Trong sản xuất nông nghiệp, việc sử dụng các chất bón vào đất nhƣ: phân hữu cơ, phân hoá học, thuốc bảo vệ thực vật, thậm chí nƣớc thải, đã làm tăng thêm các kim loại vết có tính độc cho đất nông nghiệp. Ngay cả với hàm lƣợng Pb rất thấp trong một số phân bón nhƣng nếu bón nhiều lần có thể đạt tới ngƣỡng gây độc. Pb là một trong các nguyên tố có nhiều trong nƣớc cống rãnh và bùn.
Bảng 21:Hàm lượng Pb trong một số chất dùng làm phân bón trong nông nghiệp
Chất bổ sung Hàm lƣợng Pb (mg/kg)
Nƣớc, 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
Nƣớc tƣới <20
Nguồn: Sheila M.Ross(1994) [33]
Qua bảng 21 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 lƣợng Pb trong đất tăng đáng kể.
Theo Alina Kabata Pendias và Henryk Pendias (1985) [27] tìm thấy hàm lƣợng Pb trong bùn thải hố xí rất cao, trong vôi tƣơng đối lớn và thậm chí tìm thấy Pb cả trong thuốc bảo vệ thực vật (bảng 22).
Lª ThÞ H-êng K18 Cao häc M«i tr-êng
Bảng 22: 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: Alina Kabata Pendias và Henryk Pendias, (1985)[27] 1.5.3.3. Nguồn gây ô nhiễm do nước tưới
Theo kết quả của các công trình nghiên cứu gần đây cho thấy trong nƣớc ngầm, nƣớc 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 hƣởng tới chất lƣợng rau xanh cung cấp cho thành phố. Rau xanh trồng ở ngoại ô thành phố Hà Nội không những bị ảnh hƣởng do phân bón, hoá chất bảo vệ thực vật mà còn bị ảnh hƣởng do nƣớc tƣới và đất trồng đã bị ô nhiễm do chất thải sinh hoạt và sản xuất công nghiệp [9,10,21,26].
Với sản lƣợng rau đạt 45604 tấn, địa phƣơng có sản lƣợng rau cao nhất (chiếm 30,8% lƣợng rau của Hà Nội), nhu cầu về nƣớc tƣới của huyện Đông Anh là rất lớn. Tại Vân Nội, một số khu vực đặc biệt là các khu trồng rau an toàn, ngƣời dân đã đầu tƣ khai thác nƣớc giếng khoan làm nƣớc tƣới. Tuy nhiên vẫn còn rất nhiều nơi vẫn sử dụng nƣớc trong các mƣơng nƣớc dọc các ruộng rau. Trong đó có một số mƣơng tiếp nhận trực tiếp nƣớc thải sinh hoạt của khu dân cƣ lân cận.
Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Xuân Hải và cộng sự [12] về hàm lƣợng kim loại nặng trong mẫu nƣớc tại Vân Nội, Đông Anh đã tìm thấy 1 trên tổng số 4 mẫu có hàm lƣợng Pb là 0,055 mg/L, vƣợt ngƣỡng cho phép so với QCVN 08:
Lª ThÞ H-êng K18 Cao häc M«i tr-êng
2008 B1 (0,05mg/L); tại xã Vĩnh Quỳnh, Thanh Trì phân tích 3 mẫu nƣớc tƣới thì có 2 mẫu ô nhiễm As vƣợt ngƣỡng cho phép từ 1,5 đến 3 lần so với QCVN 08: 2008 B1 (0,05mg/L), có 1 mẫu ô nhiễm Pb vƣợt ngƣỡng cho phép đến 3,16 lần.
