ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
ĐẶNG HUY NGỌC Tên đề tài:
“
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SỬ DỤNG CÂY SẬY (Phragmites
australis) TRONG XỬ LÝ ĐẤT Ô NHIỄM SAU KHAI THÁC
KHOÁNG SẢN TẠI VÙNG MỎ CHÌ (Pb) – KẼM (Zn) TÚ LỆ,
HUYỆN VĂN CHẤN, TỈNH YÊN BÁI
”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy
Chuyên ngành : Khoa học môi trường
Khoa : Môi Trường
Khóa học : 2010 - 2014
Giảng viên hướng dẫn: TS. Trần Thị Phả Thái Nguyên – năm 2014
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 2
MỤC LỤC 3
PHẦN 1 1
MỞ ĐẦU 1
1.1. Đặt vấn đề 1
1.2. Mục tiêu đề tài 2
1.3. Ý nghĩa của đề tài 3
1.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu 3
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn 3
PHẦN 2 4
TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
2.1. Ô nhiễm đất do kim loại nặng 4
2.1.1. Khái niệm kim loại nặng 4
2.1.2. Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng 4
2.1.2.1. Từ quá trình khoáng hóa đá 4
2.1.2.2. Nguồn ô nhiễm KLN do các hoạt động khai khoáng 5
2.1.2.3. Nguồn ô nhiễm KLN trong đất do các hoạt động công nghiệp và nước thải
đô thị 5
2.1.2.4. Ô nhiễm kim loại do hoạt động nông nghiệp 6
2.1.3. Tính độc của một số kim loại nặng 7
2.1.4. Tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong đất 9
2.1.5. Một số phương pháp truyền thống xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất 10
2.2. Hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất ở Việt Nam 11
2.3. Công nghệ xử lý ô nhiễm KLN trong đất bằng thực vật 14
2.3.1. Khái quát về công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm KLN 14
2.3.2. Cơ chế xử lý ô nhiễm KLN bằng thực vật 16 4.5. Khả năng xử lý KLN của cây sậy trong đất ô nhiễm sau khai thác khoảng sản
tại vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ 40
4.6. Tương quan giữa hàm lượng KLN trong đất với hàm lượng KLN trong cây . 42
PHẦN 5 44
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 44
5.1. Kết luận 44
5.2. Kiến nghị 45
TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1. Hàm lượng trung bình một số KLN trong đá và đất (ppm) 4
Bảng 2.2. Hàm lượng KLN trong chất thải của một số mỏ vàng điển hình tại Úc 5
Bảng 2.3. Hàm lượng các kim loại trong bùn – nước cống rãnh đô thị 6
Bảng 2.4. Hàm lượng các KLN trong nguồn phân bón nông nghiệp (ppm) 6
Bảng 2.5. Giới hạn hàm lượng tổng số của một số KLN trong đất 10
Bảng 2.6. Một số loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao 15
Bảng 2.7. Ưu điểm và hạn chế của công nghệ sử dụng thực vật xử lý KLN 19
Bảng 2.8. Đặc điểm hình thái của sậy 21
Bảng 4.1. pH và hàm lượng KLN trong đất trước khi trồng cây 34
Bảng 4.2. Kết quả theo dõi khả năng sinh trưởng của cây sậy trong môi trường đất
ô nhiễm KLN 36
Bảng 4.3. Khả năng tích lũy KLN của cây sậy trên đất ô nhiễm sau khai thác
khoáng sản 37
Bảng 4.4. Hàm lượng KLN còn lại trong đất sau khi trồng sậy tại vùng mỏ chì –
kẽm Tú Lệ 40
Bảng 4.5 Hàm lượng KLN trong cây sậy sau thời gian thí nghiệm 42
Hình 4.6. Tương quan giữa hàm lượng KLN trong rễ cây sậy và hàm lượng KLN
trong đất 43

