- Điều tra tình hình sử dụng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, nguồn nước tưới cho một số loại rau chính tại khu vực nghiên cứu theo phương pháp phỏng vấn trực tiếp với bộ câu hỏi chuẩn bị trước, qui mô 60 hộ.
Phương pháp lấy mẫu đất, nước và rau ngoài thực tế: được lấy theo từng cặp đất, nước, rau với rau cải xanh, cải củ và đậu côve leo.
+ Mẫu rau: Mỗi mẫu được lấy ngẫu nhiên từ 5 điểm trên ruộng vào thời điểm trong vòng 1 - 2 ngày trước khi thu hoạch. Lấy mẫu phần ăn được: lá (bắp cải, cải xanh, rau muống, rau mùi); lá, củ (cải củ); quả (đậu côve).
+ Mẫu đất: Lấy mẫu theo TCN 367 : 1999. Mẫu đất được lấy theo địa điểm lấy mẫu rau, bằng phương pháp đường chéo ở tầng canh tác (0 - 20cm) lấy 5 điểm/ruộng, sau đó trộn đều rồi lấy mẫu trung bình theo nguyên tắc chia 4, mỗi mẫu khoảng 500 gam.
+ Mẫu nước: Lấy mẫu nước tưới cho rau tại các mương, bể chứa theo TCVN 5996 – 1995, lấy sâu cách mặt 20 - 30cm bằng chai nhựa PE 0,5 lít. Mẫu nước tưới được tiến hành kiểm tra 3 đợt (08/2003; 03/2004 và 11/2005)
Bảng 2.01: Số lượng mẫu phân tích tại 5 địa điểm nghiên cứu Địa điểm Mẫu đất Mẫu rau Nước tưới Nước ngầm
Túc Duyên 16 22 9 2 Quang Vinh 10 15 6 2 Cam Giá 11 14 4 3 Lương Sơn 11 16 4 3 Quyết Thắng 12 13 7 4 Tổng số 60 80 33 14
nặng (Pb, Cd, As) trong nước tưới đến sự tích lũy của chúng trong rau
Tiến hành 2 thí nghiệm:
*T h í ng h i ệ m 1 (thí nghiệm chậu vại trong nhà che nilon): Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng Pb, Cd, As trong nước tưới đến sự tích luỹ của chúng trong rau cải canh, cải củ và đậu côve leo.
Mục tiêu nghiên cứu: Xác định mối tương quan giữa hàm lượng các kim loại nặng (Pb, Cd, As) trong nước tưới và hàm lượng của chúng trong rau đồng thời xác định ngưỡng cho phép các kim loại nặng trong nước tưới để hàm lượng trong rau đạt an toàn.
* Cơ sở lựa chọn các mức bổ sung kim loại nặng vào nước tưới: Dựa trên kết quả kiểm tra chất lượng nước tưới ngoài thực tế và căn cứ theo TCVN 6773 - 2000 (Chất lượng nước dùng cho thủy lợi).
Các thí nghiệm:
Thí nghiệm 1a: Ảnh hưởng của Pb trong nước tưới CT1: Tưới nước sạch
CT2: Tưới nước nhiễm Pb 0,1ppm CT3: Tưới nước nhiễm Pb 1,0 ppm CT4: Tưới nước nhiễm Pb 2,0 ppm
Thí nghiệm 1b: Ảnh hưởng của As trong nước tưới CT1: Tưới nước sạch
CT2: Tưới nước nhiễm As 0,1 ppm CT3: Tưới nước nhiễm As 0,5 ppm CT4: Tưới nước nhiễm As 1,0 ppm
Thí nghiệm 1c: Ảnh hưởng của Cd trong nước tưới: CT1: Tưới nước sạch
CT4: Tưới nước nhiễm Cd 0,5 pmm
Thí nghiệm 1d. Ảnh hưởng của Pb, Cd, As trong nước tưới: CT1: Tưới nước sạch
CT2: Tưới nước nhiễm 0,1 ppm Pb + 0,01 ppm Cd + 0,1 ppm As CT3: Tưới nước nhiễm 1,0 ppm Pb + 0,1 ppm Cd + 0,5 ppm As CT4: Tưới nước nhiễm 2,0 ppm Pb + 0,5 ppm Cd + 1,0 ppm As
Đối tượng: Rau cải canh, rau cải củ, đậu côve leo
Thời gian thực hiện: Năm 2003 và năm 2004. Tổng số vại thí nghiệm:
13 công thức x 6 lần nhắc lại/công thức x 3 loại rau = 234 vại thí nghiệm Tổng lượng nước tưới hóa chất cho 1 vụ thí nghiệm:
Cải canh: 9,6 lít/chậu Cải củ: 16,1 lít/chậu
Đậu côve leo: 19,7 lít/chậu
Bảng 2.02: Một số tính chất đất của thí nghiệm 1 (Thí nghiệm trong chậu) Chỉ tiêu Đơn vị tính Năm 2003 Năm 2004
pHH2O 6,0 5,7 pHKCl 5,5 5,1 Mùn % 0,6 0,35 Nts % 0,048 0,034 Ndt mg/100g đất 2,2 1,0 P2O5ts % 0,06 0,06 P2O5dt mg/100g đất 25,2 23,6 K2Ots % 0,32 0,27 K2Odt mg/100g đất 4,0 4,1 Pb mg/kg 2,247 0,008 Cd mg/kg 0,072 0,065 As mg/kg 1,624 1,053 NO3- mg/kg 3,224 3,004
Chỉ tiêu
Thời gian pH
Hàm lượng trong nước (mg/l)
NO3- Pb Cd As Năm 2003 18/10 5,8 0,027 0,004 0 0,004 21/11 5,7 0,022 0,004 0,0006 0,0056 Năm 2004 12/09 6,5 0,025 0,004 0,0003 0,0052 01/10 6,3 0,026 0,005 0,0006 0,0050
Lượng phân bón hoá học, phương pháp bón phân theo Qui trình rau an toàn của Bộ NN và PTNT [45]. Cách tính lượng phân bón trong chậu theo phương pháp của Radov và cs (1978) [107]
Cải canh: 70 kg N + 60 kg P2O5 + 35 kg K2O
(qui ra chậu 6 kg đất: 1,13 gam Urê + 2,90 gam lân Super + 0,47 gam K2SO4) Cải củ: 50 kg N + 45 kg P2O5 + 40 kg K2O
(qui ra chậu 6 kg đất: 0,75 gam Urê + 2,25 gam Super lân + 0,60 gam K2SO4)
Đậu côve: 80 kg N + 60 kg P2O5 + 90 kg K2O
(qui ra chậu 6 kg đất: 1,30 gam Urê + 2,70 gam Super lân + 1,35 gam K2SO4)
*T h í ngh i ệ m2 (Thí nghiệm ngoài đồng ruộng): Ảnh hưởng của các nguồn nước tưới khác nhau đến tồn dư NO3- và sự tích lũy kim loại nặng (Pb, Cd, As) trong rau tại thành phố Thái Nguyên.
Mục tiêu: Đánh giá ảnh hưởng của các nguồn nước đang sử dụng, xác định nguồn nước sạch và nguồn nước gây ô nhiễm đến chất lượng rau (xét về mặt KLN, NO3-) và làm sáng tỏ hơn các kết luận của thí nghiệm trong chậu.
Các công thức: CT1: Nước giếng khoan (đối chứng) CT2: Nước Sông Cầu (bể chứa nước) CT3: Nước thải
toàn của Bộ NN và PTNT [45]
Nền phân bón: 70 kg N + 90 kg P2O5 + 35 kg K2O
(tương đương 0,3 kg Urê + 1,08 kg lân Super + 0,14 kg K2SO4/ô thí nghiệm). Địa điểm thí nghiệm: Phường Túc Duyên và Phường Cam Giá
Qui mô thí nghiệm tại mỗi địa điểm:
20m2/công thức x 4 công thức x 3 lần nhắc lại = 240 m2.
Phương pháp bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo khối ngẫu nhiên đầy đủ (Randomized complete block design - RCBD), một yếu tố, 3 lần nhắc lại.
Bảng 2.04: Một số tính chất đất thí nghiệm 2 (thí nghiệm đồng ruộng):
Chỉ tiêu Đơn vị tính Túc duyên Cam giá
pHH2O 5,8 5,5 pHKCl 5,2 4,6 Mùn % 0,5 0,32 Nts % 0,054 0,027 Ndt mg/100g đất 2,4 0,9 P2O5ts % 0,08 0,06 P2O5dt mg/100g đất 28,0 22,7 K2Ots % 0,25 0,30 K2Odt mg/100g đất 4,2 3,7 Pb mg/kg 1,124 2,372 Cd mg/kg 1,557 1,724 As mg/kg 3,642 1,453 NO 3- mg/kg 4,638 3,427
Bảng 2.05: Các thông số của nước tưới dùng trong thí nghiệm 2
Địa điểm/Loại nước tưới
pH Hàm lượng trong nước (mg/l)
Phường Túc duyên NO3- Pb Cd As
Nước giếng khoan 6,0 0,024 0,047 0,004 0,012
Nước sông Cầu (ở bể chứa) 6,2 0,537 0,039 0,057 0,220
Nước thải 5,8 4,264 1,042 0,210 0,017
Nước phân chuồng 6,7 17,630 0,050 0,008 0,013
Phường Cam giá
Nước giếng khoan 6,1 0,126 0,062 0,008 0,003
Nước sông Cầu (ở bể chứa) 7,0 0,278 0,502 0,006 0,197
Nước thải 7,2 0,028 0,617 0,078 1,402
Nước phân chuồng 6,5 10,24 0,043 0,003 0,070
2.3.2.2.Thí nghiệm nghiên cứu giải pháp nhằm hạn chế sự tích lũy kim loại nặng (Pb, Cd, As) trong nước tưới đến sự tích lũy của chúng trong rau
Tiến hành 2 thí nghiệm:
*T h í n ghi ệ m 3 : Biện pháp tăng pH đất bằng bón vôi (CaO) để cố định kim loại nặng hạn chế sự hấp thu vào rau.
Mục đích: Tìm ra giá trị pH đất thích hợp để cố định các kim loại nặng trong trong đất, từ đó khống chế sự hấp thụ của chúng vào rau.
* Cơ sở để lựa chọn các mức bón vôi: Dựa trên kết quả điều tra, đất trồng rau của thành phố Thái Nguyên có tính chua nhiều, vì vậy bổ sung vôi theo các mức khác nhau vào đất để tăng pH của đất, từ đó có tác dụng cố định các kim loại nặng.
+ Thí nghiệm trong chậu: Nghiên cứu ảnh hưởng của các mức vôi bón khác
nhau đến pH đất và sự tích lũy kim loại nặng trong rau. *Thời gian: Năm 2004: Từ ngày 20/10 đến ngày 21/11
Năm 2005: Từ ngày 16/09 đến ngày 18/10 *Đối tượng: Rau cải canh
Thí nghiệm 3a: Hạn chế ảnh hưởng của Pb trong nước tưới đến rau. Nền tưới nước chứa 2,0 ppm Pb: CT1 : Không lót vôi CT2 : Lót 2,5 gam CaO/vại CT3 : Lót 5,0 gam CaO/vại CT4 : Lót 7,5 gam CaO/vại CT5: Lót 10,0 gam CaO/vại
Thí nghiệm 3b: Hạn chế ảnh hưởng của Cd trong nước tưới đến rau. Nền tưới nước chứa 0,1ppm Cd CT1: Không lót vôi CT2 : Lót 2,5 gam CaO/vại CT3 : Lót 5,0 gam CaO/vại CT4 : Lót 7,5 gam CaO/vại CT5: Lót 10,0 gam CaO/vại
Thí nghiệm 3c: Hạn chế ảnh hưởng của As trong nước tưới đến rau. Nền tưới nưới nước chứa 0,5 ppm As
CT1: Không lót vôi
CT2: Lót 2,5 gam CaO/vại CT3: Lót 5,0 gam CaO/vại CT4: Lót 7,5 gam CaO/vại CT5: Lót 10,0 gam CaO/vại
Thí nghiệm 3d: Hạn chế ảnh hưởng của Pb, Cd, As trong nước tưới đến rau Nền tưới nước ( 2,0 ppm Pb + 0,5 ppm As + 0,1 ppm Cd) CT1: Không lót vôi CT2: Lót 2,5 gam CaO/vại CT3: Lót 5,0 gam CaO/vại CT4: Lót 7,5 gam CaO/vại CT5: Lót 10 gam CaO/vại
Tổng số vại thí nghiệm:
20 công thức x 6 vại/công thức = 120 vại thí nghiệm. Tổng lượng tưới ở tất cả các thí nghiệm trong 01 vụ: 9,6 lít/vại
Lượng phân bón theo qui trình rau an toàn với cải canh của Bộ NN và PTNT [45]. Phương pháp tính lượng phân bón trong chậu như thí nghiệm 1.
Bảng 2.06: Một số tính chất đất của thí nghiệm 3 (Thí nghiệm chậu vại trong nhà che nilon)
Chỉ tiêu Đơn vị tính Năm 2004 Năm 2005
pHH2O 5,7 5,6 pHKCl 4,8 5,0 Mùn % 0,32 0,28 Nts % 0,023 0,06 Ndt mg/100g đất 2,1 4,2 P2O5ts % 0,06 0,07 P2O5dt mg/100g đất 20,6 24,0 K2Ots % 0,22 0,26 K2Odt mg/100g đất 3,0 2,05 Pb mg/kg khô 0,087 0,216 Cd mg/kg khô 0,009 0,017 As mg/kg khô 1,24 2,80 NO3- mg/kg khô 11,30 9,82
Bảng 2.07: Các thông số của nguồn nước tưới dùng trong thí nghiệm 3
(Thí nghiệm chậu vại trong nhà che nilon)
Chỉ tiêu pH Hàm lượng trong nước (mg/l)
NO 3- Pb Cd As Năm 2004 20/10 6,3 1,24 0,241 0,0004 0,003 07/11 6,3 1,27 0,202 0 0,003 Năm 2005 17/09 6,7 1,30 0,243 0 0 02/10 6,5 1,07 0,198 0 0,004
Hàm lượng kim loại nặng của vôi (CaO) bón trong thí nghiệm 3 (thí nghiệm trong chậu): Pb = 0,006 mg/kg; Cd = 0,024 mg/kg; As = 0 mg/kg.
+ Thí nghiệm bón vôi ngoài đồng
Mục đích: Khẳng định lại kết quả thí nghiệm trong chậu.
Thực hiện thí nghiệm tại 2 địa điểm: Phường Túc Duyên, Phường Cam Giá
Bảng 2.08: Một số tính chất đất thí nghiệm 3 (Thí nghiệm đồng ruộng)
Chỉ tiêu Đơn vị tính Cam giá Túc Duyên
pHH2O 5,6 5,8 pHKCl 5,1 5,3 Mùn % 0,4 0,28 Nts % 0,05 0,06 Ndt mg/100g đất 3,7 4,2 P2O5ts % 0,06 0,05 P2O5dt mg/100g đất 25,6 24,1 K2Ots % 0,13 0,14 K2Odt mg/100g đất 3,6 2,85 Pb mg/kg khô 0,997 0,675 Cd mg/kg khô 0,080 0,007 As mg/kg khô 0,072 0,004 Zn mg/kg khô 1,234 1,245 N - NO3- mg/kg khô 13,25 9,37
Bảng 2.09: Các thông số của nguồn nước tưới ở thí nghiệm 3
(Thí nghiệm đồng ruộng)
Địa điểm Loại nước pH Hàm lượng trong nước (mg/l)
NO 3- Pb Cd As
Túc Duyên Giếng khoan 6,5 0,280 0,014 0,003 0,012 Nước thải 6,2 1,040 1,086 0,307 0,874 Cam Giá Giếng khoan 6,7 0,102 0,027 0,005 0,009 Nước thải 6,0 1,570 1,298 0,103 0,572
Đối tượng: Cây cải canh
Các công thức: CT1: Tưới nước sạch (nước giếng khoan) CT2: Tưới nước ô nhiễm
CT3: Lót 3 tấn vôi/ha + tưới nước ô nhiễm CT4: Lót 4 tấn vôi/ha + tưới nước ô nhiễm Thời gian tiến hành: Năm 2006 (từ ngày 02/11 - 04/12)
*T h í n g hi ệ m 4 : Biện pháp dùng thực vật (Bèo Tây) làm sạch nước tưới bị ô nhiễm kim loại nặng.
Cơ sở khoa học sử dụng bèo tây xử lý nước bị ô nhiễm:
- Các nghiên cứu thử nghiệm trong điều kiện Việt Nam đã khẳng định bèo tây là loại cây trồng có khả năng hấp thụ kim loại nặng rất tốt (Lê Đức và cs, 2000 [11], Đặng Xuyến Như và cs, 2004[29]….
- Bèo tây là loại cây thủy sinh rất phổ biến, sinh trưởng mạnh, dễ áp dụng, chi phí thấp.
Mục đích: Xác định khả năng làm sạch và thời gian cần thiết khi xử lý nước bị ô nhiễm kim loại nặng bằng bèo tây.
+ Thí nghiệm trong chậu:
Các thí nghiệm: Bèo tây được nuôi trồng trong môi trường nước tưới chứa các kim loại nặng Pb, Cd, As theo nồng độ lựa chọn, gồm các thí nghiệm:
1. Nước tưới chứa 2,0 ppm Pb 2. Nước tưới chứa 0,1 ppm Cd 3. Nước tưới chứa 0,5 ppm As
4. Nước tưới chứa 2,0 ppm Pb + 0,1ppm Cd + 0,5ppm As
Tiến hành kiểm tra hàm lượng các kim loại nặng Pb, Cd, As trong nước sau khi thả bèo 5 - 10 - 20 - 30 ngày.
Tổng số chậu thí nghiệm: 4 thí nghiệm x 6 lần lặp lại/thí nghiệm = 24 chậu
Lượng dung dịch chứa kim loại nặng trong mỗi chậu: 6 lít Thời gian tiến hành: năm 2007
* Thí nghiệm ngoài đồng (năm 2007): Tiến hành tại Cam Giá, Túc Duyên Cơ sở: Dựa trên phương pháp của Paul Lecomte, 1998[118]: Nước thải được đưa vào hồ cách ly có trồng bèo, sau một thời gian nhất định thì mới dẫn vào hệ thống tưới.
Cách tiến hành: Mỗi địa điểm chọn 2 bể trữ nước bị ô nhiễm từ cùng một nguồn, một bể được xử lý bằng bèo tây còn bể còn lại không xử lý. Theo dõi hàm lượng các kim loại nặng trong nước tưới cả hai bể vào thời điểm sau 10 - 20 - 30 ngày. Mẫu nước ở các địa điểm được kiểm tra hàm lượng kim loại nặng trước khi tiến hành.