1.6. Các phƣơng pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất
Hiện nay, vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất đã trở thành mối quan tâm đặc biệt của nhiều quốc gia trên thế giới, không chỉ vì mức độ độc hại của chúng mà còn là tác nhân rất khó phân hủy trong môi trƣờng, không những đe dọa sức khỏe con ngƣời, các loài sinh vật mà còn tiềm ẩn nhiều rủi ro sinh thái khác. Tuy nhiên, làm sạch đất ô nhiễm là một quá trình đòi hỏi công nghệ phức tạp và vốn đầu tƣ rất cao. Để xử lý đất ô nhiễm ngƣời ta thƣờng sử dụng những phƣơng pháp truyền thống nhƣ: Rửa đất; cố định các chất ô nhiễm bằng phƣơng pháp hóa học hoặc vật lý nhƣ: Xử lý nhiệt; trao đổi ion; ôxy hóa hoặc khử các chất ô nhiễm; đào đất bị ô nhiễm để chuyển đến những nơi chôn lấp thích hợp,… Hầu hết những phƣơng pháp đó rất tốn kém về kinh phí, giới hạn về kỹ thuật cũng nhƣ hạn chế về diện tích,…
kim loại nặng kim loại nặng bị loại là 50%, nếu dùng axit clohyđric có thêm hyđro peroxit thì tỉ lệ đó là 80%. Axit clohyđric là loại axit vô cơ loại bỏ kim loại nặng có hiệu quả nhất, nhƣng tỉ lệ loại bỏ các kim loại nhƣ đồng, crôm, thủy ngân và cadimi là khá thấp.
kim loại đồng dƣới 10%. Nếu dùng thêm hyđro peroxit (40% H3PO4 - 2% H2O2) thì tỉ lệ loại bỏ lên tới 92%; tỉ lệ này đối với As là 91%, Cd là 96%, Cr là 92%, Fe là 50%, Hg là 89%, Pb là 100%.
Mới đây, các nhà khoa học Mỹ và Mêhicô đã cộng tác đƣa ra một giải pháp mới cho vấn đề xử lý đất ô nhiễm kim loại - đó là sử dụng các lipit để loại bỏ kim loại khỏi đất.
Lª ThÞ H-êng K18 Cao häc M«i tr-êng
Cho đến nay, có rất ít phƣơng pháp xử lý đất ô nhiễm kim loại. Một phƣơng pháp thông thƣờng là đào chỗ đất bị nhiễm độc lên và cho phản ứng với các axit nhƣ HCl hoặc HNO3 để ôxy hóa các kim loại có trong đất.
Giải pháp mới do các nhà khoa học Mỹ đƣa ra là sử dụng các chất hoạt động bề mặt sinh học không có độc tính. Trong trƣờng hợp xử lý đất ô nhiễm kim loại, các chất hoạt động bề mặt sinh học là các anion mang điện tích âm nên sẽ tạo thành liên kết ion với các kim loại mang điện tích dƣơng - liên kết (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
hữu ích cho việc xử lý vấn đề nhiễm độc kim loại.
Trong những năm gần đây, công nghệ sử dụng thực vật để xử lý môi trƣờng đang đƣợc quan tâm bởi nhiều lý do: Diện tích đất bị ô nhiễm ngày càng tăng, các kiến thức khoa học về cơ chế, chức năng của sinh vật và hệ sinh thái, áp lực của cộng đồng, sự quan tâm về kinh tế... Hai mƣơi năm trƣớc đây, các nghiên cứu về lĩnh vực này còn rất ít, nhƣng ngày nay, nhiều nhà khoa học đặc biệt là ở Mỹ và châu Âu đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu cơ bản và ứng dụng công nghệ này nhƣ một công nghệ mang tính chất thƣơng mại. Năm 1998, Cục môi trƣờng châu Âu đánh giá hiệu quả kinh tế của các phƣơng pháp xử lý kim loại nặng trong đất bằng phƣơng pháp truyền thống và phƣơng pháp sử dụng thực vật tại 1.400.000 vị trí bị ô nhiễm ở Tây Âu, kết quả cho thấy chi phí trung bình của phƣơng pháp truyền thống trên 1 hecta đất từ 0,27 đến 1,6 triệu USD, trong khi phƣơng pháp sử dụng thực vật chi phí thấp hơn 10 đến 1000 lần.
