ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
 NGUYỄN THỊ NGỌC

Tên đề tài:
“NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA pH ĐẾN KHẢ NĂNG SINH
TRƯỞNG, HẤP THỤ ASEN (As) CỦA CỎ LINH LĂNG
(Medicago Sativa)” KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy
Chuyên nghành : Khoa học môi trường
Khoa : Môi trường
Khóa học : 2010 – 2014
Giảng viên hướng dẫn : ThS. Trần Thị Phả Thái Nguyên, năm 2014
LỜI NÓI ĐẦU

Thời gian thực tập tốt nghiệp là thời gian rèn luyện và trang bị cho sinh
viên những kiến thức thực tiễn trước khi ra trường, rút ngắn khoảng cách giữa
lý thuyết và thực tiễn, giữa nhà trường và xã hội. Đồng thời qua đó sẽ giúp sinh
viên có khả năng vận dụng tổng hợp các kiến thức đã tích lũy được trong quá
trình học tập tại trường.
Xuất phát từ mục đích trên, được sự nhất trí của Ban chủ nhiệm khoa Môi

KLN : Kim loại nặng
LSD : Sự sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa
OM : Hàm lượng mùn
ppm : Past per million (Nồng độ phần triệu)
QCVN : Quy chuẩn Việt Nam
SAS : Statistical Analysis System (Phần mềm phân tích thống kê)
TBVTV : Thuốc bảo vệ thực vật
DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 3.1: Biến thiên đường chuẩn pH 28
Hình 4.1: Sự biến động về số cây trong thời gian nghiên cứu 35
Hình 4.2: Biểu đồ thể hiện sự biến động về chiều cao cây theo thời gian
nghiên cứu 36
Hình 4.3: Biểu đồ thể hiện sự biến động về chiều dài rễ 38
trong thời gian thí nghiệm 38
Hình 4.4: Hàm lượng As trong thân lá và rễ của cỏ Linh lăng
sau 2 tháng nghiên cứu 40
Hình 4.5: Hàm lượng As trong thân lá và rễ của cỏ Linh lăng
sau 4 tháng nghiên cứu 41
Hình 4.6: hàm lượng kim loại nặng tổng số còn lại trong đất sau 2 tháng
và 4 tháng nghiên cứu 43

Bảng 4.7: Hàm lượng As trong thân lá cỏ linh lăng
trong thời gian nghiên cứu 44
Bảng 4.8: Hàm lượng As trong rễ cỏ Linh lăng sau thời gian nghiên cứu 46

MỤC LỤC

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1
1.1 Đặt vấn đề 1
1.2. Mục tiêu của đề tài 3
1.3. Ý nghĩa của đề tài 3
1.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học 3
1.3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn 3
PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
2.1. Cơ sở khoa học 4
2.1.1. Cơ sở lý luận 4
2.1.2. Cơ sở thực tiễn 5
2.2. Hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất ở Việt Nam 12
2.3. Tổng quan về công nghệ xử lý ô nhiễm KLN trong đất bằng thực vật 15
2.3.1. Khái quát về công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm 15
2.3.2. Các yếu tố môi trường đến quá trình hấp thụ KLN của thực vật 21
2.3.3. Các cơ chế của công nghệ thực vật xử lý KLN trong đất 21
2.3.4. Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ xử lý KLN trong đất 22
2.4. Giới thiệu về cây cỏ Linh lăng và tiềm năng ứng dụng
của nó trong bảo vệ môi trường 24
2.4.1. Nguồn gốc của cỏ Linh lăng 24
2.4.2. Đặc điểm của cây cỏ Linh lăng 24
2.4.3. Tiềm năng ứng dụng của cỏ Linh lăng trong bảo vệ môi trường 25
PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26
3.1. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu 26
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu 26

