira [13] năm 2000 cho thấy: Cải bắp tích lũy Cd tăng dần theo hàm lượng bón vào Tại tỷ lệ bón 50% bùn, hàm lượng Cd rau gấp lần tiêu chuẩn cho phép lần hàm lượng Cd rau khơng bón bùn cặn Với cải củ, tượng khơng có Như dùng cải bắp làm tác nhân xử lý Cd Nghiên cứu Nguyễn Ngọc Quýnh, Lê Duy Bá [14] Cd lúa đất lúa nước gần thành phố Hồ Chí Minh cho thấy hàm lượng Cd đất: rễ lúa: thân cành: lúa hạt 10: 200:10 :1 Kết gợi mở việc sử dụng lúa xử lý Cd đất Bảng 2.1: Một số loài thực vật cho sinh khối nhanh sử dụng để xử lý kim loại nặng đất Tên loài Salix Populus Brassica napus, B Juncea, B nigra Cannabis sativa Helianthus Typha sp Phragmites australis Glyceria fluitans Lemna minor Khả xử lý KLN đất, nước Ni đất, nước nước ngầm Chất phóng xạ, KLN, Se đất Tác giả năm công bố Greger Landberg, 1999 Punshon Adriano, 2003 Chất phóng xạ, Cd đất Pb, Cd đất Ostwald, 2000 Mn, Cu, Se nước thải mỏ khoáng sản KLN chất thải mỏ khoáng sản KLN chất thải mỏ khoáng sản KLN nước Brown, 1996 Banuelos et al, 1997 EPA, 2000 Elkatib et al., 2001 Horne, 2000 Massacci et al., 2001 MacCabe Otte, 2000 Zayed et al., 1998 Nguồn: Barcelo J, 2003 [15] 10 PHẦN ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu đề cập tới khả sinh trưởng, phát triển hút KLN đất Sậy Xem xét chất lượng môi trường đất sau sử dụng đối tượng cải tạo Cây Sậy có tên khoa học Phragmites communis, lồi lớn thuộc họ Hịa thảo (Poaceae) có nguồn gốc vùng đất lầy khu vực nhiệt đới ôn đới giới Khi điều kiện sinh trưởng thích hợp, tăng chiều cao tới 5m năm thân mọc thêm theo chiều đứng, mọc rễ khoảng đặn Các thân mọc đứng cao từ 2-6 m, với thân thường cao khu vực có mùa hè nóng ẩm đất màu mỡ Lá rộng loài cỏ, dài từ 20-50 cm rộng 2-3 cm Hoa có dạng chùy có màu tía sẫm mọc dày dặc, dài 20-50 cm Là lồi sống điều kiện thời tiết khắc nghiệt phù hợp với khí hậu Việt Nam Hệ sinh vật quanh rễ loại phân hủy chất hữu hấp thu kim loại nặng đất 3.2 Địa điểm thời gian nghiên cứu 3.2.1 Địa điểm: Tại phịng thí nghiệm khoa TN&MT – Đại học Nông Lâm – Thái Nguyên 3.2.2 Thời gian nghiên cứu: - Thời gian bắt đầu: Tháng 4/2010 - Thời gian kết thúc: Tháng 12/2010 3.3 Phạm vi nghiên cứu - Bố trí thí nghiệm nhà lưới nghiên cứu khả sinh trưởng, phát triển hấp phụ KLN Sậy đất sau khai thác xã Trại CauĐồng Hỷ - Thái Nguyên 3.4 Nội dung nghiên cứu + Đánh giá khả sinh trưởng, phát triển Sậy đất sau khai thác 15 lượng đất đá đổ thải thấy rõ, năm 1998 tính 222.234.500m3/năm, đến năm 2009 997.011.000 m3/năm (423.000 x 2.357 m3/tấn) Cùng với vấn đề cơng tác quản lý chất lượng bảo vệ môi trường cần chặt chẽ 4.2 Đánh giá sinh trưởng phát triển Sậy Bảng 4.2 Khả sinh trưởng phát triển Sậy đất ô nhiễm kim Chỉ tiêu Bắt đầu Chiều dài rễ (cm) Chiều cao (cm) 40 loại nặng Thời gian sau trồng tháng tháng tháng 43 52.5 65.2 tháng 10 75 Từ số liệu bảng 4.2 ta thấy: Sự phát triển Sây có tăng trưởng phát triển rễ, thân, Sau tháng trồng kích thước từ 40cm tăng lên 75cm rễ tăng