Tình hình nghiên cứu trong nƣớc

4. CẤU TRÚC CỦA KHÓA LUẬN

1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc

Ở Việt Nam hiện nay , vấn đề KLN đã và đang đƣợc quan tâm , chú trọng do ảnh hƣởng trực tiếp đến sức khỏe con ngƣời và cây trồng . Các nghiên cứu về ô nhiễm KLN trƣ ớc đây còn rất ha ̣n chế , tuy nhiên đang phát triển trong nhiều năm gần đây . Trong quá trình sản xuất nông nghiệp, con ngƣời đã làm tăng đáng kể KLN trong đất. Các loại thuốc bảo vệ thực vật thƣờng có chƣa các KLN nhƣ As, Pb, Hg. Các loại phân bón hóa học đặc biệt đặc biệt là phân photpho thƣờng chứa nhiều As, Cd, Pb. Các loại bùn nƣớc thải cũng là nguồn có chứa nhiều các KLN nhƣ Pb, Cd, Hg, Zn [10].

Lê Thị Thủy và Phạm Quang Hà đã tiến hành nghiên cứu lấy mẫu, đánh giá thực trạng Cu, Pb, Zn, Cd trong đất nông nghiệp Việt Nam giai đoạn 2002 - 2007. Mục tiêu nghiên cứu nhằm xây dựng dữ liệu về chất lƣợng nền đất nông nghiệp phục vụ sản xuất bền vững, bảo vệ môi trƣờng đất nông nghiệp. Tác giả đã thu 213

20

mẫu tại 32 tỉnh với các loại đất khác nhau. Kết quả cho thấy lƣợng Cu trung bình trong các nhóm đất tăng dần theo thứ tự sau: đất cát biển (6.2 ppm), đất xám (9.6 ppm), đất phù sa (22.4 ppm), đất phèn (24.6 ppm), đất mặn ( 41.9 ppm) và đều dƣới ngƣỡng cho phép của Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 7209:2002). Chỉ có đất đỏ có hàm lƣợng Cu vƣợt TCVN (58.3 ppm). Hàm lƣợng Pb, Zn và Cd trong các mẫu đất thấp hơn ngƣỡng cho phép, trong đó cao nhất trong đất đỏ, thấp nhất trong đất cát biển. Kết luận rằng trong các loại đất nông nghiệp nƣớc ta, hàm lƣợng Cu, Pb, Zn và Cd tổng số tƣơng quan thuận với tỷ lệ sét trong đất, đất có tỷ lệ sét càng cao càng chứa nhiều kim loại nặng [28].

Nghiên cứu xây dựng một số chỉ tiêu độc chất KLN trong môi trƣờng đất đối với cây trồng nông nghiệp của Lê Huy Bá và Võ Đình Long đƣợc tiến hành vào năm 2007. Kết quả đã chỉ ra rằng, với hàm lƣợng 0.1 ppm, Cd sẽ có tác dụng kích thích sự tăng trƣởng phát triển của cây lúa thể hiện qua chiều cao cây, chiều dài rễ. Nhƣ vậy, hàm lƣợng Cd ≤ 0.1 ppm thì sẽ là nguyên tố vi lƣợng cần thiết cho cây lúa. Đối với Pb, ở nồng độ 10 ppm, Pb có tác dụng kích thích sự phát triển chiều cao cây lúa, từ nồng độ 100 ppm trở đi, Pb bắt đầu có dấu hiệu ảnh hƣởng, gây nên hiện tƣợng vàng lá và cây bắt đầu ngƣng phát triển [2].

Một nghiên cứu khác của Lê Huy Bá, Nguyễn Ngọc Quỳnh cùng các tác viên (2001) khi tiến hành phân tích 126 mẫu đất trồng lúa bị ô nhiễm nƣớc tƣới từ các kênh thoát nƣớc của thành phố Hồ Chí Minh đã chỉ ra rằng: Cr, Pb, Hg, Cu ở một số mẫu đã bị ô nhiễm nhƣng khi so sánh với tiêu chuẩn cho phép của một số nƣớc châu Âu thì chúng vẫn nằm trong giới hạn cho phép. Còn hàm lƣợng Zn lại rất cao, Cd có sự tích lũy cao trong đất với nồng độ từ 9.9 - 10.3 mg/kg, vƣợt quá 5 lần mức độ cho phép. Cd là kim loại có nguy cơ gây ô nhiễm vùng đất trồng lúa cao nhất và vùng đất này chịu ảnh hƣởng từ các cụm công nghiệp gần đó, nhiều nhất là nƣớc thải từ các cơ sở chƣa qua xử lý xả trực tiếp ra các kênh rạch, vào các vùng sản xuất nông nghiệp, gây ô nhiễm đất và nguồn nƣớc tƣới cho nông nghiệp [3].

