Nghiên cứu ứng dụng sử dụng cây sậy (Phragmites australis) trong xử lý đất ô nhiễm sau khai thác khoáng sản tại vùng mỏ chì (Pb) – kẽm (Zn) Tú Lệ, huyện Văn Chấn, tỉnh Yên Bái.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM



ĐẶNG HUY NGỌC


Tên đề tài:
“
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SỬ DỤNG CÂY SẬY (Phragmites
australis) TRONG XỬ LÝ ĐẤT Ô NHIỄM SAU KHAI THÁC
KHOÁNG SẢN TẠI VÙNG MỎ CHÌ (Pb) – KẼM (Zn) TÚ LỆ,
HUYỆN VĂN CHẤN, TỈNH YÊN BÁI
”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC


Hệ đào tạo : Chính quy
Chuyên ngành : Khoa học môi trường
Khoa : Môi Trường
Khóa học : 2010 - 2014
Giảng viên hướng dẫn: TS. Trần Thị Phả


Thái Nguyên – năm 2014

LỜI CẢM ƠN

Được sự đồng ý của Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên,
khoa Tài Nguyên và Môi trường và giáo viên hướng dẫn TS. Trần Thị Phả, em tiến
hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng sử dụng cây sậy (Phragmites
australis) trong xử lý đất ô nhiễm sau khai thác khoáng sản tại vùng mỏ chì (Pb)
– kẽm (Zn) Tú Lệ, huyện Văn Chấn, tỉnh Yên Bái”.
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn cô TS. Trần
Thị Phả - giáo viên hướng dẫn đề tài đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt
thời gian thực hiện đề tài này, cùng toàn thể các thầy cô, cán bộ khoa Môi trường,
trường Đại học Nông lâm – Đại học Thái Nguyên đã truyền đạt những kiến thức và
kinh nghiệm quý báu trong quá trình học tập và rèn luyện tại trường.
Em xin chân thành cảm ơn cán bộ ban lãnh đạo xã Tú Lệ, bạn bè và
những người thân trong gia đình đã động viên khuyến khích và giúp đỡ em
trong suốt quá trình học tập cũng như hoàn thành đề tài.
Do thời gian có hạn, năng lực còn hạn chế nên bài khóa luận tốt nghiệp
của em không thể tránh khỏi những thiết sót. Em rất mong các thầy cô và bạn
bè đóng góp ý kiến để bài khóa luận của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2014
Người thực hiện đề tài



Đặng Huy Ngọc

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 2
MỤC LỤC 3
PHẦN 1 1
MỞ ĐẦU 1
1.1. Đặt vấn đề 1
1.2. Mục tiêu đề tài 2
1.3. Ý nghĩa của đề tài 3
1.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu 3
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn 3
PHẦN 2 4
TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
2.1. Ô nhiễm đất do kim loại nặng 4
2.1.1. Khái niệm kim loại nặng 4
2.1.2. Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng 4
2.1.2.1. Từ quá trình khoáng hóa đá 4
2.1.2.2. Nguồn ô nhiễm KLN do các hoạt động khai khoáng 5
2.1.2.3. Nguồn ô nhiễm KLN trong đất do các hoạt động công nghiệp và nước thải
đô thị 5
2.1.2.4. Ô nhiễm kim loại do hoạt động nông nghiệp 6
2.1.3. Tính độc của một số kim loại nặng 7
2.1.4. Tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong đất 9
2.1.5. Một số phương pháp truyền thống xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất 10
2.2. Hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất ở Việt Nam 11
2.3. Công nghệ xử lý ô nhiễm KLN trong đất bằng thực vật 14
2.3.1. Khái quát về công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm KLN 14
2.3.2. Cơ chế xử lý ô nhiễm KLN bằng thực vật 16

2.3.3. Phương pháp xử lý kim loại nặng trong đất bằng thực vật 17
2.3.4. Ưu điểm và hạn chế của biện pháp sử dụng thực vật xử lý KLN trong đất . 18
2.4. Giới thiệu về cây sậy và tiềm năng ứng dụng của nó trong bảo vệ môi trường.
20
2.4.1. Nguồn gốc của cây sậy 20
2.4.2. Đặc điểm hình thái của cây sậy 21
2.4.3. Đặc điểm sinh thái cây sậy 21
2.4.4. Ứng dụng của cây sậy trong cải tạo môi trường 23
PHẦN 3 24
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24
3.1. Đối tượng nghiên cứu 24
3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 24
3.2.1. Địa điểm nghiên cứu 24
3.2.2. Thời gian nghiên cứu 24
3.3. Nội dung nghiên cứu 24
3.4. Phương pháp nghiên cứu và chỉ tiêu theo dõi 25
3.4.1. Phương pháp điều tra thu thập số liệu, tài liệu thứ cấp 25
3.4.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm và các chỉ tiêu theo dõi 25
3.4.3. Các phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu 26
3.4.4. Phương pháp xử lý số liệu 26
PHẦN 4 27
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 27
4.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội 27
4.2. Đánh giá chất lượng môi trường đất trước khi trồng sậy 32
4.3. Đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển của cây sậy trong đất ô nhiễm sau
khai thác khoáng sản tại vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ 35
4.4. Đánh giá khả năng tích lũy KLN của cây sậy trong đất ô nhiễm sau khai thác
khoáng sản tại vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ 37

