Đề tài tốt nghiệp
Đánh giá hàm lượng kim loại
nặng (As, Cd, Pb, Cu, Zn) trong
môi trường đất tại làng nghề đúc
nhôm, chì Văn Môn – Yên Phong -
Bắc Ninh
1
MỤC LỤC
PHẦN 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 4
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 4
1.2. MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 6
1.2.1. Mục đích của đề tài
1.2.2. Ý nghĩa của đề tài
PHẦN 2 TỔNG QUAN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 7
2.1. KIM LOẠI NẶNG (KLN) VÀ CÁC DẠNG TỒN TẠI CỦA KLN
TRONG ĐẤT, NGUỒN GỐC PHÁT SINH 7
2.1.1. Kim loại nặng và các dạng tồn tại của kim loại nặng trong đất
2.1.2. Nguồn gốc phát sinh kim loại nặng trong môi trường đất
2.2. SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA KIM LOẠI NẶNG TỚI CÂY TRỒNG VÀ
SỨC KHOẺ CON NGƯỜI 10
2.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT TRÊN
THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 14
2.3.1. Tình hình nghiên cứu kim loại nặng trong đất trên thế giới
2.3.2. Tình hình nghiên cứu kim loại nặng trong đất ở Việt Nam
PHẦN 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24
3.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 24
3.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 29
3.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29
PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31
4.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI CỦA LÀNG NGHỀ
VĂN MÔN 31
nhiều hệ sinh thái khác trên trái đất. Với sức ép ngày càng tăng về dân số đã
kéo theo sự phát triển mạnh về công nghiệp, đô thị hoá, việc làm và giao
thông, làm cho tài nguyên đất bị khai thác mạnh và sự suy thoái môi trường
ngày càng trở nên nghiêm trọng. Con người tác động vào đất cũng chính là
tác động vào các hệ sinh thái mà đất “mang” trên mình nó. Như vậy, tuỳ
thuộc vào phương thức đối xử của con người đối với đất mà đất có thể phát
triển theo chiều hướng tốt và cũng có thể phát triển theo chiều hướng xấu.
Cho nên việc bảo vệ môi trường đất, duy trì sức sản xuất lâu dài của đất là
một trong những chiến lược quan trọng của nước ta trong việc sử dụng hợp lý
và lâu bền các nguồn tài nguyên thiên nhiên.
Ngày nay, Việt Nam trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất
nước nói chung, khu vực nông thôn nói riêng, các làng nghề có tác dụng rất
lớn đối với sự chuyển đổi cơ cấu kinh tế, tạo việc làm và tăng thu nhập cho
người dân lao động. Chỉ riêng các tỉnh đồng bằng sông Hồng đã có 203 làng
nghề truyền thống được khôi phục và phát triển, đồng thời có tới 523 làng
nghề mới được hình thành trong thời gian gần đây. Nhưng sự phát triển các
làng nghề trong thời gian qua còn mang tính tự phát, tình trạng ô nhiễm môi
trường trong các làng nghề và các cơ sở sản xuất tại nông thôn ngày càng gia
tăng.
