PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.4. Tình hình nghiên cứ uô nhiễm kim loại nặng trên thế giới và ở Việt Nam
2.4.1. Nghiên cứ uô nhiễm kim loại nặng trên thế giới
Chất lượng môi trường nói chung, môi trường đất nói riêng đang được cả thế giới quan tâm. Phát triển xã hội phải 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 bị suy thoái do sử dụng đất thiếu khoa học hoặc không có quy hoạch. Ở nhiều nơi đất bị xói mòn, sa mạc hoá, phèn hoá, mặn hoá 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 bón hoá học, hoá chất 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 giao thông và đô thị hoá,…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 đang phát triển. Hơn 90% chất thải, nước thải từ các nước này được trực tiếp đổ vào các con sông, cánh đồng mà không qua xử lý (Bộ Khoa học Công nghệ và môi trường, 2001).
Theo 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, cho thấy rằng: ở trong đất hàm lượng các nguyên tố kim loại nặng dao động nhiều hơn so với trong đá mẹ. Trong đất, Cu biến động từ 2 - 100 mg/kg, Pb từ 2 – 200 mg/kg và Zn từ 10 – 300 m/kg. Hàm lượng Cu, Pb và Zn trong đá vôi thường thấp hơn hàm lượng của chúng trong các loại đá macma và đá trầm tích khác.
Công trình nghiên cứu của Kabata and Henryk (1985), tại 53 thành phố, thị xã ở nước Anh cho thấy hầu hết đất có hàm lượng Pb tổng số vượt trên 200 ppm, ở nhiều vùng công nghiệp đã vượt quá 500 ppm, năm 1993 có khoảng 200.000 ha đất bị ô nhiễm KLN.
Các nguyên tố kim loại nặng như: Cu, Pb, Zn,… thường chứa trong phế thải của ngành luyện kim màu, sản xuất ôtô. Khi nước thải chứa 13 mg Cu/kg, 10 mg Pb/l, 1 mg Zn/l đã gây sự ô nhiễm đất nghiêm trọng.
Ở Ấn Độ, nồng độ Pb cao bất thường được phát hiện ở nhiều lạch sông Thane thuộc bờ biển thành phố Bom Bay, các trạm quan trắc ngoài khơi cũng được báo cáo có chứa Pb với hàm lượng đáng kể. Ở Pakistan, người ta cũng đã phát hiện thấy nồng độ đáng kể các kim loại nặng trong nước và các cặn lắng ở vùng ven bờ khu vực sông Indus.
Giao thông là một trong những nguyên nhân gây tích luỹ KLN ở Châu Âu, người ta ước tính có tới 76% tổng lượng Pb thoát ra môi trường đất là do xăng chì làm nhiên liệu.
Khi nghiên cứu nước mưa chảy ra từ các đường cao tốc một số vùng tây nam Scotland hai tác giả Neill Mc.A. and Olley S.(1998) nhận thấy rằng do ảnh hưởng của hoạt động giao thông, các chất thải ra từ các động cơ đốt trong của các phương tiện tham gia giao thông chính là các nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng cho nước mặt. Theo hai tác giả này: trong tổng số 63 mẫu nghiên cứu, nồng độ Cu (không hoà tan) dao động từ 0,001 – 0,036 ppm, đạt trung bình là 0,011 ppm; nồng
độ Zn tổng số dao động trong khoảng 0,001 – 0,132 ppm, trung bình đạt 0,029 ppm. Hàm lượng Cu (không hoà tan) và Zn tổng số đều vượt 0,007 lần TCCP.
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 (Pacyna J.M, J, Much and F. Axenfeld, 1991).
Ở Hungari, theo báo cáo của Palmai.O (1995) thì hàm lượng cực đại của nguyên tố Cu, Pb, Zn được đưa vào đất canh tác (chủ yếu theo con đường phân bón hoá học, bùn thải hoá học, bùn thải và nước tưới) lần lượt là 10; 10; 30 Kg/ha/năm. Số liệu này cũng cho thấy: nếu tính ở tầng đất mặt 30 cm trong 1ha đất có khoảng 6.000 tấn đất. Không thể kể đến sự mất mát khác thì sau một năm sản xuất hàm lượng kim loại nặng đã tăng thêm trong đất: Zn là 5 ppm; Cu, Pb là 1,67 ppm cho mỗi nguyên tố. Đây là những con số đáng báo động theo một cách nhìn cảnh giác, đề phòng các tai biến bột phát xảy ra khi có sự tích đọng kim loại nặng dẫn đến hiểm hoạ lớn hơn.
