NGHIÊN cứu KHOÁNG vật sét và KHẢ NĂNG hấp PHỤ KIM LOẠI NẶNG TRONG xử lý môi TRƯỜNG tại xã đại THỊNH, HUYỆN mê LINH, THÀNH PHỐ hà nội

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA ĐỊA CHẤT KHUẤT THỊ THU PHƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOÁNG VẬT SÉT VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ KIM LOẠI NẶNG TRONG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG TẠI XÃ ĐẠI THỊNH, HUYỆN MÊ LINH, THÀNH PHỐ HÀ NỘI Hà Nội - 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA ĐỊA CHẤT KHUẤT THỊ THU PHƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOÁNG VẬT SÉT VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ KIM LOẠI NẶNG TRONG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG TẠI XÃ ĐẠI THỊNH, HUYỆN MÊ LINH, THÀNH PHỐ HÀ NỘI Chuyên ngành : Quản lý tài nguyên khoáng sản Mã ngành : 7520501 NGƯỜI HƯỚNG DẪN: ThS TRẦN THỊ HỒNG MINH ThS ĐỖ MẠNH TUÂN Hà Nội - 2018 Khoa Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân LỜI CAM ĐOAN Sinh viên xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng sinh viên hướng dẫn khoa học ThS.Trần Thị Hồng Minh, ThS Đỗ Mạnh Tuân Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa công bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngoài ra, đồ án sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận sinh viên xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung đồ án Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Người viết cam đoan Khuất Thị Thu Phương Ngành: Kỹ Thuật Địa chất Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết lý chọn đề tài 2.Cơ sở tài liệu cấu trúc đồ án CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế, xã hội khu vực nghiên cứu 1.1.1.Vị trí địa lý diện tích khu vực nghiên cứu 1.1.2 Đặc điểm tự nhiên, kinh tế, nhân văn 1.2 Đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 2.1 Cơ sở khoa học .13 2.1.1 Khái quát môi trường đất 13 2.1.2 Khái quát chung khoáng vật sét 17 2.1.3 Khái quát kim loại nặng 22 2.1.4 Khái quát chung trình hấp phụ trao đổi ion 27 2.2 Các phương pháp nghiên cứu 27 2.2.1.Phương pháp thu thập tổng hợp tài liệu 27 2.2.2 Phương pháp khảo sát thực địa lấy mẫu 28 2.2.3 Các phương pháp nghiên cứu phòng 29 2.2.4 Phương pháp xử lý số liệu phần mềm 37 CHƯƠNG 3: KHOÁNG VẬT SÉT VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ KIM LOẠI NẶNG TẠI XÃ ĐẠI THỊNH, HUYỆN MÊ LINH, HÀ NỘI .39 3.1 Kết khảo sát thực địa lấy mẫu khu vực nghiên cứu .39 3.2 Đặc điểm cấu trúc tầng đất khu vực nghiên cứu 40 3.3 Kết phân tích tiêu môi trường (pH, Eh, Ec, T 0) đất xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, Hà Nội 43 3.4 Mô tả khái quát thành phần độ hạt số loại đất khu vực nghiên cứu 46 Ngành: Kỹ Thuật Địa chất Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân 3.5 Đặc điểm thành phần khoáng vật đất khu vực xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, thành phố Hà Nội 49 3.6 Thành phần kim loại nặng khu vực nghiên cứu .50 3.7.Khả hấp phụ trao đổi ion khoáng vật sét .55 3.8 Đánh giá khả hấp phụ kim loại nặng khoáng vật sét xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, thành phố Hà Nội 59 CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT TẠI XÃ ĐẠI THỊNH, HUYỆN MÊ LINH, HÀ NỘI .61 4.1 Xử lý ô nhiễm kim loại nặng thực vật 61 4.2 Xử lý ô nhiễm kim loại nặng vi sinh vật .64 4.3 Các phương pháp hóa học 66 4.4 Các giải pháp sử dụng tài nguyên đất hợp lý .67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .68 Kết luận .68 Kiến nghị 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ngành: Kỹ Thuật Địa chất Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất Ký hiệu As Au Ag Am BTNMT Cd Co Cr Cu CH4 CoO CaO DNA GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân : : : : : : : : : : : : : : Ý nghĩa Asen Vàng Bạc Americi Bộ Tài nguyên Môi trường Cadimi Coban Crom Đồng Metan Coban oxit Canxi oxit Axit deoxyribonucleic, phân tử mang thông tin di truyền mã hóa cho hoạt động sinh trưởng, phát triển, chuyên hóa chức sinh sản EPA Fe2O3 Fe(OH)3 Hg KLN KTTV KCl K2O MgO MT Na2O NiO Pb QCVN Ra Ru SiO2 Th U V2O5 XRD : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : sinh vật nhiều loài virut Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ Sắt (III) oxit Sắt (III) hydroxit Thủy ngân Kim loại nặng Khí tượng thủy văn Kali clorua Kali oxit Magie oxit Môi trường Natri oxit Niken oxit Chì Quy chuẩn Việt Nam Radi Rutheni Silic oxit Thori Urani Vanidi (V) oxit Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen Ngành: Kỹ Thuật Địa chất Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất ZnO GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân : Kẽm oxit Ngành: Kỹ Thuật Địa chất Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Tọa độ mô tả địa điểm lấy mẫu xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, thành phố Hà Nội 39 Bảng 3.2 Kết phân tích tiêu môi trường đất xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, thành phố Hà Nội 44 Bảng 3.3 Kết phân tích thành phần độ hạt đất xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, Hà Nội 47 Bảng 3.4 Bảng phân loại nhóm hạt V.A.Priklonxki .48 Bảng 3.5 Kết phân tích nhiễu xạ Rơnghen mẫu đất xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, thành phố Hà Nội 49 Bảng 3.6 Kết phân tích kim loại nặng đất khu vực nghiên cứu thuộc xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, Hà Nội 50 Bảng 3.7 Giới thiệu khả trao đổi cation số loại sét phổ biến tự nhiên 56 Ngành: Kỹ Thuật Địa chất Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Sơ đồ đơn vị cấu trúc sở khoáng vật sét: tứ diện (a) bát diện (b) .20 Hình 2.2 Liên kết tứ diện SiO4 tạo thành cấu trúc khung 21 Hình 2.3 Mơ hình liên kết tứ diện SiO4 bát diện (Al,Mg)(OH)6 cấu trúc khoáng vật sét 21 Hình 2.4 Cấu trúc lớp kiểu brucit từ bát diện với tâm Al +3, Fe+2 Mg+2,các đỉnh O-2 nhóm hydroxyl (O)- .22 Hình 2.5 Ơ nhiễm kim loại nặng tác động người đất nước .23 Hình 2.18 Sơ đồ đường cong phân bố độ hạt mẫu ML03/2 theo tiêu chuẩn TCVN 4198-2014 .35 Hình 2.21 Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen illit (il), kaolinit (k) chlorite (Ch) 36 Hình 2.22 Hệ thiết bị ICP-EOS ULTRAMASS-700 VARIAN, Mỹ 37 Hình 3.1 Sơ đồ vị trí lấy mẫu khu vực nghiên cứu 40 Hình 3.2 Phẫu diện 1: Đất ruộng trồng màu điểm khảo sát số 1-khu 1, thôn Nội Đồng, xã Đại Thịnh 41 Hình 3.3 Phẫu diện 2: Đất điểm kháo sát số - khu 1,thôn Nội Đồng, xã Đại