CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.7. Đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong đất, bùn, nước và thực vật
Hệ số tích lũy sinh học (Bioconcentration factor - BCF), theo tác giả Mary Jane Incorvia Mattina và cộng sự, (2003), [77]. Hệ số BCF phần nào nói lên khả năng hút thu KLN từ đất vào tích lũy và trong các bộ phận của cây và cũng dùng để đánh giá khả năng tích lũy trong các bộ phận của cây.
Lấy mẫu đất, nước và cây phân tích hàm lượng KLN trong các mẫu, đánh giá mức độ ô nhiễm KLN theo chỉ số Nemerow (PI).
Chỉ số Nemerow được tính riêng lẻ (Pi) và tổng thể (PI). Chỉ số Pi được tính theo Zhang Hui và cộng sự, 2017 [106].
Pi = Ci/Xa, với (Ci < = Xa) Pi = 1 + (Ci - Xa)/(Xb -Xa), với (Xa < = Xa) Pi = 2 + (Ci - Xb)/(Xc - Xb), với (Xb < Ci <= Xc) Pi = 3 + (Ci - Xc)/(Xc - Xb), với (Ci > Xc)
Trong đó: Ci là hàm lượng KLN, Xa, Xb, Xc là các giá trị ngưỡng ô nhiễm: không ô nhiễm, ô nhiễm thấp và ô nhiễm cao tương ứng. Giá trị này tạm theo tiêu chuẩn “The GB15618-1995 Standards”, oqing WANG, Yanhong SHAN, 2013) [66].
Xác định thực trạng mức độ ô nhiễm KLN của đất, nước và rau.
Chỉ số Nemerow:
Pimax: Chỉ số ô nhiễm đơn lẻ cực đại
Giá trị trung bình của các chỉ số ơ nhiễm riêng lẻ
Chất lượng môi trường đất được phân thành 5 cấp theo chỉ số ô nhiễm chung (PI) và chỉ số ô nhiễm đơn lẻ (Pi), (Zhang Hui và cộng sự, 2017) [106].
Bảng 2.9. Thang đánh giá mức độ ô nhiễm KLN theo chỉ số Nemerow
Mức độ ô nhiễm Theo chỉ số PI Theo chỉ số Pi
1. Miền an toàn PI < 0,7
2. Miền đề phòng 0,7 ≤ PI < 1,0, Pi < 1
3. Ô nhiễm nhẹ 1,0 ≤ PI < 2,0 1 ≤ Pi < 3
4. Ô nhiễm vừa 1.0 ≤ PI ≤ 3,0 3 ≤ Pi ≤ 6
5. Ô nhiễm nghiêm trọng PI > 3,0 Pi >. 6
Tính tốn dự báo thời gian phục hồi đất bằng giải pháp áp dụng các cây trồng đa mục đích xử lý KLN trong đất:
Xử dụng hàm FORECAST để dự báo thời gian phục hồi đất trở về trạng thái ban đầu sau khi áp dụng các cây trồng đa mục đích hấp thụ KLN:
Hàm FORECAST: y= a + bx, với
2.3.8. Xây dựng mơ hình ứng dụng biện pháp sinh học để xử lý ô nhiễm KLN trong đất
2.3.8.1. Mơ hình ứng dụng biện pháp sinh học để xử lý ô nhiễm KLN trong đất (MH1)
a. Địa điểm: Ấp 3, xã Vĩnh Lộc B, huyện Bình Chánh, TP. HCM để đánh giá
khả năng xử lý ô nhiễm KLN trong đất trồng rau bằng quy trình kết hợp thực vật (cây đậu bắp, cây dọc mùng) và VSV. Quy mơ 0,5 ha/mơ hình.
b. Đối tượng thử nghiệm:
- Đất: Đất xám chun canh rau. Mơ hình gồm 2 cơng thức được trình bày trong bảng 2.12.
Bảng 2.10. Mơ hình ứng dụng biện pháp sinh học để xử lý ô nhiễm KLN trong đất
Công thức Nội dung Cây trồng
1. ĐC Các rau thông thường Rau ăn lá, quả
2. MH1 Rau HTKLN+VSV Đậu bắp; dọc mùng
- Chỉ tiêu theo dõi: sinh khối thực vật và hàm lượng KLN được tích luỹ.
2.3.8.2. Mơ hình ứng dụng biện pháp sinh học để xử lý ô nhiễm KLN trong bùn (MH2)
Địa điểm: Phường Thới An, Quận 12, TP.Hồ Chí Minh để đánh giá khả năng xử lý ô nhiễm KLN trong ruộng nước, trồng rau bằng quy trình kết hợp thực vật (kèo nèo - MH3) và CP.VSV. Quy mơ 0,5 ha/mơ hình.
b. Đối tượng thử nghiệm:
- Ruộng nước: Canh tác rau
- Chế phẩm VSV có khả năng hấp thụ và chuyển hóa KLN cao. + Liều lượng xử lý chế phẩm VSV: 70 kg/ha.
+ Cách xử lý: Rắc đều chế phẩm trực tiếp trên bề mặt ơ thí nghiệm
- Giống, thời vụ, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật và chăm sóc theo thí nghiệm đồng ruộng.
Mơ hình gồm 2 cơng thức được trình bày trong bảng 2.11.
Bảng 2.11: Mơ hình ứng dụng biện pháp sinh học xử lý ơ nhiễm KLN trong bùn
Công thức Nội dung Cây trồng
1. ĐC Các rau thông thường Rau ăn lá, quả
2. MH3 TV. HTKLN+VSV2 Kèo Nèo
- Chỉ tiêu theo dõi: sinh khối thực vật và hàm lượng KLN được tích luỹ.
Thí nghiệm kết hợp giữa cây kèo nèo được tiến hành tại ruộng nước bỏ hoang tại phường Thới An, Quận 12, TP. HCM gồm 2 công thức:
CT1: kèo nèo canh tác bình thường và CT2: kèo nèo + 70 kg chế phẩm dạng 2/ha.
2.3.9. Phương pháp phân tích
Bảng 2.12. Các phương pháp phân tích KLN trong đất, trong nước và trong rau
TT Chỉ tiêu Phương pháp phân tích
I Trong đất
1 As TCVN 8467:2010 - Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử theo kỹ thuật nhiệt điện hoặc tạo hydrua. 2 Cd TCVN 6496:2009 (ISO 11047:1998) - Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử
ngọn lửa. 3 Pb
4 Hg TCVN 8882:2011 (ISO 16772:2004) - Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử hơi – lạnh.
II Trong nước
1 As TCVN 6626 - 2000 (ISO 11969 - 1996) - Phương pháp đo hấp thụ nguyên tử (kỹ thuật hydrua)
2 Cd TCVN 6193 - 1996 (ISO 8288 - 1986) - Phương pháp trắc phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa
3 Pb TCVN 6193 - 1996 (ISO 8286 - 1986) SMEWW 3500 – Pb A
4 Hg TCVN 7724:2007 (ISO 17825:2006) – Phương pháp dùng phổ huỳnh quang nguyên tử
III Trong rau
1 As TCVN 7770:2007 (ISO 17239:2004) – Phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử giải phóng hydrua
2 Cd TCVN 7768-2:2007 - Phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử dùng lò graphit. 3 Pb TCVN 7602:2007 - Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
4 Hg TCVN 6542:1999 (ISO 6637:1984, NF V 05 - 123) - Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa
- Xác định KLN tổng số trong đất, nước và rau được phân tích theo các phương pháp phân tích được áp dụng tương ứng với từng chỉ tiêu cụ thể (bảng 2.11): - Xác định hàm lượng KLN linh động trong đất: theo phương pháp Double Acid (Mehlich I), đo trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử.
- Đánh giá mức độ ô nhiễm Pb, Cd, As trong đất theo QCVN 03-MT: 2015/BTNMT. Đánh giá mức độ ô nhiễm Hg trong đất theo tiêu chuẩn Châu Âu ngưỡng tối đa cho phép đối với Hg là 2 ppmHg.
- Đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong nước theo QCVN 8:2015/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước dùng cho tưới tiêu [8].
- Đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong rau theo QCVN 8-2:2011/BYT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với ô nhiễm KLN trong thực phẩm [9].
2.3.10. Phương pháp xử lý số liệu.
Số liệu thu thập được tập hợp và xử lý trên Excel. Tính tốn LSD và CV% theo chương trình SPSS.
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Thực trạng sản xuất rau ở vùng ĐNB 3.1. Thực trạng sản xuất rau ở vùng ĐNB
3.1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng một số rau chính ở ĐNB
Theo số liệu thống kê năm 2018, tổng diện tích trồng rau vùng ĐNB có 59,8 nghìn ha, sản lượng 1.021,3 nghìn tấn (chiếm 6,8% về diện tích và 6,4% sản lượng rau của cả nước). Nhiều vùng rau an tồn (RAT) đã được hình thành đem lại thu nhập cao và an toàn cho người sử dụng đang được chú trọng đầu tư xây dựng mới và mở rộng ở TP. Hồ Chí Minh, Bình Dương...
Bảng 3.1. Diện tích, năng suất, sản lượng rau ở các tỉnh nghiên cứu
Hạng mục Diện tích (1000 ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (1000 tấn) 2010 2014 2018 2010 2014 2018 2010 2014 2018 Cả nước 782,6 881,2 961,6 165,7 175,0 177.8 12,967,3 15.418,8 17.092,9 Đông Nam Bộ 60,7 59,8 60,0 151,9 170,8 182.2 922,3 1.021,3 1.093,7 Bình Dương 5,8 5,3 5,4 143,8 146,2 149.8 83,4 77,5 81,6 Đồng Nai 13,7 14,7 15,0 133,6 141,9 160.8 183,0 208,6 241,7 Bà Rịa-VT 8,0 7,3 7,8 173,6 191,1 186.5 138,9 139,5 145,2 TP. HCM 9,2 10,0 7,7 229,2 253,7 315.9 210,9 253,7 242,9 Nguồn: BNN&PTNT [5, 6, 7, 8]
Hiện nay, rau được sản xuất theo 2 phương thức là tự cung cấp và sản xuất hàng hóa, trong đó rau hàng hóa tập trung chính ở 2 khu vực:
- Vùng rau chuyên canh: Tập trung ven thành phố, khu tập trung đông dân cư.
Sản phẩm chủ yếu cung cấp cho dân phi nông nghiệp với nhiều chủng loại rau phong phú (gần 80 loài với 15 loài chủ lực), hệ số sử dụng đất cao (4,3 vụ/năm), trình độ thâm canh của nơng dân có tính chun nghiệp cao.
- Vùng rau ln canh: Đây là vùng có diện tích, sản lượng lớn, cây rau được
trồng luân canh với cây lúa hoặc một số cây màu. Tiêu thụ sản phẩm rất đa dạng: phục vụ rau ăn sống cho cư dân trong vùng, tiêu dùng nội địa và xuất khẩu.
Sản xuất rau theo hướng cơng nghệ cao đã bước đầu được hình thành như: Sản xuất trong nhà màn, nhà lưới chống côn trùng, sản xuất trong nhà plastic không cố định để hạn chế tác hại của các yếu tố môi trường bất lợi, kỹ thuật thủy canh, màng
dinh dưỡng, nhân giống để sản xuất các loại rau cao cấp, năng suất cao bằng cơng nghệ nhà kính của Israel có điều khiển kiểm sốt các yếu tố mơi trường.
Hình 3.1: Hiện trạng ruộng trồng đậu bắp vùng điều tra
Theo số liệu năm 2018, trong 4 tỉnh nghiên cứu ở vùng Đông Nam Bộ, Đồng Nai là tỉnh có diện tích rau lớn nhất 15 nghìn ha, sản lượng 241,7 nghìn tấn, tăng 1,4 nghìn ha và 58,7 nghìn tấn/năm so với năm 2010; thành phố Hồ Chí Minh có diện tích rau 7,7 nghìn ha, giảm 1,5 nghìn ha, sản lượng 242,9 nghìn tấn tăng 32 nghìn ha; Bà Rịa - Vũng Tàu có diện tích rau 7,8 nghìn ha, sản lượng 139,5 nghìn tấn/năm, tăng 6,3 nghìn ha. Diện tích rau của Bình Dương là 5,4 nghìn ha, sản lượng đạt 81,6 nghìn tấn/năm giảm 1,8 nghìn tấn với năm 2010.
Năng suất rau cũng có xu hướng tăng liên tục từ năm 2005 đến nay nhờ áp dụng tiến bộ kỹ thuật như giống, cơ cấu mùa vụ, quy trình canh tác kỹ thuật canh tác. Năng suất rau bình quân của vùng ĐNB tăng từ 113,8 tạ/ha (năm 2005) lên 170,8 tạ/ha (năm 2014).
Hình 3.3. Khu vực chuyên canh rau muống
3.1.2. Cơ cấu chủng loại rau
Kết quả điều tra tại Phòng Kinh tế và các hộ sản xuất rau vùng rau tập trung tại các quận, huyện thuộc 4 tỉnh nghiên cứu cho thấy:
- Hiện nay rau được trồng chủ yếu là các loại rau có nguồn gốc nhiệt đới như: rau cải các loại, rau muống, xà lách, mồng tơi, rau dền… và các loại rau ăn quả như đậu cơ ve, dưa chuột, mướp đắng, bầu, bí. Cịn các loại rau cao cấp có nguồn gốc ơn đới như bắp cải, súp lơ… trồng tỷ lệ ít hơn. Các nhóm rau được trồng trên địa bàn nghiên cứu gồm 4 nhóm chính:
Nhóm rau ăn lá ngắn ngày gồm các loại rau có thời gian sinh trưởng dưới 60 ngày như cải xanh, cải ngọt, cải trắng cải thìa, xà lách…, rau dền, mồng tơi, tần ô, rau đay, rau muống (hạt); nhóm này có ở hầu hết các tỉnh và chiếm khoảng 50% diện tích gieo trồng. Năng suất bình qn đạt 13 - 18 tấn/ha.
Nhóm rau ăn củ quả ngắn ngày: gồm những loại có thời gian sinh trưởng
khoảng 4 tháng như đậu côve, đậu đũa, dưa leo, khổ qua, mướp, cải củ…; nhóm rau ăn củ quả dài ngày gồm những loại rau có thời gian sinh trưởng trên 4 tháng như:
bầu, bí, cà chua, cà các loại, ớt…; nhóm rau ăn củ chiếm khoảng 30% diện tích gieo trồng và năng suất bình quân 20 - 22 tấn/ha.
Nhóm rau ăn hoa: súp lơ, cải ngồng, hoa thiên lý…chiếm khoảng 10%. Nhóm rau gia vị: hành, ngị rí, húng quế…chiếm tỷ lệ nhỏ hơn 10%.
- Ngồi ra, một số tỉnh có những sản phẩm rau đặc trưng như rau mầm, măng tây phát triển mạnh, mang lại hiệu quả kinh tế cao. Mỗi tỉnh có thế mạnh ở một loại rau, nhưng sự khác biệt giữa các nhóm rau khơng nhiều và phụ thuộc khí hậu, thời vụ, cũng như nhu cầu thị trường.
3.1.3. Kỹ thuật thâm canh rau
Khoảng 10 năm gần đây, nông dân sản xuất rau đã áp dụng kỹ thuật luân canh, xen canh rau rất hiệu quả nên hệ số sử dụng đất trồng rau ở các vùng chuyên đạt 4 - 5 vụ/năm. Những rau màu trái vụ thường bán được giá, cao hơn khoảng 30% so với giá bán khi chính vụ. Theo điều tra, thu nhập bình quân trồng rau của vùng đạt 100 - 150 triệu đồng/ha/năm.
Rau được gieo trồng và thu hoạch quanh năm nhưng chủ yếu tập trung vào vụ Đông Xuân (chiếm 45 - 50% diện tích và 60 - 70% sản lượng cả năm). Các tháng mùa mưa diện tích rau giảm và chủ yếu là các loại như rau muống, rau dền, bầu, bí, dưa leo,… Thời vụ gieo trồng các loại rau ăn củ thường sớm hơn các loại rau ăn lá; thời vụ gieo trồng các loại dưa, bầu, bí, các loại đậu và các loại rau gia vị thường ít tập trung theo thời điểm. Việc chăm sóc cho rau bao gồm các khâu: làm đất, gieo giống, bón phân, tưới nước, làm cỏ, phịng trừ sâu bệnh….
Hiện nay các hộ nông dân đang trồng nhiều các loại rau ăn lá, rau gia vị (rau thơm, ngị rí, cải bẹ xanh, húng cây, xà lách, rau muống,…) trên những khu đất dành riêng và các loại rau ăn trái (dưa hấu, dưa leo, khổ qua, bí đỏ, bí đao, cà chua, ớt, đậu đũa,…) luân canh với cây lúa (2 lúa + 1 màu). Mỗi năm, các hộ nơng dân trồng trung bình ln phiên trên cùng diện tích từ 2 - 5 loại rau (mùa vụ), mỗi loại cách nhau khoảng 1 tháng (rau lá), có khi 2 - 3 tháng (rau củ, quả). Mùa vụ trồng rau chính là vụ Đơng Xuân (tháng 11 đến tháng 2), bất lợi nhất là các tháng vụ Thu Đông (tháng 9 đến tháng 11) mưa dầm.
3.2. Thực trạng ô nhiễm KLN trong đất, nước và rau ở vùng chuyên canh rau ĐNB
3.2.1. Thực trạng ô nhiễm KLN trong đất ở vùng chuyên canh rau ĐNB
Vùng chuyên canh rau với đặc điểm nổi bật là sản xuất rau quy mơ lớn, người dân có trình độ thâm canh cao nên đã hạn chế được ảnh hưởng của phân bón, hóa chất BVTV, nước thải cơng nghiệp và nước thải sinh hoạt đến mơi trường đất. Chính vì vậy, đất trồng rau ở đây rất ít bị ơ nhiễm do quá trình canh tác, (bảng 3.2)
Bảng 3.2. Tổng hợp kết quả phân tích KLN trong đất trồng rau ở ĐNB
TT Tỉnh/ Thành phố Tổng số mẫu Số mẫu đạt tiêu chuẩn Số mẫu vượt giới hạn Ghi chú Mẫu % Mẫu %
1 TP. HCM 90 84 93,3 6 6,7 Ớt, đậu đũa, bí, mướp đắng, rau cải, mồng tơi, xà lách
2 Bà Rịa - VT 20 20 100 Rau cải
3 Bình Dương 20 20 100 Hành, mướp đắng, dưa chuột,
đậu xanh, mồng tơi, cà pháo
4 Đồng Nai 25 25 100 Rau cải, rau muống, rau cần
Cộng 155 149 96,1 6 3,9
Trong tổng số 155 mẫu đất trên 4 tỉnh ở ĐNB, chỉ có 6 mẫu (3,9%) vượt ngưỡng giới hạn an toàn, (Bảng 3.2).
Sự biến động hàm lượng KLN trong đất trồng rau khảo sát cho kết quả ở bảng 3.3. Thực trạng KLN trong tầng mặt đất trồng rau ở 4 tỉnh điều tra, bảng 3.3 cho thấy dao động trong khoảng 8,18 - 70,4 ppm Pb, 0,04-1,92 ppm Cd, 0,25 - 1,79 ppm As và 0,06 - 0,59 ppm Hg. Trung bình chung tồn vùng 27,25 ppm Pb, 0,31 ppm Cd, 67 ppm As và 0,1 ppm Hg.
Các mẫu đất lấy ở vùng chuyên rau - quả Bình Dương, hàm lượng tổng số của các nguyên tố biến động trong phạm vi 8,18 - 39,18 ppm (Pb), 0,15 - 0,59 ppm (Cd), 0,31 - 0,69 ppm (As) và 0,08 - 0,16 ppm (Hg).
Đất lấy ở vùng chuyên rau Đồng Nai, có hàm lượng dao động trong khoảng 11,28 – 42,13 ppm (Pb), 0,20 - 1,11 ppm (Cd), 0,25 - 0,74 ppm (As) và 0,06 - 0,14 ppm (Hg).
Đất chuyên rau quả ở Bà Rịa - Vũng Tàu, có hàm lượng các nguyên tố KLN biến động từ 0,41 - 70,4 (Pb), 0,28 - 0,59 ppm (Cd); 0,32 - 0,45 ppm (As) và 0,08 - 0,11 ppm (Hg).
Hàm lượng tổng số các nguyên tố KLN trong đất chuyên rau thành phố Hồ Chí Minh điều tra cho thấy giao động trong khoảng 8,41 - 70,4 ppm (Pb); 0,04 - 1,92 ppm (Cd); 0,37 - 1,79 ppm (As) và 0,18 - 0,59 ppm (Hg).
Bảng 3.3. Hàm lượng KLN trong đất trồng rau điều tra ở ĐNB
Địa phương Biến động Hàm lượng KLN (ppm) trong đất
Pb Cd As Hg Bình Dương (20 mẫu) Max 39,18 0,590 0,690 0,160 Min 8,18 0,150 0,310 0,080 TB 22,90 0,346 0,440 0,103 Đồng Nai (25 mẫu) Max 42,13 1,110 0,740 0,140 Min 11,28 0,200 0,250 0,060 TB 26,18 0,656 0,367 0,082 Bà Rịa – Vũng Tàu (20 mẫu) Max 31,13 0,590 0,450 0,110 Min 18,03 0,280 0,320 0,080 TB 24,34 0,400 0,376 0,090 TP. Hồ Chí Minh (90 mẫu) Max 70,40 1,920 1,790 0,590 Min 8,41 0,040 0,370 0,180 TB 29,11 0,164 0,874 0,214 QCVN 03-MT:2015/BTNMT 70 1,5 15 -
Đất ở thành phố Hồ Chí Minh có hàm lượng các KLN cao hơn so với đất ở