Chương 1 MỞ ĐẦU
1.1 Giới thiệu
Xã hội không ngừng phát triển, quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa
diễn ra càng nhanh thì tỉ lệ chất thải độc hại từ sản xuất công nghiệp và những
ảnh hưởng bất lợi từ các hoạt động của con người tác động vào môi trường càng
tăng nhanh. Ngoài những bệnh lây lan truyền nhiễm như AIDS, quái thai, các dò
tật bẩm sinh ở trẻ em do các chất độc hại trong môi trường đã xuất hiện ngày
càng nhiều, thông qua con đường thực phẩm gây ảnh hưởng đến sức khỏe con
người . Đối tượng gây ra các tác hại trên có thể nghi cho các độc chất kim loại
nặng.
Độc chất có thể tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau như chất vô cơ hay
hữu cơ, thể hợp chất hay đơn chất, dạng lỏng, rắn hay khí. Chúng có mặt trong cả
ba môi trường đất, nước và không khí. Do đó, tìm hiểu và xác đònh các độc chất
trong môi trường sẽ giúp ta có biện pháp khống chế và xử lý nó.
Ngay từ những năm đầu của thế kỷ XX, các nhà khoa học trên thế giới
[10] đã quan tâm nghiên cứu chất lượng đất đai nhằm phát triển nông nghiệp,
nâng cao năng suất cây trồng để đáp ứng nhu cầu lương thực ngày càng tăng của
việc gia tăng dân số. Đất đai như là một thành phần cấu thành môi trường chung.
Đến khoảng đầu thập niên 90, người ta bắt đầu nghiên cứu sự nhiễm bẩn, nhiễm
độc đất đai[10]. Hiện nay, chưa có tiêu chuẩn quốc tế về nồng độ của các chất
độc trong môi trường đất mà chỉ có ở một số nước như Đức, Áo, Hà Lan, Canada,
Đài Loan…nhưng số liệu tương đối giống nhau [10]. Ở Việt Nam chúng ta đã có
bộ tiêu chuẩn về các chất độc trong môi trường nước, không khí nhưng trong môi
1
trường đất chỉ có giới hạn cho phép của dư lượng thuốc bảo vệ thực vật. Chính vì
thế mà trong quá trình nghiên cứu sự ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường,
chúng ta phải lấy các tiêu chuẩn của các quốc gia khác nên kết quả không phản
ánh đúng được hiện trạng ô nhiễm tại Việt Nam. Ngoài ra, các đề tài nghiên cứu
sự ô nhiễm kim loại nặng trong đất hiện nay ở nước ta không có nhiều gây ra sự
khó khăn trong việc quản lý môi trường đất của các cơ quan nhà nước.
Một số các nghiên cứu trước đây của các chuyên gia nước ngoài cho thấy

2+
, Hg
2+
) lên quá trình sinh trưởng và phát triển của cây Cải xanh trên đất
phù sa Tiền Giang”. Làm đồ án nghiên cứu nhằm làm sáng tỏ các vấn đề trên.
Vì thời gian làm đề tài có hạn nên chúng tôi chỉ thực hiện những vấn đề
nêu ra trong phần tiêu đề của đề tài. Hy vọng rằng đề tài sẽ mở ra một hướng
nghiên cứu còn khá mới mẻ này ở Việt Nam để góp phần bảo vệ sức khỏe con
người.
1.2 Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của Cd, Hg đối với quá trình sinh trưởng
của cây cải xanh trên đất phù sa sử dụng cho trồng trọt nhằm :
• Đánh giá tác động do ô nhiễm kim loại nặng trong
môi trường đất đối với thực vật.
• Góp phần xây dựng cơ sở khoa học cho các nghiên
cứu về khả năng tích lũy của các kim loại nặng trong thực vật và
giới hạn gây độc đối với thực vật khảo sát.
1.3 Tính cấp thiết của đề tài
• Theo thống kê của Bộ Y tế cho biết năm 1997 cả nước có 6.421 người
bò ngộ độc thực phẩm, trong đó có 4.646 người chết do ăn rau bò nhiễm
độc.
• Vấn đề rau sạch đang là một vấn đề nóng bỏng ở nước ta do hiện
tượng rau bò nhiễm thuốc bảo vệ thực vật hay tích lũy quá nhiều kim
loại nặng.
3
• Hiện nay chất lượng đất ở Việt Nam đang ở mức báo động về vấn đề ô
nhiễm kim loại nặng.
• Ở Việt Nam vẫn chưa có tiêu chuẩn cụ thể về kim loại nặng trong đất.
1.4 Phương pháp nghiên cứu
1.4.1 Phương pháp luận

