Nghiên cứu mức độ tích lũy và đánh giá nguy cơ phơi nhiễm các kim loại nặng từ cây lương thực tại
các khu vực các làng nghề tái chế kim loại – Trần Thị Mai Hương – Cao học CNMT 2010

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sỹ khoa học:“Nghiên cứu mức độ tích
lũy và đánh giá nguy cơ phơi nhiễm các kim loại nặng từ cây lương thực tại các khu
vực các làng nghề tái chế kim loại” là do tôi thực hiện với sự hƣớng dẫn của TS.
Hoàng Thu Hƣơng và TS. Trần Thị Thúy. Đây không phải là bản sao chép của bất kỳ
một cá nhân, tổ chức nào. Các số liệu, nguồn thông tin trong luận văn là do tôi điều tra,
trích dẫn, tính toán và đánh giá.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những nội dung mà tôi đã trình bày trong
luận văn này.

Hà Nội, ngày

tháng

HỌC VIÊN

Trần Thị Mai Hƣơng

năm 2012


Nghiên cứu mức độ tích lũy và đánh giá nguy cơ phơi nhiễm các kim loại nặng từ cây lương thực tại
các khu vực các làng nghề tái chế kim loại – Trần Thị Mai Hương – Cao học CNMT 2010

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS. Hoàng Thu Hƣơng đã luôn động
viên, hƣớng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Em xin cảm ơn
TS. Trần Thị Thúy đã hƣớng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình làm thí nghiệm. Sự tận


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KIM LOẠI NẶNG VÀ HIỆN TRẠNG Ô
NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TẠI VIỆT NAM………………………………….
I.1.Giới thiệu về kim loại nặng …………………………………………………

1

I.2. Giới thiệu về một số kim loại …… ………………………………………..

2

I.2.1. Chì (Pb)……………………………………………………………….

2

I.2.2. Cadimi (Cd) …………………………………………………………..

4

I.2.3. Asen (As) ……………………………………………………………... 5
I.2.4. Thủy ngân (Hg) ……………………………………………………….
I.3. Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng do hoạt động công nghiệp tại Việt Nam

6
7

I.3.1. Môi trƣờng nƣớc ……………………………………………………...



II.1.3. Quá trình tạo phức với chất hữu cơ ………………………………….

23


Nghiên cứu mức độ tích lũy và đánh giá nguy cơ phơi nhiễm các kim loại nặng từ cây lương thực tại
các khu vực các làng nghề tái chế kim loại – Trần Thị Mai Hương – Cao học CNMT 2010

II.2. Mối quan hệ kim loại nặng-thực vật ………………………………………

24

II.3. Nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về tích tụ KLN và đánh giá rủi ro………

28

CHƢƠNG III: MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU
III.1. Mục tiêu …………………………………………………………………..

34

III.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ………………………………………..

34

III.1.1. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................

34

46

IV.1.1. Hiện trạng môi trƣờng nƣớc ………………………………………..

46

IV.1.2. Hiện trạng ô nhiễm KLN trong môi trƣờng đất …………………….. 49
IV.2. Hàm lƣợng kim loại nặng trong hạt ……………………………………...

52

IV.2.1. Hàm lƣợng Pb ………………………………………………………. 52
IV.2.2. Hàm lƣợng Cd ………………………………………………………

54

IV.2.3. Hàm lƣợng As ………………………………………………………

56

IV.2.4. Hàm lƣợng Hg ……………………………………………………… 58
IV.3. Đánh giá rủi ro do phơi nhiễm kim loại nặng đối với ngƣời dân trong
vùng làng nghề…………………………………………………………………
IV.3.1. Nhân tố tích lũy sinh học của kim loại nặng ………………………..