4
Tỉnh Bắc Ninh với 61 làng nghề trong đó có làng nghề đúc nhôm, chì Văn
Môn có nhiều loại hình sản phẩm phong phú, đa dạng, với hình thức sản xuất
linh hoạt đã tạo ra một lượng lớn hàng hoá, giải quyết công ăn việc làm và
mang lại thu nhập cho người dân, góp phần phát triển kinh tế xã hội của xã
Văn Môn nói riêng và của tỉnh Bắc Ninh nói chung. Tuy vậy, làng nghề Văn
Môn cũng có những đặc trưng chung đối với các làng nghề khác như sự phát
triển của làng nghề còn mang tính tự phát, không có quy hoạch, trình độ công
nghệ còn thấp, lao động giản đơn, chưa được đào tạo đầy đủ cơ bản, chủ yếu
dựa vào kinh nghiệm. Ý thức bảo vệ môi trường của dân làng nghề chưa cao,
sản xuất chạy theo lợi nhuận và kinh tế, bất chấp độc hại, nguy hiểm gây ô
PHẦN 2
TỔNG QUAN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.1. KIM LOẠI NẶNG (KLN) VÀ CÁC DẠNG TỒN TẠI CỦA KLN
TRONG ĐẤT, NGUỒN GỐC PHÁT SINH
2.1.1. Kim loại nặng và các dạng tồn tại của kim loại nặng trong đất
Thuật ngữ KLN nhằm nói tới bất cứ một nguyên tố nào có khối lượng
riêng lớn (d > 5 g/cm
3
) và thể hiện độc tính ở nồng độ thấp. Tuy nhiên, độ độc
của KLN còn phụ thuộc vào các dạng tồn tại của chúng ở trong đất.[7]
Khi nghiên cứu sự tích luỹ của KLN trong đất mà chỉ xem xét hàm
lượng tổng số thì chưa thể đánh giá đúng độ độc của chúng đối với cây trồng
cũng như chiều hướng biến đổi của chúng ở trong đất [7]. Chúng có thể tồn
tại ở nhiều dạng khác nhau nhưng chủ yếu ở các dạng sau đây: dạng linh
động, liên kết với hữu cơ, liên kết với gốc cacbonat, với oxit sắt, với oxit
mangan.[7]
- Dạng linh động:
Các kim loại nặng được hấp phụ trên bề mặt các hạt đất (hạt sét, các
oxit sắt và oxit mangan bị solvat hoá, các axit mùn). Đây là dạng mà cây
trồng dễ hấp thu trong quá trình hút dinh dưỡng và nước vào cơ thể.
- Dạng liên kết cacbonat:
Các kim loại nặng tồn tại dưới dạng các muối cacbonat (CO
3
2-
) trong
đất. Sự tồn tại và liên kết của các dạng này phụ thuộc rất nhiều vào pH của
đất cũng như lượng cacbonat trong đất.
- Dạng liên kết oxit sắt, oxit mangan:
Dạng này dễ hình thành do các oxit sắt và oxit mangan tồn tại trong đất
như kết von đá ong, vật liệu gắn kết giữa các hạt đất. Các oxit này là những
phốt phát.
+ Sử dụng phân chuồng: As, Cu, As, Zn
+ Sử dụng hoá chất bảo vệ thực vật: Cu, Mn và Zn trong thuốc trừ nấm,
As và Pb trong thuốc sử dụng đối với cây ăn quả.
+ Nước tưới: có thể thải ra Cd, Pb, Se
- Hoạt động khai khoáng quặng chứa kim loại
+ Đào, xới và cặn thải - nhiễm bẩn thông qua phong hoá, xói mòn do gió
thải ra As, Cd, Hg, Pb. Cặn thải khếch tán do sông - trầm tích trên đất do
lũ, nạo vét sông…thải ra As, Cd, Hg, Pb.
+ Vận chuyển trong quá trình tuyển quặng - vận chuyển theo gió lên trên
đất thải ra As, Cd, Hg, Pb. Khai khoáng - nhiễm bẩn do bụi thải ra As, Cd,
Hg, Pb, Sb, Se.
+ Công nghiệp sắt thép: Cu, Ni, Pb
- Do trầm tích từ không khí
+ Nguồn từ đô thị và khu công nghiệp, bao gồm chất thải, thiêu huỷ cây
trồng : Cd, Cu, Pb, Sn, Hg, V.