PHẦN 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Những năm gần đây, nước ta đang đẩy mạnh quá trình công nghiệp hóa –
hiện đại hóa đất nước. Đi cùng với quá trình đó là sự phát triển của ngành công
nghiệp nói chung, và công nghiệp khai khoáng nói riêng. Tỉnh Yên Bái với cấu
trúc địa chất phức tạp thuộc miền uốn nếp Tây Bắc Việt Nam với các nếp lồi, nếp
lõm và các đứt gãy kiến tạo là tiền đề thuận lợi cho việc hình thành các điểm mỏ
khoáng sản quý, nổi bật nhất là chì – kẽm, vàng, sắt,…. Vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ
thuộc huyện Văn Chấn là một vùng như thế, bao gồm nhiều khu chứa quặng khác
nhau: Huổi Pao, Cogisan, Tusan,… với trữ lượng quặng lên đến 36.385 tấn trong
đó 21.705 tấn chì và 14.680 tấn kẽm. Hoạt động khai thác khoáng sản đã góp phần
không nhỏ trong việc thúc đẩy kinh tế của tỉnh Yên Bái nói riêng và cả nước nói
chung.
Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích đạt được, đây cũng là ngành chiếm dụng
diện tích đất lớn, quá trình đó đã làm ảnh hưởng đến môi trường xung quanh,
những nguyên tố vi lượng tích lũy trong đất làm suy thoái đất, giảm năng suất cây
trồng, suy giảm đa dạng sinh học, tích lũy trong nông phẩm gây tác động không
nhỏ đối với con người và động vật.
Việc xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng rất phức tạp và thường không triệt để
do tính chất đất bị thay đổi khi liên kết với kim loại nặng. Người ta thường sử dụng
những phương pháp truyền thống để xử lý đất ô nhiễm như: rửa đất, cố định các
chất ô nhiễm bằng hóa học hoặc vật lý, xử lý nhiệt, trao đổi ion, oxi hóa hoặc khử
các chất ô nhiễm,… Nhược điểm của các phương pháp này là hạn chế về diện tích,
phương tiện kĩ thuật, chi phí cao đối với nước đang phát triển như Việt Nam, bên
cạnh bài toán phát triển kinh tế cân bằng với bảo vệ môi trường. Vì thế, việc sử

1.3. Ý nghĩa của đề tài
1.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu
Trau dồi kiến thức, nâng cao kĩ năng, rút kinh nghiệm phục vụ công tác
nghiên cứu sau này và áp dụng lý thuyết vào thực tiễn.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Đánh giá khả năng tích lũy KLN trong thân, rễ và lá của cây sậy.
Đánh giá chất lượng môi trường đất sau khi sử dụng cây sậy.

PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Ô nhiễm đất do kim loại nặng

As 1,5

1,5

7,7

1,5

0,1-40

6

Cd 0,13

0,09

0,17

0,11

0,01-2

0,35

Pb 3

24

19


Bảng 2.2. Hàm lượng KLN trong chất thải của một số mỏ vàng điển hình tại Úc
KLN Hàm lượng KLN tổng số (mg/kg)
As 1120

Cu 156

Pb 353

Zn 283

Nguồn: AZN, 1992 [12]
2.1.2.3. Nguồn ô nhiễm KLN trong đất do các hoạt động công nghiệp và nước
thải đô thị
Các chất thải công nghiệp ngày càng nhiều và có độc tính ngày càng cao,
nhiều loại rất khó phân hủy sinh học, đặc biệt là các KLN.
Các chất thải có khả năng gây ô nhiễm KLN trong đất ở mức độ lớn như
chất thải công nghiệp tẩy rửa, công nghiệp phân bón, TBVTV, thuốc nhuộm, màu,
vẽ, thuộc da, pin, khoáng chất.
Nước thải từ cống rãnh thành phố bao gồm cả nước thải sinh hoạt và công
nghiệp cũng chưa nhiều KLN
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


