Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học môi trường: Nghiên cứu động thái và khả năng di chuyển của một số kim loại nặng (Cu, Pb, Zn) trong đất lúa sử dụng nước tưới từ sông Nhuệ khu vực

Luận án nghiên cứu với mục tiêu nhằm đánh giá động thái, sự tích lũy, di chuyển, giải phóng, xu hướng chuyển hóa của kim loại nặng (Cu, Pb, Zn) dưới ảnh hưởng của điều kiện môi trường (pH, Eh, chất hữu cơ (CHC), SO42-, PO43-, Ca2+, Mg2+) trong điều kiện canh tác lúa sử dụng nước tưới từ sông Nhuệ; xác định luận cứ khoa học phục vụ việc kiểm soát, quản lý độc chất, sử dụng bền vững nước nước sông (bị ô nhiễm bởi nước thải đô thị và công nghiệp) làm nước tưới cho nông nghiệp. Mời các bạn cùng tham khảo.

Ƣ

Ƣ Ƣ

ƣ ƣ

Ƣ

– 2016

ƣ ƣ gu n nh h i gu n g inh

ƣ ƣ

………

o h i………… gi …… ng ……… th ng … n m

- h vi n u gi i t m - rung t m th ng tin th vi n i h u gi i

i v ng ngo i th lớn ng i d n v n th i quen s d ng n ớ s ng nh t n ng nghi p

u nhi n qu tr nh ph t tri n ng với qu tr nh th h l m ho l ợng n ớ th i t ng l n r t nh nh

d ng s ng p n ớ ho n ng nghi p ã trở th nh d ng tho t n ớ th i ho th d n n kh n hi m ngu n n ớ s h t ới ho tr ng d ng n ớ th i th l m n ớ t ới trong n ng nghi p ngo i

vi t n d ng ợ ngu n dinh d ng trong n ớ th i gi p gi m hi phí ph n n v s d ng n ớ th v n

ề m i tr ng n qu n t m t m hi u l qu tr nh h p th h t nhi m l n tr ng v tí h lũ v o m i

tr ng t

Tr ớ những m i qu n h ph t p giữ u t qu tr nh hu n h v t h t trong m i tr ng t l

ã r t nhiều nghi n u ợ ti n h nh t m hi u m i qu n h n rong s r t nhiều nghi n

u về h m l ợng KLN trong m i tr ng t l m tiền ề ho vi gi i thí h tính t n KLN trong m i

tr ng n ớ ng n hặn v gi m thi u những t ng ti u h ng u nhi n những nghi n u về

ng th i v s hu n h L trong m i tr ng t l v n h ợ nghi n u m t h h

th ng t i i t m v h ng t i th hi n ề t i “ ghi n u ng th i v kh n ng di hu n m t

s KLN ( u Zn) trong t l s d ng n ớ t ới từ s ng hu khu v h nh r i” nh m t m

hi u ng th i kh n ng di hu n kim lo i nặng trong m t s iều ki n m i tr ng kh nh u ng

th i r ơ sở kho h ki m so t v qu n lý h t m o s d ng ền vững n ớ s ng ( nhi m ởi n ớ th i th v ng nghi p) l m n ớ t ới ho n ng nghi p n i hung v th i n i riêng

, Ca2+, Mg2+)trong iều ki n

nh t l s d ng n ớ t ới từ s ng hu

nh lu n kho h ph v vi ki m so t qu n lý h t s d ng ền vững n ớ n ớ s ng ( nhi m ởi n ớ th i th v ng nghi p) l m n ớ t ới ho n ng nghi p

, Ca2+, Mg2+) th nh ph n t (CHC, Sét, xit s t oxit mangan)

di hu n xu ng t ng s u hơn qu m i v nh t khi s d ng n ớ t ới từ s ng hu g p ph n

ki m so t nhi m kim lo i nặng trong h th ng m i tr ng t v n ớ

4 ữ ủ ề

ghi n u l m s ng tỏ ng th i m t s KLN ( u Zn) trong t l khi s d ng n ớ t ới từ

s ng hu (ngu n n ớ h u t ng m nh ởi n ớ th i th ), m i qu n h /t ơng qu n giữ d ng t n t i kim lo i nặng ( u Zn) trong t l li n qu n n u t h p CHC, SO4

