Theo Bách khoa toàn thư Việt Nam, ô nhiễm đất là thuật ngữ chỉ sự làm biến đổi thành phần, tính chất của đất gây ra bởi những tập quán phản vệ sinh của các hoạt động sản xuất nông nghiệp với những phương thức canh tác khác nhau, và do thải bỏ không hợp lí các chất cặn bã đặc và lỏng vào đất. Ngoài ra, ô nhiễm đất còn do sự lắng đọng của các chất gây ô nhiễm không khí lắng xuống đất (theo nước mưa)... Các nguồn chính gây ô nhiễm đất là: Các loại vi khuẩn, kí sinh trùng phát sinh do việc sản xuất chăn nuôi không hợp vệ sinh, dùng phân tươi bón cây...; các loại chất thải rắn, phóng xạ, nhựa dẻo, bao bì nilon, kim loại, amiăng phát sinh từ các nguồn thải công nghiệp đưa vào đất; các loại hoá chất độc hại sinh ra do sự phân huỷ các loại hoá chất sử dụng trong nông nghiệp (như thuốc trừ sâu, diệt cỏ, kích thích sinh trưởng...), trong chiến tranh ngấm vào đất.
Ô nhiễm do sử dụng phân bón trong hoạt động sản xuất nông nghiệp:
sử dụng nhiều biện pháp khác nhau để tăng năng suất sản lượng sản phẩm. Những hoạt động nhằm mục đích kinh tế của con người là nguyên nhân cơ bản làm ô nhiễm môi trường. Việc sử dụng phân bón trong nông nghiệp nhiều và không hợp lý đã làm cho môi trường ngày càng xấu đi.
Nghiên cứu của Viện Thổ nhưỡng Nông hóa (2011) đã đưa ra kết luận, việc đầu tư thâm canh trong sản xuất nông nghiệp do bón phân và sử dụng thuốc trừ sâu tuy có thể gây ô nhiễm cục bộ tại một số điểm có chế độ thâm canh cao. Tại thời điểm nghiên cứu, với mức phân bón còn thấp và các hóa chất BVTV tồn dư ở dưới mức quy định, đây thể là nguy cơ gây ô nhiễm môi trường đất trên diện rộng từ các loại hình canh tác.
Đây là 2 loại chất quan trọng trong nông nghiệp, nếu sử dụng thích hợp sẽ có hiệu quả rõ rệt đối với cây trồng. Nhưng nó cũng là con dao 2 lưỡi, sử dụng không đúng sẽ lợi bất cập hại, một trong số đó là ô nhiễm đất. Nếu bón quá nhiều phân hóa học là hợp chất nitơ, lượng hấp thu của rễ thực vật tương đối nhỏ, đại bộ phận còn lại lưu lại trong đất, qua phân giải chuyển hóa, biến thành muối nitrat trở thành nguồn ô nhiễm cho mạch nước ngầm và các dòng sông.
Bảng 1.5. Hàm lƣợng kim loại nặng trong một số phân bón thông thƣờng
Nguyên tố Một số dạng phân bón thông thƣờng (mg/kg)
Bùn thải Phân
chuồng
Phân lân Vôi Phân đạm
As 2 - 26 3 - 25 2 - 1.200 0,1 - 24,0 2,2 - 120 Cd 2 - 1.500 0,3 - 0,8 0,1 - 170 0,04 - 0,1 0,05 - 8,5 Cr 20 - 40.600 5,2 - 55 66 - 245 10 - 15 3,2 - 19 Co 2 - 260 0,3 - 24 1 - 12 0,4 - 3 5,4 - 12 Cu 5 - 3.300 2 - 60 1 - 300 2 - 125 < 1 - 15 Hg 0,1 - 55 0,09 - 0,2 0,01 - 1,2 0,05 0,3 - 2,9 Ni 16 - 5.300 7,8 - 30 7 - 38 10 - 20 7 - 34 Pb 50 - 3.000 6,6 - 15 7 - 225 20 - 1.250 2 - 27 Zn 700 - 49.000 15 - 250 50 - 1.450 10 - 450 1 - 42
Nguồn: Lê Văn Khoa, 2004
loại nặng có khá nhiều trong sản phẩm dùng làm phân bón. Mặt khác khi đất đã bão hòa các chất chúng sẽ xâm nhập vào nguồn nước, khí quyển và gây ô nhiễm môi trường. Hậu quả là hiện nay tình trạng chua hóa ở tầng canh tác rất phổ biến, ngay cả những nơi đất phì nhiêu và có tập quán thâm canh do sử dụng lâu dài phân khoáng.