Khả năng làm sạch KLN trong môi trƣờng đất của thực vật đã đƣợc biết từ thế kỷ XVIII, tuy nhiên, mãi đến những năm 1990 phƣơng pháp này mới đƣợc nhắc đến nhƣ một loại công nghệ mới dùng đề xử lý môi trƣờng đất bị ô nhiễm bởi các kim loại, các hợp chất hữu cơ, thuốc súng, dƣ lƣợng thuốc bảo vệ thực vật và các chất phóng xạ.
Lª ThÞ H-êng K18 Cao häc M«i tr-êng
Có ít nhất 400 loài phân bố trong 45 họ thực vật đƣợc biết là có khả năng hấp thụ kim loại. Các loài này là thực vật thân thảo hoặc thân gỗ, có khả năng tích lũy và không có biểu hiện về mặt hình thái khi nồng độ kim loại trong thân cao hơn hàng trăm lần so với các loài bình thƣờng khác. Các loài thực vật này thích nghi một cách đặc biệt với các điều kiện môi trƣờng và khả năng tích lũy hàm lƣợng kim loại cao có thể góp phần ngăn cản các loài sâu bọ và sự nhiễm nấm.
Ở Liên Xô trƣớc đây, ngƣời ta đã có những kinh nghiệm về việc sử dụng các cây trồng, ví dụ cây hoa hƣớng dƣơng, để xử lý đất nhiễm phóng xạ.
Một loại cỏ ở vùng Alpine có khả năng hấp thụ kẽm trong đất. Cây bạch dƣơng hấp thụ mêtan... Cây mù tạc thuộc họ Thlaspi goesingense
xỉ Pteris Vittata để hấp thụ arsenic trong đất.
Nghiên cứu viên Chen Tong Bin (Trần Đồng Bân) của Viện nghiên cứu Tài nguyên và khoa học địa lý, thuộc Viện Khoa học Trung Quốc cho biết: trồng những loại cây có khả năng hấp thụ các kim loại nặng hơn mức bình thƣờng nhƣ loài cây dƣơng xỉ trên vùng đất bị ô nhiễm để chúng hút kim loại nặng, sau đó họ sẽ “thu hồi” lại các kim loại nặng từ loài cây này để tách kim loại thuần ra làm nguyên liệu cho ngành công nghiệ ợng thạch tín ở trên lá của cây lên tới 8‰, vƣợt xa so với hàm lƣợng đạm, lân có trên thân cây mà cây vẫn phát triển tƣơi tốt. Khả năng hút thạch tín của loài cây này không ngừng tăng mạnh theo sự phát triển của cây.
Tiến sĩ Lena Ma, Đại học Florida (Mỹ) và các đồng nghiệp đã phát hiện ra những cây dƣơng xỉ diều hâu mọc tại một khu rừng đƣợc bảo tồn nhƣng đã bị bỏ hoang do nhiễm độc asen. Khi phân tích lá của chúng, họ phát hiện thấy nồng độ asen lớn gấp 200 lần so với vùng đất xung quanh. Trên những vùng đất không bị ô nhiễm, hàm lƣợng asen trong dƣơng xỉ thay đổi từ 11,8-64 phần triệu. Tuy nhiên, những cây dƣơng xỉ mọc trong vùng đất ô nhiễm tại miền Trung Florida lại có nồng
Lª ThÞ H-êng K18 Cao häc M«i tr-êng
kim loại nặng
Cái Văn Tranh và cộng sự (2003) đã sử dụng dung dịch HCl (pH = 1) mang hiệu quả xử lý Pb trong đất ô nhiễm cao hơn dung dịch HCl (pH = 3) và 0,01M EDTA, tuy nhiên làm mất đi các nguyên tố dinh dƣỡng khác nhƣ Ca và Mg cũng rất đáng kể, giá thành chi phí để xử lý cũng tƣơng đối cao.