lên từ 5cm lên 10cm Điều chứng tỏ điều kiện đất bị ô nhiễm KLN Sậy hấp thụ chất gây ô nhiễm Cd, As, Zn, Pb để phát triển tăng lên sinh khối 4.3 Đánh giá khả cải tạo đất ô nhiễm Sậy 4.3.1 Độ pH đất pH số đặc trung đất, có ảnh hưởng lớn đến q trình hóa lý, sinh học đất có tác động khơng nhỏ đến hệ thống trồng Mỗi loại trồng khác thích nghi với pH khác nhau, nhìn chung đa số trồng thích nghi pH trung tính kiềm yếu Kết phân tích pH đất nghiên cứu thể bảng sau: Bảng 4.3:Kết phân tích pH đất nghiên cứu STT Ký hiệu mẫu MĐ1 pH Trước trồng Sau trồng 7,9 7,4 16 pH 7.9 7.9 7.8 7.7 7.6 pH 7.5 7.4 7.4 7.3 7.2 7.1 Trước trồng Sau trồng Hình 4.1 Biểu đồ thể thay đổi PH đất Qua bảng 4.3 hình 4.1 ta thấy , thay đổi PH trước sau trồng Sậy cải tạo đất không đáng kể 4.3.2 Đánh giá khả hút KLN Sậy đất Kết phân tích hàm lượng số kim loại nặng (Zn, Pb, Cd, As) đất nghiên cứu thể bảng sau: Bảng 4.4: Kết phân tích hàm lượng kim loại nặng đất Stt KLN Trước trồng Sau trồng TCVN 7209- 2002 (mg/kg) As 14,11 7,08 12 Pb 649,05 472,45 70 Cd 5,59 4,96 Zn 4482,16 3172,35 200 17 * Hàm lượng Asen đất 16 14.11 14 Mg/Kg 12 12 12 10 As 7.08 TCVN 7209- 2002 Trước trồng Sau trồng Ký hiệu mẫu Hình 4.2 Biểu đồ thể hàm lượng As đất nghiên cứu Qua bảng 4.4 hình 4.2 ta thấy, hàm lượng As đất nghiên cứu cao so với tiêu chuẩn cho phép TCCP (TCVN 7209- 2002) Hàm lượng As mẫu đất trước nghiên cứu 14.11 mg/kg vượt 1.17 lần so với TCCP, Sau trồng cải tạo đất tỷ lệ As đất giảm xuống 7,08 mg/kg TCCP 1,694 lần Như môi trường đất khu Mỏ Sắt Trại Cau bị ô nhiễm As vượt TCCP 1,17lần.Sau thời gian xử lý Sậy hàm lượng As đất giảm xuống đáng kể thấp mức cho phép 1,694 lần.Chứng tỏ Sậy hấp thụ lượng As đất để sinh trưởng qua làm giảm hàm lượng As đất giúp cải tạo môi trường đất bị ô nhiễm KLN 18 * Hàm lượng Pb đất: 700 649.05 600 472.45 Mg/Kg 500 400 Pb 300 TCVN 7209- 2002 200 100 70 70 Trước trồng Sau trồng Ký hiệu mẫu Hình 4.3 Biểu đồ thể hàm lượng Pb đất nghiên cứu Qua bảng 4.4 hình 4.3 ta thấy hàm lượng Pb trước sau trồng Sậy cải tạo đất lớn cụ thể : trước trồng hàm lượng Pb đất chứa 649.05 mg/kg gấp 9.272 lần TCCP Sau trồng Sậy cải tạo đất hấp thụ nhiều tỷ lệ Pb đất làm giảm hàm lượng Pb đất xuống cịn 472.45 mg/kg Mơi trường đất bị ô nhiễm Pb đất nghiêm trọng , tỷ lệ Pb đất vượt TCCP lần gây ảnh hưởng lớn tới sản xuất nông nghiêp Sau nghiên cứu cải tạo đất Sậy hàm lượng Pb đất giảm xuống tương đối Tuy hàm lượng Pb đất cao so với TCCP góp phần vào cải tạo đất nhiễm KLN khu vực 19 * Hàm lượng Cd đất: 5.59 4.96 Mg/Kg Cd 2 TCVN 7209- 2002 Trước trồng Sau trồng Ký hiệu mẫu Hình 4.4 Biểu đồ thể hàm lượng Cd đất nghiên cứu Qua bảng 4.4 hình 4.4 ta thấy, hàm lượng Cd đất nghiên cứu trước phân tích 5.59 Mg/Kg vượt tiêu chuẩn cho phép 2.795 lần Sau xử lý thực vật hàm lượng Cd đất giảm xuống cịn 4.96 mg/kg Mơi trường đất bị ô nhiễm Cd đất nghiêm trọng, tỷ lệ Cd đất vượt TCCP 2,795 lần gây ảnh hưởng lớn tới sản xuất nông nghiệp