Hồ Thị Lam Trà và Kazuhiko Egashira (1999) đã nghiên cứu hàm lƣợng một số KLN trong đất nông nghiệp tại huyện Từ Liêm và Thanh Trì - Hà Nội và cho kết quả: hàm lƣợng các KLN dao động trong khoảng sau: 0.16 - 0.36 mg Cd/kg; 40.1 -

21

73.2 mg Cu/kg; 31.9 - 53 mg Pb/kg; 98.2 - 137.2 mg Zn/kg. Nói chung đất nông nghiệp ở đây chƣa bị nhiễm KLN (theo TCCP - 1995), trừ Cu. Nguyên nhân đƣợc giải thích là có thể do ngƣời dân sử dụng nhiều phân hóa học có chứa Cu trong quá trình trồng rau [10].

Nghiên cứu của Ngô Đức Minh và cộng sự về việc sử dụng phân lợn tại huyện Đan Phƣợng, Hà Nội cho thấy hàm lƣợng trung bình của Cu = 37,3 ppm; Zn = 102,6 ppm; Cd = 0,2 ppm; Pb = 42,7 ppm. Hàm lƣợng trung bình các KLN trong đất lúa sử dụng phân gà trên đất bạc màu tại huyện Mê Linh, Hà Nội lần lƣợt là Cu = 11,9 ppm; Zn = 53,2 ppm; Cd = 0,1 ppm; Pb = 12,6 ppm. Nghiên cứu chỉ ra rằng, các chất hữu cơ, phân bón đều có khả năng gây ô nhiễm KLN trong môi trƣờng đất, làm ảnh hƣởng đến hoạt động trồng trọt cây lúa [21].

Một nghiên cứu khác của Cái Văn Tranh tại làng nghề tái chế Pb ở xã Chỉ Đạo, Mỹ Văn, Hƣng Yên đã cho kết quả hàm lƣợng Pb trong đất trồng lúa gần nơi nấu Pb là 387,6 ppm. Hoạt động sản xuất của làng nghề tái chế kim loại gây ô nhiễm mạnh đến môi trƣờng đất nông nghiệp kéo theo sự tích lũy KLN trong lúa gạo và gây ảnh hƣởng gián tiếp đến sức khỏe ngƣời dân xung quanh [30].

Tình trạng ô nhiễm KLN ở Việt Nam đang diễn ra ngày càng phổ biến, không chỉ ở những khu vực sản xuất nông nghiệp lớn mà còn ở những làng nghề tái chế, chịu ảnh hƣởng từ các hoạt động xả thải hay việc sử dụng phân bón, hóa chất không hợp lý trong quá trình chăm sóc cây trồng, từ đó gây tác động tiêu cực đến sức khỏe ngƣời tiêu dùng.

22

CHƢƠNG 2

ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CƢ́U

2.1. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu hàm lƣợng và đánh giá rủi ro sức khỏe của một số kim loại nặng: Pb, Cd, Zn, Cr và Mn trong cây lúa

(Oryza Sativa L.).

Nghiên cứu đƣợc tiến hành tại 3 huyện Điện Bàn, Duy xuyên và Quế Sơn tỉnh Quảng Nam vào tháng 10/2014.

2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CƢ́U

- Đánh giá hàm lƣợng KLN trong đất và gạo tại một số vùng tỉnh Quảng Nam thông qua việc xác định nồng độ của 5 chỉ tiêu kim loại nặng: Cd, Pb, Cr, Zn và Mn.

- Xác định một số tính chất cơ bản của đất vùng nghiên cứu: pH đất, hàm lƣợng chất hữu cơ trong đất OM, độ dẫn điện EC và hàm lƣợng các KLN : Cd, Pb, Cr, Zn và Mn.

- Xác định hàm lƣợng tích lũy KLN trong gạo, thân lá, rễ.

- Đánh giá rủi ro sức khỏe bằng chỉ số rủi ro sức khỏe THQ (Target hazard

quotient).

2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CƢ́U

2.3.1. Phƣơng phá p hồi cƣ́u số liê ̣u

- Tìm hiểu các nguồn có thể gây ô nhiễm cho vùng nghiên cứu - Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của từng vùng

- Đặc điểm của cây lúa

- Đặc tính của các KLN (Cd, Pb, Cr, Zn, Mn)

23

2.3.2. Phƣơng phá p thu và bảo quản mẫu

Tiến hành thu mẫu đất theo TCVN 7538-2: 2005 về Chất lƣợng đất - Lấy mẫu - Phần2: Hƣớng dẫn kỹ thuật lấy mẫu.

Mẫu đất thu về sẽ đƣợc bảo quản theo TCVN 7538-6: 2010 về Chất lƣợng đất - Lấy mẫu - Phần 6: Hƣớng dẫn về thu thập, xử lí và bảo quản mẫu đất ở điều kiện hiếu khí để đánh giá các quá trình hoạt động, sinh khối và tính đa dạng của vi sinh vật trong phòng thí nghiệm.

Mẫu đất đƣợc đựng trong túi polyethylene, bảo quản ở chỗ tối ở nhiệt độ 4±2oC và để hở cho tiếp xúc với không khí.

Tổng cộng có 15 mẫu đất và 15 mẫu lúa tại 3 địa điểm nghiên cứu: Duy Xuyên, Điện Bàn, Quế Sơn.

2.3.3. Phƣơng phá p phân tích mẫu 2.3.3.1. Phƣơng pháp vô cơ hóa mẫu 2.3.3.1. Phƣơng pháp vô cơ hóa mẫu

Đƣợc tiến hành theo TCVN 6649:2000 về Chất lƣợng đất - Chiết các nguyên tố vết tan trong nƣớc cƣờng thủy.

Mẫu đất (gạo, thân, rễ) đƣợc rây qua rây có kích thƣớc 0.2mm. Sau đó lấy khoảng 3g mẫu cho vào bình 250ml, thêm vào từ 0,5ml đến 1,0ml và vừa trộn vừa cho thêm 21ml HCl, sau đó cho thêm 7ml HNO3.Cho 15ml HNO3 vào bình hấp thụ, nối bình hấp thụ và bộ sinh hàn với bình phản ứng. Để yên trong 16h ở nhiệt độ phòng.

Tăng nhiệt độ của hỗn hợp phản ứng từ từ cho đến khi đạt đƣợc các điều kiện hồi lƣu và duy trì trong 2h, đảm bảo rằng vùng ngƣng tụ thấp hơn 1/3 chiều cao của bộ sinh hàn, sau đó để nguội. Cho lƣợng trong bình hấp thụ vào bình phản ứng qua bộ sinh hàn, tráng tiếp bình hấp thụ và bộ sinh hàn bằng 10 ml axit nitric.

Để yên bình phản ứng sao cho phần lớn các cặn không tan của huyền phù lắng xuống. Cẩn thận gạn một cách tƣơng đối chất nổi phía trên không chứa cặn sang giấy lọc, thu lấy dịch lọc vào bình định mức 100 ml. Lọc tất cả dịch lọc ban đầu qua giấy lọc, sau đó rửa cặn không tan trên giấy lọc với một lƣợng axit nitric tối thiểu. Thu lấy dịch lọc này với dịch lọc thứ nhất.

24

2.3.3.2. Phƣơng pháp phân tích kim loại nặng

Đƣợc thực hiện bằng máy AAS theo TCVN 6496:2009 về Chất lƣợng đất - Xác định cadimi, crom, coban, chì, đồng, kẽm, mangan và niken trong dịch chiết đất bằng cƣờng thủy – Các phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa và nhiệt điện (không ngọn lửa).

Mẫu đƣợc phân tích bằng phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa. Mẫu đƣợc đƣa vào một ống graphit, ống này đƣợc nung lên đến trên 2800oC rất nhanh và đƣợc kiểm soát. Bằng cách nâng nhiệt độ từng bƣớc, các quá trình làm khô, phân hủy nhiệt của nền và phân tách nhiệt thành các nguyên tử tự do xảy ra. Đỉnh tín hiệu sẽ nhọn, đối xứng và có bán chiều rộng hẹp; trong đó độ cao đỉnh tỉ lệ thuận với nồng độ nguyên tố của dung dịch.

Bƣớc sóng tƣơng ứng của các kim loại nặng Cd, Pb, Cr, Zn và Mn lần lƣợt là 228 nm, 28 3nm, 357 nm, 213 nm và 279 nm.

