ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Đỗ Thị Thu Trang

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN
SINH TRƢỞNG VÀ KHẢ NĂNG HẤP THỤ KIM LOẠI NẶNG
CỦA MỘT SỐ LOÀI THỰC VẬT THUỘC XÃ CHỈ ĐẠO,
HUYỆN VĂN LÂM, TỈNH HƢNG YÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội, 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Đỗ Thị Thu Trang

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN
SINH TRƢỞNG VÀ KHẢ NĂNG HẤP THỤ KIM LOẠI NẶNG
CỦA MỘT SỐ LOÀI THỰC VẬT THUỘC XÃ CHỈ ĐẠO,
HUYỆN VĂN LÂM, TỈNH HƢNG YÊN

Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
Mã số : 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Kí hiệu viết tắt

Diễn giải đầy đủ

1

BTNMT

Bộ tài nguyên môi trường

2

CCN

Cụm công nghiệp

3

ĐNN

Đất nông nghiệp

4

KLN

Kim loại nặng

5


TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

11

TV

Thực vật


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu: ............................................................................................2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu: ...........................................................................................3
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: ...........................................................3
5. Cấu trúc của luận văn ...........................................................................................3
Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................4
1.1. Khái niệm và tính chất của kim loại nặng .......................................................4
1.1.1. Tổng quan về Chì (Pb) ......................................................................................5
1.1.2. Nguồn gây ô nhiễm Pb trong đất ....................................................................12
1.1.3. Tình hình ô nhiễm Chì trên Thế giới và ở Việt Nam .......................................16
1.1.4. Tổng quan về các phương pháp xử lý kim loại nặng trong đất ......................20
1.2. Các nghiên cứu về thực vật hấp thu KLN trên thế giới ...............................22
1.3. Các nghiên cứu về thực vật hấp thu KLN ở Việt Nam .................................24
1.4. Vai trò của phân bón đối với cây trồng: ........................................................27
1.4.1. Vai trò của phân NPK đối với cây trồng: .......................................................27
1.4.2.Vai trò của phân bón hữu cơ ............................................................................29
Chƣơng 2: ĐỊA ĐIỂM, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..30

defined.
3.3.2. Đánh giá ảnh hưởng của phân bón lên sinh trưởng của hai loài thực vật
Error! Bookmark not defined.
3.3.4. Đánh giá ảnh hưởng của phân bón lên khả năng hấp thụ Chì của 2 loài thực
vật.............................................................................................................................
Error! Bookmark not defined.
3.4. Đánh giá tiềm năng sử dụng hai loài thực vật ... Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................... Error! Bookmark not defined.
1. Kết luận .................................................................... Error! Bookmark not defined.
2. Kiến nghị: ................................................................. Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................31
PHỤ LỤC .................................................................................................................77


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Hàm lượng Pb ở những vùng khác nhau ở Nam Ninh, Trung Quốc .............9
Bảng 2. Hàm lượng Chì trong cây thực phẩm (ppm)..................................................9
Bảng 3. Hàm lượng Chì trong hạt ngũ cốc (ppm chất khô) ......................................10
Bảng 4. Kết quả phân tích hàm lượng Pb trong đất tại vùng ngoại thành Hà Nội ...11
Bảng 5. Hàm lượng Chì (Pb) trong các loại đá hình thành đất quan trọng..............13
Bảng 6. Hàm lượng Chì trong một số loại đá chủ yếu ..............................................13
Bảng 7. Hàm lượng Pb trong một số chất bổ sung dùng trong nông nghiệp ............14
Bảng 8. Hàm lượng Pb trong một số loại phân bón và thuốc BVTV ......................15
Bảng 9. Danh sách mẫu đất ....................................................................................... 32
Bảng 10. Danh sách lấy mẫu thực vật ....................................................................... 33
Bảng 11. Nhu cầu phân bón ở Việt Nam .................................................................. 49
Bảng 12. Chiều dài và khối lượng của Nghể nước trước khi tiến hành thí nghiệm..50
Bảng 13. Chiều dài và khối lượng Nghể nước sau khi tiến hành thí nghiệm trồng với
đất không ô nhiễm, không bón phân ........................................................................ 50
Bảng 14. Chiều dài và khối lượng Nghể nước sau khi tiến hành thí nghiệm trồng