cống
thải
Phân
chuồng
Nước
tưới
Thuốc
BVTV
As <1-1200

2-120

0,1-24

2-30

<1-25

<10

3-30

Cd 0,1-190

<0,1-9

<0,05-
0,1

2-3000


-

0,6-6

Nguồn: Lê Văn Khoa, 2001 [6].
2.1.3. Tính độc của một số kim loại nặng
Tính độc của KLN đã được khẳng định từ lâu nhưng không phải tất cả chúng
đều độc hại đến môi trường và sức khỏe của con người. Độ độc và không độc của
KLN không chỉ phụ thuộc vào bản thân kim loại mà nó còn liên quan đến hàm
lượng trong đất, trong nước và các yếu tố hóa học, vật lý cũng như liên quan đến
hàm lượng trong đất, trong nước và các yếu tố hóa học, vật lý cũng như sinh vật.
Một số kim loại như Pb, Cd, Hg… khi được cơ thể hấp thu chúng sẽ làm mất hoạt
tính của nhiều enzyme, gây nên một số căn bệnh như thiếu máu, sưng khớp…
Trong tự nhiên KLN thường tồn tại ở dạng tự do, khi ở dạng tự do thì độc tính của
nó yếu hơn so với dạng liên kết, ví dụ như Cu tồn tại ở dạng hỗn hợp Cu-Zn thì
độc tính của nó tăng gấp 5 lần khi ở dạng tự do.
a. Chì (Pb).
Chì là một kim loại mềm, nặng, độc hại và có thể tạo hình. Chì có màu trắng
xanh khi mới cắt nhưng bắt đầu xỉn màu thành xám khí tiếp xúc với không khí. Chì
dùng trong xây dựng, ắc quy chì, đạn, và là một phần của nhiều hợp kim. Chì có số
nguyên tố cao nhất trong các nguyên tố bền.
Khi tiếp xúc ở một mức độ nhất định, chì là chất độc đối với động vật cũng
như con người. Nó gây tổn thương cho hệ thần kinh và gây ra rối loạn não. Tiếp
xúc ở mức cao cũng gây ra rối loạn máu ở động vật. Giống với thủy ngân, chì
là chất độc thần kinh tích tụ trong mô mềm và trong xương.
b. Cadimi (Cd)

minh châu Âu theo chỉ dẫn 67/548/EEC. IARC công nhận asen nguyên tố và các
hợp chất của asen như là các chất gây ung thư nhóm 1, còn EU liệt kê triôxit
asen, pentôxit asen và các muối asenat như là các chất gây ung thư loại 1. d. Kẽm (Zn)
Kẽm là một nguyên tố kim loại lưỡng tính, có màu trắng xanh, óng ánh và
nghịch từ, là một chất khoáng vi lượng thiết yếu cho sinh vật và sức khỏe con
người. Thiếu kẽm ảnh hưởng đến khoảng 2 tỷ người ở các nước đang phát triển và
liên quan đến nguyên nhân một số bệnh.
Mặc dù kẽm là vi chất cần thiết cho sức khỏe, tuy nhiên nếu hàm lượng kẽm
vượt quá mức cần thiết sẽ có hại cho sức khỏe. Hấp thụ quá nhiều kẽm làm ngăn
chặn sự hấp thu đồng và sắt. Ion kẽm tự do trong dung dịch là chất có độc tính cao
đối với thực vật, động vật không xương sống, và thậm chí là cả động vật có xương
sống.
2.1.4. 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 các tiêu chuẩn để xác định mức đọ ô nhiễm KLN trong đất
khác nhau
Ở Việt Nam, dựa vào mục đích sử dụng đất, tiêu chuẩn cho phép đối với
từng kim loại được quy định khác nhau được quy định trong QCVN:03-
2008/BTNMT
dụng cho
mục đích
công
nghiệp
As 12

12

12

12

12

Cd 2

5

5

2

10

Cu 70

70

100


cố định các chất ô nhiễm bằng hoá học hoặc vật lý; xử lý nhiệt; trao đổi ion, ôxi
hoá hoặc khử các chất ô nhiễm; đào đất bị ô nhiễm để chuyển đi đến những nơi
chôn lấp thích hợp…
a. Phương pháp đào và chuyển chỗ
Đào và chuyển chỗ là phương pháp xử lý đất chuyển vị, 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
,
CaCl
2
. Quá trình này sẽ làm giảm nồng độ kim loại cao và sẽ tiếp tục xử lý. Ở
những nơi có nhiều chất ô nhiễm hỗn hợp, phương pháp này sẽ gặp khó khăn vì
khó xác định dung dịch rửa thích hợp để xử lý các chất theo mục đích. Hơn nữa,
đất ô nhiễm với nhiều phức chất khác nhau, nếu xử lý bằng phương pháp này sẽ rất
tốn kém (U.S.EPA, 1991).
2.2. Hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất ở Việt Nam
Ở Việt Nam, trong thời gian quá, tình trạng khai thác khoáng sản trái phép

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 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 động 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 sinh hoạt, đặc biệt rác thải đô thị cũng là một nguồn gia tăng lượng kim
loại nặng trong đất. Tại đa số đô thị hiện nay, tỉ 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 nước ao hồ, ngõ
xóm, kênh mương, theo dòng nước mưa chảy tràn gây ô nhiễm môi trường.
Theo các nhà khoa học, khoảng 70 — 80% các nguyên tố KLN trong nước thải
lắng xuống bùn trên đường đi của nó. Do đó việc sử dụng bùn thải làm phân bón được
coi là một trong những nhân tố cao có nguy cơ gây ô nhiễm KLN.
Ngoài ra, hoạt động nông nghiệp cũng chính là một nguồn gây ô nhiễm kim
loại nặng. Việc lạm dụng các loại phân bón hóa học, hóa chất bảo vệ thực vật đã
làm gia tăng lượng tồn dư các kim loại như Asen, Cadimi, thủy ngân và kẽm trong
đất.
Sự phát triển và mở rộng các làng nghề thủ công đi kèm với việc sử dụng
ngày càng nhiều hóa chất song hầu hết các làng nghề ở nước ta hiện nay đều không
Bảng 2.6. Một số loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao
Tên loài
Nồng độ kim loại tích luỹ
trong thân (µg/g trọng
lượng khô)
Tác giả và năm công
bố
Arabidopsis halleri
(Cardaminopsis halleri)

13.600 Zn

Ernst, 1968
Thlaspi caerulescens 10.300 Zn

Ernst, 1982
Thlaspi caerulescens 12.000 Cd

Mádico et al, 1992
Thlaspi rotundifolium 8.200 Pb

Reeves & Brooks,
1983
Minuartia verna 11.000 Pb

Ernst, 1974
Thlaspi geosingense 12.000 Nithái, áp lực của cộng đồng, sự quan tâm về kinh tế và chính trị, Hai mươi năm
trước đây, các nghiên cứu về lĩnh vực này còn rất 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 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. Năm 1998, Cục môi trường Châu Âu (EEA) đánh giá hiệu quả
kinh tế của các phương pháp xử lý KLN trong đất bằng phương pháp truyền thống
và phương 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 phương pháp truyền thống trên 1 hecta đất từ 0,27
đến 1,6 triệu USD, trong khi phương pháp sử dụng thực vật chi phí thấp hơn 10
đến 1000 lần [13].
2.3.2. Cơ chế xử lý ô nhiễm KLN bằng thực vật
Có ít nhất 400 loài phân bố trong 45 họ thực vật được biết là có khả năng
hấp thụ kim loại. Các loài này là các loài thực vật thân thảo hoặc thân gỗ, có khả
năng tích luỹ 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 thường khác. Các loài thực vật này
thích nghi một cách đặc biệt với các điều kiện môi trường và khả năng tích luỹ
hàm lượng kim loại cao có thể góp phần ngăn cản các loài sâu bọ và sự nhiễm
nấm.
Có nhiều giải thuyết đã được đưa ra để giải thích cơ chế và triển vọng của loại
công nghệ này.
a. Giả thuyết sự hình thành phức hợp: cơ chế loại bỏ các kim loại độc của các
loài thực vật bằng cách hình thành một phức hợp. Phức hợp này có thể là chất hoà
tan, chất không độc hoặc là phức hợp hữu cơ - kim loại được chuyển đến các bộ