Khảo sát hiện trạng và biện pháp giảm sự tích lũy Cadimi, Asen trên cây trồng ở huyện An Phú, tỉnh An Giang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG








NGUYỄN VĂN CHƯƠNG






KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG VÀ BIỆN PHÁP
GIẢM SỰ TÍCH LŨY CADIMI, ASEN CỦA
CÂY TRỒNG Ở AN PHÚ-TỈNH AN GIANG





LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT
Mã ngành: 62 62 15 01

2014




TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG








NGUYỄN VĂN CHƯƠNG

KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG VÀ BIỆN PHÁP
GIẢM SỰ TÍCH LŨY CADIMI, ASEN CỦA
CÂY TRỒNG Ở AN PHÚ-TỈNH AN GIANG





LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT
Mã ngành: 62 62 15 01



CÁN BỘ HƯỚNG DẪN




GS. TS. NGÔ NGỌC HƯNG

2014


-i
-

LỜI CẢM TẠ

Xin Chân Thành đến cha mẹ đã sinh thành dưỡng dục nuôi dạy và tạo
mọi điều kiện tốt nhất cho con khôn lớn như ngày nay, các anh chị và các em
đã ủng hộ cho tôi học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
Xin được gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo, quý Thầy Cô của trường đại
học Cần Thơ, đặc biệt là Thầy Cô chuyên ngành Khoa học đất, những người
đã trực tiếp giảng dạy, hướng dẫn cung cấp cho tôi những kiến thức quí báo,
bổ ích rất nhiều về lĩnh vực chuyên ngành Khoa học đất.
Xin gửi đến các bạn lớp Khoa học đất K19, K18 trồng trọt, K19 khoa
học môi trường và các bạn nghiên cứu sinh ngành Khoa học đất khóa 2009,
2010, 2011 và 2012 lời cảm ơn sâu sắc đã giúp đở chân thành trong suốt thời
gian học tập.
Lời chân thành cám ơn đến các anh tại Trung tâm Phát triển Nông thôn
huyện An Phú, tỉnh An Giang đã giúp đỡ cho Tôi trong thời gian thực hiện thí
nghiệm và thu mẫu tại các xã trong huyện.
Chân thành cám ơn Ban lãnh đạo trường Đại học An Giang đã tạo điều
kiện thời gian cũng như thiết bị phân tích cho Tôi trong thời gian học tập và
thực hiện luận án.
Đặc biệt, tôi xin gửi đến
GS.TS. Ngô Ngọc Hưng là người trực tiếp hướng dẫn, chỉ dạy tận tình về
chuyên môn, giúp tôi đạt được rất nhiều về kiến thức mới trong lĩnh vực
nghiên cứu và thực hiện đề tài tốt nghiệp.

Xin nhận lời cám ơn sâu sắc nhất!

Nguyễn Văn Chương






-ii
-

NGUYỄN VĂN CHƯƠNG, 2014.“Khảo sát hiện trạng và biện pháp giảm sự
tích lũy cadimi, asen của cây trồng ở An Phú, tỉnh An Giang”. Luận án tiến sỹ
chuyên ngành Khoa học đất, Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng,
Trường Đại học Cần Thơ.
Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Ngô Ngọc Hưng
TÓM LƯỢC
Ngày nay, ô nhiễm asen (As) trong giếng khoan đã được cảnh báo rất
nhiều huyện trong tỉnh An Giang. Các kết quả nghiên cứu mẫu đất trước đây ở
vùng An Phú cũng cho thấy hàm lượng cadimi (Cd) trong đất vượt ngưỡng
cho phép gấp nhiều lần so với tiêu chuẩn thế giới. Đây là vần đề cần được
nghiên cứu. Các thí nghiệm được thực hiện trong đề tài này nhằm đạt các mục
tiêu cụ thể như sau: (i) Đánh giá thực trạng hàm lượng As và Cd trong môi
trường nước và đất sử dụng trồng trọt tại huyện An Phú tỉnh An Giang; (ii)
Xác định một số đặc tính đất ảnh hưởng sự tích lũy và xây dựng phương trình
hồi qui ước đoán lượng As, Cd trong đất An Phú; (iii) Đánh giá ảnh hưởng và
hiệu quả kinh tế của nguồn nước tưới, biện pháp tưới và bón vôi lên sự hấp thu
và tích lũy As và Cd trong bắp, lúa và đậu xanh.
Kết quả nghiên cứu cho thấy tất cả các mẫu nước giếng khoan ở huyện

An Phú có hàm lượng trong khoảng từ 97,5 µg/l đến 469 µg/l, vượt mức cho
phép theo tiêu chuẩn Việt Nam và WHO (<10 µg/l), tất cả các xã nghiên cứu
đều có sử dụng nước giếng khoan để tưới cho cây trồng (69,6%). Nghiên cứu
cũng cho thấy As và Cd trong đất nông nghiệp tại An Phú có mối tương quan
chặt chẽ với hàm lượng As trong nước giếng khoan sử dụng tưới cho cây
trồng, hàm lượng lân dễ tiêu, lân tổng số và pH đất canh tác. Phương trình hồi
qui được xác định để ước đoán As trong đất canh tác An Phú theo thứ tự là:
Y= 0,08X
1
+ 7,07X
2
+ 0,47X
3
+ 32X
4
- 46,4 (R
2
= 0,86***) với Y là As trong
đất (mg/kg); X
1
là hàm lượng As trong nước giếng (µg/L); X
2
là pH; X
3
là lân
dễ tiêu (mgP/kg); X
4
là lân tổng số (%P
2
O

5
). Phương trình ước đoán Cd trong
đất là Y = 111X
1
– 1,36X
2
+ 1,6X
3
– 571(R
2
=0,77***); với Y là Cd trong đất
(µg/kg); X
1
là pH; X
2
là lân dễ tiêu (mgP/kg); X
3
là lân tổng số ((%P
2
O
5
).
Tất cả các mẫu đất trồng lúa, bắp và đậu xanh trong đê có hàm lượng As
và Cd cao hơn ngoài đê từ 1,5 đến 2 lần. Đất trồng bắp, lúa và đậu xanh trong
đê cũng như ngoài đê có hàm lượng As trung bình từ 12,6 đến 31,8 mg/kg và
hàm lượng Cd trung bình dao động từ 31,7 đến 141 µg/kg cho đất lúa, đất đậu
xanh và đất bắp. Thí nghiệm nhà lưới cho thấy, mặc dù không có sự khác biệt
về năng suất khi trồng trên 3 loại đất khác nhau, nhưng hàm lượng Cd và As
trong hạt, thân của lúa, bắp và đậu xanh đều đạt cao nhất khi trồng trên loại