4.5. Khả năng xử lý KLN của cây sậy trong đất ô nhiễm sau khai thác khoảng sản
tại vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ 40
4.6. Tương quan giữa hàm lượng KLN trong đất với hàm lượng KLN trong cây . 42
PHẦN 5 44
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 44
5.1. Kết luận 44
5.2. Kiến nghị 45
TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

KL : Kim loại
KLN : Kim loại nặng
QCVN : Quy chuẩn Việt Nam
UBND : Ủy ban nhân dân
KT – XH : Kinh tế - Xã hội
BTNMT : Bộ Tài nguyên môi trường
cs : cộng sự

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1. Hàm lượng trung bình một số KLN trong đá và đất (ppm) 4
Bảng 2.2. Hàm lượng KLN trong chất thải của một số mỏ vàng điển hình tại Úc 5
Bảng 2.3. Hàm lượng các kim loại trong bùn – nước cống rãnh đô thị 6
Bảng 2.4. Hàm lượng các KLN trong nguồn phân bón nông nghiệp (ppm) 6
Bảng 2.5. Giới hạn hàm lượng tổng số của một số KLN trong đất 10
Bảng 2.6. Một số loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao 15
Bảng 2.7. Ưu điểm và hạn chế của công nghệ sử dụng thực vật xử lý KLN 19
Bảng 2.8. Đặc điểm hình thái của sậy 21
Bảng 4.1. pH và hàm lượng KLN trong đất trước khi trồng cây 34
Bảng 4.2. Kết quả theo dõi khả năng sinh trưởng của cây sậy trong môi trường đất
ô nhiễm KLN 36
Bảng 4.3. Khả năng tích lũy KLN của cây sậy trên đất ô nhiễm sau khai thác
khoáng sản 37
Bảng 4.4. Hàm lượng KLN còn lại trong đất sau khi trồng sậy tại vùng mỏ chì –
kẽm Tú Lệ 40
Bảng 4.5 Hàm lượng KLN trong cây sậy sau thời gian thí nghiệm 42
Hình 4.6. Tương quan giữa hàm lượng KLN trong rễ cây sậy và hàm lượng KLN
trong đất 43

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 4.1. Hàm lượng KLN trong đất trước khi trồng cây 34
Hình 4.2. Khả năng sinh trưởng của cây sậy trong môi trường đất ô nhiễm KLN 36
Hình 4.3. Hàm lượng KLN trong thân + lá cây sậy trên đất ô nhiễm sau khai thác
khoáng sản 38
Hình 4.4. Hàm lượng KLN trong rễ cây sậy trên đất ô nhiễm sau khai thác khoáng
sản 38
Hình 4.5. Hàm lượng KLN còn lại trong đất sau khi trồng sậy 40
Hình 4.6. Tương quan giữa hàm lượng KLN trong thân + lá cây sậy và hàm lượng
KLN trong đất 42
Hình 4.7. Tương quan giữa hàm lượng KLN trong rễ cây sậy và hàm lượng KLN
trong đất 43

PHẦN 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Những năm gần đây, nước ta đang đẩy mạnh quá trình công nghiệp hóa –
hiện đại hóa đất nước. Đi cùng với quá trình đó là sự phát triển của ngành công
nghiệp nói chung, và công nghiệp khai khoáng nói riêng. Tỉnh Yên Bái với cấu
trúc địa chất phức tạp thuộc miền uốn nếp Tây Bắc Việt Nam với các nếp lồi, nếp
lõm và các đứt gãy kiến tạo là tiền đề thuận lợi cho việc hình thành các điểm mỏ
khoáng sản quý, nổi bật nhất là chì – kẽm, vàng, sắt,…. Vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ
thuộc huyện Văn Chấn là một vùng như thế, bao gồm nhiều khu chứa quặng khác
nhau: Huổi Pao, Cogisan, Tusan,… với trữ lượng quặng lên đến 36.385 tấn trong
đó 21.705 tấn chì và 14.680 tấn kẽm. Hoạt động khai thác khoáng sản đã góp phần
không nhỏ trong việc thúc đẩy kinh tế của tỉnh Yên Bái nói riêng và cả nước nói
chung.
Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích đạt được, đây cũng là ngành chiếm dụng
diện tích đất lớn, quá trình đó đã làm ảnh hưởng đến môi trường xung quanh,
những nguyên tố vi lượng tích lũy trong đất làm suy thoái đất, giảm năng suất cây
trồng, suy giảm đa dạng sinh học, tích lũy trong nông phẩm gây tác động không
nhỏ đối với con người và động vật.
Việc xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng rất phức tạp và thường không triệt để
do tính chất đất bị thay đổi khi liên kết với kim loại nặng. Người ta thường sử dụng
những phương pháp truyền thống để xử lý đất ô nhiễm như: rửa đất, cố định các
chất ô nhiễm bằng hóa học hoặc vật lý, xử lý nhiệt, trao đổi ion, oxi hóa hoặc khử
các chất ô nhiễm,… Nhược điểm của các phương pháp này là hạn chế về diện tích,
phương tiện kĩ thuật, chi phí cao đối với nước đang phát triển như Việt Nam, bên
cạnh bài toán phát triển kinh tế cân bằng với bảo vệ môi trường. Vì thế, việc sử