Sau nghiên cứu cải tạo đất Sậy hàm lượng Pb đất giảm xuống Tuy hàm lượng Cd đất cao so với TCCP góp phần vào cải tạo đất ô nhiễm KLN khu vực 20 * Hàm lượng Zn đất: 5000 4482.16 4500 4000 3172.35 Mg/Kg 3500 Zn 3000 2500 TCVN 7209- 2002 2000 1500 1000 500 200 200 Trước trồng Sau trồng Ký hiệu mẫu Hình 4.5 Biểu đồ thể hàm lượng Zn đất nghiên cứu Qua bảng 4.4 hình 4.5 ta thấy, hàm lượng Zn đất khu vực nghiên cứu cao Hàm lượng Zn đất trước xử lý 4482.16 mg/kg cao gấp 22.410 lần so với TCCP Sau trồng Sậy cải tạo đất hấp thụ nhiều tỷ lệ Zn đất làm giảm hàm lượng Zn đất xuống cịn 3172.35 mg/kg Mơi trường đất bị ô nhiễm Zn đất nghiêm trọng , tỷ lệ Zn đất vượt TCCP 22 lần gây ảnh hưởng lớn tới sản xuất nông nghiêp Sau nghiên cứu cải tạo đất Sậy hàm lượng Zn đất giảm xuống tương đối Tuy hàm lượng Zn đất cao so với TCCP góp phần vào cải tạo đất nhiễm KLN khu vực 4.4 Đánh giá tích lũy kim loại nặng số loại thực vật vùng khai thác khoáng sản mỏ sắt Trại Cau Kết phân tích hàm lượng kim loại nặng (Zn, Pb, Cd, As) số loài nghiên cứu (thân, sậy; rễ sậy) thể bảng sau: 21 Bảng 4.5 Kết phân tích hàm lượng kim loại trước sau trồng Sậy cải tạo đất Tên mẫu KH mẫu Zn Pb Cd As (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) Trước trồng Sậy Rễ sậy T2-1 34,122 0,433 KPH 5,72 Thân sậy Sau trồng Sậy T2-3 25,45 0,093 0,057 0,682 Rễ sậy T3-1 43,86 16,48 8,49 8,80 Thân sậy T3-3 56,45 8,05 3,02 1,15 * Hàm lượng Zn cây: Mg/kg 56.45 60 50 43.86 43.122 40 25.45 30 Zn sau trồng Zn trước trồng 20 10 T2-1 T2-3 Ký hiệu mẫu Hình 4.6 Biểu đồ thể hàm lượng Zn nghiên cứu Dựa vào bảng 4.5 hình 4.6 ta thấy, hàm lượng Zn mẫu nghiên cứu trước trồng Rễ Sậy có hàm lượng Zn 43.122 mg/kg thân , Sậy 25.45 mg/kg.Sau tiến hành thí nghiệm trồng đất bị nhiễm Zn Hàm lượng Zn mẫu tăng lên cụ thể sau: 22 + hàm lượng Zn Rễ Sậy tăng lên 43,86 mg/kg + Hàm lượng Zn thân Sậy tăng lên 56.45 mg/kg Qua thí nghiệm ta nhận thấy hàm lượng Zn đất Sậy hấp thụ đáng kể tích lũy nhiều thân cây, tăng gấp 2.218 lần so với ban đầu.Trong rễ Sậy tăng lên không đáng kể với mức tăng gấp 1.017 lần so với hàm lượng ban đầu * Hàm lượng Pb cây: Mg/kg 20 16.48 15 8.05 10 Pb trước trồng Pb sau trồng 0.433 T2-1 0.093 T2-3 Ký hiệu mẫu Hình 4.7 Biểu đồ thể hàm lượng Pb nghiên cứu Dựa vào bảng 4.5 hình 4.7 ta thấy, hàm lượng Pb mẫu nghiên cứu trước trồng Rễ Sậy có hàm lượng Pb 0,433 mg/kg thân , Sậy 0,093 mg/kg.Sau tiến hành thí nghiệm trồng đất bị nhiễm Pb Hàm lượng Pb mẫu tăng lên cụ thể sau: + hàm lượng Pb Rễ Sậy tăng lên 16,48 mg/kg + Hàm lượng Pb thân Sậy tăng lên 8,05 mg/kg Qua thí nghiệm ta nhận thấy hàm lượng Pb đất Sậy hấp thụ đáng kể ,tích lũy thân tăng gấp 86.55 lần so với ban đầu.Trong rễ Sậy tăng lên với mức tăng gấp 38.06 lần so với hàm lượng ban đầu 23 * Hàm lượng Cd cây: Mg/kg 10 8.49 Cd sau trồng 3.02 0.057 T2-1 Cd trước trồng T2-3 Ký hiệu mẫu Bảng 4.8 Biểu đồ thể hàm lượng Cd nghiên cứu Dựa vào bảng 4.5 hình 4.8 ta thấy, hàm