58
58


Nghiên cứu mức độ tích lũy và đánh giá nguy cơ phơi nhiễm các kim loại nặng từ cây lương thực tại


Đông Thọ

Đông Thọ

EDI

Lƣợng kim loại nặng hàng ngày

Estimated Daily Intake

vào cơ thể
FAO

Food and Agriculture Organization

Tổ chức nông lƣơng quốc tế

FAOSTAT Food and Agriculture Organization Số liệu thống kể của Tổ chức
nông lƣơng quốc tế

Statistic
ICP-MS

Inductively

Coupled

Plasma




Nghiên cứu mức độ tích lũy và đánh giá nguy cơ phơi nhiễm các kim loại nặng từ cây lương thực tại
các khu vực các làng nghề tái chế kim loại – Trần Thị Mai Hương – Cao học CNMT 2010

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Kim loại nặng và các ảnh hƣởng tới sinh vật

1

Bảng 1.2. Hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc thải một số cơ sở mạ điện phía

11

Bắc
Bảng 1.3. Đặc tính nƣớc thải công ty KYB qua 3 đợt quan trắc

11

Bảng 1.4. Hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc tƣới tại một số khu vực trồng rau

12

Thái Nguyên
Bảng 1.5. Hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc thải tại làng nghề tỉnh Thái Bình

13

Bảng 1.6. Hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc tại làng nghề Vĩnh Lộc, Hà Tây



48

Bảng 4.2. Hàm lƣợng Hg trong gạo, lac, đậu

58

Bảng 4.3. Nhân tố tích lũy sinh học của kim loại nặng trong gạo

59

Bảng 4.4. Ƣớc tính lƣợng kim loại nặng hàng ngày vào cơ thể qua gạo

61

1


Nghiên cứu mức độ tích lũy và đánh giá nguy cơ phơi nhiễm các kim loại nặng từ cây lương thực tại
các khu vực các làng nghề tái chế kim loại – Trần Thị Mai Hương – Cao học CNMT 2010

2


Nghiên cứu mức độ tích lũy và đánh giá nguy cơ phơi nhiễm các kim loại nặng từ cây lương thực tại
các khu vực các làng nghề tái chế kim loại – Trần Thị Mai Hương – Cao học CNMT 2010

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ quá trình mạ và các dòng thải kèm theo


Hình 3.6. Thiết bị khối phổ plasma cảm ứng (ICP-MS)

42

Hình 4.1. Hàm lƣợng Pb trong nƣớc

47

Hình 4.2. Hàm lƣợng Cd trong nƣớc

48

Hình 4.3. Hàm lƣợng Pb trong đất

50

Hình 4.4. Hàm lƣợng Cd trong đất

51

Hình 4.5. Hàm lƣợng As, Hg trong đất

52

Hình 4.6. Hàm lƣợng Pb trong gạo

53

Hình 4.7. Hàm lƣợng Pb trong lạc, đậu


hoạt động sản xuất nông nghiệp. Chất thải chƣa đƣợc xử lý, đặc biệt là các kim loại nặng
đƣợc cây lƣơng thực hấp thụ và đi vào bữa ăn hàng ngày của ngƣời dân, tích tụ trong cơ
thể gây nguy hại không nhỏ đến sức khỏe. Việc nghiên cứu mức độ tích lũy và đánh giá
nguy cơ phơi nhiễm kim loại nặng tại các làng nghề đã đƣợc thực hiện nhiều trên các loại
thực phẩm nhƣ rau, củ, quả, các loại thủy sinh nhƣ nhuyễn thể, tôm, cá…nhƣng đối với
cây lƣợng thực còn rất hạn chế. Vì thế việc tiến hành “Nghiên cứu mức độ tích lũy và
đánh giá nguy cơ phơi nhiễm các kim loại nặng từ cây lương thực tại các khu vực các
làng nghề tái chế kim loại” là thực sự cần thiết. Thông qua nghiên cứu mức độ tích lũy
của kim loại nặng trong đất và trong các loại cây lƣơng thực có thể đánh giá mức độ rủi ro
đối với sức khỏe của ngƣời dân sống và sử dụng thực phẩm trồng tại các làng nghề tái chế
kim loại. Phƣơng pháp có thể áp dụng để đánh giá rủi ro ô nhiễm KLN ở các vùng công
nghiệp và tiểu thủ công nghiệp trong cả nƣớc, đặc biệt là các làng nghề ở đồng bằng sông
Hồng.
2. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu đƣợc triển khai nhằm mục đích đánh giá ô nhiễm KLN trong đất và
nƣớc, đồng thời đánh giá mức độ tích lũy kim loại nặng (As, Cd, Pb, Hg) trong gạo và
ngũ cốc (lạc, đậu) tại 3 xã có làng nghề tái chế kim loại là Chỉ Đạo (tỉnh Hƣng Yên), Đa
Hội (tỉnh Bắc Ninh) và Văn Môn (tỉnh Bắc Ninh).

