Nghiên cứu xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất bằng cây sậy phragmites australis tại một số khu vực khai thác khoáng sản tỉnh thái nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HỒNG THỊ MAI ANH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ Ơ NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT BẰNG CÂY SẬY (PHRAGMITES AUSTRALIS) TẠI MỘT SỐ KHU VỰC KHAI THÁC KHOÁNG SẢN TỈNH THÁI NGUYÊN Ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60 44 03 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐÀM XUÂN VẬN THÁI NGUYÊN - 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết trình bày luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Người thực Hoàng Thị Mai Anh ii LỜI CẢM ƠN Đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu xử lý ô nhiễm kim loại nặng môi trường đất Sậy (Phragmites australis) số khu vực khai thác khoáng sản tỉnh Thái Nguyên”, hoàn thành với hướng dẫn giúp đỡ nhiệt tình PGS.TS Đàm Xuân Vận, người thầy theo sát, tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi q trình học tập, nghiên cứu thực đề tài Xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo trường Đại học Nông lâm - Đại học Thái Nguyên, khoa Sau đại học; thầy, cô khoa chuyên môn quan tâm tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo UBND thị trấn Trại Cau, huyện Đồng Hỷ, UBND xã Hà Thượng, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên ban ngành, đoàn thể tạo điều kiện thuận lợi, cung cấp thơng tin đóng góp nhiều ý kiến hay cho đề tài nghiên cứu Sau cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới gia đình, người thân bạn bè quan tâm, chia sẻ khó khăn động viên tơi q trình thực luận văn Do thời gian lượng kiến thức có hạn nên đề tài tơi khơng tránh khỏi nhiều thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp thầy bạn để luận văn tơi hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn Người thực Hoàng Thị Mai Anh iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH .viii MỞ ĐẦU .1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu đề tài 2.1 Mục tiêu tổng quát 2.2 Mục tiêu cụ thể Ý nghĩa đề tài .2 3.1 Ý nghĩa nghiên cứu khoa học 3.2 Ý nghĩa thực tiễn Chương .4 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cơ sở khoa học đề tài 1.1.1 Cơ sở lý luận 1.1.1.1 Một số khái niệm 1.1.1.2 Tính độc số loại kim loại nặng .5 1.1.2 Cơ sở thực tiễn 1.1.2.1 Những biện pháp cải tạo đất ô nhiễm KLN 1.1.2.2 Ứng dụng biện pháp sinh học cải tạo đất ô nhiễm .9 1.1.3 Cơ sở pháp lý 10 1.2 Ơ nhiễm kim loại nặng mơi trường đất 11 1.2.1 Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng môi trường đất 11 1.2.1.1 Ô nhiễm đất khai thác khoáng sản 11 1.2.1.2 Một số nguồn khác gây ô nhiễm KLN đất 12 1.2.2 Các tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm KLN đất 14 1.3 Thực trạng khai thác khoáng sản Việt Nam giới .16 iv 1.3.1 Hoạt động khai thác khoáng sản giới vấn đề môi trường liên quan 16 1.3.2 Hoạt động khai thác khoáng sản Việt Nam 20 1.3.2.1 Tình hình hoạt động khai thác khống sản 20 1.3.2.2 Các hình thức khai thác, chế biến khoáng sản 21 1.4 Hiện trạng khai thác khoáng sản địa bàn tỉnh Thái Nguyên 24 1.4.1 Hoạt động khai thác khoáng sản địa bàn tỉnh Thái nguyên 24 1.4.2 Thực trạng ô nhiễm môi trường từ hoạt động khai thác khoáng sản địa bàn tỉnh Thái Nguyên 29 1.5 Tổng quan loài thực vật nghiên cứu tiềm ứng dụng chúng bảo vệ môi trường .33 1.5.1 Đặc điểm loài thực vật nghiên cứu 33 1.5.2 Một số tiềm ứng dụng công nghệ thực vật cải tạo đất ô nhiễm kim loại nặng Thế giới Việt Nam 35 Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .38 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 38 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 38 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 38 2.2 Địa điểm thời gian nghiên cứu 38 2.2.1 Địa điểm nghiên cứu 38 2.2.2 Thời gian nghiên cứu 38 2.3 Nội dung nghiên cứu 38 2.4 Phương pháp nghiên cứu .39 2.4.1 Phương pháp kế thừa 39 2.4.2 Phương pháp tổng hợp phân tích số liệu 39 2.4.3 Phương pháp điều tra lấy mẫu đất mẫu thực vật 39 2.4.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng 39 2.4.4.1 Bố trí thí nghiệm bãi đổ thải Mỏ thiếc Hà Thượng 40 2.4.4.2 Bố trí thí nghiệm khu đất bãi thải Mỏ sắt Trại Cau 40 2.4.5 Các phương pháp phân tích phịng thí nghiệm 41 2.4.6 Phương pháp so sánh 41 2.5 Các tiêu theo dõi .41 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 42 v 3.1 Đánh giá mức độ ô nhiễm KLN đất khu vực nghiên cứu trước trồng Sậy 42 3.1.1 Độ pH đất khu vực nghiên cứu 42 3.1.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm KLN đất khu vực nghiên cứu 43 3.2 Đánh giá khả sinh trưởng phát triển Sậy đất sau khai thác khoáng sản Mỏ thiếc Hà Thượng Mỏ sắt Trại Cau .47 3.2.1 Khả sinh trưởng phát triển chiều cao 47 3.2.2 Khả sinh trưởng phát triển chiều dài 51 3.3 Khả hấp thụ kim loại nặng thân rễ Sậy khu vực nghiên cứu .57 3.3.1 Khả tích lũy As Sậy Mỏ thiếc Hà Thượng Mỏ sắt Trại Cau 60 3.3.2 Khả tích lũy Pb Sậy Mỏ thiếc Hà Thượng Mỏ sắt Trại Cau 61 3.3.3 Khả tích lũy Cd Sậy Mỏ thiếc Hà Thượng Mỏ sắt Trại Cau 62 3.3.4 Khả tích lũy Zn Sậy Mỏ thiếc Hà Thượng Mỏ sắt Trại Cau 64 3.4 Đánh giá khả xử lý hàm lượng KLN đất sau trồng Sậy 65 3.4.1 Hàm lượng As lại đất sau trồng Sậy 67 3.4.2 Hàm lượng Pb lại đất sau trồng Sậy 69 3.4.3 Hàm lượng Cd lại đất sau trồng Sậy 70 3.4.4 Hàm lượng Zn lại đất sau trồng Sậy 72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 Kết luận 75 Kiến nghị 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 I Tiếng Việt 77 II Tài liệu nước 79 III Tài liệu từ Internet 80 vi DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT BTNMT : Bộ Tài nguyên Môi trường DNTN : Doanh nghiệp tư nhân CNH - HĐH : Công nghiệp hóa - đại hóa CT : Cơng thức CP : Cổ phần HTX : Hợp tác xã KL : Kim loại KLN : Kim loại nặng KH mẫu : Ký hiệu mẫu NL : Nhắc lại NĐ-CP : Nghị định Chính phủ ƠTC : Ơ tiêu chuẩn QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TT : Thông tư TN&MT : Tài nguyên Môi trường TBVTV : Thuốc bảo vệ thực vật TNHH : Trách nhiệm hữu hạn UBND : Ủy ban nhân dân vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Hàm lượng KLN chất thải số mỏ vàng điển hình Úc 11 Bảng 1.2 Hàm lượng trung bình số KLN đá đất 12 Bảng 1.3 Hàm lượng kim loại bùn cống rãnh đô thị 13 Bảng 1.4 Hàm lượng KLN nguồn phân bón nơng nghiệp 14 Bảng 1.5 Giới hạn ô nhiễm đất Úc New Zealand 15 Bảng 1.6: Hàm lượng KLN tối đa cho phép đất nông nghiệp nước phát triển 15 Bảng 1.7: Giới hạn tối đa cho phép hàm lượng số KLN đất 16 Bảng 1.8 Khối lượng khai thác bơ xít giới 17 Bảng 1.9 Quy mô khai thác số mỏ sắt lộ thiên lớn 21 Bảng 1.10 Trữ lượng mỏ sắt địa bàn tỉnh Thái Nguyên 25 Bảng 1.11: Đặc điểm thực vật học Sậy (Phragmites australis) 34 Bảng 3.1 Các yếu tố môi trường đất khu vực nghiên cứu trước trồng 42 Bảng 3.2 Sự biến động chiều cao Sậy thời gian thí nghiệm bãi thải Mỏ thiếc Hà Thượng 48 Bảng 3.3 Sự biến động chiều cao Sậy thời gian thí nghiệm bãi thải Mỏ sắt Trại Cau 49 Bảng 3.4 Sự biến động chiều dài Sậy thời gian nghiên cứu Mỏ thiếc Hà Thượng sau tháng 52 Bảng 3.5 Sự biến động chiều dài Sậy thời gian nghiên cứu bãi thải Mỏ sắt Trại Cau sau tháng 53 Bảng 3.6 Chiều dài rễ Sậy sau trồng tháng 55 Bảng 3.7 Hàm lượng KLN tích lũy thân + rễ Sậy Mỏ thiếc Hà Thượng sau tháng trồng 58 Bảng 3.8 Hàm lượng KLN tích lũy thân + rễ Sậy Mỏ sắt Trại