Nghiên cứu khả năng cố định kim loại nặng của than sinh học trên đất bạc màu trồng rau

1
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
ĐOÀN THU HÒA
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CỐ ĐỊNH KIM LOẠI NẶNG
CỦA THAN SINH HỌC TRÊN ĐẤT BẠC MÀU TRỒNG
RAU
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo : Chính quy
Chuyên ngành : Khoa học môi trường
Lớp : K9 - LTKHMT
Khoa : Môi Trường
Khoá học : 2013 – 2014
1
2
Giảng viên hướng dẫn: 1. ThS. Trần Viết Cường
2. ThS. Trương Thị Ánh Tuyết
Thái Nguyên, năm 2014
2
3
LỜI CẢM ƠN
Em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy ThS. Trần Viết Cường,
cán bộ Bộ môn Môi Trường Nông Thôn, Viện Môi Trường Nông Nghiệp
người thầy đã đã hướng dẫn, dạy bảo, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi
nhất để em có thể hoàn thành tốt khóa luận này.
Em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô ThS. Trương Thị Ánh Tuyết,
giảng viên khoa Môi Trường, Trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên là
người luôn quan tâm, giúp đỡ tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực
hiện khóa luận tốt nghiệp.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các cô, chú, anh, chị ở Bộ môn Môi

trường Nông thôn và Trung tâm Phân tích và Chuyển giao Công nghệ Môi
trường - Viện Môi Trường Nông Nghiệp, đã tạo mọi điều kiện để em có thể
thực hiện tốt khóa luận này .
Em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn chân thành đến các thầy cô
giáo Trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên nói chung và khoa Môi Trường
nói riêng đã truyền đạt và cung cấp kiến thức cho em trong suốt thời gian vừa
qua.
Em xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè đã luôn ủng
hộ, động viên và giúp đỡ em trong thời gian vừa qua.

Thái Nguyên, tháng 09 năm 2014
Sinh viên thực hiện
Đoàn Thu Hoà
3
4
4
5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 2.1: TSH làm từ gỗ cây phong, rơm, cỏ switchgrass, bã mía
Hình 3.1. Mô hình nhiệt phân gián tiếp
Hình 4.1: Biểu đồ thể hiện giá trị pH
H2O
và pH
KCl
của vật liệu trong thí
nghiệm
Hình 4.2: Biểu đồ thể hiện giá trị CEC của vật liệu trong thí nghiệm
Hình 4.3: Biểu đồ thể hiện giá trị các cation dễ tiêu của vật liệu
trong thí nghiệm
Hình 4.4: Đồ thị trọng lượng tươi các công thức TSH

Hình 4.5: Đồ thị trọng lượng khô các công thức TSH
Hình 4.6: Đồ thị chiều cao cây các công thức TSH
Hình 4.7: Đồ thị diện tích lá các công thức TSH
Hình 4.8: Đồ thị kim loại nặng tổng số trong rau
Hình 4.9: Hàm lượng kim loại trong đất sau thí nghiệm
5
6
6
7
DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG KHOÁ LUẬN
7
8
DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT
AAS Phương pháp phân tích phổ hấp phụ nguyên tử
BC Black Carbon
CEC Dung tích trao đổi cation của đất
FAO Tổ chức Lương Thực và Nông Nghiệp Liên Hợp Quốc
KLN Kim loại nặng
PAH Polycyclic aromatic hydrocarbons
PCP Phencyclidine
SD Độ lệch chuẩn
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
TSH Than sinh học
8
MỤC LỤC
9
10
PHẦN 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề

Rau là loại thực phẩm rất cần thiết cho con người. Không một loại thực
phẩm nào có thể thay thế vị trí quan trọng của cây rau trong khẩu phần ăn
hàng ngày. Trong những năm gần đây nhu cầu về cây rau ngày càng tăng,
người sản xuất đã không ngừng nâng cao năng suất nhờ áp dụng các tiến bộ
khoa học như phân bón, thuốc trừ dịch hại, các chất điều tiết sinh trưởng bên
cạnh việc áp dụng giống mới và thâm canh tăng vụ. Các hợp chất hoá học này
là một trong những nguyên nhân làm ô nhiễm nguồn đất từ đó trực tiếp hay
gián tiếp tác động xấu đến con người thông qua ăn uống. Chính vì vậy người
tiêu dùng rất lo ngại và quan tâm nhiều đến vấn đề an toàn thực phẩm đặc biệt
là sự tích luỹ kim loại nặng trong rau. Ô nhiễm kim loại nặng luôn là yếu tố
cản trở lớn nhất trong việc lựa chọn các vùng đất để sản xuất rau an toàn. Việc
ô nhiễm các yếu tố kim loại nặng như: Chì, cadimi, asen, thuỷ ngân, đồng,
kẽm… trong đất là nguyên nhân cơ bản dẫn tới dư lượng kim loại nặng vượt
mức cho phép trong các sản phẩm rau.
Phần lớn đất nông nghiệp ở nước ta là đất bạc màu với đặc tính chua,
nghèo kiệt chất dinh dưỡng, dung tích hấp thu thấp, thường khô hạn và chai
cứng, đất lại dễ bị tác động bởi quá trình rửa trôi, xói mòn… Do đó, đất bạc
màu cần thiết phải được cải tạo. Việt nam là một nước nông nghiệp, với 70%
dân số sinh sống ở nông thôn, trong đó 48% trực tiếp sản xuất nông nghiệp.
Diện tích đất nông nghiệp trên 26 triệu ha, tổng diện tích gieo trồng lúa cả
năm đạt khoảng 7,6 triệu ha. Hàng năm sản xuất 3 vụ lúa, xuất khẩu gạo đứng
top 3 trên thế giới, ngoài sản xuất ra lượng lớn gạo cho ăn uống và xuất khẩu
còn tạo ra một lượng phụ phẩm lớn. Bên cạnh đó, thói quen sử dụng phụ
phẩm của người dân đã thay đổi dẫn đến dư thừa một lượng rất lớn, tình trạng
phân hủy chất hữu cơ gây ô nhiễm nguồn nước, tạo ra khí CH
4
ô nhiễm không
khí, chất hữu cơ làm rửa trôi photpho trong môi trường đất. Một số vùng dân
10
11

cư nông thôn xem việc đốt phụ phẩm như là biện pháp giảm thiểu sự dư thừa
phụ phẩm nông nghiệp. Tuy nhiên, hoạt động này có một số hạn chế như gây
ô nhiễm khói bụi, các bệnh về hô hấp và gia tăng khí nhà kính trong khí quyển.
Than sinh học (TSH) là thuật ngữ dùng để chỉ các bon đen (black
carbon) hay còn có tên gọi là biochar được tạo ra từ quá trình nhiệt phân các
vật liệu hữu cơ trong môi trường không có ôxy hoặc nghèo ôxy để không xảy
ra phản ứng cháy. Không phải ngẫu nhiên mà than sinh học được các nhà
khoa học ví như “vàng đen” của ngành nông nghiệp. Sự đề cao này xuất phát
từ những đặc tính ưu việt của than sinh học trong việc cải thiện chất lượng đất
và tăng năng suất cây trồng, các bon trong than sinh học ở trạng thái khó phân
hủy trong môi trường đất nên bón than sinh học cũng là giải pháp cô lập các
bon trong đất, giảm phát thải khí nhà kính. Ngoài ra than sinh học còn được
sử dụng để xử lý ô nhiễm trong môi trường đất và môi trường nước bởi các
tác nhân như: kim loại nặng, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, với khả năng cố
định kim loại nặng trong đất, than sinh học sẽ hạn chế khả năng hút thu bởi
cây trồng. Nguồn nguyên liệu phụ phẩm từ canh tác lúa dồi dào như rơm rạ,
trấu, sẵn có tại các khu vực nông thôn hơn nữa giá thành rẻ và quy trình sản
xuất đơn giản. Việc sử dụng than sinh học để cải tạo môi trường đất được biết
đến như một giải pháp thân thiện với môi trường.
Hiện nay, các nghiên cứu về ứng dụng than sinh học trong canh tác
nông nghiệp cũng như ứng dụng chúng trong việc xử lý đất có vấn đề tại Việt
Nam còn hạn chế, để làm sáng tỏ hơn tác dụng của than sinh học sản xuất từ
phụ phẩm cây lúa đối với đất ô nhiễm kim loại nặng do đó tôi lựa chọn đề tài:
“Nghiên cứu khả năng cố định kim loại nặng của than sinh học trên đất
bạc màu trồng rau” để có cái nhìn rộng và sâu hơn tác dụng của TSH đối với
khả năng cố định kim loại nặng trong đất, cung cấp cơ sở khoa học cho việc
ứng dụng TSH nhằm cải tạo đất bạc màu và cải tạo ô nhiễm môi trường đất.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Xác định hiệu quả của TSH trong việc cố định kim loại nặng trên đất
bạc màu trồng rau.