Theo kết quả điều tra của nhóm tác giả Tây Ban Nha Gimeno – Gareia, E.Andreu and 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. Trong các loại phân này có chứa hàm lượng kim loại nặng khác nhau. Tổng các loại phân bón tiêu thụ ở đây khoảng 2 triệu tấn (với mức bình quân 99 kg/ha tại vùng Valencia). Kết quả nghiên cứu của tác giả được giới thiệu ở bảng 2.9.
Bảng 2.9. Ước tính hàm lượng kim loại Cu, Pb, Zn đưa vào đất do phân bón
Kim loại nặng
Hàm lượng nguyên tố (mg/ha/năm)
từ các nguồn khác Tổng lượng (g/ha/năm)
CuSO4 FeSO4 Urê Superphosphat
Cu 8.925.000 60,0 120,0 7.500 8.932,68
Pb 385 2.000,0 - - 2,38
Zn 749 2.600,0 - 30.000 33,34
Nguồn: Gimeno – Gareia, E.Andreu and Boluda (1996) Qua bảng 2.9 cho thấy kết quả tích luỹ lớn và đáng quan tâm của Cu, Pb, Zn lần lượt là 8932,68 - 2,83 - 33,34 g/ha/năm. Trong đó lượng KLN được đưa vào đất nhiều nhất: Cu là từ CuSO4, Zn từ Supephosphat, Pb từ FeSO4. Chúng ta
có thể phần nào nhận thấy ảnh hưởng của cách sử dụng phân bón đến sự tích luỹ kim loại nặng trong môi trường đất nông nghiệp.
Đất bị ô nhiễm kim loại nặng không chỉ làm giảm năng suất cây trồng mà còn ảnh hưởng đến nông sản dẫn tới tác động xấu tới sức khoẻ con người. Vì vậy nhiều nước trên thế giới đã quy định mức ô nhiễm KLN (Bảng 2.10).
Bảng 2.10. Hàm lượng tối đa cho phép (MAC) của các KLN Cu, Pb, Zn trong đất nông nghiệp (mg/kg)
Nguyên
tố Áo Canada Balan Nhật Anh Đức
Cu 100 100 100 125 50 50
Zn 300 400 300 250 150 300
Pb 100 200 100 400 50 500
Nguồn: Kabata – Pendias (1992) 2.4.2. Nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng ở Việt Nam
Trong những năm gần đây, nhờ từng bước thực hiện Công nghiệp hoá – Hiện đại hoá đất nước cùng nền kinh tế thị trường, Việt Nam đã có những bước tiến rõ rệt. Khi nền kinh tế xã hội phát triển, dân số tiếp tục gia tăng, kèm theo áp lực của cơ chế thị trường đã làm nảy sinh những tư duy kinh tế thiếu cân nhắc kỹ lưỡng vượt khỏi tầm kiểm soát của nhà nước trong nhiều lĩnh vực dẫn đến những hành động duy ý chí chạy theo lợi nhuận tối đa đặc biệt là trong khai thác, sử dụng tài nguyên thiên nhiên.
Với quỹ đất có hạn trong khi nhu cầu sử dụng đất của con người ngày càng tăng làm cho quan hệ giữa người và đất ngày càng căng thẳng. Những sai lầm liên tục của con người trong quá trình sử dụng đất (có ý thức hoặc vô thức) dẫn đến sự cạnh tranh, xung đột về đất đai, các mâu thuẫn về phát triển và môi trường ngày càng gay gắt đôi khi làm huỷ hoại môi trường đặc biệt là môi trường đất, nước. Để sử dụng đất đai bền vững, tạo ra lợi ích tổng hoà về kinh tế - xã hội - môi trường thì vai trò quản lý và điều hành của nhà nước thông qua sự can thiệp đúng mức, kịp thời của các cấp chính quyền từ TW đến địa phương có ý nghĩa hết sức quan trọng. Việc nhìn nhận lại vấn đề ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí,… đã được các cấp, các ngành quan tâm. Ở Việt Nam, vấn đề ô nhiễm KLN trong đất đã và đang được nhiều nhà khoa học quan tâm và nghiên cứu trong nhiều năm gần đây.
2.4.2.1. Ô nhiễm kim loại nặng 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 độc 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 2.11), hàm lượng kim loại nặng trong đất phù sa đồng bằng sông Cửu Long có xu hướng tích luỹ dạng linh động.
Bảng 2.11. 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 29,10 36,20
Di động <0,51 1,10
Đất phù sa sông Hồng Tổng số 37,10 86,70
Di động 0,29 0,60
Đất xám phát triển trên đá granit Tổng số 9,30 11,60 Di động <0,51 <0,51
Đất phèn Tổng số 23,40 21,40
Di động <0,51 4,89 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 Ho Thi Lam Tra and 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).