4


Nghiên cứu mức độ tích lũy và đánh giá nguy cơ phơi nhiễm các kim loại nặng từ cây lương thực tại
các khu vực các làng nghề tái chế kim loại – Trần Thị Mai Hương – Cao học CNMT 2010

Trên cơ sở các kết quả đạt đƣợc, đánh giá rủi ro và nguy cơ phơi nhiễm các kim
loại nặng này đối với dân cƣ trong vùng.
3. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu hàm lƣợng Pb, Cd, As, Hg trong đất, trong
nƣớc và tích lũy trong gạo, lạc, đậu.

Kim loại nặng là các kim loại có khối lƣợng riêng lớn hơn 5g/cm3[1, 2]
Theo định nghĩa này có khoảng 70 kim loại nặng trong bảng tuần hoàn hóa học,
những kim loại nặng thƣờng đƣợc biết đến trong các vấn đề liên quan đến môi trƣờng.
Đặc điểm-tính độc của kim loại nặng
Các kim loại nặng thuộc nhóm các nguyên tố có chu trình địa hóa thủy văn
chịu tác động mạnh mẽ bởi các hoạt động của con ngƣời [3]. Chúng có thể tồn tại
trong khí quyển (dạng hơi), thủy quyển (muối hòa tan), địa quyển (khoáng, quặng),
sinh quyển (cơ thể ngƣời và động thực vật). Một số kim loại nặng cần thiết cho cơ thể
sinh vật ở một hàm lƣợng nhất định, nếu vƣợt quá hoặc ít hơn sẽ gây ảnh xấu tới cơ
thể. Những kim loại nặng không cần thiết cho cơ thể, hàm lƣợng ở dạng vết cũng gây
nguy hại cho cơ thể, chúng đƣợc xếp vào loại độc chất.
Kim loại nặng có đặc tính không bị phân hủy sinh học trong môi trƣờng mà có
xu hƣớng tích tụ trong tế bào sinh vật qua các chu trình chuyển hóa sinh học. Sự
chuyển hóa này tạo thành các phức kim loại-protein bền trong cơ thể sinh vật tác động
tới quá trình chuyển hóa của cơ thể do protein bị mất chức năng chuyển hóa.
Bảng 1.1. Kim loại nặng và các ảnh hưởng tới sinh vật [1, 2]
Kim
loại

Khối lƣợng
riêng
3
(g/cm )

Ảnh
hƣởng
thực vật

Ảnh
hƣởng động


Đ

Đ

120

+

F, G

1


Nghiên cứu mức độ tích lũy và đánh giá nguy cơ phơi nhiễm các kim loại nặng từ cây lương thực tại
các khu vực các làng nghề tái chế kim loại – Trần Thị Mai Hương – Cao học CNMT 2010

Kim
loại

Khối lƣợng
riêng
(g/cm3)

Ảnh
hƣởng
thực vật

Ảnh
hƣởng động


X, Đ

X, Đ

100

+

-

Co

8,9

-

X

1,2

+

J

Ni

8,9

Đ


17

+

D, E

Cr

7,2

X, Đ

X

6

+

-

Mn

7,2

X, Đ

X

12

các khu vực các làng nghề tái chế kim loại – Trần Thị Mai Hương – Cao học CNMT 2010

nhiệt độ nóng chảy 327,4oC. Chì không tan trong axit HCl, H2SO4 loãng, tan trong
HNO3 loãng, trong các hợp chất chì tồn tại hai số oxi hóa +2, và +4. [4]
Chì đƣợc ứng dụng sản xuất pin-acquy, bọc dây cáp, cầu chì, hợp kim hàn.
Trong mạ điện, chì đƣợc mạ từ các dung dịch floborat, flosilicat, phenolsunfonat. [5]
Nguồn gốc phát sinh [1, 2]
Trong tự nhiên chì tồn tại trong các loại quặng PbS, PbCO 3, PbSO4 và dạng
vết ở một số loại quặng khác. Hàm lƣợng chì trong nƣớc tự nhiên và địa quyển
thƣờng rất nhỏ do hợp chất chì có độ hòa tan thấp nên ở thủy quyển chì nằm trong
các lớp bùn đáy. Với pH 10mg/ngày liên tục sau vài tuần sẽ dẫn tới
nhiễm độc nặng. Ăn phải chì 1g/lần sẽ tử vong ngay lập tức.
Nhiễm độc chì mãn tính: mất ngủ, thiếu máu, xạm da, vận động khó khăn. Trẻ
em nhiễm độc chì qua mẹ sẽ suy giảm chức năng não, chậm phát triển trí não, suy thận.

3

và có thể ngất. Nhiễm độc Cd mãn tính: phổi bị phù nề, xuất hiện sỏi thận, đau khớp

4


Nghiên cứu mức độ tích lũy và đánh giá nguy cơ phơi nhiễm các kim loại nặng từ cây lương thực tại
các khu vực các làng nghề tái chế kim loại – Trần Thị Mai Hương – Cao học CNMT 2010

xƣơng, còi xƣơng, loãng xƣơng nặng hơn có thể ung thƣ thận và xƣơng. Nếu nhiễm độc
di truyền từ mẹ sang con có thể sinh con dị tật, thiếu dinh dƣỡng.

I.2.3. Asen (As) [6]
Định nghĩa và tính chất
Asen là nguyên tố á kim ô số 33 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Asen
có màu vàng và một vài dạng màu đen và xám. Trạng thái ôxi hóa phổ biến nhất của nó là
-3 (asenua: thông thƣờng trong các hợp chất liên kim loại tƣơng tự nhƣ hợp kim), +3
(asenat (III) hay asenit và phần lớn các hợp chất asen hữu cơ), +5 (asenat (V): phần lớn
các hợp chất vô cơ chứa ôxy của asen ổn định).
Nguồn gốc phát sinh [1, 2]
Asen là nguyên tố khá phổ biến trên trái đất. Nó có mặt khắp nơi, tồn tại trong đất
đá, nƣớc, không khí, ở dạng vô cơ và hữu cơ. Trữ lƣợng asen trong lớp vỏ trái đất khoảng
0,001%, tồn tại chủ yếu dƣới dạng các loại quặng nhƣ: quặng asenit của Cu, Pb, Ag hoặc
quặng sunfua: As2S2 , As2S; As2S3,... Asen cũng có thể có trong than đá với hàm lƣợng
cao. Trong khí quyển tồn tại cả asen vô cơ và hữu cơ, asen trong nƣớc mƣa dƣới dạng
asenit. Ngoài ra asen còn tồn tại trong cơ thể động thực vật. Dƣới tác động của các quá
trình tự nhiên và nhân sinh khác nhau Asen có thể di chuyển từ các hợp phần môi trƣờng
này sang hợp phần môi trƣờng khác dẫn đến sự phân bố phức tạp của nguyên tố này trong
tự nhiên.
Bên cạnh tồn tại tự nhiên As còn đƣợc sinh ra do các hoạt động của con ngƣời nhƣ:
Khai thác quặng mỏ (Cu, Ni, Pb, Zn), luyện kim; đốt các nhiên liệu hóa thạch; sử dụng

Hg tồn tại trong rất nhiều vật dụng sinh hoạt và công nghiệp nhƣ:
 Trong công nghiệp: điện cực thuỷ ngân, các tụ điện, bóng đèn, công tắc điện, pin
Hg.
 Trong nông nghiệp: thuốc diệt nấm trong bảo quản giống (VD: CH3HgCN: Metyl
thủy ngân xyanua).
 Trong sinh hoạt: nhiệt kế Hg, sơn chống hà, tồn tại nhiều trong nƣớc thải sinh hoạt
do việc sử dụng các vật dụng chứa Hg.
 Khí thải quá trình đốt nhiên liệu cũng chứa Hg.
Tính độc của thủy ngân [2, 6]
6


Nghiên cứu mức độ tích lũy và đánh giá nguy cơ phơi nhiễm các kim loại nặng từ cây lương thực tại
các khu vực các làng nghề tái chế kim loại – Trần Thị Mai Hương – Cao học CNMT 2010

Thủy ngân đi vào cơ thể chủ yếu qua con đƣờng thực phẩm. Nhiễm độc cấp tính
khi tiếp xúc với Hg ở nhiệt độ cao, không gian kín biểu hiện là ho, khó thở, tim đập
nhanh, nếu liều lƣợng Hg tăng dần  nhiệt độ cơ thể tăng, choáng váng, nôn mửa, hôn
mê, tức ngực, một số ngƣời da tím tái, rét. Quá trình khó thở có thể kéo dài đến vài tuần.
Ngộ độc cấp tính do ăn uống phải một lƣợng lớn Hg. Ngộ độc cấp tính có thể là bị ngất,
hôn mê.
Nhiễm độc mãn tính khi tiếp xúc với Hg trong một thời gian dài. Nhiễm độc ở hệ
thần kinh, thận, chủ yếu do Hg hữu cơ và một số Hg vô cơ. Triệu trứng sớm nhất của
nhiễm độc Hg là lơ đãng, da xanh tái, ăn khó tiêu, hay đau đầu, có thể kèm theo viêm lợi,
chảy nƣớc bọt, sau đó răng rụng, mòn, thủng, và có vết đen ở răng, gây tổ thƣơng da.
Triệu chứng điển hình của nhiễm độc mãn tính Hg biểu hiện ở thần kinh: liệt, run, liệt mí
mắt, môi, lƣỡi, cánh tay, bàn chân... Ngƣời nhiễm độc khó có khả năng điều khiển vận
động, hành vi thay đổi, nói khó, nói lắp. Đối với trẻ em khi bị nhiễm độc Hg dễ dẫn đến
thiểu năng trí tuệ.
I.3. Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng do hoạt động công nghiệp tại Việt Nam.


Phôi đúc

Đúc sản
phẩm

Nƣớc làm mát
Khí thải, tro

Cắt bavia

Kim loại vụn
Tiếng ồn
Bụi

Sản phẩm
(xoong, nồi,
mâm,…)

Hình 1.2. Sơ đồ xử lý bề mặt kim loại màu kèm dòng thải [8]

9


Nghiên cứu mức độ tích lũy và đánh giá nguy cơ phơi nhiễm các kim loại nặng từ cây lương thực tại
các khu vực các làng nghề tái chế kim loại – Trần Thị Mai Hương – Cao học CNMT 2010

Quá trình mạ (hình 1.1) và xử lý bề mặt kim loại (hình 1.2) đều phát thải KLN ở
dạng bụi, dạng ion hòa tan trong nƣớc thải. Bên cạnh đó hoạt động tái chế tự phát tại các
làng nghề là một nguồn gây ô nhiễm KLN rất lớn.