2-, PO4 3-

, Ca2+,

Mg2+

L n u ti n nh gi h th ngvề ng th i s tí h lũ gi i ph ng, di hu n hu n h KLN (Cu, Pb, Zn) trong m i tr ng t l s d ng n ớ t ới từ s ng hu d ới tác ng u t Eh, pH, CHC, SO4

1.1.1 Nguồn gốc

Nguồn phong hóa khoáng vật: L t n t i t nhi n trong v kho ng v t tr i qu qu tr nh phong h ợ

v o t

Nguồn KLN từ khí quyển: x m nh p L v o trong t ởi l ng ng khí qu n ũng th xu t ph t

từ ngu n nh n t nhi n l ho t ng n i l v ngu n nh n nh n t o l ho t ng t thi u kh i kho ng v lu n kim

Nguồn bổ sung từ ho t ng n ng nghi p: B n ph n v ơ ph n hữu ơ n th i thu trừ s u n ớ t ới…

ều th ung p L với h m l ợng g v o t

Nguồn bổ sung từ ho t ng c ng nghi p: h t th i ho t ng s n xu t ng nghi p ặ i t l ng

1.2 ƣ ủ

Ở lớp t mặt (trong nghi n u n 0 ÷ 25 m) s ph n L h u nh h ởng h u ởi ho t

ng nh t D ới lớp t n s di hu n theo hiều s u L hi ph i ởi r t nhiều ơ h

l ã l m ho tính h t t di n i n theo hiều h ớng kh nhiều so với t n u h tr ng l

1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự di chuyển của KLN trong đất lúa

pH: h n hung p l th ng s hính ki m so t s h t n tính linh ng v s di hu n L

Thế oxi hóa khử: iều ki n ox h kh nh h ởng tới d ng t n t i L trong t

Chất hữu cơ: ng l n s di hu n L trong t

l t ng h i hiều h ng th giữ l i khi n ho L di hu n h m hơn hoặ th ẩ s di

hu n L

Sự hình thành các chất hóa học giữa KLN và chất hữu cơ, v cơ của ất: h nh th nh hợp h t h h

l m t trong những u s qu n tr ng nh h ởng tới kh n ng linh ng h t n v d ti u L

Sự phong hóa và biến ổi khoáng vật: t tr ng l th o g m nhiều lo i kho ng v t v t kh nh u

n n th nh ph n h h s ph n v ặ i m kho ng v t th kh nh u ng k

Ho t ng canh tác: ho t ng nh t tr n t l th g nh h ởng tới s di hu n L

1.4 ổ q ề ƣ ƣ

1.4.1 Khái quát chung v các lo i nước tưới

rong n ng nghi p t t tr ng v v t nu i ều n n ớ ề

ph t tri n g i t th s d ng n ớ mặt n ớ ng m n ớ th i

l m n ớ t ới ho n ng nghi p

1.4.2 Nguy cơ tích lũy KLN trong đất do sử dụng nước tưới bị ô nhiễm

Ở m t s v ng nhu u o về n ớ d ng ho m í h n ngnghi p th l m n ki t ngu n n ớ p iều n khi n ho vi s d ng ngu n n ớ o g m ngu n n ớ th i thu h i v t i s d ng trở n n

r t n thi t i s d ng n ớ th i ã qu x lý t ới l r t phổ i n tr n th giới ũng nh ở i t

m u nhi n th t ho th t i nhiều khu v ở i t m hi n n v n ề x lý n ớ th i h ợ

kh ng t ( t B) ngo i r n m t s L tu h v ợt ti u huẩn ho ph p nh ng t ơng

i o (Zn μg/L u μg/L) i n tr ng n khi n ho vi s d ng n ớ th i trong m t th i gi n

d i t ới ph v ho n ng nghi p ở v ng ven th d n n s tí h lũ L trong t v trong tr ng từ sẽ nh h ởng tới s khỏe on ng i th ng qu hu i th n