Xử lý môi trƣờng bằng thực vật là một công nghệ mới, hấp dẫn ở Việt Nam và đƣợc đề cập trong những năm gần đây. Kỹ thuật này đƣợc cho biết là có một triển vọng đặc biệt trong việc làm sạch kim loại trong đất, ít nhất là dƣới điều kiện cụ thể nào đó và đƣợc sử dụng trong hệ thống quản lý thích hợp.
Rau muống và bèo tây là hai loài thực vật đƣợc nghiên cứu khá nhiều về khả năng hấp thụ kim loại nặng. Ở Việt Nam, nghiên cứu thăm dò đƣợc nhóm tác giả Lê Đức (2000) cho kết quả: Hàm lƣợng Pb tích lũy sau 40 ngày và 60 ngày trong rau muống tăng lên từ 125 đến 130 lần, trong bèo tây tăng lên từ 115 đến 160 lần so với trƣớc khi thí nghiệm. Nhƣ vậy, trong tƣơng lai có thể sử dụng bèo tây và rau muống làm thực vật để xử lý ô nhiễm Pb trong đất.
Do vậy, có thể dùng bắp cải làm tác nhân xử lý Cd cũng là một giải pháp.
Viện Nghiên cứu Ứng dụng Công nghệ thuộc Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trƣờng đã nghiên cứu đề tài: "Sử dụng một số biện pháp sinh học để làm sạch môi tr- ƣờng đất và nƣớc". Trên cơ sở nghiên cứu đặc điểm hoá, lý, sinh học của 1 số nguồn nƣớc thải ở Hà Nội, tác giả đã thử nghiệm nuôi trồng 1 số loài tảo nhƣ: Tảo
Chorellapyrenoidosa, Bèo hoa dâu Azollapinata, thí nghiệm cho kết quả sau: Tảo
Chloralla có khả năng hấp thụ Cu và Zn trong môi trƣờng nƣớc thải tổng hợp. Hiệu quả loại bỏ Cu đạt 94 - 95% sau 20 ngày và loại bỏ Zn đạt 97% sau 16 ngày.
Lª ThÞ H-êng K18 Cao häc M«i tr-êng
Bèo hoa dâu có khả năng hấp thụ Co và Eu ở nồng độ 5 - 20 mg/kg. Khả năng hấp thụ cao nhất ở 24 giờ sau khi nuôi bèo. Hầu nhƣ toàn bộ lƣợng Co và Eu đƣợc hấp thụ đều nằm ở phần lá bèo.
[23]
- -
150 - 200 mg/kg.
ới ban đầu (ở nồng độ Pb 750 mg/kg) hay 28,9% (ở nồng độ
Việc xử lý đất ô nhiễm kim loại bằng thực vật do giáo sự Đặng Đình Kim tiến hành nghiên cứu và đã cho một số kết quả: Qua tiến hành nghiên cứu sàng lọc thực vật tại 4 vùng mỏ và so sánh với nhiều tài liệu thế giới đã công bố, bƣớc đầu đã biết 66 loài thực vật có khả tích tụ KLN nhƣ Pb, Cd, As, Zn. Trong số 66 loài trên, có 8 loài trùng lặp với danh sách 420 loài trên thế giới. Kết hợp tất cả các dữ liệu về khả năng tích lũy As, Zn, Pb, Cd của các loài thực vật nghiên cứu, lựa chọn ra 4 loài để xây dựng mô hình trình diễn xử lý ô nhiễm đất tại 2 vùng khai thác mỏ Hà Thƣợng, Đại Từ và làng Hích, Đồng Hỷ. Trong 4 loài thực vật này, có 3 loài thực vật bản địa, thu tại khu vực khai thác mỏ (Dƣơng xỉ Pteris vittata, Dƣơng xỉ Pityrogramma calomelanos và cỏ Mần trầu); 1 loài mà thế giới sử dụng nhiều cho xử lý ô nhiễm KLN là cỏ Vetiver.Kết quả nghiên cứu cho thấy, sau 