có diện tích khoảng 3.400.059 ha chiếm 10.27% diện tích cả nước, trong đó hai
tam giác châu có diện tích đất phù sa lớn nhất là Đồng bằng sông Hồng và Đồng
bằng sông Cửu Long. Đây là những vựa lúa lớn của cả nước. Đất phù sa là nhóm
đất chủ lực cho sản xuất lương thực và cây ngắn ngày; hơn thế nữa đất đai được
xem là tài sản của một Quốc Gia, là tư liệu sản xuất chủ yếu, đồng thời cũng là
đối tượng của lao động và là sản phẩm của lao động. Ngoài ra, các nghiên cứu
của các chuyên gia nước ngoài đều cho biết Cd, Hg là những chất ô nhiễm chính
do hoạt động của con người tạo nên. Theo nghiên cứu của John (1986)[10], rau
cải xanh là một loại cây ăn lá nhưng lại có khả năng tích lũy Cd trong lá rất cao
mà không có bất kỳ biểu hiện trúng độc nào. Đây là một vấn đề rất đáng quan
tâm vì các kim loại nặng sẽ theo dây chuyền thực phẩm để tác động đến con
người.
Ngoài ra, tiêu chuẩn về hàm lượng kim loại nặng trong đất của Việt
Nam vẫn còn khá mới mẻ và chưa đầy đủ, hay mới chỉ là các tiêu chuẩn tạm thời
do Bộ Y tế và Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đưa ra dựa hoàn toàn
5
trên tiêu chuẩn của quốc tế. Việc tìm ra các giới hạn nồng độ để so sánh tính phù
hợp của các tiêu chuẩn này cũng là một vấn đề rất cần thiết.
6
- Sơ đồ nghiên cứu
Hình 1: Sơ đồ nghiên cứu của đề tài
7
Lựa chọn hạt giống
Xử lý hạt giống và ủ
(cho lên mầm)
Đất ngoài thực đòa Đất có chất ô nhiễm
(có nồng độ xác đònh
trước)
Khảo sát quá trình sinh
trưởng và phát triển của

1.5 Nội dung nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu đã đưa ra, đề tài đã thực hiện các thí nghiệm trong
phòng thí nghiệm với các nội dung sau:
- Tìm hiểu chất lượng đất thông qua khảo sát (thành phần cơ giới, thành
phần dinh dưỡng, khả năng hấp phụ của đất và mức độ ô nhiễm KLN) và chất
lượng nước tưới.
8
- Khảo sát ảnh hưởng của một số ion KLN đối với quá trình sinh trưởng và
phát triển của cây cải xanh trên đất phù sa. Mối quan hệ giữa lượng KLN trong
đất và trong các bộ phận của cây.
- Từ các dữ liệu của quá trình khảo sát, xây dựng cơ sở dữ liệu góp phần
cho việc xây dựng cũng như đánh giá tiêu chuẩn KLN trong đất của Việt Nam
hiện nay.
1.6 Giới hạn của đề tài
Vì thời gian làm đồ án có hạn nên bước đầu chỉ khảo sát với 2 ion kim loại
nặng (Cd
2+
, Hg
2+
) đối với cây cải xanh và đất là đất phù sa (sử dụng cho mục đích
nông nghiệp – trồng rau).
1.7 Phương hướng phát triển của đề tài
- Mở rộng nghiên cứu với các loại cây trồng khác nhau tâp trung
chủ yếu vào các cây trồng nông nghiệp như (đậu, lạc,…).
- Mở rộng hướng nghiên cứu với nhiều loại kim loại nặng khác nhau
(As, Pb,…).
- Mở rộng hướng nghiên cứu với các loại đất khác nhau (đất xám,
đất đỏ,…).
- Từ các ngưỡng gây độc đối với nhiều loại thực vật (rau, đậu, cải)
trong

vùng trũng hay đồng bằng. Ở đây có các quá trình bồi tụ phù sa. Môi trường sinh
thái đất được hình thành khá phức tạp. Thành phần hữu sinh, vô sinh cũng như
các hạt vật chất thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào tác động của các yếu tố môi
trường và vò trí xuất hiện chất hữu cơ trong tầng phẫu diện.
Đất phù sa được hình thành trên cơ sở sự bồi lắng tầm tích bồi tụ qua một
thời gian lâu dài, kết hợp với các yếu tố tự nhiên khác như thời tiết khí hậu, đòa
hình,…tạo thành các dải ĐPS. Do vậy, đất bồi tụ nhìn chung có lớp phủ dày; đồng
bằng phù sa có lớp bồi tụ dày nhất có thể tới hàng trăm mét như ở trung tâm các
đồng bằng châu thổ. Các đồng bằng ven biển Trung Bộ mỏng hơn, thung lũng và
nhiều cánh đồng phù sa ở miền núi, cao nguyên cũng thường có lớp phủ dày
mỏng và phân hóa rất phức tạp, mang tính đòa phương rõ rệt. Ngoài ra còn ảnh
hưởng tới chất lượng đất đai lớp phủ thổ nhưỡng.
Quá trình hoạt động của con người trên hướng thổ nhưỡng phần nào đã
làm cho đất đai bò biến đổi cả về cấu tượng và thành phần, tăng độ xốp của đất
làm cho đất dễ bò xói mòn, rửa trôi theo dòng nước đổ vào sông suối của lưu vực
mang theo nhiều yếu tố hóa học có trong đất hòa tan vào nước làm đa dạng hóa
thành phần chất lượng nguồn nước. Mặt khác các quá trình nội sinh (quá trình
phong hóa, hóa học, mùn hóa …) xảy ra trong lớp phù sa thổ nhưỡng dưới tác
động của các yếu tố nhiệt độ, đá mẹ, nước, thực vật, con người đã làm cho nước
bò rửa trôi thẩm lậu dưới tác động của dòng nước mang theo nhiều thành phần
khác và hữu cơ bổ sung vào nguồn nước.
11
2.1.3 Phân loại đất phù sa
Đất phù sa khác nhau về thành phần cơ giới và các đặc điểm vật lý, hóa
học, sinh học khác nhau, ngoài ra còn chòu ảnh hưởng của chế độ dòng chảy
sông ngòi, biển, chòu ảnh hưởng của thành phần đá mẹ ở thượng nguồn, ảnh
hưởng của lớp cơ chất bên dưới và các quá trình xảy ra trong đất. Do vậy, ĐPS
ở Việt Nam được phân loại như sau:
- Theo nguồn gốc: phân ra thành các loại ĐPS sông Hồng, ĐPS sông
Cửu Long, ĐPS hệ thống sông khác, ĐPS trên nền cát, ĐPS ngòi suối;

+ Các vùng còn lại: 53,7 %
2.1.5 Đặc điểm và tính chất của đất phù sa Việt Nam
Nếu đánh giá chung về chất lượng đất, ngoài đặc tính xếp lớp, nước
ngầm giàu K
+
, Ca
2+
, Mg
2+
, ít sắt, nhôm thì ở mỗi vùng cũng có những tính chất
đặc thù:
- Đất phù sa sông Cửu Long chứa lượng sét cao;
- Đất phù sa đồng bằng sông Hồng chứa nhiều limôn, ít sét, giàu Ca
2+
, Mg
2+
;
- Đất phù sa một số vùng ven biển miền Trung có thành phần cơ giới nhẹ
hơn, nghèo dinh dưỡng hơn.
Nhìn chung ĐPS thường là loại ĐPS trung tính. chiều dày lớp đất tương
đối đều, cỡ hạt cũng tương đối đều (vì phụ thuộc lưu tốc dòng chảy), những
lớp đất ở giai đọan đầu của quá trình lắng đọng thường rất rỗng, xốp, chứa
nhiều nước đến mức chảy nhão.
13
* Đất có một số tính chất sau: (đơn vò : meq/100g đất)
- Ca
2+
: 8,5 – 10,2
- Mg
2+

có (pH
H2O
) đạt 5,5-6, pH
KCl
5-5,5, độ chua tiềm tàng chỉ đạt 4-7 meq/100g
đất, ĐPS mùn glay có pH
H2O
5,0-5,5, pH
KCl
4,5-5, độ chua tiềm tàng đạt 8-
10 meq/100g đất. Dung lượng trao đổi cation khá cao, đạt 20-24 meq/100g
sét và khoảng 14-16 meq/100g đất. Độ no bazơ (BS) có sự phân biệt rõ
giữa 2 đơn vò đất phụ. ở ĐPS mùn ít chua. BS đạt 50-55%, ĐPS mùn glay
BS 40-45%.
2.1.6 Đất phù sa vùng đồng bằng sông Cửu Long
Quá trình hình thành châu thổ là quá trình bồi tích cửa sông hay bồi tích
đầm lầy, biển và sự tái tạo nhờ hệ thống sông ngò, kênh rạch, sự biến đổi tự
nhiên về cơ lý sinh hóa trong thời gian dài đã hình thành các loại đất chính:
- Nhóm Feralit Soilit: trên nền phù sa cổ phân bố trên các triền cao dọc
biên giới VN – Camphuchia, chiếm 37% diện tích.
- Nhóm đất mặn các loại : chiếm 25% diện tích, phân bố dọc bờ biển
Đông và biển Tây từ Gò Công đến Hà Tiên.
- Nhóm đất phèn các loại chiếm hơn 35% diện tích, phân bố ở trung tâm
bán đảo Cà Mau, tứ giác Hà Tiên, vùng trũng Đồng Tháp Mười và rải rác vài
nơi trên đồng bằng.
- Đất giồng cát ven các cửa sông miền ven biển.
- Đất than bùn có diện tích không lớn phân bố tập trung ở những vùng
rừng lâu năm như Hà Tiên, rừng U Minh…
- Đất thềm núi trơ sỏi đá phân bố ở vùng Bảy Núi, Hà Tiên.
- Và nhóm đất phù sa ngọt gồm phù sa được bồi và không được bồi hàng

+ ĐPS bò ngập lụt rất nhiều, phân bố ở các vùng thấp hơn.
- Vùng ĐPS Tây châu thổ: đất phù sa có độ phì tiềm tàng cao hơn vùng
khác, phân ra các khu vực khác nhau như:
+ ĐPS ven sông hậu: thành phần cơ giới nặng (40-50% hạt sét) pH =
4,5-5,5, nghèo cation kiềm thổ.
+ ĐPS ven sông Tiền: tỷ lệ sét cao, lớp hữu cơ ở gần mặt đất, rất
nghèo lân.
2.1.7 Một số cây trồng chính hiện nay trên đất phù sa
Đòa phương nào có nhiều đất phù sa thì có nhiều thuận lợi giải quyết vấn
đề lương thực, thực phẩm. Không phải chỉ lúa, ngô, khoai, các loại rau phát
triển tốt mà các loại cây ăn quả quý hiếm cũng cho hiệu quả cao.
- Cây công nghiệp: đậu phộng, đậu tương, bông vải, thuốc lá, cây đay và
đặc biệt là mía. Đây là những cây trồng có khả năng cải tạo được đất.
- Cây ăn quả: các loại cây đặc sản nổi tiếng cả nước như măng cụt, sầu
riêng, bưởi đường, chôm chôm, nhãn, cam, quýt, chanh, xoài, ổi, chuối,…
- Cây lúa, hoa màu và rau: do nhu cầu của con người ở khu vực này về rau
rất cao nên người dân sử dụng rất nhiều phân bón, thuốc bảo vệ thực vật cùng
với vấn đề ô nhiễm KLN từ các khu công nghiệp làm cho đất ngày càng chai
cứng, độ tơi xốp kém, tính thấm nước yếu nên rửa trôi và xói moon ngày càng
mạnh hơn. Ngoài ra, nguồn nước tưới cho rau và lúa cũng đang đứng trước
một tình huống nan giải đó là vấn đề ô nhiễm nguồn nước, đặc biệt là KLN –
nên dễ xảy ra quá trình tích tụ ô nhiễm thông qua chuỗi thức ăn. Chính vì thế
việc tìm ra giới hạn chòu đựng hay ảnh hưởng của lúa, rau đối với một số kim
loại ô nhiễm chủ yếu là một vấn đề đặt ra hết sức cấp bách và cần thiết.
17
2.2 Tổng quan về kim loại nặng
2.2.1 Khái niệm
Thuật ngữ “kim loại nặng”(heavy metals) đã được công nhận và sử dụng
rộng rãi, mặc dù không dễ dàng đònh nghóa nó. Thuật ngữ này được dùng để
chỉ tên nhóm các kim loại và á kim, nó gắn liền với sự ô nhiễm và tính độc,

tích
Vỏ phong
hóa
Dao động
Trong đất
Trung bình
trong đất
Cd
Hg
0,13
0,012
0,09
0,08
0,17
0,19
0,11
0,05
0,01 – 2
0,01 – 0,5
0,35
0,06
(Nguồn : Tack E. Fergusson. 1987)
Đã có nhiều bằng chứng chứng minh nguy hiểm độc hại của kim loại nặng
trong môi trường đất đến thực vật, động vật ăn thực vật và con người mà biểu
hiện rõ là ảnh hưởng của Cd, Hg. Nguồn gốc ô nhiễm của kim loại nặng chủ
yếu gây ra bởi các hoạt động của con người, các ảnh hưởng của các tập quán
nông nghiệp hoặc từ khai thác mỏ và từ các hoạt động sản xuất công nghiệp
ngày càng trầm trọng.
Trong các quá trình sản xuất con người đã làm tăng đáng kể các nguyên tố
kim loại nặng trong đất. Các loại thuốc bảo vệ thực vật thường có chứa các

cr
+ M
l
)
Trong đó:
- M là KLN; p: vật liệu đá mẹ; a: sự lắng đọng khí quyển
- F: phân bón; ac: hóa chất nông nghiệp; ow: các chất thải hữu cơ
- Ip: các chất ô nhiễm vô cơ khác; cr: sự hấp thụ KLN bởi cây trồng
- l: ANG3
20
Bảng 2: Khả năng linh động của một số nguyên tố kim loại nặng trong đất[7]
(nguồn: Kabata, 1984)
Khả năng Điều kiện
Oxy hóa Axit Trung tính-kiềm Khử
Rất cao Se
Cao Se Se, Hg
Trung
bình
Hg, As, Cd As, Cd As, Cd
Thấp Pb, As, Sb, Ti Pb, Bi, Sb, Ti Pb, Bi, Sb, Ti
Rất thấp Te Te Te Te, Se, Hg
Không
linh động
Cd, Pb, Bi, Ti
2.2.3 Sơ lược về các kim loại nặng Cd, Hg
a. Cadmium (Cd)
Cadmium (Cd) thuộc nhóm (IIB), chu kỳ 5, có khối lượng nguyên tử trung
bình bằng 112,411 (đvc) trong bảng hệ thống tuần hoàn, là một kim loại quý
hiếm, được xếp thứ 67 trong thứ tự của nguyên tố dồi dào. Cd là một kim loại
rất độc, nó là sản phẩm của công nghiệp luyện kẽm và chì. Cd là kim loại có