Đất đai là nguồn tài nguyên quý giá, là tư liệu sản xuất đặc biệt quan
trọng. Ngoài ra, đất còn có tính cố định, tính giới hạn về không gian, tính vô
hạn về thời gian sử dụng nhờ những đặc tính này mà không một loại tư liệu
nào có thể thay thế trong quá trình sản xuất.
Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển chung của đất nước các
hoạt động khai khác khoáng sản đang góp phần to lớn vào công cuộc đổi mới
đất nước. Ở Việt Nam, ngành khai khoáng là ngành kinh tế mũi nhọn, chiếm tỷ
trọng GDP lớn. Về lý thuyết, khai thác khoáng sản góp phần làm tăng trưởng
kinh tế, tạo công ăn việc làm và cải thiện cơ sở hạ tầng. Những yếu tố này
chính là động lực cho xóa đói, giảm nghèo. Nhưng, qua rất nhiều nghiên cứu,
các nhà khoa học đều chỉ ra rằng: Hoạt động khai thác khoáng sản ở Việt Nam
hiện nay bên cạnh những tác động tích cực còn có rất nhiều tác động tiêu cực
đến đời sống kinh tế - xã hội, đặc biệt là vấn đề ô nhiễm môi trường. Các hoạt
động khai khác mỏ và vật liệu xây dựng đã làm phá vỡ cân bằng hệ sinh thái,
gây ô nhiễm nặng nề đến môi trường xung quanh , đặc biệt là môi trường đất,
chủ yếu là do ô nhiễm kim loại nặng trong đất và các chất tẩy rửa trên khai
trường, làm ảnh hưởng xấu đến tính chất của đất, làm giảm năng suất cây
trồng và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người. Chính vì vậy, việc phòng
chống, xử lý ô nhiễm kim loại trong đất là cần thiết trong quá trình mỗi địa
phương, mỗi quốc gia.
Cùng với nhiều kim loại nặng (KLN) khác như Chì (Pb), Cacdimi (Cd),
Đồng (Cu), Kẽm (Zn)…Asen cũng thuộc nhóm các KLN gây ô nhiễm môi
trường đất. Asen nguyên tố và các hợp chất của Asen được phân loại là “độc”
và “nguy hiểm cho môi trường”.
2

Theo quy chuẩn Việt Nam số 03: 2008/BTNMT, những vùng đất được
coi là ô nhiễm Asen thì trong đất có nồng độ Asen vượt quá 12mg/kg đất khô
đối với đất nông nghiệp, lâm nghiệp, đất thương mại và công nghiệp. Sự ô
nhiễm đất do kim loại này sẽ làm giảm năng suất cây trồng và gây ảnh hưởng

- Đánh giá hiệu suất xử lý của cỏ Linh lăng trong môi trường đất có nồng
độ pH khác nhau
- Xác định mối tương quan giữa nồng độ pH trong đất và hàm lượng As
trong cây cỏ Linh lăng
1.3. Yêu cầu của đề tài
- Đánh giá chất lượng môi trường đất trong quá trình cải tạo của cỏ Linh
lăng
- Số liệu thu được phản ánh trung thực, khách quan
1.4. Ý nghĩa của đề tài
1.4.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
- Nâng cao kiến thức, kỹ năng và rút ra kinh nghiệm phục vụ công tác
học tập và nghiên cứu sau này
- Vận dụng và phát huy được các kiến thức đã học tập và nghiên cứu.
1.4.2. Ý nghĩa trong thực tiễn
- Xác định khả năng sinh trưởng, phát triển của cỏ Linh lăng trong môi
trường pH khác nhau
- Đánh giá được khả năng hấp thụ kim loại As trong thân, lá và rễ của cỏ
Linh lăng trong các môi trường bị ô nhiễm với nồng độ pH khác nhau
- Góp phần cung cấp cơ sở khoa học trong việc sử dụng thực vật xử lý ô
nhiễm As trong đất
4

PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Cơ sở khoa học
2.1.1. Cơ sở lý luận
2.1.1.1 Một số khái niệm liên quan
* Khái niệm đất:
Đất hay thổ nhưỡng là lớp ngoài cùng của thạch quyển bị biến đổi tự

- Luật Bảo vệ môi trường 2005 được Quốc hội nước Cộng hòa Xã hội
Chủ nghĩa Việt Nam khóa XI, kỳ họp thứ 8 thông qua ngày 29 tháng 11 năm
2005.
- Nghị định số 80/2006/NĐ - CP ngày 09 tháng 08 năm 2006 của Chính
phủ quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi
trường 2005.
- Nghị định số 21/2008/NĐ - CP ngày 28 tháng 02 năm 2008 của Chính
phủ sửa đổi một số điều của Nghị định số 80/2006/NĐ - CP ngày 09 tháng 08
năm 2006 của Chính phủ về quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số
điều của Luật Bảo vệ môi trường 2005.
2.1.2. Cơ sở thực tiễn
2.1.2.1. Nghiên cứu tổng quan về Asen và tình hình ô nhiễm As trong đất mỏ tại
Việt Nam
a, Nghiên cứu tổng quan về Asen
As là á kim trong nhóm V-A có khối lượng phân tử 74,9. Tuy vậy, nó
vẫn được xem như là KLN vì các nhà độc tố học cho rằng, KLN là những kim
loại và á kim có liên quan đến vấn đề ô nhiễm môi trường và có độc tính cao
đối với cơ thể sống như Cd, Cu, Cr, Hg, Ni, Pb, Zn, As As có thể gây độc
6

