ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Ngày nay ô nhiễm đất đang trở thành vấn đề thời sự thu hút nhiều nhà khoa học trong
nước cũng như ngoài nước nghiên cứu. Một trong những vấn đề được chú ý nghiên cứu
nhiều nhất là ô nhiễm đất do các kim loại nặng có nguồn gốc từ nước thải đô thị và các làng
nghề do chúng có độc tính cao và dễ dàng gây độc hại cho con người thông qua chuỗi thức
ăn.
Đất bị nhiễm KLN thường không có lớp phủ thực vật do sự ảnh hưởng độc hại của
các KLN hoặc các rối loạn chất dinh dưỡng không ngừng như xói mòn (Salt et al, 1995). Sự
tích tụ các KLN trong đất và tiếp xúc liên tục với chúng một cách trực tiếp hoặc gián tiếp có
thể dẫn đến sự tích tụ trong thực vật, động vật và sau đó là con người.
Chì (Pb) là một trong những nguyên tố gây độc hại nhất cho con người khi nó vượt
mức hàm lượng cho phép và trong một số điều kiện môi trường nhất định. Chì được sử dụng
rộng rãi trong đời sống hàng ngày của người dân, trong công nghiệp,… và chính việc ứng
dụng chì rộng rãi mà chưa hiểu rõ các tác hại mà chì gây ra đã làm phát tán chì vào môi
trường. Chì đi vào môi trường, gây tác hại trực tiếp hoặc gián tiếp đến thực vật, động vật và
con người thông qua chuỗi thức ăn.
Nhiều nghiên cứu khoa học đã chứng minh nhiễm độc chì là một hiểm họa, ảnh
hưởng đặc biệt đến sức khỏe cộng đồng, nhất là trẻ em. Chì cùng một số KLN khác khi vào
cơ thể với hàm lượng lớn sẽ gây ngộ độc. Hiện nay, các tiêu chuẩn về hàm lượng kim loại
nặng trong đất, rau ở Việt Nam vẫn chưa được nghiên cứu cụ thể, các tiêu chuẩn này thông
thường lấy từ những nghiên cứu của nước ngoài. Vậy, liệu rằng tiêu chuẩn này khi áp dụng
cho Việt Nam là có hợp lý và thỏa đáng chưa? Một câu hỏi đặt ra là nếu hàm lượng chì đạt
tiêu chuẩn về hàm lượng KLN trong đất thì có đạt tiêu chuẩn trong rau hay không và ngược
lại, để hàm lượng KLN trong rau đạt tiêu chuẩn ăn uống thì hàm lượng KLN trong đất tối đa
là bao nhiêu?
Page 1