Tên cơ sở
Công ty dụng cụ cơ
khí xuất khẩu
Công ty khóa Minh
Khai
Nhà máy mạ điện
Nam Định
Xƣởng cơ khí Yên
Thƣờng
Nhà máy đèn hình
Oron-Hanel
QCVN(B) 40:2011

Pb

Cr (VI)

Ni

Zn

∑Fe

-

0,4-1,5

0,5-8


1,5-43,8

10-15,8

0,76-2,1

-

-

0,9-1,2

0,18-1,59

0,5

0,1

0,5

3

5

Công ty KYB nằm trong khu công nghiệp Bắc Thăng Long chuyên sản xuất các
loại giảm xóc. Đặc tính nƣớc thải của loại hình sản xuất này là có hàm lƣợng kim loại
nặng cao.
Bảng 1.3. Đặc tính nước thải công ty KYB Việt Nam qua 3 đợt quan trắc năm 2006 [10]
Chỉ tiêu


0,995

40,975

0,86

5,51

11,258

Đợt 2

1,275

24,45

24,9

0,210

1,275

53,95

0,94

6,575

12,214


10

1000

0,1

0,5

10

40:2011

Theo nghiên cứu đánh giá chất lƣợng đất và nƣớc tại một số vùng trồng rau xung
quanh khu công nghiệp Thái Nguyên, nơi có trên 20 doanh nghiệp khai thác và chế biến
khoáng sản [11], nguồn nƣớc mặt dùng để tƣới rau cho các khu vực này đã có dấu hiệu ô
nhiễm kim loại nặng (Pb, Cd). Chất lƣợng nƣớc sông Cầu ở mức ô nhiễm nhẹ As, Pb tại

11


Nghiên cứu mức độ tích lũy và đánh giá nguy cơ phơi nhiễm các kim loại nặng từ cây lương thực tại
các khu vực các làng nghề tái chế kim loại – Trần Thị Mai Hương – Cao học CNMT 2010

nơi tiếp nhận nƣớc thải của các cơ sở nhƣ nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ, mỏ than Khánh
Hòa, khu khai khoáng Sơn Dƣơng, Đại Từ…Hàm lƣợng các kim loại ô nhiễm tại đây có
sự thay đổi theo mùa. Đặc biệt đất trồng rau tại một số khu vực ô nhiễm Zn ở mức cao
vƣợt nhiều lần so với QCVN 08:2008. Điều này tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm nguồn nƣớc
ngầm và nguy hại tới động vật và con ngƣời do các loại rau xanh có khả năng tích tụ các
kim loại nặng.
Bảng 1.4. Hàm lượng kim loại nặng trong nước tưới tại một số khu vực trồng rau Thái


As

0, 030 - 1, 010

0,05 - 0,12

0,021 - 0,875

0,05

Zn

0,175 - 2,404

0,274 - 2,600

0,716 - 2,180

1,5

Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng trong môi trƣờng nƣớc không chỉ xảy ra phổ
biến ở các khu công nghiệp và nhà máy lớn mà đây còn là vấn đề đáng quan tâm tại
nhiều cơ sở sản xuất nhỏ và làng nghề truyền thống. Theo số liệu thống kê, hiện có trên
200 làng nghề thuộc 6 tỉnh đồng bằng sông Hồng [12]. Kết quả phân tích nƣớc thải tại
làng nghề chạm bạc Đồng Xâm và làng dệt nhuộm Nam Cao tỉnh Thái Bình cho thấy
nƣớc thải tại đây đều không đạt tiêu chuẩn cho phép, bị ô nhiễm bởi axit, chất hữu cơ và
kim loại nặng [13]. Đặc biệt tại làng nghề tái chế chì tại xã Chỉ Đạo tỉnh Hƣng Yên, tất cả
các mẫu nƣớc đƣợc lấy phân tích tại các mƣơng, ao và giếng đều có hàm lƣợng chì vƣợt
QCVN nhiều lần (dao động từ 0,07-10,83mg/l) so với QCVN là 0,05 mg/l áp dụng

0,74

0,071

0,1

Cu

178,8

0,23

2

Pb

2,75

0,167

0,5

Zn

48,4

2,56

3


16,8

3,0

0,9

0,3

Nƣớc ao thôn

14,2

1,0

0,6

0,34

Nƣớc mƣơng tƣới ruộng

130

3,1

1,2

1,5

QCVN 08:2008