Thịnh .42 Hình 3.4 Phẫu diện 3: Đất khảo sát ruộng trồng hoa cúc xã Đại Thịnh 42 Hình 3.5 Phẫu diện 4: Đất khảo sát ruộng trồng cà xã Đại Thịnh 43 Hình 3.6 Biểu đồ thể biến đổi số pH, Eh, Ec đất tầng khu vực nghiên cứu 44 Hình 3.7 Biểu đồ thể biến đổi số pH, Eh, Ec đất tầng khu vực nghiên cứu 45 Ngành: Kỹ Thuật Địa chất Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân Hình 3.8 Biểu đồ thể hàm lượng As đất xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, Hà Nội 51 Hình 3.9 Biểu đồ thể hàm lượng Cd đất xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, Hà Nội 51 Hình 3.10 Biểu đồ thể hàm lượng Cr đất xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, Hà Nội 52 Hình 3.11 Biểu đồ thể hàm lượng Pb đất xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, Hà Nội 52 Hình 3.12 Biểu đồ thể hàm lượng Zn đất xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, Hà Nội 53 Hình 3.13 Biểu đồ thể hàm lượng Cu đất xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, Hà Nội 54 Hình 3.14 Sơ đồ thể điểm ô nhiễm kim loại nặng khu vực nghiên cứu 54 Hình 3.13.Mơ hình phân bố điện tích tứ diện SiO4và bát diện Al(OH)3 55 Hình 4.1 Xử lý nhiễm kim loại nặng As đất dương sỉ Đại Từ, Thái Nguyên 62 Hình 4.2 Thí nghiệm xử lý đất nhiễm Asen muống nhật Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam 63 Hình 4.3 Xử lý ô nhiễm kim loại nặng đất 64 cỏ Vetiver Vĩnh Phúc .64 Ngành: Kỹ Thuật Địa chất Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân Mẫu ML07/2 ML08/2 mẫu có hàm lượng Asen cao quy chuẩn Việt Nam cho phép đất nông nghiệp Nguyên nhân hàm lượng cao khoáng vật sét (Illit, Kaolinit, Montmorillonit) mẫu đất hấp phụ, lưu giữ kim loại nặng khiến hàm lượng chúng tăng lên Hình 3.14 Sơ đồ thể điểm nhiễm kim loại nặng khu vực nghiên cứu Chú giải : : Điểm lấy mẫu : Điểm ô nhiễm Asen : Điểm có nguy nhiễm Asen : Điểm có nguy nhiễm Cadimi : Điểm có nguy ô nhiễm Crom Đất gây ô nhiễm nguồn gây nhiễm mơi trường nước, trầm tích Chất ô nhiễm đất di chuyển xuống gây nhiễm vỏ phong hóa trầm tích phía Sự di chuyển hóa đường rửa trơi, chất ô nhiễm đất dễ dàng thâm nhập vào nước mặt từ chất ô nhiễm vào nước ngầm phát tán diện rộng 3.7 Đánh giá khả hấp phụ kim loại nặng khoáng vật sét xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, thành phố Hà Nội Ngành: Kỹ Thuật Địa chất 55 Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân Dựa vào khả hấp phụ trao đổi ion khoáng vật sét, yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ, tiêu đánh giá môi trường đất, thành phần độ hạt, thành phần khống vật, thành phần hóa học đất khu vực nghiên cứu, sinh viên có số nhận xét sau: - Thành phần độ hạt yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới tích lũy kim loại nặng Khi có độ hạt mịn khả hấp phụ kim loại cao Độ hạt đất khu vực nghiên cứu tương đối mịn, hàm lượng nhóm hạt sét trung bình đạt 25,47% khả hấp phụ kim loại nặng ngưỡng trung bình Nhưng cần ý số khu vực có hàm lượng nhóm hạt sét cao mức độ hấp phụ lưu trữ kim loại nặng cao hơn, đặc biệt mẫu: ML03/2, ML03/3, ML07/2, ML08/2, ML12/1 - Khi độ hạt mịn, thành phần khống vật sét cao khả hấp phụ kim loại nặng cao Theo Bảng 3.3 “Kết phân tích nhiễu xạ Rơnghen mẫu đất xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, thành phố Hà Nội” thấy đất khu vực nghiên cứu có chứa loại khoáng vật sét sau: Kaolinit (9 - 13%), Illit (6 - 16%), Goethit (4 - 9%), Montmorillonit (3 - 7%) Thành phần khoáng vật sét khu vực nghiên cứu chủ yếu Kaolinit Hydromica, khả hấp phụ trao đổi ion mức trung bình đến thấp Tuy nhiên cần lưu ý khu vực giàu Hydromica có nhóm Monmorilonit khả hấp phụ kim loại độc hại cao (theo Bảng 3.6 “Giới thiệu khả trao đổi cation số loại sét phổ biến tự nhiên”) Chúng có khả hấp phụ kim loại nặng thuốc trừ sâu đến lúc đó, điều kiện mơi trường thay đổi khống vật phát thải tổ phần độc hạt vào môi trường đất - Khi nhiệt độ cao, tốc độ phản ứng hấp phụ tăng lên Vì điều kiện mùa hè nhiệt độ cao khống vật sét đất hấp phụ kim loại nặng nhanh mạnh mùa đông Ngành: Kỹ Thuật Địa chất 56 Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân - Bán kính ion lớn khoảng cách r cation với hạt keo lớn, lực hút tĩnh điện giảm bán kính cation kim loại nặng nhỏ khả bị hấp phụ lớn - Hóa trị cation kim loại nặng cao khả bị hấp phụ cao Vì khống vật sét dễ hấp phụ kim loại nặng có hóa trị cao Molipden (hóa trị VI); Asen (hóa trị V,III); Crom (hóa trị III); Coban (hóa trị III) kim loại Cadimi (II); Niken (II); Chì (II); Kẽm (II); Manga (II); Hg(I,II) Đồng thời nồng độ cation kim loại nặng cao khả bị hấp phụ cao - Khi pH tăng, phân ly H + nhóm định chức keo mùn nhóm OH- bề mặt đứt gãy keo khoáng xảy mạnh, lượng điện tích âm keo đất tăng lên lượng hấp phụ cation tăng lên Vậy nên khu vực đất có tính kiềm có khả hấp phụ kim loại nặng cao khu vực đất mang tính acid Ngành: Kỹ Thuật Địa chất 57 Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân CHƯƠNG ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT TẠI XÃ ĐẠI THỊNH, HUYỆN MÊ LINH, HÀ NỘI Từ kết phân tích chương cho thấy mơi trường đất xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, Hà Nội bị ô nhiễm kim loại nặng Asen Để giảm thiểu hàm lượng Asen đất, sinh viên đưa đề xuất số phương pháp sau: 4.1 Xử lý ô nhiễm Asen thực vật Môi trường đất khu vực nghiên cứu chủ yếu môi trường trung tính Loại đất phù hợp với đa số lồi trồng thơng thường, cho chúng sinh trưởng phát triển tốt Vậy nên phương pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng đất thực vật khả thi Có số lồi thực vật khơng có khả sống mơi trường bị ô nhiễm kim loại độc hại mà cịn có khả hấp thụ tích kim loại phận khác chúng Trong thực tế, công nghê xử lý ô nhiễm thực vật đòi hỏi phải đáp ứng số điều kiện dễ trồng, có khả vận chuyển chất ô nhiễm từ đất lên thân nhanh, chống chịu với nồng độ chất ô nhiễm cao Một số lồi có khả hấp thụ kim loại nặng Asen, phù hợp với môi trường đất khu vực nghiên cứu: - Cây dương xỉ Cây dương xỉ mọc nhiều tự nhiên có có khả hấp thụ kim loại nặng: đồng, asen Trên lồi dương xỉ có tới 0,8% hàm lượng asen, cao hàng trăm lần so với bình thường Asen dương xỉ lưu lớp lông tơ thân Cây phát triển “nhu cầu” asen Ngành: Kỹ Thuật Địa chất 58 Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân lớn Cây dương sỉ thích hợp với điều kiện pH trung tính nên khả loại bỏ Asen khoảng pH cao Tại xã Hà Thượng, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên hàm