Đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp tại phường châu khê thị xã từ sơn tỉnh bắc ninh luận văn thạc sĩ nông nghiệp

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Nguyễn Khánh Tân Tên Luận văn: “Đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp tại phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh” Ngành: Khoa h

NGUYỄN KHÁNH TÂN

ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT NÔNG NGHIỆP TẠI PHƯỜNG CHÂU KHÊ,

THỊ XÃ TỪ SƠN, TỈNH BẮC NINH

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Hồ Thị Lam Trà

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP – 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kì công trình nào khác Tôi cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Khánh Tân

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn

bè, đồng nghiệp và gia đình

Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết

ơn sâu sắc tới cô giáo PGS.TS Hồ Thị Lam Trà đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo,

Bộ môn, Khoa Môi trường – Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ, nhân dân phường Châu Khê, phòng Tài nguyên và Môi trường thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Cuối cùng xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn./

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Khánh Tân

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục các từ viết tắt vi

Danh mục bảng vii

Danh mục biểu đồ viii

Trích yếu luận văn ix

Thesis abstract xi

Phần 1 Mở đầu 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục đích và yêu cầu của đề tài 2

Phần 2 Tổng quan tài liệu 3

2.1 Khái niệm kim loại nặng 3

2.2 Thực trạng môi trường 3

2.2.1 Thực trạng môi trường thế giới 3

2.2.2 Thực trạng môi trường Việt Nam 7

2.3 Những nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới và ở Việt Nam 10

2.3.1 Những nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới 10

2.3.2 Những nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng ở Việt Nam 14

2.4 Tình hình ô nhiễm môi trường làng nghề 20

2.5 Các giải pháp kiểm soát hàm lượng kim loại nặng trong đất 23

Phần 3 Đối tượng, phạm vi, nội dung và phương pháp nghiên cứu 24

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 25

3.2 Thời gian nghiên cứu 25

3.3 Nội dung nghiên cứu 25

3.3.1 Điều tra, khảo sát, thu thập các tài liệu, số liệu 25

3.3.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong đất nông nghiệp 25

3.3.3 Đề xuất một số giải pháp nhằm hạn chế hàm lượng KLN trong đất nông nghiệp phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh 25

3.4 Phương pháp nghiên cứu 25

3.4.1 Phương pháp lấy mẫu 25

3.4.2 Phương pháp phân tích tính chất đất 26

3.4.3 Phương pháp phân tích hàm lượng KLN trong đất 26

3.4.4 Phương pháp xử lý số liệu 27

3.4.5 Phương pháp thu thập số liệu, tài liệu 27

Phần 4 Kết quả nghiên cứu và thảo luận 30

4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, hiện trạng sử dụng đất phường Châu Khê 30

4.1.1 Điều kiện tự nhiên 30

4.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội: 32

4.1.3 Tình hình quản lý đất đai của phường Châu Khê 34

4.2 Một số tác động chính đến môi trường đất nông nghiệp tại phường Châu Khê 36

4.2.1 Tình hình hoạt động và sản xuất tái chế sắt của phường Châu Khê 36

4.2.2 Hoạt động sản xuất nông nghiệp của phường Châu Khê 40

4.3 Đánh giá tính chất đất nông nghiệp tại phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh 44

4.3.1 Một số tính chất hóa học đất nông nghiệp 44

4.3.2 Thành phần cơ giới đất 45

4.4 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng (Cd, Cu, Pb, Zn) trong đất nông nghiệp tại phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh 46

4.4.1 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng (Cd, Cu, Pb, Zn) tổng số trong đất 46

4.4.2 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng (Cd, Cu, Pb, Zn) di động trong đất 48

4.4.3 Biến động hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp tại phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh 51

4.4.4 Đánh giá chất lượng đất nông nghiệp theo QCVN03:2015 54

4.5 Tương quan giữa các hàm lượng kim loại nặng trong đất với nhau và với một số tính chất lý, hóa học của đất 55

4.5.1 Tương quan giữa các KLN trong đất với nhau 55

4.5.2 Tương quan giữa các KLN trong đất với một số tính chất lý, hóa học của đất 56

4.6 Thảo luận 57

4.7 Đề xuất được một số biện pháp nhằm giảm thiểu kim loại nặng trong đất nông nghiệp của phường Châu Khê 57

4.7.1 Biện pháp bảo vệ môi trường 58

4.7.2 Biện pháp cải tạo sử dụng đất sản xuất nông nghiệp 59

Phần 5 Kết luận và kiến nghị 61

5.1 Kết luận 61

5.2 Kiến nghị 62

Tài liệu tham khảo 63

Phụ lục 66

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt

BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường

BVMT Bảo vệ môi trường

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

QLMT Quản lý môi trường

TCCP Tiêu chuẩn cho phép

TCVN Tiêu chuẩn việt nam

TS Tổng số

UBND Ủy ban nhân dân

UPAC Liên hiệp Hóa học thuần túy và Ứng dụng VAC Vườn ao chuồng

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Sự phát thải toàn cầu của một số nguyên tố kim loại nặng 11

Bảng 2.2 Thành phần kim loại nặng của một số khoáng vật 11

Bảng 2.3 Hàm lượng kim loại nặng trong không khí tại các khu vực núi lửa 12

Bảng 2.4 Hàm lượng kim loại nặng trong các nguồn nước thải (mg/l) 16

Bảng 2.5 Hàm lượng KLN trong đất tại làng nghề Phong Khê 19

Bảng 2.6 Hàm lượng KLN trong một số loại phân bón hữu cơ cho vùng trồng rau Hà Nội 20

Bảng 3.1 Tọa độ của các vị trí lấy mẫu đất nông nghiệp tại phường Châu Khê 29

Bảng 4.1 Hiện trạng sử dụng đất phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh năm 2015 35

Bảng 4.2 Kết quả quan trắc không khí CCN Châu Khê 38

Bảng 4.3 Lượng phân bón và thuốc BVTV tính cho 1 ha ở phường Châu Khê 40

Bảng 4.4 Một số chỉ tiêu chính của làng nghề sản xuất tái chế phế liệu sắt tại Đa Hội - Châu Khê – Từ Sơn – Bắc Ninh 41

Bảng 4.5 Một số tính chất hóa học của đất nông nghiệp ở Châu Khê – Từ Sơn – Bắc Ninh 44

Bảng 4.6 Thành phần cơ giới đất nông nghiệp phường Châu Khê 45

Bảng 4.7 Hàm lượng Cd, Cu, Pb, Zn dạng tổng số trong đất nông nghiệp ở phường Châu Khê – Từ Sơn – Bắc Ninh 46

Bảng 4.8 Hàm lượng Cd, Cu, Pb, Zn dạng di động trong đất nông nghiệp ở phường Châu Khê – Từ Sơn – Bắc Ninh 48

Bảng 4.9 So sánh biến động hàm lượng KLN dạng tổng số trong đất nông nghiệp chịu ảnh hưởng của làng nghề ở phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh 51

Bảng 4.10 So sánh biến động hàm lượng KLN dạng di động trong đất nông nghiệp chịu ảnh hưởng của làng nghề ở phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh 53

Bảng 4.11 Bảng biểu hệ số tương quan giữa các KLN trong đất với nhau 55

Bảng 4.12 Hệ số tương quan giữa kim loại nặng trong đất với một số tính chất lý, hóa học 56

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 4.1 Hàm lượng Cd tổng số trong đất nông nghiệp 47

Biểu đồ 4.2 Hàm lượng Cu tổng số trong đất nông nghiệp 47

Biểu đồ 4.3 Hàm lượng Pb tổng số trong đất nông nghiệp 47

Biểu đồ 4.4 Hàm lượng Zn tổng số trong đất nông nghiệp 47

Biểu đồ 4.5 So sánh hàm lượng Cd tổng số và di động 50

Biểu đồ 4.6 So sánh hàm lượng Cu tổng số và di động 50

Biểu đồ 4.7 So sánh hàm lượng Pb tổng số và di động 50

Biểu đồ 4.8 So sánh hàm lượng Zn tổng số và di động 50

Biểu đồ 4.9 So sánh nồng độ trung bình của các KLN trong đất với QCVN03:2015/BTNMT 55

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Tên tác giả: Nguyễn Khánh Tân

Tên Luận văn: “Đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp tại

phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh”

Ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60.44.03.01

Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Phương pháp nghiên cứu

* Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp: Các số liệu thứ cấp liên quan tới đặc

điểm, tình hình sản xuất của làng nghề tái chế sắt Châu Khê được chúng tôi thu thập tại UBND phường Châu Khê; Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh

Phương pháp lấy mẫu đất

Để tiến hành nghiên cứu 12 mẫu đất nông nghiệp xung quanh làng nghề tái chế sắt Châu Khê đã được lấy tại hai thời điểm năm 2010 và 2015 Các mẫu đất được lấy tại tầng mặt tuân theo quy trình lấy mẫu của TCVN 5297-1997

Phương pháp phân tích đất

Hàm lượng Cd, Cu, Pb và Zn tổng số được công phá bằng axit HCl và HNO 3 đặc theo tỷ lệ 3:1 Các kim loại nặng (Cd, Cu, Pb và Zn) dễ tiêu được chiết rút bằng axit HCl nồng độ 0,1N theo tỷ lệ axit:đất là 10:1

Phương pháp xử lý số liệu

- Đánh giá chất lượng đất: Nồng độ các kim loại nặng trong đất được so sánh với

QCVN03:2015/BTNMT

- Phân tích thống kê: Các dữ liệu nghiên cứu được tiến hành phân tích thống kê

mô tả, phân tích tương quan

Kết quả chính và kết luận

Điều tra, khảo sát, thu thập các tài liệu, số liệu và lấy mẫu.Điều tra điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của phường Hiện trạng sử dụng đất của khu vực nghiên cứu và TCCP của các KLN trong đất nông nghiệp

Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong đất nông nghiệp.Căn cứ vào QCVN

Sự tích lũy của các KLN (Cu, Zn, Cd) trong đất nông nghiệp có xu hướng gia tăng về hàm lượng tổng số và dễ tiêu (trừ hàm lượng tổng số và dễ tiêu của Pb có xu hướng giảm)

Có sự gia tăng hàm lượng tổng số của Cu và Zn trong khi đó Pb ts và Cd ts lại có xu hướng giảm đi theo thời gian Trong khi đó, hàm lượng KLN dễ tiêu của Cu, Pd và Cd

có xu hướng giảm theo thời gian chỉ duy nhất hàm lượng dễ tiêu của Zn có xu hướng tăng theo thời gian

Kết quả phân tích mối tương quan giữa hàm lượng các KLN trong đất với các tính chất lý, hóa của đất cho thấy dạng KLN tổng số ít có mối liên hệ với tính chất đất, trong khi đó hầu hết các KLN dễ tiêu đều có mối tương quan rõ với tính chất đất

Kết quả phân tích hàm lượng KLN trong đất năm 2015 cao hơn so với 5 năm về trước Điều này chứng tỏ xu hướng tích lũy KLN trong đất nông nghiệp ngày càng cao

và cần được cảnh báo, đặc biệt là sự tích lũy Cu và Zn

THESIS ABSTRACT

Author name: Nguyen Khanh Tan

Thesis title : "Evaluation of heavy metals in agricultural soils of Chau Khe ward, Tu

Son town, Bac Ninh province"