với mức từ vài µg đến mg/l tùy thuộc vào từng loài sinh vật và mức độ tác
động. Khi tác động, As có thể gây chết, ức chế sinh trưởng. Đối với thực vật,
As ảnh hưởng đến quá trình quang hợp, ra hoa, kết quả… Ở những khu vực bị
nhiễm độc As thường có rất ít sinh vật có thể sống được. Vì vậy, có thể sử dụng
những sinh vật này như những sinh vật chỉ thị.
b, Tình hình ô nhiễm As trong đất mỏ ở Việt Nam
Các dạng ô nhiễm môi trường tại các mỏ đã và đang khai thác khoáng
sản rất đa dạng như ô nhiễm đất, nước mặt, nước ngầm và là một thực tế đáng
báo động cần sớm có giải pháp xử lí. Công đoạn nào của quá trình khai thác
khoáng sản cũng gây nên ô nhiễm kim loại vào đất, nước, không khí và vào cơ

tăng với quy mô toàn thế giới (bảng 2.1)
Bảng 2.1: Biến đổi hàm lượng KLN trong đất do hoạt động khai khoáng
theo thời gian
(Đơn vị: tấn)
Nguyên
tố
Trước
1850
1850 -
1900
1900 –
1940
1950

1960 1970 1980
Cu 45 13 49 2650

4212 6026 7660
Zn 50 15 40 1970

3286 5469 5220
Pb 55 25 51 1670

2387 3395 3096
Cd - - - 6 11 17 15
Hg - - - 1 1,4 1,5 1,2
(Nguồn: Nriagu,1970; Nriagu & pacyna, 1970)
Hàm lượng KLN tại các mỏ khai thác vàng rất cao, chất thải ở đây gây ô
nhiễm môi trường, cả phần trên bề mặt và dưới đất sâu. Ở Úc, chất thải từ các
mỏ vàng chứa hàm lượng KLN vượt tiêu chuẩn cho phép rất nhiều lần.


Bảng 2.3. Hàm lượng các kim loại trong bùn – nước cống rãnh đô thị
Hàm lượng, mg/kg chất khô
Nguyên tố Khoảng dao động Trung bình
As 1,1 – 230 10
Cd 1 – 3410 10
Cu 84 – 17000 800
Fe 1000 – 15400 17000
Mn 32 – 9670 260
(Nguồn: Logan, 1990)
Ở Việt Nam hiện nay vấn đề ô nhiễm đất do KLN cũng ngày một gia
tăng theo chiều hướng bất lợi tới chất lượng. Nó không còn mang tính chất cục
bộ như trước nữa, việc phát triển ngành đã và đang làm chất lượng môi trường
giảm sút dưới tác động của con người. Theo kết quả nghiên cứu của tác giả Lê
Văn Khoa và cộng sự (1999) ở khu vực công ty Pin Văn Điển thì sự tác động
của nước thải lên đất khu vực này có hàm lượng Zn cao hơn hàm lượng tối đa
gây độc cho thực vật ở đất nông nghiệp theo tiêu chuẩn Anh từ 1,33-1,79 lần.
c, Ô nhiễm KLN do hoạt động nông nghiệp
Quá trình sản xuất nông nghiệp đã làm tăng đáng kể các KLN trong đất.
Phân bón (As, Cd, Mn, U, V và Zn trong phân phốt phát), phân xanh (As và Cu
trong phân của lợn và gia cầm, Mn và Mn trong phân xanh sử dụng của các
trang trại), vôi (As, Pb), thuốc bảo vệ thực vật (Cu, Mn và Zn trong thuốc diệt
nấm, As, Pb sử dụng cho cây hoa quả), nước tưới (Cd, Pb, Se), sự ăn mòn kim
loại các công cụ (Fe, Pb, Zn). Một số KLN được đưa vào đất do sản xuất nông
nghiệp được ra ở bảng 2.4:
10

Bảng 2.4: Hàm lượng các KLN trong nguồn phân bón nông nghiệp (ppm)
Kim
loại

0,2
- 0,6-6
Pb 4-1000 2-120
20-
1250
2-7000 0,4-16 <20 11-26
Sb <1-10 - - 2-44 <0,1-0,5 - -
Se 0,5-25 - <0,1 1-17 0,2-2,4 <0,05 -
Te 20-23 - - - 0,2 - -
(Nguồn: Lê Văn Khoa,2004)[10]
2.1.2.3. Các tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong đất
Tùy theo từng mục đích sử dụng đất, từng điều kiện kinh tế xã hội, các
quốc gia khác nhau đưa ra nồng độ KLN tối đa trong đất là khác nhau (bảng
2.5).

