4. BỐ CỤC KHÓA LUẬN
1.5. MỘTSỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA RAU CẢI XANH
Cây rau Cải xanh có tên khoa học là Brassica juncea L., thuộc chi Brassica, họ Brassicaceae, bộ Brassicales.
Cải xanh có nguồn gốc từ miền nhiệt đới và cận nhiệt đới châu Á, có nhiều ở vùng Trung Á, ở nước ta cây được trồng khắp cả nước, có thể trồng quanh năm trừ những tháng nóng và mưa nhiều.
Cải xanh là cây thảo hằng năm, hoàn toàn nhẵn, cao 40 –60cm hay hơn, rễ trụ ít phân nhánh. Lá mọc từ gốc, hình trái xoan, tù, có cuống lá có cánh với 1–2 cặp tai lá; phiến dài tới 1m, rộng 60cm, có răng không đều; các lá ở thân tiêu giảm hơn; các lá phía trên hình dải – ngọn giáo dài 5cm, rộng 5– 10mm. Hoa vàng nhạt, khá lớn, cao 1.5cm. Quả cải 35mm, tận cùng bởi một mũi nhọn, dài 4 – 5mm, có đường gân giữa rõ. Hạt hình cầu, có mạng màu đen đen, dài 2mm.
Thành phần dinh dưỡng trong Cải xanh cũng khá cao, gồm rất nhiều loại vitamin A, B, C, D, chất caroten, anbumin, axit nicotic... và là một trong những loại rau mà các nhà dinh dưỡng khuyên mọi người nên dùng thường xuyên để bảo vệ sức khỏe và phòng chống bệnh tật.
Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng trong 100g rau Cải xanh
STT Thành phần Khối lượng
1 Năng lượng (kcal) 15.0
2 Nước (g) 93.6 3 Đạm (g) 1.7 4 Chất xơ (g) 1.8 5 Tinh bột (g) 2.1 6 Tro (g) 0.6 7 Sắt (mg) 1.9 8 Photpho (mg) 13.5 9 Canxi (mg) 89.0 10 Vitamin C (mg) 51 11 Vitamin PP (g) 0.8 12 Vitamin B1 (mg) 0.1
13 Vitamin B2 (mg) 0.1
Theo Đông y Việt Nam, Cải xanh có vị cay, tính ôn, có tác dụng giải cảm hàn, thông đàm, lợi khí… Cải xanh là loại rau lợi tiểu. Hạt cải có hình dạng, tính chất và công dụng như hạt Mù tạc đen của châu Âu. Người ta cũng ép hạt lấy dầu (tỷ lệ 20%) chế mù tạc làm gia vị và dùng t rong công nghiệp. Bên cạnh đó, Cải xanh còn rất nhiều công dụng chữa bệnh nếu đem kết hợp với những loại thực phẩm khác. Bệnh nhân viêm thận có thể lấy cải đắng đun nước uống thay trà hoặc đập một quả trứng gà vào, thêm tí muối, ngày ăn một lần vào bữa trưa. Khi bị ho phong hàn, nhiều đờm, dùng thân lá Cải xanh nhỏ nấu cháo ăn rất tốt. Trường hợp bị mẩn ngứa có thể dùng nước lá cải đun lên rửa sẽ hết ngứa. Bệnh đầy hơi, khó chịu, lấy Cải xanh non chần nước sôi, cho thêm dầu, muối, và ít rượu trộn đều rồi ăn, hoặc giã nát ép lấy nước uống. Với những bệnh nhân mắc bệnh gout, mỗi ngày đều đặn nấu Cải xanh uống thay nước lọc, cơ thể thải ra chất acid uric, giảm thiểu đau đớn rõ rệ t12.
1http://www.thaythuoccuaban.com/vithuoc/caixanh.htm
CHƯƠNG 2
ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Trong nghiên cứu này, chúng tôi tập trung nghiên cứu hàm lượng và nguy cơ rủi ro sức khỏe của 5 KLN: Mn, Cr, Cd, Pb và Zn trong rau Cải xanh (Brassica junceaL.)
Hình 2.1. Rau Cải xanh (Brassica juncea L.)
(Ảnh: Lan Hương)
2.2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu được tiến hành tại vùng trồng rau chuyên canh Túy Loan , xã Hòa Phong, huyện Hòa Vang, TP. Đà Nẵng; trong thời gian từ tháng 8/2014 – 4/2015.