Hình 2. Biểu đồ hàm lượng Chì tổng số trong đất gần khu lò tái chế Chì ................ 42
Hình 3. Nghể nước (Polygonum hydropiper L) ........................................................ 44
Hình 4. Nghể nhẵn (Polygonum glabrum Wild) ....................................................... 45
Hình 5. Quan hệ đất – cây trồng và phân bón của Prianisnicov ............................... 46
Hình 6. Nghể nước sau 45 ngày thí nghiệm .............................................................. 53
Hình 7. Biều đồ sinh trưởng của Nghể nước thể hiện qua khối lượng (g)................ 53
Hình 8. Nghể nhẵn sau 45 ngày thí nghiệm .............................................................. 57
Hình 9. Biều đồ sinh trưởng của Nghể nhẵn thể hiện qua khối lượng (g) ................ 57
Hình 10. Biều đồ hàm lương Pb tích lũy trong Nghể nước .................................... 61
Hình 11. Biểu đồ hàm lương Pb tích lũy trong Nghể nhẵn....................................... 64
Hình 12. Bãi tập trung ắc quy được thu mua. ........................................................... 77
Hình 13. Vỏ ắc quy sau khi được phá dỡ. ................................................................. 77
Hình 14. Bãi thải sau khi thu lõi Chì ắc quy. ............................................................ 78


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, vấn đề ô nhiễm Chì trong đất đang diễn ra phổ biến ở nhiều nơi
trên thế giới. Chì gây tác động mãn tính tới phát triển trí tuệ. Ngộ độc Chì còn gây
ra biến chứng viêm não ở trẻ em. Với những phụ nữ có thai thường xuyên tiếp xúc
với Chì khả năng sẩy thai hoặc thai nhi chết sau khi sinh là rất lớn. Chì có tác dụng
rất độc hại cho cơ thể con người và có thể gây ra một số bệnh kinh niên, mãn tính,
ví dụ như bệnh thận hay bệnh thần kinh. Ngoài ra, Chì còn gây ảnh hưởng tới hệ
sinh thái đất, có những thay đổi hóa học cơ bản của đất có thể phát sinh, làm thay
đổi quá trình chuyển hóa thực vật thường gây giảm năng suất cây trồng, mất đi một
số các chuỗi thức ăn chính, từ đó có thể tác động tới cân bằng sinh thái.
Việc quản lý và xử lý đất bị ô nhiễm Chì là rất khó khăn. Có nhiều biện pháp
đã được sử dụng để xử lý ô nhiễm Chì trên thế giới như: cơ học, vật lý, hóa học,
sinh học. Hầu hết các phương pháp này đều ứng dụng công nghệ phức tạp, tuy tốc
độ xử lý các chất ô nhiễm nhanh nhưng ngược lại chúng đều khá tốn kém về kinh

thực vật bản địa có lợi thế về khả năng thích nghi cao với sinh cảnh nơi cần xử lý.
Điều tra thành phần loài thực vật tại làng nghề tái chế Chì Đông Mai cho thấy có
một số loài thực vật có hàm lượng Chì tích lũy với mức độ cao trên 0,1% (Trọng
lượng khô) trong phần trên mặt đất của chúng, đặc biệt là loài Nghể nước
(Polygonum hydropiper L), Nghể nhẵn (Polygonum glabrum Wild). Hai loài này
cho sinh khối tương đối lớn so với nhiều loài siêu tích lũy kim loại nặng khác. Đây
là các loài rất có triển vọng để sử dụng cho quá trình làm sạch đất – một trong
những phương pháp rẻ và thân thiện với môi trường nhất.
Đây cũng chính là lý do đề tài “Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến sinh
trưởng và khả năng hấp thụ kim loại nặng của một số loài thực vật thuộc xã Chỉ
Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên” được chọn.
2. Mục tiêu nghiên cứu:
Nghiên cứu bước đầu ảnh hưởng của một số yếu tố đến sinh trưởng và khả
năng hấp thụ KLN của 2 loài thực vật từ đất bị ô nhiễm Pb nhằm nâng cao sự tích
lũy KLN trong cây, góp phần nâng cao hiệu quả xử lý ô nhiễm đất.

2


3. Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Đánh giá ảnh hưởng của phân bón lên sinh trưởng của 2 loài thực vật.
- Đánh giá ảnh hưởng của phân bón lên và khả năng hấp thụ Chì của 2 loài
thực vật.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
- Kết quả nghiên cứu khoa học của đề tài sẽ là tài liệu tham khảo có giá trị
cho công tác quản lý MT thôn Đông Mai.
- Nghiên cứu của đề tài sẽ đóng góp cơ sở khoa học xác định tính khả thi
của việc áp dụng những biện pháp kĩ thuật để cải tạo đất bị ô nhiễm KLN, việc sử dụng
thực vật và phân bón phù hợp để đạt hiệu quả tối ưu.. Đây sẽ là cơ sở cho việc lựa chọn
các giải pháp phòng chống suy thoái tài nguyên đất, bảo vệ MT cũng như tăng cường

chuỗi thức ăn. Các nguyên tố này bao gồm thủy ngân, nickel, Chì, arsenic,
cadmium, nhôm, platinum và đồng ở dạng ion kim loại. Chúng đi vào cơ thể qua
các con đường hấp thụ của cơ thể như hô hấp, tiêu hóa và qua da. Nếu kim loại
nặng đi vào cơ thể và tích lũy bên trong tế bào lớn hơn sự phân giải chúng thì chúng
sẽ tăng dần và sự ngộ độc sẽ xuất hiện (Foulkes, 2000) [39]. Do vậy người ta bị ngộ
độc không những với hàm lượng cao của kim loại nặng mà cả khi với hàm lượng
thấp và thời gian kéo dài sẽ đạt đến hàm lượng gây độc. Tính độc hại của các kim
loại nặng được thể hiện qua:

4


- Một số kim loại nặng có thể bị chuyển từ độc thấp sang dạng độc cao hơn
trong một vài điều kiện môi trường, ví dụ thủy ngân.
- Sự tích tụ và khuếch đại sinh học của các kim loại này qua chuỗi thức ăn có
thể làm tổn hại các hoạt động sinh lý bình thường và sau cùng gây nguy hiểm cho
sức khỏe của con người.
- Tính độc của các nguyên tố này có thể ở một nồng độ rất thấp khoảng 0.110 mg/l (Alkorta và cộng sự, 2004) [31].
1.1.1. Tổng quan về Chì (Pb)
a. Các Hợp chất của Pb:
Chì tạo thành 2 oxit đơn giản là PbO, PbO2 và 2 oxit hỗn hợp là Chì
metaplombat Pb2O3 (hay PbO.PbO2), Chì orthoplombat Pb3O4 (hay 2PbO.PbO2).
Monooxit PbO là chất rắn, có hai dạng: PbO có màu đỏ và PbO có màu
vàng. PbO tan chút ít trong nước nên Pb có thể tương tác với nước khi có mặt oxi.
PbO tan trong axit và tan trong kiềm mạnh.
Đioxit PbO2 là chất rắn màu nâu đen, có tính lưỡng tính nhưng tan trong
kiềm dễ dàng hơn trong axit. Khi đun nóng PbO2 mất dần oxi biến thành các oxit,
trong đó Chì có số oxi hoá thấp hơn:
290 - 320oC
PbO2

Pb(OH)2 + 2KOH = K2[Pb(OH)4]
Muối hiđroxoplombit dễ tan trong nước và bị thuỷ phân mạnh nên chỉ bền
trong dung dịch kiềm dư.
b. Độc tính Pb:
Chì (Pb) là một loại kim loại mềm, màu sáng, chuyển thành sẫm khi tiếp xúc
với không khí. Chì (Pb) xếp thứ 82 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học và
được con người phát hiện và sử dụng cách đây khoảng 6.000 năm. Pb có trọng
lượng phân tử là 207, Pb nóng chảy ở nhiệt độ 327,500C, và sôi ở 17400C. Pb
nguyên chất hòa tan rất kém.
Chì là kim loại nặng được nhắc đến tương đối thường xuyên trong bảo vệ
môi trường bởi Chì được sử dụng rộng rãi và Chì có khả năng tác hại rất lâu dài tới
môi trường [9].
Pb thường có nhiều ở các khu mỏ, các khu công nghiệp: Pin, luyện kim Cu,
sứ, kính, dầu, mỏ, sản xuất phân phosphate, than, xăng dầu…Sản phẩm của núi lửa,
cháy rừng, nước biển cũng là những nguồn chứa nhiều Pb. Nguồn Chì quan trọng
trong khí quyển là do khí xả của động cơ đốt trong dùng xăng hay dùng dầu có pha
Chì.
Trong đời sống thực vật và động vật, gia tăng nồng độ của Chì làm kìm hãm
hầu hết các quá trình sinh lý cơ bản (E. Michalak và Wierzbicka,1995) [36]. Ở thực
vật Pb ảnh hưởng đến nhiều quá trình sống của cây như: Thay đổi tính thấm của
màng tế bào, kìm hãm sinh tổng hợp protein, ức chế một số enzyme, ảnh hưởng đến
quá trình hô hấp, quang hợp, mở lỗ khí và thoát hơi nước (Nguồn: Jack E
Fergusson, 1991) [38].
Đối với người, sự lây nhiễm Pb chủ yếu qua thức ăn bị nhiễm bẩn, một phần
nhỏ được bổ sung bởi sự hít thở [17]. Sự nguy hiểm của thức ăn có chứa Pb ở chỗ
khi chúng vào cơ thể người, chúng không bị đào thải ra ngoài mà tích luỹ dần trong
6


một số cơ quan quan trọng như não, tuỷ xương .Trung bình người dân ở các thành


trong phức chelat, kết quả là phức chelat Chì được tạo thành tan và đào thải ra ngoài
qua nước tiểu. Vì vậy người ta chống độc Chì bằng cách cho nạn nhân ngộ độc Chì
uống dung dịch chelat canxi. Ngoài ra các hoá chất dùng để giải độc Chì là EDTA,
2,3- dimercapto propanol, penicillamin…chúng tạo với Chì thành các phức chất
chelat [30].
Qua các dẫn chứng trên cho thấy, Chì (Pb) là một nguyên tố rất độc đối với
động thực vật và con người, do đó việc nghiên cứu về Pb là rất cần thiết.
c. Các nghiên cứu về hàm lượng Pb:
Hàm lượng Chì trong đất trung bình biến động trong khoảng 10 - 84 ppm.
Hàm lượng Chì thấp ở đất podzol, đất cát, trung bình ở đất thịt. Đất gley, đất giầu
chất hữu cơ hàm lượng Chì khá hơn. Đất có hàm lượng Chì vượt quá 100 ppm được
coi là đất ô nhiễm Chì. Đất ô nhiễm Chì nặng hàm lượng Chì có khi lên đến 2%.
Trong cây bình thường hàm lượng Chì thường rất thấp. Đối với cây thực phẩm
thường chỉ ở mức 2 - 6 ppm so với chất khô. Đối với hạt ngũ cốc ít khi vượt quá 1
ppm.
Nghiên cứu Pb trong 150 mẫu đất với khoảng 20 phẫu diện trong khu vực đô
thị, 3 phẫu diện đất được lấy ngẫu nhiên ở gần đô thị tại Nam Ninh, Trung Quốc,
Ying Lu và cộng sự (2003) thu được kết quả ở bảng 1.

