NGHIÊN cứu và xây DỰNG mô HÌNH TƯƠNG QUAN của các KIM LOẠI NẶNG ( as, cd, hg, pb, zn) TRONG đất tại xã cổ BI, HUYỆN GIA lâm, THÀNH PHỐ hà nội và đề XUẤT các GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA ĐỊA CHẤT TRẦN THỊ TƯƠI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH TƯƠNG QUAN CỦA CÁC KIM LOẠI NẶNG ( As, Cd, Hg, Pb, Zn) TRONG ĐẤT TẠI XÃ CỔ BI, HUYỆN GIA LÂM, THÀNH PHỐ HÀ NỘI VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Hà Nội - 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA ĐỊA CHẤT TRẦN THỊ TƯƠI NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH TƯƠNG QUAN CỦA CÁC KIM LOẠI NẶNG ( As, Cd, Hg, Pb, Zn) TRONG ĐẤT TẠI XÃ CỔ BI, HUYỆN GIA LÂM, THÀNH PHỐ HÀ NỘI VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU 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 đề tài “Nghiên cứu xây dựng mơ hình tương quan kim loại nặng ( As, Cd, Hg, Pb, Zn) đất xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội đề xuất giải pháp giảm thiểu” công trình nghiên cứu thân, hướng dẫn khoa học ThS Trần Thị Hồng Minh; ThS Đỗ Mạnh Tuân Những tài liệu tham khảo trích dẫn rõ ràng Nếu sai, sinh viên xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với hình thức kỷ luật Khoa Nhà trường Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực Trần Thị Tươi Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu, sinh viên hoàn thành đồ án Bộ mơn Quản lý Tài ngun khống sản, khoa Địa chất, trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Trong q trình hồn thành đồ án, sinh viên ln nhận giúp đỡ góp ý Thầy/Cô khoa Địa chất, này, sinh viên xin gửi lời cám ơn chân thành đến Thầy/Cô Đặc biệt, xin gửi đến giảng viên ThS Trần Thị Hồng Minh, ThS Đỗ Mạnh Tuân, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ sinh viên hồn thành đồ án tốt nghiệp Sinh viên xin cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng, Ban, Trung tâm trực thuộc trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để sinh viên hoàn thành việc học tập bảo vệ khóa luận tốt nghiệp Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn bạn khóa ĐH4 khoa Địa chất, người thân, bạn bè quan tâm, giúp đỡ, động viên suốt q trình học tập hồn thành khố luận tốt nghiệp Do kiến thức chuyên môn kinh nghiệm thực tế cịn nhiều hạn chế, nên q trình làm đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót, sinh viên mong nhận đóng góp quý báu Thầy/Cơ, để sinh viên có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức mình, phục vụ tốt công tác thực tế sau Sinh viên xin chân thành cảm ơn! Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT6 DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 2 Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn .2 Cấu trúc đồ án .3 CHƯƠNG : TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU .4 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế - xã hội 1.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên .4 1.1.2 Đặc điểm khí hậu 1.1.3 Đặc điểm địa hình, địa mạo 1.1.4 Đặc điểm thủy văn 1.1.5 Đặc điểm kinh tế - xã hội .9 1.1.6 Hiện trạng môi trường huyện Gia Lâm 10 1.2 Đặc điểm địa chất 12 1.2.1 Đặc điểm địa tầng 12 1.2.2 Các trầm tích tuổi Pleistocen muộn hệ tầng Vĩnh Phúc (alb Q13 vp ) 13 1.1.3 Các trầm tích tuổi Holocen muộn hệ tầng Thái Bình ( alb Q23tb ) .13 1.3 Đặc điểm phân bố nguồn nước khu vực nghiên cứu 15 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .16 2.1 Tổng quan kim loại nặng 16 2.1.1 Định nghĩa nguồn phát sinh kim loại nặng 16 2.1.2 Tính chất kim loại nặng 17 Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân 2.1.4 Ảnh hưởng kim loại nặng môi trường sức khỏe người 20 2.1.5 Hành vi địa hóa số nguyên tố đất 21 2.2 Các phương pháp nghiên cứu 24 2.2.1 Phương pháp thu thập tổng hợp tài liệu 24 2.2.2 Phương pháp khảo sát thực địa 24 2.2.3 Các phương pháp nghiên cứu phòng 25 2.2.4 Các phần mềm xử lý số liệu 28 CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH TƯƠNG QUAN CỦA CÁC KIM LOẠI NẶNG TẠI XÃ CỔ BI, HUYỆN GIA LÂM, THÀNH PHỐ HÀ NỘI 30 3.1 Đặc điểm môi trường đất xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội 30 3.1.1 Các số pH, Eh, Ec vai trò chúng môi trường 30 3.1.2 Kết đo số địa hóa mơi trường đất xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội 32 3.2 Mô tả phẫu diện đất vị trí lấy mẫu .34 3.3 Kết xác định hàm lượng kim loại nặng As, Cd, Hg, Pb, Zn khu vực nghiên cứu .37 3.4 Mối tương quan kim loại nặng (As, Cd, Hg, Pb, Zn) đất khu vực nghiên cứu 45 CHƯƠNG 4: CÁC GIẢI PHÁP LÀM GIẢM THIỂU Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT 51 4.1 Biện pháp bảo vệ môi trường 51 4.1.1 Biện pháp tuyên truyền 51 4.1.2 Biện pháp quy hoạch không gian gắn với BVMT 51 4.1.3 Biện pháp hành 51 4.2 Các phương pháp xử lý tổ phần độc hại đất 52 4.2.1 Xử lý ô nhiễm kim loại nặng phương pháp sinh học 52 4.2.2 Phương pháp xử lý thực vật 52 4.2.3 Các phương pháp hóa học 53 4.3 Đề xuất biện pháp khắc phục 54 4.3.1 Xử lý chất kiềm .54 Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân 4.3.2 Xử lý phương pháp sinh học .55 4.3.3 Xử lý thực vật: Cỏ Vetiver 56 4.3.4 Xử lý oxy hoá nhiệt độ cao 57 4.3.5 Xử lý tồn dư HCBVTV phân huỷ sinh học 58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .61 Kết luận .61 Kiến nghị 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu thay Ag As Au BTNMT Ca Cd Co Cr Cu ĐCCT GL HCBVTV Hg KLN LK.1 - HN Ni Pb Pd Pt QCVN Ra Sn Th TCCP TCVN TP TB U Zn Nội dung thay Bạc Asen Vàng Bộ Tài nguyên Môi trường Canxi Cadimi Coban Crom Đồng Địa chất cơng trình Gia Lâm Hợp chất bảo vệ thưc vật Thủy ngân Kim loại nặng Lỗ khoan Hà Nội Niken Chì Paladi Platin Quy chuẩn Việt Nam Radi Thiếc Thori Tiêu chuẩn cho phép Tiêu chuẩn Việt Nam Thành phố Trung bình Urani Kẽm Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân DANH MỤC BẢN Bảng 1.1 Bảng tổng hợp lượng mưa, độ ẩm nhiệt độ khu vực nghiên cứu Bảng 2.1 Hàm lượng Pb có mẫu đất nghiên cứu xã Chỉ Đạo, Hưng Yên 19 Bảng 2.2 Giới hạn hàm lượng tổng số số kim loại nặng số loại đất theo QCVN 03 : 2015/BTNMT .20 Bảng 3.1 Kết phân tích tiêu mơi trường đất xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội 33 Bảng 3.2 Mô tả phẫu diện mặt cắt phẫu diện xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm, Hà Nội 34 Bảng 3.2: Kết phân tích hàm lượng kim loại nặng đất khu vực xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm, Hà Nội 38 Bảng 3.3 Bảng biểu diễn hệ số tương quan số kim loại nặng đất với khu vực nghiên cứu 49 Bảng 4.1 So sánh ngưỡng chịu kim loại nặng cỏ Vetiver loài cỏ khác 57 Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tn DANH MỤC HÌN Hình 1.1 Sơ đồ hành huyện Gia Lâm Hình 1.2 Đất sét pha màu nâu hồng dẻo cứng, vị trí lấy mẫu ngồi đê song Đuống, xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm 15 Hình 2.1 Ô nhiễm kim loại nặng tác động người đất nước .17 Hình 2.2 Phẫu diện đào 80cm x 80cm thuộc hệ tầng Thái Bình khu vực nghiên cứu.25 Hình 2.3 Đào phẫu diện đất xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm 25 Hình 2.4 Thiết bị đo pH cầm tay 27 Hình 2.5 Thiết bị đo độ dẫn điện (Ec) cầm tay 27 Hình 2.6 Thiết bị đo Thế oxy hóa khử (Eh) cầm tay .27 Hình 2.7 Các mẫu đất gia công 27 Hình 2.8 Sinh viên tiến hành đo số pH,Eh,EC đất 27 Hình 2.9 Hệ thiết bị ICP-MS ULTRAMASS-700 VARIAN, Mỹ 28 Hình 3.1 Sơ đồ vị trí lấy mẫu khu vực nghiên cứu 37 Hình 3.2 Hàm lượng As đất khu vực xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm, Hà Nội 39 Hình 3.3 Hàm lượng Cd đất khu vực xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm, Hà Nội.39 Hình 3.4 Hàm lượng Pb đất khu vực xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm, Hà Nội 40 Hình 3.5 Hàm lượng Zn đất khu vực xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm, Hà Nội 40 Hình 3.6 Biểu đồ thể phân bố hàm lượng nguyên tố As khu vực nghiên cứu 41 Hình 3.7 Biểu đồ thể phân bố hàm lượng nguyên tố Cd khu vực nghiên cứu 41 Hình 3.8 Biểu đồ thể phân bố hàm lượng nguyên tố Hg khu vực nghiên cứu 42 Hình 3.9 Biểu đồ thể phân bố hàm lượng nguyên tố Pb khu vực nghiên cứu 42 Hình 3.10 Biểu đồ thể phân bố hàm lượng nguyên tố Zn khu vực nghiên cứu 43 Ngành: Kỹ thuật Địa chất Trần Thị Tươi Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân + Nguyên tố Cd nguyên tố Pb xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm có mối tương quan với tương đối yếu, hệ số tương quan r = 0,259 (0,2 < r < 0,6); chứng tỏ hàm lượng nguyên tố Cd đất tăng hàm lượng nguyên tố Pb tăng theo không đáng kể + Nguyên tố Cd nguyên tố Pb xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm có mối tương quan với tương đối yếu, hệ số tương quan r = 0,476 (0,2 < r < 0,6); chứng tỏ hàm lượng nguyên tố Cd đất tăng hàm lượng nguyên tố Zn tăng theo không đáng kể + Nguyên tố Pb nguyên tố Hg xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm có mối tương quan chặt chẽ với hệ số tương quan r = 0,720 (0,6 < r < 1); chứng tỏ hàm lượng nguyên tố Pb đất tăng cao hàm lượng nguyên tố Hg tăng mạnh theo + Nguyên tố Zn nguyên tố Hg xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm có mối tương quan chặt chẽ hệ số tương quan r = 0,905 (0,6 < r < 1); chứng tỏ hàm lượng nguyên tố Zn đất tăng cao hàm lượng nguyên tố Hg tăng mạnh theo + Nguyên tố Pb nguyên tố Zn xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm có mối tương quan chặt chẽ với hệ số tương quan r = 0,893 (0,6 < r < 1); chứng tỏ hàm lượng nguyên tố Pb đất tăng cao hàm lượng nguyên tố Zn tăng mạnh theo Từ kết phân tích tương quan hàm lượng kim loại nặng đất cho thấy mối liên hệ mật thiết kim loại nặng khu vực nghiên cứu, hàm lượng nguyên tố Zn Hg chặt chẽ (r = 0,905), chứng tỏ khu vực có hàm lượng Zn tập trung cao tương ứng hàm lượng Hg cao Từ cho thấy cần phải có biện pháp để giảm thiểu hàm lượng kim loại nặng đất khu vực Ngành: Kỹ thuật Địa chất 51 Trần Thị Tươi - ĐH4KS Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân CHƯƠNG CÁC GIẢI PHÁP LÀM GIẢM THIỂU Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT Với mục tiêu khai thác sử dụng hợp lý tài nguyên đất xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm, đảm bảo phát triển bền vững kinh tế - xã hội địa phương, sinh viên đề xuất số biện pháp giảm thiểu kim loại nặng đất sau: 4.1 Biện pháp bảo vệ môi trường 4.1.1 Biện pháp tuyên truyền Bảo vệ môi trường phụ thuộc vào ý thức người, giáo dục mơi trường coi vấn đề cốt lõi công tác bảo vệ môi trường Do đó, Đảng ủy huyện Gia Lâm cần đạo, kết hợp với quan đoàn thể Hội nông dân, Hội niên , tăng cường công tác tuyên truyền, thông tin tác động chất ô nhiễm đến sức khỏe người đời sống cộng đồng, đến hiệu sản xuất, kinh doanh cho tầng lớp nhân dân, gia đình làm nghề truyền thống Đẩy mạnh phong trào làng nghề bảo vệ môi trường phong trào xanh – – đẹp, tuần lễ nước vệ sinh môi trường, 4.1.2 Biện pháp quy hoạch không gian gắn với BVMT Quy hoạch khu cụm công nghiệp làng nghề để di dời sở gây ô nhiễm khỏi khu vực dân cư, đồng thời cụm, khu công nghiệp cần phải xây dựng hệ thống xử lý khí thải, nước thải, thu gom chất thải rắn, Có loại hình quy hoạch quy hoạch tập trung theo cụm công nghiệp nhỏ quy hoạch phân tán chỗ Cần nghiên cứu kỹ điều kiện liên quan để áp dụng thích hợp loại hình cho làng nghề 4.1.3 Biện pháp hành Thường xuyên kiểm tra, nhắc nhở sở sản xuất, hộ gia đình nhằm đảm bảo pháp luật tài nguyên môi trường thực nghiêm túc, chủ động ngăn ngừa, xử lý vi phạm Nhà nước cần có chế, sách hỗ trợ đầu tư cho làng nghề nghiên cứu công nghệ, thiết bị xử lý chất thải thích hợp với quy mơ hộ, nhóm hộ, hỗ trợ sở sản xuất, hộ gia đình nắm cơng nghệ xử lý, có chế hộ trợ phần việc đầu tư sử dụng trang thiết bị xử lý chất thải thông qua dự án vốn ưu đãi Ngành: Kỹ thuật Địa chất 52 Trần Thị Tươi - ĐH4KS Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân Xây dựng hệ thống sách tổ chức quản lý làng nghề, tạo hành lang pháp lý cho làng nghề hoạt động phát triển 4.2 Các phương pháp xử lý tổ phần độc hại đất 4.2.1 Xử lý ô nhiễm kim loại nặng phương pháp sinh học Đây phương pháp sử dụng sinh vật (chủ yếu vi sinh vật thực vật) làm giảm thiểu kim loại nặng độc hại môi trường giải pháp an tồn sinh vật hữu ích không gây hại cho người không gây ô nhiễm đất nước ngầm Trong môi trường đất, chức vi sinh vật phân hủy chất hữu có nguồn gốc từ mơ trồng, động vật vi sinh vật Nhiều loại kim loại nặng chất hữu lại nguồn thức ăn cho số loài vi sinh vật Sở dĩ loài 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 hố kim loại nặng từ trạng thái khó tan thành dễ tan hấp thụ trực tiếp vào thể vi sinh vật Ngoài vi sinh vật tự nhiên tồn số thực vật có khả hấp thu kim loại nặng 4.2.2 Phương pháp xử lý thực vật Có số lồi thực vật khơng có khả sống môi trường bị ô nhiễm kim loại độc hại mà cịn có khả hấp thụ tích kim loại phận khác chúng Trong thực tế, công nghệ 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 cho sinh khối nhanh Tuy nhiên, hầu hết lồi thực vật có khả tích luỹ KLN cao lồi phát triển chậm có sinh khối thấp, thực vật cho sinh khối nhanh thường nhạy cảm với môi trường có nồng độ kim loại cao + Phương pháp làm giảm nồng độ kim loại đất cách trồng lồi thực vật có khả tích luỹ kim loại cao thân Các loài thực vật phải kết hợp yếu tố tích luỹ kim loại thân cho sinh khối cao Ngành: Kỹ thuật Địa chất 53 Trần Thị Tươi - ĐH4KS Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tn Có nhiều lồi đáp ứng điều kiện thứ không đáp ứng điều kiện thứ hai Vì vậy, lồi có khả tích luỹ thấp cho sinh khối cao cần thiết Khi thu hoạch loài thực vật chất nhiễm loại bỏ khỏi đất kim loại quý Ni, Tl, Au, chiết tách khỏi + Phương pháp sử dụng thực vật để cố định kim loại đất bùn hấp thụ rễ kết tủa vùng rễ Quá trình làm giảm khả linh động kim loại, ngăn chặn ô nhiễm nước ngầm làm giảm hàm lượng kim loại khuếch tán vào chuỗi thức ăn a b Hình 4.1 Cây Rau Mương (a) sống đất ẩm cạn, rau Dừa Nước (b) sống nước có khả tích tụ kim loại 4.2.3 Các phương pháp hóa học + Phương pháp oxy hóa Hầu hết cơng nghệ xử lý Asen có hiệu xử lý Asen hố trị V (arsenate) cịn dạng Asen hố trị III (arsenite) phần lớn khơng tích điện pH 9,2 Vì nhiều hệ thống xử lý bao gồm bước oxy hoá để chuyển đổi arsenite thành arsenate Q trình oxy hố 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 * Các phương pháp hóa lý + Trao đổi ion Ngành: Kỹ thuật Địa chất 54 Trần Thị Tươi - ĐH4KS Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân 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 trao đổi ion thường không kèm với giếng khoan bơm tay + Phương pháp hấp phụ Asen hấp phụ lên bề mặt vật liệu hấp phụ như: hợp chất oxyt sắt, oxyt titan, 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 xellulo (mùn cưa, bột giấy báo) + Các phương pháp màng Xử lý Asen theo phương pháp màng có nhiều cách thức 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 4.3 Đề xuất biện pháp khắc phục Trong khu vực nghiên cứu cần có biện pháp sau để khắc phục ô nhiễm đất: 4.3.1 Xử lý chất kiềm: - Sử dụng chất kiềm CaCO 3, CaO, Ca(OH)2 muối photphát kiềm để khử chua đất - Tiêu nước vùng trũng, điều tiết thông số Eh đất làm cho yếu tố kim loại sang dạng hợp chất khó tan - Bón chủ yếu phân hữu vào đất nhằm tăng cường lượng vi sinh vật đất, có tác dụng làm tăng độ phì đất, giúp đất giàu dinh dưỡng trở lại - Luân canh lúa nước để giúp đất tốt - Đổi đất, lật đất - Xen canh: thay đổi trồng chân đất - Trồng rừng, trồng lâu năm đất - Xử lý ô nhiễm phương pháp sinh học Các quy trình sinh học khép kín dựa phân huỷ thực vật, vi sinh vật Các biện pháp sau Ngành: Kỹ thuật Địa chất 55 Trần Thị Tươi - ĐH4KS Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân áp dụng trả lại cho đất cân vốn có, giúp làm đất, cân ion, các yếu tố sinh hố đất Sục khí đất địa điểm bị ô nhiễm (với nguy ô nhiễm không khí) Khắc phục cách dùng nhiệt để nâng cao nhiệt độ bề mặt đủ cao để chất gây nhiễm hóa học bay khỏi đất Công nghệ bao gồm nhiệt điện trở (ERH), ET-DSP 4.3.2 Xử lý phương pháp sinh học: - Xử lý sinh học, liên quan đến tiêu hóa hóa chất hữu vi khuẩn Kỹ thuật sử dụng xử lý sinh học bao gồm landfarming, biostimulation bioaugmentating đất sinh vật với vi khuẩn có thị trường + Chiết xuất nước ngầm đất với hệ thống điện hoạt động, với việc bỏ chất nhiễm có chiết xuất + Ngăn chặn chất gây ô nhiễm đất (chẳng hạn đóng nắp mở nắp hóa chất) + Phytoremediation, sử dụng thực vật (chẳng hạn liễu) để trích xuất kim loại nặng + Khả tích lũy Zn số thực vật khảo sát tương đối cao, loài Equisetum ramosissimum (Vauch), Cyperus rotun-dus L Eleusine indica L có khả tích lũy Zn thân 1346,2 ± 130,2; 1201,4 ± 147,3 4346,8 ± 157,9 mg.kg1, tương ứng rễ 3756,9 ± 145,7; 2194,4 ± 155,7 3108,7 ± 213,5 mg.kg1 Zn Ngành: Kỹ thuật Địa chất 56 Trần Thị Tươi - ĐH4KS Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân 4.3.3 Xử lý thực vật: Cỏ Vetiver Cỏ Vetiver, loài thực vật gần quan tâm nghiên cứu áp dụng để chống xói lở đất Chúng có rễ đồ sộ phát triển nhanh Trong điều kiện thuận lợi, năm rễ chúng ăn sâu tới - 4m Nhờ có khả chịu hạn, hút ẩm từ độ sâu bên xuyên qua lớp đất bị lèn chặt, qua giảm bớt lượng nước thải thấm xuống đất phân hủy chất gây nhiễm Loại cỏ có khả hấp thụ lượng lớn nhôm, mangan, cadimi, niken, thủy ngân, kẽm…có nước bị nhiễm (Hình 4.2) Hình 4.2 Cỏ Vetiver Trong đa số loài có chế đào thải chất độc ngồi với cỏ Vetiver vào đến rễ, kim loại đồng chuyển thành dạng khó tan lưu giữ lại phần, phần lại di chuyển đến cổ rễ Rễ cổ rễ có khả tích lũy đồng, chống lại vận chuyển đồng đến phận khác Điều chứng tỏ rễ phần hấp thu nhiều KLN phận cỏ Vetiver Cỏ Vertiver nhiều nước t rên giới sử dụng thành công để xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng, ngăn chặn xó i mịn Ngưỡng chịu kim loại nặng cỏ Vetiver đất cao nhiều lần so với thực vật khác Chẳng hạn , nguyên tố As ngưỡng chịu loài Ngành: Kỹ thuật Địa chất 57 Trần Thị Tươi - ĐH4KS Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân cỏ khác từ - 10 mg/kg, cỏ Vetiver chịu mức 21 72 mg/kg Đối với nguyên tố Cd, ngưỡng độc cỏ Vetiver từ 45 - 48 mg/kg, loại thực vật khác từ - 20 mg/kg Cỏ Vertiver chịu đựng hàm lượng Pb đất > 1500 mg/kg Sự tích lũy Pb rễ cỏ tỷ lệ thuận với hàm lượng Pb đất (Bảng 4.1) Bảng 4.1 So sánh ngưỡng chịu kim loại nặng cỏ Vetiver loài cỏ khác (Nguồn: Truong P.N.V, 2004 trích theo Lương Thị Thúy Vân, 2012) Ngồi cỏ Vetiver, số lồi thực vật thơng thường khác có khả hấp thụ kim loại nặng bèo tây, cải xoong, rau muống, dương xỉ kết hợp với nấm cộng sinh… 4.3.4 Xử lý oxy hoá nhiệt độ cao Biện pháp oxy hoá nhiệt độ cao có cơng đoạn chính: - Cơng đoạn 1: Công đoạn tách chất ô nhiễm hỗn hợp đất phương pháp hố chất nhiễm - Cơng đoạn 2: Là công đoạn phá huỷ chất ô nhiễm nhiệt độ cao Dùng nhiệt độ cao có lượng oxy dư để oxy hố chất nhiễm thành CO 2, H2O, NOx, P2O5 Ưu điểm biện pháp xử lý nhiệt độ cao biện pháp tổng hợp vừa tách chất ô nhiễm khỏi đất, vừa làm triệt để chất nhiễm; khí thải an tồn cho mơi Ngành: Kỹ thuật Địa chất 58 Trần Thị Tươi - ĐH4KS Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân trường (khi có hệ thống lọc khí thải) Hiệu suất xử lý tiêu độc cao > 95%; cặn bã tro sau xử lý chiếm tỷ lệ nhỏ (0,01%) Hạn chế biện pháp chi phí cho xử lý cao, khơng áp dụng cho xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng, cấu trúc đất sau xử lý bị phá huỷ, khí thải cần phải lọc trước thải môi trường 4.3.5 Xử lý tồn dư HCBVTV phân huỷ sinh học Việc loại bỏ có hiệu tồn dư HCBVTV khó khăn mà nông nghiệp phải đối mặt Vi sinh vật đất biết đến thể có khả phân huỷ nhiều HCBVTV dùng nông nghiệp Trong năm gần xu hướng sử dụng vi sinh vật để phân huỷ lượng tồn dư HCBVTV cách an toàn trọng nghiên cứu Phân huỷ sinh học tồn dư HCBVTV đất, nước, rau phương pháp loại bỏ nguồn gây ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khoẻ cộng đồng kinh tế Biện pháp phân huỷ HCBVTV tác nhân sinh học dựa sở sử dụng nhóm vi sinh vật có sẵn mơi trường đất, sinh vật có khả phá huỷ phức tạp trongb cấu trúc hố học hoạt tính sinh học HCBVTV Nhiều nghiên cứu cho thấy môi trường đất quần thể vi sinh vật môi trường đất ln ln có khả thích nghi thay đổi điều kiện sống Ở đất, HCBVTV bị phân huỷ thành hợp chất vô nhờ phản ứng ơxy hố, thuỷ phân, khử oxy xảy tầng đất tác động quang hoá xảy tầng đất mặt Tập đoàn vi sinh vật đất phong phú phức tạp Chúng phân huỷ HCBVTV dùng thuốc nguồn cung cấp chất dinh dưỡng, cung cấp cacbon, nitơ lượng để chúng xây dựng thể Qúa trình phân huỷ vi sinh vật gồm hay nhiều giai đoạn, để lại sản phẩm trung gian cuối dẫn tới khống hóa hồn toàn sẩn phẩm thành CO 2, H2O số chất khác Một số loài thuốc thường bị số lồi vi sinh vật phân huỷ Nhưng có số lồi vi sinh vật phân huỷ nhiều HCBVTV nhóm nhóm thuốc xa Các nghiên cứu cho thấy đất tồn nhiều nhóm vi sinh vật có khả phân huỷ hợp chất phôt hữu cơ, ví dụ nhóm Ngành: Kỹ thuật Địa chất 59 Trần Thị Tươi - ĐH4KS Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân Bacillus mycoides, B.subtilis, Proteus vulgaris,…, vi sinh vật thuộc nhóm hoại sinh đất Rất nhiều vi sinh vật có khả phân huỷ 2.4 - D, có Achrombacter, Alcaligenes, Corynebacterrium, Flavobaterium, Pseudomonas, … Yadav J S cộng phát nấm Phanerochaete Chrysosporium có khả phân huỷ 2.4 - D nhiều hợp chất hữu quan trọng có cấu trúc khác Clorinated phenol, PCBs, Dioxin, Monoaromatic Polyaromatic hydrocacbon, Nitromatic Năm 1974, Type and Finn báo khả thích nghi sử dụng thuốc bảo vệ thực vật nguồn dinh dưỡng