khoảng từ 25-75
µ
g/ngày. Đây rõ ràng có vấn đề vì lượng Cd xâm nhập vào
cơ thể con người đang xấp xỉ ở ngưỡng trên tiêy chuẩn cho phép. Chính vì vậy
những người hút thuốc lá có thể thêm vào cơ thể một lượng Cd dư thừa từ 20-
35
µ
gCd/ngày.
Ô nhiễm môi trường do Cd đã và đang gia tăng nhanh trong những thập
niên gần nay là do hậu quả của việc phát triển công nghiệp ồ ạt và đặc biệt là
việc gia tăng sử dụng Cd trong công nghiệp. Mặt khác do quá trình khai thác
các mỏ kim loại gia tăng và quá trình thải chất thải bừa bãi dẫn đến ô nhiễm
Cd trong môi trường là điều khó tránh khỏi.
b. Thủy ngân (Hg)
Người ta đã sử dụng thủy ngân các nay khoảng 3500 năm. Ngày xưa,
người La Mã đã sử dụng Hg để chế tạo chất màu đỏ của thần sa. Các hợp chất
thủy ngân là những chất độc mạnh và nhiễm độc Hg đã được biết từ thế kỷ
XVI, nhất là ở những người dùng thuốc có Hg để điều trò bệnh giang mai.
22
Thủy ngân là kim loại thể lỏng duy nhất ở 0
0
C, màu trắng bạc, tỷ trọng
13.6, M = 200,61. Trong thiên nhiên, Hg có trong các quặng sunfua với hàm
lượng 0,1-4%, để trong không khí Hg bò xạm, đó là do thủy ngân bò oxy hóa
tạo thành oxit thủy ngân rất độc, ở dạng bột rất mòn, rất dễ xâm nhập cơ thể.
Trên thế giới, nhiễm độc thủy ngân khá phổ biến (sau chì và benzene), cả
trong sinh hoạt và trong sản xuất công nghiệp. Bệnh nhiễm độc thủy ngân
nghề nghiệp ở nước ta là một bệnh được bảo hiểm. Việc tiếp xúc nghề nghiệp
với Hg và hợp chất Hg ngày càng nhiều, những phát hiện nhiễm độc Hg còn
rất ít.

Trước đây một số hợp chất hữu cơ cũng được dùng làm hóa chất trừ dòch
hại như trừ nấm (ví dụ để xử lý nấm thóc giống trước khi gieo hạt…) nhưng vì
các hóa chất đó gây nhiễm độc cho người dùng và lưu tồn lâu dài trong môi
trường tự nhiên nay đã cấm sử dụng ở Việt Nam từ năm 1996.
Thủy ngân là một trong số các nguyên tố độc chất cho con người và nhiều
động vật bậc cao. Mặc dù Hg có tính độc dưới dạng ion, muối thủy ngân có
tính độc cao với các sự nguy hiểm khác nhau. Vài loại thủy ngân hữu cơ, đặc
biệt như Ankyl Hg thì được xem như rất độc đối với con người do ảnh hưởng
23
đến hệ thần kinh, nhất là metyl Hg có ảnh hưởng rất mạnh. Tuy nhiên, việc
nghiên cứu tính độc hại của Hg và các hợp chất của nó trong môi trường là
một vấn đề gần đây mới trở nên nổi cộm. Trường hợp đầu tiên được bếit ở
Nhật Bản, trong suốt năm 1950, khi mà người dân một tỉnh nhỏ Miramata đã
bò ngộ độc khi ăn cá có chứa mức Hg metyl cao, hoặc là một vài trường hợp
thú hoang dại bò ngộ độc khi ăn lá cây có chứa nhiều metyl Hg ở Đức 1948
-1965.
2.2.4 Khả năng lan truyền ô nhiễm kim loại nặng
Khả năng lan truyền ô nhiễm là quá trình tích luỹ, phát tán các kim loại
nặng trong đất và gây ô nhiễm trực tiếp đến đất, ảnh hưởng đến cây trồng vật
nuôi và con người khi ăn phải thức ăn bò nhiễm kim loại nặng.
Khi các kim loại nặng xuất hiện trong đất thì khả năng lan truyền của
chúng trong môi trường đất rất nhanh. Nó có thể gây độc cho tất cả những gì
xung quanh như: đất, nước, không khí, hệ sinh thái, động thực vật và con
người.
Trong đất bò ô nhiễm các kim loại nặng (Cd, Hg) sẽ có ảnh hưởng rất lớn
đến thực vật và cây trồng, thông qua dây chuyền thực phẩm sẽ lại tác động
lên sức khỏe con người và động vật. Tùy theo từng chất mà nó có những tác
động khác nhau đến các bộ phận của cơ thể.
Phần lớn các kim loại nặng (Cd, Hg) được sâm nhập vào cơ thể qua đường
hô hấp, đường miệng, đường tiêu hóa, qua da… và được tích lũy ở phổi, thận,