Bảng 1.6. Sử dụng phân bón vô cơ ở nƣớc ta qua các năm
Đơn vị tính: Nghìn tấn Năm N P K Tổng 1990 425,4 105,7 29,2 560,3 2000 1332,0 501,0 450,0 2283,0 2005 1155,1 554,1 354,4 2063,6 2007 1357,5 551,2 516,5 2425,2 2009 1489,3 592,8 601,5 2882,8 2010 1502,7 498,3 489,4 2691,0
Theo số liệu tính toán của các chuyên gia trong lĩnh vực nông hóa học ở Việt Nam, hiện nay hiệu suất sử dụng phân đạm mới chỉ đạt từ 30 - 45%, lân từ 40 - 45% và kali từ 40 - 50%, tùy theo chất đất, giống cây trồng, thời vụ, phương pháp bón, loại phân bón… Như vậy, còn 60 - 65% lượng đạm tương đương với 1,77 triệu tấn urê, 55 - 60 % lượng lân tương đương với 2,07 triệu tấn supe lân và 55 - 60% lượng kali tương đương với 344 nghìn tấn KCl được bón vào đất chưa được cây trồng sử dụng. Phần còn lại này sẽ bị rửa trôi theo nước hoặc nằm lại trên đất gây ô nhiễm môi trường.
- Tình hình sử dụng phân bón trong sản xuất nông nghiệp:
Hiện tại, ở Việt Nam có 3 vụ chính là vụ Đông Xuân (cuối tháng 11 năm nay đến khoảng tháng 3 năm sau), vụ Hè Thu (khoảng tháng 4 đến tháng 8) và vụ Mùa (cuối tháng 8 đến cuối tháng 11) với sản lượng tập trung chủ yếu ở vụ Đông Xuân. Theo số liệu thống kê của Bộ NN & PTNT năm 2013, nhu cầu của vụ Đông Xuân chiếm đến 49% tổng nhu cầu tiêu thụ phân bón
trong năm, vụ hè thu và vụ mùa tương đương nhau và ở mức lần lượt là 25%, 27%.
Ở nước ta, nhu cầu phân bón là khác nhau ở các vùng miền khác nhau. Đối với miền Bắc, nhu cầu phân bón sẽ có sự phân hóa rõ rệt vào các thời điểm trong năm khi vụ Hè Thu chỉ chiếm khoảng 6% tổng nhu cầu phân bón, và tập trung chủ yếu vào vụ Đông Xuân với 58% tổng nhu cầu. Đối với miền Trung và miền Nam, sự phân hóa không quá rõ nét khi nhu cầu phân bón tương đối đồng đều qua các mùa trong năm.
+ Mật độ sử dụng phân bón: Năng suất trồng lúa của Việt Nam là 55 tạ/ha, cao hơn các quốc gia lân cận (ở mức bình quân là 38 tạ/ha) do Việt Nam sử dụng phân bón với mật độ rất cao. So với các quốc gia khác trong khu vực thì mật độ sử dụng phân bón của Việt Nam chỉ đứng sau Trung Quốc, với mật độ sử dụng trong năm 2012 là 297 kg/ha. Tuy nhiên, đây là mức cao so với các quốc gia lân cận, khi bình quân chỉ ở mức 156 kg/ha.
+ Nhu cầu phân bón trong nước: Theo số liệu của Hiệp hội Phân bón Việt Nam (FAV), nhu cầu phân bón ở nước ta năm 2017 ước tính đạt gần 11 triệu tấn, tăng 4% so với năm 2016. Trong đó, phân Đạm 2,2 triệu tấn; DAP khoảng 900 nghìn tấn; SA 900 nghìn tấn; Kali 960 nghìn tấn; Lân 1,8 triệu tấn; NPK khoảng 4 triệu tấn. Ngoài ra, còn có khoảng 400 - 500 nghìn tấn các loại phân vi sinh, phân bón lá. Điều này phần nào phản ánh xu hướng thay đổi tập quán canh tác của nông dân trong việc tăng cường sử dụng các loại phân phức hợp.
(Phạm Quang Hà và Nguyễn Văn Bộ (2013). Sử dụng phân bón trong mối quan hệ với sản xuất lương thực, bảo vệ môi trường và giảm phát thải khí nhà kính. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (ISSN 1859-4581). Tháng 3/2013).