2.3. NỘI DUNG ĐỀ TÀI
Để đạt được mục đích của đề tài đặt ra, chúng tôi tiến hành thực hiện các nội dung chính sau:
- Đánh giá hàm lượng 5 loại kim loại nặng: Mn, Zn, Pb, Cd, Cr trong đất và xác định một số tính chất cơ bản của đất: pH đất, độ dẫn điện – EC, hàm lượng chất hữu cơ – OM.
- Đánh giá hàm lượng 5 loại kim loại nặng: Mn, Zn, Pb, Cd, Cr trong rau Cải xanh.
- Xác định hệ số vận chuyển kim loại nặng trong đất vào rễ rau (TFĐR) và hệ số vận chuyển KLN từ rễ lên lá (TFRL).
- Đánh giá rủi ro sức khỏe của kim loại nặng bằng chỉ số nguy hại THQ (Target hazard quotient) và chỉ số HI.
2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để thực hiện các nội dung nghiên cứu trên, chúng tôi sử dụng một số phương pháp sau:
2.4.1. Phương pháp hồi cứu số liệu
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng phương pháp hồi cứu số liệu để thu thập các thông tin về: điều kiện tự nhiên – KTXH và dân số vùng nghiên cứu (tham khảo Niên giám thống kê huyện Hòa Vang năm 2013) ; một số nghiên cứu trong và ngoài nước; đặc điểm, thành phần rau Cải xanh; đặc điểm, tính chất và độc tính của các KLN.
2.4.2. Phương pháp lấy và xử lý mẫu
a. Mẫu đất
Tiến hành lấy mẫu đơn (mỗi địa điểm lấy 1 mẫu) tại 20 địa điểm, theo hướng dẫn của TCVN 7538-2:2005 – Chất lượng đất lấy mẫu – phần 2 hướng dẫn kĩ thuật lấy mẫu đất[20]và bảo quản mẫu đất theo hướng dẫn của TCVN 7538-6:2010[21]. Sử dụng dụng cụ lấy mẫu (xẻng không gỉ) lấy đất ở tầng
mặt (tầng mặt có chiều sâu 0 – 20 cm) và cho vào trong túi nilong có khóa, ghi nhãn, bảo quản trong thùng xốp, vận chuyển cẩn thận về phòng thí nghiệm. Sau đó xử lý sơ bộ bằng cách loại bỏ đá, xác thực vật,… để khô tự nhiên ở nhiệt độ phòng (20 – 250C). Đất đem nghiền nhỏ trong cối sứ và rây qua rây có kích thước lỗ 0.2 mm. Đất sau khi rây, trộn đều và đựng vào túi nilong có ghi rõ kí hiệu mẫu.
b. Mẫu rau
Tiến hành lấy 20 mẫu rau tại vị trí tương ứng với những vị trí lấy mẫu đất tại khu vực nghiên cứu, theo TCVN 9016:2011 về Rau tươi – Phương pháp lấy mẫu trên ruộng sản xuất[23]. Sử dụng các dụng cụ sạch, khô,không gỉ, không gây dập nát và không làm thay đổi thành phần hóa học của rau cần thu (dao, kéo). Rau thu được đựng trong túi nilong có khóa khô, sạch; ghi nhãn, đựng trong thùng xốp và chuyển về phòng thí nghiệm. Sau đó, xử lý mẫu bằng cách rửa sạch, loại bỏ lá vàng úa. Để ráo nước, chia mẫu thành 2 phần gồm phần rau ăn được là phần lá rau và phầ n rau không ăn được là phần rễ và thân cách mặt đất khoảng 1 – 2 cm. Làm khô rau đến khối lượng không đổi, nghiền nhỏ bằng cối sứ và rây qua rây có kích thước 0.2 mm.Mẫu rau sau khi nghiền được trộn đều và đựng trong túi nilon có nhãn ghi rõ ký hiệu mẫu.
2.4.3. Phương pháp vô cơ hóa mẫu
Mẫu đất (rau) sau khi xử lý, tiến hành vô cơ hóa mẫu theo TCVN 6649:2000 về Chất lượng đất – Chiết các nguyên tố vết tan trong nước cường thủy.
Lấy khoảng 1g mẫu (đất, rau) chính xác đến 0.001g cho vào bình phản ứng dung tích 250ml. Làm ướt với khoảng từ 0.5ml đến 1 ml nước cất và vừa trộn vừa cho thêm 7ml HCl, sau đó cho thêm 2.335ml HNO3 ngâm mẫu trong 16h ở nhiệt độ phòng để quá trình oxi hoá các chất hữu cơ trong mẫu xảy ra từ từ. Sau đó cho bình phản ứng vào máy vô cơ cho đến khi mẫu được cô cạn.