lượng Cd mẫu nghiên cứu trước trồng Rễ Sậy khơng phát có chứa Cd thân , Sậy 0.057 mg/kg.Sau tiến hành thí nghiệm trồng Sây đất bị nhiễm Cd Hàm lượng Cd mẫu tăng lên cụ thể sau: + hàm lượng Cd Rễ Sậy tăng lên 8.49 mg/kg + Hàm lượng Cd thân Sậy tăng lên 3.02 mg/kg Qua thí nghiệm ta nhận thấy hàm lượng Cd đất Sậy hấp thụ đáng kể tích lũy thân tăng gấp 52.98 lần so với hàm lượng ban đầu.Trong rễ Sậy tăng lên với mức tăng gấp 8.49 lần so với hàm lượng ban đầu 24 * Hàm lượng As cây: Mg/kg 10 8.8 As sau trồng 5.72 As trước trồng 1.15 0.682 T2-1 T2-3 Ký hiệu mẫu Bảng 4.9 Biểu đồ thể hàm lượng As nghiên cứu Dựa vào bảng 4.5 hình 4.9 ta thấy, hàm lượng As mẫu nghiên cứu trước trồng Rễ Sậy có hàm lượng As 5.72 mg/kg thân , Sậy 0.682 mg/kg.Sau tiến hành thí nghiệm trồng đất bị nhiễm As Hàm lượng As mẫu tăng lên cụ thể sau: + hàm lượng As Rễ Sậy tăng lên 8.8 mg/kg + Hàm lượng As thân Sậy tăng lên 1.15 mg/kg Qua thí nghiệm ta nhận thấy hàm lượng As đất Sậy hấp thụ đáng kể ,tích lũy thân tăng gấp 1.69 lần so với ban đầu.Trong rễ Sậy tăng lên với mức tăng gấp 1.538 lần so với hàm lượng ban đầu * Đánh giá chung : Qua đánh giá khả hút KLN, bảng kết phân tích biểu đồ hàm lượng KLN mẫu Sâỵ ta đánh giá sơ sau : Sậy có khả hấp thụ tiêu theo dõi Trong hấp thụ rễ thân, Cd Pb tốt với tỷ lệ cao sau đến Zn As với tỷ lệ thấp 25 * Ưu nhược điểm thực vật xử lý môi trường + Ưu điểm thực vật xử lý môi trường Giá thành rẻ , dễ vận hành Chi phí thấp Có khả ứng dụng rộng rải + Nhược điểm thực vật xử lý môi trường Thời gian xử lý lâu Tốn nhiều diện tích 26 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Sau thời gian nghiên cứu, nhóm thực đề tài xin đưa số kết luận sau: Sau xử lý đất bị ô nhiễm KLN Sậy nồng độ chất KLN đất giảm tương đối nhiều hoặc mức tiêu chuẩn, tình trạng nhiễm hạn chế: hàm lương Zn từ 4482,16 mg/kg xuống 3172,35 mg/kg, hàm lượng Cd từ 5,59 mg/kg xuống 4,96 mg/kg, hàm lượng Pb giảm từ 649.05 mg/kg xuống 472.45.Tuy hàm lượng chất hấp thụ tương đối nhiều cao so với TCCP Đối với hàm lượng As từ 14,11 mg/kg giảm xuống 7,08 mg/kg thấp TCCP 1.694 lần Qua đánh giá khả hút KLN, bảng kết phân tích biểu đồ hàm lượng KLN mẫu Sâỵ ta đánh giá sơ sau : Sậy có khả hấp thụ tiêu theo dõi Hàm lượng Pb rễ Sậy tăng lên cao 16.047 mg/kg, sau đến Cd với mức tăng 8.49 mg/kg tiếp đến As với mức tăng 3.08 mg.kg cuối Zn với mức tăng không đáng kể 0.073 mg/kg Hàm lượng Zn thân, Sậy tăng lên cao với tăng 31mg/kg, tiếp đến Pb với mức tăng 7.957 mg/kg, sau đến Cd 2.963 mg/kg, cuối As với mức tăng 0.468 mg/kg Cây Sậy có khả xử lý đất bị ô nhiễm KLN Đây biện pháp đơn giản, kinh tế dễ áp dụng 5.2 Kiến nghị Do thiếu kinh nghiệm kinh phí thực nên kết nghiên cứu chưa nhiều nên nhóm nghiên cứu đưa số kiến nghị sau: - Cần có nghiên cứu sâu khả xử lý Sậy kim loại nặng trong đất - Mơ hình đề xuất phải thí nghiệm điều kiện thực tiễn kết luận xác 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu nước 1) Lê