dụng thực vật để xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng đã và đang được các nhà khoa
học thế giới chú ý và nghiên cứu áp dụng với những ưu điểm mà nó đem lại như
chi phí thấp, phù hợp với điều kiện môi trường từng vùng, đơn giản, thân thiện và
an toàn với môi trường. Theo nghiên cứu, có ít nhất 400 loài thuộc 45 họ thực vật
có khả năng hấp thụ, tích lũy kim loại cao gấp hàng trăm lần so với các loài thực
vật khác. Và thực vật sau khi hấp thu kim loại nặng sẽ được thu hoạch và xử lý như
xử lý chất thải nguy hại.
Cây sậy (Phragmites australis) là một loài cây lớn thuộc họ Hòa thảo
(Poaceae) có nguồn gốc ở những vùng đất lầy ở cả khu vực nhiệt đới và ôn đới của
thế giới. Cây sậy có khả năng phát triển khá tốt ngay cả khi được bổ sung lượng
nước thải chứa kim loại nặng. Vì thế cây sậy đang được áp dụng tại rất nhiều tỉnh
thành ở Việt Nam nhằm mục đích xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng, trong đó bao
gồm cả vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ. Xuất phát từ thực tế này, được sự nhất trí của
Ban Giám hiệu nhà trường, Ban Chủ nhiệm khoa Môi trường, trường Đại học
Nông lâm Thái Nguyên, với sự hướng dẫn của Th.S Trần Thị Phả, với mong muốn
góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm kim loại nặng, em thực hiện đề tài: “Nghiên
cứu ứng dụng sử dụng cây sậy (Phragmites australis) trong xử lý đất ô nhiễm
sau khai thác khoáng sản tại vùng mỏ chì (Pb) – kẽm (Zn) Tú Lệ, huyện Văn
Chấn, tỉnh Yên Bái.”
1.2. Mục tiêu đề tài
Đánh giá hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất tại vùng mỏ chì – kẽm
Tú Lệ, huyện Văn Chấn, tỉnh Yên Bái.
Đánh giá khả năng hấp thụ, tích lũy KLN của cây sậy; khả năng chống chịu,
sống sót sau khi hấp thu và ảnh hưởng tới vùng đất trồng.
Ứng dụng đưa vào thực tiễn xử lý triệt để vùng đất ô nhiễm sau khai thác
khoáng sản trên diện rộng của cây sậy. Làm tăng diện tích đất canh tác sau khi xử
lý.

1.3. Ý nghĩa của đề tài
1.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu
Trau dồi kiến thức, nâng cao kĩ năng, rút kinh nghiệm phục vụ công tác
nghiên cứu sau này và áp dụng lý thuyết vào thực tiễn.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Đánh giá khả năng tích lũy KLN trong thân, rễ và lá của cây sậy.
Đánh giá chất lượng môi trường đất sau khi sử dụng cây sậy.



















PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Ô nhiễm đất do kim loại nặng

2.1.1. Khái niệm kim loại nặng
Kim loại nặng là thuật ngữ dùng để chỉ những kim loại có tỷ trọng lớn hơn 4
hoặc 5. Chúng bao gồm: Pb (d=11,34), Cd (d=8,60), Ag (d=10,50), Bi (d=9,80),
Co (d=8,90), Cu (d=8,96), Cr (d=7,10), Fe (d=7,87), Hg (d=13,52), Mn (d=7,44),
Ni (d=8,90), Zn (d=7,10), Ngoài ra các á kim như As, Se cũng được xem như các
KLN (Bjerrgard M. H., Depledge J. M., 1991) [14].
2.1.2. Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng
2.1.2.1. Từ quá trình khoáng hóa đá
Nguồn này phụ thuộc nhiều vào đá mẹ nhưng hàm lượng các KLN trong đá
thường rất thấp, vì vậy nếu không có các quá trình tích lũy do xói mòn, rửa trôi…
thì đất tự nhiên ít có khả năng có hàm lượng KLN cao.
Bảng 2.1. Hàm lượng trung bình một số KLN trong đá và đất (ppm)
Nguyên
tố
Đá bazơ
(Baselt)
Đá axit
(Granite)

Đá trầm
tích
Vỏ
phong
hóa
Dao
động
trong đất

TB trong
đất

As 1,5

1,5

7,7

1,5

0,1-40

6

Cd 0,13

0,09

0,17

0,11

0,01-2

0,35

Pb 3

24

19

14

2-300

19

Hg 0,012

0,08

0,19

0,05

0,01-0,5

0,06

Nguồn: Fergussun, 1990



2.1.2.2. Nguồn ô nhiễm KLN do các hoạt động khai khoáng
Các hoạt động khai mỏ thải ra một lượng lớn các KLN vào dòng nước và
góp phần gây ô nhiễm cho đất. Môi trường đất tại các mỏ khai thác vàng mới khai
trương thường có độ kiềm cao (pH: 8-9), ngược lại các mỏ khai thác vàng cũ
thường có độ axit mạnh (pH:2,5-3,5); dinh dưỡng đất thấp và hàm lượng KLN rất
cao. Chất thải ở đây thường là nguồn gây ô nhiễm môi trường, cả phần trên bề mặt
và dưới tầng đất sâu. Ở Úc, chất thải từ các mỏ vàng chứa hàm lượng KLN vượt
tiêu chuẩn cho phép rất nhiều lần

