Hiện trạng ô nhiễm và khả năng hấp thụ kim loại nặng trong đất của một số loài thực vật tại khu vực khai thác khoáng sản huyện đồng hỷ, tỉnh thái nguyên

Hiện trạng ô nhiễm và khả năng hấp thụ kim loại nặng trong đất của một số loài thực vật tại khu vực khai thác khoáng sản huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ------------------- HÀ THỊ LAN HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM VÀ KHẢ NĂNG HẤP THỤ KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT CỦA MỘT SỐ LOÀI THỰC VẬT TẠI KHU VỰC KHAI THÁC KHOÁNG SẢN HUYỆN ĐỒNG HỶ - TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành : Khoa học môi trường Mã số : 60 85 02 Thái Nguyên, năm 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn i Lời cảm ơn Trong thời gian học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự giúp đỡ vô cùng tận tình của cơ sở đào tạo, gia đình và bạn bè. Trước hết tôi xin chân thành cảm ơn tới Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, khoa đào tạo Sau đại học đã tạo điều kiện, giúp đỡ trong quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Đàm Xuân Vận đã hết lòng tận tụy hướng dẫn tôi thực hiện đề tài, đồng thời tôi xin chân thành cảm ơn Th.s Trần Thị Phả đã giúp đỡ tôi hoàn thành tốt đề tài của mình. Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên và cổ vũ tôi trong suốt quá trình học tập. Thái Nguyên, ngày . tháng . năm 2011 Người thực hiện luận văn Hà Thị Lan Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng: số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa hề bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và thông tin trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc. Thái Nguyên, ngày . tháng . năm 2011 Người thực hiện luận văn Hà Thị Lan Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn iii MỤC LỤC Lời cảm ơn i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT . vi DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH viii MỞ ĐẦU . 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục tiêu của đề tài . 2 3. Ý nghĩa của đề tài . 3 PHẦN I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1. Tổng quan về ô nhiễm kim loại nặng trong đất 4 1.1. Khái niệm ô nhiễm kim loại nặng và ô nhiễm đất 4 1.2. Các nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng trong đất 4 1.3. Đặc điểm hoá học của Pb, Zn, Cd và As trong đất . 7 1.2. Hoạt động khai thác khoáng sản và các vấn đề môi trƣờng liên quan 9 1.2.1. Hoạt động khai thác khoáng sản ở Việt Nam 11 1.2.2. Ảnh hƣởng của hoạt động khai thác khoáng sản đến môi trƣờng đất ở Việt Nam 17 1.3. Các phƣơng pháp xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng 20 1.3.1. Các nguyên tác chính để xử lý đất bị ô nhiễm . 21 1.3.2. Các phƣơng pháp truyền thống làm sạch đất ô nhiễm . 21 1.4. Tổng quan về xử lý kim loại nặng trong đất bằng thực vật 23 1.4.1. Cơ sở khoa học của công nghệ xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất bằng thực vật 23 1.4.2. Một số kết quả nghiên cứu khả năng hấp thụ một số kim loại nặng bằng thực vật 27 1.4.3. Triển vọng của công nghệ thực vật xử lý kim loại nặng trong đất . 28 PHẦN II: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 30 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn iv 2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 30 2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu . 30 2.1.2. Phạm vi nghiêm cứu . 30 2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 30 2.2.1. Địa điểm nghiên cứu . 30 2.2.2. Thời gian nghiên cứu 30 2.3. Nội dung nghiên cứu . 30 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu . 31 2.4.1. Phƣơng pháp thu thập số liệu, thống kê, kế thừa truyền thống 31 2.4.2. Phƣơng pháp lấy mẫu đất và mẫu thực vật 31 2.4.3. Phƣơng pháp thiết kế thí nghệm . 32 2.4.4. Phƣơng pháp phân tích trong phòng thí nghiệm 32 2.4.5. Phƣơng pháp xử lý số liệu 33 PHẦN III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN . 34 3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Đồng Hỷ 34 3.1.1. Điều kiện tự nhiên 34 3.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội . 35 3.1.3. Hiện trạng khai thác khoáng sản tại khu vực mỏ sắt Trại Cau và mỏ Chì Kẽm Làng Hích huyện Đồng Hỷ - tỉnh Thái Nguyên . 39 3.1.3.1.Hiện trạng khu vực khai thác khoáng sản mỏ Sắt Trại Cau . 39 3.1.3.2. Hiện trạng khu vực khai thác khoáng sản tại mỏ làng Hích 41 3.2. Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất và sự tích luỹ kim loại trong thực vật tại khu vực khai thác khoáng sản huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên .38 3.2.1. Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất tại khu vực mỏ sắt Trại Cau và mỏ chì, kẽm làng Hích - huyện Đồng Hỷ . 42 3.2.1.1. Độ pH của đất 42 3.2.1.2. Đánh giá hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất . 43 3.2.2. Sự tích lũy kim loại nặng trong một số loài thực vật tại khu vực mỏ sắt Trại Cau và mỏ chì, kẽm làng Hích - huyện Đồng Hỷ 48 3.3. Nghiên cứu khả năng hấp thụ kim loại nặng của cây sậy, và cỏ lá tre bò trên đất bị ô nhiễm kim loại nặng do khai thác khoáng sản . 53 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn v 3.3.1. Đánh giá sự thay đổi nồng độ kim loại nặng trong các mẫu đất trồng thí nghí nghiệm . 53 3.3.1.1. Đánh giá độ pH của đất nghiên cứu . 53 3.3.1.2. Đánh giá sự thay đổi hàm lƣợng kim loại nặng trong đất trồng thí nghiệm . 54 3.3.2. Khả năng tích luỹ kim loại nặng trong thân, lá và rễ của các loài thực vật nghiên cứu 57 3.3.2.1. Đánh giá sự sinh trƣởng phát triển của thực vật nghiên cứu trong đất ô nhiễm kim loại nặng 57 3.3.2.2. Sự thay đổi hàm lƣợng kim loại nặng trong các thực vật nghiên cứu 58 3.4. Đề xuất biện pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 64 1. Kết luận 64 2. Kiến nghị 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn vi DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu viết tắt Diễn giải đầy đủ nội dung BVMT Bảo vệ môi trƣờng KK Không khí KLN Kim loại nặng KSON Kiểm soát ô nhiễm HĐND Hội đồng nhân dân MTV Một thành viên TCCP Tiêu chuẩn cho phép TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TNHHNN Trách nhiệm hữu hạn Nhà nƣớc TTCN Tiểu thủ công nghiệp QCVN Quy chuẩn Việt Nam UBND Ủy ban nhân dân Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Hàm lƣợng kim loại nặng trong giáng thủy 5 Bảng 1.2.Hàm lƣợng trung bình một số kim loại nặng trong đá và đất . 5 Bảng 1.3. Hàm lƣợng kim loại nặng trong nguồn phân bón nông nghiệp . 6 Bảng 1.4. Biến đổi hàm lƣợng kim loại nặng trong đất do các hoạt động khai khoáng theo thời gian 7 Bảng 1.5. Tình hình khai thác chì, kẽm một số mỏ tại tỉnh Thái Nguyên 16 Bảng 1.6. Tình hình khai thác sắt, thiếc một số mỏ trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên . 17 Bảng 1.7. Diện tích rừng và đất rừng bị thu hẹp, thoái hóa ở một số mỏ 18 Bảng 1.8. Mức độ ô nhiễm đất nông nghiệp do khai thác mỏ . 19 Bảng 3.1. pH của đất nghiên cứu 42 Bảng 3.2. Hàm lƣợng kim loại nặng trong đất 43 Bảng 3.3. Hàm lƣợng các kim loại nặng trong cây sậy và cây dƣơng xỉ . 48 Bảng 3.4. pH của đất nghiên cứu 53 Bảng 3.5: Hàm lƣợng kim loại nặng trong đất nghiên cứu 54 Bảng 3.6. Khả năng sinh trƣởng của cây Sậy trong đất ô nhiễm kim loại nặng . 