Nghiên cứu cadimi trong một số nhóm đất ở việt nam và tích luỹ cadimi trong rau ăn lá tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM HÀ MẠNH THẮNG NGHIÊN CỨU CADIMI TRONG MỘT SỐ NHÓM ĐẤT Ở VIỆT NAM VÀ TÍCH LUỸ CADIMI TRONG RAU ĂN LÁ Chuyên ngành: Khoa học đất Mã số: 62 01 03 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NƠNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Quang Hà PGS.TS Nguyễn Đình Mạnh HÀ NỘI, 2019 Cơng trình cơng bố tại: VIỆN KHOA HỌC NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Quang Hà PGS.TS Nguyễn Đình Mạnh Phản biện 1: Deleted:  PGS.TS Nguyễn Xuân Hải Phản biện 2: Phản biện 3: Deleted:  TS Trần Minh Tiến Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện Họp Vào hồi ngày tháng .năm Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư Viện Quốc gia Thư Viện Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Cadimi (Cd) kim loại nặng độc cho môi trường sinh thái đất, trồng, sức khoẻ người động vật (FAO, 1992) Cd vào đất từ nhiều nguồn khác nhau, thực tế phát triển công nghiệp, đô thị kể thâm canh nông nghiệp tiềm ẩn tăng Cd môi trường nói chung mơi trường đất nói riêng Các nghiên cứu trạng Cd đất, mức độ ô nhiễm Cd môi trường đất Việt Nam chưa thực có hệ thống, chưa đủ sở khoa học tin cậy để xác định mức vượt ngưỡng nhóm đất khác nhau, số liệu quan hệ Cd đất Cd tích lũy cây, chưa xác định nguyên nhân gây nhiễm Cd đất, mức vượt ngưỡng cảnh báo, tác động việc tăng Cd đất trồng môi trường sinh thái, đặc biệt đối tượng rau ăn đối tượng rau người tiêu thụ trực tiếp Kết nghiên cứu góp phần đánh giá trạng nhiễm Cd đất, giúp tìm nguyên nhân gây ô nhiễm Cd, xác định mối quan hệ hàm lượng Cd đất, trồng rau nói riêng nhằm cung cấp sở khoa học tin cậy để xây dựng tiêu chuẩn, quy chuẩn Cd đất đề xuất giải pháp kiểm sốt nhiễm Cd sản xuất nông nghiệp đặc biệt đất trồng rau Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Xác định, đánh giá hàm lượng Cd số nhóm đất phục vụ sản xuất nơng nghiệp Việt Nam, mối quan hệ Cd đất Cd tích luỹ trồng tác động thâm canh sản xuất nông nghiệp, chất thải công nghiệp, đô thị, làng nghề - Xác định mức độ ảnh hưởng ngưỡng Cd đất đến sinh trưởng, suất, Cd tích luỹ rau ăn (cải mơ, rau muống) đất phù sa sông Hồng đất xám bạc màu Việt Nam 3 Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học - Đề tài góp phần xác định cách có hệ thống trạng Cd số nhóm đất (đất xám, đất phù sa, đất đỏ vàng đất cát) theo phân loại Việt Nam, cung cấp sở khoa đề xuất tiêu chuẩn, quy chuẩn quốc gia sản xuất nông nghiệp - Chỉ tác động, áp lực công nghiệp, chất thải đô thị, đầu tư thâm canh sản xuất nơng nghiệp… đến tích luỹ gây nhiễm Cd đất sản xuất nông nhiệp, khuyến cáo tác động ô nhiễm Cd đất đến chất lượng nông sản, môi trường sức khoẻ người, tìm hiểu giải pháp làm giảm q trình nhiễm Cd đất trồng trọt 3.2 Ý nghĩa thực tiễn đề tài Đề tài xác định ảnh hưởng hàm lượng Cd đất đến sinh trưởng, phát triển rau ăn (cải mơ, rau muống), tích lũy Cd trồng 02 loại đất (đất xám bạc màu, đất phù sa sơng Hồng) cung cấp sở cho việc xây dựng, hoàn thiện tiêu quẩn, quy chuẩn quốc gia môi trường đất, góp phần xác định vùng sản xuất rau an tồn đặc biệt nhóm đất phù sa đất bạc màu Việt Nam Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4.1 Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng đất: Đất phù sa, đất xám, đất đỏ vàng, đất cát Trong lựa chọn đất xám bạc màu đất phù sa sông Hồng làm đối tượng nghiên cứu ô nhiễm Cd điều kiện thí nghiệm - Đối tượng trồng: lúa, khoai lang, đậu xanh, ớt, rau muống số loại rau phổ biến khác Trong lựa chọn cải mơ rau muống làm đối tượng nghiên cứu ảnh hưởng Cd đất đến Cd tích luỹ trồng điều kiện thí nghiệm 4.