2.4.1. Ô nhiễm KLN do tự nhiên
Những nghiên cứu bước đầu của Việt Nam về KLN (Cu, Pb, Zn, …) trong đất đã cho rằng KLN phụ thuộc nhiều vào các nguồn gốc đá mẹ và mẫu chất hình thành nên các loại đất đó. Thêm vào đó, đất là nơi giữ các nguyên tố KLN và giải phóng ra môi trường bên ngoài thông qua các hoạt động của con người.
Trần Kông Tấu và Trần Công Khánh (1998) khi nghiên cứu KLN dạng tổng số và di động ở tầng mặt 0 - 20 cm trên một số loại đất đã chỉ ra 2 nguyên tố
(Pb, Zn) tập trung chủ yếu ở hai loại đất là đất phù sa thuộc đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long (bảng 2.6), hàm lượng kim loại nặng trong đất phù sa đồng bằng sông Cửu Long có xu hướng tích luỹ dạng di động
Bảng 2.3. Hàm lượng kim loại nặng ở tầng đất mặt trong một số loại đất ở Việt Nam (mg/kg)
Loại Đất Dạng Pb Zn
Đất feralit phát triển trên đá bazan Tổng số 9,00 81,00
Di động <0,51 <0,51
Đất phù sa sông Cửu Long Tổng số 2,10 36,20
Di động <0,51 1,10
Đất phù sa sông Hồng Tổng số 37,10 86,70
Di động 0,2 0,60
Đất xám phát triển trên đá granit Tổng số ,30 11,60
Di động <0,51 <0,51
Đất phèn Tổng số 23,40 21,40
Di động <0,51 4,8
Nguồn: Trần Kông Tấu và Trần Công Khánh (1998)
Các kết quả nghiên cứu của tác giả Lê Đức (1998) đã chỉ ra rằng hàm lượng KLN trong các loại đất khác nhau có giá trị thành phần nguyên tố khác nhau phụ thuộc vào nguồn gốc đá mẹ. Trong đất nâu đỏ phát triển trên đá vôi có hàm lượng nguyên tố Cu đạt: 52 ± 3 mg/kg. Nhưng đất nâu đỏ phát triển trên đá Gnai thì hàm lượng Cu có xu hướng ít hơn chỉ đạt 28 ± 1 mg/kg.
Các kết luận tương tự cũng được Hồ Thị Lam Trà và Kazuhiko Egashira (2001) đưa ra khi nghiên cứu hàm lượng Cu, Pb, Zn trong các loại đất: phù sa, đất vàng nhạt trên đá cát, đất nâu đỏ phát triển trên đá vôi, đất nâu đỏ phát triển trên đá bazan ở một số vùng của Việt Nam. Kết quả nghiên cứu cho thấy trong đất nâu đỏ phát triển trên đá vôi lấy tại Ninh Bình có hàm lượng Cu và Zn khá cao (106 mg/kg và 153 mg/kg) nhưng lại thấp trong đất vàng nhạt trên đá cát lấy tại Bắc Giang (16 mg/kg và 32 mg/kg).
Nghiên cứu KLN trong một số loại đất Việt Nam của tác giả Phạm Quang Hà (2006) đã chỉ ra rằng: đối với đất phù sa của Việt Nam, hàm lượng Cu tổng số trung bình là 22,8 mg/kg; hàm lượng Pb tổng số là 33,81 mg/kg; hàm lượng Zn tổng số là 76,64 mg/kg. Tương tự, đối với đất đỏ hàm lượng Cu tổng số có giá trị trung bình là 58,31 mg/kg; hàm lượng Pb tổng số là 33,78 mg/kg ; hàm lượng Zn tổng số là, 05 mg/kg.
2.4.2. Ô nhiễm KLN do hoạt động nông nghiệp
Theo Hồ Thị Lam Trà và Kazuhiko Egashira (1999) khi nghiên cứu hàm lượng một số KLN trong đất nông nghiệp của các huyện Từ Liêm, Thanh Trì - Hà Nội cho thấy: tại vùng đất chuyên rau của Tây Tựu - Từ Liêm - Hà Nội hàm lượng Cu đã cao hơn từ 20 - 30 mg/kg so với đất khác. Nguyên nhân của hiện tượng này có thể do người dân sử dụng nhiều phân hóa học và hóa chất bảo vệ thực vật có chứa Cu trong quá trình trồng rau.