Bảng 2.2. Hàm lượng KLN trong chất thải của một số mỏ vàng điển hình tại Úc
KLN Hàm lượng KLN tổng số (mg/kg)
As 1120

Cu 156

Pb 353

Zn 283

Nguồn: AZN, 1992 [12]
2.1.2.3. Nguồn ô nhiễm KLN trong đất do các hoạt động công nghiệp và nước
thải đô thị
Các chất thải công nghiệp ngày càng nhiều và có độc tính ngày càng cao,
nhiều loại rất khó phân hủy sinh học, đặc biệt là các KLN.
Các chất thải có khả năng gây ô nhiễm KLN trong đất ở mức độ lớn như
chất thải công nghiệp tẩy rửa, công nghiệp phân bón, TBVTV, thuốc nhuộm, màu,
vẽ, thuộc da, pin, khoáng chất.
Nước thải từ cống rãnh thành phố bao gồm cả nước thải sinh hoạt và công
nghiệp cũng chưa nhiều KLN



Bảng 2.3. Hàm lượng các kim loại trong bùn – nước cống rãnh đô thị
Hàm lượng, mg/kg chất khô
Nguyên tố Khoảng dao động Trung bình
As 1,1-230

10

Cd 1-3410

10

Cu 84-17000

800

Fe 1000-15400

17000

Mn 32-9670

260

Nguồn: Logan, 1990
2.1.2.4. Ô nhiễm kim loại do hoạt động nông nghiệp
Quá trình sản xuất nông nghiệp đã làm tăng đáng kể các KLN trong đất. Các
loại TBVTV thường chứa As, Hg, Cu… trong khi các loại phân hóa học lại chứa
các nguyên tố Cd, Pb, As.
Bảng 2.4. Hàm lượng các KLN trong nguồn phân bón nông nghiệp (ppm)
Kim
loại
Phân
photpho
Phân
Nitơ
Đá vôi
Bùn

cống
thải
Phân
chuồng
Nước
tưới
Thuốc
BVTV
As <1-1200

2-120

0,1-24

2-30

<1-25

<10

3-30

Cd 0,1-190

<0,1-9

<0,05-
0,1

2-3000

<0,01-0,8

<0,05

-

Pb 4-1000

2-120

20-1250

2-7000

0,4-16

<20

11-26

Hg 0,01-2

0,3-3

-

<1-56

<0,01-0,2

-

0,6-6

Nguồn: Lê Văn Khoa, 2001 [6].



2.1.3. Tính độc của một số kim loại nặng
Tính độc của KLN đã được khẳng định từ lâu nhưng không phải tất cả chúng
đều độc hại đến môi trường và sức khỏe của con người. Độ độc và không độc của
KLN không chỉ phụ thuộc vào bản thân kim loại mà nó còn liên quan đến hàm
lượng trong đất, trong nước và các yếu tố hóa học, vật lý cũng như liên quan đến
hàm lượng trong đất, trong nước và các yếu tố hóa học, vật lý cũng như sinh vật.
Một số kim loại như Pb, Cd, Hg… khi được cơ thể hấp thu chúng sẽ làm mất hoạt
tính của nhiều enzyme, gây nên một số căn bệnh như thiếu máu, sưng khớp…
Trong tự nhiên KLN thường tồn tại ở dạng tự do, khi ở dạng tự do thì độc tính của
nó yếu hơn so với dạng liên kết, ví dụ như Cu tồn tại ở dạng hỗn hợp Cu-Zn thì
độc tính của nó tăng gấp 5 lần khi ở dạng tự do.
a. Chì (Pb).
Chì là một kim loại mềm, nặng, độc hại và có thể tạo hình. Chì có màu trắng
xanh khi mới cắt nhưng bắt đầu xỉn màu thành xám khí tiếp xúc với không khí. Chì
dùng trong xây dựng, ắc quy chì, đạn, và là một phần của nhiều hợp kim. Chì có số
nguyên tố cao nhất trong các nguyên tố bền.
Khi tiếp xúc ở một mức độ nhất định, chì là chất độc đối với động vật cũng
như con người. Nó gây tổn thương cho hệ thần kinh và gây ra rối loạn não. Tiếp
xúc ở mức cao cũng gây ra rối loạn máu ở động vật. Giống với thủy ngân, chì
là chất độc thần kinh tích tụ trong mô mềm và trong xương.
b. Cadimi (Cd)

Là một kim loại chuyển tiếp tương đối hiếm, mềm, màu trắng ánh xanh và
có độc tính, cadimi tồn tại trong các quặng kẽm và được sử dụng chủ yếu trong các
loại pin. Cadimi là một trong rất ít nguyên tố không có ích lợi gì cho cơ thể con
người. Nguyên tố này và các dung dịch các hợp chất của nó là những chất cực độc
thậm chí chỉ với nồng độ thấp, và chúng sẽ tích lũy sinh học trong cơ thể cũng như
trong các hệ sinh thái.