1.4.3 nh h nh sử dụng nguồn nước tưới cho nông nghiệp t i huyện hanh r , Hà Nội

h nh r l hu n ngo i th nh i d n s % s ng ng n ng nghi p rong tổng di n tí h h

t n ng nghi p to n hu n th di n tí h tr ng r u x nh lo i l n tới h g m xã v ng ãi

1.5.2 Mô h nh mô ph ng sự di chuyển của KLN

o v th v t v ặ i t l s d ng ngu n n ớ t ới nhi m rong những n m qu nh kho h

i t m ũng nh th giới ã ti n h nh nhiều nghi n u về nhi m ngu n n ớ t ới ũng nh nhi m

t n ng nghi p nh m r nh o u nhi n t gi v n h ề p n ng th i v kh n ng

di hu n L n xu ng t ng s u hơn v ti p t nghi n u s u hơn nữ về nhi m

L s tí h lũ ng th i v kh n ng di hu n h ng trong t ( ặ i t trong m i tr ng t l )

d ới t ng ngu n n ớ t ới nhi m h ng t i nh n th vi nghi n u “ ng th i v kh n ng

di hu n m t s L ( u Zn) trong t l s d ng n ớ t ới từ s ng hu khu v h nh r i” l v ng n thi t

2.1.2 Đối tượng nghiên cứu

Môi trường nước và trầm tích

M u n ớ v tr m tí h s ng hu ợ l d s ng o n i qu hu n h nh r i m u n ớ

ợ l v o ợt m m và ợt m kh m u ợ h trong chaiPE ( ý hi u m u n ớ

từ n ) m u tr m tí h ợ l y vào tháng 9/2011 ( ý hi u m u từ n ) t qu trình l m u n ớ v tr m tí h ợ th hi n theo i u huẩn i t Nam v ký hi u m u ợ th

l m u ợ th hi n tr n nh

ợ o qu n trong t l nh ở nhi t o i với m u t v tr m tí h ợ nghiền nhỏ trong i s

ng h s o su u ghi nhãn o qu n trong iều ki n kh tho ng s h

2.2.3 Phương pháp nghiên cứu sự di chuyển KLN

Mô h nh mô ph ng l thuyết sử dụng mô h nh Hydrus-1D

ng nh (d= mm) h n ng nh ợ l t lớp t ã ợ r s h d 5 m phí tr n lớp t l

ph n kh ng gi n r ng ng nh o kho ng 5 m th h ng ng ổ sung n ớ t o p l l n t ng

t thí nghi m dung d h L ( u Zn) ợ ph với n ng t ơng ng mg/L i với

u 5 mg/L i với v mg/L i với Zn du tr m n ớ ng p 5 m trong ng nh tr n trong v ng ng hi xu t hi n gi t n ớ u ti n h xu ng ti n h nh o h m l ợng L ( u Zn) ng ph ơng ph p h p th ngu n t s u ng l i ti p t l m u v ti n h nh ph n tí h h m

l ợng L ( u Zn) t qu x nh u Zn trong dung d h thu ợ qu t t ợ so s nh với k t qu từ qu tr nh m h nh h so s nh v ki m h ng k t qu m h nh drus – D i với s d h

2.2.5 Phương pháp ử l số liệu

d ng ph n mềm MINITAB v i rosoft ffi e x el v h ntí h ph ơng s i i n ( )