Qua kết quả nghiên cứu Hồ Thị Lam Trà và Nguyễn Hữu Thành (2003) trong đất nông nghiệp huyện Văn Lâm - Hưng Yên cho biết hàm lượng tổng số Cu dao động từ 21,85-149,34 mg/kg; Zn từ 59,45-188,65 mg/kg.Trong 15 mẫu đất nghiên cứu có hai mẫu bị ô nhiễm Cu, tác giả cảnh báo về nguy cơ ô nhiễm Zn.
Trong xu thế phát triển kinh tế, xã hội hiện nay, sản xuất nông nghiệp luôn đứng trước sức ép tăng năng suất, sản lượng nhằm đáp ứng nhu cầu của dân số tăng nhanh. Việc sử dụng phân bón vô cơ và các hóa chất bảo vệ thực vật đã góp phần làm ô nhiễm đất tại nhiều khu vực thêm trầm trọng.
Đất sản xuất làng nghề trồng hoa Tây Tựu, Từ Liêm, Hà Nội nơi đây đã gây ô nhiễm kim loại nặng cho đất. Tác giả Lê Văn Thiện (2008) khi lấy mẫu đất hỗn hợp ở ruộng trồng hoa tầng 0-20 cm và 20-40 cm đã cho thấy nhiều mẫu đất trồng hoa ở đây bị nhiễm kim loại nặng Cu, Pb, đặc biệt là đất trồng hoa hồng. Có 9/10 mẫu đất ở tầng 0-20 cm ô nhiễm chì. Rõ ràng hoạt động thâm canh của người dân trồng hoa khu vực này là nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm kim loại nặng trong đất nông nghiệp.
Ngoài ra, đất sản xuất nông nghiệp ở xã Tây Tựu được tác giả Cao Việt Hà và công sự (2008) còn nghiên cứu cho thấy dư lượng thuốc BVTV trong mẫu đất canh tác hoa đều có dấu hiệu tích lũy, chúng có độc tính cáo và bị cấm sử dụng ở Việt Nam như DDT, Endri, Endosunfal (nhóm cơ clo) mặc dù chưa vượt qua
ngưỡng cho phép của TCVN 5941:1995 nhưng đã có sự tích lũy đáng kể trong các mẫu đất trồng hoa, đặc biệt là hoa Hồng vào mùa khô.
Theo kết quả phân tích của Lê Như Kiểu và cộng sự (2010) thì người dân ở đây sử dụng nước sông Tô Lịch để tưới cho cây trồng, kết quả cho thấy mẫu nước lấy tại xã Tam Hiệp cho thấy, hàm lượng KLN và pH trong nước khá cao (pH=10,Zn =1870 mg/kg, Cu= 1000 mg/kg, Pb=910 mg/kg), đây là nguyên nhân dẫn đến sự tích lũy hàm lượng Cu, Pb, Zn trong đất. Ngoài ra, do nước sông Tô Lịch có phản ứng kiềm, nên phần lớn các kim loại này bị kết tủa trong bùn, vì vậy nếu sử dụng bùn sông để bón ruộng thì sự tích lũy KLN trong đất càng lớn.
Theo kết quả nghiên cứu Nguyễn Thị Lan Hương (2014) cho thấy rằng nước tưới sử dụng cho đất nông nghiệp ảnh hưởng đến hàm lượng tích lũy Cu, Pb, Zn trong đất. Hàm lượng Cu, Pb, Zn trong các mẫu đất sử dụng nước tưới của sông Nhuệ có sự khác nhau giữa các khu vực nghiên cứu và giữa các mùa nghiên cứu. Hàm lượng Cu và Zn đo được tại một số điểm lấy mẫu đất đã vượt quá tiêu chuẩn cho phép đối với hàm lượng kim lượng nặng trong đất - QCVN 03:2008/BTNMT (WS2: 58,1 - 62,4 mg Cu/kg vượt 1,16 - 1,25 lần, 244,6 - 259,3 mg Zn/kg; WS4: 56,1 - 62,5 mg Cu/kg vượt 1,12 - 1,25 lần; WS5: 79,4 - 99,2 mg Cu/kg vượt 1,59 - 1,98 lần, 218,4 -220,3 mg Zn/kg vượt 1,09 - 1,10 lần; WS6: 59,8 - 61,8 mg Cu/kg vượt quá 1,2 - 1,24 lần).
2.4.3. Ô nhiễm KLN do hoạt động công nghiệp và đô thị
Nguồn phát thải các KLN trước hết phải kể đến sản xuất công nghiệp, công nghiệp có sử dụng xút, clo là nguồn phế thải nhiều thủy ngân; ngành công nghiệp sử dụng than đá và vật liệu mỏ như dầu … là nguồn thải chì, thủy ngân và cadimi … Trong đó, các nguyên nhân gây tích lũy KLN gây ô nhiễm môi trường một phần là do tác động trực tiếp từ nguồn thải, một phần là do quá trình quản lí và xử lý các nguồn thải chưa chặt chẽ, không được coi trọng đã gián tiếp gây ô nhiễm dần môi trường.
Nguyễn Thị Lan Hương (2006) đã nghiên cứu từ 15 mẫu đất gần nhà máy, công ty, xí nghiệp … ở thành phố Hà Nội cho biết hàm lượng Cu dao động từ 11,87 - 5,66 mg/kg; Zn từ 13,07 đến 283,16 mg/kg; Pb từ 8,36 đến 3,3 mg/kg. nhìn chung hàm lượng Cu tổng số nằm trong giới hạn cho phép theo TCVN 7209 - 2002. Hàm lượng Pb trong đất lấy nơi có nhà máy sản xuất pin và phân sinh học có chứa hàm lượng Pb lớn. Đặc biết đối với Zn thì có mẫu
SS4 và SS5 vượt quá giới hạn cho phép khá lớn do chịu ảnh hưởng lớn từ nguồn thải công ty mạ điện.
Theo nghiên cứu Lê Đức và cộng sự (2013) nơi khai thác khoáng sản ở Thái Nguyên tại bãi thải mỏ chì và kẽm thì pH cao, hầu như không còn chất hữu cơ… tác giả còn cho thấy được rằng trong đất ở các mẫu chịu tác động cảu ngước thải có hàm lượng chì di động rất cao (hàm lượng chì di động đạt 161 ppm), bị ô nhiễm nặng.
2.4.4. Ô nhiễm KLN do hoạt động của các làng nghề
Sự mở rộng và phát triển làng nghề không đi kèm với các biện pháp xử lý chất thải, bảo vệ môi trường, do đó đã làm cho môi trường tại các làng nghề bị ô nhiễm nghiêm trọng. Hầu hết các làng nghề ở nước ta đều không đảm bảo chất lượng môi trường. Hậu quả này do nhiều nguyên nhân, trong đó nguyên nhân chủ yếu là do sử dụng hóa chất trong quá trình sản xuất, song lại chưa có biện pháp xử lý chất thải. Ô nhiễm môi trường tại các làng nghề không chỉ gây ra những tác hại trước mắt mà nó còn có tác động tiềm ẩn gây ảnh hưởng lâu dài đến sức khỏe và đời sống con người.
Theo nghiên cứu của tác giả Hồ Thị Lam Trà (2005) tại làng nghề xã Đại Đồng, huyện Văn Lâm, Hưng Yên cho thấy một số mẫu tại cánh đồng lúa ven làng nghề đúc đồng Lộng Thượng có hàm lượng Cu vượt quá tiêu chuẩn cho phép đặc biệt lên tới con số báo động 16,0 và 238,7 mg/kg cao gấp 3 đến 4 lần TCVN 7209 - 2002 và hàm lượng Zn ở đây cũng đạt mức tương đối cao 166,1 và 206,1 mg/kg vượt TCVN. Mặt khác ở làng nghề tái chế kẽm Xuân Phao có hàm lượng Cu cao gấp 2,5 lần TCVN 7209 - 2002 (180,2 mg/kg) và Zn là 287,7 mg cũng cao hơn TCVN 7209 - 2002 (200 mg/kg). Đặc biệt ở cả 2 làng nghề này thì đều có hàm lượng Pb khá cao từ 73,-313 mg/kg. Kết quả nghiên cứu cho thấy đất nông nghiệp của xã đã có biểu hiện ô nhiễm kim loại nặng.
Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Công Vinh, Ngô Đức Minh (2007) ở các làng nghề tại các huyện Yên Phong - Bắc Ninh, Nam Trực - Nam Định cho thấy hàm lượng Zn trong đất đạt hoặc gần vượt quá (166,11 - 200,12 ppm) so với giới hạn cho phép của TCVN 7209 - 2002 (200 ppm).
Theo kết quả nghiên cứu của Cao Việt Hà (2012) hàm lượng Cu, Pb trong đất dao động khá rộng tùy khu vực lấy mẫu, từ 21,91 - 91,06mg/kg đất đối với Cu; từ 24,25 - 948,77mg/kg đất đối với Pb. Đất nông nghiệp xung quanh KCN và làng nghề của huyện Văn Lâm, Hưng Yên đã biểu hiện ô nhiễm Cu, Pb cụ thể
như sau: 15/41 mẫu đất bị ô nhiễm đồng với hàm lượng Cu tổng số vượt QCVN 03:2008 BTNMT từ 1,28 - 1,82 lần và 10/41 mẫu bị ô nhiễm chì với hàm lượng Pb tổng số vượt QCVN 03:2008 BTNMT từ 2,14 đến 13,55 lần. Đất tại khu vực làng nghề của xã Chỉ Đạo bị ô nhiễm chì rất nặng, hàm lượng chì trong đất ở đây vượt 10,03-13,55 lần so với QCVN 03:2008 BTNMT.
2.5. HIỆN TRẠNG TÍCH LUỸ Cu, Pb, Zn TRONG ĐẤT TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM VÀ VIỆT NAM
2.5.1. Hiện trạng tích lũy Cu, Pb, Zn trong đất trên thế giới
Chất lượng môi trường nói chung, môi trường đất nói riêng đang được cả thế giới quan tâm. Phát triển phường hội đi đôi với bảo vệ môi trường đã, đang và sẽ là mục tiêu chung của mọi quốc gia. Mỗi năm thế giới mất đi 25 tỷ tấn đất mặt do bị rửa trôi, xói mòn. Khoảng 2 tỷ ha đất canh tác và đất trồng cỏ trên thế giới đã và đang suy thoái do sử dụng đất thiếu khoa học hoặc không có quy hoạch. Ở nhiều nơi đất bị xói mòn, sa mạc hóa, phèn hóa, mặn hóa đã không còn khả năng canh tác. Trước sức ép về gia tăng dân số trên toàn cầu, để tăng sản lượng lương thực đáp ứng yêu cầu đó người nông dân đã lạm dụng phân hóa học, hóa chất thuốc bảo vệ thực vật để tăng năng suất cây trồng là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm đất và nước. Ngoài ra, sự phát triển công nghiệp, mạng lưới gioa thông và đô thị hóa. .. đã làm cho đất, nước, không khí nói riêng và môi trường nói chung của chúng ta bị ô nhiễm KLN. Theo thống kê của các tổ chức Môi trường Thế giới, hàng năm các con sông của Châu Á đưa ra biển khoảng 50% chất cặn lắng, có tới 70% trong số đó chảy vào Thái Bình Dương không được xử lý. Hơn 40% ô nhiễm trong khu vực bắt nguồn từ công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt, đô thị và giao thông vận tải. tình hình ô nhiễm xảy ra hầu hết ở các nước trực tiếp đổ vào các con sông, cánh đồng mà không qua xử lý (Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường, 2001).
Nghiên cứu của các nhà khoa học, hàm lượng của các nguyên tố Cu, Pb, Zn trong đất cũng phụ thuộc nhiều vào mẫu chất hình thành đất. Kết quả nghiên cứu của Lindsday (1979), Kabara-pendiac et al. (1992) cho thấy rằng: ở trong đất hàm lượng các nguyên tố kim loại nặng đao động nhiều hơn so với trong đá mẹ. Trong đất, Cu biến động từ 2-100mg/kg, Pb từ 2-200 mg/kg và Zn từ 10-300 mg/kg. Hàm lượng Cu, Pb, Zn trong đá vôi thường thấp hơn hàm lượng của chúng trong các loại đá macma và đá trầm tích khác.
Công đoạn nào của quá trình khai thác khoáng sản cũng gây nên ô nhiễm kim loại vào đất, nước, không khí và vào cơ thể sinh vật. Sự nhiễm bẩn kim loại không chỉ xảy ra khi mỏ đang hoạt động mà còn tồn tại nhiều năm sau kể từ khi mỏ ngưng hoạt động. Theo Lim và cộng sự (2004) tại vùng mỏ vàng-bạc Soncheon đã bỏ hoang ở Hàn Quốc, đất và nước nhiều khu vực ở đây vẫn còn bị ô nhiễm một số loại kim loại ở mức cao (Bảng 2.4).
Bảng 2.4. Hàm lượng kim loại nặng trong một số loại đất ở khu mỏ hoang Songcheon, Hàn Quốc
Đơn vị : mg/kg
Nguyên tố Bãi thải quặng Đất vùng núi Đất trang trại Đất bình thường trên thế giới
Cu 30 - 749 36 - 89 13 – 673 30
Pb 125 - 50803 63 - 428 23 – 290 35
Zn 580 - 7541 115 - 795 63 – 110 90
Nguồn: Lim et al. (2004)
Theo các tác giả thì bãi thải đuôi quặng ở đây là nguồn điểm gây ô nhiễm các kim loại cho đất ở các khu vực xung quanh. Hàm lượng các kim loại cao trong đất trang trại là do sự phát tán kim loại bởi gió, bởi nước từ các bãi quặng đuôi. Đa số cây trồng ở các khu đất bị nhiễm kim loại đã bị nhiễm Zn ở mức cao.
Ở Mỹ, Anh, Hà Lan khi nghiên cứu một số chế phẩm sử dụng trong nông nghiệp người ta xác định được nồng độ Pb trong bùn thải biến động từ 50 – 3.000 mg/kg, phân lân từ 7 – 225 mg/kg, vôi từ 20 – 1.250 mg/kg, phân đạm 2 – 27 mg/kg, phân chuồng 6,6 – 15 mg/kg và thuốc bảo vệ thực vật là 60 mg/kg (Kabata P. and Henryk P.,1985).
Theo kết quả điều tra của nhóm tác giả Tây Ban Nha E.Gimeno – Gareia, V.Andreu và Boluda (1996) ở vùng Valencia (Tây Ban Nha) người ta dùng các loại phân bón: Urê 40% N, Superphosphat 18% P, sắt Sunphat 18,5% Fe, Đồng Sunphat 25% Cu. Khi sử dụng các loại phân này lượng KLN được đưa vào cho đất là rất lớn. Với tổng lượng phân bón tiêu thụ ở đây là khoảng 2 triệu tấn lượng Cu, Pb, Zn đưa vào đất lần lượt là 8.32,68 - 2,83 - 33,34 g/ha/năm. Trong đó Cu được đưa vào đất nhiều nhất sau đó tới Zn và tới Pb.
Bảng 2.5. Ước tính hàm lượng kim loại Cu, Pb, Zn đưa vào đất vùng Valencia (Tây Ban Nha) từ phân bón
Kim loại nặng
Hàm lượng nguyên tố
(g/ha/năm) Tổng lượng
(g/ha/năm)
CuSO4 FeSO4 Urê Super phosphat
Cu 8.925.000 60,0 120,0 7.500 8.32,68
Pb 385 2.000,0 - - 2,38
Zn 74 2.600,0 - 30.000 33,34
Nguồn: E.Gimeno – Gareia, V.Andreu and Boluda (1996)
Đất bị ô nhiễm Cu, Pb, Zn làm giảm năng suất cây trồng ảnh hưởng đến nông sản dẫn tới tác động xấu đến sức khoẻ con người. Vì vậy, nhiều nước trên