11
12
1.3. Mục đích nghiên cứu
- Xác định một số tính chất vật lý, hoá học cơ bản của TSH.
- Xác định được ảnh hưởng của TSH đến sinh trưởng và năng suất
cây trồng.
- Xác định được hàm lượng kim loại nặng tích luỹ trong rau và kim loại
nặng còn lại trong đất của các công thức khi bón TSH với các tỉ lệ khác nhau
sau thí nghiệm.
1.4. Ý nghĩa của đề tài
- Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
Cung cấp cơ sở khoa học để đánh giá khả năng cố định kim loại nặng
trên đất bạc màu trồng rau. Tạo cơ sở ứng dụng TSH trong nông nghiệp để cải
tạo đất và xử lý ô nhiễm môi trường đất.
- Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất
TSH được sản xuất từ phụ phẩm nông nghiệp giúp người nông dân tận
dụng được nguồn phụ phẩm và thu được nguồn hữu cơ vô cùng lớn đồng thời
tránh gây ô nhiễm môi trường. Do vậy việc sử dụng TSH làm phân bón và cải
tạo đất, xử lý kim loại nặng đáp ứng được yêu cầu về mặt kinh tế và môi
trường. Khuyến cáo nông dân sử dụng TSH hợp lý cho một số loại đất để đảm
bảo năng suất và bảo vệ môi trường.
12
13
13
14
PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan đất bạc màu
Đất bạc màu là tên gọi của một loại đất có thành phần cơ giới nhẹ, màu
xám nhạt, nhiều cát, nghèo kiệt chất dinh dưỡng, giữ nước kém… Theo phân

loại của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO), đất bạc
màu thuộc nhóm Acrisols. Đất bạc màu là khái niệm dùng để chỉ loại đất mà
trong quá trình phát triển hàm lượng các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây
trồng bị giảm dần, dẫn tới năng suất cây trồng và hiệu quả kinh tế của quá
trình sản xuất giảm [11].
2.1.1. Sự hình thành và phân bố đất bạc màu
- Sự hình thành đất bạc màu
Đất bạc màu phân bố tập trung vùng trung du các tỉnh, nên còn gọi là
những cánh đồng trước núi, nằm trên độ cao trung bình 6-10m so với mặt
biển. Địa hình đại diện chung cho loại đất này là dốc thoai thoải hướng xuống
đồng bằng phù sa mới. Trên từng cánh đồng là ruộng bậc thang mấp mô gợn
sóng thường bị phân cắt bởi những dải đồi thấp hoặc ngòi suối. Tùy thuộc
nguồn gốc mẫu thổ, địa hình, chế độ canh tác v.v… mà hình thái phẫu diện có
khác nhau, song trong phẫu diện phổ biến thường có ba tầng rõ rệt [7]:
- Tầng bạc màu: Chính là những tầng canh tác dày 8-15cm, màu xám
trắng, cát pha hoặc thịt nhẹ, rời rạc, lắng chặt nhanh, chuyển lớp rõ rệt.
- Tầng đế cày: Dày 5-7cm, màu nâu vàng rất chặt thường có kết cấu
phiến mỏng, thịt nhẹ hoặc trung bình, ít chua hơn tầng mặt.
- Tầng đất nền: Màu loang lổ đỏ vàng, hơi chặt và thường ẩm, thịt trung
bình đến nặng, kết cấu lăng trụ, trong tầng này có nơi đã xuất hiện kết von đá ong.
- Nguồn gốc phát sinh
Đá mẹ: Phù sa cổ, các loại đá mẹ chua: Granit, liparit, phiến thạch, sa
thạch khi phong hóa có thành phần cơ giới nhẹ. Do điều kiện địa hình, khí
14
15
hậu và canh tác lạc hậu nên đất bị rửa trôi, thoái hóa tạo nên đất bạc màu
nghèo dinh dưỡng [7].
Địa hình: Nằm tiếp giáp giữa vùng trung du đồi núi thấp và đồng bằng
phù sa. Địa thế thường lồi lõm, lượn sóng, dốc thoải nên dễ bị bào mòn, rửa
trôi các chất màu mỡ [7].