8


Bảng 1. Hàm lượng Pb ở những vùng khác nhau ở Nam Ninh, Trung Quốc
Pb (mg/kg)

Loại đất

Khoảng dao động


83,62

Tất cả đất đô thị

36,3 – 472,6

107,3

Đất ngoại ô

vệt – 33,99

17,49

Giá trị nền ở Nam Ninh

24,8

Giá trị trung bình ở Trung Quốc

23,6
( Nguồn: Ying Lu và cộng sự (2003) [46])

Như vậy, đất bên đường có nồng độ Pb nằm trong khoảng 62 – 308,5 mg/kg,
đạt giá trị trung bình cao nhất là 151,4 mg/kg và thấp nhất là đất công viên đô thị từ
36,3 đến 89,9 mg/kg với mức trung bình là 57,7 mg/kg. Điều này có thể cho thấy
các chuyến xe tải là nguyên nhân chính của sự ô nhiễm Pb trong đất đô thị. Còn ở
đất ngoại ô, nhìn chung Pb còn rất sạch, trung bình là 17,49 mg/kg.
Bảng 2. Hàm lượng Chì trong cây thực phẩm (ppm)
Loại cây


0,7 – 2

28

9


Cà rốt

củ

0,009 - 0,012

0,5 - 3

38

Rau diếp

Lá

0,001

0,7 - 3,6

5 - 13

Cải bắp


Cà chua

quả

0,002

1–3

44

Táo

quả

0,001

0,05 - 0,20

27

Cam

quả

0,002

Dưa chuột

Bảng 3. Hàm lượng Chì trong hạt ngũ cốc (ppm chất khô)
Quốc gia


Ba lan

Lúa mì

0,20 - 0,80

0,32

Thuỵ điển

Lúa mì

0,40 - 0,70

0,57

Hoa kỳ

Lúa mì

0,42 - 1,00

0,64

Lúa

0,002 - 0,07

Lúa mì

mẫu đất có hàm lượng Pb vượt quá tiêu chuẩn Việt Nam, chiếm 3,3% trong tổng số
mẫu đất. [Chi Cục BVTV Hà Nội, 2007].
Theo Nguyễn Khang và Nguyễn Xuân Thành (1997), thì hàm lượng Pb trong đất
tại các huyện ngoại thành Hà Nội là từ 2,35 -21,93 mg/kg (bảng 4) [20].
Bảng 4. Kết quả phân tích hàm lượng Pb trong đất tại vùng ngoại thành Hà Nội
STT

Địa điểm

Pb (mg/kg)

Gia Lâm
1

Đặng Xá

5,7

2

Yên Thường

19,15

3

Đức Giang

21,93


Nam Hồng

8,84

Từ Liêm
9

Tây Tựu

2,6

Thanh Trì
10

Yên Mỹ

8,05

11

Thanh Trì

17,65

12

Văn Điển

7,7


Bảng 5. Hàm lượng Chì (Pb) trong các loại đá hình thành đất quan trọng
Đá phún xuất
Siêu basic như

Basic như

serpentin

Bazan

0,1 – 14

3–5

Đá trầm tích
Granit

Đá vôi

Sa Thạch

Diệp Thạch

20 – 24

5,7 - 7

8 - 10

20 - 23


20 – 40

Diệp thạch

18 – 25

Đá cát

5 – 10

Đá vôi, đá đôlômit

3 – 10
( Nguồn: Alina Kabata Pendias và Henryk Pendias (1985) [40])