2.3.3.3. Phƣơng pháp xác định pH trong đất

Lấy 20g mẫu đất đã đƣợc rây mịn và cho vào một thể tích nƣớc cất, dung dịch KCl gấp 5 lần thể tích của mẫu thử. Lắc mạnh dung dịch huyền phù trong 60- 100 phút và không quá 3h. pH đƣợc đo theo TCVN 5979:2007.

2.3.3.4. Phƣơng pháp xác định EC trong đất

Cân 20g mẫu cho vào chai lắc 250ml. Thêm 100ml nƣớc ở nhiệt độ 200C. Đậy nắp chai và đặt vào máy lắc ở tƣ thế nằm ngang. Lắc 30 phút. Lọc trực tiếp qua giấy lọc và đo EC theo TCVN 6650 : 2000.

2.3.3.5. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng chất hữu cơ trong đất

Đƣợc tiến hành theo TCVN 4050 - 1985 về đất trồng tro ̣t - Phƣơng pháp xác đi ̣nh tổng số chất hƣ̃u cơ do Ủy ban Khoa ho ̣c và Kỹ thuâ ̣t Nhà nƣớc ban hành .

2.3.4. Phƣơng phá p xác đi ̣nh hê ̣ số vâ ̣n chuyển TF (Translocation factor) factor)

Hê ̣ số vâ ̣n chuyển KLN từ đất vào rễ (TFĐR), từ rễ lên thân (TFRt) và từ thân vào gạo (TFTG) đƣợc xác định bằng công thức:

25

TF = Hàm lƣợng KLN trong rễ, thân, gạo (trọng lƣợng khô) Tổng hàm lƣợng KLN trong đất, rễ, thân (tƣơng ứng) Theo A. Kloke (1984), TF cao phản ánh kim loại đƣợc giữ lại trong đất thấp và ngƣơ ̣c la ̣i [34].

2.3.5. Phƣơng phá p đánh giá rủi ro sƣ́c khỏe

Theo một số báo cáo cho thấy, lƣợng tiêu thụ hàng ngày phụ thuộc vào cả nồng độ của các yếu tố trong thực phẩm và lƣợng tiêu thụ thực phẩm hàng ngày. Hơn nữa, trọng lƣợng cơ thể con ngƣời cũng có thể ảnh hƣởng đến khả năng dung nạp các chất ô nhiễm. Xem xét các yếu tố này, Zheng et al. đã đề xuất lƣợng ƣớc tính hàng ngày (EDI) qua việc tiêu thụ gạo có thể đƣợc tính nhƣ sau:

𝐸𝐷𝐼 =C x C𝑜𝑛 x EF x ED B𝑤 x AT

Trong đó:

C : nồng độ kim loại nặng trong gạo (µg.g-1).

Con : lƣợng tiêu thụ gạo trung bình hằng ngày (g/ngƣời.ngày) đối với ngƣời lớn và trẻ em lần lƣợt là 389.2 và 198.4 g/ngƣời.ngày [53].

EF : tần số tiếp xúc (365 ngày/năm).

ED : thời gian tiếp xúc (70 năm, tƣơng đƣơng với tuổi thọ trung bình).

Bw : trọng lƣợng cơ thể (kg/ngƣời) ngƣời lớn và trẻ em lần lƣợt là 55.9 là 32.7 kg [53].

AT : thời gian trung bình (365 ngày/năm.số năm tiếp xúc, giả sử 70 năm trong nghiên cứu này).

Thƣơng số nguy hại (THQ)

Theo tiêu chuẩn EPA, các nguy cơ tác động không gây ung thƣ đƣợc thể hiện bằng tỷ số của liều lƣợng do tiếp xúc với môi trƣờng khu vực trên liều lƣợng đƣợc cho là không có nguy cơ tác động, thậm chí ở những ngƣời nhạy cảm. Tỷ lệ này đƣợc gọi là thƣơng số nguy hại. THQ đƣợc xác định bởi công thức:

𝑇𝐻𝑄 = EDI 𝑅𝑓𝐷

26

Trong đó RfD là liều lƣợng tham chiếu. RfD áp dụng cho Pb, Cr, Cd, Mn và Zn tƣơng ứng là là 3.5, 1500, 1.0, 140 và 300 (µg/kg.ngày).

Nếu giá trị THQ < 1 nghĩa là an toàn đối với đối tƣợng tiếp xúc và ngƣợc lại.

Chỉ số nguy hại (HI)

Một số nghiên cứu trƣớc đây đã chỉ ra rằng việc tiếp xúc với hai hoặc nhiều chất gây ô nhiễm có thể dẫn đến các hiệu ứng tƣơng tác. HI là một thƣớc đo sự rủi ro tiềm ẩn của sức khỏe do một hỗn hợp của các thành phần hóa học trong gạo. HI thông qua tiêu thụ trung bình hàng ngày của gạo cho một ngƣời đã đƣợc tính toán nhƣ sau:

𝐻𝐼 = THQn 𝑖

𝑛=1

2.3.6. Phƣơng phá p xƣ̉ lý số liê ̣u

Các số liệu đƣợc tính toán , thống kê bằng phần mềm MS . Excel và phầ n mềm Origin 8.5.1.

27

CHƢƠNG 3

KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN

3.1. HÀM LƢỢNG KLN TRONG ĐẤT

Hàm lƣợng KLN trong đất là kết quả của việc thâm nhập lƣợng KLN từ nhiều nguồn khác nhau nhƣ: đá mẹ, sự lắng đọng khí quyển, phân bón, hóa chất nông nghiệp, chất thải hữu cơ và các chất ô nhiễm vô cơ khác. KLN thấm sâu trong đất và làm giảm năng suất của rau, lúa (làm ảnh hƣởng đến quá trình trao đổi chất của thực vật). KLN đƣợc hấp thụ bởi thực vật, từ đó xâm nhập đi vào chuỗi thức ăn do vậy không chỉ ảnh hƣởng đến giá trị dinh dƣỡng của thực vật mà còn ảnh hƣởng đến sức khỏe của con ngƣời [26], [50].

Qua quá trình phân tích, kết quả về một số đặc điểm môi trƣờng đất tại 3 khu vực nghiên cứu Điện Bàn, Duy Xuyên, Quế Sơn đƣợc thể hiện qua bảng 3.1:

Bảng 3.1. Một số đặc điểm môi trƣờng đất khu vực nghiên cƣ́u

Khu vực pH OM (%) EC (dS/m) Pb Cr Cd Mn Zn (mg/kg) Điện Bàn (n=5) 4.77 ± 0.14 3.12 ± 0.66 0.021 ± 0.008 9.05 ± 1.88 2.28 ± 0.24 nd 125.72 ± 22.18 71.84 ± 3.94 Duy Xuyên (n=5) 4.92 ± 0.27 3.2 ± 1.07 0.03 ± 0.006 9.8 ± 1.45 2.27 ± 0.23 nd 151.00 ± 7.63 72.67 ± 1.33 Quế Sơn (n=5) 4.75 ± 0.04 2.7 ± 1.45 0.03 ± 0.017 9.02 ± 0.49 2.33 ± 0.31 nd 55.78 ± 4.76 55.59 ± 5.52 TCCP 70(1) 300(2) 2(1) 2000(3) 200(1)

(1) QCVN 03:2008/BTNMT; (2) Soil Environmental Quality Standard in Thailand; (3) Standard WHO *nd: không phát hiện

Kết quả tại bảng 3.1 cho thấy đất ở cả 3 khu vƣ̣c thuô ̣c đất chua với pH dao đô ̣ng trong khoảng 4.75 - 4.92, đô ̣ dẫn điê ̣n EC tƣ̀ 0.021 đến 0.03 dS/m, hàm lƣợng

28

chất hƣ̃u cơ OM cũng khá thấp ở mô ̣t số mẫu đất , chỉ chiếm trung bình t ừ 2.7 đến 3.2%. Kết quả này tƣơng t ự với nghiên cƣ́u của Ngô Đƣ́c Minh (2008) tại Phú Thọ khi tiến hành phân tích 12 mẫu đất nông nghiê ̣p trồng lúa , pH đất ở đây trung bình là 4.59, OM là 1.85%, EC dao động từ 0.05 đến 0.25 [21]. Nghiên cƣ́u của Lê Thi ̣ Thủy (2009) cho kết quả thấp hơn so với kết quả của đề tài , đất ở 2 khu vực nghiên cƣ́u thuộc loại đất chua đến trung tính và có hàm lƣ ợng cacbon hữu cơ thấp (0.54 đến 2.75%), nguyên nhân do đất ở khu vực này bị ảnh hƣởng từ việc sử dụng phân