Nghiên cứu đánh giá tồn lưu và rủi ro môi trường do chì (pb) tại xã văn khê huyện mê linh thành phố hà nội

LỜI CAM ĐOAN Tên là: Lê Thùy Dương Mã số học viên: 1481440301002 Lớp: 22KHMT11 Chuyên ngành: Khoa học mơi trường Mã số: 60-85-02 Khóa học: 2014-2016 Tơi xin cam đoan luận văn tơi thực hướng dẫn PGS.TS Vũ Đức Toàn PGS.TS Bùi Quốc Lập với đề tài nghiên cứu luận văn “Nghiên cứu, đánh giá tồn lưu rủi ro mơi trường Chì (Pb) xã Văn Khê, huyện Mê Linh, thành phố Hà Nội ” Đây đề tài nghiên cứu mới, không giống với đề tài luận văn trước đây, khơng có chép luận văn Nội dung luận văn thể theo quy định, nguồn tài liệu, tư liệu nghiên cứu sử dụng luận văn trích dẫn nguồn Nếu xảy vấn đề với nội dung luận văn này, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm theo quy định NGƯỜI VIẾT CAM ĐOAN Lê Thùy Dương i LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực hồn thành luận văn, với nỗ lực thân, tơi ln nhận giúp đỡ tận tình trực tiếp Thầy, Cô hướng dẫn, xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới PGS.TS Vũ Đức Toàn PGS.TS Bùi Quốc Lập - Khoa Môi trường, Trường Đại học Thủy Lợi - tận tình bảo, hướng dẫn tơi hoàn thành nội dung nghiên cứu đề tài mang lại kết ngày hôm Tôi xin chân thành cảm ơn tạo điều kiện giúp đỡ Lãnh đạo Trường Đại học Thủy Lợi, Phòng Đào tạo đại học sau đại học Trường Đại học Thủy Lợi, Lãnh đạo tập thể giảng viên Khoa Môi Trường - Trường Đại học Thủy Lợi Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý báu tập thể lãnh đạo cán Phịng phân tích độc chất – Viện Công nghệ Môi trường- Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Nhân dịp xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ, động viên q trình hồn thành luận văn Luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót, tơi mong muốn nhận ý kiến đóng góp thầy giáo chun gia, bạn đọc để tơi hồn thiện Một lần xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 05 năm 2016 Lê Thùy Dương ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục đích đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu 3.4 Nội dung nghiên cứu 4 Cách tiếp cận Phương pháp nghiên cứu 4.1 Cách tiếp cận 4.2 Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng Chương 1- TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm số kim loại nặng 1.1.1 Tổng quan kim loại nặng 1.1.2 Ảnh hưởng kim loại nặng đến môi trường sức khỏe người 1.2 Ảnh hưởng ô nhiễm kim loại nặng đến môi trường vùng trồng rau 19 1.2.1 Ảnh hưởng kim loại nặng đến chất lượng đất 20 1.2.2 Ảnh hưởng kim loại nặng đến chất lượng nước 21 1.2.3 Ảnh hưởng kim loại nặng người trồng 22 1.3 Điều kiện tự nhiên – kinh tế xã hội trạng môi trường xã Văn Khê 26 1.3.1 Điều kiện tự nhiên 26 1.3.2 Khái quát kinh tế - xã hội 29 1.3.3 Tình hình canh tác nơng nghiệp, trồng rau sử dụng nguồn nước tưới 31 1.3.4 Tình hình nhiễm mơi trường, nhiễm