Tiến hành lọc lấy mẫu rồi định mức trong bình 100ml bằng axit nitric 0.5%[18].
2.4.4. Phương pháp xác định hàm lượng kim loại nặng
Các mẫu rau và mẫu đất sau khi vô cơ hóa được tiến hành phân tích hàm lượng kim loại nặng bằng phương pháp trắc quang nguyên tử (hấp thụ nguyên tử) dưới hệ thống máy AAS Zenit 700 theo hướng dẫn của TCVN 8246:2009 – Chất lượng đất xác định hàm lượng kim loại bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa [22].
Bước sóng tương ứng của các kim loại nặng Pb, Cd, Cr, Zn và Mn lần lượt là 283 nm, 228 nm, 357 nm, 213 nm và 279 nm.
2.4.5. Phương pháp xác định pH trong đất
Tiến hành đo pH trong môi trường đất theo hướng dẫn của TCVN 5979 : 2007, cụ thể: Cân 20g mẫu đất đã được nghiền nhỏ, rây mịn và cho vào một thể tích dung dịch KCl gấp 5 lần thể tích của mẫu thử. Lắc mạnh dung dịch huyền phù bằng máy lắc trong 60 – 100 phút, và không quá 3h. Tiến hành đo bằng máy pH-met, ghi kết quả đo được [17].
2.4.6. Phương phápxác định EC trong đất
Đo độ dẫn điện trong môi trường đất theo hướng dẫn của TCVN 6650: 2000 – chất lượng đất – xác định độ dẫn điện riêng. Cân 20.00 gmẫu đất cho vào chai lắc có thể tích 250ml. Thêm 100ml nước cất 2 lần ở nhiệt độ 200C. Đậy kín chai và đặt vào máy lắc ở tư thế nằm ngang. Lắc trong vòng 30 phút, lọc trực tiếp qua giấy lọc, tiến hành đo độ dẫn điện EC bằng máy phân tích đa chỉ tiêu[19].
2.4.7. Phương pháp xác định hàm lượng chất hữu cơ trong đất (OM)
Hàm lượng chất hữu cơ trong đất được xác định t heo hướng dẫn của TCVN 6642 : 2000, Chất lượng đất –xác định hàm lượng cacbon hữu cơ và cacbon tổng số sau khi đốt khô (phân tích nguyên tố).
2.4.8. Phương pháp xác định hệ số vận chuyển (TF – Transferfactor) factor)
Xác định hệ số vận chuyển KLN từ đất vào rễ (TFĐR) và hệ số vận chuyển KLN từ rễ lên lá (TFRL) được tính bằng công thức (dựa trên khối lượng khô):
TFĐR= ổ à à ượượ ễ (đấ (/ )/ ) TFRL= àà ưượợ áễ (( / )/ )
TFĐR cao chứng tỏ khả năng hấp thụ KLN từ đất vào rau cao, khả năng giữ KLN của đất thấp và ngược lại.
2.4.9. Phương pháp đánh giá rủi ro sức khỏe bằng chỉ số THQ
Mức độ rủi ro sức khỏe do KLN được tính dựa vào chỉ số THQ. Nếu THQ < 1, người tiêu thụ rau xanh có thể không bị ảnh hưởng xấu do các chất ô nhiễm gây ra và ngược lại[52].
THQ = Trong đó:
EFr : tần số tiếp xúc (365 ngày/năm) ED : thời gian tiếp xúc (70 năm)
FI : Lượng rau tiêu thụ 157 g/người.ngày theo khuyến cáo của Viện dinh dưỡng năm 2009[5].
Cm : hàm lượng kim loại nặng trong rau (mg/kg trên cơ sở trọng lượng tươi).
RfD : liều lượng tham khảo. Giá trị RfD cho Mn, Zn, Pb, Cd và Cr lần lượt là 0.033, 0.3, 0.0035, 0.001 và 1.5 mg/kg.ngày[51].
Bw: trọng lượng cơ thể trung bình, với trọng lượng cơ thể trung bình của người trưởng thành Việt Nam, nam là 54kg và nữ là 46kg [29].
AT : thời gian phơi nhiễm trung bình (365 ngày/năm x số năm phơi nhiễm, giả sử là 70 năm).
Để xác định tác động cộng gộp của THQ, ta sử dụng chỉ số HI (hazard index). HI được tính toán để đánh giá nguy cơ tiềm ẩn ảnh hưởng xấu tới sức khỏe của hỗn hợp thành phần hóa học trong rau.HI được tính bằng tổng các THQ của từng chất, hợp chất, trong nghiên cứu này chính là các KLN:
=
2.4.10. Phương pháp phân tích thống kê số liệu, vẽ biểu đồ
Các số liệu được phân tích thống kê bằng phần mềm MS.Excel 2010.
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 3.1. HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT
Đất là tư liệu sản xuất nông nghiệp quan trọng; thành phần, tính chất môi trường đất là yếu tố quyết định đến chất lượng sản phẩm nông nghiệp. Tuy nhiên, diện tích canh tác ngày càng bị thu hẹp, chất lượng đất đang bị suy thoái nghiêm trọng, các chất độc hại tích tụ trong đất làm tăng khả năng hấp thụ các nguyên tố có hại trong rau, ảnh hưởng đến năng suất, chất lượng rau và gây nguy cơ tiềm ẩn cho sức khỏe con người thông qua con đường chuỗi thức ăn. Nguồn cung cấp KLNcho đất bao gồm nguồn gốc tự nhiên, hoạt động khai thác khoáng sản,sử dụng nước thải và bùn thải tưới tiêu,phân bón hóa chất nông nghiệp. Vùng trồng rau Túy Loan nằm cạnh con sông Túy Loan dài khoảng 30km, chảy hoàn toàn trong địa phận huyện Hòa Vang, hằng năm về mùa mưa từ tháng 10 – 12 nơi đây được bồi đắp một lượng nhỏ đất phù sa có hàm lượng chất dinh dưỡng cao, đây là điều kiện thuận lợi cho việc phát triển sản xuất nông nghiệp tại đây [Phỏng vấn cán bộ quản lý tại vùng trồng rau Túy Loan].
Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng, tính axit của môi trường đất ảnh hưởng đến độ hòa tan của các kim loại trong đất, khi pH > 6.5 thì hầu hết các kim loại nặng đều ít linh động hơn[36]. Độ pH của đất trồng ảnh hưởng lớn đến quá trình hóa lý và sinh học của đất, hoạt động của hệ vi sinh vật đất và khả năng hòa tan các kim loại nặng, đất có pH thấp, khả năng lưu giữ ion kim loại trong đất giảm, nồng độ ion H+ tăng lên kết hợp với các anion có trong đất, vì vậy các cation kim loại có trong đất linh hoạt hơn và cây trồng dễ hấp thụ hơn. pH đất thấp là một trong những yếu tố làm tăng khả năng hút và tích lũy KLN của thực vật[3].Đất có hàm lượng chất hữu cơ cao có khả năng hấp phụ
cao và có khả năng ràng buộc mạnh các yếu tố kim loại, giúp giảm thiểu sự hấp thụ các KLN bởi cây trồng[46].
Hàm lượng (mg/kg) Pb, Cd, Cr, Zn, Mn và độ pH, độ dẫn điện – EC (mS/cm), hàm lượng chất hữu cơ – OM (%) của đất tại vùng trồng rau Túy Loan được trình bàytrong bảng3.1.
Bảng 3.1: Đặc điểm môi trường đất tại vùng trồng rau chuyên canh Túy Loan (n=20) (khô) Hàm lượng (mg/kg) pH EC (dS/m) OM (%) Zn Pb Cd Mn Cr Trung bình ± SE 59.955±3.41 2.333±0.006 2x10-4 150.404±12.13 0.435±0.03 4.73 0.031 1.528 Thấp nhất 34.152 1.573 Nd 75.74 0.214 4.03 0.014 1.166 Cao nhất 99.327 2.794 4.9x10-4 236.979 0.675 5.18 0.081 2.125 Trung vị 62.452 2.310 141.573 0.424 TCCP 200* 70* 2* 500*** 90** *GB 15618:1995 *** WHO **QCVN 03:2008/BTNMT Nd: không phát hiện
Hình 3.1. Hàm lượng Cr và Pb trong các mẫu đất ở khu vực nghiên cứu
Hình 3.2. Hàm lượng Zn và Mn trong các mẫu đất ở khu vực nghiên cứu
Kết quả ở bảng 2 cho thấy, hàm lượng Pb, Zn, Cd, Mn và Cr đều thấp hơn so với giới hạn cho phép theo QCVN 03:2008/BTNMT quy chuẩn quốc gia về giới hạn cho phép của kim loại nặng trong đất[15], tiêu chuẩn Tổ chức
y tế thế giới WHO, GB 15618:1995 về giới hạn cho phép của các kim loại nặng trong đất nông nghiệp Trung Quốc. Hàm lượng trung bình của các kim loại trong đất giảm dần Mn (150.404)>Zn(59.995) >Pb(2.333)>Cr(0.435)>Cd(2x10^-4mg/kg). Giá trị pH đất nằm trong khoảng 4.03 – 5.18(trung bình là 4.73); hàm lượng chất hữu cơ trung bình 1.528 %, dựa vào TCVN 7376:2004, giá trị chỉ thị về hàm lượng cacbon hữu cơ tổng số trong đất, đất tại khu vực nghiên cứu thuộc loại đất phù sa (1 – 2.85%), pH đất tương đối thấp, đất có tính chua. Độ dẫn điện dao động từ 0.014 – 0.081mS/cm.
Bảng 3.2: Hàm lượng kim loại nặng trong đất trong một số nghiên cứu khác
Địa điểm Kim loại nặng (mg/kg) Nghiên cứu
Pb Zn Mn Cd Cr
Túy Loan 2.333 59.955 150.404 2x10-4 0.435 Nghiên cứu này
Minh Khai – Từ Liêm 15.5 50.15 285.05 0.55 19 Nguyễn Xuân Hải và Ngô Thị Lan Phương (2010)
Vĩnh Quỳnh – Thanh Trì 26 80.6 588.2 0.6 19.45
Văn Lâm (gần KCN) 137.96 Cao Việt Hà (2012)
Suzhou 45.8 120
Hao Xiu – Zhen và cộng sự (2009)
Wuxi 45.1 87.6
Changzhou 46.9 67.8
Lahore, Pakistan 15.38 50.84 39.01 3.15 21.01 Adeel Mahmoodvà Riffat NaseemMalik
Bắc Kinh, Trung Quốc 49.4 157 0.84 60.9 S.Khan và cộng sự
Phú Diễn – Tây Tựu 36.1 110.3 579.1 <0.2 76.6 Nguyễn Thị Mai Hương và cộngsự (2012)
Q.Liên Chiểu, Đà Nẵng 0.115 Võ Văn Minh (2006)
Bắc Kinh – Thiên Tân,
Trung Quốc 5.9 97.3 0.46 43.5 Yanchun Wang và cộng sự (2012)
Đất tưới nước thải 21.39 58.13 3.12 19.21 Anita Singh và cộng sự tại Ấn Độ (2010)
Đất tưới nước sạch 8.15 44.19 1.49 9.07
Trong các mẫu đất lấy tại vùng trồng rau chuyên canh thôn Túy Loan có hàm lượng Zn trung bình 59.955mg/kg, cao nhất99.327 mg/kg và thấp nhất 34.152 mg/kg. Hàm lượng Zn trong các mẫu đấtkhá đồng đều. Hàm lượng Zn trung bình trong nghiên cứu của chúng tôi tương đương với kết quả nghiên cứu của của Adeel Mahmoodvà Riffat Naseem Malik tại Lahore, Pakistan (50.84 mg/kg) [44]và thấp hơn 2.5 lần so với nghiên cứu của Sajjad Khan và cộng sự, tại Bắc Kinh, Trung Quốc (157 mg/kg)[40], thấp hơn so vớinghiên cứu của Nguyễn Thị Mai Hương và cộng sự (2012), trong các mẫu đất thuộc vùng canh tác nông nghiệp xã Phú Diễn – Tây Tựu là 113 mg/kg[12].
Hàm lượng Pb nằm trong khoảng 1.573 – 2.794 mg/kg (trung bình là 2.333 mg/kg) thấp hơn 27 lần so với giới hạn cho phép trong QCVN 03:2008/BTNMT, lần lượt thấp hơn 6 lần (15.5 mg/kg) và 10 lần (26 mg/kg) so với đất trồng rau Cải xanh tại Minh Khai – Từ Liêm và Vĩnh Quỳnh – Thanh Trì, Hà Nội trong nghiên cứu của Nguyễn Xuân Hải và Ngô Thị Lan Phương[7], thấp hơn nhiều lần so với nghiên cứu của Cao Việt Hà tại huyện