13


Các nghiên cứu về hàm lượng Pb trong đá cũng chứng minh rằng bản chất
của đá mẹ là một trong các nguyên nhân làm hàm lượng Pb trong đất hình thành
cao. Chính vì hàm lượng Pb trong các loại đá mẹ khác nhau nên đất hình thành có
hàm lượng Pb cũng rất khác nhau, nhất là lại ở các nước khác nhau. Điều này được
khẳng định bởi nghiên cứu của Alina Kabata và Henryk Pendias (1985) qua bảng 6
[40].
b. Do sử dụng phân bón hóa học và thuốc trừ sâu
Trong sản xuất nông nghiệp, việc sử dụng các chất bổ sung như: phân hữu
cơ, phân hoá học, thuốc bảo vệ thực vật, thậm chí nước thải, đã làm tăng thêm các
kim loại vết có tính độc tới đất nông nghiệp. Ngay cả với hàm lượng Pb rất thấp
trong các chất bổ sung nhưng nếu bón nhiều lần có thể đạt tới ngưỡng gây độc. Pb

20 – 1250

Thuốc bảo vệ thực vật

11 – 26

Nước tưới


(chiếm 30,8% lượng rau của Hà Nội), nhu cầu về nước tưới của huyện Đông Anh là
rất lớn. Tại Vân Nội, một số khu vực đặc biệt là các khu trồng rau an toàn, người
dân đã đầu tư khai thác nước giếng khoan làm nước tưới. Tuy nhiên vẫn còn rất
nhiều nơi vẫn sử dụng nước trong các mương nước dọc các ruộng rau. Trong đó có
một số mương tiếp nhận trực tiếp nước thải sinh hoạt của khu dân cư lân cận.

15


Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Xuân Hải và cộng sự [49] về hàm
lượng kim loại nặng trong mẫu nước tại Vân Nội, Đông Anh đã tìm thấy 1 trên
tổng số 4 mẫu có hàm lượng Pb là 0,055 mg/L, vượt ngương cho phép so với
QCVN 08: 2008 B1 (0,05mg/L); tại xã Vĩnh Quỳnh, Thanh Trì phân tích 3 mẫu
nước tưới thì có 2 mẫu ô nhiễm As vượt ngưỡng cho phép từ 1,5 đến 3 lần so
với QCVN 08: 2008 B1 (0,05mg/L), có 1 mẫu ô nhiễm Pb vượt ngưỡng cho
phép đến 3,16 lần.
1.1.3. Tình hình ô nhiễm Chì trên Thế giới và ở Việt Nam
a .Tình hình ô nhiễm Chì trên Thế giới
Viện Blacksmith – Hoa Kỳ, một tổ chức nghiên cứu môi trường quốc tế có
trụ sở tại New York (Mỹ), đã công bố danh sách 10 thành phố thuộc 8 nước được
coi là ô nhiễm nhất thế giới năm 2006, trong đó có thành phố Haina, ở Cộng hòa
Dominica (Châu Phi), nơi chuyên tái chế ắc quy Chì. Năm 2000, Bộ trưởng Bộ Tài
nguyên và Môi trường Dominica đã xác định Haina là một điểm nóng quốc gia về ô
nhiễm Chì với hàm lượng Chì trong đất lớn hơn 1000 lần so với tiêu chuẩn cho
phép của Mỹ. Hơn 90% dân số của Haina có hàm lượng Chì trong máu cao, nồng
độ trung bình của Chì trong máu của cư dân ở đây là 60 µg/dL (tiêu chuẩn nồng độ
Chì cho phép trong máu của Mỹ là 10 µg/dL). Ước tính có khoảng 300.000
người bị ảnh hưởng trực tiếp từ khu vực bị ô nhiễm Chì. Theo Liên Hợp Quốc,
dân số của Haina được coi là có mức nhiễm Chì cao nhất trên thế giới [41].
Ngoài ra, Viện Blacksmith và một Tổ chức phi chính phủ của Indonesia đã tiến