ƢƠ 3

í ơ ủ ƣ ƣ

3.1.1 Đặc tính cơ bản nguồn nước tưới

Các tính chất l , hóa học của nước sông Nhuệ

ề t i ã ti n h nh ph n tí h c tính h t lý h h v h m l ợng L ( u Zn) trong n ớ s ng hu

o n h qu hu n h nh r v so s nh với /B ( t B ) t qu ph n tí h ho

th r ng pH nh n hung t t m u ều n m trong giới h n ho ph p i với m kh v m

m v d o ng trong kho ng từ 5 ( nh ); TSS 5:( h hi n trong

h nh ) t qu ph n tí h ho th v o m kh t i t t khu v l m u gi tr ều v ợt giới

h n ho phép từ l n n v o m m th t i khu v l m u nh n hung t ti u huẩn ho

ph p i với gi tr D D v B D5 h u h t t t v trí l m u m m v kh ều v ợt

ti u huẩn ho ph p i tr D o ợ t i khu v n d o ng từ 1,3 ÷ 3,2 mg/L, h m l ợng D v BOD5 v ợt g p 5 l n ti u huẩn ho ph p; 4

khô ( nh v ); 4

và Cl - i t t v trí l m u ều n m trong giới h n ho phép vào

m m v kh v d o ng trong kho ng 5 mg/L v mg/L( i với 4

2-) v 25,8 ÷ 30,6 mg/L v mg/L ( i với l-); 2+ và Na + d o ng từ m m n m kh

trong kho ng từ mg/L v mg/L ( nh 5); i t t v trí l m u v o m

kh ều v ợt giới h n ho ph p d o ng trong kho ng mg/L n v o m m h u nh n m

trong giới h n ho ph p v d o ng trong kho ng mg/L; H ƣ i t t

v trí ều n m trong giới h n ho ph p v o m m v kh u Zn d o ng t ơng ng trong kho ng từ mg/L 5 mg/L v o m m v mg/L; 0,0298 mg/L v o m kh (H nh )

Các tính chất l , hóa học của trầm tích sông Nhuệ

ghi n u hỉ r r ng pH KCl i tr p trong m u tr m tí h d o ng từ 5 ƣ

ữ ơ: Hàm l ợng trong m u tr m tí h s ng hu nh n hung kh o d o ng từ

13,6% ổ m l ợng 2+ trong m u tr m tí h d o ng từ 10,06 ÷ 20,02 cmol(+)/Kgtr m tí h m l ợng g2+ trong m u tr m tí h d o ng từ 57 ÷ 12,20 cmol(+)/Kgtr m tích;

Sự phân bố các d ng KLN trong trầm tích sông Nhuệ

ph n d ng L trong tr m tí h s ng hu s ph n kh ng ng ều d ng t i v trí khác nhau.S ph n L tu n theo th t sau: i với u : F5 > F4 > F2 > F3 > F1; i với

l ợng th p nh t ở m u xã i ng d o ng t ơng ng trong kho ng 0,80 ± 0, % n ,98 ± 0,17%

và 1,24 ± 0, % n ,62 ± 0,23% n m u t i xã ữu v h nh i t ơng ơng nh u d o ng

trong kho ng 0,80 % n 5% TPCG: h n hung m u t th nh ph n ơ giới từ th t ph

s t ph t n th t ph s t dung tr ng từ ,33 ± 0,02 g/cm3

n ,46 ± 0,04 g/cm3;

ự í â ủ

3.2.1 Hàm lượng KLN tổng số trong đất

t qu nghi n u ho th h m l ợng u v Zn trong t d o ng t ơng ng từ 31,0 - 62,7mg/Kg; 30,0 - 68,0 mg/Kg và 128 - 197 mg/Kg o s nh /B tới % s m u h m l ợng

u v ợt giới h n ho ph p n n u s nh -MT:2015/B th h m l ợng u ều n m trong giới

h n ho ph p H m l ợng v Zn ều n m trong giới h n ho ph p khi so s nh với quy huẩn t s

m u h m l ợng v Zn x p xỉ ng ng ho ph p l minh h ng ho những ngu ơ nhi m tiềm ẩn

h v n u so s nh với gi tr trung nh i với t ph s s ng ng th h m l ợng u v Zn trong

m u nghi n u o hơn t ơng ng l 55 v l n ặt kh n u so s nh với k t qu o v nnk ( ) th k t qu trong nghi n u n ũng m t l n nữ khẳng nh vi s d ng n ớ t ới

nhi m ã l m t ng h m l ợng L ( u Zn) trong t

3.2.2 Sự phân bố không gian hàm lượng KLN trong đất

Các m u t h m l ợng u v ợt ng ng giới h n cho phép (>50 mg/Kg) ch y u t p trung t i những khu

v c ven sông (Hình 3.10), nơi th ng s d ng ngu n n ớ t ới từ sông Nhu Bên c nh h m l ợng Cu trong t canh tác xung quanh các khu công nghi p (KCN) Ng c H i n i n d o ng từ 40 - 50 mg/Kg(g n ng ng giới h n ho ph p) li n qu n n các ngu n ph n t n nh v tr m t ới s

d ng n ớc th i th từ sông Nhu m l ợng tu kh ng v ợt ng ng giới h n ho ph p nh ng ũng

kh o d o ng từ 60 – 68 mg/Kg và t p trung xung quanh các KCN và d c theo các tr c giao thông (Hình 3.11) m l ợng Zn o x nh ợc t i khu v c xung quanh các KCN (~190 mg/Kg) và m t s khu v nh t ng trũng thu xã i Áng (Hình 3.12) K t qu nghiên c u này m t l n nữa khẳng nh

vi c s d ng n ớc sông b ô nhi m l m n ớ t ới d n n s tí h lũ L trong t nh t ã ợ ề

c p trong nhiều nghiên u tr ớ

3.2.3 Các d ng hấp phụ KLN trong đất

hi i v o t d ới t ng qu tr nh lý h sinh h t L sẽ i n ổi v t n t i d ới nhiều d ng kh nh u u th d ng t n t i n ph thu v o n h t L l ợng hợp ph n h p ph L v i l h p ph giữ L v hợp ph n h n hung s ph n

L trong m u t tu n theo th t s u i với u F5> F > F > F > F i với F5 > F > F > F2 > F1; i với Zn F5 > F > F F > F

3 ự ủ

3.3.1 Khả năng cố định KLN của pha rắn

nhiều u t nh h ởng n kh n ng h p ph L go i trừ u t về d ng v s l ợng keo t (kho ng s t oxit t h t hữu ơ) u t hính nh h ởng n s h p ph L l p n ng ion

h t n h m l ợng tion kim lo i s mặt tion kim lo i nh tr nh s mặt

g hữu ơ v g v ơ ừ k t qu nh l ợng L h p ph v tính to n h s h p ph theo ph ơng tr nh Freundli h ho th h s F i với l o nh t ở t t m u s u n u v u i ng l Zn Do

kh n ng h p ph m u t i với L gi m d n theo th t > u>Zn h v th i gi n

l u trong t lớn hơn u v Zn iều n ho th kh n ng di hu n xu ng t ng s u u v

Zn lớn hơn so với ng s β< ở t t m u ho th s su gi m n ng l ợng h p ph khi những v trí h p ph d n ão h

3.3.2 ốc độ di chuyển của KLN trong đất

t qu h m h nh m phỏng s di hu n L theo hiều s u ph u di n t ( nh ) hỉ r r ng trong s L th Zn l ngu n t di hu n r khỏi t t gi nh nh nh hơn so với s di hu n u v

Pb h i gi n di hu n ion 2+, Cu2+ và Zn2+ từ ề mặt xu ng n s u 5 m t ơng ng l – ng – 880 v - ng h v th th r ng t nghi n u kh n ng h p ph lớn i với L ( u Zn) iều n l m gi m kh n ng di hu n L xu ng t ng t

s u gi m nh ngu ơ g nhi m n ớ ng m nh ng l i l m gi t ng kh n ng tí h lũ L h i trong t ới iều ki n m i tr ng lu n i n ổi ng th i l ợng L tí h lũ n sẽ r t kh ki m

so t v l m i e d lớn i với t nh t l trong iều ki n L li n t ợ v o t qu ngu n ổ sung trong n ng nghi p v l ng ng khí qu n