lượng Asen đất cao nhiều lần Quy chuẩn môi trường cho phép chất thải từ mỏ khai thác sắt Trại Cau Các nhà khoa học ứng dụng biện pháp trồng dương sỉ khu vực bị ô nhiễm kết mang lại sau năm, hàm lượng As lại đất 14,5 % so với ban đầu (xem Hình 4.1) Hình 4.1 Xử lý nhiễm kim loại nặng As đất dương sỉ Đại Từ, Thái Nguyên - Cây muống Nhật So với khả chống chịu hấp thụ Asen loài coi “siêu” tích lũy Asen Dương xỉ Muống nhật coi loại có khả chống chịu tốt, phát triển bình thường đất bị nhiễm Asen mức độ tương đối cao Theo kết nghiên cứu “Sử dụng Muống nhật để loại bỏ ô nhiễm Asen” đất sinh viên khoa QLTNR&MT, trường Đại học Lâm nghiệp cho thấy trồng đất ô nhiễm Asen 90 ngày sinh trưởng lấy từ đất gần 2.61 mg Asen (xem Hình 4.2) Sau thu hoạch Muống nhật sử dụng để loại bỏ Asen đất cần có biện pháp kiểm sốt xử lý chặt chẽ sinh khối Cách kiểm Ngành: Kỹ Thuật Địa chất 59 Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân sốt tối ưu nên phơi khơ, để giảm thể tích sinh khối sau đốt có kiểm sốt để không phát tán tro bụi vào môi trường Phần tro sau đốt cần đem chôn lấp hợp vệ sinh trộn vào số loại vật liệu xây dựng phù hợp Hình 4.2 Thí nghiệm xử lý đất ô nhiễm Asen muống nhật Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam - Cỏ hương ( Cỏ Vetiver) Trong đa số loài có chế đào thải chất độc ngồi với cỏ Vertiver vào đến rễ, kim loại nặng chuyển thành dạng khó tan lưu giữ lại phần, phần lại di chuyển đến cổ rễ Rễ cổ rễ có khả tích lũy kim loại nặng, chống lại vận chuyển đến phận khác Điều chứng tỏ rễ phần hấp thu nhiều KLN phận cỏ Vetiver Cỏ Vetiver chịu biến đổi lớn khí hậu hạn hán, ngập úng khoảng dao động nhiệt độ rộng, từ - 22oC đến 55oC Nó có khả phục hồi nhanh sau bị tác hại khô hạn, sương giá,ngập mặn điều kiện bất thuận khác, thời tiết tốt trở lại đất cải tạo Ngành: Kỹ Thuật Địa chất 60 Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân Cỏ Vetiver có khả hấp thụ cao nguyên tố kim loại nặng có đất bị nhiễm As, Cd, Cr, Ni, Pb, Hg, Se Zn, chống chịu cao loại thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ (xem Hình 4.3) Hình 4.3 Xử lý nhiễm kim loại nặng đất cỏ Vectiver Vĩnh Phúc Một vấn đề quan trọng dùng thực vật để xử lý ô nhiễm môi trường, đặc biệt ô nhiễm môi trường đất KLN gây xử lý khối thực vật Hiện nay, giới có nhiều cách tiếp cận nhằm đưa hướng giải đắn hợp lý Có thể kể đến cách tiếp cận làm nhiên liệu (biogas), nguyên liệu cho thủ công, mỹ nghệ, nguyên liệu sợi, chiết lấy kim loại quý, sử dụng lượng để phát điện, đốt cháy (tro hóa) để chơn lấp Cơng nghệ sử dụng thực vật xử lý ô nhiễm kim loại nặng môi trường đất phương pháp phù hợp với khu vực nghiên cứu giải pháp có tính khả thi cao nước phát triển nhờ vào chi phí xử lý thấp thân thiện mơi trường Các lồi có khả hấp phụ kim loại nặng Asen như: Dương sỉ, cỏ Vectiver, muống Nhật dễ trồng phổ biến Đây hướng bền vững, lâu dài hiệu bảo vệ môi trường 4.2 Xử lý ô nhiễm kim loại nặng Asen vi sinh vật Ngành: Kỹ Thuật Địa chất 61 Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân Đây giải pháp an toàn vi sinh vật hữu ích không gây hại cho người không gây ô nhiễm đất nước ngầm Nhiều kim loại nặng chất hữu nguồn thức ăn cho số loài vi sinh vật Sở dĩ loại vi sinh