Hít thở phải bụi có chứa cadimi nhanh chóng dẫn đến các vấn đề đối với hệ
hô hấp và thận, có thể dẫn đến tử vong (thông thường là do hỏng thận). Nuốt phải
một lượng nhỏ cadimi có thể phát sinh ngộ độc tức thì và tổn thương gan và thận.
Các hợp chất chứa cadimi cũng là các chất gây ung thư. Ngộ độc cadimi là nguyên
nhân của bệnh itai-itai, tức "đau đau" trong tiếng Nhật. Ngoài tổn thương thận,
người bệnh còn chịu các chứng loãng xương và nhuyễn xương.
Khi làm việc với cadimi một điều quan trọng là phải sử dụng tủ chống
khói trong các phòng thí nghiệm để bảo vệ chống lại các khói nguy hiểm. Khi sử
dụng các que hàn bạc (có chứa cadimi) cần phải rất cẩn thận. Các vấn đề ngộ độc
nghiêm trọng có thể sinh ra từ phơi nhiễm lâu dài cadimi từ các bể mạ điện bằng
cadimi.
c. Asen (As)
Asen là một á kim gây ngộ độc khét tiếng và có nhiều dạng thù hình: màu
vàng (phân tử phi kim) và một vài dạng màu đen và xám (á kim) chỉ là số ít mà
người ta có thể nhìn thấy. Ba dạng có tính kim loại của asen với cấu trúc tinh thể
khác nhau cũng được tìm thấy trong tự nhiên (các khoáng vật asen sensu stricto và
hiếm hơn là asenolamprit cùng parasenolamprit), nhưng nói chung nó hay tồn tại
dưới dạng các hợp chất asenua và asenat.
Asen và nhiều hợp chất của nó là những chất độc cực kỳ có hiệu nghiệm.
Asen phá vỡ việc sản xuất ATP thông qua vài cơ chế. Asen nguyên tố và các hợp
chất của asen được phân loại là "độc" và "nguy hiểm cho môi trường" tại Liên

minh châu Âu theo chỉ dẫn 67/548/EEC. IARC công nhận asen nguyên tố và các
hợp chất của asen như là các chất gây ung thư nhóm 1, còn EU liệt kê triôxit
asen, pentôxit asen và các muối asenat như là các chất gây ung thư loại 1.





d. Kẽm (Zn)
Kẽm là một nguyên tố kim loại lưỡng tính, có màu trắng xanh, óng ánh và
nghịch từ, là một chất khoáng vi lượng thiết yếu cho sinh vật và sức khỏe con
người. Thiếu kẽm ảnh hưởng đến khoảng 2 tỷ người ở các nước đang phát triển và
liên quan đến nguyên nhân một số bệnh.
Mặc dù kẽm là vi chất cần thiết cho sức khỏe, tuy nhiên nếu hàm lượng kẽm
vượt quá mức cần thiết sẽ có hại cho sức khỏe. Hấp thụ quá nhiều kẽm làm ngăn
chặn sự hấp thu đồng và sắt. Ion kẽm tự do trong dung dịch là chất có độc tính cao
đối với thực vật, động vật không xương sống, và thậm chí là cả động vật có xương
sống.
2.1.4. Tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong đất
Tùy theo từng mục đích sử dụng đất, từng điều kiện kinh tế xã hội, các quốc
gia khác nhau đưa ra các tiêu chuẩn để xác định mức đọ ô nhiễm KLN trong đất
khác nhau
Ở Việt Nam, dựa vào mục đích sử dụng đất, tiêu chuẩn cho phép đối với
từng kim loại được quy định khác nhau được quy định trong QCVN:03-
2008/BTNMT

Bảng 2.5. Giới hạn hàm lượng tổng số của một số KLN trong đất
Đơn vị tính: mg/kg đất khô
Thông số
Đất sử
dụng cho
mục đích
lâm nghiệp

Đất sử
dụng cho
mục đích
dân sinh
vui chơi
Đất sử
dụng cho
mục đích
thương mại
và dịch vụ
Đất sử
dụng cho
mục đích
nông
nghiệp
Đất sử

dụng cho
mục đích
công
nghiệp
As 12

12

12

12

12

Cd 2

5

5

2

10

Cu 70

70

100

50

100

Pb 100

120

200

70

300

Zn 200

200

300

200

300

Nguồn: Quy chuẩn Việt Nam (QCVN): 03-2008/BTNMT [11]
2.1.5. Một số phương pháp truyền thống xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong
đất
Trước thực trạng ô nhiễm môi trường đất như hiện nay, các nhà khoa học đã
tiến hành nghiên cứu để bảo vệ nguồn tài nguyên quan trọng của trái đất. Để xử lý
đất ô nhiễm người ta thường sử dụng các phương pháp truyền thống như: rửa đất;

cố định các chất ô nhiễm bằng hoá học hoặc vật lý; xử lý nhiệt; trao đổi ion, ôxi
hoá hoặc khử các chất ô nhiễm; đào đất bị ô nhiễm để chuyển đi đến những nơi
chôn lấp thích hợp…
a. Phương pháp đào và chuyển chỗ
Đào và chuyển chỗ là phương pháp xử lý đất chuyển vị, nhằm di chuyển các
chất độc hại đi đến một nơi khác an toàn và ít ảnh hưởng tới sức khỏe con người và
môi trường xung quanh. Hiện nay, phương pháp này được sử dụng rộng rãi nhưng
cần phải tìm kiếm một phương pháp khác có hiệu quả kinh tế hơn. Với phương



pháp này, chất ô nhiễm không được loại bỏ khỏi đất mà đơn giản chỉ là đào lên và
chuyển đi chỗ khác.
b. Phương pháp rửa đất
Rửa đất là công nghệ xử lý có thể sử dụng để xử lý đất ô nhiễm KLN. Quá
trình này dựa vào cơ chế hút và tách vật lý để loại bỏ chất ô nhiễm ra khỏi đất. Quá
trình vật lý loại bỏ những KLN có kích thước lớn và chuyển các chất vào pha lỏng.
Dung dịch làm sạch đất có thể trung hòa hay có chứa các yếu tố hoạt động bề mặt.
Các chất thường dùng trong các dung dịch làm sạch đất là HCl, EDTA, HNO
3
,
CaCl
2
. Quá trình này sẽ làm giảm nồng độ kim loại cao và sẽ tiếp tục xử lý. Ở
những nơi có nhiều chất ô nhiễm hỗn hợp, phương pháp này sẽ gặp khó khăn vì
khó xác định dung dịch rửa thích hợp để xử lý các chất theo mục đích. Hơn nữa,
đất ô nhiễm với nhiều phức chất khác nhau, nếu xử lý bằng phương pháp này sẽ rất
tốn kém (U.S.EPA, 1991).
2.2. Hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất ở Việt Nam
Ở Việt Nam, trong thời gian quá, tình trạng khai thác khoáng sản trái phép

đã diễn ra tràn lan ở một số địa phương (như khai thác vàng, than thổ phỉ ở Thái
Nguyên, thiếc ở Tĩnh Túc Cao Bằng…). Các chất thải từ các hoạt động khai thác
khoáng sản có chứa KLN như: Pb, Zn, Cd, As, Ni, Cu… thường được thải trực tiếp
ra môi trường mà không qua xử lý, làm cho môi trường đất bị ô nhiễm. Đồng thời
một số diện tích lớn rừng đã bị ảnh hưởng và tác động, làm cho môi trường đất bị
suy thoái.
Ảnh hưởng của sự suy thoái và ô nhiễm đất sẽ gây ra những hậu quả nghiêm
trọng, dẫn đến làm giảm năng suất cây trồng, làm nghèo thảm thực vật, suy giảm đa
dạng sinh học. đồng thời chúng có tác động ngược lại làm cho quá trình xói mòn, rửa
trôi thoái hóa diễn ra nhanh hơn. Nhiều diện tích đất canh tác nông nghiệp phải bỏ
hoang, diện tích đất trống đồi trọc tăng lên. Sự tích tụ cao các chất độc hại, các KLN



trong đất sẽ làm tăng khả năng hấp thụ các nguyên tố có hại trong cây trồng, vật nuôi
và gián tiếp gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người.
Theo ước tính, năm 2007 có khoảng gần 4 triệu tấn phân bón các loại (chiếm
55-60%) bị lãng phí do cây trồng không hấp thụ được, cộng với việc sử dụng
75.000 tấn thuốc bảo vệ thực vật đã gây mất cân bằng sinh thái, ô nhiễm đất tại
nhiều vùng nông thôn.
Hoạt động nhập, phá dỡ tàu cũ ở Hải Phòng và một số tỉnh cũng đặt môi
trường đất khu vực vào tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng. các chất thải độc hại như:
dầu mỡ, bụi xỉ chứa KLN, nguy cơ gây ô nhiễm môi trường trên diện rộng. Theo
kết quả nghiên cứu Ngân hàng thế giới (Word Bank), 10 tỉnh thành phố có tỷ lệ ô
nhiễm cao nhất Việt Nam là: TP Hồ Chí Minh, Hà Nội, Hải Phòng, Bình Dương,
Đồng Nai, Thái Nguyên, Phú Thọ, Đà Nẵng, Bà Rịa – Vũng Tàu và Cần Thơ.
Trong đó chọn ra 10 xã của mỗi tỉnh có tỷ lệ ô nhiễm cao nhất với 3 loại hình: ô
nhiễm đất, nước và không khí. Tại Hà Nội, ô nhiễm đất chiếm 46,9% KLN của
vùng công nghiệp trọng điểm phía Bắc. Trong khi đó tại TP Hồ Chí Minh, ô nhiễm
đất chiếm 57,2% hóa chất, 52,2% kim loại của tổng lượng các chất gây ô nhiễm

của toàn vùng công nghiệp trọng điểm phía Nam. Khảo sát chất lượng nông nghiệp
vùng ngoại thành và các tỉnh đứng trước thực trạng ô nhiễm KLN ngày càng tăng
do chất thải từ các khu công nghiệp, làng nghề, phân bón hóa học tích trữ qua
nhiều năm. Ô nhiễm đất ở Việt Nam ngoài các loại chai, lo bằng thủy tinh, nhựa,
các loại phế thải sắt, nhôm, chì, thiếc, các bao bì, bao nylon, còn có các loại hóa
chất độc tồn động sau chiến tranh.
Tại TP. HCM, kết quả phân tích hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất vùng
trồng lúa khu vực phía Nam thành phố cho thấy hàm lượng đồng, kẽm, chì, thủy
ngân, crôm trong đất trồng lúa chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước thải công nghiệp
phía Nam thành phố đều tương đương hoặc cao hơn ngưỡng cho phép (TCVN



7209:2002) đối với đất sử dụng cho mục đích nông nghiệp. Trong đó hàm lượng
cadimi vượt quá tiêu chuẩn cho phép 2,3 lần; kẽm vượt quá 1,76 lần.
Rác sinh hoạt, đặc biệt rác thải đô thị cũng là một nguồn gia tăng lượng kim
loại nặng trong đất. Tại đa số đô thị hiện nay, tỉ lệ thu gom rác còn thấp, thậm chí
có một số đô thị chưa có đơn vị thu gom và nơi tập kết rác.
Hà Nội, một trong những đô thị có tỉ lệ thu gom rác cao nhất, cũng chỉ đạt tỉ lệ
dao động khoảng 70-80%/năm. Lượng rác thải còn lại tồn đọng ở các nước ao hồ, ngõ
xóm, kênh mương, theo dòng nước mưa chảy tràn gây ô nhiễm môi trường.
Theo các nhà khoa học, khoảng 70 — 80% các nguyên tố KLN trong nước thải
lắng xuống bùn trên đường đi của nó. Do đó việc sử dụng bùn thải làm phân bón được
coi là một trong những nhân tố cao có nguy cơ gây ô nhiễm KLN.
Ngoài ra, hoạt động nông nghiệp cũng chính là một nguồn gây ô nhiễm kim
loại nặng. Việc lạm dụng các loại phân bón hóa học, hóa chất bảo vệ thực vật đã
làm gia tăng lượng tồn dư các kim loại như Asen, Cadimi, thủy ngân và kẽm trong
đất.
Sự phát triển và mở rộng các làng nghề thủ công đi kèm với việc sử dụng
ngày càng nhiều hóa chất song hầu hết các làng nghề ở nước ta hiện nay đều không

có biện pháp xử lý chất thải, gây ô nhiễm môi trường, trong đó có môi trường đất.
Có thể nói rằng vấn đề ô nhiễm nói chung và ô nhiễm KLN đã và đang thách
thức môi trường Việt Nam, các loại ô nhiễm thường thấy tại các đô thị Việt Nam là
ô nhiễm nguồn nước mặt, ô nhiễm bụi



2.3. Công nghệ xử lý ô nhiễm KLN trong đất bằng thực vật
2.3.1. Khái quát về công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm KLN
Làm sạch đất ô nhiễm là một quá trình đòi hỏi công nghệ phức tạp và vốn
đầu tư cao. Hầu hết các phương pháp xử lý đất ô nhiễm KLN truyền thống rất tốn
kém về kinh phí, giới hạn về kỹ thuật và hạn chế về diện tích, Gần đây, nhờ
những hiểu biết về cơ chế hấp thụ, chuyển hoá, chống chịu và loại bỏ kim loại
nặng của một số loài thực vật, người ta đã bắt đầu chú ý đến khả năng sử dụng thực
vật để xử lý môi trường như một công nghệ môi trường đặc biệt. Khả năng làm
sạch môi trường của thực vật đã được biết từ thế kỷ XVIII bằng các thí nghiệm của
Joseph Priestley, Antoine Lavoissier, Karl Scheele và Jan Ingenhousz. Tuy nhiên,
mãi đến những năm 1990 phương pháp này mới được nhắc đến như một loại công
nghệ mới dùng đề xử lý môi trường đất và nước bị ô nhiễm bởi các kim loại, các
hợp chất hữu cơ, thuốc súng và các chất phóng xạ.

Bảng 2.6. Một số loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao
Tên loài
Nồng độ kim loại tích luỹ
trong thân (µg/g trọng
lượng khô)
Tác giả và năm công
bố
Arabidopsis halleri
(Cardaminopsis halleri)

