LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
“Đánh giá hàm lượng kim loại nặng (As, Cd, Pb, Cu, Zn) trong môi
trường đất tại làng nghề đúc nhôm, chì Văn Môn – Yên Phong
1
MỤC LỤC
2
PHẦN 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Đất là một thành phần quan trọng của môi trường, là một tài nguyên vô giá
mà tự nhiên đã ban tặng cho con người. Đất là tư liệu sản xuất đặc biệt, là đối
tượng lao động độc đáo, là một yếu tố cấu thành của hệ sinh thái Trái Đất.
Trên quan điểm sinh thái học, đất là một tài nguyên tái tạo, là vật mang của
nhiều hệ sinh thái khác trên trái đất. Với sức ép ngày càng tăng về dân số đã
kéo theo sự phát triển mạnh về công nghiệp, đô thị hoá, việc làm và giao
thông, làm cho tài nguyên đất bị khai thác mạnh và sự suy thoái môi trường
ngày càng trở nên nghiêm trọng. Con người tác động vào đất cũng chính là
tác động vào các hệ sinh thái mà đất “mang” trên mình nó. Như vậy, tuỳ
thuộc vào phương thức đối xử của con người đối với đất mà đất có thể phát
triển theo chiều hướng tốt và cũng có thể phát triển theo chiều hướng xấu.
Cho nên việc bảo vệ môi trường đất, duy trì sức sản xuất lâu dài của đất là
một trong những chiến lược quan trọng của nước ta trong việc sử dụng hợp lý
và lâu bền các nguồn tài nguyên thiên nhiên.
Ngày nay, Việt Nam trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất
nước nói chung, khu vực nông thôn nói riêng, các làng nghề có tác dụng rất
lớn đối với sự chuyển đổi cơ cấu kinh tế, tạo việc làm và tăng thu nhập cho
người dân lao động. Chỉ riêng các tỉnh đồng bằng sông Hồng đã có 203 làng
nghề truyền thống được khôi phục và phát triển, đồng thời có tới 523 làng
nghề mới được hình thành trong thời gian gần đây. Nhưng sự phát triển các
làng nghề trong thời gian qua còn mang tính tự phát, tình trạng ô nhiễm môi
- Đánh giá hiện trạng hàm lượng kim loại nặng trong đất tại Văn Môn.
1.2.2. Ý nghĩa của đề tài
- Khuyến nghị cho UBND xã Văn Môn về tình trạng ô nhiễm kim loại
nặng (KLN) trong môi trường đất từ đó xã có giải pháp hợp lý để xử lý chất
thải rắn, chất thải lỏng.
- Nâng cao nhận thức cho những người trực tiếp có liên quan đến sản
xuất của làng nghề, cũng như tăng thêm vốn hiểu biết về phòng ngừa ô nhiễm
môi trường trong các hoạt động sản xuất và đời sống sinh hoạt của nhân dân.
- Góp phần tích cực vào việc bảo vệ sức khoẻ cộng đồng.
- Góp phần nâng cao hiệu quả quản lý chất thải cho xã Văn Môn nói
riêng và cho tỉnh Bắc Ninh nói chung, để thực hiện chỉ thị và quy chế quản lý
chất thải của Chính phủ đã ban hành.