Page 2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Vậy, đối với cây cải bẹ xanh được trồng trên đất trồng rau của quận 12 thì có hàm lượng chì
vượt mức cho phép như rau trồng trong nước như rau muống không?
Nếu hàm lượng chì trong đất quá cao phải tiến hành các giải pháp xử lý chì ra khỏi
môi trường. Việc khử KLN này là cấp thiết đối với sự an toàn của động vật và con người.
Một số kỹ thuật đã được phát triển để loại bỏ kim loại nặng trong đất bị ô nhiễm. Tuy nhiên,
nhiều vùng đất vẫn còn bị ô nhiễm vì chi phí xử lý còn ở mức cao và các hạn chế của các
công nghệ có sẵn. Các kỹ thuật như đào đất và xử lý đất bị ô nhiễm tại các bãi chôn lấp là
không thân thiện với môi trường và có thể đóng vai trò như nguồn gây ô nhiễm thứ cấp. Vì
vậy, các kỹ thuật mới, thân thiện với môi trường ra đời để đáp ứng yêu cầu khắt khe trong
xử lý đất bị nhiễm KLN.
Công nghệ sử dụng thực vật (Phytoremediation) để xử lý đất bị nhiễm kim loại nặng
đang nổi lên, đó là chiết xuất hoặc làm bất hoạt kim loại trong đất. Công nghệ này được
định nghĩa là sử dụng sinh khối của thực vật xanh (bao gồm cả các loại cỏ, cây bụi và các
loài thân gỗ) để loại bỏ, tập trung hoặc làm bất hoạt các chất gây ô nhiễm môi trường như
kim loại nặng, nguyên tố vi lượng, các hợp chất hữu cơ và các hợp chất phóng xạ trong đất/
nước (Hinchman và cộng sự, 1996). Phương pháp này thân thiện với môi trường, chi phí
thấp, kỹ thuật áp dụng tại chỗ, làm sạch các vùng đất bị nhiễm kim loại độc hại hoặc các
chất ô nhiễm hữu cơ. Tùy thuộc vào mức độ ô nhiễm, quy mô, khối lượng của khu vực ô
nhiễm, các công nghệ khác nhau có thể được sử dụng để đạt được hiệu quả tối ưu (Henry,
2000; McGraph, 1998; Salt và cộng sự, 1998). Trong đó, Phytoextraction có thể là kỹ thuật
đầy hứa hẹn và ngày càng nhận được nhiều sự quan tâm của các nhà nghiên cứu kể từ khi
nó được đề xuất bởi Chaney (1983), đó là công nghệ sử dụng thực vật để tách chiết KLN từ
đất.
Vấn đề chính cản trở thực vật hấp thu KLN là các kim loại bất động trong đất và
phytoextraction bị giới hạn bởi khả năng hòa tan và khuếch tán vào rễ. Hóa chất được sử

2.1 Mục tiêu lâu dài:

- Triển khai áp dụng công nghệ tách chất ô nhiễm bằng thực vật (Phytoextraction)
-

trong xử lý ô nhiễm như là một giải pháp xử lý chất thải thân thiện với môi trường.
Triển khai thành chương trình quy hoạch cơ cấu cây trồng ứng với từng loại đất với
mức ô nhiễm, loại ô nhiễm đặc trưng.

2.2 Mục tiêu cụ thể:

- Tìm hiểu hiện trạng ô nhiễm chì trong đất nông nghiệp và tác động của nó đến con
-

người và hệ sinh thái.
Khảo sát khả năng tích lũy chì trong đất của cải bẹ xanh trong điều kiện có và không

-

có muối EDTA ở một số nồng độ khác nhau.
Đánh giá tiêu chuẩn chì trong đất và trong rau hiện nay ở Việt Nam.
Đề xuất công nghệ xử lý chì trong đất bằng cây cải bẹ xanh.

Page 5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

3. Đối tượng nghiên cứu và giới hạn của đề tài
Đối tượng nghiên cứu: đất trồng rau của quận 12, cây cải bẹ xanh.

hiện. Việc tìm ra các chất tăng khả năng linh động hay tăng khả năng hấp thụ KLN vào thực
vật siêu hấp thụ sẽ góp phần nâng cao hiệu quả xử lý và giảm tải tác nhân gây độc cho môi
trường sống góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của con người.
Vì vậy việc thực hiện đề tài này nhằm khảo sát, tìm ra ảnh hưởng và nồng độ muối
EDTA thích hợp để làm tăng khả năng hấp thụ chì vào cây cải xanh, từ đó có thể xem xét
việc cho thêm muối EDTA vào đất để tăng hiệu quả xử lý KLN bằng thực vật. Vì thời gian
có hạn và các điều kiện khách quan khác mà đề tài chỉ nghiên cứu khả năng hấp thụ chì ở
các nồng độ muối EDTA trong đất trồng rau tại quận 12 TP.HCM.

Page 7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 0.1 Sơ đồ trình tự nghiên cứu

Page 8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

5.2 Phương pháp cụ thể
5.2.1 Phương pháp tổng hợp biên hội tài liệu
Tổng hợp các nghiên cứu về khả năng xử lý đất nhiễm KLN bằng thực vật, tìm ra sự
giống và khác nhau từ kết quả nghiên cứu của mình với các nghiên cứu trước đây, tìm ra
ảnh hưởng của muối EDTA đối với khả năng hấp thụ KLN của cây và đưa ra đề xuất để
tăng hiệu quả xử lý đất nhiễm KLN bằng thực vật.
5.2.2 Phương pháp thực nghiệm
Lấy mẫu phân tích một số chỉ tiêu trong đất và hàm lượng chì trong cây cải bẹ xanh
sau những khoảng thời gian nhất định ở các nồng độ muối EDTA cho thêm vào khác nhau.

Các phương pháp xử lý đất nhiễm kim loại nặng bằng thực vật.
Hiện trạng trồng rau trên đất nông nghiệp quận 12 và vấn đề ô nhiễm KLN trong đất
trồng rau.

Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Tổng hợp về phương pháp bố trí thí nghiệm, theo dõi và đo đạc số liệu, phương pháp
phân tích và xử lý số liệu thống kê.
Chương 3: Kết quả và thảo luận
Trình bày các kết quả phân tích các thông số đo đạc được trong quá trình theo dõi thí
nghiệm, kết quả phân tích. Và đánh giá thảo luận kết quả với các nghiên cứu liên quan.
Kết luận – Kiến nghị
Trình bày kết luận, đề xuất phương hướng giải quyết cho đề tài nghiên cứu.

Chương 1:
Page 10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về chì (Pb)
Nguyên tố Pb ở nhóm IV Bảng tuần hoàn Mendeleev, số thứ tự nguyên tố 82, trọng
lượng nguyên tử 207,19; là kim loại màu xám xanh, mềm, dễ dát thành tấm mỏng, có tỷ
trọng cao (11,34 g/cm3 ở 20oC), nhiệt độ nóng chảy thấp (327,5oC), nhiệt độ sôi 1744oC.
Chì có hai trạng thái oxy hóa bền chính là Pb (II) và Pb (IV) và có bốn đồng vị bền là
204

Pb, 206Pb, 207Pb và 208Pb. Trong môi trường nó tồn tại chủ yếu dưới dạng ion Pb 2+ trong các


•
•

trong kỹ nghệ chế tạo sơn, tạo lớp màu trên mặt đồ gốm.
Chì nitrat [Pb(NO3)2] dùng để chế tạo diêm, thuốc nổ.
Chì silicat dùng trong kỹ nghệ thủy tinh, làm men sứ.
Chì tetraetyl [Pb(C2H5)4] dùng trong kỹ nghệ xăng dầu.
Một số thuốc cổ truyền có thể chứa các muối chì (ví dụ: Azarcon và Greta).

Chì có ái lực mạnh với lưu huỳnh (S) và trong tự nhiên hình thành các loại quặng chì như
PbS, PbCO3, PbSO4.
Trong nông nghiệp, người ta sử dụng một số hợp chất của chì có tính kháng sinh làm
thuốc trừ sâu.
Nhờ những tính chất đặc biệt như: dễ nấu chảy, dễ gia công, dễ tái chế, dễ tạo hợp kim,
khó bị ăn mòn,… nên chì được sử dụng hầu như ở tất cả các loại hình sản xuất công nghiệp.
Đứng đầu là công nghiệp chế tạo ắc quy, chiếm tới 60% lượng chì được con người sử dụng.
Tiếp theo là ngành sản xuất đạn dược, vỏ bọc dây cáp, cán ép tấm chì, hàn, tổng cộng chiếm
15%. Ngoài ra, chì còn được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất sơn, ngành gốm
sứ, sản xuất bột màu,… Trong ngành chế tạo máy và ngành xây dựng, người ta dùng chì để
chế tạo các khớp nối đường ống, van, các chi tiết máy móc có tiếp xúc với môi trường ăn
mòn và nhiều cơ cấu trong các công trình lộ thiên. Đặc biệt, trong các lĩnh vực công nghiệp
có sử dụng chất phóng xạ, chì là kim loại duy nhất được dùng để chế tạo các container chứa
chất thải phóng xạ cũng như xây dựng các kết cấu ngăn tia X.
Vào khoảng thời gian từ thập niên 30 đến thập niên 90 của thế kỷ XX, chì được sử dụng
rất rộng rãi trong giao thông dưới dạng tetraalkyl chì là chất chống kích nổ trong xăng đã
làm xăng pha chì được sử dụng rộng rãi. Một số hợp chất vô cơ của chì sinh ra trong khí
thải của động cơ ôtô đốt xăng pha chì như PbBrCl (32%), PbBrCl.2PbO (31%),
Page 12





ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

nào đó mới gây độc. Khi nồng độ chì trong nước uống là 0,042 – 1,000 mg/l sẽ xuất hiện
triệu chứng bị ngộ độc kinh niên ở người. Các hợp chất hữu cơ chứa chì có độc tính cao gấp
hàng trăm lần so với các hợp chất vô cơ. Khi bị nhiễm độc chì, nó sẽ gây ra nhiều bệnh như:
giảm trí thông minh; các bệnh về máu, thận, tiêu hóa, ung thư, … Sự nhiễm độc chì có thể
dẫn đến tử vong.(Lê Huy Bá, 2000; Trịnh Thị Thanh, 2001).
Có thể nói, phần lớn người dân thành thị bị hấp thụ chì từ ăn uống (200 – 300 mg/ngày),
nước và không khí cung cấp thêm 10 – 15 mg/ngày. Từ tổng số chì hấp thụ này thì có 200
mg chì được tách ra còn 25 mg được giữ lại trong xương mỗi ngày. Cân bằng chì ở khu dân
cư được thể hiện sau:

(PGS.TS. Đặng Đình Bạch, TS Nguyễn Văn Hải, 2006, Giáo trình hóa học môi trường)

Page 14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hấp thụ qua da: khả năng hấp thụ chì qua da của cơ thể kém hơn so với hai con đường
nêu trên và thường được bỏ qua. Khi cho tay tiếp xúc với nitrat chì hoặc bột chì kim loại,
hàm lượng chì trong mồ hôi sẽ tăng lên, nhưng hàm lượng chì trong máu và nước tiểu
không tăng.
 Đặc tính nổi bât của chì là sau khi xâm nhập vào cơ thể sống nó ít bị đào thải mà tích tụ
theo thời gian. Khả năng loại bỏ chì ra khỏi cơ thể rất chậm, chủ yếu qua nước tiểu. Chu kỳ
bán rã của chì trong máu khoảng một tháng , trong xương từ

20 – 30 năm (WHO, 1995

Tác dụng hóa sinh chủ yếu của Pb là tác động của nó tới quá trình tổng hợp máu dẫn
đến phá vỡ hồng cầu. Chì ức chế một số enzim quan trọng của quá trình tổng hợp máu do sự
tích lũy các hợp chất trung gian của quá trình trao đổi chất. Một hợp chất trung gian kiểu
này là
chuyển hóa

(delta) aminolevulinic axit. Một pha quan trọng của tổng hợp máu là sự
(delta) aminolevulinic axit thành porphobilinogen:

(delta) aminolevulinic axit

(ALA – đehiđraza: cytoplasm)

Porphobilinogen

Chì ức chế axit delta aminolevulinic, do đó giai đoạn tiếp theo tạo thành dạng (II)
porphobilinogen không thể xảy ra. Tác dụng chung là phá hủy quá trình tổng hợp
hemoglobin cũng như các sắc tố hô hấp khác cần thiết trong máu như xitocrom.
Pb cản trở việc sử dụng O2 và glucozo để sản xuất năng lượng cho quá trình sống. Ở
trong máu nếu nồng độ Pb cao hơn 0,8 ppm có thê gây nên hiện tượng thiếu máu do thiếu

Page 16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

hemoglobin. Nếu nồng độ Pb trong máu nằm ở 0,5 - 0,8 ppm gây ra rối loạn chức năng thận
và phá hủy não.
Do sự tương tự về tính chất hóa học của Pb 2+ và Ca2+, xương được xem là nơi tàng trữ Pb
tích tụ của cơ thể. Sau đó phần chì này có thể tương tác với photphat trong xương và thể


Page 17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Nồng độ cho phép tại nơi làm việc của chì tetraetyl là 0,075 mg/m 3, nồng độ gây độc là 40
mg/m3.
(Độc chất học, Trần Thị Tường Linh, 2011)

Page 18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.3.2 Đối với hệ sinh thái
a) Chì trong môi trường đất
Chì trong môi trường đất bao gồm từ các nguồn sau:

• Chì trong các khoáng tự nhiên, điển hình là PbS.
• Chất thải rắn chứa chì từ các hoạt động của con người như khai khoáng, chôn lấp
rác đô thị.

• Lắng đọng chì từ khí quyển.
• Kết hợp và sa lắng từ các hợp chất của chì từ thủy quyển.
Hàm lượng chì trong đất tự nhiên vào khoảng 10 – 40 µg/g, phụ thuộc vào hàm lượng
chì trong đá mẹ. Đối với đất bị ô nhiễm, hàm lượng chì cao hơn và phụ thuộc vào khoảng
cách tới nguồn gây ô nhiễm. Chì được phát thải từ các nguồn gây ô nhiễm có khuynh hướng
tích lũy một cách tự nhiên trong lớp đất mặt, với độ sâu từ 0 – 15 cm. Do đó, ở những vùng
đất bị ô nhiễm, hàm lượng chì trong lớp đất mặt thường cao hơn so với lớp đất bên dưới.

• Cây thay đổi đặc tính sinh lý, sử dụng độc chất như một nguồn dinh dưỡng, độc chất
vào cây sẽ bị biến đổi thành những dạng ít độc hơn.
(Phan Thị Xuân Tình, 2006).

Page 20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.4 Sự tạo phức của EDTA và ion kim loại
1.4.1 Phản ứng tổng quát của EDTA với ion kim loại
- EDTA (Ethylen diamin tetra acetic axtit) trong nước là axit yếu, phân ly theo 4 nấc có các
hằng số pK1 = 2,0; pK2 = 2,67; pK3 = 6,16; pK4 = 10,26.
- Trong dung dịch EDTA phân ly theo phương trình:
Na2H2Y → 2Na+ + H2Y2Anion H2Y- tạo phức với hầu hết các cation kim loại:

Tổng quan:

Ta nhận thấy:
- Các ion kim loại không phân biệt hoá trị tạo phức với EDTA theo mol là 1:1

Page 21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.4.2 Mô tả giải thích quá trình phản ứng của Cation kim loại với EDTA
- Sự tạo thành phức của kim loại với Amoniac (NH 3): phân tử NH3 kết hợp với các ion kim
loại bằng những liên kết cho nhận giữa cặp electron tự do của N với ion kim loại tạo thành
những chất tan trong dung dịch

(1)

Trong đó [Y4-] phụ thuộc vào pH môi trường (nồng độ H+) vì:
(2)

Cho nên hằng số bền Kb cũng phụ thuộc vào pH của dung dịch.
Bảng 1.1 Một số phức và độ bền của phức
Phức

LgKb

Na

Phức

1,

Ni

18

66

Y2-

,6

2,

Cd

69

Y2-

,0

10

Cu

4
18

Y

,9

Y2-

,8

2-

6
7,

Hg

0
21


0
16

Y

,0

Y-

,1

2-

4
14

Fe

3
25

Y

,3

Y-

,1


Fe

Co

0

( />_chelate_phan_1_795.aspx)

Page 25