58 Bảng 3.7 Hàm lƣợng kim loại trong các bộ phận của các loài thực vật nghiên cứu trƣớc và sau khi trồng thí nghiệm 58 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn viii DANH MỤC HÌNH Hình 4.1. Hàm lƣợng Asen trong đất nghiên cứu 44 Hình 4.2. Hàm lƣợng chì trong đất nghiên cứu . 45 Hình 4.3. Hàm lƣợng Cadimi trong đất nghiên cứu 46 Hình 4.4. Hàm lƣợng Kẽm trong đất nghiên cứu 47 Hình 4.5. Hàm lƣợng Asen trong các loài thực vật nghiên cứu . 49 Hình 4.6. Hàm lƣợng Chì trong các loài thực vật nghiên cứu . 50 Hình 4.7. Hàm lƣợng Cadimi trong các loài thực vật nghiên cứu . 51 Hình 4.8. Hàm lƣợng Kẽm trong một số loài thực vật nghiên cứu 52 Hình 4.9. Hàm lƣợng Kẽm trong đất nghiên cứu 54 Hình 4.10. Hàm lƣợng Chì trong đất nghiên cứu 55 Hình 4.11. Hàm lƣợng Cadimi trong đất nghiên cứu 56 Hình 4.12. Hàm lƣợng Asen trong đất nghiên cứu 56 Hình 4.13. Hàm lƣợng Kẽm trong thực vật trƣớc và sau khi trồng thí nghiệm . 59 Hình 4.14. Hàm lƣợng Chì trong thực vật trƣớc và sau khi trồng thí nghiệm 60 Hình 4.15. Hàm lƣợng Cadimi trong thực trƣớc và sau khi trồng thí nghiệm 60 Hình 4.16. Hàm lƣợng Asen trong thực vật trƣớc và sau khi trồng thí nghiệm . 61 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ngày nay, ô nhiễm môi trƣờng đang trở thành vấn nạn của toàn thế giới. Không chỉ môi trƣờng nƣớc, môi trƣờng không khí mà môi trƣờng đất cũng đang ngày càng bị ô nhiễm nặng nề bởi nhiều hoạt động khác nhau của con ngƣời. Trong đó ô nhiễm đất do KLN đã và đang trở thành mối quan tâm đặc biệt của nhiều quốc gia trên thế giới. Cùng với sự phát triển không ngừng của các ngành công nghiệp, nông nghiệp và khai khoáng thì quy mô và cƣờng độ ô nhiễm KLN cũng ngày càng gia tăng. Do đó, việc nghiên cứu, tìm kiếm các phƣơng pháp xử lý kim loại nặng trong đất, góp phần cải tạo ô nhiễm môi trƣờng đất là hết sức cần thiết nhất là khi xu thế tài nguyên đất trên thế giới đang bị suy giảm nhanh chóng về diện tích và chất lƣợng, đe doạ đến an ninh lƣơng thực và sự phát triển bền vững. Hiện nay, trên thế giới đã có rất nhiều các phƣơng pháp khác nhau xử để lý kim loại nặng trong đất đƣợc đƣa ra và sử dụng nhƣ: Công nghệ rửa đất, công nghệ cố định tại chỗ, . Tuy nhiên, các phƣơng pháp này đều có chi phí cao, chỉ phù hợp tiến hành với quy mô nhỏ trong khi tình trạng ô nhiễm đất lại xảy ra trên diện rộng, không những thế một số phƣơng pháp còn có thể làm phát sinh các chất ô nhiễm mới trong đất, . Do đó, hiệu quả của việc áp dụng các phƣơng pháp trên là không cao. Vậy, vấn đề đặt ra là cần phải tìm ra một phƣơng pháp xử lý kim loại nặng trong đất sao cho vừa hiệu quả, vừa dễ thực hiện, chi phí thấp mà lại thân thiện với môi trƣờng. Năm 1990, phƣơng pháp sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất lần đầu tiên đã đƣợc đƣa ra giới thiệu nhƣ một loại công nghệ thƣơng mại [10]. Với việc đáp ứng đƣợc những tiêu chí nêu trên phƣơng pháp này đang đƣợc sử dụng khá rộng rãi ở nhiều quốc gia trên thế giới và ở nƣớc ta phƣơng pháp này cũng đang đƣợc nghiên cứu để đƣa vào áp dụng rộng rãi. . HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM VÀ KHẢ NĂNG HẤP THỤ KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT CỦA MỘT SỐ LOÀI THỰC VẬT TẠI KHU VỰC KHAI THÁC KHOÁNG SẢN HUYỆN ĐỒNG HỶ - TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN. 3.2. Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất và sự tích luỹ kim loại trong thực vật tại khu vực khai thác khoáng sản huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên