Trước khi trồng cây tiến hành phân tích các chỉ tiêu pH, hàm lượng KLN trước khi trồng nhằm đánh giá chất lượng mẫu đất và tính toán được lượng KLN có sẵn trong đất. Qua đó xác định chính xác hơn khả năng sinh trưởng và hấp thụ KLN của cây sậy. Kết quả phân tích các chỉ tiêu trong mẫu đất được thể
hiện ở bảng sau:
Bảng 4.1. pH và hàm lượng KLN trong đất trước khi trồng cây
Các chỉ tiêu Kết quả QCVN: 03:2008/BTNMT pH 5,40 - Zn (mg/kg) 1540,80 200 Pb (mg/kg) 281,24 70 Cd (mg/kg) 21,18 2 As (mg/kg) 246,31 12
Căn cứ theo pH của đất và kết quả phân tích trong bảng 4.1, ta thấy
đặc tính của môi trường đất trước khi trồng sậy như sau:
+ Đất ở địa điểm trồng sậy mang tính axit, vì trong đất pHKCl = 5,4.
Điều này cho thấy hoạt động khai thác quặng tại khu vực đã ảnh hưởng
đến nồng độ pH, làm pH giảm đi đáng kể gây bất lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của sinh vật, gây ảnh hưởng xấu tới tính chất đất.
+ Đất bị ô nhiễm kim loại nặng, cụ thể:
Tại bãi thải của mỏ: với hàm lượng tổng số Zn = 1540,8ppm (cao hơn QCVN 03-2008/BTNMT 7,7 lần), hàm lượng tổng số Pb = 281,24ppm (cao hơn 4,02 lần), hàm lượng tổng số Cd = 21,18ppm (cao hơn 10,59 lần), hàm lượng tổng số As = 246,31ppm (cao hơn 20,53 lần).
Như vậy các chỉ tiêu kim loại nặng trong các mẫu đất phân tích vượt quy chuẩn cho phép ở mức độ cao. Sự ô nhiễm này sẽảnh hưởng đến chất lượng nông sản và ảnh hưởng trực tiếp đễn sức khỏe cong người. Để sử dụng đất vào hoạt
động sản xuất nông nghiệp, chúng ta cần có những biện pháp xử lý ô nhiễm hợp lý.
4.3. Đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển của cây sậy trong đất ô nhiễm sau khai thác khoáng sản tại vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ
Khả năng sinh trưởng của cây sậy phát triển trong môi trường đất ô nhiễm sau khai thác khoáng sản được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 4.2. Kết quả theo dõi khả năng sinh trưởng của cây sậy trong môi trường đất ô nhiễm KLN (Đơn vị tính: cm) Ban đầu Sau 8 tháng nghiên cứu 1 tháng 2 tháng 3 tháng 4 tháng 5 tháng 6 tháng 7 tháng 8 tháng Chiều cao cây 20 23,97
±1,60 34,37 ±0,87 52,1± 1,18 71,17 ±1,60 98,1± 1,73 120,3 ±1,08 131,77 ±1,44 145,33 ±1,82 Chiều dài lá 10±1,55 15,57 ±1,30 20,63 ±1,86 24,87 ±1,02 28,67 ±1,53 31,5± 1,97 34,83 ±1,21 38,53 ±1,15 41,17 ±1,17 Chiều dài rễ 7.5±1,15 - - - 31,5± 1,25 - - - 57,43 ±1,70
Hình 4.2. Khả năng sinh trưởng của cây sậy trong môi trường đất ô nhiễm KLN
Nhận xét chung: qua 8 tháng theo dõi chiều cao cây và chiều dài lá ở bãi thải mỏ chì – kẽm Tú Lệ cho thấy cây sậy sinh trưởng bình thường. So với cây sậy được trồng ở nơi có điều kiện sinh trưởng thích thì cây sậy được trồng ở
vùng bãi thải sinh trưởng kém hơn. Điều đó cho thấy sự ảnh hưởng nhẹ của KLN đến khả năng sinh trưởng của cây sậy, tuy nhiên biểu hiện chưa được rõ rệt.
4.4. Đánh giá khả năng tích lũy KLN của cây sậy trong đất ô nhiễm sau khai thác khoáng sản tại vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ
Tiến hành lấy mẫu các bộ phận cây sậy (thân, rễ, lá) trong các khu khai thác mỏ nghiên cứu phân tích trong phòng thí nghiệm. Tổng hợp và xử lý số
liệu: đểđánh giá một cách khách quan tích lũy KLN của cây sậy tại các khu vực nghiên cứu, tiến hành so sánh kết quả phân tích hàm lượng các kim loại trong mẫu nghiên cứu với kết quả phân tích mẫu thực vật tương ứng tại khu vực không khai thác khoáng sản (mẫu đối chứng).
Bảng 4.3. Khả năng tích lũy KLN của cây sậy trên đất ô nhiễm
(Đơn vị: mg/kg)
Ban đầu Sau 4 tháng Sau 8 tháng
Hàm lượng Zn Thân + lá 25,45 49,32±1,13 64,49±1,04 Rễ 16,24 23,91±0,46 39,45±0,95 Hàm lượng Pb Thân + lá 0,09 3,89±0,14 4,56±0,28 Rễ 0,43 9,30±0,45 15,02±0,60 Hàm lượng Cd Thân + lá 0,06 2,65±0,21 3,98±0,14 Rễ 0 3,67±0,11 6,81±0,54 Hàm lượng As Thân + lá 0,68 2,91±0,38 5,17±0,29 Rễ 5,72 9,06±0,24 18,26±1,02
Hình 4.3. Hàm lượng KLN trong thân + lá cây sậy trên đất ô nhiễm sau khai thác khoáng sản
Hình 4.4. Hàm lượng KLN trong rễ cây sậy trên đất ô nhiễm sau khai thác khoáng sản
Sau 4 tháng, hàm lượng Zn trong thân lá và rễ là 49,32ppm và 23,91ppm; hàm lượng Pb trong thân lá và rễ là 3,89ppm và 9,30ppm; hàm lượng Cd trong thân lá và rễ là 2,65ppm và 3,67ppm; hàm lượng As trong thân lá và rễ là 2,91ppm và 9,06ppm.
Sau 8 tháng, hàm lượng KLN trong thân lá và rễ lần lượt là 64,49ppm và 39,45ppm đối với Zn; 4,56ppm và 15,02ppm đối với Pb; 3,98ppm và 6,81ppm
đối với Cd; 5,17ppm và 18,26ppm đối với As.
Nhìn chung, ta thấy hàm lượng KLN tích lũy ở trong rễ cây sậy lớn hơn trong thân lá, trừ Zn có hàm lượng tích lũy trong thân lá cao hơn ở rễ. Khả năng hút Zn của thân lá tốt hơn của rễ, lượng Zn mà rễ hút được qua 4 tháng và 8 tháng (23,91ppm và 39,45ppm) cao hơn lượng Zn trong thân lá cây sậy (34,12ppm và 64,49ppm). Hàm lượng Zn trong thân lá hấp thụ gấp 2,06 lần trong rễ tại tháng thứ 4, gấp 1,63 lần ở tháng thứ 8.
Tại tháng thứ 4, rễ hấp thụ Pb gấp 2,4 lần trong thân lá, gấp 3,3 lần ở
tháng thứ 8. Lần lượt tương tựđối với Cd là 1,38 lần ở tháng thứ 4 và 1,71 lần ở
tháng thứ 8; đối với As là 3,11 lần ở tháng thứ 4 và 3,53 lần ở tháng thứ 8.
So với ban đầu, sau 8 tháng trồng cây, khả năng tích lũy KLN của cây có sự thay đổi như sau:
+ Đối với thân lá: hàm lượng Zn tăng 2,53 lần; hàm lượng Pb tăng 50,67 lần; hàm lượng Cd tăng 66,33 lần; hàm lượng As tăng 7,6 lần so với ban đầu.
+ Đối với rễ: hàm lượng Zn tăng 1,16 lần; hàm lượng Pb tăng 34,93 lần; hàm lượng As tăng 3,19 lần so với ban đầu. Rễ hút Cd khá tốt, hàm lượng ban
đầu trong rễ là 0, sau 8 tháng là 6,81.
Qua phân tích cho thấy hàm lượng KLN tích lũy trong thân lá và rễ đều cao hơn rất nhiều so với hàm lượng KLN ban đầu có trong cây sậy khi mang về
trồng, điều đó cho thấy cây sậy là loài cây có khả năng tích lũy KLN trong thân lá và rễ khá cao, thích hợp để xử lý môi trường đất bị ô nhiễm KLN.
4.5. Khả năng xử lý KLN của cây sậy trong đất ô nhiễm sau khai thác khoảng sản tại vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ
Bảng 4.4. Hàm lượng KLN còn lại trong đất sau khi trồng sậy tại vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ Kim loại nặng QCVN 03:2008 Hàm lượng KLN trong đất trước khi trồng (mg/kg) KLN trong đất sau khi trồng 4 tháng (mg/kg) Hiệu suất xử lý (%) KLN trong đất sau khi trồng 8 tháng (mg/kg) Hiệu suất xử lý (%) Zn 200 1540,80 1124,78 27 516,18 66,5 Pb 70 281,24 217,49 22,67 73,25 73,95 Cd 2 21,18 14,71 30,55 14,71 66,71 As 12 246,31 176,76 28.24 65,43 73,43
Qua bảng 4.4 cho thấy, hàm lượng Zn, Pb, Cd, As trong đất đều có xu hướng giảm mạnh sau khi trồng cây sậy. Cụ thể:
*Sau 4 tháng: hàm lượng Zn ban đầu từ 1540,80ppm giảm xuống còn 1124,78ppm, giảm 1,37 lần; hàm lượng Pb ban đầu từ 281,24ppm giảm xuống còn 217,49ppm, giảm 1,29 lần; hàm lượng Cd ban đầu từ 21,18ppm giảm còn 14,71ppm, giảm 1,44 lần; hàm lượng As ban đầu từ 246,31ppm giảm còn 176,76ppm, giảm 1,39 lần.
*Sau 8 tháng: hàm lượng Zn ban đầu 1540,80ppm giảm còn 516,18ppm, giảm 2,99 lần; hàm lượng Pb ban đầu 281,24ppm giảm còn 73,25ppm, giảm 3,84 lần; hàm lượng Cd ban đầu 21,18ppm giảm còn 7,05ppm, giảm 3 lần; hàm lượng As ban đầu 246,31ppm giảm còn 65,43ppm, giảm 3,76 lần.
Từ kết quả trên, có thể thấy môi trường đất sau khai thác khoáng sản tại vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ bị ô nhiễm nghiêm trọng, các chỉ số hàm lượng KLN
đều vượt quy chuẩn cho phép nhiều lần. Tuy sau 8 tháng các chỉ số hàm lượng KLN vẫn vượt quy chuẩn cho phép là do môi trường đất đã bị ô nhiễm nặng do hoạt động khác thác khoáng sản, hơn nữa mặt bằng tốt, không có sự xáo trộn nhiều nên khả năng tích lũy KLN trong đất là khá cao. Việc trồng cây sậy đã góp phần cải tạo đáng kể môi trường đất bị ô nhiễm, khả năng xử lý cao làm giảm mạnh KLN tích lũy trong đất, phát triển lâu dài hoàn toàn có khả năng cải tạo lại đất bị ô nhiễm.
Từ bảng 4.4 ta thấy hàm lượng KLN giảm đáng kể sau khi trồng cây sậy. Với hiệu suất xử lý cao sau 8 tháng (66,5% với Zn, 73,95% với Pb, 66,71% với Cd, 73,43% với As), có sức sống tốt, điều đó càng khẳng định cây sậy là một trong những loài thực vật thích hợp để xử lý đất sau khai thác khoáng sản bị ô nhiễm KLN.
4.6. Tương quan giữa hàm lượng KLN trong đất với hàm lượng KLN trong cây cây
Bảng 4.5 Hàm lượng KLN trong cây sậy sau thời gian thí nghiệm
Kim loại nặng Hàm lượng KLN trong đất ban đầu(mg/kg) Hàm lượng KLN trong thân+lá cây sậy sau 4 tháng (mg/kg) Hàm lượng KLN trong rễ cây sậy sau 4 tháng (mg/kg) Hàm lượng KLN trong thân+lá cây sậy sau 8 tháng (mg/kg) Hàm lượng KLN trong rễ cây sậy sau 8 tháng (mg/kg) Zn 1540,80 49,32 23,91 64,49 39,45 Pb 281,24 3,89 9,30 4,56 15,02 Cd 21,18 2,65 3,67 3,98 6,81 As 246,31 2,91 9,06 5,17 18,26
Hình 4.6. Tương quan giữa hàm lượng KLN trong thân + lá cây sậy và hàm lượng KLN trong đất
Hình 4.7. Tương quan giữa hàm lượng KLN trong rễ cây sậy và hàm lượng KLN trong đất
Kết quả ở hình 4.6 cho thấy, mối quan hệ giữa hàm lượng KLN trong đất và trong cây sậy theo quy luật đường cong tích lũy y = a.ln(x) + b. Trong đó, hệ
số tương quan giữa hàm lượng KLN trong đất với hàm lượng KLN trong rễ (R2 = 0,822 với 4 tháng, R2 = 0,836 với 8 tháng) là cao hơn so với hệ số tương quan giữa KLN trong đất và thân + lá (R2 = 0,561 với 4 tháng, R2 = 0,559 với 8 tháng). Theo biểu đồ ta thấy mối tương quan giữa hàm lượng KLN tích lũy trong cây sậy và hàm lượng KLN trong đất là tương quan thuận, nồng độ KLN trong đất càng cao thì hàm lượng KLN tích lũy trong cây sậy càng cao. Nhìn chung, mối tương quan giữa KLN trong đất với KLN trong cây sậy là khá chặt, do ngoài thực địa có rất nhiều yếu tố tác động như pH, CEC, chất hữu cơ….
PHẦN 5
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận
Qua thí nghiêm và kết quả phân tích như trên, rút ra kết luận như sau:
Đất dùng trong thí nghiệm là đất tại bãi thải của vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ, huyện Văn Chấn, tỉnh Yên Bái. Qua phân tích mẫu đất có thể thấy đất bị ô nhiễm KLN cao, các chỉ tiêu hàm lượng Zn, Pb, Cd và As đều vượt quá QCVN 03:2008 rất nhiều lần, đất không thích hợp dùng vào mục đích nông nghiệp.
Sự sinh trưởng và phát triển của cây sậy: cây sậy phát triển bình thường. So sánh với các mẫu cây sậy trồng tại khu vực ít ô nhiễm KLN (nằm trong quy chuẩn cho phép) thì cây sậy trồng tại bãi thải vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ phát triển kém hơn, điều đó cho thấy sự ảnh hưởng đáng kể của KLN đến sinh trưởng của cây.
Khả năng hút KLN của cây sậy:
+ Đối với thân lá: hàm lượng Zn tăng 2,53 lần; hàm lượng Pb tăng 50,67 lần; hàm lượng Cd tăng 66,33 lần; hàm lượng As tăng 7,6 lần so với ban đầu.
+ Đối với rễ: hàm lượng Zn tăng 1,16 lần; hàm lượng Pb tăng 34,93 lần; hàm lượng As tăng 3,19 lần so với ban đầu. Rễ hút Cd khá tốt, hàm lượng ban
đầu trong rễ là 0, sau 8 tháng là 6,81.
Nhìn chung, cây sậy hút KLN đều cao ở cả thân lá và rễ, đều gấp nhiều lần so với hàm lượng ban đầu.
Khả năng xử lý KLN trong đất của cây sậy:
Hàm lượng Zn sau 4 tháng giảm 1,37 lần; hiệu suất 27%, sau 8 tháng giảm 2,99 lần, hiệu suất 66,5%
Hàm lượng Pb sau 4 tháng giảm 1,29 lần; hiệu suất 22,67%, sau 8 tháng giảm 3,84 lần, hiệu suất 73,95%
Hàm lượng Cd sau 4 tháng giảm 1,44 lần; hiệu suất 30,55%, sau 8 tháng giảm 3 lần, hiệu suất 66,71%
Hàm lượng As sau 4 tháng giảm 1,39 lần; hiệu suất 28,24%, sau 8 tháng giảm 3,76 lần, hiệu suất 73,43%
Sau 8 tháng nghiên cứu cho thấy hàm lượng KLN trong đất tại bãi thải vùng mỏ chì – kẽm giảm đáng kể, tuy vẫn vượt quá QCVN 03:2008 nhưng ko cách nhau quá lớn. Với hiệu suất xử lý cao của cây sậy, nếu phát triển về lâu dài cây sậy hoàn toàn có khả năng xử lý KLN đưa về hàm lượng cho phép trong quy chuẩn, qua đó cải tạo đất tốt, đất sau cải tạo có thểđưa vào sử dụng với mục đích nông nghiệp.
5.2. Kiến nghị
Kiến nghị đối với UBND xã Tú Lệ có biện pháp quản lý chặt chẽ đối với hoạt động khai thác khoáng sản trên địa bàn, tuyên truyền với người dân địa phương tác hại của sự ô nhiễm KLN và hậu quả xấu tác động tới môi trường, đời sống của người dân.
Kiến nghị đối với đơn vị khai thác khoáng sản tại khu vực có trách nhiệm hoàn thổ, thực hiện những biện pháp khắc phục ô nhiễm môi trường, cải tạo lại môi trường ô nhiễm đặc biệt là môi trường đất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt
1. Nguyễn Thế Đặng (2010), Bài giảng biện pháp sinh học trong xử lý môi trường, Trường đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên.
2. Lê Đức và Trần Thị tuyết Thu, (2000), Bước đầu nghiên cứu khả năng hấp phụ và tích lũy Pb trong bèo tây và rau muống trên nền bị ô nhiễm, Thông
báo khoa học của các trường đại học, Bộ giáo dục và Đào tạo, Hà Nội, 2000. 3. Văn Khang (2000), Luận văn thạc sỹ Khoa học môi trường, trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG Hà Nội.
4. Lê Văn Khoa (2004), Sinh thái và môi trường đất, Nxb. ĐHQG Hà Nội. 5. Lê Văn Khoa và cs (2010), Giáo trình ô nhiễm môi trường đất và biện pháp xử lý, Nxb. Giáo dục, Hà Nội.
6. Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Cự, Bùi Thị Ngọc Dung, Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Cái Văn Tranh (2001), Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, cây trồng, Nxb Giáo dục, Hà Nội.
7. Đặng Đình Kim (2007), đề tài “Nghiên cứu sử dụng thực vật để cải tạo đất bị ô nhiễm kim loại nặng tại các vùng khai thác khoáng sản", thuộc Chương trình KH - CN trọng điểm cấp nhà nước về tài nguyên, môi trường và thiên tai - KC 08.04/06-10, Viện Công nghệ môi trường, Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, ĐH Quốc gia Hà Nội.
8. Lã Đình Mỡi, Dương Đức Huyến (2005), Tài nguyên thực vật Đông Nam Á. NXB. Nông nghiệp Hà Nội.
9. Trần Thị Phả (2009), Bài giảng độc học môi trường, Trường Đại học Nông lâm, Đại học Thái Nguyên.
10. Trần Thị Phả (2013), Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển và hấp thụ kim loại nặng (Cd, Pb, As, Zn) của cây sậy (Phragmites australis) trong
các môi trường đất khác nhau, Trường Đại học Nông lâm, Đại học Thái Nguyên.
11. Quy chuẩn Việt Nam (QCVN 03 : 2008/BTNMT), quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép của kim loại nặng trong đất, Hà Nội.
Tài liệu tiếng Anh
12. ANZ. (1992), Australian and New Zealand Guidelines for the
Assessment and Management of Contaminated Sites, Australian and New Zealand Environment and Conservation Council, and National Health Medical Research Council, January 1992.
13. Barceló J., and Poschenrieder C., Phytoremediation: principles and
perspectives, Contributions to Science, institute d’Edtudis Catalans, Bacelona,
pp 333 – 344, 2003.
14. Bjerrgard., Depledge M. H., and Weeks J. M. (1991), Heavy Metal, Blackwell Scientific Publications.
15. Henry J. R. (2000), "In An Overview of Phytoremediation of Lead and
Mercury", NNEMS Report, Washington, D.C., pp. 3 - 9.
16. Saxena PK. et al, Phytoremediation of heavy metal contaminated and