Sector: Enviromental science Code: 60.44.03.01

Name of institution: Vietnam National University of Agriculture

The purpose of the study:

- Assess the accumulation of heavy metals in agricultural soils of Chau Khe ward,

Tu Son town, Bac Ninh province

- Proposed a number of solutions that minimize the impact to the accumulation of heavy metals in agricultural soils of Chau Khe ward, Tu Son town, Bac Ninh province

Research methods:

The method of secondary data collection:

The secondary data regarding the characteristics, production situation of iron recycling Chau Khe village are we collecting in Chau Khe ward; The Department of natural resources and environment, BAC Ninh province

Soil sampling method:

To conduct research in 12 acres of land around the agricultural village of Chau Khe iron recycling have been taken at two times in 2010 and 2015 The soil samples were taken in the face of the sampling process standard Viet Nam 5297-1997

Methods of soil analysis:

Concentrations of Cd, Cu, Pb and Zn total was the destruction by the acid HCl and HNO3 characteristics according to the ratio 3:1 Energy metals (Cd, Cu, Pb and Zn) easy goal are plant extracts by acid-HCl concentration of 0, 1N acid in proportion: the land is 10:1

* Data processing method:

- Evaluate the quality of the land: the concentration of heavy metals in the soil are compared with regulations 03:2015 Ministry of Natural Resources and Environment

- Statistical analysis: The study data was conducted analysis of descriptive statistics, correlation analysis

* The main results and conclusions:

Census, survey, collect the materials, data and samples natural conditions survey, socio-economics of the ward The current state of land use of the area of research and of the standard enable heavy metals in agricultural land

Assessment of pollution of heavy metals in agricultural soil Based on the regulations 03 environment 2015 Ministry of Natural Resources and Environment Propose a number of solutions in order to limit the amount of agricultural land in heavy metals Chau Khe ward, Tu Son town, BAC Ninh province

The average concentrations of Cd, Cu, Pb, heavy metals Zn in agricultural soil of Chau Khe under the maximum permitted threshold However more content Zn the total was higher 1,63 rolling compate to 2010 years

The accumulation of the heavy metals (Cu, Zn, Cd) in agricultural soils tend to increase the total content and digestible (minus the total concentration and digestible of

Pb tend to fall)

There is the increase of the total content of Cu and Zn in the meantime Pb ts and

Cd ts back tends to decrease over time Meanwhile, the easy target of heavy metals Cu,

Pd and Cd tend to reduce over time the only easy target concentrations of Zn tend to increase over time

The result analysis of correlation giữu of the heavy metals in soil with the soil's chemistry, physical properties and shows total heavy metals form had little relation with soil properties, whereas most of the heavy metals easy goals have a clear correlation with soil properties

Results analysis of the heavy metals in soil in 2015 compared to 5 years ago This demonstrates the tendency to accumulate heavy metals in increasing agricultural land and the need to be alert, especially the accumulation of Cu and Zn

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Môi trường ngày nay không còn là vấn đề của mỗi quốc gia mà đã trở thành vấn đề toàn cầu Bảo vệ môi trường được xem như một tiêu chuẩn đạo đức, một điều kiện để phát triển của một cá nhân, một cộng đồng, một quốc gia Trên thế giới, ngay từ năm đầu của thập kỷ 70 môi trường đã được đưa thành chương trình quốc tế Hội nghị quốc tế về môi trường đầu tiên tại Stokhom – Thụy Điển vào năm 1972 đã khẳng định: nguyên nhân của những vấn đề môi trường là do sự yếu kém phát triển Các nước đang phát triển trong chiến lược phát triển kinh tế của mình phải gắn với bảo vệ môi trường Từ hội nghị này vấn đề môi trường đã được các quốc gia thừa nhận như một nguyên tắc: ‘‘ Môi trường, phát triển và hạnh phúc nhân loại là mục tiêu phấn đấu của cộng đồng các dân tộc”

Trong những năm gần đây, nhờ từng bước thực hiện quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước cùng với nền kinh tế thị trường, Việt Nam đã có những bước tiến rõ rệt Tuy nhiên, khi nền kinh tế - xã hội phát triển, dân số gia tăng, kèm theo áp lực của cơ chế thị trường đã không tránh khỏi nhưng tư duy kinh tế thiếu cân nhắc, vượt khỏi tầm kiểm soát của Nhà nước trong nhiều lĩnh vực, dẫn đến những hành động duy ý chí do chạy theo lợi nhuận trước mắt mà không lo hậu quả sau này, đặc biệt là trong khai thác sử dụng và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên, trong đó có tài nguyên đất

Tổng diện tích đất nông nghiệp của nước ta là 9.345.346 ha chiếm 28,4% tổng diện tích đất tự nhiên (Nguyễn Văn Bồng, 2002) Vì vậy ô nhiễm đất nông nghiệp là vấn đề cần được quan tâm Nguyên nhân gây ô nhiễm đất được xác định một cách tổng quát là do chất thải sinh hoạt, sản xuất công, nông nghiệp Trong đó, sự tích lũy KLN trong đất nông nghiệp đang là một vấn đề cần được quan tâm thỏa đáng đặc biệt là khu vực xung quanh các nhà máy, xí nghiệp, các khu cụm công nghiệp, làng nghề truyền thống, khu dân cư

Nằm ở phía tây của thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh, cách trung tâm thị xã 3km và giáp với thủ đô Hà Nội Phường Châu Khê vốn nổi tiếng cả nước với hoạt động tái chế sắt có từ lâu đời Theo số liệu thống kê của phòng Tài nguyên

và Môi trường thị xã Từ Sơn năm 2015, tổng diện tích đất tự nhiên của phường

là 495.86 ha, trong đó diện tích đất nông nghiệp là 287,56 ha, chiếm 57,99 %,

tổng diện tích tự nhiên (Phòng Tài nguyên và Môi trường thị xã Từ Sơn năm (2015) Kể từ những năm 90 của thế kỷ trước do tác động của nền kinh tế thị trường mà hoạt động tái chế sắt ở Đa Hội, Châu Khê phát triển mạnh mẽ cả về quy mô và sản lượng Vì vậy phường Châu Khê trở thành một trong những khu vực có nguy cơ bị ô nhiễm môi trường rất cao, đặc biệt là ô nhiễm KLN trong đất, dưới sự hướng dẫn của cô giáo PGS.TS Hồ Thị Lam Trà, chúng tôi tiến hành

nghiên cứu đề tài : “ Đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp tại

phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh”

1.2 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI

* Yêu cầu của đề tài

- Đánh giá được đúng thực trạng kim loại nặng (Cu, Cd, Pb, Zn) trong đất nông nghiệp của phường Châu Khê thông qua số liệu điều tra, phân tích

- Các mẫu đất được lấy trên đất sản xuất nông nghiệp tại phường Châu Khê

- Trong quá trình nghiên cứu tác giả không phân tích hàm lượng Fe trong đất nông nghiệp tại phường Châu Khê do trong QCVN 03 – MT:2015/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép của một số kim loại nặng trong đất, không có nêu trong bảng giá trị giới hạn hàm lượng tổng số của một số kim loại nặng trong tầng đất mặt Bên cạnh đó theo kết quả nghiên cứu của Ho Thi Lam Tra and Kazuhiko Egashira 1999 cho thấy Fe và Zn có tính tương quan rất chặt chẽ với nhau do đó trong quá trình nghiên cứu nếu kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng

Zn trong đất nông nghiệp tại phường Châu Khê cao thì chứng tỏ hàm lượng Fe tích

tụ trong đất cũng cao

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 KHÁI NIỆM KIM LOẠI NẶNG

Theo Liên hiệp Hóa học thuần túy và ứng dụng (IUPAC): ‘‘Kim loại nặng là những nguyên tố kim loại có tỷ trọng lớn hơn 5mg/cm 3 và kim loại nhẹ là những nguyên tố có tỷ trọng nhỏ hơn 5mg/cm 3 ” (Lê Huy Bá, 2008)

Một số nguyên tố kim loại nặng thường gặp như: chì (Pb), sắt (Fe), đồng (Cu), kẽm (Zn), thủy ngân (Hg), Crôm (Cr), cadimi (Cd)… Các nguyên tố kim loại nhẹ natri (Na), magie (Mg), canxi (Ca), kali (K)…

Các nguyên tố kim loại nặng là thành phần tự nhiên của vỏ trái đất Các nguyên tố này nguy hiểm do chúng có xu hướng tích lũy sinh học Việc tích lũy sinh học có nghĩa là một sự tăng lên về nồng độ của một chất trong cơ thể sinh vật theo thời gian, và được so sánh với nồng độ ở môi trường xung quanh

2.2 THỰC TRẠNG MÔI TRƯỜNG

2.2.1 Thực trạng môi trường thế giới

Ngày nay, các hiểm họa và thách thức về môi trường không còn là giới hạn trong phạm vi của từng quốc gia hay từng khu vực mà đã mang tính tính toàn cầu Năm 1992, 165 quốc gia đã tham dự Hội nghị Thượng đỉnh về môi trường và phát triển của Liên Hiệp Quốc tổ chức ở Rio de Janeiro (Braxin), báo động cho toàn thể nhân loại biết rằng sự phát triển mạnh mẽ kinh tế trên thế giới ở thế kỷ 20 đã làm thay đổi khí hậu trái đất theo chiều hướng xấu đi Đến năm 1997, hội nghị toàn cầu tại Kyoto (Nhật Bản) đã đưa ra kế hoạch giảm lượng khí thải độc hại, ngăn chặn

hiện tượng ‘‘hiệu ứng nhà kính’’ làm cho trái đất nóng lên và gây ra các thảm hoạ

môi trường toàn cầu; và các hội nghị được tổ chức ở The Hague (Hà Lan) năm 2000

và Bonn (Đức) năm 2001 để tiếp tục công việc trên Môi trường thế giới trong những năm đầu thế kỷ 21 đang phải đương đầu với hàng loạt các vấn đề sau:

2.2.1.1 Khí hậu toàn cầu biến đổi và tần suất xuất hiện thiên tai gia tăng

Vào cuối năm 1990, mức phát tán dioxin cacbon (CO2) hàng năm xấp xỉ bằng 4 lần mức phát tán năm 1950 và hàm lượng CO2 đã đạt đến mức cao nhất trong những năm gần đây Theo đánh giá của Ban Liên Chính phủ về biến đổi khi hậu thì

có bằng chứng cho thấy ảnh hưởng rất rõ rệt của con người đến khi hậu toàn cầu Những kết quả dự báo gồm việc dịch chuyển của các đới khí hậu, những thay đổi trong thành phần loài và năng suất của hệ sinh thái, sự gia tăng các hiện tượng trong

thời tiết khắc nghiệt và những tác động đến sức khỏe con người Các nhà khoa học cho biết, trong vòng 100 năm trở lại đây, trái đất đã nóng lên có thể mang lại những bất lợi, đó là:

- Mực nước biển có thể dâng lên cao 25-140cm, do sự tan băng và sẽ nhấn chìm một vùng ven biển rộng lớn, làm mất đi nhiều vùng sản xuất nông nghiệp, dẫn đến đói nghèo, đặc biệt ở các nước đang phát triển (Lê Văn Khoa, 2003)

- Thời tiết thay đổi dẫn đến gia tăng tần xuất thiên tai như gió, bão, hỏa hoạn

và lũ lụt Điều này không chỉ ảnh hưởng đến sự sống của loài người một cách trực tiếp và gây ra những thiệt hại về kinh tế mà còn gây ra nhiều vấn đề môi trường nghiêm trọng khác Các trận hỏa hoạn tự nhiên không kiểm soát được vào các năm

từ 1996 – 1998 đã thiêu hủy nhiều rừng ở Braxin Canada, Khu tự trị

Nội Mông ở Đông bắc Trung Quốc, Inđônêxia, Italia, Mêhicô, Liên Bang Nga

và Mỹ Những tác động của các vụ cháy rừng đối với dân Đông Nam Á là 1,4 tỷ USD, các vụ cháy rừng còn đe dọa nghiêm trọng tới đa dạng sinh hoạt (Lê Văn Khoa, 2003)

Vấn đề giữ gìn tầng ôzôn có vai trò sống còn đối với nhân loại Tầng ôzôn có vai trò bảo vệ, chặn đứng các tia cực tím có ảnh hưởng trực tiếp tới đời sống của con người và các loài sinh vật trên trái đất Bức xạ cực tím có nhiều tác động, hầu hết mang tính chất phá hủy đối với con người, động vật và thực vật cũng như các loài vật liệu khác, khi tầng ôzôn tiếp tục bị suy thoái, các tác động này càng trở nên tồi

tệ Ví dụ, mức cạn kiệt tầng ôzôn là 10% thì mức bức xạ tia cực tím ở các bước sóng gây phá hủy tăng 20% Bức xạ tia cực tím có thể gây hỏng mắt, làm đục thủy tinh thể và phá hoại võng mạc, gây ung thư da, làm tăng các bệnh về đường hô hấp Đồng thời bức xạ tia cực tím tăng lên được coi là nguyên nhân làm suy giảm các hệ

số miễn dịch của con người và động vật, đe dọa tới đời sống của động và thực vật nổi trong môi trường nước nhờ quá trình chuyển hóa qua quang hợp để tạo ra thức

ăn trong môi trường thủy sinh (Lê Văn Khoa, 2003)

2.2.1.3 Tài nguyên bị suy thoái

Rừng, đất rừng và đồng cỏ hiện vẫn đang bị suy thoái hoặc bị triệt phá mạnh

mẽ, đất hoang bị biến thành sa mạc Sa mạc Sahara có diện tích rộng 8 triệu km2, mỗi năm tăng thêm 6-7 km2 Một bằng chứng mới cho thấy, sự biến đổi khí hậu cũng là nguyên nhân gây thêm tình trạng xói mòn đất ở nhiều khu vực Gần đây,

250 nhà thổ nhưỡng học được Trung tâm Thông tin và Tư liệu Quốc tế Hà Lan tham khảo lấy ý kiến cho rằng, khoảng 350 triệu ha đất màu mỡ (gần bằng diện tích của Tây Âu) đã bị suy thoái do bàn tay của con người, làm mất đi tính năng sản xuất nông nghiệp Khoảng 910 triệu ha đất tốt (tương đương diện tích của Ôxtraylia)

sẽ bị suy thoái ở mức trung bình, giảm tính năng sản xuất và nếu không có biện pháp cải tạo thì quỹ đất này sẽ bị suy thoái ở mức độ mạng trong tương lai gần Theo tổ chức Lương thực Thực phẩm thế giới (FAO) thì trong vòng 20 năm tới, hơn 140 triệu ha đất (tương đương với diện tích của Alaska) sẽ bị mất đi giá trị của trồng trọt và chăn nuôi Đất đai ở hơn 100 nước đang chuyển sang dạng hoang mạc, nghĩa là có khoảng 900 triệu người đang bị đe dọa Trên phạm vi toàn toàn cầu, khoảng 25 tỷ tấn đất đang bị cuốn trôi hàng năm vào các sông ngòi

và biển cả (Lê Văn Khoa, 2003)

- Sự phá hủy rừng vẫn đang diễn ra với mức độ cao, trên thế giới diện tích rừng có khoảng 40 triệu km2, song cho đến nay diện tích này đã bị mất đi một nửa, trong số đó, rừng ôn đới chiếm khoảng 1/3 và diện tích rừng nhiệt đới 2/3

Sự phá hủy rừng xảy ra mạnh, đặc biệt ở những nước đang phát triển Chủ yếu do nhu cầu khai thác gỗ, củi, nhu cầu lấy đất nông nghiệp và cho nhiều mục đích khác (Lê Văn Khoa, 2003) Ở các nước phát triển, diện tích rừng tăng 9 triệu ha, con số này còn quá nhỏ so với diện tích rừng đã bị mất đi Chất lượng của những khu rừng còn lại đang bị đe dọa bởi nhiều sức ép do tình trạng gia tăng dân số, mưa axit, nhu cầu khai thác gỗ củi và cháy rừng Nơi cư trú của các loài sinh vật

bị thu hẹp, bị tàn phá, đe dọa tính đa dạng sinh học ở các mức độ về gien, các giống loài và các hệ sinh thái (Lê Văn Khoa, 2003)

2.2.1.4 Ô nhiễm môi trường đang xảy ra ở quy mô rộng

Sự phát triển đô thị, KCN, du lịch và việc đổ bỏ các loại chất thải vào đất, biển, các thủy vực đã gây ô nhiễm môi trường ở quy mô ngày càng rộng, đặc biệt

là các khu đô thị Nhiều vấn đề môi trường tương tác với nhau ở các khu vực nhỏ, mật độ dân số cao Ô nhiễm môi trường không khí, rác thải, chất thải nguy hại, ô nhiễm tiếng ồn và nước đang biến những khu vực này thành các điểm nóng

về môi trường Khoảng 30-60% dân số đô thị ở các nước có thu nhập thấp vẫn còn thiếu nhà ở và các điều kiện vệ sinh Lượng nước ngọt đang khan hiếm trên hành tinh cũng bị chính con người làm tổn thương, một số nguồn nước bị nhiễm nặng đến mức không còn khả năng hoàn nguyên

Hiện nay, đại dương đang bị biến thành nơi chứa rác khổng lồ của con người, nơi chứa đựng đủ các loại chất thải của nền văn minh kỹ thuật, kể cả chất thải hạt nhân Việc đổ các chất thải xuống biển đang làm ô nhiễm các khu vực ven biển trên toàn thế giới, gây hủy hoại các hệ sinh thái như đất ngập nước, rừng ngập mặn và các dải san hô

Trên thế giới, nhiều vùng đất đã được xác định là bị ô nhiễm Ví dụ, ở Anh chính thức xác nhận 300 vùng với diện tích 10.000 ha bị ô nhiễm, tuy nhiên trên thực tế có tới 50.000 – 100.000 vùng với diện tích khoảng 100.000 ha bị ô nhiễm Còn ở Mỹ, có khoảng 25.000 vùng, Hà Lan là 6.000 vùng đất bị ô nhiễm cần phải xử lý (Lê Văn Khoa, 2003)

2.2.1.5 Sự gia tăng dân số

Con người là chủ của trái đất, là động lực chính làm tăng thêm giá trị của các điều kiện kinh tế - xã hội và chất lượng cuộc sống Tuy nhiên, xung lượng gia tăng dân số hiện nay ở một số nước đi đôi với đói nghèo, suy thoái môi trường và tình hình kinh tế bất lợi đã gây ra xu hướng làm mất cân bằng nghiêm trọng giữa dân số và môi trường

Đầu thế kỷ XIX, dân số thế giới mới có 1 tỷ người nhưng đến năm 1999

đã tăng lên 6 tỷ người, trong đó trên 1 tỷ người trong độ tuổi 14-24 tuổi Mỗi năm dân số trên thế giới tăng khoảng 6,9-7,4 tỷ người và đến năm 2025 dân số sẽ

là 8 tỷ người 95% dân số tăng thêm nằm ở các nước đang phát triển, do đó các nước này sẽ phải đối mặt với những vấn đề nghiêm trọng cả về kinh tế, xã hội, đặc biệt là môi trường sinh thái Việc giải quyết những hậu quả do dân số tăng của những nước này có lẽ còn khó khăn gấp nhiều lần những xung đột về chính trị trên thế giới (Lê Văn Khoa, 2003)

2.2.1.6 Sự suy giảm đa dạng sinh học

Các loài động thực vật qua quá trình tiến hóa hàng trăm triệu năm đã và đang góp phần quan trọng việc duy trì sự cân bằng môi trường sống trên trái đất,

ổn định khí hậu, làm sạch các nguồn nước, hạn chế xói mòn đất, làm tăng độ phì nhiêu cho đất Sự đa dạng của tự nhiên cũng là nguồn thực phẩm lâu dài của con người và là nguồn gien phong phú để tạo ra các giống loài mới Tuy nhiên, nhân loại đang phải đối mặt với một thời kỳ tuyệt chủng lớn nhất của các loài động thực vật Thảm họa này tiến triển nhanh nhất và có hậu quả rất nghiêm trọng Theo tính toán, trên thới giới có 492 chủng quần thực vật có tính chất di truyền độc đáo đang

bị đe dọa tuyệt chủng Sự đe dọa không chỉ riêng đối với động vật và thực vật

hoang dại mà trong nhiều thập kỉ gần đây với cuộc cách mạng xanh trong nông nghiệp, công nghiệp hóa đã làm biến mất nhiều giống loài địa phương quý hiếm, 1.500 giống lúa địa phương đã bị tuyệt chủng trong 20 năm qua ở Inđônêxia Đối với vật nuôi trên toàn cầu, đã có 474 giống vật nuôi đươc coi là quý hiếm và tổng cộng đã có 617 giống vật nuôi đã tuyệt chủng (Lê Văn Khoa, 2003)

Ngoài ra còn xuất hiện nhiều vấn đề môi trường khác nữa như sức khỏe và định cư, ô nhiễm biển, quan hệ kinh tế, an ninh và môi trường…

2.2.2 Thực trạng môi trường Việt Nam

2.2.2.1 Ô nhiễm môi trường đất

Ô nhiễm môi trường đất được xem là tất cả các hiện tượng làm nhiễm bẩn môi trường đất bởi các chất gây ô nhiễm Đất bị ô nhiễm có thể phân loại theo nguồn gốc phát sinh, hoặc các tác nhân gây ô nhiễm: do chất thải sinh hoạt, do hoạt động công nghiệp, do hoạt động nông nghiệp, do chất độc hóa học… Ô nhiễm đất sẽ làm đảo lộn cân bằng sinh thái, các chất dinh dưỡng và phá hủy cấu trúc của đất, dưới đây là một nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm đất:

* Ô nhiễm do tác nhân sinh học

Những tác nhân sinh học có thể làm ô nhiễm đất, gây ra bệnh ở người và động vật như Trực khuẩn lỵ, thương hàn hoặc amip, ký sinh trùng (giun, sán…) Sự

ô nhiễm này phát sinh là do những phương pháp đổ bỏ chất thải nguy hoặc sử dụng phân bắc tươi, bùn ao tươi, bùn kênh dẫn chất thải sinh hoạt bón trực tiếp cho đất Hiện nay, ở các vùng nông thôn miền Bắc, tập quán sử dụng phân bắc và phân chuồng tươi trong canh tác vẫn còn phổ biến Chỉ tính riêng trong nội thành

Hà Nội, hàng năm lượng phân bắc thải ra khoảng 550.000 tấn, trong khi đó, công

ty Vệ sinh môi trường chỉ đảm bảo thu được 1/3, số còn lại được nông dân chở

về bón cho cây trồng gây mất vệ sinh và gây ô nhiễm đất Ở các vùng nông thôn phía nam, đặc biệt là vùng đồng bằng song cửu long, phân tươi ở một số nơi còn được coi là nguồn thức ăn cho cá (Lê Văn Khoa, 2003)

Tại vùng trồng rau Mai Dịch (Từ Liêm, Hà Nội) mật độ trứng giun đũa là 27,4 trứng/100g đất; trứng giun tóc là 3,2 trứng/100g đất Theo điều tra của Viện Thổ nhưỡng – Nông hóa (1993-1994), tại một số vùng trồng rau, nông dân chủ yếu sử dụng phân bắc tươi với liều lượng khoảng từ 7-12 tấn/ha Do vậy, trong 1 lít nước mương máng khu trồng rau có tới 360 E.coli, ở nước giếng công cộng là

20, còn trong đất lên tới 2.105/100g đất Chính vì thế, khi điều tra sức khỏe người trồng rau thường xuyên sử dụng phân bắc tươi cho thấy có tới khoảng 60%

số người tiếp xúc với phân bắc từ 5-20 năm; 26,7% tiếp xúc trên 20 năm làm cho 53,3% số người được điều tra có triệu trứng thiếu máu(nam 37%, nữ 62,5%); 60% số người bị bệnh ngoài da (nam 27,8%; nữ 72,2%) Như vậy ở Việt Nam, tình hình đất bị nhiễm trứng giun ký sinh, nhiễm trùng vi sinh vật nổi lên ở từng nơi, từng lúc, nhất là ở vùng nông thôn và vùng trồng rau hàng hóa…(Hội khoa học đất Việt Nam, 2000)

* Ô nhiễm đất do chất thải công nghiệp

Các chất thải công nghiệp có thể ở dạng lỏng, khí hoặc dạng rắn, có thể là chất vô cơ, hữu cơ, xà phòng, thuốc nhuộm, kiềm hoặc axit… đặc biệt nguy hiểm

là các kim loại nặng như chì, thủy ngân, asen…

Ô nhiễm đất do nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, rác thải, bụi, khói ở một số vùng sản xuất nông nghiệp ven đô Hà Nội, Nha Trang, Thành phố

Hồ Chí Minh, thành phố Cần Thơ, Khu công nghiệp Việt Trì… đã được ghi nhận

là đang trở thành vấn đề môi trường cấp bách và đang gia tăng theo tốc độ đô thị hóa và phát triển công nghiệp Hiện trạng ô nhiễm đất xung quanh các lò gạch, ngói, gốm sứ, nhà máy luyện kim mà theo kết quả nghiên cứu bước bước đầu của

Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường (1995) trước đây đã cho thấy các chất độc hại như cacbonmonooxyt, asbestos, berillum, thủy ngân, asen, KLN tích lũy trong đất theo chiều hướng ngày càng tăng, xâm nhập vào nông sản, thực phẩm… gây ô nhiễm môi trường

Đất càng ở gần trung tâm công nghiệp, nhà máy thì khả năng bị ô nhiễm càng lớn Khi đất bị ô nhiễm, thực vật, nước uống cho vật nuôi bị nhiễm độc rồi gây ảnh hưởng đến con người Nhiều loài sinh vật trong đất có ích bị tiêu diệt như : giun đất, côn trùng có ích, vi sinh vật đất…(Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường, 2001)

Đất của mội số vùng kế cận một số khu công nghiệp ở Hà Nội, Thái Nguyên, khu hóa chất Đức Giang, khu công nghiệp Văn Điển, Việt Trì, Biên Hòa… đã có hiện tượng bị ô nhiễm do các loại chất thải Ví dụ, đất ở quanh khu nhà máy Văn Điển, hóa chất Đức Giang, hàm lượng sunphat tích lũy trong đất một phần có nguồn gốc từ khói nhà máy, bụi, khói xăng của các phương tiện giao thông cơ giới (Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường, 2001)

* Ô nhiễm đất do phân hóa học

Do áp lực của sự gia tăng dân số, nguồn tài nguyên đất bị thu hẹp, cộng với xu thế giảm độ phì của đất đã dẫn đến việc gia tăng số lượng sử dụng phân

bón để đạt được sản lượng nông nghiệp lớn hơn Việt Nam là một trong những nước đang phát triển, có bình quân thu nhập đầu người thấp, nông nghiệp chiếm một vai trò quan trọng với 75% lao động và 80% dân số sống về nông nghiệp do vậy việc sử dụng phân bón trong nông nghiệp, đặc biệt là phân hóa học ngày một tăng lên

Lượng phân hóa học ở Việt Nam được sử dụng ở mức trung bình là 62,7 kg/ha vào năm 1985 và 73,5kg/ha vào năm 1990 Hiện nay mức sử dụng phân bón hóa học ở Việt Nam chưa cao, tuy nhiên ở một số vùng sản xuất rau thâm canh, phân bón hóa học đã bị lạm dụng quá mức, gây mất cân đối dinh dưỡng đối với cây trồng, làm giảm chất lượng nông sản và làm suy thoái đất vùng sản xuất rau như Hà Nội, Đà Lạt…(Hội khoa học đất Việt Nam, 2000)

Trong việc sử dụng phân hóa học, nếu biết dùng đúng loại phân, đúng cách, đúng đất thì sẽ cho hiệu quả cao, nhưng thực ra phân bón hóa học thiếu tác dụng tổng hợp toàn diện và bền vững như phân hữu cơ Bởi vì phân hóa học chỉ chứa một vài chất dinh dưỡng cần thiết chiếm 5-10% hoặc nhiều lắm là 20-30% lượng phân đem bón Phần còn lại là những chất khồng cần thiết cho cây trồng mà có khi còn gây độc cho cây hoặc làm cho chai cứng đất nhất là khi dùng quá liều Ví dụ, phân lân là loại phân hóa học khó hòa tan trong nước, chỉ có khoảng 10% lân bón vào đất là có thể hòa tan được cho cây hút Hơn 90% lượng phân bón vào đất không hòa tan trong nước được tích trữ lại trong đất là nguồn gây ô nhiễm môi trường đất Chúng làm thay đổi thành phần và tính chất đất, nếu sử dụng không hợp lý sẽ làm chai cứng đất, làm chua đất, làm thay đổi cân bằng dinh dưỡng giữa đất với cây trồng Mặt khác khi đất đã bão hòa các chất, chúng sẽ xâm nhập vào nguồn nước, vào khí quyển gây ô nhiễm …(Hội khoa học đất Việt Nam, 2000) Các loại phân đạm và kali thì ngược lại, dễ hòa tan, có thể hòa tan trong nước để tưới cho cây, nhưng cũng chỉ có một phần đạm và kali được cây sử dụng, phần thừa của phân mà cây không cần dùng như các gốc sunphat sẽ bị giữ lại trong đất cũng làm cho đất chua thêm hoặc bị trôi thấm vào đất, vào nước, làm ô nhiễm nguồn đất, nguồn nước gây độc hại cho sản xuất và sinh hoạt

* Ô nhiễm đất do hóa chất bảo vệ thực vật

Trong cả nước, bình quân từ năm 1976 – 1980 đã sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật 5.100 tấn/ năm, từ 1981-1985 bình quân 3.920 tấn/năm, ước tính hiện nay khoảng 50.000 tấn/ năm Mức độ sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật theo đổi theo vùng cây trồng(lúa, rau, cây công nghiệp) Vùng trồng rau sử dụng

HCBVTV với tần suất lớn gấp nhiều lần so với vùng trồng lúa Ví dụ, ở vùng trồng râu Mai Dịch và Tây Tựu (Từ Liêm, Hà Nội), Đà Lạt (Lâm Đồng) trong mỗi vụ lúa phun thuốc từ 1-3 lần, ở vùng trồng lúa ĐBSCL mỗi vụ phun thuốc từ 2-5 lần …(Hội khoa học đất Việt Nam, 2000)

Đa số các HCBVTV phân hủy trong nước rất chậm (từ 6 -24 tháng), tạo ra

dư lượng đáng kể ở trong đất Trung bình có khoảng 50% lượng thuốc trừ sâu được phun đã rớt xuống đất và lôi cuốn và chu trình đất – cây – động vật – người Theo Lichtenstein (1961) 1 năm sau khi phun, DDT còn 80%, Lindan còn 60%, Aldrin còn 20%; sau 3 năm DDT còn 50% Clo hữu cơ tồn tại trong đất từ 4-15 năm, cacbonat từ 1-2 năm …(Hội khoa học đất Việt Nam, 2000)

Việc tăng cường sử dụng các chất hóa học có tác động mạnh đến môi trường đất, gây hại đến nhiều cho hệ sinh vật sống trong đất, các loài động thực vật sống trên đất làm nhiễu loạn cân bằng sinh học Đất thiếu sinh vật sống trở lên môi trường trơ, gây cản trở cho việc sử dụng đất lâu dài và gián tiếp tác động tiêu cực đến cây trồng

* Ô nhiễm đất do chất độc hóa học

Theo thống kê của chính phủ Mỹ, gần 50% diện tích rừng và đất canh tác ở miền nam Việt Nam đã bị rải chất độc hóa học từ 1 lần trở lên Mỹ đã sử dụng 72 triệu lít chất làm rụng lá và diệt cỏ có nồng độ cao, trong đó có chất độc màu da cam có chứa dioxin chiếm 60%, chất trắng chiếm 13% và chất xanh chiếm 27% Cùng với 15 triệu tấn bom đạn cũng được thả xuống đã hủy diệt hàng triệu ha rừng và đất trồng trọt, nhiễm độc nhiều nguồn nước, gây tổn hại nghiêm trọng về

số lượng và chủng loại các sinh vật, đặc biệt là gây hậu quả nghiêm trọng về sức khỏe con người … (Hội khoa học đất Việt Nam, 2000)

2.3 NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

2.3.1 Những nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới

Đất bị ô nhiễm do nhiều nguyên nhân khác nhau: do hậu quả từ các hoạt động của con người thuộc nhiều lĩnh vực như công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, tai biến của thiên nhiên, do chiến tranh… Ô nhiễm đất là vấn đề thời sự của quốc tế hiện nay, được nhiều nhà khoa học của nhiều nước trên thế giới đặc biệt quan tâm như Vương Quốc Anh, Hàn Quốc, Nhật Bản, Australia, New – Zealand, Đức, Trung Quốc, Mỹ và nhiều nước khác

Theo Galloway và Freedmas (1982) thì sự phát thải của một số nguyên tố

kim loại nặng từ các hoạt động tự nhiên và nhân tạo trên thế giới hàng năm được thể hiện trong bảng sau đây:

Bảng 2.1 Sự phát thải toàn cầu của một số nguyên tố kim loại nặng

2.3.1.1 Đất bị ô nhiễm kim loại nặng do nguyên nhân tự nhiên

Theo Mitchell (1964) đá macma và biến chất là nguồn chứa nhiều KLN nhất trong tự nhiên và là nguồn cung cấp kim loại cho đất Các loại đá này chiếm tới 95% bề mặt trái đất, còn lại 5% là các đá thứ sinh Đối với đá nguyên sinh, 80% là đá phân lớp, 15% là đá cát mẹ, và 5% là đá vôi Vai trò quan trọng của các

đá thứ sinh là khoáng vật mẹ trong quá trình hình thành đất chiếm đến 75% bề mặt trái đất Khả năng trao đổi của KLN với cây trồng và hệ sinh thái quay vòng phụ thuộc vào trạng thái phong hóa của đá Đá cát kết bao gồm nhiều khoáng vật khó

bị phong hóa do vậy chỉ cung cấp một lượng nhỏ nhất các KLN trong đất Một vài loại khoáng dễ bị phong hóa từ các đá macma và metamorphic, bao gồm olivine, hornblende, augite, cung cấp một lượng khá lớn các KLN

Bảng 2.2 Thành phần kim loại nặng của một số khoáng vật

Trạng thái phong hóa Khoáng vật Hiện diện KLN

Dễ bị phong hóa Olivine Đá macma Cu, Zn

Augite Đá siêu Bazơ, bazơ núi lửa Cu, Zn, Pb

Hornblende Đá macma và biến chất Cu, Zn Albite Coase, intermediate igneous rocks Cu

Orthoclase Đá macma axít Cu Muscovite Granite, phiến thạch, thủy tinh Cu Khả năng ổn định

khoáng tăng

Magnetite Đá macma và biến chất Zn

Nguồn: Alter Mitchell (1964)

Bảng 2.3 Hàm lượng kim loại nặng trong không khí tại các khu vực núi lửa

Khoảng 6,6% Pb và các kim loại khác đi vào đất từ không khí nguồn gốc chủ yếu là hoạt động liên quan đến núi lửa và thông qua các quá trình hóa sinh xảy ra trong nước và đất Tổng lượng Pb trầm tích từ không khí và từ các khu vực nông thôn nằm trong khoảng từ 3,1-31 mg m-1/ năm và 27-140 mg m-1/ năm

từ các khu vực đô thị và công nghiệp (Nguồn Trịnh Quang Huy, 2009)

2.3.1.2 Đất bị ô nhiễm kim loại nặng do sản xuất nông nghiệp

Nồng độ Cd trong đất nông trại chuyên sử dụng những nguồn nước tưới và bùn thải phân bón ở Anh, Mỹ, Hà Lan lần lượt là 1,5 - 167ppm; 2,6 - 8,3 ppm và 7,3 - 8,1 ppm Còn hàm lượng Pb trong bùn thải là 50 - 3000 ppm, phân lân 7 -

225 ppm, vôi 20 - 1250 ppm, phân đạm 2 - 27 ppm, phân chuồng 6,6 - 15 ppm, thuốc BVTV là 60 ppm (Đặng Kim Chi, 2006; Trần Văn Chính và cs., 2006; Lê Huy Bá, 2008)

Tại Mỹ, việc sử dụng bùn thải được tính toán dựa trên thành phần KLN và khả năng trao đổi cation (CEC) của đất Đối với Cd, khả năng giữ tối đa của đất

là 5.5 kg Cd ha-1 đối với đất có CEC<5 meq 100 g-1; 11 kg Cd ha-1 đối với CEC

= 5 -15 meq 100 g-1; và 22 kg Cd ha-1 đối với CEC > 15 meq 100 g-1 (cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ, 1979) Xử lý bùn cặn chỉ loại bỏ một tỉ lệ nhỏ các kim loại nặng, khoảng 25% Cd, 23% Cu và chỉ 7% Pb (Baker, 1990), bùn cặn vẫn chứa một hàm lượng khá lớn các kim loại vết đưa vào đất hoặc cây trồng Liên

minh Châu Âu khuyến cáo rằng chỉ nên sử dụng bùn cặn trong nông nghiệp khi nồng độ kim loại nặng < 4000 mg Zn g-1 (giá trị bắt buộc), 2500 mg Pb g-1 (giá trị khuyến cáo) Hay nói một cách khác, hàm lượng đưa vào đất của Zn là 30kg

Zn ha/năm và Pb: 10-15 kg Pb ha/năm

Phân phốt phát vô cơ là nguồn quan trọng góp phần tăng hàm lượng Cd và một số kim loại nặng khác như Cr và Pb trong đất nông nghiệp Alloway (1990) cho rằng tất cả các đất thâm canh bón phân phốt pho sẽ làm tăng hàm lượng Cd trong đất Các kết quả nghiên cứu của Alloway chỉ ra rằng các loại đá chứa phốt pho của Senegal và Togo có hàm lượng Cd cao nhất 255 tấn và 160 tấn Trên thế giới, Nriagu (1980) dự báo phân phốt pho với hàm lượng trung bình 7 mg g-1, đi vào môi trường khoảng 660 tấn Cd/ năm (Trịnh Quang Huy, 2009)

Campbell và các cs (1983) so sánh kim loại nặng bị phát tán bởi tự nhiên

và các hoạt động sản xuất của con người vào không khí cho thấy tốc độ phát thải bởi con người lớn hơn các quá trình tự nhiên 15 lần – Cd, >100 lần – Pb, 13 lần –

Nghiên cứu của Rutherford và Bray (1979) đã cho thấy nồng độ tổng số của các kim loại Ni, Cu và Zn trong đất đo được là khá cao tại khoảng cách 3,5 km từ nhà máy luyện Ni Nghiên cứu các nồng độ của kim loại trong thực vật gần các nhà máy luyện Pb - Zn tại Avonmouth nước Anh cho thấy nồng độ của các kim loại Pb, Zn và Cd trong lúa mạch là 225 mg Pb g-1, 1600 mg Zn g-1 và 50 mg Cd

g-1, nồng độ của các kim loại này giảm theo khoảng cách từ nhà máy cụ thể tại khoảng cách 13 km nồng độ của các kim loại trong đất là 25 mg Pb g-1, 200 mg

Zn g-1 và 5 mg Cd g-1 Các tác giả cũng tìm thấy sự suy giảm nồng độ của các kim loại Cd và Zn trong thực vật theo khoảng cách rõ nét hơn đối với Pb (Trịnh Quang Huy, 2009)

Các hoạt động khai mỏ cũng thải ra một lượng lớn các kim loại nặng như

Pb góp phần gây ô nhiễm đất Lượng phát thải Pb từ hoạt động khai thác mỏ trước năm 1850 là 55.103 tấn; từ năm 1850-1900 là 25.103 tấn; từ năm 1900 đến

1940 là 51.103 tấn; năm 1950 là 1670.103 tấn; năm 1960 là 2387.103 tấn; năm

1970 là 3395.103 tấn và năm 1980 là 3096.103 tấn (Phạm Văn Khang, Lê Tuấn

An, Nguyễn Ngọc Minh và Nguyễn Mạnh Khải, 2003)

Theo Nriagu và Pacyma (1988) một lượng lớn KLN bị vận chuyển trong không khí có nguồn gốc từ các hoạt động sản xuất của con người, từ quá trình đốt cháy nhiên liệu, khai khoáng, luyện kim Khoảng 21% Cd đi vào đất thông qua

trầm tích không khí do khai khoáng (Trịnh Quang Huy, 2009)

2.3.1.4 Đất bị ô nhiễm kim loại do giao thông

Theo nghiên cứu của Virginiaw – Maclaren (1994) đất cạnh đường cao tốc

có hàm lượng chì lớn hơn 100.000ppb; thực vật cạnh đường giao thông có hàm lượng chì 6.000 – 300.000ppb

Hàm lượng Pb bên cạnh đường quốc lộ cao hơn các khu vực khác do sử dụng xăng chứa chì, trên toàn cầu lượng chì phát thải được Pacyna (1986) dự báo

là khoảng 170 x 109 mg/năm, hoặc 45% của tất cả các nguồn phát thải Pb (Trịnh Quang Huy, 2009)

Davies (1990) cho rằng những khu vực 15m cạnh đường hàm lượng Pb thường vượt quá 1 mg m -3/1000 xe tải (giá trị được tính trung bình trong 24 giờ) Tại những nơi xa đường, ảnh hưởng của Pb phụ thuộc vào cấp hạt, đặc biệt các hạt có kích thước < 2mm, bị khuếch tán ra xa từ nền đường Có sự khác biệt giữa nồng độ chì trong đất tại khoảng cách 40m Các tác giả đã kết luận chì trong đất có thể do các hạt thô lắng đọng, trong khi lá cây có diện tích bề mặt lớn nên

có thể giữ các hạt mịn từ không khí ( Trịnh Quang Huy, 2009)

2.3.2 Những nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng ở Việt Nam

Theo Lê Thị Thủy, Phạm Quang Hà (2008): Lượng chưa Cu trung bình (ppm) trong các nhóm đất nông nghiệp Việt Nam tăng dần theo thứ tự sau: đất cát biển (6,2), đất xám (9,6), đất phù sa (22,4), đất phèn (24,6), đất mặn (41,9) Trong 5 loại đất này, lượng chứa Cu đều nằm dưới ngưỡng cho phép của TCVN

7209-2002 đối với đất nông nghiệp (50 ppm), duy nhất đáng báo động đối với loại đất đỏ có hàm lượng Cu vượt TCVN (58,3 ppm) Trong các nhóm đất nghiên cứu hàm lượng Pb đều dưới ngưỡng TCVN 7209-2002 (70 ppm), cao nhất ở đất mặn (44,7 ppm) và thấp nhất ở đất cát biển (10,9) Tương tự hàm lượng Zn nằm

ở ngưỡng an toàn so với TCVN (200 pmm) cao nhất ở đất đỏ (99,1 ppm) và thấp nhất ở đất cát biển (19,0 ppm)

2.3.2.1 Đất bị ô nhiễm kim loại nặng do sản xuất nông nghiệp

Trong điều kiện thâm canh tăng năng suất lúa hiện nay, phân NPK được bón thường xuyên với số lượng lớn, có thể gây nên sự mất cân bằng dinh dưỡng trong đất, đặc biệt là các nguyên tố vi lượng

Theo Đỗ Thị Thanh Ren, Nguyễn Thị Xuân Diệu (2002), hàm lượng Cu, Zn trong đất lúa vùng đồng bằng sông Cửu Long biến thiên từ 4,43-18,36 mg/kg đối với Cu và 2,98-16,16 mg/kg đối với Zn

Theo nghiên cứu của Nguyễn Hữu On, Ngô Ngọc Hưng (2004), hàm lượng

Cd trong đất lúa đồng bằng sông Cửu Long thay đổi từ 0,016-0,380 mg/kg đất đối với đất nhiễm mặn; từ 0,022-0,402 mg/kg đất phèn và từ 0,042-0,567 mg/kg đất phù sa ngọt Nhìn chung, giá trị Cd tối đa (0,567 mg/kg đất) trong đất lúa đồng bằng sông Cửu Long còn thấp chưa vượt quá tiêu chuẩn cho phép đối với đất nông nghiệp

Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Xuân Hải, Dương Tú Oanh (2006), hàm lượng trung bình của các nguyên tố Zn, Cu và Pb trong đất xã Tây Hựu, Từ Liêm, Hà Nội lần lượt là 36,90ppm; 38,80ppm và 2,41ppm đều nằm dưới ngưỡng cho phép Riêng Cd có hàm lượng trung bình là 2,66ppm cao hơn ngưỡng cho phép là 2,0ppm, cá biệt có mẫu đạt 3,47 ppm Sự ô nhiễm Cd trong đất là do việc sử dụng nhiều phân lân, phân NPK và các loại phân như phân chim

Qua kết quả phân tích của Nguyễn Công Vinh, Ngô Đức Minh (2005) cho thấy: hàm lượng kim loại nặng (Cd, Zn, Cu, Pb) trong vùng tưới nước thải ở ngoại thành thành phố Nam Định là: Cd từ 0,557-1,549ppm; Zn từ 36,04-55,25ppm; Cu từ 31,58-44,78ppm; Pb từ 39,35-46,43ppm

Nhìn chung, chưa có dấu hiệu ô nhiễm KLN trong đất Tuy nhiên vùng đất tưới nước thải có xu hướng tăng sự tích lũy KLN trong đất Kết quả phân tích các mẫu cho thấy rõ hiện tượng phú dưỡng đạm (chủ yếu đạm amôn), lân hòa tan, hàm lượng hữu cơ quá lớn, có nguy cơ ô nhiễm tổng hợp nước mặt và nước ngầm

2.3.2.2 Đất bị ô nhiễm kim loại nặng do các hoạt động công nghiệp

Các hoạt động công nghiệp là một nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại nặng trong đất Nước thải từ các nhà máy không được xử lý triệt để có chưa các kim loại nặng độc hại như Zn, Hg, Pb,… Một số nguồn thải có hàm lượng các nguyên

tố như Cu, Pb, Zn vượt quá tiêu chuẩn cho phép

Bảng 2.4 Hàm lượng kim loại nặng trong các nguồn nước thải (mg/l)

Nhà máy pin Văn Điển 7,19 0,024 0,012 1,543 0,009 Công ty Orion-Hanel - 0,022 0,560 0,019 0,003 Nhà máy nhiệt điện Phả Lại 7,20 0,014 0,013 0,021 0,002 Nguồn: Lê Đức, Trần Khắc Tiệp, Nguyễn Ngọc Minh(2003)

Phạm Bình Quyền (1993) đã tiến hành xác định hàm lượng chì trong đất sau khi đưa các loại nước thải của khu công nghiệp Văn Điển và khu công nghiệp Đức Giang vào ruộng Kết quả cho thấy khu vực trước đây chịu ảnh hưởng của nhà máy pin và nhà máy phân lân Văn Điển, hàm lượng chì (ppb) là 24,70; khu vực ngoài ảnh hưởng của xưởng hóa chất thực nghiệm 25,70; trong đó khu vực chịu ảnh hưởng của xưởng hóa chất thực nghiệm: 55,40 (cao gấp hơn 2 lần); khu vực trộn dòng giữa nhà máy phân lân Văn Điển và xí nghiệp hóa chất thực nghiệm: 62,47 Còn ở Đức Giang (cánh đồng Cột mốc trũng) có hàm lượng chì là 51,56 ppb

Trong đất nông nghiệp tại khu công nghiệp Hanel-Sài Đồng hàm lượng chì dao động trong phạm vi từ 15,69-38,76ppm (phạm Văn Khang,2001)

2.3.2.3 Đất bị ô nhiễm kim loại nặng do các hoạt động làng nghề

Kết quả của Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Nguyễn Ngọc Minh (2003) về sự tích lũy KLN trong đất ở các làng nghề tái chế kim loại:

- Làng nghề tái chế chì xã Chỉ Đạo, Văn Lâm, Hưng Yên: Hàm lượng một

số KLN như Pb, Cu, Zn trong nước thải và mẫu đất chịu ảnh hưởng là rất cao Đặc biệt hàm lượng chì ở ngưỡng báo động của sự ô nhiễm (273,63 mg/kg đất) cao hơn nhiều lần so với đối chứng (35,11 mg/kg đất) Sự tích lũy của một số KLN trong đất chịu ảnh hưởng của các nguồn thải đã cao hơn gấp nhiều lần, thậm chí hàng chục lần so với hàm lượng của chúng ở những nơi không hoặc ít chịu ảnh hưởng của nước thải

- Làng nghề cơ kim phí Phùng Xá, Thạch Thất, Hà Tây (cũ): Các quá trình sản xuất cũng ảnh hưởng rất lớn đến môi trường nước và đất, hàm lượng Cu, Pb

và Zn trong nguồn nước thải rất cao Đặc biệt là hàm lượng Pb trong nước thải (5,2 mg/l) cao gấp hơn 100 lần tiêu chuẩn cho phép (0,05 mg/l) Hàm lượng Zn trong đất chịu ảnh hưởng của nguồn nước thải là 130,12 mg/kg, cao gấp 3 lần so với vùng đối chứng (45,97 mg/kg); còn hàm lượng Pb trong đất là 304,59 mg/kg cao gấp gần 10 lần so với đối chứng (30,76 mg/kg)

Nghiên cứu đất bị ô nhiễm Pb, Phạm Văn Khang (2001) cho biết hàm lượng chì trong đất nông nghiệp tại khu tái chế chì ở thôn Đông Mai, Văn Lâm, Hưng Yên trong tổng số 21 mẫu đất phân tích có 14,29% số mẫu có hàm lượng

Pb là 100-200 pmm; 9,25% số mẫu có hàm lượng Pb 200-300 ppm; 18,05% số mẫu có hàm lượng Pb 300-400ppm; 9,52% số mẫu có hàm lượng Pb 400-500ppm; 9,52% số mẫu có hàm lượng Pb 500-600ppm; 18,05 số mẫu có hàm lượng 600-700ppm; 9,52% số mẫu có hàm lượng 700-800ppm; 4,76% số mẫu có hàm lượng Pb 900-1000ppm và 4,76% số mẫu có hàm lượng Pb lớn hơn 1000ppm Như vậy 100% số mẫu đều vượt quá chỉ tiêu cho phép (TCCP là 100ppm) Cũng theo nghiên cứu của Phạm Văn Khang (2001), hàm lượng chì trong đất tại xã Chỉ Đạo, Văn Lâm, Hưng Yên dao động từ 125,4-2166,0 ppm

Lê Đức và Nguyễn Ngọc Minh (2001) tiến hành nghiên cứu ô nhiễm đất ở các khu vực làng nghề thủ công tái chế đồng xã Đại Đồng, Văn Lâm, Hưng Yên

đã đưa ra kết luận rằng hàm lượng đồng trong khu vực quanh làng nghề rất cao, cao hơn so với tiêu chuẩn của sở Khoa học Công nghệ và Môi trường Hà Nội từ 2,5-4 lần

Kết quả phân tích của Phạm Quang Hà (2003) về hàm lượng Zn trong đất

và bùn ở làng nghề cô đúc nhôm, đồng xã Văn Môn, Yên Phong, Bắc Ninh Lượng Zn phân tích được trung bình là 68,4mg/kg đất, dao động từ 33,7-97,0 mg/kg đất Lượng Zn phân tích được trung bình là 575mg/kg bùn, dao động từ 44,7-8032,5 mg/kg đất

Theo nghiên cứu của Hồ Thị Lam Trà và Kazuhiko Egashira (2006) tại xã Văn Môn, Yên Phong, Bắc Ninh cho thấy : Hàm lượng KLN tổng số nằm từ 0,18-0,27 mg/kg đối với Cd; 17,9-39,6 mg/kg đối với Cu; 19,5-40,0 mg/kg đối với Pb; và 25,6-114,0 mg/kg đối với Zn Hàm lượng kim loại nặng dễ tiêu nằm từ 0,09-0,24 mg/kg đối với Cd; từ 6,6-18,7 mg/kg đối với Cu; từ 4,9-15,3 mg/kg đối với Pb; và từ 4,4-35,3 mg/kg đối với Zn

Theo Nguyễn Công Vinh, Ngô Đức Minh (2007): Hàm lượng Cd trong đất chịu ảnh hưởng của làng nghề dao động trong khoảng từ 0,72 mg/kg đất đến 1,94 mg/kg đất và hàm lượng Cd trung bình là 1,44 mg/kg đất, thấp hơn với giới hạn cho phép theo TCVN 7209-2002 đối vơi Cd trong đất nông nghiệp (2 mg/kg đât) Hàm lượng Zn từ 68,19-182,75 mg/kg đất, trung bình là 127,93 ppm so với TCVN 7209-2002 là 200ppm thì nhìn chung chưa bị ô nhiễm kẽm và chưa biểu hiện những dấu hiệu cho thấy sự tích lũy Zn

Kết quả phân tích hàm lượng KLN trong đất nông nghiệp của xã Đại Đồng, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên (2009) cho thấy: hoạt động tái chế kim loại ở xã Đại Đồng đã ảnh hưởng trực tiếp đến việc tích lũy các KLN trong đất canh tác của xã Hàm lượng các KLN tổng số như Cu, Pb, Zn và Cd trong đất nông nghiệp dao động lần lượt trong các khoảng từ 40,13 mg/kg – 277,64 mg/kg đất; 40,18 mg/kg – 1703,3mg/kg đất; 64,61 mg/kg – 220,5 mg/kg đất và 0,78 mg/kg – 2,07 mg/kg đất So sánh với các ngưỡng cho phép của hàm lượng các KLN tổng số trong QCVN 03:2008 thì có 10/11 mẫu đất đã bị ô nhiễm Cu, 9/11 mẫu đất bị ô nhiễm Pb, 3/11 mẫu đất bị ô nhiễm Zn và 2/11 mẫu đất bị ô nhiễm

Cd (Nguyễn Trần Đăng 2009)

Theo Đặng Thị An, Trần Quang Tiến (2008) trong đất nông nghiệp khu vực lò nấu chì ở Hưng Yên bị ô nhiễm chì ở mức cao và bị nhiễm Cd ở mức thấp hơn TCVN Hàm lượng Pb và Cd trong đất trồng trọt tương ứng là từ 964 –

7070 ppm và từ 0,50 – 1,90 ppm (ruộng lúa), từ 700 – 3500ppm và 0,3 – 1,0 ppm (ruộng rau muống), vượt xa mức ở đất đối với chúng (đất lúa 85ppm Pb và 0,35ppm Cd, đất rau: 90ppm Pb và 0,2 ppm Cd)

Theo nghiên cứu của Đặng Thị An, Nguyễn Phương Hạnh, Nguyễn Đức Thịnh (2008) tại Văn Lâm – Hưng Yên, do các hoạt động tái chế chì, nhiều khu đất ở làng Đông Mai đã bị nhiễm Pb và Cd ở mức rất cao: đất vườn (Pb 7.103 – 15.103 ppm và Cd 1,8 -3,6 ppm) và đất cách lò nấu chì <20m (Pb 2.103- 104 ppm và Cd 2,5 – 56,5 ppm) Hàm lượng 2 kim loại này đặc biệt cao trong trầm tích mương gần khu lò nấu chì (Pb 0,7 – 11% và Cd 3,8 -17,7ppm)

Theo nghiên cứu của Trần Danh Thìn, Phạm Thị Quy (2010), hàm lượng KLN trong đất tại làng nghề Phong Khê, Bắc Ninh thể hiện theo bảng sau:

Tuy mức độ ô nhiễm đất do KLN chưa đến mức báo động, song những hoạt động sản xuất tái chế giấy đã loại thải vào đất nhiều chất thải rắn: xỉ than, nước thải chế biến giấy… làm suy giảm tính chất vật lý, hóa học, sinh học của đất nông nghiệp, giảm khả năng sản xuất của đất qua các năm

Bảng 2.5 Hàm lượng KLN trong đất tại làng nghề Phong Khê

Vị trí lấy mẫu Tầng Cd (ppm) Cu (ppm) Zn (ppm) Pb (ppm)

T2

1,26 1,91

25.85 24,58

50,84 63,94

12,11 6,50

T2

0,63 0,73

17,13 15,30

30,04 24,99

8,71 9,12

T2

1,37 1,53

20,34 20,64

49,30 48,51

7,37 9,02

T2

1,49 2,19

12,86 12,23

17,94 39,07

7,42 9,77

BN 49

TCVN 2002

1,96 2,0

42,11 50,00

88,97

200

2,81

70 Nguồn: Viện Quy hoạch và Thiết Kế nông Nghiệp (2008)

Theo nghiên cứu của Nguyễn Xuân Hải, Tô Thị Cúc (2005), hàm lượng

Cd trung bình trong đất nghiên cứu xã Minh Khai, Từ Liêm, Hà Nội là 12,455ppm, cao hơn hàm lượng Cd trung bình trong đất phù sa sông Hồng (0,978ppm) rất nhiều và vượt quá giới hạn TCVN cho phép đối với đất nông nghiệp là 6,228 lần Hàm lượng Cd trong đất phụ thuộc mức độ thâm canh hay tập quán canh tác, cũng như tính chất đất

Kết quả nghiên cứu của Ngô Đức Minh, Nguyễn Mạnh Hải, Nguyễn Công Vinh, Phạm Quang Hà, Lê Thị Thủy, Ingrid Oborn (2009) tại Thạch Sơn, Lâm Thao, Phú Thọ cho thấy: Phần lớn đất trồng lúa ở xã Thạch Sơn có hàm lượng

Cu và Xn vượt quá TCVN 7209-2002; đặc biệt nghiêm trọng tại 2 khu đồng vàn trũng: hàm lượng Cu vượt 2,5-3 lần so với TCVN 7209-2002; hàm lượng Zn vượt TCVN 7209-2002 từ 4-10 lần Mặc dù hàm lượng Cd trong đất chưa vượt quá TCVN 7209-2002 nhưng xu hướng tích lũy Cd ở những khu đồng vàn trũng rất rõ: hàm lượng Cd tuy chỉ bằng 70% so với TCVN 7209-2002 nhưng lại cao gấp 3-4 lần so với các mẫu còn lại

Theo Vũ Đình Tuân, Phạm Quang Hà (2004), hàm lượng KLN trong đất ở một số vùng ngoại thành Hà Nội: Cu dao động từ 21,88-53,88 mg/kg đất, Zn từ 74,45-98,35 mg/kg đất, Pb từ 19,53-34,28 mg/kg đất, Cd từ 0,03- 0,70 mg/kg đất, tất cả các giá trị này đều thấp hơn mức cho phép về KLN đối với đất nông nghiệp theo TCVN 7209-2002

Bảng 2.6 Hàm lượng KLN trong một số loại phân bón hữu cơ

cho vùng trồng rau Hà Nội

Hàm lượng Cu trong đất trồng rau ở các điểm nghiên cứu trung bình đạt từ 4,8-30 mg/kg đất, hàm lượng Cu tích lũy trong đất trồng rau Hà Nội đạt cao nhất

là 68,46 mg/kg đất Hàm lượng Zn tích lũy trong đất cao nhất là 145 kg/mg đất Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy đối với Pb trung đất đạt từ 3,9-6,7 mg/kg đất,

cá biệt có điểm đạt 364 mg/kg đất Đối với Cd trong đất trồng rau Hà Nội đạt 0,07-0,97 mg/kg đất, cá biệt có mẫu đạt tới 7 mg/kg đất (Hà Mạnh Thắng, Phạm Quang Hà, 2005)

2.3.2.4 Đất bị ô nhiễm kim loại nặng do giao thông

Theo một số tác giả như Nguyễn Viết Việt, Ngụy Ngọc Toàn, Nguyễn Tất Địch, Lâm Ngọc Thụ (1993) và Huỳnh Thu Hiền (1995) tiến hành phân tích hàm lượng chì trong đất dọc đường Nguyễn Trãi (Hà Nội) cho thấy hàm lượng chì (Pb) ở khu vực Ngã Tư Sở và vùng lân cận dao động trong phạm vi từ 40,04 – 90,75 mg/g; hàm lượng này giảm dần theo hướng Hà Đông với trị số 26,56-32,78 mg/g Trung bình cho cả đoạn đường là 43,65 mg/g

2.4 TÌNH HÌNH Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG LÀNG NGHỀ

Sự phục hồi và phát triển của các làng nghề trong những năm gần đây đã góp phần đáng kể trong việc tạo thu nhập, giải quyết lao động, xóa đói giảm nghèo

ở nông thôn, song cũng đang gây những tác động bất ổn đến nôi trường sống

Theo kết quả điều tra quy hoạch phát triển ngành nghề thủ công của Cục chế biến nông lâm sản và ngành nghề nông thôn ( Bộ nông nghiệp và phát triển nong thôn), Việt Nam có trên 2000 làng nghề thủ công thuốc 11 nhóm thủ công chính như cói, sơn mài, mây tre đan, gốm sứ, thêu ren, dệt, gỗ, đá, giấy, tranh dân gian và kim khí Những làng nghề này hiện thu hút khoảng 1,3 triệu hộ gia đình tham gia lao động (Thái Thành, 2003)

Làng nghề tập trung phần lớn ở các tỉnh phía Bắc (1.549 làng nghề, chiếm 79% tổng số làng nghề của cả nước) Những làng nghề thủ công ở khu vực này

có truyền thống lâu đời, phát triển tương đối đồng đều, chiếm tỷ trọng cao trong thủ công nghiệp địa phương Một số địa phương tập trung đông làng nghề là Bắc Ninh, Hưng Yên, Thái Bình, Nam Định, Hà Tây cũ

Do các hoạt động sản xuất nên hàm lượng bụi, khí độc, tiếng ồn và nước thải tại các làng nghề đều vượt quá TCCP, gây hại nghiêm trọng cho sức khỏe người dân Tỷ lệ bệnh tật ở các làng nghề là 13-60%, trong khi tại các xã thuần nông tỷ lệ này là 11% (Sơn Trà, 1999)

Theo kết quả phân tích của Trung tâm khoa học công nghệ môi trường Trường Đại Học Bách Khoa ( Hà Nội) khi lấy mẫu nước thảu từ 6 xưởng sản xuất giấy thuộc xã Phú Lâm ( Bắc Ninh) từ 5-9 chỉ tiêu phân tích có hàm lượng cao hơn TCCP, trong đó có các chỉ tiêu H2S, SO2 và CuO cao hơn TCCP từ 5-14 lần gây ra mùi khó chịu, hạn chế quá trình quang hợp oxy của các sinh vật thủy sinh (Sơn Trà, 1999)

Các làng nghề ở Bắc Ninh như làng nghề sắt, thép Đa Hội, làng nghề gỗ Đồng Kỵ, Phù Khê, Hương Mạc có hàm lượng bụi, các bon, nhiệt độ, tiếng ồn luôn vượt TCCP từ 2-3 lần Nồng độ pH và lượng oxy hòa tan trong nước quá thấp ( từ 1,8-2,3 mg/m3) Trong khi hàm lượng dầu mỡ lại cao vượt chỉ tiêu cho phép từ 2,2 đến 2,6 lần Điều đáng nói là, hàm lượng bụi ở đây chủ yếu là bụi sắt, bụi gỗ, nên tác hại của nó đối với sức khỏe con người lớn hơn rất nhiều so với bụi thải khác Tại Đình Bảng ( Bắc Ninh), nơi tập trung các xưởng sản xuất bia hơi, nguồn nước thải mang nồng độ axit và lượng cacbon cao gây ô nhiễm toàn

bộ hệ thống kênh tiêu trong khu vực, hủy diệt các sinh vật sống và bốc mùi hôi thối (Sơn Trà, 1999)

Xã Nam Cao huyện Kiến Xương, Thái Bình là nơi có nghề tơ tằm nổi tiếng, với năng suất khoảng 250.000-300.000 m tơ đũi mỗi tháng Tuy nhiên, để

có được những tấm tơ lụa nõn nà ấy, các hộ sản xuất phải sử dụng khoảng 20 tấn hóa chất/ năm như các loại oxy già, silicat, cacbonnat, xà phòng… dùng trong nấu tẩy nguyên liệu và sản phẩm Lượng nước thải đã ô nhiễm mỗi ngày ở Nam Cao là 40-50 m3 Vì vậy bên cạnh sự sôi động của một làng nghề dệt ăn nên làm

ra thị người dân nơi đây đang phải gánh chịu môi trường ô nhiễm Các chất ô nhiễm ngấm sâu vào long đất khiến cho các giếng đào xung quanh không thể sử dụng được

Làng nghề Dương Liễu, huyện Hoài Đức, Hà Tây (cũ), nơi có 300 hộ sản xuất bún, miến, tinh bột, kẹo mạch nha, mỗi ngày tiêu thụ 500-600 kg bột đã làm môi trường ô nhiễm nặng Đó cũng là tình trạng của làng Gốm Bát Tràng ( Hà Nội), nơi có mật độ dân số 2.500 – 3000 người/km2, song lại có tới 1.100 lò lớn nhỏ hoạt động ngày đêm, hang năm tiêu thụ hết 7 vạn tấn than và xử lý 10 vạn tấn dầu nguyên liệu và hàng ngày có khoảng 300 lượt xe lớn nhỏ chạy qua (Hải Nam, 2002)

Trên đây là một trong số ít làng nghề được điều tra, nghiên cứu về tình hình ô nhiễm, ngoài ra còn hàng nghìn làng nghề khác cũng trong tình trạng tương tự, chủ yếu do các nguyên nhân sau:

* Do điều kiện tự nhiên và xã hội:

Thực tế cho thấy những vùng nông thôn có làng nghề phát triển là những vùng có mật độ dân số đông đúc, đất thổ cư chật chội, đất canh tác ít Vì vậy các làng nghề thiếu mặt bằng sản xuất, các nhà xưởng sản xuất phải nằm xen kẽ lẫn trong khu dân cư, trong nhà hoặc vườn của các hộ; không đủ mặt bằng để bố trí khu chứa và xử lý chất thải Mặt khác, một số ao hồ làm nhiệm vụ điều hòa nước thải, điều hòa khí hậu, xử lý ô nhiễm đã bị san lấp để làm nhà ở, làm cơ sở sản xuất, số còn lại thì quá tải, tù đọng, vì vậy mức độ ô nhiễm ngày càng tăng Trong mùa mưa, do tiêu thoát kém nên tình trạng ngập úng kéo dài, gây nên ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và bệnh tật phát triển Ngoài ra, do thời tiết nóng ẩm đã tạo điều kiện cho quá trình phân hủy, lên men của các chất hữu cơ, phát sinh các loại nấm mốc và vi khuẩn gây bệnh Một nguyên nhân nữa là do nhận thức của cộng đồng về bảo vệ môi trường còn thấp kém, xuất phát từ nền sản xuất nhỏ, đơn lẻ, nên ý thức của người dân về giữ gìn vệ sinh, bảo vệ môi trường thấp, khi sản xuất được mở rộng thì các thói quen đó khó sửa và như thế ô nhiễm gia tăng

* Công nghệ và quy trình sản xuất thô sơ, lạc hậu

Phần lớn sản xuất ở các làng nghề là do tự phát, sản xuất theo từng hộ đơn

lẻ nên vốn đầu tư cho sản xuất nhỏ, các công nghệ sản xuất thô sơ lạc hậu, chủ yếu làm bằng thủ công đã dẫn đến không tận dụng hết tinh hoa của vật liệu Đăc biệt, trong các làng nghề chế biến lương thực thực phẩm, bã thải sau khi sản xuất vẫn chứa một lượng lớn các chất tinh bột, dầu… nên vừa lãng phí vật liệu vừa gây ô nhiễm môi trường do sự phân hủy của các chất hữu cơ

* Thiếu quy hoạch và quản lý các làng nghề

Mặc dù tổ chức sản xuất ở các làng nghề theo từng hộ đơn lẻ nhưng quy mô sản xuất tăng nhanh, trong khi đó công tác quy hoạch quản lý làng nghề chưa được quan tâm đúng mức, mặt bằng sản xuất bố trí phân tán, manh mún Hầu hết các làng nghề đều không có vị trí chứa chất, tiện đâu đổ đấy, chất thải có thể đổ xuống ao, mương, góc vườn, đầu ngõ càng làm cho môi trường bị ô nhiễm cao hơn… Do không có quy hoạch, nên không có cơ sở hạ tầng như cống rãnh thoát nước, nơi thu gom phế thải rắn nên diện ô nhiễm tràn lan Điều này không chỉ tác động đến sức khỏe của con người mà còn ảnh hưởng đến mỹ quan làng xã và nhiều ngành sản xuất khác

2.5 CÁC GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT

- Bón vôi nhằm làm giảm độ pH cao tích lũy trong đất

Bón vôi là biện pháp hữu hiệu và đơn giản nhằm cải tạo độ chua của đất Căn cứ vào độ chua của đất để quyết định lượng vôi cần bón Khi bón vôi, dùng vôi xám tốt hơn vôi trắng vì có cả Ca và Mg

Trong quá trình canh tác tăng cường bón phân hữu cơ, phân hữu cơ vi sinh cho cây trồng Khi sử dụng phân hoá học, nên chọn loại phân trung tính hoặc kiềm như DAP, KNO3, Ca(NO3)2, lân nung chảy, Apatit, urê, Phosphorit,

NH4NO3… Quản lý nước thích hợp, hạn chế dòng chảy, trồng cây che phủ đất kết hợp làm phân xanh Hạn chế tối đa dùng thuốc trừ cỏ làm trắng đất, làm giảm

hệ sinh vật đất, giảm lượng hữu cơ trong đất

Vôi là dạng phân bón rất cần thiết cho cây trồng Ngoài tác dụng cung cấp dưỡng chất can-xi (Ca) cho cây trồng, vôi còn nhiều tác dụng mà phân hoá học khác không có được, đó là: ngăn chặn sự suy thoái của đất; khử được tác hại của mặn; ức chế sự phát triển của nấm bệnh trong đất và phát huy hiệu lực của phân hữu cơ, phân vô cơ, thuốc diệt cỏ

Để bón vôi cho đất đạt hiệu quả cao hiện nay trên thị trường có 2 dạng vôi

để bón cho ruộng như:

Vôi nông nghiệp ( hay còn gọi vôi bột) công thức CaCO3 được làm ra bằng cách nghiền đá vôi Loại này tác dụng chậm, thường từ 2-6 tháng sau khi bón, tùy theo độ mịn của đá bột

Vôi sống ( hay còn gọi vôi nung ) được tạo ra bằng cách nung đá vôi trong

lò nung như làm gạch ở nhiệt độ khoảng 900 – 10000C Loại này tác dụng mạnh

và nhanh nhất nhưng dễ gây bỏng khi gặp nước

Về liều lượng sử dụng: Tùy mức độ nhiễm phèn (độ chua) của đất mà liều lượng vôi bón khác nhau Nếu đất bị phèn ít, bón từ 10-15kg/sào bắc bộ, phèn trung bình 20-25kg, phèn nặng 35-40kg

Cách bón: Để phát huy tác dụng của vôi trong việc cải tạo đất, trước khi bón, nên rút bớt nước trên ruộng( nếu ruộng nước quá nhiều) rồi tiens hành bón vôi đều khắp ruộng

Sau khi bón xong dung máy trục nhận vôi xuống dưới cho vôi lẫ với đất Sau khi trục nhận xong, giữ nước lại trong vòng 1-2 ngày để cho vôi tác dụng cải tạo đất, phóng thích các chất chua, các chất gây độc cho cây trồng như sắt (Fe), nhôm (Al), Mn (man gan)… Sau đó tiến hành xổ bỏ nước này và thực hiện công việc gieo sạ, cấy lúa bình thường

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Các hộ gia đình tái chế sắt tại phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh

- Phân tích ô nhiễm KLN (Cd, Cu, Pb, Zn) trong đất sản xuất nông nghiệp tại làng nghề tái chế sắt phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh

3.2 THỜI GIAN NGHIÊN CỨU

Thời gian : từ tháng 5/2015 – 10/2016

3.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

3.3.1 Điều tra, khảo sát, thu thập các tài liệu, số liệu

Điều tra điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của phường Tình hình phát triển làng nghề của phường: Quy mô, sản lượng, cơ cấu ngành nghề, công nghệ sản xuất Sự phân bố của các cơ sở sản xuất, tình hình quản lý phế thải, rác thải của các cơ sở sản xuất Hiện trạng sử dụng đất của khu vực nghiên cứu và TCCP của các KLN trong đất nông nghiệp

3.3.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong đất nông nghiệp

Căn cứ vào QCVN 03 – MT: 2015/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về giới hạn cho phép của một số kim loại nặng trong đất và số liệu phân tích hàm

lượng KLN trong đất để: Đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong đất nông nghiệp của phường Châu Khê

3.3.3 Đề xuất một số giải pháp nhằm hạn chế hàm lượng KLN trong đất nông nghiệp phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh

3.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Các phương pháp chính sẽ được sử dụng để thực hiện đề tài đó là:

3.4.1 Phương pháp lấy mẫu

Lấy mẫu đất theo phương pháp hỗn hợp Trên phạm vi đại diện của mẫu nghiên cứu lấy đất ở 5-7 vị trí khác nhau trên tầng đất mặt, sau đó trộn đều thành một mẫu hỗn hợp Mẫu được lấy bằng dao inox sạch, mẫu được bảo quản bằng túi nilon màu đen bọc bên ngoài là túi nilon màu trắng Lấy 12 mẫu đất sản xuất nông nghiệp ở làng nghề tái chế sắt tại phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh Mẫu đất được phơi khô rồi đem đi phân tích Mẫu được lấy để xác định các chỉ

tiêu kim loại nặng quy định tại mục 2 Quy chuẩn 03-MT:2015/BTNMT theo TCVN 4046 : 1985 - Đất trồng trọt - Phương pháp lấy mẫu và TCVN 5297: 1995

- Chất lượng đất - Lấy mẫu Vị trí lấy mẫu được kế thừa và lấy đúng 12 mẫu từ nghiên cứu của năm 2010 Cao Trường Sơn, Nguyễn Xuân Hòa, Hồ Thị Lam Trà

và Trần Thị Lệ Hà (2011) Hiện trạng sử dụng đất trong 5 năm không có biến động nào các mẫu đất được lấy trên nền đất sản xuất nông nghiệp thể hiện thông qua sơ đồ vị trí lấy mẫu

3.4.2 Phương pháp phân tích tính chất đất

- Thành phần cơ giới : phương pháp ống hút Robinson;

- pH : đo bằng máy đo pH, tỷ lệ đất : nước = 1:5;

- Hàm lượng hữu cơ trong đất (OM %) : phương pháp Walkley – Black;

- Xác định cation trao đổi và dung tích cation trao đổi (CEC)

Sử dụng công thức tính CEC = S + H, trong đó S là tổng cation bazơ trao đổi (Ca2+, Mg2+, Na2+, K+): tiến hành chiết bằng dung dịch CH4CH3COO1M ở pH = 7

Đo Ca2+, Mg2+, bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Atomic Absorption Spetro – Photometer ANA 182, đo Na+, K+, bằng máy đo quang kế ngọn lửa Flame Photometer ANA 135 Phân tích độ chua thủy ngân (H) bằng phương pháp Kappen

3.4.3 Phương pháp phân tích hàm lượng KLN trong đất

Công phá 12 mẫu đất nông nghiệp bằng dung dịch cường thủy, xác định hàm lượng trong mẫu triết bằng máy quang phổ hấp phụ nguyên tử

Thủ tục phân tích: cân 1g đất cho vào cốc teflon, sử dụng H2O2 7% để loại hữu cơ Sau đó thêm 9ml HCl đặc và 3ml HNO3 đặc Ngâm trong khoảng 16 giờ, sau đó đun hồi lưu đến khi trắng mẫu Lên thể tích đến 50ml bằng nước cất loại ion, lọc dịch rồi đo bằng máy quang phổ hấp phụ nguyên tử (AAS) ANA 182 Cu đo ở bước sóng 324,8nm; Zn đo ở bước sóng 213,9 nm; Pb đo ở bước sóng 217,0 nm; Cd

đo ở bước sóng 228,8nm

Hàm lượng Cd, Cu, Pb, Zn tổng số được công phá bằng axit HCl và axit HNO3 đặc theo tỷ lệ 3:1 Các kim loại nặng (Cd, Cu, Pb, Zn) di động được chiết rút bằng axit HCl nồng độ 0,1N theo tỷ lệ axit : đất là 10:1 Các nguyên tố Cd, Cu, Pb,

Zn, được đo trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS Cu đo ở bước sóng 324,8nm; Zn đo ở bước sóng 213,9 nm; Pb đo ở bước sóng 217,0 nm; Cd đo ở bước sóng 228,8nm Các mẫu đất được công phá hoặc chiết rút 2 lần lặp lại, có trị số đo giữa hai lần sai khác không quá 5%

Các chỉ tiêu kim loại nặng được xác định theo các phương pháp sau : TCVN 6649:2000 (ISO 11466:1995) Chất lượng đất - Chiết các nguyên tố vết tan trong cường thuỷ TCVN 6496:1999 (ISO 1 1047:1995) Chất lượng đất - Xác định Cadimi, Crom, Coban, Đồng, Chì, Kẽm, Mangan, Niken trong dịch chiết đất bằng cường thuỷ - Phương pháp phổ hấp thụ ngọn lửa và không ngọn lửa

3.4.4 Phương pháp xử lý số liệu

3.4.4.1 Phương pháp thống kê, xử lý số liệu

Các số liệu phân tích của đề tài được thống kê xử lý mô tả và phân tích tương quan trên phần mềm Excel 2007 Trong Excel vào mục Data anaysis, chọn chức năng corelation từ đó sẽ tính được tương quan giữa KLN tổng số và

di động

3.4.4.2 Phương pháp so sánh với Quy chuẩn môi trường

So sánh với hàm lượng Cd, Cu, Pb, Zn tổng số của đất với giới hạn quy định trong QCVN 03 – MT:2015/BTNMT, từ đó đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong đất

3.4.5 Phương pháp thu thập số liệu, tài liệu

Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp: các số liệu được Trung tâm quan trắc Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh điều tra, khảo sát vào tháng 3/2016 tại phường Châu Khê cung cấp ( Đề án, đánh giá chất lượng môi trường làng nghề tỉnh Bắc Ninh, 2016) Phòng Tài nguyên và Môi trường thị xã Từ Sơn (2015) Kết quả kiểm kê đất đai và xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm

2015 thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh