2.4. Tình hình nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới và ở Việt Nam
2.4.1. Nghiên cứu ô 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 CuSO , Zn từ Supephosphat, Pb từ FeSO . 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