11

Bảng 2.5: Hàm lượng KLN tối đa cho phép đối với đất nông nghiệp
ở các nước phát triển (ppm)
Nguyên tố Áo Canada Balan Nhật Bản Anh Đức
Cu 100 100 100 125 100 50(200)
Zn 300 400 300 250 300 300
Pb 100 200 100 400 20(100)


dụng cho
MĐ công
nghiệp
As 12 12 12 12 12
Cd 2 5 5 2 10
Cu 70 70 100 50 100
Pb 100 120 200 70 300
Zn 200 200 300 200 300
(Nguồn: QCVN:03-2008/BTNMT) [18] 12

2.1.2.4. Một số phương pháp truyền thống xử lý đất ô nhiễm KLN
a. Phương pháp đào và chuyển chỗ (dig and haul)
Đào và chuyển chỗ là phương pháp xử lý đất chuyển vị (ex-situ), nhằm
di chuyển các chất độc hại đi đến một nơi khác an toàn và ít ảnh hưởng tới sức
khỏe con người và môi trường xung quanh. Hiện nay, phương pháp này được
sử dụng rộng rãi nhưng cần phải tìm kiếm một phương pháp khác có hiệu quả
kinh tế hơn. Với phương pháp này, chất ô nhiễm không được loại bỏ khỏi đất
mà đơn giản chỉ là đào lên và chuyển đi chỗ khác.
b. Phương pháp rửa đất
Rửa đất là công nghệ xử lý có thể sử dụng để xử lý đất ô nhiễm KLN. Quá
trình này dựa vào cơ chế hút và tách vật lý để loại bỏ chất ô nhiễm ra khỏi đất.
Quá trình vật lý loại bỏ những KLN có kích thước lớn và chuyển các chất vào
pha lỏng. Dung dịch làm sạch đất có thể trung hòa hay có chứa các yếu tố hoạt
động bề mặt. Các chất thường dùng trong các dung dịch làm sạch đất là HCl,
EDTA, HNO
3
và CaCl

trường đất khu vực vào tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng. các chất thải độc hại
như: dầu mỡ, bụi xỉ chứa KLN, nguy cơ gây ô nhiễm môi trường trên diện
rộng. Theo kết quả nghiên cứu Ngân hàng thế giới (Word Bank), 10 tỉnh thành
phố có tỷ lệ ô nhiễm cao nhất Việt Nam là: TP Hồ Chí Minh, Hà Nội, Hải
Phòng, Bình Dương, Đồng Nai, Thái Nguyên, Phú Thọ, Đà Nẵng, Bà Rịa –
Vũng Tàu và Cần Thơ. Trong đó chọn ra 10 xã của mỗi tỉnh có tỷ lệ ô nhiễm
cao nhất với 3 loại hình: ô nhiễm đất, nước và không khí. Tại Hà Nội, ô nhiễm
đất chiếm 46,9% KLN của vùng công nghiệp trọng điểm phía Bắc. Trong khi
đó tại TP Hồ Chí Minh, ô nhiễm đất chiếm 57,2% hóa chất; 52,2% kim loại của
tổng lượng các chất gây ô nhiễm của toàn vùng công nghiệp trọng điểm phía
Nam. Khảo sát chất lượng nông nghiệp vùng ngoại thành và các tỉnh đứng
trước thực trạng ô nhiễm KLN ngày càng tăng do chất thải từ các khu công
14

nghiệp, làng nghề, phân bón hóa học tích trữ qua nhiều năm. Ô nhiễm đất ở
Việt Nam ngoài các loại chai, lo bằng thủy tinh, nhựa, các loại phế thải sắt,
nhôm, chì, thiếc, các bao bì, bao nylon, còn có các loại hóa chất độc tồn đọng
sau chiến tranh.
Tại TP. HCM, kết quả phân tích hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất vùng
trồng lúa khu vực phía Nam thành phố cho thấy hàm lượng Đồng, kẽm, chì,
thủy ngân, Crôm trong đất trồng lúa chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước thải
công nghiệp phía Nam thành phố đều tương đương hoặc cao hơn ngưỡng cho
phép (TCVN 7209:2002) đối với đất sử dụng cho mục đích nông nghiệp. Trong
đó hàm lượng Cadimi vượt quá tiêu chuẩn cho phép 2,3 lần; Kẽm vượt quá
1,76 lần.
Rác thải sinh hoạt, đặc biệt là rác thải đô thị cũng là một nguồn gia tăng
lượng kim loại nặng trong đất. Tại đa số đô thị hiện nay, tỷ lệ thu gom rác còn
thấp, thậm chí có một số đô thị chưa có đơn vị thu gom và nơi tập kết rác.
Hà Nội, một trong những đô thị có tỉ lệ thu gom rác cao nhất, cũng chỉ
đạt tỉ lệ dao động khoảng 70-80%/năm. Lượng rác thải còn lại tồn đọng ở các