cacbon số chủng Pseudomonas sp chúng phát triển mơi trường có chứa 2.4 -Dichlorophenoxy acetic axit 2.4 - dichphenol Năm 1976, Franci cộng nghiên cứu khả chuyển hoá DDT Analogues chủng Pseudomonas sp Năm 1977, Doughton Hsieh nghiên cứu phân huỷ parathion nguồn dinh dưỡng trình phân huỷ diễn nhanh Ở Việt Nam, Nguyễn Thị Kim Cúc Phạm Việt Cường tiến hành phân lập tuyển chọn số chủng thuộc chi Pseudomonas có khả phân huỷ Metyl parathion đạt kết khả quan Qúa trình phân hủy HCBVTV sinh vật đất xẩy mơi trường có hiệu xuất chuyển hoá thấp Để tăng tốc độ phân huỷ HCBVTV phù hợp với yêu cầu xử lý, người ta tối ưu hoá điều kiện sinh trưởng phát triển vi sinh vật như: pH , môi trường, độ ẩm, nhiệt độ, dinh dưỡng, độ thống khí, bổ xung vào mơi trường đất chế phẩm sinh vật có khả phân huỷ HCBVTV Một số trở ngại sử dụng vi sinh vật xử lý sinh học điều kiện môi trường nơi cần xử lý, có mặt kim loại nặng độc, nồng độ chất ô 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 đai tạo chủng vi khuẩn có khả phân huỷ đồng thời nhiều hố chất độc hại mà Ngành: Kỹ thuật Địa chất 60 Trần Thị Tươi - ĐH4KS Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân không yêu cầu điều kiện nuôi cấy phức tạp không gây hại cho động thực vật người Phương pháp ứng dụng rộng rãi tương lai ý nghĩa thực tế xử lý chất thải độc hại ngày người chấp nhận Ngành: Kỹ thuật Địa chất 61 Trần Thị Tươi - ĐH4KS Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua kết sinh viên thực đồ án có số kết luận sau: - Đồ án lấy phẫu diện đất với 15 mẫu đất chi tiết phần Chương 3, phẫu diện lấy 80cm×80cm, có nơi lấy độ sâu tối đa 0,8m - Dựa vào kết phân tích tiêu môi trường pH, Eh, EC, cho thấy môi trường đất khu vực nghiên cứu môi trường acid với mức độ mạnh yếu khác nhau, pH dao động từ 4,81 đến 8,09; đặc tính mơi trường đất oxy hóa (Eh > 0) - Mơi trường đất khu vực nghiên cứu bị nhiễm kim loại nặng As, Pb, Zn Hàm lượng KLN đất nông nghiệp xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm mức cao, cụ thể:  Khu vực nghiên cứu có biểu nhiễm kim loại nặng As, Zn Pb (hàm lượng As đất cao quy chuẩn Việt Nam cho phép đất nông nghiệp, vượt từ 1,0 đến 46,0 lần gồm mẫu sau: GL15/2, GL21/1, GL22, GL 25/1; hàm lượng Pb cao quy chuẩn đến 4,7 lần mẫu GL 25/1; hàm lượng Zn vượt từ 2,0 đến 5,8 lần mẫu GL 21/1 mẫu GL 25/1),  Các nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại nặng đất do: + Trong q trình sản xuất nơng nghiệp, người dân sử dụng loại thuốc bảo vệ thực vật có chứa kim loại nặng As, Pb, Hg; loại phân bón hóa học đặc biệt phân phospho thường chứa nhiều As Các loại thuốc bảo vệ thực vật lại hợp chất hữu có độc tố cao, khó phân hủy sinh học, theo nước mưa ngấm sâu vào nguồn nước sinh hoạt tiềm tàng khơng khí, thức ăn, nước uống sinh hoạt, gây bệnh tật cho người động vật + Trong q trình sản xuất cơng nghiệp, cơng nghiệp có sử dụng sút, Clo nguồn phế thải chứa nhiều kim loại nặng; ngành công nghiệp sử dụng than đá vật liệu mỏ,…Trong đó, nguyên nhân gây tích đọng kim loại nặng gây nhiễm môi trường phần tác động trực tiếp từ nguồn thải, phần Ngành: Kỹ thuật Địa chất 62 Trần Thị Tươi - ĐH4KS Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân trình quản lý xử lý nguồn thải chưa chặt chẽ gián tiếp gây ô nhiễm mơi trường + Trong q trình sinh hoạt, việc đốt sử dụng nhiên liệu hóa thạch từ hộ gia đình, từ nhà máy nhiệt điện nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại As - Kết phân tích mối tương quan số kim loại nặng đất xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm cho thấy mối liên hệ mật thiết chúng với Cụ thể nguyên tố Zn Hg ( r = 0,905 ), nguyên tố Pb Hg ( r = 0,720), nguyên tố Pb Zn ( r = 0,893 ) có mối tương quan chặt chẽ với Điều chứng tỏ xu hướng tích lũy KLN đất nơng nghiệp ngày cao cần cảnh báo, cụ thể tích lũy As, Pb, Zn Hg Từ kết cần có số biện pháp đề xuất, giảm thiểu ô nhiễm kim loại As, Pb Zn sau: - Trong khu vực nghiên cứu đất có tính acid, đặc biệt vùng trũng, thể qua số Eh cao (oxi hóa), cần có biện pháp khắc phục acid phương pháp bón vơi truyền thống - Sử dụng lồi 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 môi trường acid 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, cỏ Vertiver - Tiêu nước vùng trũng, làm cho số kim loại nặng chuyển sang dạng khó tan - Cải thiện thành phần giới đất - tăng hàm lượng thành phần sét đất, tăng cường sử dụng phân bón hữu qua ủ hoai - Sử dụng chế phẩm vi sinh vật cải tạo đất Ngành: Kỹ thuật Địa chất 63 Trần Thị Tươi - ĐH4KS Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân Kiến nghị - UBND xã Cổ Bi nói riêng huyện Gia Lâm nói chung quan quản lý môi trường cần phải có biện pháp chặt chẽ để kiểm sốt nguồn phế thải sau tái chế làng nghề - Vận động nhân dân tự giác việc thu gom chất thải, xây dựng hệ thống thoát nước hợp vệ sinh - Xây dựng quy hoạch làng nghề, xây dựng khu chứa đựng phế thải nhằm hạn chế ô nghiễm đất nông nghiệp - Tuyên truyền biện pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm, đặc biệt ô nhiễm kim loại nặng đất - Tăng cường công tác kiểm tra, giám sát, quan trắc khu vực ô nhiễm, định kỳ cam kết Ngành: Kỹ thuật Địa chất 64 Trần Thị Tươi - ĐH4KS Khoa Địa chất GVHD: ThS Trần Thị Hồng Minh ThS Đỗ Mạnh Tuân TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: Trương Xuân Luận, (2010) Địa thống kê, Trường Đại học Mỏ Địa chất Báo cáo Công tác bảo vệ môi trường huyện Gia Lâm năm 2017 [2]: Trần Thị Hồng Minh, (2016) Báo cáo tổng hợp nghiên cứu địa hóakhống vật để đánh giá mơi trường đất huyện Mê Linh, Hà Nội, Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội [3]: Trịnh Thị Thanh, (1999) Độc học, môi trường sức khỏe người, Trường Đại học Quốc Gia Hà Nội [4]: Nguyễn Thị Thúy, (2014) Nghiên cứu sử dụng mối quan hệ cộng sinh dương xỉ nấm rễ cộng sinh (AMF) để xử lý ô nhiễm kim loại nặng đất thôn Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên, Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội [5]: Đỗ Thị Thu Trang, (2016) Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng khả hấp phụ KLN số loài thực vật thuộc xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, Hưng Yên, Trường Đại học Quốc gia Hà Nội [6]: Báo cáo Công tác bảo vệ môi trường huyện Gia Lâm năm 2017 [7]: Báo cáo Điều chỉnh quy hoạch tổng thể kinh tế - xã hội huyện Gia Lâm (2017) [8]: Niên giám thống kê TP Hà Nội, năm 2016 Ngành: Kỹ thuật Địa chất 65 Trần Thị Tươi - ĐH4KS ... tượng nghiên cứu:  Đất khu vực xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội;  Các kim loại nặng (As, Cd, Hg, Pb, Zn) - Phạm vi nghiên cứu: Đất khu vực xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội, nghiên. .. chọn đề tài:? ?Nghiên cứu xây dựng mô hình tương quan kim loại nặng ( As, Cd, Hg, Pb, Zn) đất xã Cổ Bi, huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội đề xuất giải pháp giảm thiểu? ?? Đối tượng phạm vi nghiên cứu. .. NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA ĐỊA CHẤT TRẦN THỊ TƯƠI NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH TƯƠNG QUAN CỦA CÁC KIM LOẠI NẶNG ( As, Cd, Hg, Pb, Zn) TRONG ĐẤT TẠI XÃ CỔ BI, HUYỆN GIA LÂM, THÀNH PHỐ HÀ NỘI