13.600 Zn

Ernst, 1968
Thlaspi caerulescens 10.300 Zn

Ernst, 1982
Thlaspi caerulescens 12.000 Cd

Mádico et al, 1992
Thlaspi rotundifolium 8.200 Pb

Reeves & Brooks,
1983
Minuartia verna 11.000 Pb

Ernst, 1974
Thlaspi geosingense 12.000 Ni

Reeves & Brooks,
1983
Alyssum bertholonii 13.400 Ni

Brooks & Radford,
1978
Alyssum pintodasilvae 9.000 Ni

Brooks & Radford,
1978
Berkheya codii 11.600 Ni

Brooks, 1998
Psychotria douarrei 47.500 Ni

Baker et al., 1985
Miconia lutescens 6.800 Al

Bech et al., 1997
Melastoma
malabathricum
10.000 Al

Watanabe et al.,
1998
Nguồn: Barceló J., and Poschenrieder C., Phytoremediation: principles and
perspectives, 2003 [13].
Trong những năm gần đây, người ta quan tâm rất nhiều về công nghệ sử
dụng thực vật để xử lý môi trường bởi nhiều lý do: diện tích đất bị ô nhiễm ngày
càng tăng, các kiến thức khoa học về cơ chế, chức năng của sinh vật và hệ sinh

thái, áp lực của cộng đồng, sự quan tâm về kinh tế và chính trị, Hai mươi năm
trước đây, các nghiên cứu về lĩnh vực này còn rất ít, nhưng ngày nay, nhiều nhà
khoa học đặc biệt là ở Mỹ và châu Âu đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu cơ bản và
ứng dụng công nghệ này như một công nghệ mang tính chất thương mại. Hạn chế
của công nghệ này là ở chỗ không thể xem như một công nghệ xử lý tức thời và
phổ biến ở mọi nơi. Tuy nhiên, chiến lược phát triển các chương trình nghiên cứu
cơ bản có thể cung cấp được các giải pháp xử lý đất một cách thân thiện với môi
trường và bền vững. Năm 1998, Cục môi trường Châu Âu (EEA) đánh giá hiệu quả
kinh tế của các phương pháp xử lý KLN trong đất bằng phương pháp truyền thống
và phương pháp sử dụng thực vật tại 1.400.000 vị trí bị ô nhiễm ở Tây Âu, kết quả
cho thấy chi phí trung bình của phương pháp truyền thống trên 1 hecta đất từ 0,27
đến 1,6 triệu USD, trong khi phương pháp sử dụng thực vật chi phí thấp hơn 10
đến 1000 lần [13].
2.3.2. Cơ chế xử lý ô nhiễm KLN bằng thực vật
Có ít nhất 400 loài phân bố trong 45 họ thực vật được biết là có khả năng
hấp thụ kim loại. Các loài này là các loài thực vật thân thảo hoặc thân gỗ, có khả
năng tích luỹ và không có biểu hiện về mặt hình thái khi nồng độ kim loại trong
thân cao hơn hàng trăm lần so với các loài bình thường khác. Các loài thực vật này
thích nghi một cách đặc biệt với các điều kiện môi trường và khả năng tích luỹ
hàm lượng kim loại cao có thể góp phần ngăn cản các loài sâu bọ và sự nhiễm
nấm.
Có nhiều giải thuyết đã được đưa ra để giải thích cơ chế và triển vọng của loại
công nghệ này.
a. Giả thuyết sự hình thành phức hợp: cơ chế loại bỏ các kim loại độc của các
loài thực vật bằng cách hình thành một phức hợp. Phức hợp này có thể là chất hoà
tan, chất không độc hoặc là phức hợp hữu cơ - kim loại được chuyển đến các bộ

phận của tế bào có các hoạt động trao đổi chất thấp (thành tế bào, không bào), ở
đây chúng được tích luỹ ở dạng các hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ bền vững [13,16].
b. Giả thuyết về sự lắng đọng: các loài thực vật tách kim loại ra khỏi đất, tích luỹ
trong các bộ phận của cây, sau đó được loại bỏ qua lá khô, rữa trôi qua biểu bì
hoặc bị đốt cháy.
c. Giả thuyết hấp thụ thụ động: sự tích luỹ kim loại là một sản phẩm phụ của cơ
chế thích nghi đối với điều kiện bất lợi của đất (ví dụ như cơ chế hấp thụ Ni trong
loại đất serpentin).
d. Sự tích luỹ kim loại là cơ chế chống lại các điều kiện stress vô sinh hoặc hữu
sinh: hiệu lực của kim loại chống lại các loài vi khuẩn, nấm ký sinh và các loài
sinh vật ăn lá đã được nghiên cứu [13].
2.3.3. Phương pháp xử lý kim loại nặng trong đất bằng thực vật
Thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các ion
kim loại trong môi trường. Hầu hết, các loài thực vật rất nhạy cảm với sự có mặt
của các ion kim loại, thậm chí ở nồng độ rất thấp. Tuy nhiên, vẫn có một số loài
thực vật không chỉ có khả năng sống được trong môi trường bị ô nhiễm bởi các
kim loại độc hại mà còn có khả năng hấp thụ và tích các kim loại này trong các bộ
phận khác nhau của chúng.
Xử lý KLN trong đất bằng thực vật có thể thực hiện bằng nhiều phương
pháp khác nhau phụ thuộc vào từng cơ chế loại bỏ các KLN như:
- Phương pháp làm giảm nồng độ kim loại trong đất bằng cách trồng các loài
thực vật có khả năng tích luỹ kim loại cao trong thân. Các loài thực vật này phải
kết hợp được 2 yếu tố là có thể tích luỹ kim loại trong thân và cho sinh khối cao.
Có rất nhiều loài đáp ứng được điều kiện thứ nhất, nhưng không đáp ứng được
điều kiện thứ hai. Vì vậy, các loài có khả năng tích luỹ thấp nhưng cho sinh khối