Cùng với sự tăng lên về số lượng sử dụng phân hóa học, thì độ sâu và độ rộng của loại ô nhiễm này ngày càng nghiêm trọng. Hiện nay, việc sử dụng thuốc BVTV ở nước ta đang gia tăng một cách đáng báo động về cả số lượng và chủng loại. Các thuốc BVTV dùng để diệt sâu hại là một yếu tố quan trọng góp phần làm tăng sản lượng cây trồng và giảm các thiệt hại trước thu hoạch. Nhưng bên cạnh những mặt lợi có thể nói thuốc BVTV ít hay nhiều đều gây độc hại đối với sức khỏe con người, gia súc và môi trường sống. Hóa chất BVTV cũng là một nguồn đưa KLN vào đất, nhiều loại thuốc trừ sâu, diệt nấm và vật gây hại cho mùa màng có chứa các muối KLN rất độc, ví dụ: HgCl2 và các hợp chất hữu cơ có chứa Hg, CuSO4, Na3ASO4 (gặp ở thuốc diệt côn trùng và một số động vật không xương), đặc điểm có thời gian phân hủy chậm 6 tháng đến 2 năm, nó có thể tạo nên một dư lượng đáng kể trong đất và bị lôi cuốn vào chu trình đất, nước, cây trồng, vật nuôi và con người, gây nên hiện tượng mất cân bằng đối với vi sinh vật và sinh học trong đất. Cũng theo Tổng cục Môi trường (Bộ TN&MT), m i năm hoạt động nông nghiệp phát sinh khoảng 9.000 tấn chất thải nông nghiệp nguy hại, chủ yếu là thuốc bảo vệ thực vật, trong đó không ít loại thuốc có độ độc cao đã bị cấm sử dụng. Ngoài ra, cả nước còn khoảng 50 tấn thuốc bảo vệ thực vật tồn lưu tại hàng chục kho bãi; 37.000 tấn hóa chất dùng trong nông nghiệp bị tịch thu đang được lưu giữ chờ xử lý. Theo số liệu thống kê từ năm 1985 đến nay, diện tích gieo trồng ở nước ta chỉ tăng 57,7% nhưng lượng phân bón hóa học sử dụng tăng tới 51,7%, có khoảng 2/3 lượng phân bón hàng năm cây trồng chưa được sử dụng, gây lãng phí tiền bạc của nhân dân.
Từ năm 2000 đến nay, trung bình m i năm tiêu thụ trên 30.000 tấn thuốc bảo vệ thực vật thành phẩm. Các thuốc bảo vệ thực vật thường là những hóa chất độc, khả năng tồn dư lâu trong đất, tác động tới môi trường đất, sau đó đến sản phẩm nông nghiệp, đến động vật và người, theo kiểu tích tụ, ăn
sâu và bào mòn. Hiện nay, do sử dụng và bảo quản thuốc BVTV chưa đúng quy định nên đã gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí và nông sản gây nhiều hậu quả nghiêm trọng.
(Trung tâm thông tin Phát triển nông nghiệp nông thôn (2015). Báo cáo ngành thuốc bảo vệ thực vật Việt Nam quý II/2015 và triển vọng, Bộ NN & PTNT Hà Nội.)
Bảng 1.7. Thời gian tồn lƣu trong đất của một số nông dƣợc
Loại nông dƣợc Thời gian bán phân hủy (năm)
Hợp chất kim loại nặng 10 - 30
Clo hữu cơ (666, DDT) 2 - 4
Thuốc trừ cỏ 1 - 2
2,4 D và 2,4,5 T 0,4
Thuốc trừ sâu dạng lân hữu cơ 0,02 - 0,2
Nguồn: Cục bảo vệ thực vật, 2004
Một nguyên nhân không thể thiếu đó là không biết sử dụng một cách khoa học các loại nước thải để tưới cho cây trồng. Sử dụng hợp lý nguồn nước thải tưới đồng ruộng sẽ tận dụng được lượng nitơ, photpho, kali… trong nước, có lợi cho cây trồng. Nhưng nếu như nước ô nhiễm chưa qua xử lý cần thiết, tưới bừa bãi, thì có thể đưa các chất có hại trong nguồn nước vào đất gây ô nhiễm. Việc lợi dụng nước thải để tưới ruộng gây ô nhiễm đất, ảnh hưởng tới người và gia súc có ở mọi Quốc gia. Sự kiện “Cadimi” xảy ra ở Nhật Bản năm 1955 là một ví dụ. Nông dân ở vùng núi Phú Sĩ một thời gian dài đã sử dụng nước thải của một nhà máy luyện kẽm gần đó để tưới ruộng, cadimi chứa trong nước thải tích lũy trong lúa gạo ở khu vực này. Hậu quả là những người nông dân bị chứng đau nhức các khớp xương, 34 người chết, 280 người tàn phế.
Kết quả nghiên cứu xác định Pb của Lê Đức và Trần Thị Tuyết Thu năm 2000 cho thấy: Trong rau muống, hàm lượng Pb tích luỹ sau 40 ngày và 60 ngày tăng lên từ 125 đến 130 lần so với rau trước khi thí nghiệm; trong bèo tây, hàm lượng Pb tích luỹ sau 40 ngày và 60 ngày tăng lên từ 115 đến 160 lần so với trước khi thí nghiệm. Như vậy, trong tương lai có khả năng sử dụng bèo tây và rau muống làm thực vật để xử lý ô nhiễm Pb trong đất.
Một kết quả thăm dò khả năng hút Cd từ đất có bón thêm bùn sông đã ô nhiễm của nhóm tác giả Hồ Thị Lam Trà, Nguyễn Đình Mạnh, Kazuhiko Egashira (2000) cho thấy: Cải bắp tích luỹ Cd tăng dần theo % lượng bùn bón vào. Với tỉ lệ bón 50% bùn, hàm lượng Cd trong rau gấp 9 lần tiêu chuẩn cho phép và hơn 2 lần hàm lượng rau không bón bùn cặn.
Chƣơng 2
MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU