3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
2.2.4. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm
Quá trình thực nghiệm được tác giả tiến hành tại phòng thí nghiệm Viện Địa Lý - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Nghiên cứu sử dụng phương pháp trắc quang trên máy UV-VIS để xác
định NO3- và phân tích kim loại nặng bằng phương pháp quang phổ hấp thụ
nguyên tử, riêng As được xác định bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử
(AAS) kết hợp với thiết bị hydrua hóa (HVG-AAS).
Xác định pHKCl của đất và pH của nước bằng máy đo pH meter.
Các chỉ tiêu vi sinh vật của rau được gửi tại Bộ môn vi sinh – Viện Công nghiệp Thực phẩm. Các chỉ tiêu thuốc BVTV được gửi tại phòng thí nghiệm về môi trường - Viện Môi Trường Nông nghiệp
2.2.4.1. Phương pháp trắc quang trên máy UV-VIS xác định hàm lượng nitrat trong rau
Phương pháp này sử dụng lò vi sóng chiết nitrat trong mẫu tươi bằng nước, đun vi sóng ở mức năng lượng cao, từ đó xác định hàm lượng nitrat
bằng phương pháp trắc quang. Dung dịch đo nitrat trong rau sau khi chiết
bằng lò vi sóng được cô cạn, sau đó lên màu cùng dãy chuẩn NO3- - bằng
thuốc thử axit phenoldisunfonic tạo thành hợp chất có màu vàng. Đo hấp thụ quang của dung dịch ở bước sóong 410 nm..
Đường chuẩn phân tích là đường bậc 1 với hệ số tương quan R = 0,9999. Độ thu hồi khi phân tích là 90 ± 4,5%. Điều đó chứng tỏ các kết quả phân tích là hoàn toàn đáng tin cậy.
2.2.4.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử xác định kim loại nặng
- Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử xác định kim loại nặng (Cu, Pb, Zn, Cd)
Quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) là một kỹ thuật phân tích lượng vết các nguyên tố và được sử dụng phổ biến trong nhiều phòng thí nghiệm với độ chọn lọc, độ lặp lại và độ nhạy cao, có thể phân tích hàng loạt mẫu trong một thời gian ngắn. Cơ sở lý thuyết của phương pháp này là sự hấp thụ năng lượng (bức xạ đơn sắc) của nguyên tử ở trong trạng thái hơi (khí) khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi nguyên tố ấy trong môi trường hấp thụ và ghi lại tín hiệu (cường độ) hấp thụ.
Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử kết hợp thiết bị tạo khí hydrua (HVG – AAS) xác định As
Trong phân tích lượng vết nguyên tố asen, phương pháp hấp thụ nguyên tử cần kết hợp với thiết bị tạo khí hydrua.
Nguyên tắc của phép đo thủy ngân: Các dạng thủy ngân trong nước được đưa về Hg (II), sau đó xác định bằng kỹ thuật hydrua hóa lạnh.
Hg (II) phản ứng với hydro mới sinh ra (tạo thành khi tác nhân khử NaBH4
gặp môi trường axit) tạo thành hơi thủy ngân. Hơi thủy ngân được dẫn vào bộ phận nguyên tử hoá mẫu nhờ khí mang argon . Khi chiếu một chùm tia bức xạ qua đám hơi nguyên tử, các nguyên tử này sẽ hấp thụ các tia sáng có bước sóng đặc trưng và cho kết quả độ hấp thụ tỷ lệ với nồng độ của nó trong một giới hạn nhất định
Nguyên tắc của phép đo asen: tất cả dạng asen vô cơ hoà tan trong
dung dịch có thể ở dạng As (III) hoặc As (V) được khử hoàn toàn về dạng As
(III) bằng dung dịch NaI hay KI trong môi trường axit. Sau
AsO43- + 2I- + 2H+ = AsO33- + I2 + H2O
Sau đó, As (III) phản ứng với hydro mới sinh ra (tạo thành khi tác nhân
khử NaBH4 gặp môi trường axit) tạo thành khí asin AsH3.
3NaBH4 + 3HCl + 8As(III) + 9H2O = 3H3BO3 + 3NaCl + 8AsH3
Khí asin được dẫn vào bộ phận nguyên tử hoá mẫu nhờ khí mang argon để tạo ra các đám hơi nguyên tử asen tự do. Khi chiếu một chùm tia bức xạ qua đám hơi nguyên tử, các nguyên tử này sẽ hấp thụ các tia sáng có bước sóng đặc trưng và cho kết quả độ hấp thụ tỷ lệ với nồng độ của nó trong một giới hạn nhất định.
Đường chuẩn phân tích kim loại nặng là đường bậc 1 với hệ số tương quan R = 0,9999. Các mẫu phân tích được đo ở chế độ lặp lại 3 lần, thời gian đo mẫu 3 giây, với độ lặp lại tốt, sai số trung bình không lớn hơn 5%. Độ thu hồi khi phân tích theo phương pháp sử dụng trong luận văn này là 96,8 ± 3,6%. Điều đó chứng tỏ các kết quả phân tích là hoàn toàn đáng tin cậy
Đường chuẩn phân tích và độ thu hồi của các mẫu thêm chuẩn
Đường chuẩn phân tích asen với khoảng nồng độ 0 – 5 µg/L được chuẩn bị từ dung dịch chuẩn As 1 g/L. Đường chuẩn là đường bậc 1 với hệ số tương quan R = 0,9999.
Hình : Đường chuẩn phân tích asen trên
Dung dịch chuẩn kiểm chứng ICP- multi-element có nồng độ As 2,5 μg/L được sử dụng để kiểm tra độ chính xác của đường chuẩn với độ thu hồi là 98,7 ± 3,8%.
Chương 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Phương pháp đánh giá tổng hợp chất lượng rau dự án
Phương pháp đánh giá tổng hợp chất lượng rau sử dụng trong nghiên cứu này không chỉ giới hạn đánh giá các chỉ tiêu nội tại của rau sản phẩm mà chất lượng rau được đánh giá trên nhiều phương diện, từ điều kiện sản xuất - quá trình sản xuất - đến thu hoạch sản phẩm và cơ chế kiểm soát chất lượng của quá trình sản xuất để đảm bảo chất lượng sản phẩm được thực hiện trong nghiên cứu điểm. Căn cứ đánh giá dựa theo quy định Quản lý sản xuất kinh doanh rau, quả và chè an toàn (Ban hành kèm theo Quyết định số 99/2008/QĐ-BNN
ngày 15/10/2008 của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) và
theo những hướng dẫn của VietGap. Các nội dung và quá trình đánh giá mà
nghiên cứu đã thực hiện được trình bày sau đây.
3.1.1. Đánh giá điều kiện sản xuất của dự án
1. Đất trồng
Vùng sản xuất là vùng đất phù sa cổ, đã trồng rau màu trong nhiều năm, nằm trong quy hoạch trồng rau màu được Ủy ban nhân dân thành phố phê duyệt [23]. Khu trồng rau thí điểm không bị ảnh hưởng trực tiếp bởi các chất thải công nghiệp, chất thải sinh hoạt từ các khu dân cư, bệnh viện, các lò giết mổ gia súc tập trung, nghĩa trang, đường giao thông lớn.
Kết quả phân tích đất trồng tại địa điểm nghiên cứu trồng thể hiện ở
Bbảng 7.
a) pHKCl
pH của đất là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong quá trình đánh giá độ phì nhiêu đất. pH gây ảnh hưởng đến đời sống của hệ sinh vật đất và đặc biệt
có ảnh hưởng mạnh đến quá trình lý, hoá, sinh học của đất, tác động trực tiếp đến quá trình hút thu chất dinh dưỡng của cây trồng. Theo Trần Khắc Hiệp (2009) [9], Khoảng pH từ 6 - 7 là tốt nhất cho việc đồng hoá các chất dinh
dưỡng.Đất trồng ở vùng nghiên cứu có giá trị pHKCl trong khoảng từ 6,78 đến
7,12. Các mẫu đất tương đối thích hợp cho việc canh tác rau.
Bảng 7. Kết quả phân tích chất lượng đất trồng tại địa điểm thí điểm
Chỉ tiêu Đơn vị MĐ1 MĐ2 MĐ3 MĐ4 MĐ5 Trung
bình BNN 2008 QCVN 03:2008 pH KCl 6,78 7,12 6,75 6,45 6,87 6,79 Arsen (As) mg/kg đất khô 3,23 2,95 3,54 1.322 ,32 2,75 2,96 12 12 Cadimi (Cd) mg/kg đất khô 0,43 0,54 0,29 0,4 0,29 0,39 2 2 Chì (Pb) mg/kg đất khô 28,25 31,43 34,05 27,86 25,5 29,42 70 70 Đồng (Cu) mg/kg đất khô 29,24 32,60 34,78 26,02 25,04 29,53 50 50 Kẽm (Zn) mg/kg đất khô 67,85 64,42 71,25 59,63 45,09 61,65 200 200
BNN 2008: Là mức giới hạn tối đa cho phép của một số kim loại nặng trong
đất, đối với vùng sản xuất RAT (Ban hành kèm theo Quyết định số
99/2008/QĐ-BNN ngày 15/ 10/2008 của Bộ trưởng BNN&PTNT), và cũng là mức giới hạn cho phép theo QCVN 03:2008/BTNMT (QCVN về giới hạn cho phép kim loại nặng trong đất nông nghiệp.
Hình 6. Biểu đồ giá trị pH trong mẫu đất Hình 7. Biểu đồ giá trị As trong mẫu đất
Hình 8. Biểu đồ giá trị Cd trong mẫu đất Hình 9. Biểu đồ giá trị Pb trong mẫu đất
mg/kg
mg/kg mg/kg mg/kg
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 MĐ1 MĐ2 MĐ3 MĐ4 MĐ5 Cu Hình. Biểu đồ giá trị Cu trong mẫu đất b) Kim loại nặng
Đất bị ô nhiễm kim loại nặng là vấn đề đã và đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu bởi đây là vấn đề quan trọng. Vì từ đất các kim loại độc hại có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua tiếp xúc trực tiếp và chuỗi dinh dưỡng, gây nên nhiều bệnh hiểm nghèo.
Đồng, kẽm là các nguyên tố vi lượng, có vai trò sinh lý đối với cây trồng. Chì, Cadimi và Asen thuộc nhóm các nguyên tố không cần thiết cho cây trồng. Các nguyên tố này trở thành những chất gây ô nhiễm môi trường nếu tồn tại ở nồng độ vượt quá mức nhu cầu sử dụng của sinh vật.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 MĐ1 MĐ2 MĐ3 MĐ4 MĐ5 Zn
Hình. Biểu đồ giá trị Zn trong mẫu đất
So sánh kết quả phân tích với các chỉ tiêu quy định của BNN 2008 về chất lượng đất với sản xuất rau an toàn, cũng như QCVN 03:2008 về chất
lượng đất cho nông nghiệp cho thấy::
Nguyên tố As có hàm lượng trung bình là 2,96 mg/kg, mẫu thấp nhất có giá trị 2,32 mg/kg (MĐ4), mẫu cao nhất có giá trị 3,23 mg/kg (MĐ3). Tất cả các mẫu rất thấp so với mức quy định (12 mg/kg).
Nguyên tố Pb có hàm lượng trung bình 29,42 mg/kg, mẫu cao nhất (MĐ3) có giá trị 34,05 mg/kg và mẫu thấp nhất có giá trị 25,5 mg/kg (MĐ5).
Nguyên tố Cd có hàm lượng trung bình là 0,39 mg/kg, mẫu thấp nhất có giá trị 0,29 mg/kg (MĐ3, MĐ5), mẫu cao nhất có giá trị 0,54 mg/kg (MĐ2). Năm mẫu phân tích đều dưới ngưỡng cho phép (2 mg/kg).
Hàm lượng đồng (Cu) của mẫu đất khu vực nghiên cứu có giá trị trung bình là 29,53 mg/kg. Mẫu cao nhất là MĐ3 (34,78 mg/kg), mẫu thấp nhất là MĐ5 (25,04 mg/kg), dưới ngưỡng cho phép 50 mg/kg
Nguyên tố Zn có hàm lượng trung bình là 61,65 mg/kg, mẫu thấp nhất có giá trị 45,09 mg/kg (MĐ5), mẫu cao nhất có giá trị 71,25 mg/kg (MĐ3). Tất cả các mẫu đều thấp so với mức cho phép (200 mg/kg).
Như vậy, tất cả các chỉ tiêu kim loại nặng trong đất đều đạt yêu cầu về chất lượng đất nông nghiệp (theo QCVN 03:2008) cũng như quy định đối với vùng sản xuất rau an toàn.
Trong quy định đối với vùng sản xuất rau an toàn, mới chỉ có ngưỡng giới hạn đối với kim loại nặng mà chưa có ngưỡng quy định với các độc tố khác, như thuốc bảo vệ thực vật, các chỉ tiêu sinh học (coliform, E.Coli,…). QCVN 15:2008 có quy định về dư lượng thuốc BVTV trong đất nói chung chứ chưa có riêng đối với đất nông nghiệp.
2. Nước tưới
Giá trị trung bình của hai mẫu nước tưới thể hiện ở bảng 8
Bảng 8. Kết quả phân tích nước tưới
Ghi chú:
- BNN 2008: Mức giới hạn tối đa cho phép của một số kim loại nặng trong
nước tưới đối với vùng sản xuất RAT (Ban hành kèm theo Quyết định số
99/2008/QĐ-BNN ngày 15/10/2008 của Bộ trưởng BNN&PTNT)
- QCVN 08:2008: QCVN về giới hạn cho phép kim loại nặng trong nước sử dụng cho mục đích tưới tiêu
Chỉ tiêu Giá trị trung bình BNN 2008 QCVN 08:2008 Đơn vị pH 6,54 5,5 - 9 Cadimi (Cd) 0,008 0,01 0,01 mg/l Arsen (As) 0,110 0,1 0,05 mg/l Chì (Pb) 0,075 0,1 0,05 mg/l
a) pH của nước tưới
Giá trị pH của nước tưới có ý nghĩa quan trọng, nó góp phần quyết định các đặc tính khác của nước như độ nhớt, có thể làm phân tán hoặc keo tụ các hạt rắn lơ lửng, làm thay đổi hàm lượng chất hữu cơ và hoạt động của hệ vi sinh vật trong nước. pH của nước tưới có giá trị trung bình 6,54 phù hợp đối với nước tưới nông nghiệp theo QCVN 08:2008.
b) Kim loại nặng 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 Cadimi (Cd) Arsen (As) Chì (Pb)
Kết quả phân tích cho thấy, thông số Cd (0,008 mg/l) đạt yêu cầu về chất lượng nước tưới theo quy định của BNN về sản xuất rau an toàn theo VietGap (0,01 mg/l) cũng như theo QCVN 08:2008. Thông số Pb (0,075 mg/l) không đạt quy chuẩn QCVN 08:2008 (0,05 mg/l) nhưng vẫn đạt yêu cầu theo BNN 2008 (0,1 mg/l). Riêng thông số As (0.12 mg/l) thì có biểu hiện ô nhiễm, cao hơn tiêu chuẩn cho phép (0.1 mg/l) của BNN 2008 và (0.05 mg/ kg) theo QCVN 08:2008. Để khắc phục điều này, dự án đã cho xây dựng bể lọc cát vàng, nước sau lọc có giá trị As trung bình 0.07 (mg/kg) đạt tiêu chuẩn của BNN 2008. Hiệu quả xử lý As của bể lọc thể hiện trên hình 13.