+ Công nghiệp luyện kim: As, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb
+ Khói linh động: Mo, Pb cùng với Br, Cl và V
+ Đốt cháy xăng, dầu (bao gồm các trạm xăng): As, Pb, Sb, Se, U, V, Zn
và Cd
- Kim loại từ rác thải
+ Bùn cặn: Cd, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, V, Zn
+ Rửa trôi từ đất: As, Cd, Fe, Pb
+ Phế thải: Cd, Cr, Cu, Pb, Zn
+ Đốt rác, bụi than: Cu và Pb
Dựa vào nguồn gốc phát sinh kim loại trong môi trường đất ở trên, ta có
thể thấy rằng, lượng kim loại nặng trong môi trường đất của làng nghề Văn
9
Môn có được ngoài do hoạt động phong hoá hoá học của quá trình hoạt động
địa hoá của khoáng vật mẹ, còn do hoạt động sản xuất nông nghiệp và hoạt
- Đối với cây trồng: Sự dư thừa Zn gây độc đối với cây trồng khi Zn tích
tụ trong đất quá cao. Dư thừa Zn cũng gây ra bệnh mất diệp lục. Sự tích tụ Zn
trong cây quá nhiều gây một số mối liên hệ đến mức dư lượng Zn trong cơ thể
người và góp phần phát triển thêm sự tích tụ Zn trong môi trường mà đặc biệt
là môi trường đất.[1, 21]
- Đối với con người: Zn là dinh dưỡng thiết yếu và nó sẽ gây ra các
chứng bệnh nếu thiếu hụt cũng như dư thừa. Trong cơ thể con người, Zn
thường tích tụ chủ yếu ở trong gan, là bộ phận tích tụ chính của các nguyên tố
vi lượng trong cơ thể, khoảng 2 g Zn được thận lọc mỗi ngày. Zn còn có khả
năng gây ung thư đột biến, gây ngộ độc thần kinh, sự nhạy cảm, sự sinh sản,
gây độc đến hệ miễn nhiễm. Sự thiếu hụt Zn trong cơ thể gây ra các triệu
chứng như bệnh liệt dương, teo tinh hoàn, mù màu, viêm da, bệnh về gan và
một số triệu chứng khác.[1, 21]
* Tính độc của đồng (Cu)
- Đối với cây trồng: Theo kết quả nghiên cứu của nhiều công trình cho
thấy Cu có vai trò rất quan trọng đối với phát triển của cây trồng. Cây trồng
thiếu Cu thường có tỷ lệ quang hợp bất thường, điều này cho thấy Cu có liên
quan đến mức phản ứng oxit hoá của cây. Trong cây thiếu chất Cu thì quá
trình oxit hoá Acid Ascorbic bị chậm, Cu hình thành một số lớn chất hữu cơ
tổng hợp với Protein, Acid amin và một số chất khác mà chúng ta thường gặp
trong nước trái cây.
Ngoài những ảnh hưởng do thiếu Cu, thì việc thừa Cu cũng xảy ra những
biểu hiện ngộ độc mà chúng có thể dẫn tới tình trạng cây chết . Lý do của việc
11
này là do dùng thuốc diệt nấm, thuốc trừ sâu, đã khiến cho chất liệu Cu bị cặn
lại trong đất từ năm này qua năm khác, ngay cả bón phân Sulfat Cu cũng gây
tác hại tương tự.[1, 21]
- Đối với con người: Nguyên liệu dẫn đến ngộ độc Cu của con người có
thể do uống nước qua hệ thống dẫn nước bằng Cu, ăn thực phẩm có chứa
lượng Cu cao như Chocolate, nho, nấm, tôm,…, bơi trong các hồ bơi có sử
thực phẩm và nước uống, Cd dễ dàng chuyển từ đất lên rau xanh và bám chặt
ở đó. Khi xâm nhập vào cơ thể Cd sẽ phá huỷ thận.
Nhiều công trình cho thấy Cd gây chứng bệnh loãng xương, nứt xương,
sự hiện diện của Cd trong cơ thể sẽ khiến việc cố định Ca trở nên khó khăn.
Những tổn thương về xương làm cho người bị nhiễm độc đau đớn ở vùng xương
chậu và hai chân. Ngoài ra, tỷ lệ ung thư tiền liệt tuyến và ung thư phổi cũng khá
lớn ở nhóm người thường xuyên tiếp xúc với nhóm chất độc này.[1, 21]
* Tính độc của Arsenic (As)
- Đối với cây trồng: Arsenic được nhiều người biết đến do tính độc của
một số hợp chất có trong nó. Sự hấp thụ As của nhiều cây trồng trên đất liền
không quá lớn, thậm chí ở trên đất trồng tương đối nhiều As, cây trồng
thường không chứa lượng As gây nguy hiểm. As khác hẳn một số KLN bình
thường vì đa số các hợp chất As hữu cơ ít độc hơn các As vô cơ. Lượng As
trong các cây có thể ăn được thường rất ít. Sự có mặt của As trong đất trồng
trở nên chua hơn, nồng độ pH < 5 khi có sự kết hợp giữa các loại nguyên tố
khác nhau như Fe, Al.
Chất độc ảnh hưởng từ As làm giảm đột ngột sự chuyển động trong
nước hay làm đổi màu của lá kéo theo sự chết lá cây, hạt giống thì ngừng phát
triển. Cây đậu và những cây họ Đậu rất nhạy cảm đối với độc tố As.[1, 21]
- Đối với con người: Khi lượng độc tố As vượt quá ngưỡng, nhất là trong
13
thực vật, rau sẽ ảnh hưởng đến sức khoẻ con người, nhiều hơn sẽ gây ngộ
độc. Nhiễm độc As trong thời gian dài làm tăng nguy cơ gây ung thư bàng
quang, thận, gan, phổi. As còn gây ra những chứng bệnh tim mạch như cao
huyết áp, tăng nhịp tim và các vấn đề thần kinh. Đặc biệt khi uống nước có
nhiễm As cao trong thời gian dài sẽ gây hội ứng đen da và ung thư da. [1, 21]
* Tính độc của chì (Pb)
- Đối với cây trồng: Sự dư thừa Pb cũng sẽ gây độc cho cây trồng khi
hàm lượng Pb trong đất quá cao.
- Đối với con người: Khi ăn phải một lượng Pb 25 – 30 g, nạn nhân thoạt
Co 110-150 35-50 1 0,1-4 0,3 19-20
Ni 2.000 150 0,5 7-12 2-9 68-76
Cu 10-42 90-100 10-13 5,5-15 30 39-50
Zn 50-58 100 40-52 20-25 16-30 10-120
Cd 0,12 0,13-0,2 0,09-0,2 0,028-0,1 0,05 0,2
Sn 0,5 1-1,5 3-3,5 0,5-4 0,5 4-6
Hg 0,004 0,01-0,08 0,08 0,05-0,16 0,03-
0,29
0,18-0,5
Pb 0,1-0,4 3-5 20-24 5,7-7 8-10 20-23
(Nguồn: Alter Mitchell, 1964 [8])
Dựa vào bảng 1 ta thấy tuỳ từng loại đá mà hàm lượng kim loại chứa
trong chúng là khác nhau. Thông thường hàm lượng kim loại hình thành trong
đá macma lớn hơn trong đá trầm tích.
Hàm lượng KLN trong đất được tích luỹ ngoài quá trình phong hoá tại
chỗ của các khoáng vật và đá mẹ, còn do các hoạt động sản suất của con
người mang lại, mà nguyên nhân này là chủ yếu. Vì vậy, năm 1982 Galloway
và Freedmas đã tiến hành nghiên cứu sự phát thải toàn cầu của một số nguyên
tố KLN do tự nhiên và do nhân tạo (bảng 2).[10]
15
Bảng 2. Sự phát thải toàn cầu của một số nguyên tố kim loại nặng
Đơn vị: 10
8
g/năm
Nguyên tố Tự nhiên Nhân tạo
Sb 9,8 380
As 28 780
Cd 2,9 55
Cr 580 940
Co 70 44
Đơn vị: ppm
Bùn cống rãnh Al Fe Mn Cu Zn Pb Ni Cd Cr Hg
Bùn cống rãnh
thành phố
7280 237
0
150 565 222
0
520 100 28 104
0
5
Bùn nhà máy dệt - - - 394 864 129 63 4 2490 -
Bùn nhà máy
rượu
- - - 81 255 29 18 2 117 -
Bùn nhà máy chế
biến gỗ
- - - 53 122 42 119 2 81 -
Bùn cống rãnh ở
Anh
- - - 800 300
0
700 80 - 250 -
(Nguồn: Tan et al., 1971; Wild, 1993)
Đất bị ô nhiễm KLN làm giảm năng suất cây trồng ảnh hưởng đến nông
sản dẫn tới tác động xấu đến sức khoẻ con người. Vì vậy, nhiều nước trên thế
giới đã quy định mức ô nhiễm KLN (bảng 4). Do đó việc đánh giá và phân
loại ô nhiễm đất bởi KLN rất quan trọng trong việc bảo vệ nguồn tài nguyên
này cũng như bảo vệ sức khoẻ cộng đồng.[9]
Bảng 4. Hàm lượng tối đa cho phép (MAC) của các kim loại nặng được
Đất xám phát triển trên Granit miền Trung
TS 1,2 9,9 5848 26,0 2,6 9,3 11,6
DĐ <0,1 <0,36 <2,83 0,42 0,62 <0,51 <0,51
Đất phèn
TS 1,9 25,9 8823 26,0 12,4 23,4 21,4
DĐ 0,48 <0,36 19,8 14,5 1,14 <0,51 4,89
(Nguồn: Trần Công Tấu & Trần Công Khánh, 1998 [14])
Ghi chú:
- TS: Tổng số
- DĐ: Di động
19
Nghiên cứu của tác giả Lê Đức (1998) cũng chỉ ra rằng hàm lượng
KLN trong các loại đất khác nhau có giá trị thành phần nguyên tố khác nhau
phụ thuộc vào nguồn gốc đá mẹ. Trong đất Ferrasols phát triển trên đá vôi
hàm lượng các nguyên tố Cu, Mn, Mo tương ứng đạt: 52 mg/kg; 827 mg/kg;
2,51 mg/kg. Trên đất Ferrasols có nguồn gốc Gnai thì hàm lượng của Cu và
Mn có xu hướng ít hơn, tương ứng hàm lượng các nguyên tố này trong đất là
28 mg/kg và 758 mg/kg.[3]
Các kết luận tương tự cũng được Hồ Thị Lam Trà và Kazuhiko
Egashira (2001) đưa ra khi nghiên cứu hàm lượng các KLN của nhiều loại đất
khác nhau (bảng 6). Theo tác giả, đất phát triển trên đá vôi có hàm lượng Cu
và Zn khá cao: 106 mg/kg và 53 mg/kg nhưng lại thấp ở đất phát triển trên đá
cát: 16 mg/kg và 32 mg/kg. Hàm lượng Pb ở mức trung bình và Cd có hàm
lượng thấp ở tất cả các loại đá.[27]
Bảng 6. Hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp ở một số vùng
của Việt Nam
Đơn vị: mg/kg
Địa điểm
Đá mẹ và
mẫu chất
Khu vực Văn Điển Khu vực Hanel
Cu Pb Zn Cd Hg Cu Pb Zn Cd Hg
0 – 20 31,42 32,63 268,25 0,985 0,122 21,34 27,93 44,50 0,312 0,078
20 - 40 25,54 25,28
256,0
8
0,910 0,096 18,22 21,46 39,25 0,275 0,034
(Nguồn: Lê Văn Khoa & cộng sự, 1999 [10])
Kết quả nghiên cứu của tác giả Nguyễn Ngọc Nông (2003) (bảng 8)
cho thấy rằng, hàm lượng của các nguyên tố Cd, Pb As trong đất ở Bắc Cạn
và ở Thái Nguyên càng lớn đối với vùng gần đô thị, khu công nghiệp và khu
dân cư tập trung. Tuy hàm lượng các nguyên tố chưa vượt quá TCCP nhưng
hàm lượng Cd, Pb, As khá cao trong vài loại đất ở vùng thành phố Thái
Nguyên đang là sự cảnh báo về môi trường.[12]
21
Bảng 8. Hàm lượng Cd, Pb, As trong đất ở Bắc Cạn và Thái nguyên
Đơn vị: mg/kg
Nguyên tố Bắc Cạn Thái Nguyên
Cd 0,46 – 1,05 0,78 – 1,59
Pb 1,87 – 3,12 1,25 – 2,98
As 1,25 – 2,98 1,88 – 5,12
(Nguồn: Nguyễn Ngọc Nông, 2003 [12])
Năm 2002, Nguyễn Ngọc Quỳnh, Lê Huy Bá và cộng sự đã nghiên cứu
ảnh hưởng của các khu công nghiệp tới hàm lượng KLN trong tầng đất mặt.