Tác giả Võ Đình Quang (2001), nghiên cứu hàm lượng một số kim loại nặng trong đất phù sa ở huyện Hooc Môn đã nhận được kết quả như sau: 7,25 - 81,0 mg/kg với Cu; 64,0 - 168,5 mg/kg với Zn; 14,5 - 75,75 mg/kg với Pb.
Nghiên cứu kim loại nặng trong một số loại đất Việt Nam của tác giả Phạm Quang Hà đã chỉ ra rằng: đối với đất phù sa của Việt Nam, hàm lượng Cu tổng số trung bình là 22,98 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 99,05 mg/kg.
2.4.2.2. Ô nhiễm kim loại nặng do hoạt động nông nghiệp
Theo Ho Thi Lam Tra and Kazuhiko Egashira (2001) khi nghiên cứu hàm lượng một số kim loại nặng 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.
Trong quá trình sản xuất nông nghiệp, con người đã làm tăng đáng kể các nguyên tố kim loại nặng trong đất. Trong các sản phẩm dùng làm phân bón trong nông nghiệp, hàm lượng Pb cao được tìm thấy trong: phân lân, đá vôi, bùn cống thải; trong đó hàm lượng Pb cao nhất trong đá vôi (20 – 1.250 ppm); thấp nhất trong phân chuồng 0,1 – 16 ppm.
Tại thành phố Hồ Chí Minh, kết quả phân tích hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất trồng lúa khu vực phía Nam thành phố Hồ Chí Minh của Nguyễn Ngọc Quỳnh và cs. (2002) cho thấy hàm lượng Cu từ 9,2 – 55,4 ppm (tương đương và có dấu hiệu vượt ngưỡng cho phép TCVN 7209 - 2002), hàm lượng Pb từ 14 - 85 ppm (vượt quá TCCP hơn 1 lần), hàm lượng Zn từ 70 - 353 ppm, giá trị cao nhất tại điểm Bình Mỹ là 353 ppm vượt quá TCCP 1,76 lần.
Phân bón hóa học cũng là một trong những nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng. Do hầu hết các mẫu phân bón đều có chứa kim loại nặng nên khi bón vào đất để cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, đồng thời ta cũng đưa vào môi trường các kim loại nặng, các chất này có thể tích lũy trong đất làm ô nhiễm
đất, có thể hòa tan vào dinh dưỡng đất, được cây trồng hấp thu và tích lũy ở các mô thực vật rồi cuối cùng được chúng ta sử dụng làm thức ăn hoặc gián tiếp qua các loại vật nuôi làm thức ăn.
2.4.2.3. Ô nhiễm kim loại nặng do công nghiệp và đô thị
Nguồn phát thải các kim loại nặng 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 kim loại nặng 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.
Kết quả nghiên cứu của tác giả Lê Văn Khoa và cs. (1999), ở khu vực công ty Pin Văn Điển và công ty Orion Hanel cho thấy: Nước thải của hai khu vực trên đều chứa các kim loại nặng đặc thù trong quy trình sản xuất, với hàm lượng vượt quá tiêu chuẩn Việt Nam 5945 – 1995 đối với nước mặt loại B (Orion Hanel: Pb vượt 1,12 lần). Trong bùn thải mương của khu công nghiệp Sài Đồng - Hanel, Pb có hàm lượng vượt quá hàm lượng nền (3,3 - 10,25 lần). Đất gần công ty Pin Văn Điển có hàm lượng Zn cao hơn hàm lượng tối đa gây độc cho thực vật ở đất nông nghiệp, theo tiêu chuẩn của Anh từ 1,33 – 1,79 lần.
Nguyễn Ngọc Quỳnh và cs. (2001), đã nghiên cứu ảnh hưởng của các khu công nghiệp tới hàm lượng kim loại nặng trong tầng đất mặt. Các mẫu đất được lấy tại các huyện Nhà Bè, Bình Chánh, gần các khu công nghiệp, nơi có nguy cơ ô nhiễm Zn rất cao, hàm lượng của chúng có thể đạt từ 7,6 đến 25,5 mg/kg. Các khu công nghiệp phía bắc của thành phố Hồ Chí Minh (quận Thủ Đức, quận 2, quận 9) có khả năng gây ô nhiễm Zn rất cao. Hàm lượng Zn thực tế đã xác định dao động từ 161 - 390 mg/kg trong tầng đất mặt ở quận 2, từ 356 - 679 mg/kg trong đất ở quận 9.
Sau khi phân tích các kim loại nặng: Cu, Pb, Zn từ 126 mẫu đất trồng lúa bị ô nhiễm bởi nước tưới từ các kênh thoát nước của thành phố Hồ Chí Minh,