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu đánh giá trạng hàm lượng Cd tổng số Formatted:  Line  spacing:    multiple  1,2  li Deleted:  Cd đất số loại đất (đất xám, đất phù sa, đất cát, đất đỏ) nghiên cứu phạm vi toàn lãnh thổ Việt Nam - Nghiên cứu tác động sản xuất nông nghiệp chất thải từ hoạt động công nghiệp, làng nghề, đến tích luỹ Cd số đối tượng trồng (cây lương thực, thực phẩm) số tỉnh trọng điểm - Nghiên cứu ảnh hưởng Cd đất đến sinh trưởng tích luỹ Cd rau ăn (cải mơ, rau muống) hai nhóm đất (đất phù sa sơng Hồng, đất xám bạc màu) Việt Nam Những đóng góp luận án học thuật lý luận - Luận án, cơng trình nghiên cứu định lượng có hệ thống cơng bố Cd số loại, nhóm đất theo phân loại đất Việt Nam sử dụng sản xuất nông nghiệp Việt Nam - Đã xác định mối quan hệ Cd đất trồng, khả nhiễm độc, tích luỹ Cd rau ăn lá, tác động Cd đất sinh trưởng phát triển rau ăn đất phù sa sông Hồng đất xám bạc màu Việt Nam - Kết nghiên cứu luận án sở khoa học cho việc xác định công nghệ xử lý ô nhiễm Cd vùng đất trồng rau trọng điểm, qui hoạch vùng rau sạch, hữu cơ; giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm Cd đất giải pháp nhằm giảm thiểu tích luỹ Cd trồng khu vực có nguy nhiễm đất sản xuất nông nghiệp Việt Nam tương lai CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cadimi số ứng dụng Cadimi tên La tinh Cadmium, ký kiệu hoá học (Cd), Cd sử dụng rộng rãi cơng nghiệp chế tạo lò phản ứng, công nghệ hàn, mạ kim loại, chế tạo sơn màu vàng, sản xuất pin, acquy, dùng mạ kim loại, đồ trang sức, đồ chơi Formatted:  Line  spacing:    multiple  1,2  li 1.2 Độc tính Cd thực vật Cd yếu tố dinh dưỡng cho trồng xâm nhập vào trồng gây nên kìm hãm sinh trưởng, phát triển Cd nồng độ 2,5 - 4mg/kg đất khô, nồng độ làm cho suất lúa mỳ giảm 21%, tỷ lệ nảy mầm ngô giảm 28% (Phạm Quang Hà, 2001) Bệnh nhiễm đốm lá, cuộn còi cọc triệu chứng ngộ độc Cd dễ thấy thực vật Bệnh vàng xuất thiếu Fe (Haghiri, 1973), thiếu phốt giảm vận chuyển Mn (Godbold and Hutterman, 1985) Sự ức chế gây Cd dẫn đến thiếu Fe (II) ảnh hưởng nghiêm trọng đến quang hợp (Alcantara et al., 1994) Cd làm giảm hấp thu, vận chuyển sử dụng số nguyên tố (Ca, Mg, P, K) nước thực vật (Das P et al., 1997) Cd làm giảm hấp thụ nitrat vận chuyển từ rễ sang chồi (Hernandez et al., 1996) Cd ảnh hưởng đến cố định nitơ đồng hóa amoniac nốt đậu tương (Balestrasse et al., 2003) Mức độ ảnh hưởng Cd trồng phụ thuộc vào nồng độ đất, pH, khả oxi hóa khử, nhiệt độ nồng độ nguyên tố khác đất (Clarkson and Luttge, 1989; Rivetta et al., 1997) 1.3 Độc tính Cd sinh vật môi trường sinh thái Các hợp chất Cd nước, khơng khí, dung dịch thức ăn gây độc Trong khơng khí, nồng độ Cd tối đa cho phép 0,1mg/m3 Với động vật, liều chết chắn 210mg Cd/kg thể trọng Theo Báo cáo Bộ Môi trường Canada (1997), Cd ảnh hưởng đến vi sinh vật đất, ảnh hưởng rõ nét đến trình sinh trưởng số chủng vi sinh vật có lợi Theo Phạm Khắc Hiếu (1998), vật ni động vật hoang dã bị ngộ độc Cd ăn phải thức ăn giàu Cd, mức độ độc hại tuỳ theo loài, tuổi trọng lượng phụ thuộc vào cation khác thức ăn 1.4 Độc tính Cd người Cadimi xâm nhập vào thể làm hoạt tính nhiều enzim ion Cd2+ có lực mạnh phân tử có chứa nhóm -SH -SCH3 enzim Khi nhiễm độc Cd, người bị nơn mửa, tiêu chảy bị co giật, bệnh xương, gan thận, tim mạch, tỷ lệ ung thư tiền liệt tuyến ung thư phổi lớn nhóm người thường xuyên tiếp xúc với chất độc 1.5 Nguồn gây ô nhiễm Cadimi đất nông nghiệp Nguồn ô nhiễm Cd từ tự nhiên khí quyển: Cd đất thơng qua khí quyển, chất thải cơng nghiệp, nơng nghiệp thân đất có sẵn (đá mẹ) Cd đất tồn dạng khác (pha khoáng, pha hữu cơ, tự do…) Cd trồng hấp thụ qua đường sinh dưỡng trao đổi chất Nguồn ô nhiễm Cd từ hoạt động sản xuất nơng nghiệp: Sử dụng phân bón, thuốc BVTV qua nhiều năm gây nên tích luỹ Cd đất Trong loại phân bón sử dụng sản xuất nơng nghiệp, phân bón photphat vơ nguồn cung cấp nhiêu Cd KLN khác vào đất Đá photphat Senegal Togo chứa hàm lượng Cd lớn nhất, vào khoảng 160-255 gCd/ P2O5 (Alloway, 1990) Phân photphat với hàm lượng Cd trung bình khoảng µg/g đóng góp vào khoảng 660 Cd vào đất tồn giới thơng qua hoạt động sử dụng phân photphat sản xuất nông nghiệp (Williams, 1985) Nguồn ô nhiễm Cd từ hoạt động công nghiệp chất thải: Ở khu vực khai thác mỏ công nghiệp hàm lượng Cd đất cao, từ 2-336 mg/kg khu vực khai thác mỏ từ 1,8 1500mg/kg khu vực tác động cơng nghiệp Khu vực ven thị có hàm lượng Cd từ 0,02-17 mg/kg nước tưới phân bón 0,4-167 mg/kg Các khu vực bị tác động chất thải thị có mức độ nhiễm Cd thấp khu vực khai thác mỏ tác động công nghiệp (Alina Kabata, 2010) Liu, Yizhang, (2013) nghiên cứu Cd đất từ khu vực khai thác than, cho thấy khu vực nghiên cứu, đất canh tác chứa hàm lượng Cd từ 0,42– 42 mg/kg trong khu vực không chịu tác động, hàm lượng Cd đạt từ 0,12–8,5 mg/kg, hoạt động nông nghiệp, khai thác than làm tăng đáng kể hàm lượng Cd đất Nghiên cứu Nguyễn Bích Thu cộng sự, (1997) tưới nước thải công nghiệp dệt công nghiệp bột giặt, tích luỹ Cd cải cao hơn, ảnh hưởng chất thải công nghiệp nguyên nhân gây tích luỹ Cd đất sản phẩm trồng 1.6 Tổng quan đất Việt Nam số nghiên cứu Cadimi đất, trồng môi trường Việt Nam 1.6.1 Một số loại đất sản xuất nơng nghiệp Việt Nam Các loại đất sử dụng nông nghiệp chủ yếu đất phù sa, đất xám bạc màu, đất đỏ vàng, đất cát biển, đất mặn đất phèn (Lê Văn Khoa, Lê Đức, 2014) 1.6.2 Một số kết nghiên cứu Cadimi đất, trồng môi trường Việt Nam * Cadimi đất: Theo tác giả Phạm Quang Hà cộng (2007), Cd nhóm đất Việt Nam biến động, phụ thuộc loại đất vùng sinh thái Cd trung bình thấp đất cát biển, cao nhóm đất mặn Đất phù sa số địa điểm Hà Nội, hàm lượng Cd đất nằm ngưỡng QCVN 03MT:2015/BTNMT cho phép đất sản xuất nông nghiệp (Lê Đức, 1994) Theo kết nghiên cứu đề tài ACIAR, Viện Thổ nhưỡng Nơng hố (2005), hàm lượng Cd tích lũy đất huyện Gia Lâm, Đông Anh Từ Liêm khác nằm ngưỡng an toàn đất sản xuất nơng nghiệp Theo Nguyễn Đình Mạnh (2004), mơi trường đất Hà Nội bị ô nhiễm theo khu vực: khu vực bị ô nhiễm thuỷ ngân (Hg, Cd, Pb) bao gồm (Thanh Trì, Lĩnh Nam, Trần Phú, Yên Sở, Yên Mỹ) Khu vực chủ yếu bị nhiễm bẩn Hg bao gồm điểm phía đơng đường 1A Khu vực bao gồm phía Bắc Thanh Trì xuống thị trấn Văn Điển, Vĩnh Quỳnh, Ngọc Hồi, đất bị nhiễm bẩn Cd Pb Theo Nguyễn Xuân Hải (2009), đất bùn ruộng ngập nước mương tưới Vân Nội Vĩnh Quỳnh (Thanh Trì) có dấu hiệu cảnh báo nhiễm Cd Theo nghiên cứu Bùi Lan Hương cộng (2012), số vùng trồng rau trọng điểm Hà Nội (Đơng Anh, Thanh Trì, Mê Linh) Vĩnh Phúc, kết cho thấy 733/733 (100%) mẫu đất phát có Cd * Cadimi rau: Theo Nguyễn Đình Mạnh cộng (2004), khu vực Đông Anh Gia Lâm số loại rau gia vị bị nhiễm bẩn nhẹ Cd; khu vực Thanh Trì bị nhiễm bẩn Cd số nguyên tố Pb, Hg, chí có mẫu rau có hàm lượng Cd vượt lần tiêu chuẩn cho phép Nghiên Nguyễn Thị An Hằng (1998), hàm lượng Cd loại rau Khu vực Văn Điển Hanel dao động từ 0,0007 - 0,0125ppm, thấp Tiêu chuẩn WHO Theo Nguyễn Đình Mạnh nnk (1999) nghiên cứu hàm lượng Cd Pb rau vùng ven Hà Nội cho thấy: hàm lượng Cd bắp cải, cải xanh, cải bao có hàm lượng Cd từ 0,009-0,019ppm Hàm lượng Cd số loại rau ăn 0,009-0,014ppm; hàm lượng Cd số loại rau ăn thân ăn củ từ 0,009-0,014ppm nhóm rau gia vị có hàm lượng Cd từ 0,009-0,028ppm * Một số lồi thực vật có khả hút Cd: Một số thực vật có khả hút tích luỹ tốt KLN (Cu, Zn, Pb, Cd) từ đất, nước (Sậy, cỏ Vectiver, Bèo tây, Rau umống, rau ngổ, dừa nước) cho thấy nhiều tiềm triển vọng việc ứng dụng công nghệ sinh học xử lý đất nước bị ô nhiễm KLN (Anh B.T.K, nnk, 2014) Theo Trần Kông Tấu cộng (2005) tìm hiểu khả tích Cd Zn loài cảnh phổ biến (cúc susi, ngũ gia bì, tía tơ cảnh, táo, dâm bụt, tai tượng, ngâu, trúc đào thiên thanh) cho thấy: Các loại có triển vọng cho mục đích xử lý đất ô nhiễm, riêng cúc susi ngũ gia bì loại có hàm lượng tích tụ cao có triển vọng cho xử lý đất nhiễm Cd Zn Theo Hồ Thị Lam Trà cộng sự, (2000), cải bắp tích lũy Cd tăng dần theo % lượng bùn bón vào, với tỷ lệ bón 50% bùn, hàm lượng Cd rau tăng gấp lần tiêu chuẩn cho phép gấp lần so với đối 1.7 Tổng quan số nghiên cứu Cadimi đất, trồng môi trường giới Theo Rietra, R P J J cộng (2017), khoảng 55% tổng lượng Cd thức ăn liên quan đến Cd đất Theo M J McLaughlin, (1996), hàm lượng Cd đất mặt Hà Lan Tây Ban Nha cho kết cao 1,70-1,76ppm Cd đất phụ thuộc lớn vào hàm lượng Cd mẫu chất hình thành đất; Cd trung bình đá bazơ 0,13 mg/kg, đá axit 0,09, trầm tích 0,17 mg/kg, vỏ phong hố 0,11 mg/kg; khoảng dao động hàm lượng Cd mẫu chất 0,01-2 mg/kg (Lindsay, 1979) Theo McLaughlin (1996), nguy bị nhiễm bẩn Cd từ phân bón cao, phân lân sản xuất từ quặng phốt phát; Cd quặng phốt phát khu vực tây Mỹ từ 60-340ppm, Nga 0,2ppm, Trung Quốc 5ppm Đất nơng nghiệp khơng sử dụng phân bón có hàm lượng Cd từ 0,05-0,97mg/kg đất nơng nghiệp có sử dụng phân bón có hàm lượng Cd cao đạt > 0,09 mg/kg Một số loại trồng có khả hấp thụ mạnh Cd đất (cỏ doi ngựa, bong nước, cẩm chướng, mào gà, ngũ tinh có khả hấp thu Cd từ đất đạt từ 50-56gCd/ha/năm (A.Elliott and P.Hoang, 1996) Theo Li Xiong, et al, (2016), củ cải có khả tích lũy Cd cao Theo De Oliveira, Vinicius Henrique, nnk (2016), tăng pH đất cách bón vơi phương pháp hiệu việc làm giảm độc tính Cd phát triển 10 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu 2.1.1 Đất thí nghiệm: Các nghiên cứu dựa sở phân tích hàm lượng Cd tổng số 194 mẫu đất xám, 273 mẫu đất phù sa, 253 mẫu đất đỏ vàng 200 mẫu đất cát Bố trí thí nghiệm độc tính Cd đất phù sa sông Hồng, đất xám bạc màu 2.1.2 Cây trồng thí nghiệm: Cây trồng nghiên cứu tích lũy Cd: số loại lương thực, thực phẩm (thóc, lạc, rau muống, khoai lang, ớt) Bố trí thí nghiệm nghiên cứu độc tính Cd với rau muống, cải mơ 2.2 Địa điểm thời gian nghiên cứu 2.2.1 Địa điểm nghiên cứu - Địa điểm lấy mẫu đất, trồng: Tại vùng sản xuất nông nghiệp số tỉnh thành phạm vi nước - Địa điểm tiến hành thí nghiệm chậu: Khu vực thí nghiệm Viện Mơi trường Nơng nghiệp (MTNN), Phú Đô, Nam Từ Liêm, Hà Nội 2.2.2 Thời gian nghiên cứu: Từ 2013 đến 2018 2.3 Nội dung nghiên cứu - Nội dung 1: Đánh giá hàm lượng Cd số loại đất sản xuất nơng nghiệp Việt Nam (đất xám, đất phù sa, đất đỏ vàng, đất cát) theo nguồn gốc phát sinh, theo vùng sinh thái phân bố - Nội dung 2: Đánh giá tương quan hàm lượng Cd đất trồng (cây lương thực, thực phẩm) sản xuất nông nghiệp tác động chất thải (công nghiệp, đô thị, làng nghề) - Nội dung 3: Xác định mức độ ảnh hưởng hàm lượng Cd đất động thái tích luỹ Cd rau ăn (cải mơ, rau muống) đất phù sa sông Hồng đất xám bạc màu 2.4 Phương pháp nghiên cứu 2.4.1 Phương pháp lấy mẫu đất, mẫu trồng xử lý mẫu * Phương pháp lấy mẫu 11 - Mẫu đất: lấy tầng canh tác độ sâu 0-30 cm, điểm lấy mẫu cách xa khu dân cư đường quốc lộ, dụng cụ lấy mẫu inox - Mẫu trồng: Lấy phần người sử dụng, khối lượng khô khoảng 15g * Phương pháp xử lý mẫu - Mẫu đất: nghiền nhỏ rây qua rây nhôm 2mm - Mẫu trồng: rửa nước cất hai lần, để ráo, phơi khơ khơng khí, sấy nhiệt độ 40oC, nghiền nhỏ phục vụ phân tích 2.4.2 Phương pháp thí nghiệm chậu * Thí nghiệm 1: Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng số ngưỡng Cd đất phù sa sông Hồng đến cải mơ rau muống Bảng 2.1 Cơng thức thí nghiệm hàm lượng Cd nghiên cứu đất phù sa Công thức CT1 (đối chứng) CT2 CT3 CT4 CT5 Hàm lượng Cd (mg/kg đất) đất + Bố trí thí nghiệm: Theo khối ngẫu nhiên với 05 cơng thức 03 lần lặp lại; bố trí thùng xốp, kích thước 50 x 30 cm + Phân bón muối kim loại nặng chứa Cd: sử dụng phân hố học, bón theo mức bón nơng dân; sử dụng CdCl2.5H2O tinh khiết để bón lây nhiễm Cd đất * Thí nghiệm 2: Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng số ngưỡng Cd đất xám bạc màu đến cải mơ rau muống Bảng 2.3 Công thức thí nghiệm lượng Cd nghiên cứu đất xám bạc màu Công thức CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 (đối chứng) Hàm lượng Cd (mg/kg 0,04 đất) đất 12 + Bố trí thí nghiệm: Theo khối ngẫu nhiên với 05 công thức 03 lần lặp lại; bố trí thùng xốp, kích thước 50 x 30 cm, khối lượng đất thí nghiệm 20 kg/ chậu + Phân bón muối kim loại nặng chứa Cd: sử dụng phân hố học, bón theo mức bón khuyễn nơng; sử dụng CdCl2.5H2O tinh khiết để bón lây nhiễm Cd đất 2.4.3 Phương pháp phân tích Phân tích Cd đất trồng: TCVN 6496-99 2.4.4 Phương pháp xử lý số liệu - Số liệu Cd đất trồng xử lý: Số trung vị (Me, Median), nhỏ (min), lớn (max), trung bình ( m ), độ lệch chuẩn (Std), khoảng tin cậy (Confidence Interval, CI) giá trị trung bình (m), phân bố chuẩn (Normal distribution) Các số liệu suất, xử lý Excel, GenStat 2013 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đánh giá hàm lượng Cadimi số nhóm đất sản xuất nơng nghiệp Việt Nam 3.1.1 Cd nhóm đất phù sa Việt Nam Bảng 3.2 Hàm lượng Cd (mg/kg) đất phù sa Thơng số thống kê Nhóm đất phù sa Số mẫu 273 Nhỏ Đất phù sa hệ thống sông Hồng Cửu Long Mã Lam 47 91 16 20 86 0,01 0,133 0,010 0,045 0,035 0,200 khác Lớn 1,7 1,600 1,620 1,250 1,100 1,700 Trung bình 0,567 0,769 0,53 0,371 0,315 0,620 Độ lệch chuẩn 0,401 0,411 0,442 0,441 0,387 0,263 m , 95% < 0,519 0,615 0,6730,914 0,438 0,622 0,1630,606 0,1340,496 0,5640,677 < 13 Hàm lượng Cd tích luỹ đất nhóm đất phù sa dao động khoảng 0,519-0,615 mg/kg ; Cd đất đồng sơng Hồng có kết cao nhất, trung bình đạt 0,769 mg/kg; Cd trung bình đất phù sa sông sông Mã sông Lam thấp loại đất nghiên cứu Hàm lượng Cd đất có xu hướng tích luỹ chủ yếu tầng mặt (0-30 cm) giảm dần theo chiều sâu phẫu diện đất nghiên cứu (0-30 ; 30-80 ; 80-120cm) 3.1.2 Cd nhóm đất xám Việt Nam Bảng 3.8 Hàm lượng Cd (mg/kg) đất xám Việt Nam Số mẫu 67 11 43 13 37 Đất xám bạc màu sản phẩm dốc tụ 10 Nhỏ 0,05 0,03 0,2 0,33 0,03 0,08 Thông số thống kê Đất xám phù sa cổ Đất xám phù sa cổ có tầng loang lổ Đất xám bạc màu phù sa cổ Đất xám phù sa cổ có thành phần giới nhẹ Đất xám đá granít Đất xám đá macma axít 14 0,08 Lớn 1,11 0,78 1,31 1,0 0,82 0,49 0,43 Trung bình 0,426 0,420 0,456 0,638 0,270 0,292 0,274 Độ lệch chuẩn < m , 95% < 0,228 0,256 0,188 0,206 0,148 0,139 0,098 0,37 - 0,25 - 0,40 - 0,51 - 0,22 - 0,19 - 0,22 - 0,48 0,9 0,51 0,76 0,32 0,39 0,33 Hàm lượng Cd đất xám đạt từ 0,003-0,850 mg/kg Ở mức tin cậy 95 %, trung bình hàm lượng Cd loại đất xám Việt Nam dao động khoảng 0,19-0,76 mg/kg Cd lớn 14 đất xám phù sa cổ có thành phần giới nhẹ thấp đất xám đá granit Cd đất xám thấp, Cd có xu hướng tích luỹ chủ yếu tầng mặt phẫu diện đất giảm dần độ sâu 30-80 cm, 80-120 cm 3.1.3 Cd nhóm đất đỏ vàng Việt Nam Bảng 3.10 Hàm lượng Cd (mg/kg) đất đỏ vàng Việt Nam Phân theo vùng sinh thái Nhóm đất Thơng số đỏ vàng Miền núi Miền Tây Miền đơng Việt Nam phía Bắc Trung Nguyên Nam Số mẫu 253 49 49 134 21 Nhỏ 0,01 0,65 1,50 0,01 2,63 thống kê Lớn 3,95 3,75 3,43 3,95 3,93 Trung bình 2,08 2,06 2,71 1,66 3,33 Độ lệch chuẩn 1,20 0,63 0,35 1,40 0,37 1,93-2,23 1,88-2,24 2,61-2,81 1,42-1,90 3,16-3,50 < m , 95% < Hàm lượng Cd cao, dao động 0,01-3,95 mg/kg, trung bình đạt 2,08 mg/kg vượt giới hạn 1,5mg/kg QCVN 03MT :2015/BTNMT Cd đất đỏ Đông Nam Bộ đạt cao 95% giá trị trung bình hàm lượng Cd đất dao động khoảng từ 3,16 -3,50 mg/kg, trung bình 3,33 mg/kg cao gấp 1,22 lần so với QCVN 03-MT :2015/BTNMT Kết phân tích 23 phẫu diện đất đỏ vàng Việt Nam cho thấy, hàm lượng Cd cao tầng 0-30 cm giảm dần tầng 30-80cm tầng 80-120 cm, nhiên kết đánh giá hàm lượng Cd tầng sâu 120 cm hàm lượng Cd có xu hướng tăng 15 3.1.4 Cd nhóm đất cát Việt Nam Bảng 3.13 Hàm lượng Cd (mg/kg đất) đất cát Thông số thống kê Nhóm đất cát Việt Nam Vùng sinh thái Số mẫu 209 14 Bắc Trung 110 56 29 Nhỏ 0,03 0,09 0,03 0,11 0,15 Đông bắc Nam Trung Nam Lớn 1,29 0,43 0,72 0,39 1,29 Trung bình 0,28 0,23 0,28 0,22 0,38 Độ lệch chuẩn 0,16 0,11 0,15 0,07 0,26 0,26-0,30 0,16-0,29 0,25-0,30 0,20-0,23 0,28-0,48 < m , 95% < Hàm lượng Cd đất cát biển Việt Nam mức thấp, trung bình đạt 0,28 mg/kg Ở khoảng tin cậy với mức 95% giá trị trung bình, Cd (mg/kg) nhóm đất cát Việt Nam 0,26 - 0,30 mg/kg Cd đạt cao mẫu đất cát khu vực Nam Bộ (0,38 mg/kg) thấp khu vực Đông Bắc (0,23 mg/kg) Các mẫu đất cát nghiên cứu coi tiêu Cd 3.1.5 Cd đất số vùng có nguy nhiễm tác động chất thải Nghiên cứu hàm lượng Cd đất số vùng có nguy ô nhiễm tác động chất thải cho thấy: đất điểm trồng rau coi sạch, hầu hết mẫu đất nghiên cứu có hàm lượng Cd nằm ngưỡng QCVN 03-MT:2015/BTNMT cho phép đất nông nghiệp Cd đất điểm nghiên cứu vùng ngoại ngoại ô thành phố Hà Nội dao động khoảng 0,015-2,500 mg/kg, có số điểm hàm lượng Cd vượt QCVN 03MT:2015/BTNMT cho phép đất nông nghiệp Tuy nhiên, tượng tích luỹ Cd đất mang tính cục bộ, nguyên nhân chịu ảnh hưởng trực tiếp nguồn thải công nghiệp sinh hoạt từ thành phố Hà Nội 16 Formatted:  Line  spacing:    multiple  1,2  li 3.2 Hàm lượng Cd số loại trồng Việt Nam 3.2.1 Hàm lượng Cd tích luỹ rau số vùng Việt Nam Nhóm rau ăn (húng quế, hành tây, mùng tơi, số rau họ cải…): Hàm lượng Cd tồn dư từ 0,02 đến 0,4 mg/kg rau khô Đối với rau lang, hàm lượng Cd tích luỹ trung bình 0,15 mg/kg rau khô; hàm lượng Cd rau muống trung bình 0,2 mg/kg rau khơ Nhóm rau ăn củ: Cd dao động từ 0,01 – 0,62 mg/kg rau khô So sánh đánh giá hàm lượng Cd tồn dư nhóm rau nghiên cứu cho thấy trung bình Cd tích luỹ rau ăn củ đạt cao (0,21 mg/kg khô), rau muống (0,20 mg/kg khô), hàm lượng Cd rau ăn rau khoai lang thấp nhóm rau nghiên cứu 3.2.2 Cd nhóm lương thực số vùng Việt Nam Hàm lượng Cd tồn dư thóc dao động 0,01 - 1,58 mg/kg khơ Hàm lượng Cd tồn dư khoai lang dao động 0,02 - 0,1 mg/kg 3.2.3 Cd nhóm thực phẩm số vùng Việt Nam Hàm lượng Cd tồn dư lạc từ 0,02 đến 0,24 mg/kg, hàm lượng Cd đất trồng lạc động từ 0,02 đến 0,17 mg/kg đất khô Cd tồn dư ớt từ 0,05 đến 1,17 mg/kg khô Hàm lượng Cd ớt đất trồng ớt có xu hướng cao Cd tích luỹ lạc đất trồng lạc điểm nghiên cứu 3.3 Mối quan hệ Cd đất trồng loại hình tác động khác 3.3.1 Mối quan hệ Cd đất trồng tác động thâm canh nông nghiệp Mối quan hệ hàm lượng Cd đất trồng, tổng hợp nghiên cứu tổng số 187 cặp mẫu đất trồng, kết nghiên cứu cho thấy, hàm lượng Cd đất vùng sản xuất nông nghiệp chưa ảnh hưởng đến khả tích luỹ Cd số sản phẩm trồng nghiên cứu (rau ăn củ, rau ăn lá, rau lang 17 lá, lạc, thóc) Hệ số tương quan hàm lượng Cd đất rau ăn lá, đất khoang lang củ, đất thóc có giá thị rất, thấp điều chứng tỏ nguyên nhân gây tích luỹ Cd rau ăn lá, khoai lang củ, thóc khơng phải từ đất mà từ ngun nhân khác 3.3.2 Mối quan hệ hàm lượng Cd đất trồng số vùng chịu ảnh hưởng chất thải công nghiệp, đô thị chất thải làng nghề Nghiên cứu tổng số 103 cặp mẫu (đất - trồng) bao gồm cặp đất – thóc; 11 cặp mẫu (đất – rau muống); 64 cặp mẫu (đất – rau ăn lá) 20 cặp mẫu (đất – rau ăn củ) lấy (Hà Nội, Bình Dương, Thành phố Hồ Chí Minh) Kết tính tốn hệ số tương quan đất trồng cho thấy, hàm lượng Cd đất vùng nghiên cứu khơng có mối tương quan đến tích luỹ Cd sản phẩm trồng nghiên cứu, điều có nghĩa hàm lượng Cd đất khu vực có nguy nhiễm khơng có tác động rõ nét đến tích luỹ Cd sản phẩm trồng Tuy nhiên nhóm rau muống thóc hệ số tương quan (r) Cd đất trồng lớn, gần mức có ý nghĩa thống kê, tiềm ẩn nhiều rủi ro ô nhiễm Cd từ đất khơng có biện pháp giảm thiểu lượng Cd tích luỹ đất thời gian tới 3.4 Ảnh hưởng ngưỡng Cd đất đến tích luỹ Cd rau ăn đất phù sa sông Hồng đất xám bạc màu 3.4.1 Một số tính chất hố học, vật lý kim loại nặng đất thí nghiệm Kết phân tích đất xám trước thí nghiệm cho thấy đất có độ chua trung tính, OC đất mức nghèo, thành phần giới thịt nhẹ, hàm lượng Cd đất 0,04 mg/kg đất khơ Kết phân tích phù sa sơng Hồng trước thí nghiệm cho thấy đất có độ chua trung tính, OC đất mức trung bình, thành phần giới thịt nhẹ đến trung bình, hàm lượng Cd đất 1,0 mg/kg đất khô 18 3.4.2 Ảnh hưởng Cd đất đến sinh trưởng, suất (cải mơ, rau muống) đất xám bạc màu đất phù sa sông Hồng 3.4.2.1 Trên đất phù sa sông Hồng * Cải mơ: Hàm lượng Cd đất từ - mg Cd/kg đất, cải mơ phát triển tốt, chí phát triển tốt so với công thức đối chứng (Cd1); chiều cao trung bình rau cải mơ đạt từ 18,5 – 22,4 cm; suất trung bình cơng thức thí nghiệm dao động từ 3,97-9,01 tươi/ha; cơng thức có bón Cd, cải mơ cho suất cao so với công thức đối chứng * Rau muống: Hàm lượng Cd đất từ 1-6mgCd/kg đất, khơng có tác động đến trình sinh trưởng rau muống; chiều cao công thức đạt từ 43,83-58,3 cm; suất trung bình cơng thức đạt từ 16,53-21,33 tươi/ha So sánh trình sinh trưởng, chiều cao suất cho thấy hàm lượng Cd bón bổ sung vào đất khơng làm ảnh hưởng xấu đến sinh trưởng suất rau muống đất phù sa sông Hồng 3.4.2.2 Trên đất xám bạc màu * Cải mơ: Hàm lượng Cd đất từ 0,04 mg - mg Cd/kg đất; cải mơ sinh trưởng phát triển tốt; chiều cao trung bình rau cải mơ đạt 17,8 – 22,1cm; chiều cao trung bình đạt cao cơng thức Cd2 thấp công thức Cd5 Năng suất trung bình cơng thức thí nghiệm dao động 3,15-3,94 tươi/ha, suất trung bình cải mơ cơng thức có hàm lượng Cd cao (Cd4 Cd5) cho thấy suất thấp so với cơng thức lại * Rau muống: Kết cho thấy, chiều cao trung bình rau muống dao động 35 – 39,3 cm; suất trung bình công thức đạt 8,0-12,5 tươi/ha So sánh chiều cao suất cho thấy mức bón Cd khơng làm ảnh hưởng xấu đến chiều cao suất rau muống đất phù sa sông Hồng 19 3.4.3 Ảnh hưởng Cd đất đến tích luỹ Cd cải mơ, rau muống đất phù sa sông hồng đất xám bạc màu Việt Nam 3.4.3.1 Ảnh hưởng Cd đất đến tích luỹ Cd cải mơ, rau muống đất phù sa sông hồng Bảng 3.28 Cd đất cải mơ đất phù sa sông Hồng Cơng thức thí nghiệm Cd đất (mg/kg đất khơ) Cd (mg/kg rau tươi) Cd1 0,008 Cd2 0,037 Cd3 Cd4 0,044 0,062 Cd5 0,088 Hàm lượng Cd tồn dư cải mơ tăng dần từ 0,008 mg đến 0,088 mg Cd/kg rau cải tươi; hàm lượng Cd đất công thức thí nghiệm có tác động làm gia tăng tích luỹ Cd rau cải mơ đất phù sa sông Hồng mức 99% (P=0,01) Cd cải mơ tất cơng thức thí nghiệm ngưỡng an toàn theo quy định Bộ Y tế (TT 22/2011-BYT) 0,2 mg Cd/kg rau tươi Bảng 3.29 Cd đất rau muống đất phù sa sơng Hồng Cơng thức thí nghiệm Cd1 Cd đất (mg/kg đất khô) Cd2 0,045 Cd3 0,058 Cd4 0,074 Cd5 0,096 Cd (mg/kg rau tươi) 0,007 Ở cơng thức khơng bón Cd đất phù sa, hàm lượng Cd tích luỹ đạt từ 0,007 – 0,96 mg/kg rau tươi; hàm lượng Cd đất cơng thức thí nghiệm có tác động làm gia tăng tích luỹ 20 Cd rau muống đất phù sa sông Hồng mức 99% (P=0,01) Tuy nhiên Cd rau muống tất cơng thức thí nghiệm ngưỡng an tồn theo quy định Bộ Y tế (TT 22/2011-BYT) 3.4.3.2 Ảnh hưởng Cd đất đến tích luỹ Cd cải mơ, rau muống đất xám bạc màu Bảng 3.30 Hàm lượng Cd đất cải mơ xám bạc màu Cơng thức thí Cd đất Cd (mg/kg rau tươi) nghiệm (mg/kg đất khô) Cd1 0,04 0,011 Cd2 0,101 Cd3 0,129 Cd4 0,144 Cd5 0,175 Cd cải mơ đạt từ 0,011- 0,175mg/kg tươi; cơng thức có mức bón Cd cao (Cd5) hàm lượng Cd cải mơ đạt 0,175 mg Cd/kg rau tươi, tăng gần 16 lần so với đối chứng Đánh giá tương quan hàm lượng Cd đất rau cải mơ đất xám cho thấy, Cd đất cơng thức thí nghiệm có tác động làm gia tăng tích luỹ Cd rau muống mức 95% (P=0,05) Bảng 3.31 Hàm lượng Cd đất rau muống đất xám bạc màu Cơng thức thí Cd đất Cd (mg/kg rau tươi) nghiệm (mg/kg đất khô) Cd1 0,041 0,028 Cd2 2,080 0,104 Cd3 3,371 0,154 Cd4 4,142 0,217 Cd5 6,218 0,332 Với mức Cd đất nghiên cứu, Cd tích luỹ rau muống đạt (0,104; 0,154; 0,217 0,332) mg Cd/kg rau muống tươi Cd rau cơng thức Cd4 Cd5 có mức ô 21 nhiễm vượt quy định cho phép (TT 22/2011-BYT) Hàm lượng Cd đất mức nghiên cứu, có tác động làm gia tăng tích luỹ Cd rau muống đất xám bạc màu mức 99% (P=0,01) Đánh giá kết nghiên cứu hàm lượng Cd đất phù sa sông Hồng đất xám bạc màu 02 đối tượng trồng cải mơ rau muống, kết cho thấy hàm lượng Cd đất tác động lớn đến tích luỹ Cd rau mức độ tương quan từ 95 đến 99% Các kết nghiên cứu hoàn toàn phù hợp với kết nghiên cứu dự án ACIAR/LWR/1998/119 kết nghiên cứu (Bùi Lan Hương, 2015) 3.4.4 Ảnh hưởng Cd đất đến vi sinh vật tổng số đất phù sa sông Hồng đất xám bạc màu * Đất phù sa: Mật độ vi sinh vật tổng số đất cơng thức thí nghiệm đạt từ 6,55x106 đến 8,08x106 CFU/g đất Hàm lượng Cd đất mức nghiên cứu từ đến mg/kg đất không làm ảnh hưởng đến lượng vi sinh vật tổng số đất phù sa sông Hồng Tuy nhiên hàm lượng Cd đất mức (5 mg Cd/kg mg Cd/kg đất), vi sinh vật tổng số có xu hướng giảm * Đất xám bạc màu: Mật độ vi sinh vật tổng số cơng thức thí nghiệm đạt từ 1,37x106 đến 4,08x106 CFU/g đất, đạt cao công thưc Cd3 thấp công thức Cd5 Kết nghiên cứu đất xám cho thấy công thức Cd4 Cd5 làm cho vi sinh vật tổng số có hướng giảm đất 22 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Kết luận Cd tích lũy đất tầng mặt phẫu diện nhóm đất phù sa, đất xám Việt Nam mức thấp nhiều so với QCVN03-MT:2015/BTNMT đất sản xuất nông nghiệp Cd nhóm đất cát có giá trị nhỏ số nhóm đất nghiên cứu, Cd đất xám đất phù sa Tuy nhiên kết nghiên cứu hàm lượng Cd nhóm đất đỏ vàng cao tất khu vực nghiên cứu, trung bình Cd nhóm đất đỏ vàng đạt từ 2,06 đến 3,3 mgCd/kg đất, cao so với QCVN 03MT:2015/BTNMT Trong nhóm đất (cát, xám, phù sa), hàm lượng Cd đất có xu hướng giảm dần theo chiều sâu phẫu diện đất nghiên cứu (0-30cm; 30 – 80cm; 80-120cm; > 120cm) Đối với đất đỏ vàng, xu hướng tích lũy Cd theo chiều sâu phẩu diện chưa rõ ràng Các khu vực chịu ảnh hưởng chất thải cơng nghiệp làng nghề, tượng tích luỹ Cd đất cao so với QCVN03-MT:2015/BTNMT đất sản xuất nông nghiệp xảy cục Không phát tương quan chặt, phổ biến Cd tổng số đất Cd tích luỹ số trồng (cây ăn củ, rau ăn lá, rau lang lá, lạc, thóc) Như vậy, ngun nhân gây tích luỹ Cd đối tượng trồng nghiên cứu từ đất mà từ nguyên nhân khác (như nước tưới, phân bón ) Ở mức bón bổ sung Cd từ 2mg/kg đất đến 6mg/kg đất chưa thấy có tác động đến sinh trưởng, phát triển, chiều cao suất cải mơ rau muống, chí cho thấy suất cơng thức bón Cd có dấu hiệu cao cơng thức khơng bón Cd 23 Trên đất phù sa sông Hồng với mức Cd đất tăng từ mg/kg đất - mg/kg đất gây tích luỹ Cd cải mơ tăng từ 0,008 mg/kg rau tươi đến 0,088 mg/kg rau tươi; Cd rau muống tăng từ 0,007 mg/kg rau tươi đến 0,096 mg/kg rau tươi Trên đất xám bạc màu với hàm lượng Cd tăng đất từ 0,04 mg/kg đất đến mg/kg đất tác động làm tăng lượng Cd tích luỹ cải mơ từ 0,011 mg/kg đến 0,175 mg/kg rau tươi; Cd tích luỹ rau muống từ 0,028 mg/kg rau tươi đến 0,332 mg/kg rau tươi Đề nghị Cần thiết sửa đối QCVN 03-MT:2015/BTNMT Bộ Tài Nguyên Môi trường giới hạn tối đa cho phép KLN đất, cập nhật chi tiết đất sản xuất nông nghiệp theo nhóm đất, hàm lượng Cd nhóm đất đỏ vàng nhiều điểm cao, trung bình Cd đất đỏ vàng vượt QCVN 03MT:2015/BTNMT khơng thấy có tương quan Cd tổng số đất với Cd tích luỹ sản phẩm trồng Một số điểm nghiên cứu khu vực chịu ảnh hưởng chất thải (công nghiệp, thị, làng nghề) hàm lượng Cd tích luỹ đất vượt QCVN 03-MT:2015/BTNMT cho phép, đề nghị phải tăng cường cảnh báo có biện pháp quản lý nguồn ô nhiễm xử lý chất thải trước thải môi trường nhằm giảm thiểu nguyên nhân làm tích luỹ Cd đất Một số rau tích lũy Cd cao, Cd mơi trường đất tăng không ảnh hưởng đến sinh khối, yếu tố tiềm gây hại lâu dài, hàm lượng Cd tích luỹ ảnh hưởng đến sức khoẻ người vật nuôi Để có số liệu đầy đủ hơn, cần thêm nghiên cứu dài hạn tích lũy Cd với đối tượng trồng khác hoạt động sinh học đất để đánh giá xác tác động Cd đất dạng khác đến chất lượng nông sản môi trường./ 24 Deleted:   DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TIẾN SĨ   Hà Mạnh Thắng, Phạm Quang Hà (2013), “Tổng quan hàm lượng Cadimi số nhóm đất Việt Nam cảnh báo ô nhiễm Cadimi đất số khu vực chịu tác động chất thải”, Tạp chí Nông nghiệp Phát triển nông thôn, tháng 3, tr 91-95   Hà Mạnh Thắng, Nguyễn Thị Thắm, Hoàng Thị Ngân (2015), “ Kết quan trắc môi trường đất Việt Nam giai đoạn 2010-2014 đề xuất nhiệm vụ giai đoạn 2016-2020”, Kỷ yếu hội nghị tổng kết Công tác bảo vệ môi trường nông nghiệp, nông thôn giai đoạn 2011-2015 Định hướng giai đoạn 2016-2020 Bộ NN PTNT, tr 338-350   Mai Văn Trịnh, Hà Mạnh Thắng, Bùi Thị Phương Loan, Đỗ Thu Hà, Lê Hồng Lịch (2015), “ Thực trạng môi trường đất Việt Nam”, Hội thảo quốc gia đất Việt Nam, trạng sử dụng thách thức Hội Khoa học đất Việt Nam, tháng 11, tr 97-107   Hà Mạnh Thắng, Phạm Quang Hà (2016), “Ảnh hưởng hàm lượng Cd đất đến khả tích luỹ Cd rau cải mơ đất phù sa sông Hồng”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ nơng nghiệp Việt Nam số 10 (71); tr 63-66 25 ... ngun nhân gây tích luỹ Cd đất sản phẩm trồng 1.6 Tổng quan đất Việt Nam số nghiên cứu Cadimi đất, trồng môi trường Việt Nam 1.6.1 Một số loại đất sản xuất nông nghiệp Việt Nam Các loại đất sử dụng... nghiệp Cd nhóm đất cát có giá trị nhỏ số nhóm đất nghiên cứu, Cd đất xám đất phù sa Tuy nhiên kết nghiên cứu hàm lượng Cd nhóm đất đỏ vàng cao tất khu vực nghiên cứu, trung bình Cd nhóm đất đỏ vàng... chủ yếu đất phù sa, đất xám bạc màu, đất đỏ vàng, đất cát biển, đất mặn đất phèn (Lê Văn Khoa, Lê Đức, 2014) 1.6.2 Một số kết nghiên cứu Cadimi đất, trồng môi trường Việt Nam * Cadimi đất: Theo