Các mẫu được lấy tại các huyện Nhà Bè, Bình Chánh, khu vực gần các khu
công nghiệp, nơi có nguy cơ ô nhiễm Cd và Zn rất cao thì hàm lượng của
chúng có thể đạt từ 7,6 – 25,5 mg/kg. Ở các khu công nghiệp phía Bắc của
thành phố Hồ Chí Minh (quận Thủ Đức, quận 2, quận 9) có khả năng gây ô
nhiễm Zn rất cao. Hàm lượng Zn thực tế đã xác định dao động từ 161 – 390
mg/kg trong tầng đất mặt ở quận 2, từ 356 – 679 mg/kg trong đất mặt ở quận
216,7 mg/kg); Pb là 39,7 mg/kg (dao động từ 20,1 – 143 mg/kg); Zn là 11,3
mg/kg (dao động từ 33,7 – 887,4 mg/kg).[6]
23
PHẦN 3
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Hiện trạng hàm lượng tổng số của các kim loại nặng (As, Cd, Pb, Cu,
Zn) trong môi trường đất tại xã Văn Môn - huyện Yên Phong - tỉnh Bắc Ninh.
- 23 mẫu đất được lấy tại các vị trí khác nhau trên toàn bộ đất nông
nghiệp, và đất dân sinh, vui chơi giải trí của xã Văn Môn (hình 1). Các thông
tin cơ bản của các mẫu đất nghiên cứu được trình bày ở bảng 9, trong đó:
+ Mẫu 1: Được lấy ở dạng bùn tại cống thải chung của xã, đây là nơi
tiếp nhận nguồn nước thải sinh hoạt và nước thải từ các lò đúc nhôm, chì của
xã. Đồng thời đây cũng là nơi cung cấp nước tưới cho các cánh đồng Bên
Đông, Đồng Năng, Khóm Nấm của xã.
+ Mẫu 2: Mẫu đất nghiên cứu được lấy ở dạng bùn tại ao Nấm thuộc
thôn Phù Xá. Cạnh ao Nấm có một đường mòn và nhà ở của các hộ dân cư có
hoạt động sản xuất đúc nhôm ngay tại nhà và bã thải của hoạt động sản xuất
này được đổ trực tiếp ra bờ ao. Ngoài ra, ao Nấm còn gần khu nghĩa trang,
nghĩa địa của thôn Phù Xá.
+ Mẫu 3: Mẫu đất nghiên cứu được lấy ở dạng bùn tại mương Trung Hồ
thuộc thôn Phù Xá, cạnh mương là ao nuôi trồng thuỷ sản và các hộ dân cư
trong thôn.
+ Mẫu 4: Mẫu đất được lấy ở dạng bùn tại ao nuôi trồng thuỷ sản thuộc
xóm Giếng thôn Quan Độ. Xung quanh ao là các đường mòn, phía Tây Nam
của ao còn gần khu đất tín ngưỡng, phía Đông có bãi tập kết phế liệu của các
hộ dân trong thôn.
24
Bảng 9. Đặc điểm của mẫu đất phân tích
Mẫu
Xá
Dsinh, VCGT 544328 2341865
Hình 1. Sơ đồ các điểm lấy mẫu đất tại xã Văn Môn – Yên Phong - Bắc
Ninh
25
Copyright: Tài liệu đại học ©