5
PHẦN 2
TỔNG QUAN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.1. KIM LOẠI NẶNG (KLN) VÀ CÁC DẠNG TỒN TẠI CỦA KLN
TRONG ĐẤT, NGUỒN GỐC PHÁT SINH
2.1.1. Kim loại nặng và các dạng tồn tại của kim loại nặng trong đất
Thuật ngữ KLN nhằm nói tới bất cứ một nguyên tố nào có khối lượng
riêng lớn (d > 5 g/cm
3
) và thể hiện độc tính ở nồng độ thấp. Tuy nhiên, độ độc
của KLN còn phụ thuộc vào các dạng tồn tại của chúng ở trong đất.[7]
Khi nghiên cứu sự tích luỹ của KLN trong đất mà chỉ xem xét hàm
lượng tổng số thì chưa thể đánh giá đúng độ độc của chúng đối với cây trồng
cũng như chiều hướng biến đổi của chúng ở trong đất [7]. Chúng có thể tồn
tại ở nhiều dạng khác nhau nhưng chủ yếu ở các dạng sau đây: dạng linh
động, liên kết với hữu cơ, liên kết với gốc cacbonat, với oxit sắt, với oxit
mangan.[7]
- Dạng linh động:
động địa hoá của khoáng vật mẹ và đi vào đất thông qua quá trình phong hoá
hoá học. Tuy nhiên, với quá trình phong hoá hoá học thì lượng kim loại đi vào
đất là không đáng kể mà chủ yếu kim loại đi vào đất là do các hoạt động sản
xuất của con người [8]. Các hoạt động đó bao gồm:
- Hoạt động sản xuất công nghiệp
+ Công nghiệp nhựa: Co, Cr, Cd, Hg
+ Công nghiệp dệt: Zn, Al, Ti, Sn
+ Công nghiệp sản xuất vi mạch: Cu, Ni, Cd, Zn, Sb
+ Bảo quản gỗ: Cu, Cr, As
+ Mỹ nghệ: Pb, Ni, Cr
- Hoạt động sản xuất nông nghiệp
+ Sử dụng phân bón hoá học: As, Cd, Mn, U, V và Zn trong một số phân
7
phốt phát.
+ Sử dụng phân chuồng: As, Cu, As, Zn
+ Sử dụng hoá chất bảo vệ thực vật: Cu, Mn và Zn trong thuốc trừ nấm,
As và Pb trong thuốc sử dụng đối với cây ăn quả.
+ Nước tưới: có thể thải ra Cd, Pb, Se
- Hoạt động khai khoáng quặng chứa kim loại
+ Đào, xới và cặn thải - nhiễm bẩn thông qua phong hoá, xói mòn do gió
thải ra As, Cd, Hg, Pb. Cặn thải khếch tán do sông - trầm tích trên đất do
lũ, nạo vét sông…thải ra As, Cd, Hg, Pb.
+ Vận chuyển trong quá trình tuyển quặng - vận chuyển theo gió lên trên
đất thải ra As, Cd, Hg, Pb. Khai khoáng - nhiễm bẩn do bụi thải ra As, Cd,
Hg, Pb, Sb, Se.
+ Công nghiệp sắt thép: Cu, Ni, Pb
- Do trầm tích từ không khí
+ Nguồn từ đô thị và khu công nghiệp, bao gồm chất thải, thiêu huỷ cây
trồng : Cd, Cu, Pb, Sn, Hg, V.
+ Công nghiệp luyện kim: As, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb
thảm thực vật trên mặt đất bị mất đi, nhiều loài không thể sống được ở những
vùng đất chứa lượng KLN quá cao. Đất giảm lượng tích luỹ mùn và trở nên
chặt hơn, nghèo dinh dưỡng hơn. Những cây có thể mọc được ở những vùng
đất chứa lượng KLN cao thì ngay trong bản thân chúng cũng sẽ chứa lượng
KLN nhất định, và lượng KLN nhất định này cao hơn mức bình thường mà
chúng có được do chúng hút các chất dinh dưỡng trong đất. Các KLN tích luỹ
trong đất từ đó đi vào nông sản, thực phẩm và theo chuỗi thức ăn KLN trong
đất sẽ được tích tụ trong thực vật và vào cơ thể con người. Nếu cơ thể con
9
người tích tụ lượng KLN càng lớn sẽ gây ra nhiều loại bệnh nguy hiểm ảnh
hưởng tới sức khoẻ, và tính mạng của con người.[21]
Tính độc của một số KLN tồn dư trong rau và trong cơ thể con người:
* Tính độc của kẽm (Zn)
- Đối với cây trồng: Sự dư thừa Zn gây độc đối với cây trồng khi Zn tích
tụ trong đất quá cao. Dư thừa Zn cũng gây ra bệnh mất diệp lục. Sự tích tụ Zn
trong cây quá nhiều gây một số mối liên hệ đến mức dư lượng Zn trong cơ thể
người và góp phần phát triển thêm sự tích tụ Zn trong môi trường mà đặc biệt
là môi trường đất.[1, 21]
- Đối với con người: Zn là dinh dưỡng thiết yếu và nó sẽ gây ra các
chứng bệnh nếu thiếu hụt cũng như dư thừa. Trong cơ thể con người, Zn
thường tích tụ chủ yếu ở trong gan, là bộ phận tích tụ chính của các nguyên tố
vi lượng trong cơ thể, khoảng 2 g Zn được thận lọc mỗi ngày. Zn còn có khả
năng gây ung thư đột biến, gây ngộ độc thần kinh, sự nhạy cảm, sự sinh sản,
gây độc đến hệ miễn nhiễm. Sự thiếu hụt Zn trong cơ thể gây ra các triệu
chứng như bệnh liệt dương, teo tinh hoàn, mù màu, viêm da, bệnh về gan và
một số triệu chứng khác.[1, 21]
* Tính độc của đồng (Cu)
- Đối với cây trồng: Theo kết quả nghiên cứu của nhiều công trình cho
thấy Cu có vai trò rất quan trọng đối với phát triển của cây trồng. Cây trồng
thiếu Cu thường có tỷ lệ quang hợp bất thường, điều này cho thấy Cu có liên
Cd trong cơ thể con người. Sự tập trung Cd trong mô thực vật có thể gây ra
thông tin sai lệch của quần thể.[1, 21]
- Đối với con người: Cd trong môi trường thường không độc hại nhiều
nhưng nguy hại chính đối với sức khoẻ con người từ Cd là: sự tích tụ mãn
tính của nó ở trong thận. Ở đây, nó có thể gây ra rối loạn chức năng nếu tập
11
trung ở trong thận lên trên 200 mg/kg trọng lượng tươi. Thức ăn là con đường
chính mà Cd đi vào cơ thể, nhưng việc hút thuốc lá cũng là nguồn ô nhiễm
KLN, những người hút thuốc lá có thể thấm vào cơ thể lượng Cd dư thừa từ
20 – 35 μgCd/ngày.
Cd đã được tìm thấy trong Protein mà thường ở trong các khối của cơ
thể và những Protein này có thể tìm thấy trong nấm, đậu nành, lúa mì, cải bắp
và trong một số loại thực vật khác. Cd là một KLN có hại, nó vào cơ thể qua
thực phẩm và nước uống, Cd dễ dàng chuyển từ đất lên rau xanh và bám chặt
ở đó. Khi xâm nhập vào cơ thể Cd sẽ phá huỷ thận.
Nhiều công trình cho thấy Cd gây chứng bệnh loãng xương, nứt xương,
sự hiện diện của Cd trong cơ thể sẽ khiến việc cố định Ca trở nên khó khăn.
Những tổn thương về xương làm cho người bị nhiễm độc đau đớn ở vùng xương
chậu và hai chân. Ngoài ra, tỷ lệ ung thư tiền liệt tuyến và ung thư phổi cũng khá
lớn ở nhóm người thường xuyên tiếp xúc với nhóm chất độc này.[1, 21]
* Tính độc của Arsenic (As)
- Đối với cây trồng: Arsenic được nhiều người biết đến do tính độc của
một số hợp chất có trong nó. Sự hấp thụ As của nhiều cây trồng trên đất liền
không quá lớn, thậm chí ở trên đất trồng tương đối nhiều As, cây trồng
thường không chứa lượng As gây nguy hiểm. As khác hẳn một số KLN bình
thường vì đa số các hợp chất As hữu cơ ít độc hơn các As vô cơ. Lượng As
trong các cây có thể ăn được thường rất ít. Sự có mặt của As trong đất trồng
trở nên chua hơn, nồng độ pH < 5 khi có sự kết hợp giữa các loại nguyên tố
khác nhau như Fe, Al.
Chất độc ảnh hưởng từ As làm giảm đột ngột sự chuyển động trong
Đá măcma Đá trầm tích
Siêu bazơ
(Serpentine)
Bazơ
(Basalt)
Axit
(Granite)
Đá vôi Đá cát
kết
Đá phân
lớp
Cr 2.000-2.980 200 4 10-11 35 90-100
Mn 1.040-1.300 1.500-2.200 400-500 620-1.100 4-60 850
Co 110-150 35-50 1 0,1-4 0,3 19-20
Ni 2.000 150 0,5 7-12 2-9 68-76
Cu 10-42 90-100 10-13 5,5-15 30 39-50
Zn 50-58 100 40-52 20-25 16-30 10-120
Cd 0,12 0,13-0,2 0,09-0,2 0,028-0,1 0,05 0,2
Sn 0,5 1-1,5 3-3,5 0,5-4 0,5 4-6
Hg 0,004 0,01-0,08 0,08 0,05-0,16 0,03-
0,29
0,18-0,5
Pb 0,1-0,4 3-5 20-24 5,7-7 8-10 20-23
(Nguồn: Alter Mitchell, 1964 [8])
Dựa vào bảng 1 ta thấy tuỳ từng loại đá mà hàm lượng kim loại chứa
trong chúng là khác nhau. Thông thường hàm lượng kim loại hình thành trong
đá macma lớn hơn trong đá trầm tích.
Hàm lượng KLN trong đất được tích luỹ ngoài quá trình phong hoá tại
chỗ của các khoáng vật và đá mẹ, còn do các hoạt động sản suất của con
người mang lại, mà nguyên nhân này là chủ yếu. Vì vậy, năm 1982 Galloway
Pb nghiêm trọng [29].
Ở nước Anh, kết quả điều tra môi trường đất của 53 thành phố, thị xã
về các KLN đặc biệt là các KLN như Pb, Zn, Cu, Ni cho thấy: các KLN trên
thường có nhiều ở khu vực khai thác mỏ, và có hàm lượng Pb tổng số vượt
trên 200 ppm, ở nhiều vùng công nghiệp đã vượt quá 500 ppm.[5]
Các chất thải từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, khai
khoáng…đã làm ô nhiễm không chỉ môi trường đất mà còn làm ô nhiễm môi
15
trường nước ở các con sông, biển. Theo Setevenson (1986), nếu hàng năm có
20 tấn bùn được đổ ra trên 1 ha đất và sau 20 năm dung dịch đất sẽ có khoảng
8 ppm Zn, và 5 ppm Cd [2]. Phân tích các mẫu bùn cống rãnh người ta thu
được kết quả KLN ở bảng 3.
Bảng 3. Trị số trung bình kim loại nặng trong bùn cống rãnh thành phố
Đơn vị: ppm
Bùn cống rãnh Al Fe Mn Cu Zn Pb Ni Cd Cr Hg
Bùn cống rãnh
thành phố
7280 2370 150 565 222
0
520 100 28 104
0
5
Bùn nhà máy dệt - - - 394 864 129 63 4 2490 -
Bùn nhà máy
rượu
- - - 81 255 29 18 2 117 -
Bùn nhà máy chế
biến gỗ
- - - 53 122 42 119 2 81 -
Bùn cống rãnh ở
Đơn vị: mg/kg
Loại đất Dạng Co Cr Fe Mn Ni Pb Zn
Đất Feralit phát triển trên đá bazan
TS 59,5 257,6 125091 1192 227,1 9,0 81,0
DĐ 0,46 <0,36 <0,83 55,5 0,96 <0,51 <0,51
Đất phù sa vùng ĐBSCL
TS 6,1 30,8 17924 239 18,6 29,1 36,2
DĐ 0,52 <0,36 1,45 134,7 <0,57 <0,51 1,1
Đất phù sa vùng ĐBSH
TS 13,6 43,2 42280 227 34,9 37,1 86,7
DĐ 0,24 <0,36 <0,83 43,8 <0,57 0,29 0,6
Đất xám phát triển trên Granit miền Trung
TS 1,2 9,9 5848 26,0 2,6 9,3 11,6
DĐ <0,1 <0,36 <2,83 0,42 0,62 <0,51 <0,51
Đất phèn
TS 1,9 25,9 8823 26,0 12,4 23,4 21,4
DĐ 0,48 <0,36 19,8 14,5 1,14 <0,51 4,89
(Nguồn: Trần Công Tấu & Trần Công Khánh, 1998 [14])
Ghi chú:
- TS: Tổng số
- DĐ: Di động
18
Nghiên cứu của tác giả Lê Đức (1998) cũng chỉ ra rằng hàm lượng
KLN trong các loại đất khác nhau có giá trị thành phần nguyên tố khác nhau
phụ thuộc vào nguồn gốc đá mẹ. Trong đất Ferrasols phát triển trên đá vôi
hàm lượng các nguyên tố Cu, Mn, Mo tương ứng đạt: 52 mg/kg; 827 mg/kg;
2,51 mg/kg. Trên đất Ferrasols có nguồn gốc Gnai thì hàm lượng của Cu và
Mn có xu hướng ít hơn, tương ứng hàm lượng các nguyên tố này trong đất là
28 mg/kg và 758 mg/kg.[3]
Các kết luận tương tự cũng được Hồ Thị Lam Trà và Kazuhiko
nước thải của hai khu vực trên đều có chứa các KLN đặc thù trong quá tình
sản xuất, với hàm lượng vượt quá TCVN 5945/1994 đối với nước mặt loại B
(Pin Văn Điển, Hg vượt 9,04 lần; Orion – Hanel, Pb vượt 1,12 lần). Trong
trầm tích mương Hanel, 2 KLN có hàm lượng vượt quá hàm lượng nền là Pb
(3,3 – 10,25 lần); Hg (1,56 – 2,24 lần). Đất gần công ty Pin Văn Điển có hàm
lượng Zn cao hơn hàm lượng tối đa gây độc cho thực vật ở đất nông nghiệp,
theo tiêu chuẩn của Anh từ 1,33 – 1,79 lần.[10]
Bảng 7. Hàm lượng kim loại nặng trong đất tại khu vực
công ty Pin Văn Điển và Orion – Hanel
Đơn vị: mg/kg
Độ
Khu vực Văn Điển Khu vực Hanel
Cu Pb Zn Cd Hg Cu Pb Zn Cd Hg
0 – 20 31,42 32,63 268,25 0,985 0,122 21,34 27,93 44,50 0,312 0,078
20 - 40 25,54 25,28
256,0
8
0,910 0,096 18,22 21,46 39,25 0,275 0,034
(Nguồn: Lê Văn Khoa & cộng sự, 1999 [10])
Kết quả nghiên cứu của tác giả Nguyễn Ngọc Nông (2003) (bảng 8)
cho thấy rằng, hàm lượng của các nguyên tố Cd, Pb As trong đất ở Bắc Cạn
và ở Thái Nguyên càng lớn đối với vùng gần đô thị, khu công nghiệp và khu
dân cư tập trung. Tuy hàm lượng các nguyên tố chưa vượt quá TCCP nhưng
hàm lượng Cd, Pb, As khá cao trong vài loại đất ở vùng thành phố Thái
Nguyên đang là sự cảnh báo về môi trường.[12]
20
Bảng 8. Hàm lượng Cd, Pb, As trong đất ở Bắc Cạn và Thái nguyên
Đơn vị: mg/kg
Nguyên tố Bắc Cạn Thái Nguyên
Cd 0,46 – 1,05 0,78 – 1,59
69,68 mg/kg; Pb: 147,06 – 661,2 mg/kg; Zn: 23,6 – 42,3 mg/kg (thuộc loại
đất có hàm lượng Zn di động cao). Trong số 9 mẫu nước phân tích Pb có 7
mẫu vượt quá giới hạn cho phép dùng cho nước sinh hoạt (0,05 mg/l) từ 0,07
- 10,83 mg/kg chiếm 77,78 %; 5 mẫu vượt quá giá trị giới hạn nước dùng cho
các mục đích khác (0,1 mg/l). Môi trường bị ô nhiễm đã ảnh hưởng trực tiếp
đến năng suất cây trồng và đặc biệt là đến sức khoẻ của người dân trong xã.
[4]
Theo tài liệu thu thập được, tác giả Phạm Quang Hà và cộng sự (2000)
đã nghiên cứu về đất nông nghiệp ở làng nghề đúc nhôm, chì Văn Môn và đã
có kết luận như sau: Hàm lượng KLN trong đất nông nghiệp của làng nghề
này khá cao, trung bình hàm lượng Cu là 41,1 mg/kg (dao động từ 20,0 –
216,7 mg/kg); Pb là 39,7 mg/kg (dao động từ 20,1 – 143 mg/kg); Zn là 11,3
mg/kg (dao động từ 33,7 – 887,4 mg/kg).[6]
22
PHẦN 3
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Hiện trạng hàm lượng tổng số của các kim loại nặng (As, Cd, Pb, Cu,
Zn) trong môi trường đất tại xã Văn Môn - huyện Yên Phong - tỉnh Bắc Ninh.
- 23 mẫu đất được lấy tại các vị trí khác nhau trên toàn bộ đất nông
nghiệp, và đất dân sinh, vui chơi giải trí của xã Văn Môn (hình 1). Các thông
tin cơ bản của các mẫu đất nghiên cứu được trình bày ở bảng 9, trong đó:
+ Mẫu 1: Được lấy ở dạng bùn tại cống thải chung của xã, đây là nơi tiếp
nhận nguồn nước thải sinh hoạt và nước thải từ các lò đúc nhôm, chì của xã.
Đồng thời đây cũng là nơi cung cấp nước tưới cho các cánh đồng Bên Đông,
Đồng Năng, Khóm Nấm của xã.
+ Mẫu 2: Mẫu đất nghiên cứu được lấy ở dạng bùn tại ao Nấm thuộc
thôn Phù Xá. Cạnh ao Nấm có một đường mòn và nhà ở của các hộ dân cư có
hoạt động sản xuất đúc nhôm ngay tại nhà và bã thải của hoạt động sản xuất
này được đổ trực tiếp ra bờ ao. Ngoài ra, ao Nấm còn gần khu nghĩa trang,
Mẫu 13 Đất bùn Ao cá bãi Hồ Nông nghiệp 544708 2342166
Mẫu 14 Đất canh tác Đồng Mả Xây Nông nghiệp 544797 2341760
Mẫu 15 Đất canh tác Thôn Quan Độ Nông nghiệp 543836 2341552
Mẫu 16 Đất canh tác Cánh đồng Cầu Bống Nông nghiệp 544113 2341414
Mẫu 17 Đất canh tác Thôn Tiền Nông nghiệp 544107 2341648
Mẫu 18 Đất khu vực Khu di tích đền Bắc Dsinh, VCGT 544633 2341931
Mẫu 19 Đất khu vực Sân vận động Mẫn Xá Dsinh, VCGT 544774 2341881
Mẫu 20 Đất khu vực Chợ Văn Môn Dsinh, VCGT 544861 2341874
Mẫu 21 Đất khu vực Đình làng Mẫn Xá Dsinh, VCGT 544673 2341838
Mẫu 22 Đất khu vực Đầu làng Mẫn Xá Dsinh, VCGT 544357 2341823
Mẫu 23 Đất khu vực Trường mầm non Mẫn
Xá
Dsinh, VCGT 544328 2341865
Hình 1. Sơ đồ các điểm lấy mẫu đất tại xã Văn Môn – Yên Phong - Bắc
Ninh
24
25
Copyright: Tài liệu đại học ©