siêu tích tụ để loại bỏ kim loại trong đất bằng cách hấp thụ kim loại từ rễ
chuyển lên thân, sau đó các chất ô nhiễm trong thân sẽ được thu hoạch, xử lý
tiếp như là các chất thải nguy hại hoặc xử lý bằng cách phục hồi kim loại. Tùy
thuộc vào KLN ô nhiễm mà lựa chọn một loài thực vật hay kết hợp nhiều loài
để trồng xử lý, tuy nhiên cần phải tiến hành thử nghiệm để xác định các đặc
điểm thích hợp để đảm bảo cho quá trình sinh trưởng, phát triển của thực vật.
2.3.1.1. Trên thế giới
Làm sạch đất ô nhiễm là một quá trình đòi hỏi công nghệ phức tạp và
vốn đầu tư cao. Hầu hết các phương pháp xử lý đất ô nhiễm KLN truyền thống
rất tốn kém về kinh phí, giới hạn về kỹ thuật và hạn chế về diện tích Gần đây,
16

nhờ những hiểu biết về cơ chế hấp thụ, chuyển hoá, chống chịu và loại bỏ kim
loại nặng của một số loài thực vật, người ta đã bắt đầu chú ý đến khả năng sử
dụng thực vật để xử lý môi trường như một công nghệ môi trường đặc biệt.
Khả năng làm sạch môi trường của thực vật đã được biết từ thế kỷ XVIII bằng
các thí nghiệm của Joseph Priestley, Antoine Lavoissier, Karl Scheele và Jan
Ingenhousz. Tuy nhiên, mãi đến những năm 1990 phương pháp này mới được
nhắc đến như một loại công nghệ mới dùng để xử lý môi trường đất và nước bị
ô nhiễm bởi các kim loại, các hợp chất hữu cơ, thuốc súng và các chất phóng
xạ (Võ Văn Minh, Võ Châu Tuấn, 2009) [10].
Xử lý KLN trong đất bằng thực vật có thể được thực hiện bằng nhiều
phương pháp khác nhau phụ thuộc vào từng cơ chế loại bỏ các KLN như:
- Phương pháp làm giảm nồng độ kim loại trong đất bằng cách trồng các
loài thực vật có khả năng tích lũy kim loại trong cao trong thân. Các loài thực
vật này phải kết hợp được 2 yếu tố là có thể tích lũy kim loại trong thân và cho
sinh khối cao. Có rất nhiều loài đáp ứng được điều kiện thứ nhất (bảng 2.7),
nhưng không đáp ứng được điều kiện thứ hai. Vì vậy, các loài có khả năng tích
lũy thấp nhưng cho sinh khối cao cũng rất cần thiết (bảng 2.8). Khi thu hoạch
các loài thực vật này thì các chất ô nhiễm cũng được loại bỏ ra khỏi đất và các

Berkheya codii 11.600 Ni Brooks, 1998
Psychotria douarrei 47.500 Ni Baker et al., 1985
Miconia lutescens 6.800 Al Bech et al., 1997
Melastoma
Malabathricum
10.000 Al Watanabe et al., 1998
(Nguồn: Barcelo’ J., and Poschenrieder C., 2003) [23]
Trong những năm gần đây, người ta quan tâm rất nhiều về công nghệ sử
dụng thực vật để xử lý môi trường 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 công đồng, sự quan tâm về kinh tế và chính trị Hai mươi
năm trước đây, các nghiên cứu về lĩnh vực này còn ít, nhưng 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 như một công nghệ mang tính chất thương
18

mại. Hạn chế của công nghệ này là ở chỗ không thể xem như một công nghệ
xử lý tức thời và phổ biến ở mọi nơi. Tuy nhiên, chiến lược phát triển các
chương trình nghiên cứu cơ bản có thể cung cấp được các giải pháp xử lý đất
một cách thân thiện với môi trường và bền vững.
Bảng 2.8: Một số loài thực vật cho sinh khối nhanh có thể sử dụng
để xử lý kim loại nặng trong đất
Tên loài Khả năng xử lý Tác giả và năm công bố
Salix KLN trong đất, nước Greger và Landberg, 1999
Populus
Ni trong đất, nước và nước
ngầm
Punshon và Adriano, 2003
Brassica napus, B.
Juncea, B. Nigra