Cau sau tháng trồng 59 Bảng 3.9 Hàm lượng KLN lại đất sau trồng Sậy Mỏ thiếc Hà thượng Mỏ sắt Trại Cau 66 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ hoạt động tổng quát dự án khai thác mỏ 23 Hình 3.1 Nồng độ pH đất khu vực nghiên cứu 43 Hình 3.2 Hàm lượng As đất khu vực nghiên cứu 44 Hình 3.3 Hàm lượng Pb đất khu vực nghiên cứu 45 Hình 3.4 Hàm lượng Cd đất khu vực nghiên cứu 45 Hình 3.5 Hàm lượng Zn đất khu vực nghiên cứu 46 Hình 3.6 Sự biến động chiều cao Sậy sau tháng trồng 50 Hình 3.7: Sự biến động chiều dài Sậy sau tháng trồng 54 Hình 3.8: Chiều dài rễ Sậy sau trồng tháng tháng 56 Hình 3.9: Hàm lượng As tích lũy thân, Sậy sau tháng trồng 60 Hình 3.10: Hàm lượng Pb tích lũy thân, Sậy sau tháng trồng 61 Hình 3.11 Hàm lượng Cd tích lũy thân, Sậy sau tháng trồng 62 Hình 3.12 Hàm lượng Zn tích lũy thân, Sậy sau tháng trồng 64 Hình 3.13 Hàm lượng As cịn lại đất sau trồng Sậy 67 Hình 3.14 Hàm lượng Pb cịn lại đất sau trồng Sậy 69 Hình 3.15 Hàm lượng Cd lại đất sau trồng Sậy 70 Hình 3.16 Hàm lượng Zn cịn lại đất sau trồng Sậy 72 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong năm gần đây, nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội đất nước điều kiện mở cửa kinh tế thị trường, hoạt động khai thác khoáng sản khai thác với quy mô ngày lớn Công nghiệp khai thác Khống sản có nhiều đóng góp quan trọng cho phát triển kinh tế xã hội, góp phần tích cực vào nghiệp cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Tuy nhiên, với lợi ích đạt được, ngành khai thác khoáng sản đối mặt với hậu nặng nề suy giảm chất lượng mơi trường xung quanh Hoạt động khai thác khống sản làm phá vỡ cân sinh thái xác lập từ hàng ngàn năm, gây ô nhiễm nặng nề môi trường ngày trở thành vấn đề cấp bách Có nhiều cách để giải vấn đề ô nhiễm đất kim loại nặng (KLN) Song có hai hướng ngăn chặn xảy ô nhiễm phục hồi đất bị ô nhiễm Việc phục hồi đất bị ô nhiễm kim loại nặng biện pháp sinh học kỹ thuật đầy triển vọng Trên giới việc sử dụng lồi thực vật có khả hấp thụ KLN để xử lý phục hồi đất bị ô nhiễm xu hướng phổ biến ứng dụng ngày nhiều thu hút quan tâm nghiên cứu nhiều nhà khoa học Theo thống kê có khoảng 400 lồi thuộc 45 họ thực vật có khả siêu tích lũy kim loại nặng Ở Việt Nam, việc nghiên cứu dùng thực vật xử lý đất bị ô nhiễm thực áp dụng thực tế số loài như: Cỏ Vetiver, dương xỉ, cải xoong,… Qua nghiên cứu khoa học thực vật xử lý ô nhiễm môi trường giới Việt Nam nhà khoa học phát Sậy loại có khả tồn hấp thụ kim loại nặng Zn, Pb, As, Cd, nước thải ứng dụng xử lý nước thải số bệnh viện, mỏ 66 Bảng 3.9 Hàm lượng KLN lại đất sau trồng Sậy Mỏ thiếc Hà thượng Mỏ sắt Trại Cau Thời gian Địa điểm Hà Thượng Ban đầu Trại Cau Hà Thượng Sau trồng tháng Trại Cau Hà Thượng Sau trồng tháng Trại Cau QCVN 03:2008/BTNMT Ký hiệu CT1 HT CT2 HT CT1 TC CT2 TC CT3 TC CT1 HT CT2 HT CT1 TC CT2 TC CT3 TC CT1 HT CT2 HT CT1 TC CT2 TC CT3 TC Hàm lượng kim loại nặng (mg/kg) As 311,94 387,88 139,09 190,59 141,95 151,75±1,63b 207,1±2,58a 77,34±1,63b 93,66± 1,92a 81,96± 0,25b 77,87±2,62b 122,43±4,99a 47,37±1,14b 58,63±0,64a 52,47±0,68b Pb 869,12 390,6 558,31 535,66 1687,1 629,4±1,84a 337,95±2,33b 241,76±2,43b 225,70±1,15c 1022,84±1,47a 425,5±4,47a 268,47±10,78b 165,70±1,15b 143,93±0,66c 523,68±2,68a Cd 0,77 1,75 4,66 6,89 2,63 0,23±0,08b 1,29±0,25a 2,96±0,31a 3,21±0,36a 1,77±0,16a 0,12±0,05b 0,82±0,16a 1,77±0,28a 2,05±0,11a 0,96±0,11b Zn 829,62 505,73 1280,1 1507,4 1704,2 191,42±1,02a 148,43±1,64b 770,95±1,70c 844,15±1,90b 874,48±1,99a 87,28±2,04a 95,75±2,81a 378,01±3,48c 470,41±1,84b 666,9±3,97a 12 70 200 Ghi chú: Theo cột dọc, thí nghiệm, số mang chữ (a, b) (a, b, c) khác sai khác có ý nghĩa thống kê độ tin cậy 95% 67 Nhận xét: Số liệu bảng 3.9 cho thấy, hàm lượng As, Pb, Cd, Zn đất có xu hướng giảm mạnh sau trồng Sậy Do Sậy loại thích hợp để cải tạo đất nhiễm kim loại nặng, khả xử lý As, Pb, Cd Zn đất Sậy cơng thức có sai khác độ tin cậy 95% 3.4.1 Hàm lượng As lại đất sau trồng Sậy Hình 3.13 Hàm lượng As cịn lại đất sau trồng Sậy Qua bảng 3.9 hình 3.13 ta thấy hàm lượng As đất nghiên cứu biến đổi khác tùy thuộc vào vị trí, loại đất giảm đáng kể so với hàm lượng KLN ban đầu có đất * Sau tháng trồng Sậy, hàm lượng As tích lũy vị trí trồng khác hiệu hấp thụ As đất Sậy khác biểu rõ, cụ thể: - CT1 HT: Hàm lượng As ban đầu từ 311,94 mg/kg - vượt 26 lần so với QCVN 03: 2008, giảm xuống 151,75 mg/kg giảm 2,06 lần với ban đầu - CT2 HT: Hàm lượng As ban đầu từ 387,88 mg/kg - vượt 32,32 lần so với QCVN, giảm xuống 207,1 mg/kg giảm 1,87 lần với ban đầu 68 - CT1 TC: Hàm lượng As ban đầu từ 139,09 mg/kg - vượt 11,59 lần so với QCVN 03: 2008, giảm xuống 77,34 mg/kg giảm 1,8 lần với ban đầu - CT2 TC: Hàm lượng As ban đầu từ 190,59 mg/kg - vượt 15,88 lần so với QCVN, giảm xuống 93,66 mg/kg giảm 15,88 lần so với ban đầu - CT3 TC: Hàm lượng As ban đầu từ 141,95 mg/kg - vượt 11,83 lần so với QCVN, giảm xuống 81,96 mg/kg giảm 1,73 lần so với ban đầu * Sau tháng hiệu hấp thụ As công thức trồng Sậy khác nhau: - CT1 HT: Hàm lượng As sau tháng trồng giảm xuống 77,87mg/kg, giảm 4,01 lần so với ban đầu Hiệu suất xử lý so với ban đầu đạt 75,04% - CT2 HT: Hàm lượng As sau tháng trồng giảm xuống 122,43 mg/kg, giảm 3,17 lần đất ô nhiễm As so ban đầu, giảm thấp so với CT1 HT Hiệu suất xử lý đạt 68,44% - CT1 TC: Hàm lượng As sau tháng trồng giảm xuống 47,37mg/kg, giảm 2,94 lần so với ban đầu, đạt hiệu suất xử lý 65,94% so với ban đầu - CT2 TC: Hàm lượng As sau tháng trồng giảm xuống 58,63 mg/kg , giảm 3,25 lần so với ban đầu, đạt hiệu suất xử lý 69,24% - CT3 TC: Hàm lượng As sau tháng trồng giảm xuống 52,47 mg/kg, giảm 2,71 lần so với ban đầu, đạt hiệu suất xử lý 63,04% so với ban đầu Như vậy, mẫu đất nghiên cứu cho thấy, đất khu vực nghiên cứu bị ô nhiễm bị ô nhiễm As nặng gây khó khăn cho sinh trưởng phát triển sinh vật ảnh hưởng tới sức khỏe người xung quanh Mẫu đất CT2 HT có hàm lượng As ban đầu lớn nhất, vượt QCVN cho phép 32,32 lần môi trường đất có nhiều loại chất thải nước thải chảy từ khu vực khai thác xuống, theo lượng lớn As vào môi trường đất nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường đất 69 3.4.2 Hàm lượng Pb lại đất sau trồng Sậy Hình 3.14 Hàm lượng Pb cịn lại đất sau trồng Sậy Qua bảng 3.9 hình 3.14 ta thấy, sau tháng trồng Sậy, hàm lượng Pb tích lũy vị trí trồng khác hiệu hấp thụ Pb đất Sậy khác biểu rõ, cụ thể: - Tại CT1 HT: Hàm lượng Pb ban đầu từ 869,12 mg/kg - vượt 12,42 lần so với QCVN, giảm xuống 629,4 mg/kg giảm 1,38 lần so với ban đầu; CT2 HT: Hàm lượng Pb ban đầu từ 390,6 mg/kg - vượt 5,58 lần so với QCVN giảm xuống 337,95 mg/kg, giảm 1,16 lần so với ban đầu - Tại CT1 TC: Hàm lượng Pb ban đầu từ 558,31 mg/kg - vượt 7,98 lần so với QCVN giảm xuống 241,76 mg/kg giảm 2,31 lần so với ban đầu CT2 TC: Hàm lượng Pb ban đầu 535,66 mg/kg - vượt 7,65 lần so với QCVN giảm xuống 225,7 mg/kg giảm 2,37 lần so với ban đầu CT3 TC: Hàm lượng Pb ban đầù từ 1687,1 mg/kg (vượt 38,39 lần so với QCVN) giảm xuống 1022,84 mg/kg giảm 2,63 lần so với ban đầu * Sau tháng hiệu hấp thụ Pb cơng thức trồng Sậy giảm đáng kể: 70 Ở CT1 HT: Hàm lượng Pb giảm xuống 425,5 mg/kg giảm 2,04 lần so với ban đầu Hiệu suất xử lý so với ban đầu đạt 51,04% Pb CT2 HT giảm xuống 268,47, giảm thấp so với CT1 HT giảm 1,45 lần đất ô nhiễm Pb so ban đầu, đạt hiệu suất 31,27% - hiệu suất xử lý thấp Ở CT1 TC: Hàm lượng Pb giảm xuống 165,7mg/kg giảm 3,37 lần so với ban đầu, đạt hiệu suất 70,32% so với ban đầu CT2 TC: Pb đất giảm xuống 143,93mg/kg giảm 3,72 lần so với ban đầu, đạt hiệu suất xử lý 73,13% Ở CT3 TC: Pb đất giảm xuống 523,68 mg/kg giảm 5,13 lần so với ban đầu, đạt hiệu suất 80,51% so với ban đầu - hiệu suất xử lý cao Như môi trường đất hai khu vực nghiên cứu bị ô nhiễm Pb nghiêm trọng sau trồng Sậy giảm ô nhiễm đáng kể đất vị trí nghiên cứu thí nghiệm 3.4.3 Hàm lượng Cd lại đất sau trồng Sậy Hình 3.15 Hàm lượng Cd cịn lại đất sau trồng Sậy Qua bảng 3.9 hình 3.15 ta thấy hàm lượng Cd đất nghiên cứu ban đầu có chênh lệch lớn dao động khoảng từ 0,77mg/kg đến 6,89mg/kg Trong mẫu đất CT2 TC có hàm lượng Cd ban đầu cao (6,89mg/kg), vượt QCVN 3,45 lần; mẫu đất CT1 HT CT2 HT có hàm 71 lượng Cd ban đầu 0,77mg/kg 1,75mg/kg thấp QCVN cho phép đất sử dụng cho mục đích nơng nghiệp * Sau tháng trồng Sậy, hàm lượng Cd tích lũy vị trí trồng khác hiệu hấp thụ Pb đất Sậy khác biểu rõ, cụ thể: - Tại CT1 HT: Hàm lượng Cd ban đầu từ 0,77 mg/kg - nằm giới hạn cho phép QCVN, giảm xuống 0,23 mg/kg giảm 3,35 lần so với ban đầu CT2 HT: Hàm lượng Cd ban đầu từ 1,75 mg/kg - nằm giới hạn cho phép QCVN, giảm xuống 1,29 mg/kg giảm 1,36 lần so với ban đầu Kết cho thấy mơi trường hai vị trí nghiên cứu bãi thải Mỏ thiếc Hà Thượng không bị ô nhiễm Cd - Tại CT1 TC: Hàm lượng Cd ban đầu từ 4,66 mg/kg - vượt 2,33 lần so với QCVN, giảm xuống 2,69 mg/kg giảm 1,73 lần so với ban đầu CT2 TC: Hàm lượng Cd ban đầu từ 6,89mg/kg - vượt 3,45 lần so với QCVN, giảm xuống 3,21 mg/kg giảm 2,15 lần so với ban đầu CT3 TC: Hàm lượng Cd ban đầu từ 2,63 mg/kg - vượt 1,32 lần so với QCVN - giảm xuống 1,77mg/kg giảm 1,49 lần so với ban đầu * Sau tháng hiệu hấp thụ Cd công thức trồng Sậy đạt hiệu cao: Ở CT1 HT: Hàm lượng Cd đất sau trồng giảm xuống 0,12 mg/kg giảm 6,42 lần so với ban đầu Hiệu suất xử lý so với ban đầu đạt 84,42% - hiệu suất xử lý cao CT2 HT thấp so với CT1 HT giảm 1,87 lần đất ô nhiễm Cd so ban đầu, đạt hiệu suất 53,14% - hiệu suất xử lý thấp Ở CT1 TC: Hàm lượng Cd đất sau trồng giảm xuống 1,77mg/kg (nằm giới hạn QCVN cho phép) giảm 3,37 lần so với ban đầu, đạt hiệu suất 62,02% so với ban đầu CT2 TC: Cd đất giảm xuống 72 2,05mg/kg, giảm 3,37 lần so với ban đầu, đạt hiệu suất xử lý 70,25% Ở CT3 TC: Cd đất giảm 0,96 mg/kg, giảm 2,74 lần so với ban đầu, đạt hiệu suất 63,50% so với ban đầu Kết giải thích sau: Hầu hết mẫu đất khu vực thí nghiệm sau trồng Sậy có hàm lượng Cd nằm giới hạn cho phép, riêng mẫu đất CT2 TC bị ô nhiễm Cd lớn đất khu vực bị ảnh hưởng hoạt động khai thác quặng, mặt tốt, xáo trộn nhiều nên khả tích lũy Cd đất cao 3.4.4 Hàm lượng Zn cịn lại đất sau trồng Sậy Hình 3.16 Hàm lượng Zn lại đất sau trồng Sậy Qua bảng 3.9 hình 3.16 ta thấy, hàm lượng Zn đất nghiên cứu ban đầu có chênh lệch lớn dao động khoảng từ 505,73mg/kg đến 1704,2mg/kg Trong mẫu đất CT3 TC có hàm lượng Zn ban đầu cao vượt QCVN 8,52 lần; mẫu đất CT2 HT có hàm lượng Cd ban đầu thấp nhất, vượt QCVN cho phép đất sử dụng cho mục đích nơng nghiệp 2,53 lần 73 * Sau tháng trồng Sậy, hàm lượng Zn tích lũy vị trí trồng khác hiệu hấp thụ Zn đất Sậy khác thể rõ, cụ thể: - Tại CT1 HT: Hàm lượng Zn ban đầu từ 829,62 mg/kg - vượt 4,15 lần so với QCVN giảm xuống 191,42mg/kg giảm 4,33 lần so với ban đầu (nằm giới hạn QCVN) CT2 HT: Hàm lượng Zn ban đầu từ 505,73 mg/kg giảm xuống 148,43 mg/kg - nằm giới hạn cho phép QCVN, giảm 3,41 lần so với hàm lượng Zn ban đầu Kết cho thấy môi trường hai vị trí nghiên cứu bãi thải Mỏ thiếc bị ô nhiễm Zn sau khai thác khoáng sản, Zn xử lý tốt sau tháng trồng Sậy - Tại CT1 TC: Hàm lượng Zn ban đầu từ 1280,1mg/kg - vượt 6,4 lần so với QCVN giảm xuống 770,95mg/kg giảm 1,66 lần so với ban đầu CT2 TC: Hàm lượng Zn ban đầu từ 1507,4mg/kg - vượt 7,54 lần so với QCVN giảm xuống 844,15mg/kg giảm 1,79 lần so với ban đầu CT3 TC: Hàm lượng Zn ban đầu 1704,2mg/kg (vượt 8,52 lần so với QCVN) giảm xuống 874,48 mg/kg giảm 1,95 lần so với ban đầu * Sau tháng hiệu hấp thụ Zn công thức trồng Sậy khác nhau: Ở CT1 HT: Hàm lượng Zn đất giảm xuống 87,28mg/kg (nằm giới hạn cho phép), giảm 9,51 lần so với ban đầu Hiệu suất xử lý so với ban đầu cao (đạt 89,48%) Zn đất CT2 HT giảm xuống 95,75 (nằm giới hạn cho phép), giảm 5,28 lần so với đất ô nhiễm Zn ban đầu, đạt hiệu suất 81,07% Ở CT1 TC: Hàm lượng Zn giảm xuống 378,01mg/kg giảm 3,39 lần so với ban đầu, đạt hiệu suất 70,47% CT2 TC: Hàm lượng Zn giảm xuống 470,41mg/kg giảm 3,2 lần so với ban đầu, đạt hiệu suất 68,79% Ở CT3 TC: Zn giảm xuống 666,9mg/kg giảm 2,56 lần so với ban đầu, đạt hiệu suất 60,87% 74 Như môi trường đất bãi thải Mỏ sắt Trại Cau Mỏ thiếc Hà Thượng nghiên cứu bị ô nhiễm nghiêm trọng Sau trồng Sậy xử lý đất ô nhiễm KLN cải tạo đáng kể môi trường đất khu vực nghiên cứu Kết luận chung: Như môi trường đất bãi thải Mỏ thiếc Hà Thượng Mỏ sắt Trại Cau sau trồng Sậy hàm lượng KLN giảm đáng kể, vị trí thí nghiệm công thức đạt hiệu xử lý cao Điều giải thích sau: Đất đai khu vực nghiên cứu bị ô nhiễm KLN, hàm lượng KLN tổng số đất cao bị ảnh hưởng hoạt động khai thác thiếc quặng sắt Sau trồng Sậy vào vị trí đất bị ô nhiễm, nghiên cứu, theo dõi theo thời gian mang phân tích mẫu đất cho thấy hàm lượng KLN tổng số đất giảm nhiều lần, có cơng thức đạt hiệu xử lý lên tới 89,48% Điều cho thấy, Sậy loại thực vật phù hợp cho việc khắc phục cải tạo đất ô nhiễm KLN 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận * Chất lượng môi trường đất khu vực khai thác khoảng sản trước trồng Sậy: Ở hai địa điểm trồng Sậy đất chua, pH (3,62-4,96) bị ô nhiễm KNL nặng, hàm lượng KLN đất vượt QCVN 03:2008 cho phép nhiều lần Sự ô nhiễm ảnh hưởng đến chất lượng đất ảnh hưởng trực tiếp đễn sức khỏe người, cần đánh giá chất lượng đất ban đầu để nghiên cứu khả xử lý cải tạo đất bị ô nhiễm kim loại nặng trồng Sậy * Khả sinh trưởng, phát triển Sậy Kết theo dõi sau tháng nghiên cứu chiều cao cây, chiều dài chiều dài rễ cho thấy khả sống Sậy sinh trưởng, phát triển bình thường sau trồng, phát triển phụ thuộc vào đặc điểm môi trường, pH đất * Khả hấp thụ KLN Sậy thân rễ: Sau tháng thí nghiệm, hàm lượng KLN tích lũy thân rễ cao nhiều lần so với hàm lượng KLN ban đầu Sậy mang trồng Qua số liệu ta nhận thấy rõ hàm lượng KLN tích lũy rễ lớn so với hàm lượng KLN tích lũy thân * Khả xử lý hàm lượng KLN đất Sậy Môi trường đất bãi thải Mỏ thiếc Hà Thượng bãi thải Mỏ sắt Trại Cau bị ô nhiễm KLN Hàm lượng KLN (As, Cd, Pb, Zn) đất trước trồng vượt QCVN 03:2008 nhiều lần Sau tháng trồng cải tạo đất hàm lượng KLN giảm cách đáng kể Cụ thể: Hàm lượng As: Hiệu suất xử lý so với ban đầu đạt từ 63,04% đến 75,04% Hàm lượng Pb: Hiệu suất xử lý so với ban đầu đạt từ 31,27% đến 80,51% Hàm lượng Cd: Hiệu suất xử lý so với ban đầu đạt từ 53,14% đến 84,42% Hàm lượng Zn: Hiệu suất xử lý so với ban đầu đạt từ 60,87% đến 89,48% 76 Kiến nghị Qua kết nghiên cứu đạt được, đề tài xin có số kiến nghị sau: - Kiến nghị với cấp, ngành cần có quan tâm, đầu tư, tạo điều kiện cho trình khắc phục xử lý nhiễm; có biện pháp quản lý chặt chẽ diện tích đất sau khai thác khống sản, có biện pháp tun truyền phù hợp cho người dân tác hại ô nhiễm mơi trường, từ tránh hậu xấu ô nhiễm gây - Kiến nghị sở, doanh nghiệp hoạt động khai thác khống sản gây nhiễm mơi trường có trách nhiệm hoàn thổ, hoàn trả mặt cho người dân, thực biện pháp phịng chống, khắc phục nhiễm môi trường đặc biệt môi trường đất - Các kết nghiên cứu đề tài cần tiếp tục nghiên cứu với thời gian lâu thí nghiệm nhiều loại thực vật để có đánh giá xác, nghiên cứu biện pháp kỹ thuật cho loại có khả cải tạo đất bị ô nhiễm KLN khu vực bãi thải khai thác khống sản Hà Thượng, Trại Cau nói riêng vùng lân cận nước nói chung - Khuyến khích người dân cải tạo đất nhiễm KLN loại thực vật -biện pháp cải tạo thân thiện với mơi trường, chi phí có hiệu tốt - Cần có nghiên cứu việc sử dụng xử lý thí nghiệm sau trồng để cải tạo đất nhiễm sau khai thác khoáng sản 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng Việt Nguyễn Thế Đặng (2010), Bài giảng biện pháp sinh học xử lý môi trường, Trường đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên Lê Đức Trần Thị tuyết Thu, (2000), Bước đầu nghiên cứu khả hấp phụ tích lũy Pb bèo tây rau muống bị ô nhiễm, Thông báo khoa học trường đại học, Bộ giáo dục Đào tạo, Hà Nội, 2000 Cục thống kê tỉnh Thái Nguyên (2012), Niên giám thống kê tỉnh Thái Nguyên 2011, Thái Nguyên Hồ Sĩ Giao, Bùi Xuân Nam, Mai Thế Toản (2010), Bảo vệ môi trường khai thác mỏ lộ thiên, Nxb Từ điển Bách Khoa, Hà Nội Đặng Đình Kim cộng sự, (2008), Chuyên đề bảo vệ môi trường khai thác khoáng sản Dương Văn Khanh (2007), Thực trạng thách thức môi trường tỉnh Thái Nguyên thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa, đại hóa, Kỷ yếu Hội thảo quốc gia: “Các vấn đề môi trường phát triển bền vững vùng Đơng Bắc tác động q trình phát triển kinh tế - xã hội thời kỳ công nghiệp hóa, đại hóa”, Đại học Thái Nguyên, 20 - 21/10/2007 Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Cự, Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Trần Cẩm Vân (2000), Đất môi trường, Nxb Giáo dục, Hà Nội Đặng Văn Minh (2009), Nghiên cứu biện pháp cải tạo, phục hồi sử dụng đất canh tác sau khai thác khoáng sản Thái Nguyên Đặng Văn Minh, Nguyễn Thế Đặng, Trần Thị Phả (2009), Giáo trình hóa học đất, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 2009 10 Võ Văn Minh (2009), Khoa học môi trường, Luận văn Tiến sĩ, trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG Hà Nội, Hà Nội 78 11 Lã Đình Mỡi, Dương Đức Huyến (2005), Tài nguyên thực vật Đông Nam Á NXB Nông nghiệp Hà Nội 12 Đặng Xuyến Như (2004), Nghiên cứu xác định số giải pháp sinh học (thực vật vi sinh vật) để xử lý ô nhiễm kim loại nặng nước thải Thái Nguyên, Đề tài cấp Bộ năm 2003 - 2004 13 Trần Thị Phả Hồng Thị Mai Anh (2011), “Sự tích lũy kim loại nặng đất thực vật khu vực Mỏ sắt Trại Cau, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên”, Kỷ yếu Hội nghị Khoa học công nghệ tuổi trẻ trường Đại học Cao đẳng khối Nơng-Lâm-Ngư-Thủy tồn quốc lần thứ năm Đại học Cần Thơ, tr.359-363 14 Trần Thị Phả, Hoàng Thị Mai Anh, Hà Thị Lan (2011), “Đánh giá ô nhiễm kim loại nặng mơi trường đất sau khai thác khống sản khu vực Mỏ sắt Trại Cau, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Ngun”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ - Đại học Thái Nguyên, tập 78, (số 02, 2011), tr.93-96 15 Sở Tài nguyên môi trường Thái Nguyên (2009), Báo cáo Kết thực dự án xây dựng sở liệu tài nguyên khoáng sản tỉnh Thái Nguyên, Thái Nguyên 16 Sở Tài nguyên Môi trường Thái Nguyên (2013), Danh sách điểm mỏ cấp phép khai thác khoáng sản địa bàn tỉnh Thái Nguyên đến ngày 10/11/2012 17 Trần Kông Tấu cs (2005), Một số kết ban đầu việc tìm kiếm biện pháp xử lý đất ô nhiễm thực vật Tạp chí khoa học đất số 23/2005 18 Trần Kơng Tấu, Đặng Thị An (2005), “Một số kết ban đầu việc tìm kiếm biện pháp xử lý đất nhiễm thực vật”, Tạp chí khoa học đất, số 23/2005, tr.156 - 158 19 Đặng Trung Tú (2014), Khai thác, chế biến khống sản cho hơm cho mai sau - vấn đề lựa chọn khôn khéo đánh đổi qua ví dụ sa 79 khống titan ven biển miền Trung, Ban Tổng hợp - Viện Chiến lược Chính sách Tài ngun & Mơi trường, Hà Nội 20 Trịnh Thị Thanh (2002), Độc học môi trường sức khỏe người, Nxb Đại học quốc gia, Hà Nội 21 Hồ Thị Lam Trà Nguyễn Hữu Thành (2003), “Kim loại nặng (tổng số di động) đất nông nghiệp huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên”, Tạp chí Khoa học đất, số 19, tr.167-173 22 Ủy ban nhân dân tỉnh Thái Nguyên (2010), Đề án khắc phục ONMT khu vực khai thác, chế biến khoáng sản địa bàn tỉnh Thái Nguyên, Thái Nguyên 23 Ủy ban nhân dân tỉnh Thái Nguyên (2010), Báo cáo trạng môi trường tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 2005-2010, Thái Nguyên 24 Đàm Xuân Vận, Trần Thị Phả, Đặng Văn Minh, Hoàng Văn Hùng (2013), “Nghiên cứu phân bố, khả sinh trưởng phát triển sậy đất sau khai thác quặng tỉnh Thái Ngun”, Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ - Đại học Thái Nguyên, 107(07), tr.91-97 25 Viện Công nghệ môi trường (2010), Báo cáo tổng hợp kết Khoa học công nghệ đề tài KC 08.04/06-10: Nguyên cứu sử dụng thực vật để cải tạo đất bị ô nhiễm kim loại nặng vùng khai thác khoảng sản Chủ nhiệm đề tài: GS TS Đặng Đình Kim II Tài liệu nước 26 ANZ (1992), Australian and New Zealand Guidelines for the Assessment and Management of Contaminated Sites, Australian and New Zealand Ennvironment and Conservation Council, and National Health and Medical Research Council, January 1992 27 Coumans C (2002) Mining’s Problem with Waste MiningWatch Canada 28 Channey R et al (1997), Phytoremediation of soil metals, Current Opinion in Biotechnology 1997, 8, pg 279-284 80 29 Jack.E.Fergusson, 1991, The heavy elements chemmistry, Evironment Impack and health effects Pergamon press 30 Ho Thi Lam Tra and Kazuhiko Egashira (2001), Status of Heavy Metals in Agricultural Soils of Vietnam Soil Science and Plant Nutrition, Japan, 47 (2), pg 419-422 31 Larmer, Brook (2009) “The Real Price of Gold” National Geographic 32 TE Martin, MP Davies (2000) Trends in the stewardship of tailings dams 33 US EPA (1994) Technical Report: Design and Evaluation of Tailings Dams 34 U.S Geological Survey, Mineral Commodity Summaries (2012) 35 Vernet J P (Eđite) (1991), Heavy metals in the environment, Elsevier, Amsterdam - London - New York - Tokyo III Tài liệu từ Internet 36 Thu Hường (2014) Thái Nguyên: Xử lý ô nhiễm môi trường khu khai thác, chế biến khoáng sản, http://tapchicongthuong.vn/thai-nguyen-xu-ly-o-nhiem-moi-truong-taicac-khu-khai-thac-che-bien-khoangsan20140609102816556p33c403.htm, ngày 10/6/2014 37 Trần Đình Thịnh (2014) Khai thác khống sản gắn với bảo vệ mơi trường (BVMT) sách xuyên suốt Đảng Nhà nước ta cụ thể hóa Luật Khống sản, Luật BVMT văn hướng dẫn thi hành, http://www.tnmtthainguyen.gov.vn/home/khoang-sn/2564-2014-08-0108-21-44.html, ngày 02/10/2014 38 Thông xã Việt Nam (2013) Thái Nguyên cịn nhiều sở khai thác khống sản gây ô nhiễm, http://www.thiennhien.net/2013/05/22/thai-nguyen-van-con-nhieu-coso-khai-thac-khoang-san-gay-o-nhiem/, ngày 22/5/2014 ... giải vấn đề nhiễm kim loại nặng đất, tiến hành thực đề tài: ? ?Nghiên cứu xử lý ô nhiễm kim loại nặng môi trường đất Sậy (Phragmites australis) số khu vực khai thác khoáng sản tỉnh Thái Nguyên? ?? Đề... tạo đất ô nhiễm số kim loại nặng (As, Cd, Pb, Zn) số khu vực khai thác khoáng sản tỉnh Thái Nguyên Sậy 2.2 Mục tiêu cụ thể - Đánh giá mức độ ô nhiễm KLN môi trường đất số khu vực khai thác khoáng. .. giới hạn cho phép KLN đất 1.2 Ô nhiễm kim loại nặng môi trường đất 1.2.1 Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng mơi trường đất 1.2.1.1 Ơ nhiễm đất khai thác khoáng sản Khoáng sản loại tài ngun khơng tái