kim loại nặng ảnh hưởng ô nhiễm đến người hệ sinh thái 32 Chương - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 Phương pháp thu thập thông tin điều tra, khảo sát thực địa khu vực trồng rau xã Văn Khê 34 2.1.1 Tổng hợp, thu thập thông tin 34 2.1.2 Điều tra, khảo sát thực địa khu vực nghiên cứu 34 2.2 Phương pháp lấy phân tích mẫu phịng thí nghiệm 34 2.2.1 Phương pháp lấy mẫu 34 2.2.2 Phương pháp bảo quản xử lý mẫu phịng thí nghiệm 42 2.2.3 Phân tích mẫu 42 iii 2.3 Phương pháp thực nghiệm nghiên cứu cạnh tranh Pb Zn Cu 48 2.3.1 Thiết kế mơ hình thí nghiệm 48 2.3.2 Thực thí nghiệm nghiên cứu 49 2.4 Phương pháp đánh giá nguy rủi ro sức khỏe sử dụng rau bị nhiễm Pb 50 Chương - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 51 3.1 Kết hàm lượng Pb tồn lưu đất, nước rau xã Văn Khê, Mê Linh, Hà Nội 51 3.1.1 Đánh giá hàm lượng Cu, Pb, Zn tồn lưu đất trồng rau xã Văn Khê 51 3.1.2 Kết hàm lượng kim loại nặng Cu, Pb, Zn tồn lưu nước tưới rau54 3.1.3 Kết hàm lượng kim loại nặng Pb, Cu, Zn tồn lưu rau 56 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng Pb đến hấp thụ Cu, Zn rau 61 3.2.1 Hàm lượng Cu, Pb, Zn tích lũy lên rau tưới nước ô nhiễm kim loại 61 3.2.2 Sự cạnh tranh tích lũy kim loại 63 3.3 Đánh giá mức độ phơi nhiễm kim loại nặng từ rau 66 3.4 Thảo luận 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72 Kết luận 72 Kiến nghị 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC 74 iv DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Ơ nhiễm kim loại nặng tác động người đất nước Hình 1.2.Vị trí xã Văn Khê, huyện Mê Linh, TP Hà Nội 26 Hình 1.Các vị trí lấy mẫu nước ngầm nước mặt 35 Hình 2 Vị trí lấy mẫu rau mẫu đất thôn Khê Ngoại 40 Hình Vị trí lấy mẫu đất mẫu rau thôn Văn Khê 41 Hình 1.Hàm lượng Pb tồn lưu đất trồng rau xã Văn Khê………………… 52 Hình 2.Hàm lượng Cu tồn lưu đất trồng rau xã Văn Khê 53 Hình 3 Hàm lượng Zn đất trồng rau xã Văn Khê 54 Hình Hàm lượng Pb tồn lưu mẫu rau muống xã Văn Khê 57 Hình Hàm lượng Pb tồn lưu mẫu rau cải xã Văn Khê 58 Hình Hàm lượng Cu tồn lưu mẫu rau muống xã Văn Khê 59 Hình Hàm lượng Cu tồn lưu mẫu rau cải xã Văn Khê 59 Hình Hàm lượng Zn tồn lưu mẫu rau muống xã Văn Khê 60 Hình Hàm lượng Zn tồn lưu mẫu rau cải xã Văn Khê 61 Hình 10 Hàm lượng Cu, Pb, Zn tích lũy lên rau muống tưới nước ô nhiễm kim loại 62 Hình 11 Hàm lượng Cu, Pb, Zn tích lũy lên rau cải tưới nước ô nhiễm kim loại 62 Hình 12 Hàm lượng Cu, Pb, Zn tích lũy lên rau tưới nước ô nhiễm hỗn hợp kim loại 63 Hình 13 Hàm lượng Cu tích lũy rau từ thí nghiệm 64 Hình 14 Hàm lượng Pb tích lũy rau từ thí nghiệm 65 Hình 15 Hàm lượng Zn tích lũy rau từ thí nghiệm 66 v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Hàm lượng số KLN số phân bón thông thường Bảng 1.2 Hàm lượng Pb loại đá hình thành đất quan trọng Bảng 1.3 Hàm lượng Pb số loại đá chủ yếu 10 Bảng 1.4 Hàm lượng Pb số chất dùng làm phân bón nơng nghiệp 11 Bảng 1.5 Hàm lượng Pb số loại phân bón thuốc BVTV 11 Bảng 1.6 Kết phân tích hàm lượng Pb đất vùng ngoại thành Hà Nội 21 Bảng Toạ độ vị trí lấy mẫu đất thông Khê Ngoại thôn Văn Quán… 36 Bảng 2 Vị trí lấy mẫu rau muống rau cải thôn Văn Quán thôn Khê Ngoại 37 Bảng Các thơng số đánh giá phương pháp phịng thí nghiệm tiêu Pb, Zn, Cu mẫu rắn mẫu đất 44 Bảng Các thông số đánh giá phương pháp phịng thí nghiệm tiêu Pb, Zn, Cu mẫu nước 45 Bảng Ý nghĩa thông số tính tốn giá trị THQ 50 Bảng Hàm lượng Cu, Pb, Zn đất trồng rau xã Văn Khê…………… 51 Bảng Hàm lượng Cu, Pb, Zn mẫu nước mặt xã Văn Khê 55 Bảng 3 Hàm lượng Cu, Pb, Zn mẫu nước ngầm xã Văn Khê 55 Bảng Hàm lượng Cu, Pb, Zn mẫu rau xã Văn Khê 56 Bảng Ý nghĩa giá trị lựa chọn thông số tính tốn giá trị THQ 67 Bảng Chỉ số rủi ro THQ Pb từ việc sử dụng rau muống 68 Bảng Chỉ số rủi ro THQ Pb từ việc sử dụng rau cải xanh 68 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Nghĩa từ viết tắt Chữ viết tắt BVTV Bảo vệ thực vật BTNMT Bộ Tài nguyên môi trường CHCP Giới hạn cho phép CX Cải xanh NM Nước mặt NN Nước ngầm KLN Kim loại nặng KN Khê Ngoại LOD Giới hạn phát thiết bị LOQ Giới hạn định lượng phương pháp VQ Văn Quán QCVN Quy chuẩn Việt Nam RM Rau muống TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam THQ Chỉ số rủi ro LOD Giới hạn phát thiết bị LOQ Giới hạn định lượng phương pháp UBND Ủy ban nhân dân vii MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Ơ nhiễm mơi trường đã, vấn nạn toàn xã hội ngày trở nên nghiêm trọng Tại Việt Nam, q trình cơng nghiệp hóa – đại hóa q trình thị hóa mạnh mẽ đặc biệt thành phố lớn giúp đời sống người dân nâng cao đáng kể đồng thời làm tăng khối lượng lớn chất thải Nước thải, rác thải từ khu vực trung tâm xả thải qua khu vực ven đô – nơi thiếu đầu tư phát triển đồng bộ, chịu ảnh hưởng trực tiếp phát triển đô thị hứng chịu ô nhiễm môi trường Trong đó, vùng ven nguồn sản xuất cung cấp sản phẩm nông nghiệp quan trọng loại rau củ để đáp ứng nhu cầu hàng ngày người dân đô thị Với tốc độ gia tăng dân số thị nhanh chóng nay, sản xuất rau vùng ven đô thay đổi cấu giống, tăng cường hệ số sử dụng đất đai thâm canh cao; tăng cường sử dụng thuốc kích thích tăng trưởng, thuốc bảo vệ thực vật phân bón hóa học gây nguy tiềm ẩn ô nhiễm môi trường nông nghiệp ngộ độc thực phẩm Theo kết tính tốn nhà khoa học, bình qn nơng dân nước ta sử dụng khoảng 125 kg đạm nguyên chất 80 kg lân nguyên chất cho canh tác Tuy nhiên, trồng hấp thu 30%, 70% lại tan nước, ngấm vào đất gây ô nhiễm môi trường, tồn dư nông sản, phát sinh khí nhà kính lãng phí đầu tư [1] Bên cạnh đó, mơi trường ngoại thành Hà Nội chịu ảnh hưởng nghiêm trọng gia tăng phế thải Theo kết nghiên cứu cho thấy nước ngầm, nước mặt đất địa bàn Hà Nội có hàm lượng kim loại nặng cao tiêu chuẩn cho phép Hậu trực tiếp đất bị thối hóa, làm giảm suất, chất lượng sản phẩm, đặc biệt rau xanh sản xuất khu vực đất bị nhiễm trở thành độc hại cho người sử dụng Các nhà chuyên môn vệ sinh an toàn thực phẩm cảnh báo nhiều loại rau sinh trưởng vùng đất thấp, ao hồ, kênh rạch… dễ bị tích tụ kim loại nặng Pb, Cu, Zn, thủy ngân… Sự tích tụ kim loại nặng ảnh hưởng đến đời sống sinh vật thủy sinh sức khỏe người thông qua chuỗi thức ăn Trong kim loại nặng tồn lưu mơi trường, Cu có ý nghĩa quan trọng đời sống thực vật, thiếu Cu môi trường dinh dưỡng với mức độ nhẹ cằn cỗi, suất thấp, mức độ nặng làm chết Pb có khả tích lũy cao, sinh vật hấp thụ Pb dù luợng nhỏ gây nhiễm độc ảnh hưởng đến sống sinh vật nói chung đặc biệt sức khỏe người Zn cần thiết cho lấy hạt, thiếu Zn hạt khơng hình thành Sự có mặt Zn mơ sinh trưởng mạnh thực vật điều cần thiết cho hình thành sử dụng gluxit Sự có mặt nồng độ kim loại Pb nước tưới ảnh hưởng (kích thích cản trở) đến khả hấp thu tích lũy kim loại Cu, Zn lên thực vật khác [2] Như vậy, kim loại nặng có vai trị quan trọng sinh trưởng, phát triển rau xanh đồng thời gây ngộ độc cho người bị tích lũy vượt mức cho phép Những năm gần đây, vấn đề ngộ độc thực phẩm có ngộ độc rau xanh bùng phát, ngộ độc gây bệnh cấp tính hay mãn tính ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người Rau xanh nguồn thực phẩm quan trọng thiếu bữa cơm hàng ngày người dân Việt Nam Do đó, việc đảm bảo chất lượng an toàn rau xanh cần phải quan tâm hàng đầu Sử dụng rau an toàn vừa nhu cầu, vừa quyền lợi người dân Trước thực trạng đó, số nghiên cứu nhiễm mơi trường sản xuất nông nghiệp tồn dư kim loại nặng rau xanh thực Tuy nhiên, số lượng nghiên cứu hạn chế, nhiều vùng sản xuất rau chưa tiến hành điều tra Khu vực ngoại thành Hà Nội nơi cung cấp rau xanh cho thành phố, đặc biệt huyện Mê Linh, Đan Phượng, Đông Anh Đây khu vực tồn làng trồng rau lâu đời nguồn cung cấp thực phẩm cho tồn thành phố Trong giới hạn thời gian phạm vi nghiên cứu, xuất phát từ thực tiễn trên, thực đề tài “Nghiên cứu, đánh giá tồn lưu rủi ro mơi trường Chì (Pb) xã Văn Khê, huyện Mê Linh, thành phố Hà Nội ” Nghiên cứu sở khoa học để xác định thực trạng môi trường trồng rau huyện Mê Linh định hướng sản xuất để cung cấp nguồn thực phẩm rau an toàn cho người dân Mục tiêu đề tài Hàm lượng Pb tích lũy rau cải nhỏ hàm lượng Pb tích lũy rau muống, rau muống có khả tích lũy kim loại nặng Pb cao rau cải Sử dụng rau muống có nguy tích lũy Pb vào thể cao Tuy nhiên Pb tích lũy đất canh tác thể người theo thời gian nên cần có biện pháp quản lý, canh tác phù hợp để không làm gia tăng hàm lượng Pb tích lũy đất 3.4 Thảo luận Từ kết nghiên cứu ô nhiễm kim loại Cu, Pb, Zn rau, đất nước mơi trường xã Văn Khê đưa số nhận xét sau: - Kết hàm lượng kim loại Cu, Pb, Zn nước tưới vị trí nước mặt vị trí nước ngầm đạt QCVN 39:2011/BTNMT chất lượng nước tưới tiêu, hàm lượng kim loại rau an tồn người dân sử dụng nguồn nước để tưới rau dùng cho hoạt động sản xuất nông nghiệp - Kết hàm lượng Pb mẫu đất xã Văn Khê có mẫu cạnh khu vực trồng hoa cạnh bờ sơng có hàm lượng Pb vượt giới hạn cho phép QCVN 03MT:2015/BTNMT giới hạn kim loại nặng đất nơng nghiệp.Khi phân tích mẫu đất vị trí có hàm lượng Pb quy chuẩn gần với quy chuẩn cho phép hàm lượng Cu Zn thấp quy chuẩn nhiều - Kết mẫu Pb rau muống rau cải thấp QCVN 8-2:2011/BYT giới hạn kim loại nặng thực phẩm Ở vị trí có hàm lượng Pb mẫu đất vượt giới hạn quy chuẩn hàm lượng Pb rau cao so với hàm lượng Pb mẫu khác Tuy nhiên, thực vẽ đồ thị tương quan chưa có mối tương quan hàm lượng Pb rau hàm lượng Pb đất Hàm lượng Pb mẫu rau xã Văn Khê nằm ngưỡng giới hạn cho phép theo QCVN 8-2:2011/BYT mức thấp, mẫu rau có giá trị Pb cao 60% quy chuẩn cho phép giá trị trung bình 35% so với quy chuẩn - Kết phân tích hàm lượng Cu, Zn mẫu rau muống mẫu rau cải vị trí phân tích hàm lượng Cu Zn mẫu đất cho thấy hàm lượng Cu Zn nhỏ quy chuẩn cho phép nhiều Hàm lượng đồng mẫu rau 20% giá trị 69 quy định TCVN 6541:1999/BKHCN, hàm lượng kẽm mẫu rau 50% giá trị quy định TCVN 5487:1991/UBKHNN - Thơng qua nghiên cứu thí nghiệm thực tiễn cạnh tranh tích lũy kim loại Cu, Pb, Zn rau muống rau cải: + Khi thực tưới riêng biệt nồng độ Cu, Pb, Zn nước tưới lên mẫu thí nghiệm rau muống rau cải hàm lượng Cu, Pb, Zn tích lũy rau tỷ lệ với nồng độ Cu, Pb, Zn nước tưới + Khi thực tưới nước ô nhiễm gồm hỗn hợp kim loại lên mẫu thí nghiệm hàm lượng kẽm mẫu thí nghiệm khơng hấp thụ vào mẫu rau gần với giá trị mẫu đối chứng ban đầu ( mẫu không tưới nước nhiễm) Hàm lượng Cu có tích lũy tăng lên so với thí nghiệm từ 1,2 đến 1,5 lần Hàm lượng Pb tích lũy nhiều với nồng độ tăng gấp 1,5 – 2,5 lần Hàm lượng kim loại tích lũy Pb>Cu>Zn Khi có mặt đồng thời kim loại nước tưới hàm lượng Zn bị cản trở hấp thụ lên rau Cu Zn kích thích khả tích lũy Nồng độ Cu, Pb, Zn hồn hợp nước tưới cao hàm lượng Pb hấp thụ vào rau lớn, hàm lượng Zn bị cản trờ rau không hấp thụ gây ảnh hưởng lớn đến phát triền trồng ZN ngun tố có lợi cho sinh trưởng phát triển cây, ngược lại Pb lại gây hại cho phát triển trồng, hàm lượng Pb tích lũy trồng xâm nhập thể người thông qua sử dụng thực phẩm rau xanh hàng ngày + Trong thí nghiệm nghiên cứu PGS.TS Lê Ngọc Chung cộng “Sự cạnh tranh tích lũy Cu, Pb, Zn rau xà lách Lô Lô (Lactuca sativa Vả.Capitta L) nưới tưới nhiễm” cho thấy: có mặt nồng độ kim loại Pb nước tưới ảnh hưởng (kích thích cản trở) đến khả hấp thu tích lũy kim loại Cu, Zn lên rau xà lách Lô Lô.[2] - Hàm lượng Cu, Pb, Zn từ thí nghiệm mẫu thực tế xã Văn Khê cho thấy mẫu rau muống hàm lượng kim loại nặng tích lũy cao so với tích lũy kim loại nặng rau cải 70 - Kết tính tốn số rủi ro Pb, THQ việc sử dụng rau muống rau cải xã Văn Khê giá trị nằm khoảng 0,1