-iii
-

đất trong đê của An Phú. Biện pháp tưới khô ngập luân phiên (AWD) trên lúa
làm giảm hàm lượng Cd và As trong hạt so với biện pháp tưới ngập liên tục
(CF) trên đất “An Phú trong đê”. Nghiệm thức bón 5 tấn vôi/ha trên đất “An
Phú trong đê” làm tăng số hạt trên bông của cây lúa (trung bình hạt/bông), số
hạt/trái của bắp và trọng lượng 100 hạt của đậu xanh khác biệt thống kê mức
độ 1% (P < 0.01).
Kết quả thí nghiệm ngoài đồng bố trí trên ruộng nhiễm As và Cd cho
thấy Hàm lượng As và Cd trong hạt của cây lúa, bắp và đậu xanh tưới nước
giếng khoan luôn cao hơn tương ứng 56,9 và 46,3% so với tưới bằng nước
sông. Đối với cây lúa, tưới AWD làm giảm hàm lượng As và Cd trong hạt lúa
so với lúa ngập liên tục lần lượt là 35,1 và 30,1%. Hàm lượng As, Cd trung
bình trong thân và hạt của lúa, bắp và đậu xanh ở nghiệm thức bón vôi (5
tấn/ha) đều thấp hơn hàm lượng As, Cd trong thân và hạt của lúa, bắp, đậu
xanh so với nghiệm thức không bón vôi. Lượng bón vôi 5 tấn vôi/ha có ảnh
hưởng rõ rệt đến năng suất của cây lúa, bắp và đậu xanh tăng lên tương ứng
17,9%, 15,5% và 12,7% so với không bón vôi. Ngược lại với xu hướng trên,
lượng Cd trong hạt lúa, bắp và đậu xanh giảm tương ứng 48,4; 43,6; 40,6% và
hàm lượng As giảm tương ứng 50,7; 40 và 40,8% so với không bón vôi.
Lợi nhuận khi canh tác lúa bằng biện pháp AWD cao hơn so CF là
5,21% mặc dù năng suất không thay đổi. Năng suất của cây lúa khi canh tác
CF tưới nước giếng khoan và nước sông có bón vôi cao hơn so với không bón
vôi lần lượt là 23,6% và 12,7%. Tương tự, canh tác lúa AWD tưới nước giếng
khoan và nước sông có bón vôi thì năng suất cao hơn so với không bón vôi lần
lượt là 25,9% và 11,5%. Năng suất thu được của cây bắp tưới nước giếng
khoan và nước sông có bón vôi cao hơn cây bắp trồng không bón vôi lần lượt
là 21,9% và 9,32%. Tương tự, năng suất thu được của đậu xanh tưới nước

giếng khoan và nước sông có bón vôi cao hơn không bón vôi lần lượt là 15,8%
và 8,69%. Cần nghiên cứu nhiều mức độ vôi bón và lượng vôi lưu tồn trong
đất cho các vụ mùa tiếp theo nhằm khuyến cáo cho người dân có một biện
pháp canh tác an toàn và hiệu quả trên đất trồng ô nhiễm As và Cd.
Từ khóa: Cd, As, An Phú, nước giếng khoan, trong đê, ngoài đê.






-iv
-

Nguyen Van Chuong (2014), “Survey and research on mitigating of plant
uptake of Cadmium and Arsenic in An Phu district, An Giang”.
Doctoral Thesis in Soil Science at College of Agriculture and Applied
Biology, Can Tho University.
Supervisor: Prof. Dr. Ngo Ngoc Hung
ABSTRACT
Arsenic (As) contamination in deep-well water has presently been
warned in some areas of An Giang province. The previous studies in An Phu
district showed that the level of Cadmium (Cd) in soils was also many folds
higher than international standards that need to be studied; particularly in land
use and water supply in agricultural production. The objectives of this research
were to: (i) evaluate the situation of As and Cd contain in soil and well water
from cultivated lands in An Phu District, An Giang province; (ii) to determine
a number of soil properties affect the accumulation Cd and As content and
establish regression for estimating Cd and As in An Phu soil; And (iii)
evaluate the impact and economic efficiency of irrigation waters, irrigation

and liming methods on the uptake and accumulation of As and Cd in maize,
rice and green beans.
The survey studies indicated that all of deep-well water samples were
contaminated with As from 97,5 µg/l to 469 µg/l in An Phu district. These
levels exceed Vietnamese and WHO standards (<10 µg/l), and all studied
communes used deep-well water for watering their crops (69,6%). There was
linearly correlated between As and Cd content in arable land with As
contamination water, pH, total phosphorus, dissolved phosphorus in soils.
Regression equations that were determined to estimate the As and Cd in An
Phu arable land are: Y= 0,08X
1
+7,07X
2
+ 0,47X
3
+ 32X
4
- 46,4 (R
2
= 0,86***)
with Y, X
1
,X
2
, X
3
, X
4
are the As content in soils (mg/kg), As content in deep-
well water (µg/l), pH, available phosphorus (mgP/kg), total phosphorus

(%P
2
O
5
) in soils; And Y = 111X
1
– 1,36X
2
+ 1,6X
3
– 571(R
2
=0,77***); with
Y, X
1
,X
2
, X
3
, Cd content in soil (µg/kg), pH, available phosphorus (mgP/kg),
total phosphorus (%P
2
O
5
) in soils, respectively.
The As and Cd averages of rice, corn and green beans soil samples inside
dikes were higher than outside dikes from 1,5 to 2 times. The averages of As
levels of arable land samples inside and outside dikes of An Phu district were
from 12,6 to 31,8 mg/kg. The averages of Cd levels of soil samples inside and
outside dikes of An Phu district were from 31,7 to 141 µg/kg (for soils of corn,

-v
-

rice and green bean). The experiment conducted in the green house indicated
that there was not different yield of cultivated crops growing on 3 soil types,
but Cd and As levels in grains and stems of rice, maize and mung bean were
all the highest at inside dike soil treatments. AWD applied in rice cultivation
reduced the levels of As and Cd in cultivated grains and compared with the
CF. When applied 5 tons of lime per ha reduced As and Cd levels at 45,1 and
54,9% compared with treatment without lime apllication and signicigantly
increased the grains/arista, cob corns/fruit and weight of 100 seeds of mung
bean (P<0.01).
The resuls of on-farm research conducted on As and Cd contaminated
fields showed that As and Cd levels in grain of maize, rice and mung bean
were higher at 56,9 and 46,3% deep-well water treatments compared with
river water use treatments. The As and Cd levels in rice grains were lower at
35,1 and 30,1% AWD treatments compared with CF treatments. The results
showed that, when applied lime at 5 tons/ha had a significant effect on the
growth and yield of rice, corn and green beans. Productivity of the rice, corn
and green beans that increased to 17,9; 15,5 and 12,7%, respectively,
compared without liming. In contrast, amount of Cd and As in the grains of
rice, corn and green beans which decreased 48,4; 43,6; 40,6% and 50,7; 40;
40,6%, respectively, compared without liming.
The profitability of AWD treatments on rice increased by 5,21%
compared with CF treatments in spite of unchanged productivity. Moreover,
the results showed that, when applied lime at 5 tons/ha had a significant effect
on the productivity of rice, the productivity of CF treatments watered by
groundwater water and river water were higher respectively at 23,6% and

12,7%, compared without liming. Similarly, the productivity of AWD
treatments on rice that irrigated by deep-well water and river water with lime
at 5 tons/ha were higher respectively at 25,9% and 11,5%, compared without
liming. The productivity of AWD treatments on rice that irrigated by deep-
well water and river water with lime at 5 tons/ha were higher respectively at
25,9% and 11,5%, compared without liming. The productivity of liming
treatments on maize and green beans that irrigated groundwater and river
water increased respectively by 21,9%; 9,32%; 15,8% and 8,69%, compared
without liming. Necessary to study many levels of lime and residual lime in
the soil for the next crops. It recommend that people have safe farming
methods and effects on soils of As and Cd contamination.
Key words: Cd, As, An Phu district, deep-well water, inside dike,
outside dike.


-vi
-

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu “Khảo sát hiện trạng và biện
pháp giảm sự tích lũy cadimi, asen của cây trồng ở An Phú, tỉnh An Giang”
này là của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và
chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.



Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Chương





-vii
-

MỤC LỤC

Nội dung Trang
Trang phụ bìa
Lời cảm tạ i
Tóm lược ii
Abstract iv
Lời cam đoan vi
Mục lục vii
Danh mục các hình xi
Danh mục các bảng xii
Danh sách chữ viết tắt xvi
Chương 1: MỞ ĐẦU 1
1.1 Tính cấp thiết của luận án 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2
1.4 Giới hạn của đề tài 3

1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3
Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 4
2.1
Tổng quan về nước giếng khoan và ô nhiễm KLN trong nước
4
2.1.1

Nước giếng khoan 4
2.1.2

Nước bị ô nhiễm kim loại nặng 4
2.2 Tổng quan về ô nhiễm đất và ô nhiễm KLN trong đất 5
2.2.1

Khái niệm về ô nhiễm đất 5
2.2.2

Đất ô nhiễm KLN 6
2.2.3

Nguồn gốc các KLN trong đất 7
2.2.4

Tính độc hại của KLN trong hệ thống đất - cây 9
2.3 Asen 10
2.3.1

Asen và nguồn gốc 10
2.3.1.1

Asen 10
2.3.1.2

Nguồn gốc ô nhiễm As 12
2.3.2

Asen trong đất 12
2.3.3

Asen trong hệ thống sinh học 13
2.3.4

Asen trong nước giếng khoan 14
2.3.5

Asen ảnh hưởng sức khoẻ con người 16
2.3.6

Tình hình nghiên cứu asen trên thế giới 17


-viii
-

2.3.7

Những nguy cơ gây nhiễm As ở Việt Nam và ĐBSCL 20
2.3.8

Những nguy cơ gây nhiễm As ở An Giang và ĐBSCL 22

2.4 Cadimi 23
2.4.1

Cadimi và nguồn gốc 23
2.4.2

Cadimi trong đất 24
2.4.3

Cadimi và cây trồng 25
2.4.3.1

Sự phân bố Cd trong cây trồng 29
2.4.3.2

Cây hút Cd như thế nào 29
2.4.3.3

Quản lý Cd trong nông sản 29
2.4.4

Cadimi và sức khoẻ con người 30
2.4.5

Vấn đề Cd ở Việt Nam và ĐBSCL 31
2.5 Xử lý đất ô nhiễm KLN 32
2.5.1

Kỹ thuật cố định KLN trong đất (Immobilization) 33
2.5.2

Kỹ thuật S/S (Solidification/Stabilization) 34
2.5.3

Thủy tinh hóa (Vitrification) 35
2.5.4

Rửa đất 35
2.5.5

Xử lý ô nhiễm kim loại trong đất bằng thực vật 36
2.5.5.1

Phytoextraction (Phytoaccumulation) 36
2.5.5.2

Phytostabilization 38
2.5.5.3

Phytofiltration 38
Chương 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP
40
3.1 Đặc điểm vùng nghiên cứu huyện An Phú tỉnh An Giang 40
3.1.1 Vị trí địa lý tỉnh An Giang 40
3.1.2 Đặc điểm các vùng nghiên cứu tại huyện An Phú 40
3.2 Phương tiện nghiên cứu 41
3.2.1 Địa điểm và đặc tính đất 41
3.2.2 Đối tượng nghiên cứu 42
3.2.3 Phương tiện phân tích 42
3.3 Phương pháp thực hiện nghiên cứu 42

3.3.1 Phương pháp thu mẫu nước 42
3.3.2 Phương pháp thu mẫu đất 43
3.3.3 Các qui trình phân tích 43
3.4 Nội dung và phương pháp thực hiện các thí nghiệm 44
3.4.1 Phần 1
-Khảo sát thực trạng và đánh giá khả năng ô nhiễ
m As và Cd
trong đất, nước và cây trồng ở An Phú 44


-ix
-

3.4.2 Phần 2-Nghiên cứu biện pháp giảm thiể
u hút thu Cd và As trong nông
sản của lúa, đậu xanh và bắp

46
3.4.2.1

Nghiên cứu 2: Ảnh hưởng của đất trong đê, ngoài đê ở An Phú-
An
Giang và nước tưới nhiễm As đến khả năng hút thu As và Cd củ
a cây
lúa, bắp và đậu xanh 46
3.4.2.2

Nghiên cứu 3: Ảnh hưởng của biện pháp tưới khô ngậ
p luân phiên trên
lúa và bón vôi đến khả năng hấp thu As và Cd trong cây trồng

47
3.4.2.3

Nghiên cứu 4: Ảnh hưởng của tưới nước sông, bón vôi và tưới khô ngậ
p
luân phiên đến khả năng giảm thiểu hút thu As và Cd của lúa 49
3.4.2.4

Nghiên cứu 5: Ảnh hưởng của tưới nước sông và bón vôi đến khả
năng
giảm thiểu hút thu As và Cd của cây bắp 50
3.4.2.5

Nghiên cứu 6: Ảnh hưởng của tưới nước sông và bón vôi đến khả
năng
giảm thiểu hút thu As và Cd của cây đậu xanh
52
3.4.3 Phương pháp thu mẫu và phân tích số liệu 53
3.4.3.1

Thu thập số liệu 53
3.4.3.2

Xử lý số liệu 56
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 57
A PHẦN 1: KHẢO SÁT THỰC TRẠNG VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ
NĂNG Ô
NHIỄM AS VÀ CD TRONG ĐẤT, NƯỚC, CÂY BẮP, LÚA VÀ ĐẬ
U
XANH Ở HUYỆN AN PHÚ-AN GIANG

57
4.1 Nghiên cứu 1: Khảo sát mức độ ô nhiễm As, Cd trong đất, nước,
cây
bắp, lúa và đậu xanh
57
4.1.1a Hiện trạng sử dụng nước giếng 57
4.1.1b Hàm lượng As trong nước giếng khoan 57
4.1.2 Hàm lượng As trong cây lúa, bắp, đậu xanh và đất tại huyện An Phú 59
4.1.2a Hàm lượng As trong đất 59
4.1.2b Hàm lượng As trong thân và hạt lúa, bắp và đậu xanh 60
4.1.3 Hồi qui giữa hàm lượng As và tính chất đất, nước 61
4.1.3a Hồi qui giữa As trong đất và As trong nước giếng khoan 61
4.1.3b Hồi qui giữa hàm lượng As trong đất và pH 61
4.1.3c Phân tích hồi qui giữa As và lân dễ tiêu, lân tổng số trong đất 62
4.1.4 Hàm lượng Cd trong đất và cây trồng tại huyện An Phú 63
4.1.4a Hàm lượng Cd trong đất 63
4.1.4b Hàm lượng Cd trong thân bắp, lúa và đậu xanh 64
4.1.4c Hàm lượng Cd trong hạt bắp, lúa và đậu xanh 65
4.1.5 Hồi qui giữa hàm lượng Cd và tính chất đất, nước 66


-x
-

4.1.5a Hồi qui giữa hàm lượng Cd trong đất và pH 66
4.1.5b Hồi qui giữa hàm lượng Cd trong đất và lân dễ tiêu, lân tổng số 67
4.1.6 Ảnh hưởng của bón lân đến sự tích lũy Cd trong nông sản 69
4.1.6a Hàm lượng lân trong hạt bắp, lúa và đậu xanh 69
4.1.6b Lượng P lấy đi (hạt và thân) qua một vụ trồng của bắp, lúa và đậ
u xanh

trên đất An Phú
70
4.1.6c Cân đối giữa lượng lân cây hút thu và lượng lân bón cho đất 70
4.1.6d Khả năng hấp thu Cd của bắp, lúa và đậu xanh trồng trên đấ
t phù sa,
huyện An Phú
71
B PHẦN 2: NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU HÚT THU CD