Đức (2003), “Bài giảng kim loại nặng đất”, Trường ĐHKHTN Hà Nội 2) Nguyễn Ngọc Nơng (2007) Giáo trình “ Luật sách mơi trường”, Trường Đại học Nơng lâm, Đại học Thái Nguyên 3) Trần Thị Phả ( 2008), Bài giảng “ Hóa học mơi trường” Trường ĐH Nơng Lâm Thái Nguyên 4) Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Nguyễn Ngọc Minh (2003), “Một số vấn đề môi trường đất vùng đồng sơng Hồng”, Tạp chí Khoa học đất số 18, trang 103 – 106 5) Trần Thị Tuyết Thu (2005), “Nghiên cứu sử dụng Aspergillus sp Penicillium sp xử lý đất nhiễm chì, kẽm, crơm”, Luận án thạc sỹ khoa học ngành môi trường, Trường ĐHKHTN, ĐHQG Hà Nội, 2005 6) Nguyễn Đường, Nguyễn Xuân Thành (1999), “Giáo trình sinh học đất”, nxb Nơng nghiệp, Hà Nội 7) Lê Đức, Nguyễn Xuân Cự, Trần Thị Tuyết Thu (2004), “Bài giảng ô nhiễm đất biện pháp xử lý, Trường ĐHKHTN Hà Nội 8) Đặng Đình Kim (1999), “Báo cáo tổng quan hồn thiện quy trình công nghệ xử lý nước thải chứa kim loại nặng sở cơng nghiệp có quy mơ vừa nhỏ phương pháp hấp thụ sinh học”, Viện CNSH, Vin CN&KH Vit Nam 9) Báo Sức khoẻ đời sèng, 2008 10) Nguồn: UBND thị trấn Trại Cau Tài liệu nước 11) W Salomons and P Mader (1995), “Heavy Metals”, Problems and solutions Springer-Verlag, Germany, p 237 12) Syed A Wasay, Suzelle F Barrington, and S Tokunaga, “Using Aspergillus niger to Bioremediate Soil Contaminated by Heavy meta” 28 13) Ho Thi Lam Tra, Nguyen Dinh Manh, Kazuhiro Egashira, “Yield and Heavy Metal Concentration of white Cabbage and Beet Cultivated in Soil Amended With River – Sediment from Hanoi, Vietnam” J Fac Agr Kyushu Univ, 44 (3-4)-2000, (Trang 455 – 462) 14) Nguyen Ngoc Quynh, Le Huy Ba, “Heavy metals pollution in Paddy Soil near Ho Chi Minh City caused by westwater Discharge and the Influence of Cadmium on Rice”, ESCAP-IWMI, Ceminar, 12/2002 15) Barcelã J., and Poschenrieder C., Phytoremediation: principles and perspectives, Contributions to Science, institute d’Edtudis Catalans, Bacelona, pp 333 – 344, 2003 29 MỤC LỤC PHẦN 1: MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined 1.1 Đặt vấn đề Error! Bookmark not defined 1.2 Mục đích đề tài Error! Bookmark not defined 1.3 Yêu cầu đề tài Error! Bookmark not defined 1.4 Ý nghĩa đề tài Error! Bookmark not defined PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU… ... từ thực tế này, đồng thời góp phần giải vấn đề nhiễm kim loại nặng đất thực đề tài: ? ?Nghiên cứu khả xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng thực vật mỏ khai thác khoáng sản Trại Cau huyện Đồng H? ?Thái Nguyên? ??... sau khai thác xã Trại Cau? ?ồng Hỷ - Thái Nguyên 3.4 Nội dung nghiên cứu + Đánh giá khả sinh trưởng, phát triển Sậy đất sau khai thác 11 + Đánh giá khả cải tạo đất ô nhiễm Sậy + Nghiên cứu khả. .. động khai thác quặng sắt đến môi trường thị trấn Trại Cau khơng thể tránh khỏi 4.1.2.2 Tình hình khai thác quặng sắt mỏ sắt Trại Cau 4.1.2.2.1 Hoạt động khai thác mỏ - Mỏ sắt Trại Cau khai thác