vật có khả sản sinh số protein chuỗi peptit bề mặt tế bào giúp chúng liên kết chịu kim loại nặng Một số vi sinh vật có khả chuyển hóa kim loại nặng từ trạng thái khó tan thành dễ tan hấp thụ trực tiếp vào thể vi sinh vật Không giống phương pháp làm môi trường khác, hóa chất độc hại nguy hiểm chuyền từ nơi sang nơi khác hay từ dạng sang dạng khác, vi sinh vật làm môi trường thường làm giảm chất độc hại biến đổi chúng thành hữu ích Vì vậy, phối hợp vi sinh vật với thực vật hữu ích đem lại hiệu cao cho việc làm sạch, phục hồi đất nước bị ô nhiễm kim loại nặng Một số loài vi sinh vật có khả hấp thụ kim loại nặng mơi trường đất là: vi khuẩn Actinomyceles, Bacillus, Saccharomyces cerevisiae Một số trở ngại việc sử dụng vi sinh vật để xử lý kim loại nặng đất điều kiện môi trường nơi cần xử lý, có mặt kim loại nặng, nồng độ chất nhiễm hữu cao làm cho vi sinh vật tự nhiên không phát triển làm chết vi sinh vật đưa vào, giảm đáng kể ý nghĩa đáng ý nghĩa thực tế xử lý sinh học Có phát minh mở rộng khả sử dụng vi sinh vật để xử lý ô nhiễm môi trường Một ví dụ sử dụng chủng vi sinh vật kháng dung môi hữu nồng độ cao Ngoài ra, với kỹ thuật sinh học phân tử đại tạo chủng vi khuẩn có khả phân huỷ đồng thời nhiều hố chất độc hại mà khơng u cầu điều kiện nuôi cấy phức tạp không gây hại cho động thực vật người Phương pháp Ngành: Kỹ Thuật Địa chất 62 Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân ứng dụng rộng rãi tương lai ý nghĩa thực tế xử lý chất thải độc hại ngày người chấp nhận 4.3 Các phương pháp hóa học + Phương pháp oxy hóa Hầu hết cơng nghệ xử lý Asen có hiệu xử lý Asen hóa trị V (arsenate) cịn dạng Asen hóa trị III (arsenite) phần lớn khơng tích điện pH 9,2 Vì nhiều hệ thống xử lý bao gồm bước oxy hóa để chuyển đổi arsenite thành arsenate Q trình oxy hóa khơng loại bỏ asen khỏi dung dịch mà phải kèm với trình xử lý khác kết tủa, hấp phụ trao đổi ion Phương pháp bao gồm: oxy hóa asen khơng khí, oxy hóa asen phương pháp hóa học + Phương pháp trao đổi ion Đây trình trao đổi ion pha rắn pha lỏng mà không làm thay đổi cấu trúc chất rắn Công nghệ trao đổi ion tương đối phức tạp, có khả áp dụng cho hộ gia đình đơn lẻ, nên áp dụng cho quy mơ làng hay lớn Nói cách khác, cột tráo đổi ion thường không kèm với chếc giếng khoan bơm tay + Phương pháp hấp phụ Asen hấp phụ bề mặt vật liệu hấp phụ như: hợp chất oxyt sắt, oxyt tita, oxyt silic, sét khoáng (caolanh, bentonite ), boxit, hematite, felspat, nhựa tổng hợp trao đổi anion, chitin chitosan, bonechar, quặng oxit mangan, cát bọc lớp oxyt sắt dioxit mangan MnO2, vật liệu xelulo (mùn cưa, bột giấy báo) + Phương pháp màng Xử lý Asen theo phương pháp màng có nhiều cách như: vi lọc (MF), siêu lọc (UF), lọc nano (NF), thẩm thấu ngược (RO), điện thẩm tách (ED) Công nghệ lọc màng cho phép tách loại chất rắn khỏi nước, kể asen Ngành: Kỹ Thuật Địa chất 63 Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tn Các phương pháp hóa học để xử lý nhiễm kim loại nặng đất đem lại hiệu cao khó thực tốn chi phí 4.4 Các giải pháp sử dụng tài nguyên đất hợp lý - Điều tra, đánh giá quan trắc chất lượng đất theo định kỳ nhằm bảo vệ tài nguyên cách hiệu quả, tránh trường hợp sử dụng lêch hướng chủ yếu thiên lợi nhuận mà chưa đảm bảo chất lượng đất - Quy hoạch sử dụng tài nguyên đất cách hiệu quả: Cần khảo sát chi tiết khoanh định khu đất có giá trị kinh tế khu vực cấm tuyệt đối xây dựng nhà máy, xí nghiệp có khả làm suy thối, ảnh hưởng tới trạng đất Ở khu vực đặc biệt nghiên cấm đổ bừa bãi chất thải , xây dựng nhà máy, xí nghiệp hóa chất mà ảnh hưởng tới chất lượng đất - Tăng cường công tác quản lý quan, ban ngành: Cần thường xuyên quan trắc, lấy phân tích trạng đất khu vực nghiên cứu để có biện pháp quản lý đất hợp lý hiệu Cần khuyến cáo với bà con, nông dân sử dụng thuốc bảo vệ thực vật hợp lý hạn chế dùng loại thuốc cấm, hạn, không rõ nguồn gốc, không dùng mục đích nơng nghiệp trồng Tun truyền, nâng cao ý thức bảo vệ hợp lý tài nguyên đất phương tiện thông tin đại chúng, loa, đagi, tờ rơi, pano, ap pích, bên cạnh cần đưa chun đề vào tới thơn, xã để bảo vệ tài nguyên đất, đảm bảo môi trường gây nhiễm cho người, trồng vật nuôi Ngành: Kỹ Thuật Địa chất 64 Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong đồ án này, sinh viên tiến hành đào phẫu diện đất, nghiên cứu cấu trúc tầng đất, thu thập, phân tích mẫu với tiêu môi trường (pH, Eh, Ec); xác định thành phần độ hạt, thành phần khoáng vật, thành phần hóa học mẫu đất phương pháp: tỷ trọng kế; Nhiệt Rơnghen; Quang phổ hấp phụ nguyên tử (ICP-EOS); nghiên cứu khoáng vật sét khả hấp phụ kim loại nặng xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, thành phố Hà Nội Từ kết nghiên cứu, sinh viên đưa số kết luận sau: - Thành phần khoáng vật đất xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, Hà Nội: Các mẫu đất khu vực nghiên cứu có chứa khống vật sét như: Kaolinit (9 - 13%), Illit (6 - 16%), Montmorillonit (3 - 7%), Goethit (4 - 9%) Các khoáng vật sét có mặt tầng đất khu vực nghiên cứu có nguồn gốc trầm tích phong hóa thường tồn tập hợp dạng đất mềm bở, gắn kết yếu, bở rời Khoáng vật hydromica kaolinit chiếm hàm lượng lớn, khả hấp phụ trao đổi ion mức trung bình đến thấp Tuy nhiên cần lưu ý khu vực giàu hydromica có nhóm montmorillonit khả hấp phụ kim loại độc hại cao - Thành phần độ hạt mẫu phân tích Thành phần độ hạt yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới tích lũy kim loại nặng Khi có độ hạt mịn khả hấp phụ kim loại cao Độ hạt đất khu vực nghiên cứu tương đối mịn, hàm lượng nhóm hạt sét trung bình đạt 25.47% khả hấp phụ kim loại nặng ngưỡng trung bình - Đối với tiêu môi trường đất khu vực nghiên cứu Môi trường đất khu vực nghiên cứu đa số có tính acid yếu bazo yếu, nhìn chung thuận lợi cho trồng vi sinh vật hữu ích sinh trưởng Ngành: Kỹ Thuật Địa chất 65 Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân phát triển Các khu vực đất có tính kiềm khả hấp phụ kim loại nặng cao khu vực đất mang tính acid pH tăng lượng điện tích âm keo đất tăng - Hàm lượng kim loại nặng đất Môi trường đất khu vực nghiên cứu bị ô nhiễm kim loại nặng Asen gấp 1.32 lần QCVN-03:MT:2015/BTNMT đất nông nghiệp, có nguy nhiễm Cadimi Crom Xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, Hà Nội khu vực chuyên canh rau, củ, cung cấp cho thị trường, tượng ô nhiễm kim loại nặng đất gia tăng tích lũy hàm lượng chât độc hạt trồng, gây nên nhiều tác hại cho sức khỏe người Vì cần phải triển khai kịp thời biện pháp giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng môi trường đất khu vực nghiên cứu Kiến nghị - Sử dụng loài thực vật có khả hấp thụ kim loại nặng giải pháp dễ thực hiện, rẻ tiền, thân thiện với môi trường đem lại hiệu cao Môi trường đất khu vực nghiên cứu chủ yếu mơi trường trung tính Loại đất phù hợp cho phần lớn loại trồng Cần tiến hành trồng loại có khả hấp phụ kim loại nặng Asen cao phổ biến, dễ trồng, sinh trưởng phát triển mạnh Dương sỉ, Muống nhật, cỏ Vetiver - Đầu tư nghiên cứu, áp dụng biện pháp sử dụng vi sinh vật biện pháp hóa học vào xử lý nhiễm kim loại nặng Asen môi trường đất khu vực nghiên cứu - Đối với khu cơng nghiệp, cần có quy định bắt buộc công ty phải xây dựng hệ thống thu gom, xử lý nước thải, phân tích mơi trường tập trung hồn chỉnh phép hoạt động nhằm ngăn chặn, hạn chế tối đa lượng chất thải có chứa kim loại nặng mơi trường đất Ngành: Kỹ Thuật Địa chất 66 Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân - Cần tuyên truyền thường xuyên thông tin đại chúng biện pháp giảm thiểu ô nhiễm đất hóa chất thuốc bảo vệ thực vật cấm sử dụng hạn sản xuất cho bà nơng dân biết để phịng tránh Ngành: Kỹ Thuật Địa chất 67 Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: Nguyễn Khắc Giảng, (2008) Giáo trình khống vật sét Trường Đại học Mỏ - Địa chất, mơn Khống Thạch [2]: Lê Huy Hồng Nguyễn Thanh Trần Hữu Nhân, (1975) Sách tra cứu Địa chất cơng trình, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [3]: Trần Thị Hồng Minh, (2016) Báo cáo tổng hợp nghiên cứu địa hóakhống vật để đánh giá môi trường đất huyện Mê Linh, Hà Nội, Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội [4]: Ngô Quang Tồn, (1995) Đặc điểm trầm tích lịch sử phát triển thành tạo Đệ tứ phần Đông Bắc đồng sông Hồng, Luận án PTS Khoa học Địa chất,thư viện Quốc gia Hà Nội [5]: Đỗ Thị Thu Trang, (2016) Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng khả hấp phụ kim loại nặng số loài thực vật thuộc xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, Hưng Yên [6]: Báo cáo kinh tế - xã hội huyện Mê Linh, (2015) [7]: Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 4198:2014 Đất xây dựng- Phương pháp phân tích thành phần hạt phịng thí nghiệm Ngành: Kỹ Thuật Địa chất 68 Khuất Thị Thu Phương Khoa Địa chất Ngành: Kỹ Thuật Địa chất GVHD: ThS.Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân 69 Khuất Thị Thu Phương ... Đại Thịnh, huyện Mê Linh, thành phố Hà Nội - Tổng quan khoáng vật sét khả hấp phụ kim loại nặng khoáng vật sét xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, thành phố Hà Nội - Đề xuất giải pháp khắc phục giảm...TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA ĐỊA CHẤT KHUẤT THỊ THU PHƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOÁNG VẬT SÉT VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ KIM LOẠI NẶNG TRONG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG TẠI XÃ ĐẠI THỊNH, HUYỆN MÊ... nhiễm kim loại nặng đất xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh, thành phố Hà Nội b Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu khoáng vật sét đất - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu khoáng vật