VÀ A
S TRONG NÔNG SẢN CỦA LÚA, ĐẬU XANH VÀ BẮP 72
4.2 Nghiên cứu 2. Ảnh hưởng của đất trong đê, ngoài đê ở An Phú–
An
Giang và nước tưới nhiễm As đến khả năng hút thu As và Cd củ
a cây
lúa, bắp và đậu xanh.
72
4.3 Nghiên cứu 3: Ảnh hưởng của biện pháp tưới khô ngậ
p luân phiên trên
lúa và bón vôi đến khả năng hấp thu As và Cd trong cây trồng 89
4.4 Nghiên cứu 4: Ảnh hưởng của tưới nước sông, bón vôi và tướ
i khô
ngập luân phiên đến khả năng giảm thiểu hút thu As và Cd của lúa
105
4.5 Nghiên cứu 5: Ảnh hưởng của tưới nước sông và bón vôi đến khả
năng
giảm thiểu hút thu As và Cd của cây bắp. 111
4.6 Nghiên cứu 6: Ảnh hưởng của tưới nước sông và bón vôi đến khả
năng
giảm thiểu hút thu As và Cd của cây đậu xanh 114

4.7 Hạch toán hiệu quả kinh tế 121
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
125
5.1 Kết luận 125
5.2 Đề xuất 126
TÀI LIỆU THAM KHẢO
127
PHỤ CHƯƠNG 1: THÍ NGHIỆM NHÀ LƯỚI 146
PHỤ CHƯƠNG 2: THÍ NGHIỆM NHÀ LƯỚI
PHỤ CHƯƠNG 3: THÍ NGHIỆM NGOÀI ĐỒNG
170
177
PHỤ CHƯƠNG 4:
MỘT SỐ HÌNH ẢNH LẤY MẪU VÀ THÍ NGHIỆM

184
PHỤ CHƯƠNG 5:
PHIẾU ĐIỀU TRA NÔNG HỘ VÀ BẢ
NG TÍNH
HIỆU QUẢ KINH TẾ

187



-xi
-

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình

Tựa hình Trang
2.1 Bản đồ phân bố hàm lượng As trong nước giếng khoan ở ĐBSCL 21
3.1 Bản đồ vị trí thu mẫu ở huyện An Phú, tỉnh An Giang 40
4.1
Tỷ lệ các nguồn nước sử dụng sinh hoạt tại 8 xã thuộc huyện An Phú.
Tháng 10 năm 2011
57
4.2
Hàm lượng As trung bình trong nước giếng khoan tại huyện An Phú.
Tháng 10 năm 2011
58
4.3
Tình trạng sử dụng nước tưới trong sản xuất nông nghiệp tại huyện An
Phú, Tháng 11 năm 2011.
59
4.4 Hàm lượng As trong đất nông nghiệp tại An Phú, tháng 11 năm 2011 60
4.5
Hàm lượng As trong (a) thân và (b) hạt của lúa, bắp, đậu xanh trồng
trên đất trong đê và ngoài đê bao. An Phú, tháng 11 năm 2011
61
4.6
Hồi qui giữa As trong đất và (a) As trong nước giếng; (b) pH đất; (c)
lân dễ tiêu; và (d) lân tổng số trong đất.
62
4.7
Hàm lượng Cd trong (a) thân và (b) hạt của lúa, bắp, đậu xanh trồng
trên đất trong đê và ngoài đê bao. An Phú, tháng 11 năm 2011
65
4.8 Hồi qui giữa hàm lượng Cd trong đất và pH 66

4.9 Hồi qui giữa hàm lượng Cd với lân dễ tiêu và lân tổng số trong đất 67
4.10

Hàm lượng lân (%P) trong hạt và thân của bắp, lúa và đậu xanh trồng
trên đất phù sa An Phú. Tháng 11 năm 2011
70
4.11

Hàm lượng Cd (ppb) trong: (a) thân; và (b) trong hạt của bắp, lúa và
đậu trồng trên đất phù sa An Phú
71
4.12

Ảnh hưởng của chế độ tưới và liều lượng vôi lên pH đất sau thí nghiệm

97






-xii
-

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng Tựa bảng Trang
2.1 Giới hạn hàm lượng tổng số của một số KLN trong nước giếng khoan 5
2.2 Giới hạn hàm lượng tổng số của một số KLN trong một số loại đất 8
2.3 Giới hạn hàm lượng tổng số của một số KLN trong nông sản 9

2.4 Khối lượng AsO
3
sản xuất năm 2012 (Edelstein, 2013) 11
2.5 Hàm lượng Cd trong đất lúa ĐBSCL 32
3.1 Đặc tính hoá lý đất tại huyện An Phú, An Giang. Tháng 11/2011 41
3.2 Các phương pháp phân tích nước, thực vật và đất 44
3.3 Địa điểm và số lượng mẫu nước giếng khoan được thu thập 45
3.4 Địa điểm và số lượng mẫu đất, thân và hạt được thu thập 45
3.5 Nghiệm thức thí nghiệm 46
3.6 Qui cách trồng trong nhà lưới cho thí nghiệm 3 loại cây 46
3.7 Thí nghiệm được thực hiện tại nhà lưới của viện nghiên cứu lúa ĐBSCL 48
3.8 Các nghiệm thức thí nghiệm cây lúa bố trí trên đồng ruộng 49
3.9 Các nghiệm thức thí nghiệm cây bắp bố trí trên đồng ruộng 51
3.10 Các nghiệm thức thí nghiệm cây đậu xanh bố trí trên đồng ruộng 52
4.1
Tổng hợp tình hình nhiễm As trong nước giếng khoan tại 08 xã tại huyện An
Phú, tháng 10 năm 2011
58
4.2
Thông số xác định qua khảo sát hồi qui đa biến giữa As trong nước giếng
khoan, pH đất, lân dễ tiêu và lân tổng số và As trong đất
63
4.3
Hàm lượng Cd trong đất trồng lúa, bắp, đậu xanh trồng trong đê và ngoài đê tại
6 xã (Phước Hưng, Phú Hữu, Quốc Thái, Khánh Bình, Long Bình và Khánh
An) huyện An Phú. Tháng 11 năm 2011

4.4
Thông số xác định qua khảo sát hồi qui đa biến giữa pH đất, lân dễ tiêu và lân
tổng số và Cd trong đất

68
4.5
Hàm lượng lân (%P) trung bình (n=3) của cây bắp, lúa và đậu ở An Phú. Tháng
11 năm 2011
69
4.6 Tổng lượng lân lấy đi trong thân và hạt của bắp, lúa và đậu xanh 70
4.7 Hiện trạng lượng lân bón cho cây trồng ở huyện An Phú 71
4.8 Cân đối lượng lân cây trồng hấp thu với lượng nông dân bón vào đất 71
4.9
Các giá trị thống kê và số mẫu của từng loại cây trồng vượt trên ngưỡng cho
phép (100 µg/kg)
72
4.10 Hàm lượng Cd và As (µg/kg) trên 3 loại đất thí nghiệm. Tháng 8/2013 72
4.11
Ảnh hưởng tương tác của chế độ canh tác, đất và nước tưới lên hàm lượng Cd
trong hạt lúa, bắp và đậu xanh. Tháng 8/2013
74
4.12
Ảnh hưởng của canh tác, loại đất và nước tưới lên hàm lượng Cd trong hạt và
75