Khí hậu: Nhiệt đới gió mùa, mùa hè mưa nhiều, tập trung, nhiệt độ bình
quân cao (khoảng 30-35
0
C từ tháng 5-10), mùa đông khô hanh và đông xuân
thường khô hạn. Độ ẩm lớp mặt đất dưới 60% khi mưa lại sình, dính nhão
nhoét [7].
Bóc lột đất: Đất hình thành do lạm dụng quá nhiều phân bón, đồng thời
sử dụng không đúng kỹ thuật canh tác cũng như việc sử dụng quá nhiều hóa chất
bảo vệ thực vật và canh tác lâu năm mà không cải tạo, cày xới đất [7].
- Sự phân bố đất bạc màu ở Việt Nam
Theo phân loại đất Việt Nam theo phương pháp của FAO-UNESCO
năm 1996 thì nhóm đất xám trên cả nước có: 19.970.642 ha, phân bố rộng
khắp trung du miền núi và rìa đồng bằng. Chia ra làm 5 loại: xám bạc màu
(Haplic Acrisol), xám có tầng loang lỗ (Plinthic Acrisol), xám glay (Gleyic
Acrisol), xám ferrlic (Ferralic Acrisol), xám mùn trên núi (Humic Acrisol),
trong đó xám bạc màu và xám ferralit chiếm diện tích nhiều nhất [7].
Đất xám bạc màu: Chủ yếu phát triển trên đất phù sa cổ, đá macma axit
và đá cát, phân bố chủ yếu ở Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, Trung du Bắc Bộ,
có diện tích trên 1.791.021 ha. Đất này có nhược điểm chua, nghèo chất dinh
dưỡng, thường bị khô hạn và xói mòn [7].
Đất xám có tầng loang lỗ: Diện tích khoảng 221.360 ha, tập trung chủ
yếu ở Trung du Bắc Bộ, đa số là nằm ở địa hình bằng phẳng, thoải hoặc lượng
song, độ dốc dưới 15
0
. Thành phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh, kaolinit,
haloizit, gozit [7].
Đất xám glay: Diện tích 101.471 ha, phân bố ở Trung du Bắc Bộ, Tây
Nguyên, Đông Nam Bộ, ở địa hình bậc thang, bằng, thấp, ít thoát nước. Đất
có thành phần cơ giới từ nhẹ đến trung bình. Phẫu diện đất có tầng đế cày và
tầng glay rõ ràng [7].

15
16
Đất xám feralit: Có diện tích lớn nhất trong nhóm đát xám 14.789.505
ha, được hình thành từ quá trình hình thành mùn, tích lũy sét và quá trình
felit. Loại đất chủ yếu tập trung ở trung du và miền núi. Đất xám feralit còn
được chia thành 5 đơn vị: Đất xám feralit trên đá phiến thạch sét (đất phụ có
diện tích lớn nhất 6.876.430 ha, hình thành trên đá mẹ: sét, phiến biến chất,
gnai, phiến mica, phân bố ở Việt Bắc, Tây Bắc, Trường Sơn, Tây Nguyên ),
Đất xám feralit trên đá macma axit (có diện tích 4.464.747 ha, phân bố Lào
Cai, Lạng Sơn, Vĩnh Phúc, Nghệ An, Quảng Trị…, đá mẹ hình thành đất
granit, riolit, thạch anh), Đất xám trên đá cát ( có diện tích 2.651.337 ha, phân
bố ở Bắc Giang, Bắc Ninh, Vĩnh Phúc, Nghệ An, Quảng Bình…, đá mẹ là cát
kết, phiến silic), Đất xám phát triển trên phù sa cổ (diện tích 455.402 ha, phân
bố ở nơi tiếp giáp giữa đồng bằng, trung du và miền núi như Hà Tây, Đồng
Nai, Đăc Lắc) [7].
Đất xám mùn trên núi: Diện tích 3.139.285 ha,có hàm lượng chất hữu
cơ cao, phân bố ở độ cao 700-1700-1800m so với biển, địa hình bị chia cắt,
dốc nhiều, tầng đất thường không dày. Loại đất này thường phát triển trong
điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm [7].
2.1.2. Tính chất đất bạc màu
• Tính chất vật lý [11]:
- Đất có thành phần cơ giới nhẹ, bị nén chặt, bí.
- Dung trọng: 1,5-1,6% (tầng canh tác), độ xốp < 40%.
- Dung trọng: 1,7-1,8 %, độ xốp 30-35% (tầng chuyển tiếp).
- Độ ẩm: Tầng đất 50-70cm đến 250cm thường xuyên bằng 80-100% so với độ
ẩm trữ cực đại nhưng đất bị nén chặt nên mùa khô chỉ từ 21-24%.
- Sức ẩm đồng ruộng: 2-31%.
- Độ ẩm cây héo: 5-7%.
- Độ thấm nước lớp đất mặt 68mm/giờ; lớp đất sâu 25mm/giờ.
• Tính chất hóa học [2]:

- Dinh dưỡng trong đất rất nghèo nàn về tất cả các yếu tố dinh dưỡng, cả dạng
tổng số và dễ tiêu.
16
17
- Khả năng hấp phụ trao đổi, độ no bazơ thấp (CEC=3-5 mg/100g đất, V=45-
50%).
- Do quá trình khoáng hóa xảy ra mạnh nên hàm lượng chất hữu cơ trong đất
thấp (thường <1).
- Do Al
3+
cao, làm đất chua.
Qua các số liệu minh họa trên cho thấy đất bạc màu là loại đất xấu cần
phải cải tạo, nghiên cứu cải tạo loại đất này là một công tác quan trọng, cấp
thiết cần được tiến hành toàn diện.
2.1.3. Các biện pháp cải tạo đất bạc màu
Có nhiều biện pháp để cải tạo đất bạc màu, dưới đây là một số biện
pháp thường được áp dụng [13]:
- Cày sâu: Tình trạng chung của đất bạc màu là độ sâu tầng canh tác thường
mỏng và rời rạc, việc tăng dần độ cày sâu là mở rộng phạm vi hoạt động của
rễ cây trồng, tăng thêm hàm lượng chất dinh dưỡng tích lũy ở tầng đế cày là
hết sức quan trọng. Có thể kết hợp việc cày sâu cùng với tăng phân bón thì sẽ
có năng suất cao hơn. Theo những thí nghiệm của Viện khoa học Nông
nghiệp Việt Nam (1960-1965), mức cày sâu thích hợp là lật hết lớp đất vùng
đất đế cày lên khoảng 18cm, nếu nhiều phân bón có thể cày sâu hơn.
- Bón phù sa sông: Đây là một trong những biện pháp cải tạo đất bạc màu có
hiệu nghiệm. Lấp phù sa sông, giải phóng được lòng sông, hạ được mức
nước, đỡ công đắp đê, mặt khác làm cho ruộng thêm màu mỡ. Nhưng nó còn
phụ thuộc vào điều kiện cơ giới hóa, phương tiện vận chuyển.
- Biện pháp thủy lợi: Do đất có thành phần cơ giới nhẹ lại chặt nên độ ẩm tối đa
đồng ruộng thấp so với nhiều loại đất khác nhau. Tuy nhiên, độ ẩm hữu hiệu

lại tương đối cao, độ ẩm cây héo cũng thấp, do lượng nước khuếch tán khá
nhiều, đặc điểm này nói lên khả năng huy động nước của cây tương đối lớn
song mặt khác, khả năng giữ nước lại rất hạn chế.
- Luân canh tăng vụ cây trồng: Đây là biện pháp kĩ thuật nhằm đạt hiệu quả
thu nhập cao trên cùng một đơn vị diện tích canh tác, góp phần bảo vệ và bồi
dưỡng cải tạo đất bằng cách trả lại độ màu mỡ lâu dài cho đất bạc màu thông
17
18
qua hệ thống cây trồng được bố trí hợp lý và có đầu tư thâm canh. Luân canh
cây họ đậu còn giúp cải thiện độ phì nhiêu của đất do sự cố định đạm của
nhiều vi khuẩn nốt sần từ bộ rễ của cây.
- Tăng cường bón chất hữu cơ: Trong đất bạc màu hàm lượng mùn rất
thấp, vì vậy việc bón phân hữu cơ sẽ cho hiệu quả hơn.
- Bón vôi: Đối với đất bạc màu, nếu bón vôi với liều lượng thích hợp có
thể tăng năng suất lúa từ 8-24%. Lượng vôi thích hợp là trung hòa 0,15-0,25
độ chua thủy phân vào khoảng 500-1000kg/ha như vậy ta có thể tăng từ 50-
60kg thóc. Xây dựng chế độ canh tác hợp lý, đưa cây họ đậu vào thành phần cơ
cấu cây trồng nhằm bồi dưỡng đất. Tăng cường xới xáo làm cho đất tơi xốp.
2.2. Tổng quan ô nhiễm kim loại nặng trong đất
2.2.1. Khái niệm kim loại nặng và đất bị ô nhiễm do KLN
Kim loại nặng (KLN) là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn
5g/cm
3
. KLN được được chia làm 3 loại: Các kim loại độc (Hg, Cr, Pb, Zn,
Cu, Ni, Cd, As, Co, Sn…), những kim loại quý (Pd, Pt, Au, Ag, Ru…), các
kim loại phóng xạ (U, Th, Ra, Am,…) [9].
Đất bị ô nhiễm KLN là khả năng tích lũy KLN trong đất vượt quá tiêu
chuẩn cho phép gây độc đối với con người, sinh vật và đất.
Các KLN thường là nguồn gây độc nguy hiểm đối với hệ sinh thái đất,
chuỗi thức ăn và con người. Những KLN có tính độc cao và nguy hiểm là

thủy ngân (Hg), cadimi (Cd), chì (Pb), niken (Ni). Các KLN có tính độc mạnh
là asen (As), crom (Cr), mangan (Mn), kẽm (Zn) và thiếc (Sn) [6].
Trên thực tế, các KLN nếu ở hàm lượng thích hợp rất cần cho sự sinh
trưởng và phát triển của thực vật, động vật và con người. Nhưng nếu chúng
tích lũy nhiều trong đất thì lại rất độc hại [12].
2.2.2. Các dạng tồn tại của KLN trong đất
Khi nghiên cứu sự tích luỹ của kim loại nặng trong đất mà chỉ xem xét
hàm lượng tổng số thì chưa thể đánh giá đúng độ độc của chúng đối với con
người và các loài động thực vật cũng như chiều hướng biến đổi của chúng ở
18
19
trong đất. Chúng có thể tồn tại trong đất ở nhiều dạng khác nhau nhưng chủ
yếu ở các dạng sau đây: Dạng linh động,liên kết với chất hữu cơ, liên kết với
gốc cacbonat, với oxit sắt, oxitmangan [6].
- Dạng linh động: Các kim loại nặng được hấp phụ trên bề mặt các hạt đất (hạt
sét, các oxit sắt và oxit mangan bị solvat hoá, các axit mùn). Đây là dạng
mà cây trồng dễ hấp thu trong quá trình hút dinh dưỡng và nước vào cơ thể.
- Dạng liên kết cacbonat: Các kim loại nặng tồn tại dưới dạng các muối
cacbonat (CO
3
2-
) trong đất. Sự tồn tại và liên kết của các dạng này phụ thuộc
rất nhiều vào pH của đất cũng như lượng cacbonat trong đất.
- Dạng liên kết oxit sắt, oxit mangan: Dạng này dễ hình thành do các oxit sắt và
oxit mangan tồn tại trong đất như kết von đá ong, vật liệu gắn kết giữa các hạt
đất. Dạng này dễ loại bỏ dưới điều kiện khử.
- Dạng liên kết với chất hữu cơ: KLN liên kết với các chất hữu cơ khác nhau
trong đất như: sinh vật đất, sản phẩm phân giải của chất hữu cơ, chất hữu cơ
bao phủ bên ngoài hạt đất,… Do đặc tính tạo phức và peptit hoá của các chất
hữu cơ làm cho các kim loại tích luỹ lại trong đất (các chất hữu cơ bị oxy hoá,

phân giải dẫn đến sự giải phóng các KLN vào đất).
- Dạng còn lại: Bao gồm các KLN nằm trong cấu trúc tinh thể của các khoáng
vật nguyên sinh và thứ sinh. Dạng này rất khó giải phóng ra môi trường dưới
các điều kiện tự nhiên bình thường. Do tác dụng của các quá trình phong hoá,
đặc biệt là phong hoá hoá học và phong hoá sinh học mà các KLN dần dần
được giải phóng ra môi trường đất.
2.2.3. Hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất ở Việt Nam
Ở Việt Nam những nghiên cứu bước đầu về KLN trong đất đã chỉ ra
hàm lượng của các nguyên tố KLN (Cu, Pb, Zn, Cd,…) trong đất phụ thuộc
nhiều vào nguồn gốc đá mẹ và mẫu chất hình thành nên các loại đất đó. Các
tác giả Trần Công Tấu và Trần Công Khánh (1998) đã công bố hàm lượng
KLN dạng tổng số và dễ tiêu ở tầng đất mặt 0 – 20 cm của một số loại đất: đất
feralit, đất phù sa, đất xám, đất phèn… đã đưa ra 7 độc tố (Co, Cr, Fe, Mn,
19
20
Ni, Pb, Zn) tập trung chủ yếu ở hai loại đất chính ở Việt Nam, trong đó
đất feralit có hàm lượng các nguyên tố (trừ Pb) cao nhất (Trần Công Tấu,
1998) [14].
20
21
Bảng 2.1: Hàm lượng KLN trong tầng đất mặt ở một số loại đất Việt Nam
Đơn vị: mg/kg
Loại đất Dạng Co Cr Fe Mn Ni Pd Zn
Đất Feralit
TS
1
59,5 257,6 125091 1192 227,1 9,0 81
DĐ
2
0,46 <0,36 <0,83 55,5 0,96 <0,51 <0,51

Đất phù sa
ĐBSCL
TS 6,1 30,8 17924 239 18,6 21,9 36,2
DĐ 0,52 <0,36 1,45 134,7 <0,57 <0,51 1,1
Đất phù sa
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
TS 1,2 9,9 5848 26 2,6 9,3 11,6
DĐ <1,1 <0,36 <2,83 0,42 0,62 <0,51 <0,51
Đất phèn
TS 1,9 25,9 8823 26 12,4 23,4 21,4
DĐ 0,48 <0,36 19,8 0,45 1,14 <0,51 4,89
(Nguồn: Trần Công Tấu, Trần Công Khánh, 1998)
Theo Phạm Quang Hà và cs, hàm lượng các kim loại nặng trong đất
Việt Nam đều nằm dưới ngưỡng tiêu chuẩn cho phép TCVN-2002. Tuy nhiên
nước thải từ các làng nghề truyền thống, khu công nghiệp và đô thị lớn đã
thấy xuất hiện ô nhiễm kim lọai nặng nên cần chú ý đến ô nhiễm đất và có
biện pháp đề phòng trên một số địa bàn [7].
Bảng 2.2: Hàm lượng kim loại nặng trong ba nhóm đất chủ yếu ở Việt Nam
Đơn vị: mg/kg
Kim loại Đất phù sa Đất xám Đất đỏ TCVN- 2002
Cu 30,6 16,6 46,8 70
Cd 0,85 0,48 1,24 2
Pb 34,6 20,6 21,8 70
1 TS: Tổng số
2 DĐ: Di động
21
22

Mn 490,6 167,1 864,8
Zn 87,0 30,5 107,0 200
Hg 0,53 0,09 0,26
Nguồn: Phạm Quang Hà (2002-2003)
• Nguyên nhân
 Nguồn gốc tự nhiên
Trong các khoáng vật hình thành nên đất thường chứa một hàm
lượng nhất định KLN như đá macma (chứa Mn, Co, Ni, Cu, Zn,), đá nham
thạch (chứa Cu),… [3].
 Nguốn gốc nhân tạo
- Ô nhiễm do chất thải sinh hoạt
Ở các thành phố lớn, chất thải rắn sinh hoạt được thu gom, tập trung,
phân loại và xử lý chủ yếu bằng chôn lấp, bùn từ hệ thống thu gom nước và
nước rỉ từ các hầm ủ và bãi chôn lấp có tải lượng ô nhiễm chất hữu cơ rất
cũng như các KLN: Cu , Zn, Pb, Al, Fe, Cd, Hg và cả các chất như P, N,…
cũng cao. Nước rỉ này sẽ ngấm xuống đất gây ô nhiễm đất và nước ngầm [3].
- Ô nhiễm do chất thải công nghiệp
Các hoạt động công nghiệp rất phong phú và đa dạng, chúng có thể là
nguồn gây ô nhiễm đất một cách trực tiếp hoặc gián tiếp. Nguồn gây ô nhiễm
trực tiếp khi chúng được thải trực tiếp vào môi trường đất, nguồn gây ô nhiễm
gián tiếp là chúng được thải vào môi trường nước, môi trường không khí
nhưng do quá trình vận chuyển, lắng đọng chúng di chuyển đến đất và gây ô
nhiễm đất [3].
- Ô nhiễm do chất thải nông nghiệp
Áp lực tăng dân số đòi hỏi nhu cầu tăng lương thực, thực phẩm ngày
càng tăng và phải tăng cường khai thác độ phì nhiêu của đất bằng nhiều biện
pháp: Tăng cường sử dụng hóa chất như phân bón vô cơ, thuốc trừ sâu, diệt
cỏ, sử dụng chất kích thích sinh trưởng làm giảm thất thoát và tạo nguồn lợi
cho thu hoạch, mở rộng các hệ tưới tiêu. Tuy nhiên, trong phân bón và thuốc
22

23
BVTV thường có sẵn KLN và chất khó phân hủy, khi tích lũy đến một giới
hạn nhất định, chúng sẽ thành chất ô nhiễm.
Phân bón được chế biến từ rác thải đô thị, phế phẩm sản xuất có chứa
nhiều KLN và các vi sinh vật gây hại. Phân chuồng lại chứa một lượng lớn vi
khuẩn, nấm, và các mầm bệnh khác [3].
23
24
2.2.4. Tác động của KLN tới môi trường
- Các KLN có tác động hình thành hay làm xuất hiện nhiều loại khoáng
(VD: As có ái lực mạnh có khả năng hình thành hay làm xuất hiện khoảng
hơn 200 loại khoáng vật.) [1].
- Các KLN tồn tại dưới nhiều trạng thái và trong nhiều dạng hợp chất
khác nhau, dễ gây tác động xấu tới cấu trúc đất ở những điều kiện nhất
định [1].
- Ảnh hưởng tới pH của môi trường đất [9].
- Có tác động qua lại tới một số nguyên tố khác và với hệ sinh vật trong môi
trường đất [9].
- Các KLN (Cd, As, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn) có mặt ở nồng độ cao trong
đất có thể làm giảm khả năng nảy mầm, sinh trưởng và năng suất cây trồng,
giảm các hoạt động có lợi của vi sinh vật đất (VD: vi khuẩn), giảm sự sống và
tái sinh của động vật đất (VD: giun) và làm giảm chất lượng nông sản, thực
phẩm phục vụ vật nuôi và con người [8].
- Trong đó có cadimi và asen có điểm bất thường là nồng độ trong cây
gây độc cho con người thấp hơn nhiều nồng độ mà cây bị độc. Trong khi đó
đối với các kim loại khác, nồng độ độc ở cây trồng thấp hơn nồng độ đối với
con người. Điều này đã tạo nên khả năng là Cd và As nguy hiểm hơn đối với
sức khỏe con người so với các loại kim loại khác [8].
- Khi nồng độ các KLN trong rau vượt quá giới hạn cho phép như: của Cu là
10 mg/kg, Zn là 20 mg/kg, Cd là 1 mg/kg, Pb là 100 mg/kg thì sẽ gây nguy

hiểm đến sức khỏe con người (tiêu chuẩn của Bộ NN & PTNT. Quy định tạm
thời về sản xuất rau an toàn 28/04/1988) [14].
2.2.5. Một số phương pháp xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng
Trên thế giới hiện nay đã có nhiều phương pháp xử lý ô nhiễm KLN
được áp dụng với quy mô và mức độ khác nhau. Sau đây là một số phương
pháp chính xử lý đât ô nhiễm đã và đang được áp dụng trên thế giới [3].
- Phương pháp xử lý đất ô nhiễm bằng thực vật
24
25
Từ năm 1990 trở lại đây, phương pháp sử dụng thực vật để xử lý ô
nhiễm đã được giới thiệu như loại công nghệ thương mại. Công nghệ này
được đánh giá là có nhiều ưu điểm nổi trội: Dễ thực hiện, không đòi hỏi trình
độ kỹ thuật cao, chi phí xử lý thấp và đặc biệt là thân thiện với môi trường.
Tuy nhiên hạn chế của công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm là trong tự nhiên có
rất ít loài thực vật hội tụ đủ các tiêu chí cơ bản như: Phát triển được môi
trường đất ô nhiễm, sinh trưởng nhanh, sinh khối cao, có khả năng hấp thụ
được các chất ô nhiễm với nồng độ cao, biên độ sinh thái rộng và không có
nguy cơ trở thành sinh vật ngoại lai [3].
- Phương pháp xử lý đất bằng nhiệt
Nguyên lý cơ bản của phương pháp này là làm bay hơi ở nhiệt độ cao
(> 800
0
C) các KLN. Tuy nhiên, hầu hết các KLN này thường tồn tại ở pha
rắn, ít di chuyển và hoà tan trong dung dịch đất do các cơ chế hóa học và vật
lý. Do vậy chi phí xử lý phụ thuộc vào loại đất, hàm lượng nước trong đất và
loại chất ô nhiễm. Ước tính từ 100 - 150 USD/tấn [1].
- Phương pháp xử lý đất bằng tách chiết, phân cấp cỡ hạt
Phương pháp này dựa vào việc rửa các KLN ra khỏi đất. Quá trình rửa
tập trung vào việc di dời các KLN và các hợp chất chứa KLN. Quá trình này
có thể được tiến hành với một vài loại tác nhân rửa khác nhau như các axit vô

cơ (HCl, H
2
SO
4
với pH=2), các axit hữu cơ (axit acetic, axit lactic…), các tác
nhân tạo phức (EDTA - axit Etylen Diamin Tetraaxetic, DTPA - axit Dietylen
Triamin Pentaacetic…) và sự kết hợp cả ba loại tác nhân trên. Do KLN có
nhiều trong các cấp hạt mịn, nhất là sét và hữu cơ nên việc phân cấp cỡ hạt
cho phép xử lý đạt hiệu quả cao hơn [3].
- Phương pháp xử lý đất bằng điện
Phương pháp xử lý đất bằng điện là phương pháp làm sạch dựa trên quá
trình xảy ra khi có dòng điện một chiều phát ra giữa catot và anot được đặt
ở một vị trí thích hợp trong đất. Sự di chuyển của các ion và các phần tử
mang điện tích về các cực khác nhau được hình thành. Có 3 hiện tượng di
chuyển liên quan như sau:
25