2,5 năm tiến hành xử lý ô nhiễm hàm lƣợng As còn lại trong đất chỉ bằng 14,5 % so với ban đầu. Cỏ Mần Trầu có khả năng chống chịu Pb và Zn cao (5000 ppm Pb và 1000 ppm Zn). Kết quả thí nghiệm hấp thu Pb cho thấy, khi nồng độ Pb trong đất 5000ppm thì trong rễ và phần trên mặt đất có chứa 3613,0ppm và 268,57ppm, Trong khi đó, cỏ Vetiver có khả năng chống chịu Pb cao. Hàm lƣợng Pb trong đất từ 1400,50 ppm đến 2530,10 ppm cỏ vẫn phát triển bình thƣờng. Khả năng tách chiết Pb trong đất ô
Lª ThÞ H-êng K18 Cao häc M«i tr-êng
CHƢƠNG 2:ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng và nội dung nghiên cứu
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Đất trồng rau và rau tại 5 xã thuộc huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội: xã Đại Mạch, Bắc Hồng, Nam Hồng, Vân Nội và Tiên Dƣơng.
2.1.2. Nội dung nghiên cứu
- Đánh giá hiện trạng sản xuất rau ở huyện Đông Anh - Hà Nội
- Xác định hàm lƣợng As, Cd, Pb tổng số trong đất, trong rau và trong nƣớc tƣới
- Đƣa ra các đề xuất canh tác rau an toàn nhằm hạn chế sự tích lũy As, Cd, Pb trong rau
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp ngoài thực địa
a/ Phương pháp khảo sát thực địa
Phƣơng pháp khảo sát thực địa là rất cần thiết giúp ngƣời nghiên cứu có cái nhìn tổng quát và sơ bộ về khu vực nghiên cứu, đồng thời kiểm tra lại tính chính xác của những tài liệu, số liệu đã thu thập từ đó đƣa ra nhận xét chung về hiện trạng môi trƣờng của vùng nghiên cứu.
b/ Đánh giá nhanh nông dân
Điều tra nông dân bằng bảng hỏi về tình hình sản xuất rau, sử dụng phân bón, thuốc BVTV... với tổng số phiếu điều tra là 50 phiếu.
c/ phương pháp lấy mẫu
Lª ThÞ H-êng K18 Cao häc M«i tr-êng
+ Theo tiêu chuẩn Việt Nam 5297 - 1995 “Chất lƣợng đất, lấy mẫu, yêu cầu chung”
+ Lấy mẫu đất tầng canh tác, mỗi vùng tiến hành lấy 5 mẫu theo đƣờng chéo đại diện cho vùng sản xuất, sau đó trộn đều thành 1 mẫu để phân tích
- Mẫu rau:
+ Lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam:
TCVN 2017: 2011- Quả tƣơi - Phƣơng pháp lấy mẫu trên vƣờn sản xuất. TCVN 9016: 2011- Rau tƣơi - Phƣơng pháp lấy mẫu trên vƣờn sản xuất.
+ Mẫu rau: lựa chọn những loại rau điển hình, đại diện cho vùng sản xuất rau, mẫu rau đƣợc lấy song song cùng với mẫu đất, mỗi mẫu phân tích đƣợc trộn đều từ 3 mẫu đơn trên 3 ruộng khác nhau. Tổng số mẫu lấy để nghiên cứu là 30 mẫu.
- Mẫu nước: Lựa chọn mẫu mang tính chất điển hình, tổng số mẫu đƣợc lấy là 15 mẫu
+ Theo tiêu chuẩn Việt Nam 6000-1995 (ISO 5667-11: 1992) hƣớng dẫn lấy mẫu nƣớc ngầm
+ Theo tiêu chuẩn Việt Nam 5996-1995 (ISO 5667-6: 1990) hƣớng dẫn lấy