-xiii
-

Bảng Tựa bảng Trang
thân của lúa, bắp và đậu xanh. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8,
năm 2013
4.13
Ảnh hưởng tương tác của chế độ canh tác, đất và nước tưới lên hàm lượng Cd

trong thân lúa, bắp và đậu xanh.Tháng 8/2013
76
4.14
Ảnh hưởng của canh tác, loại đất và nước tưới lên hàm lượng As trong hạt và
thân của lúa, bắp và đậu xanh. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8,
năm 2013.
78
4.15
Ảnh hưởng tương tác của chế độ canh tác, đất và nước tưới lên hàm lượngAs
trong hạt lúa, bắp và đậu xanh. Tháng 8/2013
79
4.16
Ảnh hưởng tương tác của chế độ canh tác, đất và nước tưới lên hàm lượng As
trong thân lúa, bắp và đậu xanh. Tháng 8/2013
79
4.17
Ảnh hưởng của canh tác, loại đất và nước tưới lên hàm lượng Cd và As trong
đất sau thí nghiệm. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8 năm 2013.
81
4.18
Ảnh hưởng tương tác của chế độ canh tác, đất và nước tưới lên hàm lượng Cd
trong đất, tháng 8 năm 2013.
82
4.19 pH đất trước thí nghiệm. Tháng 8/2013 82
4.20
Ảnh hưởng của đất và nước đến sinh khối và thành phần năng suất lúa. Thí
nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
83
4.21
Ảnh hưởng của đất và nước tưới đến số chồi trên lúa. Thí nghiệm nhà lưới Viện

Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013
84
4.22
Ảnh hưởng của đất và nước tưới đến chiều cao cây lúa. Thí nghiệm nhà lưới
Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013
85
4.23
Ảnh hưởng của đất và nước đến sinh khối và thành phần năng suất bắp. Thí
nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
85
4.24
Ảnh hưởng của đất và nước tưới đến chiều cao cây bắp. Thí nghiệm nhà
lướiViện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
87
4.25
Ảnh hưởng của đất và nước đến sinh khối và thành phần năng suất đậu xanh.
Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8 năm 2013.
87
4.26
Ảnh hưởng của đất và nước tưới đến chiều cao cây đậu xanh. Thí nghiệm nhà
lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
88
4.27
Ảnh hưởng của chế độ canh tác và liều lượng vôi lên hàm lượng Cd trong hạt
và thân của lúa, bắp và đậu xanh. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng
8, năm 2013.
90
4.28
Ảnh hưởng tương tác chế độ canh tác và liều lượng vôi đến hàm lượng Cd trong
hạt lúa, bắp và đậu xanh, Tháng 8/2013.

91
4.29
Ảnh hưởng của chế độ canh tác và liều lượng vôi lên hàm lượng As trong hạt và 92


-xiv
-

Bảng Tựa bảng Trang
thân của lúa, bắp và đậu xanh. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8
năm 2013.
4.30
Ảnh hưởng tương tác chế độ canh tác và liều lượng vôi đến hàm lượng Cd trong
thân lúa, bắp và đậu xanh, Tháng 8/2013.
94
4.31
Ảnh hưởng của chế độ canh tác và liều lượng vôi lên hàm lượng Cd và As trong
đất. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
95
4.32
Ảnh hưởng tương tác chế độ canh tác và liều lượng vôi đến hàm lượng As trong
hạt lúa, bắp và đậu xanh, tháng 8, năm 2013
96
4.33
Ảnh hưởng tương tác chế độ canh tác và liều lượng vôi đến pH đất sau khi thí
nghiệm 2 năm 2013
97
4.34
Ảnh hưởng của chế độ tưới và liều lượng vôi đến sinh khối và thành phần năng
suất lúa. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.

100
4.35
Ảnh hưởng của chế độ tưới và liều lượng vôi đến chiều cao lúa. Thí nghiệm nhà
lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
101
4.36
Ảnh hưởng của chế độ tưới và liều lượng vôi đến số chồi trên lúa. Thí nghiệm
nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
102
4.37
Ảnh hưởng của liều lượng vôi đến sinh khối và thành phần năng suất bắp. Thí
nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
103
4.38
Ảnh hưởng của liều lượng vôi đến chiều cao bắp qua các giai đoạn sinh trưởng
và phát triển. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
103
4.39
Ảnh hưởng của liều lượng vôi đến sinh khối (g/chậu) và thành phần năng suất
đậu xanh. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
104
4.40
Ảnh hưởng của liều lượng vôi đến chiều cao đậu xanh qua các giai đoạn sinh
trưởng và phát triển. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm
2013.
105
4.41
Ảnh hưởng của nước tưới và liều lượng vôi lên sự hấp thu As và Cd trong thân
và hạt của cây lúa. Thí nghiệm đồng ruộng tại thị trấn Long Bình, huyện An
Phú, tỉnh An Giang, vụ Hè Thu năm 201.3

106
4.42
Ảnh hưởng của nước tưới, biện pháp tưới và liều lượng vôi lên sinh khối và
năng suất của cây lúa. Thí nghiệm đồng ruộng tại thị trấn Long Bình, huyện An
Phú, tỉnh An Giang, vụ Hè Thu năm 2013.
109
4.43
Ảnh hưởng của nước tưới và liều lượng vôi lên sự hấp thu As và Cd trong thân
và hạt của cây bắp. Thí nghiệm đồng ruộng tại thị trấn Long Bình, huyện An
Phú, tỉnh An Giang, vụ Hè Thu năm 2013
112
4.44
Ảnh hưởng của nước tưới và liều lượng vôi lên sinh khối và năng suất cây bắp.
Thí nghiệm đồng ruộng tại thị trấn Long Bình, huyện An Phú, tỉnh An Giang,
v
ụ Hè Thu năm 2013.
113


-xv
-

Bảng Tựa bảng Trang
4.45
Ảnh hưởng của nước tưới và liều lượng vôi lên sự hấp thu As và Cd trong thân
và hạt của cây đậu xanh. Thí nghiệm đồng ruộng tại thị trấn Long Bình, huyện
An Phú, tỉnh An Giang, vụ Hè Thu năm 2013.
116
4.46
Ảnh hưởng của nước tưới và liều lượng vôi lên sinh khối và năng suất của cây

đậu xanh. Thí nghiệm đồng ruộng tại thị trấn Long Bình, huyện An Phú, tỉnh
An Giang, vụ Hè Thu năm 2013.
117
4.47 So sánh hiệu quả kinh tế giữa các nghiệm thức lúa tưới nước giếng khoan 121
4.48 So sánh hiệu quả kinh tế giữa các nghiệm thức lúa tưới nước sông 122
4.49 So sánh hiệu quả kinh tế giữa các nghiệm thức canh tác bắp 123
4.50
So sánh hiệu quả kinh tế giữa các nghiệm thức canh tác đậu xanh

124




-xvi
-

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT
• Phần tiếng Anh
Từ viết tắt Diễn giải từ viết tắt
As Arsenic (asen)
Cd Cadmium (cadimi)
AWD Alternative Wetting and Drying (Khô ngập luân phiên)
CF Continuous flood (Ngập liên tục)
DAS Days after Sowing (Ngày sau khi sạ)
WHO World Health Organization (Tổ chức y tế thế giới)
• Phần tiếng Việt
Từ viết tắt Diễn giải từ viết tắt
ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

KLN Kim loại nặng
XH Xuân Hè
NSS Ngày sau sạ
NSG Ngày sau gieo






-1-

Chương 1: MỞ ĐẦU
1.1 Tính cấp thiết của luận án
Hiện nay, vấn đề nước giếng khoan nhiễm asen (As) và ảnh hưởng của
nó lên sức khỏe con người đang được sự quan tâm của nhiều quốc gia trên thế
giới. Tại Việt Nam, ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) đã được phát hiện
ở nhiều tỉnh như Long An, Đồng Tháp, An Giang và Kiên Giang cho thấy
mức độ nhiễm As trong nước giếng khoan cao đến mức báo động. Asen trong
nước giếng khoan có nguồn gốc tự nhiên và nó được giải phóng ra từ trầm tích
vào nước giếng khoan do các điều kiện thiếu ôxy của lớp đất gần bề mặt.
Do tình hình bao đê ở An Phú đã hạn chế sử dụng nguồn nước sông,
người nông dân bắt buộc phải sử dụng nước giếng khoan để tưới cho cây
trồng. Theo kết quả nghiên cứu ô nhiễm As trong nước giếng khoan tại An
Giang của Trần Anh Thư và ctv (2011) cho thấy có 6.917 giếng khoan có hàm
lượng As đạt tiêu chuẩn của WHO (As <10µg/l) chiếm 77,6%; 756 giếng hàm
lượng As vượt tiêu chuẩn của WHO nhưng dưới tiêu chuẩn của Việt Nam
(10µg/l <As<50µg/l) chiếm 8% và 1.319 giếng có hàm lượng As lớn hơn 50
µg/l chiếm 14,4%. Từ kết quả khảo sát các giếng khoan và kết quả phân vùng
hàm lượng As trong tỉnh An Giang, cho thấy vùng có các giếng nhiễm As với

hàm lượng cao là các huyện cù lao ven sông: An Phú, Phú Tân, Tân Châu và
Chợ Mới.
Cadimi (Cd) hiện diện nhiều trong đá phosphat, nguồn nguyên liệu chính
để sản xuất phân lân, nên đa số phân phosphat được sử dụng trong trồng trọt
chứa nhiều Cd. Việc sử dụng các loại phân phosphat là nguyên nhân cơ bản
làm tăng hàm lượng Cd trong đất nông nghiệp (Williams và David, 1976;
Laughlin et al., 2000). Theo kết quả một số nghiên cứu ở An Giang (Nguyễn
Hữu On, 2003) cho thấy hàm lượng Cd trong đất cao (0,56 mg/kg) hơn các
vùng khác ở ĐBSCL. Hàm lượng Cd trong đất trung bình là 10,3 mg/kg, theo
tiêu chuẩn Việt Nam và Châu Âu (2-3 mg/kg) thì mẫu đất vượt ngưỡng cho
phép từ 3-9 lần (Nguyễn Văn Chương và Ngô Ngọc Hưng, 2011). Phân tích
những mẫu bắp, lúa và đậu xanh từ ruộng nông dân ở An Phú (Nguyễn Văn
Chương và Ngô Ngọc Hưng, 2012) cho thấy hàm lượng Cd trong hạt vượt
ngưỡng 100 µg/kg đối với bắp, lúa và đậu xanh được xếp theo thứ tự là 6,67;
20 và 93,3% dựa theo tiêu chuẩn quốc tế về hàm lượng Cd trong nông sản.
Theo nghiên cứu của Williams et al., (1976) và Lianget al., (2010) cho
thấy khi trồng lúa dưới điều kiện hiếu khí (tức là khô ngập nước luân phiên)
thì hàm lượng As trong cả rễ và hạt lúa đều giảm so với ngập nước liên tục.

-2-

Mặc dù trồng lúa trong điều kiện hiếu khí là một tiềm năng để giảm sự tích lũy
của As trong hạt lúa, nhưng cho đến nay lại có rất ít các nghiên cứu về các tác
động khác nhau làm giảm sự hấp thu As từ đất nhiễm vào trong hạt lúa. Cả hai
yếu tố As và tác động của quá trình oxy hóa khử trong đất có thể ảnh hưởng
đến quần thể vi sinh vật làm giảm sự hấp thu As của lúa (Xie và MacKenzie,
1988). Theo Raymond (2011) nhằm làm giảm tính di động và cố định Cd và
As trong đất trồng bị ô nhiễm thì biện pháp bón vôi được ứng dụng phổ biến
nhất. Cơ chế của các cách bón vôi làm bất động Cd và As chủ yếu là quá trình
tạo phức bền, hấp phụ và trao đổi ion và các phản ứng oxy hóa khử giữa As,

Cd với vôi thêm vào trong đất (Wang, 2009).
Với những nghiên cứu trên đã dẫn đến vấn đề là đất và cây trồng có thể
bị nhiễm kim loại nặng (KLN) khi cây trồng được canh tác trên môi trường
đất, nước chứa hàm lượng cao của As, Cd và sức khoẻ con người sẽ bị ảnh
hưởng khi tiêu thụ các nông sản và các nguồn thức ăn tự nhiên này. Hiện nay,
chưa có những nghiên cứu làm cơ sở khoa học cho đánh giá tình trạng ô
nhiễm liên quan đến hút thu As và Cd trong nông sản trồng trên đất An Phú.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá thực trạng hàm lượng As và Cd trong môi trường nước và đất
sử dụng trồng trọt tại huyện An Phú, tỉnh An Giang.
- Xác định một số đặc tính đất ảnh hưởng sự tích lũy và xây dựng
phương trình hồi qui ước đoán lượng As và Cd trong đất An Phú.
- Đánh giá ảnh hưởng và hiệu quả kinh tế của nguồn nước tưới, biện
pháp tưới, bón vôi lên sự hấp thu và tích lũy As, Cd trong bắp, lúa và đậu
xanh.
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu:
+ As, Cd trong nước tưới từ nước giếng khoan, nước sông và trong đất
trồng.
+ As, Cd trong thân, hạt của cây lúa, cây bắp và cây đậu xanh.
- Phạm vi nghiên cứu:
+Nghiên cứu thực nghiệm trong điều kiện nhà lưới tại Viện lúa ĐBSCL
trên đất trồng lấy tại An Phú-An Giang và Thới Lai-Cần Thơ.
+Nghiên cứu thực nghiệm trong điều kiện đồng ruộng tại huyện An Phú,
tỉnh An Giang.

