CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU
1.2. Các nghiên cứu về một số kim loại nặng (As, Cd, Pb) liên quan đến môi trường và sức khỏe cộng đồng
1.2.3. Nguồn gây ô nhiễm As, Cd, Pb trong đất
a. Hàm lượng As trong đá mẹ
As có sẵn trong đá mẹ, khi đá mẹ phong hóa As giải phóng vào trong đất. Hàm lượng Ascó trong một số loại đá chính và đất được nêu trong Bảng sau:
Bảng 1.8. Hàm lượng As trong một số loạt đá chính và đất
Đá Magma bazơ 0,6 – 2,0 ppm
Đá Magma trung tính 1,0 – 2,5 ppm
Đá Magma axit 1,5 – 2,5 ppm
Trầm tích sét 13 ppm
Trầm tích đá vôi 1,0 – 2,4 ppm
Trầm tích đá cát kết 1,0 – 1,2 ppm
Đỏ bazan 1,5 àg/g
Đỏ granit 1,5 àg/g
Trong vỏ phong húa 1,5 àg/g
Trong đất 0,1 - 40 àg/g
Nguồn: [34]
Theo Vũ Thị Hoài Ân và cộng sự (2007). “Hiện trạng ô nhiễm As trong nước ngầm và phương pháp xử lý” cho thấy: Hàm lượng As trong các đá magma từ 0,5- 2,8 ppm, đá carbonat 0,8-2,0 ppm, đá cát kết tinh 1,0-1,2 ppm. Trong các đá phiến sét phần lớn As tồn tại trong silicat (85,5-92,5%), phần nhỏ còn lại ở dạng hợp chất khác như oxit, sulfat, arsenua (khoảng 7-14,5 %).
b. Sử dụng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật
Rau là cây trồng cóthời gian sinh trưởng tương đối ngắn nhưng lại cho một khối lượng sản phẩm (năng suất, sản lượng) rất cao, từ 20 - 60 tấn/ha do vậy cây rau đòi hỏi phải được bón nhiều phân và đất trồng rau phải là đất tương đối tốt.
Việc sửdụng phân bón cũng làm tích lũy kim loại nặng trong đất do kim loại nặng có khá nhiều trong sản phẩm dùng làm phân bón.
Bảng 1.9. Hàm lượng một số KLN trong một số phân bón thông thường Nguyên
tố
Bùn thải Phân
chuồng Phân lân Vôi Phân đạm (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg)
As 2 - 26 3 - 25 2 - 1200 0,1 - 24,0 2,2 - 120
Cd 2 - 1500 0,3 - 0,8 0,1 - 170 0,04 - 0,1 0,05 - 8,5
Cr 20 - 40600 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 - 3300 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 - 5300 7,8 - 30 7-38 10 - 20 7 - 34
Pb 50 - 3000 6,6 - 15 7 - 225 20 - 1250 2 - 27
Zn 700 - 49000 15 - 250 50 - 1.450 10 - 450 1 - 42 Nguồn: [8]
Hóa chất BVTV cũng là một nguồn đưa KLN vào nông nghiệp: 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 huỷ 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 và gây nên hiện tượng mất cân bằng đối với vi sinh vật và sinh học trong đất. [34]
c. Sử dụng nước tưới
Theo Tạ Văn Cường (2009) khi nghiên cứu đánh giá mức độ ảnh hưởng của kim loại nặngtrong đất, nước đến sự tích luỹ của chúng trong một số loại rau tại Hà Nội, đưa ra: hàm lượng As trong các mẫu nước dao động từ 0,0001 đến 0,4866 mg/l. Có 15/806 (1,86%) mẫu nước đã kiểm tra có hàm lượng As vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Trong đó, chủ yếu tập trung tại Duyên Hà (7 mẫu), xã Vạn Phúc (6 mẫu), xã Tam Hiệp (1 mẫu) thuộc huyện Thanh Trì với tỷ lệ mẫu nước ngầm bị nhiễm là 50% (11/22 mẫu), quận Long Biên có tỷ lệ mẫu nước ngầm bị nhiễm As là 25%
(1/4 mẫu).
1.2.3.2. Nguồn gây ô nhiễm Cd trong đất a. Bản chất đá mẹ
Kim loại nặng nói chung và Cd nói riêng luôn tiềm ẩn trong các hoạt động sản xuất công nghiệp, đặc biệt là các ngành công nghiệp nặng như chế tạo máy, luyện kim, khai thác mỏ... McLaughlin và B.R. Singh (1996) [36] nghiên cứu cho thấy trong đất bị ảnh hưởng của chất thải công nghiệp đôi khi có hàm lượng Cd lên tới 1500mg/kg. Chất thải sinh hoạt cũng có hàm lượng Cd và một số các KLN độc hại đôi khi rất cao, khi thải ra môi trường chúng làm ô nhiễm môi trường nước, tích tụ và gây ô nhiễm môi trường đất.
Trong môi trường đất, tính di động của Cd phụ thuộc vào nhiều yếu tố trước hết là các tính chất hoá lý đất: pH, loại đất, thành phần vật lý và các thành phần ôxít kim loại trong đất cũng như hàm lượng hữu cơ... trong đó pH được coi là chỉ tiêu quan trọng nhất quyết định tính di động của Cd trong môi trường đất. Ngoài ra các tác nhân tự nhiên (gió, nước), sinh vật làm di chuyển vật chất từ đó cũng làm di chuyển Cd. Trong môi trường địa hóa, thường thấy Cd đi kèm với Zn và có ái lực rất lớn đối với lưu huỳnh.
Hình 1.1. Vòng tuần hoàn Cd trong hệ thống nông nghiệp
Nguồn : [36]
b. Sử dụng phân bón
Nhiều nghiên cứu cảnh báo rằng bón phân hữu cơ kể cả rác thải và các loại phân lân có thể sẽ làm gia tănglượng Cd trong môi trường đất.
Theo Alina Kabata Pendias và Henryk Pendias (1985) [30] thì hàm lượng Cd trong một số chất bổ sung dùng trong nông nghiệp là rất lớn. Đặc biệt là phân lân có hàm lượng Cd tương đối cao đạt 43 – 53mg/kg. Việc sử dụng thường xuyên các loại phân này dẫn đến sự tích luỹ kim loại nặng trong đất (bảng 1.10).
Bảng 1.10. Hàm lượng Cd trong một số loại phân bón
Các loại phân bón mg Cd/kg
Phân bò 0,4
Phân chuồng 0,5
Phân lân 43 – 53
Vôi 0,03 – 1,0
Phân đạm <1
Phân NPK 3-24
Nguồn: [30]
Thông qua ăn uống
Những nghiên cứu về phân lân ở Việt Nam chưa khẳng định, bón lân có thể làm gia tăng lượng Cd trong đất vì liều lượng phân lân dùng nói chung còn thấp, tuy vậy trong phân lân và mẫu quặng apatit đã được phân tích cũng chứa một lượng cadmium đáng kể (2,5 - 4 mg/kg).
Bảng 1.11. Hàm lượng Cd trong mẫu phân ở một số tỉnh miền Bắc Việt Nam.
Loại phân ủ (khô) Cd (mg/kg) Địa điểm
Phân bò 0,48 Vĩnh Phúc
Phân gà 1,50 Hà Tây, Hà Nội
Phân lợn 0,54 Hà Tây
Phân người 0,39 Hà Nội, Hà Tây
Phân hữu cơ khoáng 0,70 Hà Nội
Super Phosphat (I) 2,77 Lâm Thao (BTPB)
Super Phosphat (I) 2,70 Lâm Thao (BN)
FMP Phosphat (I) 2,53 Văn Điển (BTPB)
FMP Phosphat (I) 2,63 Văn Điển (MC)
Quặng apatit 4,25 Lào Cai (BTPB)
Quặng apatit 2,88 Thanh Hóa (BTPB)
Nguồn: [31]
c. Sử dụng nước tưới
Theo Tạ Văn Cường (2009) phân tích tổng cộng có 350/806 (43,4%) mẫu nước trên địa bàn các huyện Gia Lâm, Đông Anh, Thanh Trì, Sóc Sơn, Từ Liêm... thấy hàm lượng Cd dao động từ 0,0001 đến 0,0263 mg/l, đặc biệt đã tìm thấy 01 mẫu ở huyện Long Biên và 01 mẫu ở huyện Từ Liêm có hàm lượng Cd vượt quá tiêu chuẩn cho phép so với QCVN 03: 2008.
1.2.3.3. Nguồn gây ô nhiễm Pb trong đất a. Bản chất đá mẹ
Trong tự nhiên, chì có trong nhiều loại khoáng vật. Do đó hàm lượng nguyên tố Pb trong đất cũng phụ thuộc nhiều vào nguồn gốc đá mẹ và khoáng.Theo Lindsay (1979), lượng chì trung bình có trong các đá khoảng 16mg/kg [38].
Nghiên cứu của Sheila M.Ross (1994) hàm lượng Pb trong đá Grannit từ 20-24 mg/kg, còn trong đá bazan chỉ có từ 3 đến 5 mg/kg (bảng 1.12) [37]
Bảng 1.12. Hàm lượng Pb trong các loại đá hình thành đất quan trọng
Đá phún xuất Đá trầm tích
Siêu basic như serpentin
Basic như
Bazan Granit Đá vôi Sa Thạch Diệp Thạch
0,1 - 14 3 - 5 20 - 24 5,7 - 7 8 - 10 20 - 23
Nguồn: [37]
Theo Alina Kabata- Pendias và Henryk Pendias(1985), đá phún xuất chua và trầm tích sét thường có nhiều chì. Tỷ lệ chì biến động trong khoảng 10 – 40 ppm, còn trong đá phún xuất siêu basic và trầm tích cacbonat tỷ lệ chì thấp hơn, biến động trong khoảng 0,1 – 10 ppm [30].
Bảng 1.13. Hàm lượng Pb trong một số loại đá chủ yếu
Loại Đá Hàm lượng Pb ( mg/kg)
Đá phún xuất
Đá siêu basic: Dunit, Peridotit, pyroxen 0,1 – 1,0
Đá basic: Basalt, Gabbro 3 – 8
Đá trung gian: Diorit, Syenit 12 – 15 Đá chua: Rhyolit, Trachyt, Dacit 10 – 20 Đá trầm tích
Trầm tích sét 20 – 40 Diệp thạch 18 – 25 Đá cát 5 – 10
Đá vôi, đá đôlômit 3 – 10
Nguồn: [30]
Các nghiên cứu về hàm lượng Pb trong đá cũng chứng minh rằng bản chất của đá mẹ là một trong các nguyên nhân làm hàm lượng Pb trong đất hình thành cao. Chính vì hàm lượng Pb trong các loại đá mẹ khác nhau nên đất hình thành có hàm lượng Pb cũng rất khác nhau, nhất là lại ở các nước khác nhau. Điều này được khẳng định bởi nghiên cứu của Alina Kabata và Henryk Pendias(1985) qua bảng 1.13 [30].
b. Sử dụng phân bón hóa học và thuốc trừ sâu
Trong sản xuất nông nghiệp, việc sử dụng các chất bón vào đất như: phân hữu cơ, phân hoá học, thuốc bảo vệ thực vật, thậm chí nước thải, đã làm tăng thêm các kim loại vết có tính độc cho đất nông nghiệp. Ngay cả với hàm lượng Pb rất thấp trong một số phân bón nhưng nếu bón nhiều lần có thể đạt tới ngưỡng gây độc. Pb là một trong các nguyên tố có nhiều trong nước cống rãnh và bùn.
Bảng 1.14. Hàm lượng Pb trong một số chất dùng làm phân bón nông nghiệp Chất bổ sung Hàm lượng Pb (mg/kg)
Nước, bùn cống thải 2 – 7000
Phân rác 1,3 – 2240
Phân bón sân trại 0,4 – 27
Phân phốt phát 4 – 1000
Phân nitrat 2 – 120
Vôi 20 – 1250
Thuốc bảo vệ thực vật 11 – 26
Nước tưới <20
Nguồn: [36]
Qua bảng 1.14 cho thấy: Pb trong phân rác rất cao có khi lên đến 2240 mg/kg và đặc biệt cao ở bùn cống thải lên tới 7000 mg/kg. Nhìn chung, nếu bổ sung các chất này vào đất thì hàm lượng Pb trong đất tăng đáng kể.
Theo Alina Kabata Pendias và Henryk Pendias (1985) tìm thấy hàm lượng Pb trong bùn thải hố xí rất cao, trong vôi tương đối lớn và thậm chí tìm thấy Pb cả trong thuốc bảo vệ thực vật (bảng 1.15).
Bảng 1.15. Hàm lượng Pb trong một số loại phân bón và thuốc BVTV
Các loại phân bón mg Pb/kg
Bùn thải hố xí 50 – 3000
Phân chuồng 6,6 – 15
Phân lân 7 – 225
Vôi 20 – 1250
Phân đạm 2 – 27
Thuốc BVTV 60
Nguồn: [30]
c. Nguồn gây ô nhiễm do nước tưới
Theo kết quả của các công trình nghiên cứu gần đây cho thấy trong nước ngầm, nước mặt và đất trên địa bàn thành phố Hà Nội đã bị ô nhiễm kim loại nặng (As, Cd…). Tình trạng ô nhiễm này đã trực tiếp ảnh hưởng tới chất lượng rau xanh cung cấp cho thành phố. Rau xanh trồng ở ngoại ô thành phố Hà Nội không những bị ảnh hưởng do phân bón, hoá chất BVTV mà còn bị ảnh hưởng do nước tưới và đất trồng đã bị ô nhiễm do chất thải sinh hoạt và sản xuất công nghiệp [9,20,25].