Hình 12. Biểu đồ phân tích kim loại nặng trong nước tưới
BNN 2008 (As, Pb)
BNN 2008 ( Cd)
mg/l
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
nước thô nước sau lọc
As
Bể lọc cát hoạt động dựa trên hai cơ chế là: cơ chế lọc lưu giữ (lớp vật liệu lọc hoạt động theo nguyên lý cái rây bột: hạt cặn nhỏ đi qua, hạt lớn bị giữ lại) và cơ chế bám dính (do các lực bề mặt như lực hút tĩnh điện và lực Van dec Val,…gây ra sự bám dính các hạt cặn trên bề mặt vật liệu lọc). Asen được loại bỏ khỏi nước trong bể lọc cát là nhờ sự đồng kết tủa với Fe(III) trên bề mặt của các hạt cát và không gian giữa các lỗ rỗng trong lớp cát. Fe(II) ở dạng hòa tan trong nước, sẽ bị oxi hóa bởi oxi của không khí để tạo thành Fe(III). Hidroxit Fe(III) sẽ được hấp phụ trên bề mặt các hạt cát và tạo thành một lớp hấp phụ mỏng. Asen (V) và Asen (III) trong nước sẽ hấp phụ vào lớp
Fe(OH)3 đó và bị giữ lại ở lớp vật liệu lọc (Nguyễn Ngọc Mai, 2009 [11]).
Kết quả, nước ra khỏi bể lọc đã được loại bỏ một phần Asen.
Như vậy, Xét theo điều kiện cấp chứng chỉ hiện nay, vùng sản xuất đạt tiêu chuẩn về kim loại nặng trong đất và nước, đủ điều kiện để sản xuất rau an toàn theo VietGap.
Tuy nhiên, vùng sản xuất vẫn còn các mối nguy có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm trong quá trình sản xuất, đó là:
- Ô nhiễm không khí: Tuy ở Việt Nam chưa có công trình nghiên cứu nào về mối quan hệ giữa ô nhiễm không khí với chất lượng rau, song theo
Rajesh Kumar Sharma và cộng sự năm 2008 trong một nghiên cứu về sự
nhiễm bẩn rau ở vùng ngoại ô Ấn Độ [34] thì có mối tương quan giữa ô nhiễm kim loại nặng trong không khí (Cu, Pb, Zn, Cd) và kim loại nặng (Cu, Pb, Zn, Cd) trong rau.
- Ô nhiễm từ phân bón: Nguồn phân bón có nguy cơ gây ô nhiễm đối với các chỉ tiêu kim loại nặng, vi sinh vật gây bệnh tuy nhiên chưa được phân tích đánh giá.
- Ô nhiễm từ vùng sản xuất ngoài mô hình dự án: Vùng đất dự án hình chữ U, nằm trong cánh đồng trồng rau màu của xã. Mặt trước là con đường nhỏ dẫn vào cánh đồng, ít người qua lại, nên gần như không bị ảnh hưởng bởi hoạt động giao thông. Ba mặt còn lại tiếp giáp với vùng đất trồng rau ngoài mô hình nên dễ bị ảnh hưởng bởi các hoạt động canh tác như thuốc trừ sâu, phân bón và các hóa chất khác. Để khắc phục ảnh hưởng này, dự án đã tiến hành trồng cây xung quanh và giăng hàng rào nilon chống chuột bọ cũng như loại trừ ảnh hưởng từ vùng canh tác xung quanh.
- Hoạt động phá hoại từ bên ngoài: Tác động này có thể do kẻ xấu muốn phá hoại dự án, ném hóa chất, thuốc BVTV…vào vùng trồng rau. Để hạn chế nguy cơ này, dự án đã cử một người (là thành viên của một hộ tham gia dự án đã được tập huấn kiến thức về VietGap – đồng thời là tổ trưởng nhóm lao động) thường trực, vừa làm thủ kho, ghi chép nhật ký đồng ruộng và bảo vệ.
3. Quản lý phân bón
Theo quan điểm trồng rau sinh thái vẫn có thể sử dụng các loại phân bón hóa học, tuy nhiên phải là những loại phân bón có nguồn gốc và trong danh mục cho phép. Để xem xét ảnh hưởng của phân bón đến chất lượng