-3-

1.4 Giới hạn của đề tài
-Về bón vôi: chỉ bón hai mức độ vôi 5 tấn/ha, 10 tấn/ha trong nhà lưới và

5 tấn/ha cho một vụ Hè Thu ở thí nghiệm ngoài đồng.
-Về sử dụng nước trong nhà lưới: thí nghiệm nhà lưới với nước ô nhiễm
As được thực hiện bằng cách pha nước nhiễm As từ dung dịch chuẩn gốc có
hàm lượng As là 1.000 ppm về nước tưới có hàm lượng As là 200 ppb.
-Về hóa học đất và nước: chỉ theo dõi một số chỉ tiêu pH, sa cấu, Cd
tổng, lân dễ tiêu, lân tổng, As tổng trong đất và trong nước giếng khoan.
-Về đất: chỉ giới hạn nghiên cứu trên đất trồng lúa, bắp và đậu xanh ở
huyện An Phú.
-Về cây trồng: chỉ khảo sát và thí nghiệm trên cây bắp, lúa và đậu xanh.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Về khoa học:
- Thống kê đánh giá được tình trạng ô nhiễm As, Cd trong đất, nước và
nông sản theo QCVN
- Xây dựng được các phương trình hồi qui nhằm ước đoán hàm lượng As
và Cd trong đất An Phú.
- Bằng biện pháp tưới khô ngập luân phiên nhằm giảm tính trạng khử của
đất lúa đã làm giảm tính linh động của Cd trong đất và do đó giảm được lượng
hấp thu Cd trong cây lúa.
- Bằng biện pháp bón vôi làm tăng pH đất nhằm giảm tính linh động của
As, Cd và do đó đã giảm được lượng hấp thu As và Cd trong bắp, lúa và đậu
xanh trồng trên đất An Phú.
- Xác định được việc tưới nước ô nhiễm As cho cây bắp, lúa và đậu xanh
trên đất An Phú sẽ đưa đến hàm lượng As trong cây bắp, lúa và đậu xanh vượt
tiêu chuẩn cho phép (200 µg/kg) khi tưới ở hàm lượng As là 200 ppb.
- Về thực tiễn:
- Xác định được việc tưới nước giếng khoan ô nhiễm As đã làm tăng cao
hàm lượng As trong nông sản. Biện pháp tưới bằng nguồn nước sông sẽ giúp
giảm thấp hàm lượng As trên đất An Phú.
- Biện pháp bón vôi không những làm giảm thấp hấp thu As và Cd trong
cây bắp, lúa và đậu xanh đồng thời giúp tăng năng suất của cây trồng trên đất

An Phú trong điều kiện nhiều năm không có tập quán bón vôi.
- Biện pháp tưới tiết kiệm không những làm giảm thấp hấp thu As và Cd
trong cây lúa trên đất phù sa An Phú đồng thời giúp tăng hiệu quả kinh tế do
tiết kiệm số lần tưới và lượng nước tưới.

-4-

Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Tổng quan về nước giếng khoan và ô nhiễm KLN trong nước
2.1.1 Nước giếng khoan
Nước giếng khoan là một dạng nước dưới đất, tích trữ trong các lớp đất
đá trầm tích bở rời như cặn, sạn, cát bột kết, trong các khe nứt, hang caxtơ
dưới bề mặt trái đất, có thể khai thác cho các hoạt động sống của con người.
Theo độ sâu phân bố, có thể chia nước giếng khoan thành nước giếng
khoan tầng mặt và nước giếng khoan tầng sâu. Đặc điểm chung của nước
giếng khoan là khả năng di chuyển nhanh trong các lớp đất xốp, tạo thành
dòng chảy giếng khoan theo địa hình. Nước giếng khoan tầng mặt thường
không có lớp ngăn cách với địa hình bề mặt. Do vậy, thành phần và mực nước
biến đổi nhiều, phụ thuộc vào trạng thái của nước mặt. Loại nước giếng khoan
tầng mặt rất dễ bị ô nhiễm. Nước giếng khoan tầng sâu thường nằm trong lớp
đất đá xốp được ngăn cách bên trên và phía dưới bởi các lớp không thấm
nước. Theo không gian phân bố, một lớp nước giếng khoan tầng sâu thường
có ba vùng chức năng: vùng thu nhận nước, vùng chuyển tải nước, vùng khai
thác nước có áp.
Khoảng cách giữa vùng thu nhận và vùng khai thác nước thường khá xa,
từ vài chục đến vài trăm km. Các lỗ khoan nước ở vùng khai thác thường có
áp lực. Đây là loại nước giếng khoan có chất lượng tốt và lưu lượng ổn định.
Trong các khu vực phát triển đá cacbonat thường tồn tại loại nước giếng khoan
caxtơ di chuyển theo các khe nứt caxtơ. Trong các dải cồn cát vùng ven biển
thường có các thấu kính nước ngọt nằm trên mực nước biển

2.1.2 Nước bị ô nhiễm KLN
Kim loại nặng có Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn, v.v thường
không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hoá của các thể sinh vật và
thường tích luỹ trong cơ thể chúng. Vì vậy, chúng là các nguyên tố độc hại với
sinh vật. Hiện tượng nước bị ô nhiễm KLN thường gặp trong các lưu vực nước
gần các khu công nghiệp, các thành phố lớn và khu vực khai thác khoáng sản.
Ô nhiễm KLN biểu hiện ở hàm lượng cao của các KLN trong nước. Trong một
số trường hợp, xuất hiện hiện tượng chết hàng loạt cá và thuỷ sinh vật.
Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm KLN là quá trình đổ vào môi trường
nước thải công nghiệp và nước thải độc hại không xử lý hoặc xử lý không đạt
yêu cầu. Ô nhiễm nước bởi KLN có tác động tiêu cực tới môi trường sống của
sinh vật và con người. Kim loại nặng tích luỹ theo chuỗi thức ăn thâm nhập và
cơ thể người. Nước mặt bị ô nhiễm sẽ lan truyền các chất ô nhiễm vào nước

-5-

giếng khoan, vào đất và các thành phần môi trường liên quan khác. Để hạn chế
ô nhiễm nước, cần phải tăng cường biện pháp xử lý nước thải công nghiệp,
quản lý tốt vật nuôi trong môi trường có nguy cơ bị ô nhiễm như nuôi cá,
trồng rau bằng nguồn nước thải.
Asen (thạch tín): Do thấm qua nhiều tầng địa chất khác nhau, nước giếng
khoan thường chứa As nhiều hơn nước mặt. Ngoài ra As có mặt trong nguồn
nước khi bị nhiễm nước thải công nghiệp, thuốc trừ sâu. Khi bị nhiễm As, có
khả năng gây ung thư da và phổi. Tiêu chuẩn nước sạch quy định As nhỏ hơn
0,05 mg/l. Tiêu chuẩn nước uống quy định As nhỏ hơn 0,01 mg/l.
Cadimi: Do thấm qua nhiều tầng địa chất khác nhau, nước giếng khoan
thường chứa hàm lượng Cd nhiều hơn nước mặt. Ngoài ra Cd còn thấy trong
nguồn nước bị nhiễm nước thải công nghiệp khai thác mỏ, nước rỉ bãi rác.
Cadimi có thể xuất hiện trong đường ống thép tráng kẽm nếu xảy ra hiện
tượng ăn mòn. Cadimi có tác động xấu đến thận. Khi bị nhiễm độc cao có khả

năng gây ói mữa. Tiêu chuẩn nước uống quy định Cd nhỏ hơn 0,003 mg/l.
(Handbook of Drinking Water Quality – Standards & Control)
Bảng 2.1 Giới hạn hàm lượng tổng số của một số KLN trong nước giếng khoan

STT Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn

1 Asen (As) mg/l 0,05
2
Cadimi
(Cd)
mg/l 0,005
3 Chì (Pb) mg/l 0,01
4 Đồng (Cu) mg/l 1,0
5 Kẽm (Zn) mg/l 3,0
6 Mangan (Mn) mg/l 0,5
7 Thuỷ ngân (Hg) mg/l 0,001
8 Sắt (Fe) mg/l 5
9 Selen (Se) mg/l 0,01




Nguồn: (QCVN 09: 2008/ BTNMT).
2.2 Tổng quan về ô nhiễm đất và ô nhiễm KLN trong đất
2.2.1 Khái niệm về ô nhiễm đất
Theo Bách khoa toàn thư Việt Nam năm 2009, ô nhiễm đất là thuật ngữ
chỉ sự làm biến đổi thành phần, tính chất của đất gây ra bởi những tập quán
phản vệ sinh của các hoạt động sản xuất nông nghiệp với những phương thức
canh tác khác nhau và do thải bỏ không hợp lí các chất cặn bã đặc và lỏng vào

-6-

đất. Ngoài ra, ô nhiễm đất còn do sự lắng đọng các chất gây ô nhiễm không
khí xuống đất (theo nước mưa)
Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) ô nhiễm đất được xem là tất cả các
hiện tượng các chất gây ô nhiễm làm nhiễm bẩn môi trường đất. Ngày nay,
cùng với sự phát triển mạnh của công nghiệp, tốc độ đô thị hóa diễn ra ngày
càng nhanh, vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng, nguyên nhân
là do khí thải từ các nhà máy, các xe cơ giới làm ô nhiễm bầu không khí, chất
thải từ các nhà máy và khu dân cư đô thị làm ô nhiễm nguồn nước, không khí.
Khi nước bị ô nhiễm thì đất cũng bị ô nhiễm theo.
Ô nhiễm đất còn dẫn đến ô nhiễm các môi trường khác như nước giếng
khoan, nước mặt, không khí. Chất ô nhiễm có thể hoà tan, thấm xuống nước
giếng khoan hoặc có thể bị dòng nước di chuyển đi nơi khác tạo nên sự ô
nhiễm nước trên mặt đất. Gió thổi có thể chuyển chất ô nhiễm đi xa làm cho
diện tích ô nhiễm mở rộng hơn. Bởi vậy, khi đất ô nhiễm cũng có thể trở thành
nguồn gây ô nhiễm đối với nước và không khí. Ô nhiễm đất không những làm
giảm khả năng sản xuất của đất mà còn lấy đất làm điểm xuất phát để ảnh
hưởng tới thực vật, động vật và người - một số nguyên tố vi lượng hoặc siêu vi
lượng có tính độc hại tích luỹ lại trong nông sản, đi vào dây chuyền thực phẩm
gây tác hại nghiêm trọng đối với động vật và con người. Chính vì sự nguy hại
của ô nhiễm đất và nước mà ngày càng có nhiều nghiên cứu về biện pháp quản
lý, giảm thiểu, tiến đến loại bỏ yếu tố ô nhiễm ra khỏi đất và nước.
2.2.2 Đất ô nhiễm KLN
Theo Hawkes (1997) KLN là các kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5
g/cm
3
. Trong tự nhiên có hơn 70 nguyên tố KLN. Nhiều nghiên cứu chỉ ra
rằng chỉ có một số nguyên tố KLN cần thiết cho sinh vật, đó là các nguyên tố
vi lượng như Cu, Zn, Mn Các nguyên tố này là phần thiết yếu trong một số

enzym và cấu trúc của cơ thể sinh vật. Khi thừa hay thiếu các nguyên tố này
đều trở nên bất lợi với sinh vật.
Theo Khan et al., (2008); Zhang và Wang (2010) đất có thể bị ô nhiễm
bởi sự tích tụ các KLN và á kim thông qua lượng khí thải từ các khu vực phát
triển công nghiệp quá nhanh chóng, chất thải mỏ, xử lý chất thải rắn có hàm
lượng cao, xăng và sơn pha chì, phân bón, phân chuồng, bùn thải, thuốc trừ
sâu, tưới tiêu bằng nước thải, dư lượng than đốt, đổ hóa dầu, và sự lắng đọng
trong khí quyển. Kim loại nặng tạo thành một nhóm vô cơ có nguy cơ gây độc,
những chất này thường được tìm thấy tại các địa điểm bị ô nhiễm như chì
(Pb), Crôm (Cr), asen (As), kẽm (Zn), cadimi (Cd), đồng (Cu ), thủy ngân
(Hg), và niken (Ni) (GWRTAC, 1997). Đất là bể chứa lớn đối với KLN thải

-7-

vào môi trường do hoạt động của con người và không giống như các chất ô
nhiễm hữu cơ được oxy hóa thành oxit cacbon (IV) bởi hoạt động của vi sinh
vật, hầu hết các kim loại không bị phân hũy bởi vi khuẩn hoặc suy thoái hóa
học, và tổng hàm lượng của chúng trong đất vẫn tồn tại trong một thời gian dài
sau khi chúng xuất hiện (Adriano, 2003). Tuy nhiên, có thể có những thay đổi
về dạng hóa học (biệt hóa) và khả năng sinh học của chúng. Sự hiện diện của
các kim loại độc hại trong đất có thể ức chế sự phân hủy sinh học của các chất
ô nhiễm hữu cơ (Maslin và Maier, 2000). Ô nhiễm KLN trong đất có thể gây
ra rủi ro, nguy hiểm cho con người và hệ sinh thái một cách trực tiếp hoặc tiếp
xúc với đất bị ô nhiễm, từ các chuỗi thức ăn (đất-cây-con người hay đất-thực
vật và động vật), uống nước giếng khoan bị ô nhiễm, giảm chất lượng thực
phẩm thông qua độc tố, giảm khả năng sử dụng đất trồng cho sản xuất nông
nghiệp, gây mất an ninh lương thực, và các vấn đề sở hữu đất đai (McLaughlin
et al., 2000; Ling et al., 2007)
2.2.3 Nguồn gốc các KLN trong đất
Đá mẹ là nguồn tự nhiên đầu tiên cung cấp các nguyên tố khoáng và có

vai trò trong tích luỹ KLN trong đất, nhưng tuỳ vào loại đá mẹ trong những
điều kiện xác định mà có hàm lượng KLN khác nhau (Pierzynski et al., 2000).
Cũng như nhiều KLN khác, chì tích luỹ cao trong đất giàu chất hữu cơ, các đất
khoáng có hàm lượng sét thấp thì chì được tích luỹ thấp. Hàm lượng Cd trong
đá macma từ 0,1-0,3 ppm, đá trầm tích 0,3-1 ppm. Thêm vào đó, Cd có nhiều
trong trầm tích sét và khoáng sét, đất thoát nước tốt có hàm lượng Cd ít hơn.
Do sự xáo trộn và khả năng phát triển của tự nhiên và xuất hiện các chu kỳ địa
hóa của kim loại cùng với sự phát triển công nghiệp của con người, hầu hết đất
nông thôn và đô thị có thể tích lũy một hoặc nhiều KLN được xác định có giá
trị đủ cao để gây ra những rủi ro cho sức khỏe con người, thực vật, động vật,
các hệ sinh thái… (Amore et al., 2005).
Có thể nói quá trình phát triển kinh tế - xã hội con người cũng làm gia
tăng đáng kể KLN trong đất. Các loại thuốc bảo vệ thực vật thường chứa KLN
như As, Hg, Pb. Các loại phân bón hoá học, đặc biệt là phân lân thường chứa
nhiều As, Cd, Pb. Các loại bùn nước thải từ các thành phố cũng là nguồn chứa
nhiều KLN khác nhau. Qua nhiều nghiên cứu cho thấy hàm lượng trung bình
của các nguyên tố KLN trong đất như sau: