Nghiên cứu khả năng tích lũy kim loại nặng (pb) trong nước rỉ rác của rau muống

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT_CÔNG NGHỆ_MÔI TRƯỜNG
EE DD

ĐẶNG HỮU THẮNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÍCH LŨY KIM LOẠI
NẶNG (Pb) TRONG NƯỚC RỈ RÁC CỦA RAU MUỐNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

An giang, 01/2011


TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT_CÔNG NGHỆ_MÔI TRƯỜNG
EE DD

ĐẶNG HỮU THẮNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÍCH LŨY KIM LOẠI
NẶNG (Pb) TRONG NƯỚC RỈ RÁC CỦA RAU MUỐNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. NGUYỄN TRẦN NHẪN TÁNH
KS. PHAN PHƯỚC TOÀN
KS. NGÔ THÚY AN
GVPB: ThS. TRẦN THỊ HỒNG NGỌC
ThS. BÙI THỊ MAI PHỤNG

An giang, 01/2011


 
LỜI CẢM ƠN
(×)
Trước tiên em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại Học
An Giang. Ban Chủ nhiệm Khoa Kỹ thuật – Công nghệ - Môi trường, cùng
các thầy cô trong Khoa đã nhiệt tình giúp đỡ em trong quá trình học tập.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô cùng các anh chị trong khoa và
Bộ môn Phát triển Bền vững đã giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp
cuối khóa.
Xin chân thành kính mến và cảm ơn thầy Nguyễn Trần Nhẫn Tánh đã
nhiệt tình giúp đỡ em trong suốt thời gian qua để em hoàn thành đề tài một
cách thuận lợi và đạt kết quả tốt.
Cảm ơn hơn năm mươi bạn sinh viên lớp DH8MT đã động viên em và
giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực tập cũng như trong khóa luận này.
Cuối cùng em cảm ơn “Ba mẹ” và gia đình em về mặt tinh thần, không
ngừng động viên em trong lúc này.
Long xuyên, ngày 12 tháng 5 năm 2011

Đặng Hữu Thắng

i
 

  


 

MỤC LỤC
(×)
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN .........................................
LỜI CẢM ƠN............................................................................................... i
MỤC LỤC..................................................................................................... ii
DANH SÁCH HÌNH .................................................................................... v
DANH SÁCH BẢNG ................................................................................... vii
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ..................................................................... viii
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................... 1
Chương 1: MỞ ĐẦU ..................................................................................... 2
Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ......................................................... 3
2.1.Tổng quan về bãi rác Bình Đức ................................................................ 3
2.1.1. Mô tả bãi chứa rác Bình Đức ............................................................ 3
2.1.2. Biện pháp xử lý nước rỉ rác đang được áp dụng tại bãi rác Bình Đức
..................................................................................................................... 5
2.1.3. Qui trình vận hành của bãi rác như sau............................................. 5
2.1.4. Quá trình hình thành nước rỉ rác từ bãi chôn lấp .............................. 5
2.1.5. Thành phần, tính chất nước rỉ rác ..................................................... 6
2.2. Tổng quan về rau muống.......................................................................... 7
2.3. Tổng quan về kim loại nặng..................................................................... 8
2.3.1. Sơ lược về kim loại nặng .................................................................. 8
2.3.2. Kim loại nặng trong môi trường nước .............................................. 8
2.4. Giới thiệu về nguyên tố chì ...................................................................... 9
2.4.1. Vị trí, cấu tạo và tính chất của chì .................................................... 9
2.4.2. Tính chất vật lý ................................................................................. 9
2.4.3. Tính chất hoá học.............................................................................. 10
2.4.4. Tác dụng sinh hóa của chì................................................................. 10
2.4.5. Chì trong môi trường ........................................................................ 12
ii
 

  


 
2.4.6. Cơ chế gây độc kim loại nặng........................................................... 12
2.5. Quá trình xâm nhập kim loại nặng vào cây trồng .................................... 13
2.6. Sự hấp thu nguyên tố vi lượng của thực vật ............................................ 14
2.6.1. KLN đi vào vùng tự do của rễ cây ................................................... 15
2.6.2. Kim loại nặng ở trong tế bào rễ ........................................................ 15
2.6.3. Sự vận chuyển KLN đến các mầm chồi............................................ 16
2.6.4. Sự tích lũy KLN trong các bộ phận cây............................................ 16
2.7. Ảnh hưởng của KLN đến thực vật ........................................................... 17
2.7.1. Ảnh hưởng có lợi .............................................................................. 18
2.7.2. Tác động có hại của KLN đối với cây trồng..................................... 19
2.8. Yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp thu nguyên tố vi lượng trong nước,
đất của thực vật ............................................................................................... 20
Chương 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........ 22
3.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................... 22
3.2. Thời gian nghiên cứu ............................................................................... 22
3.3. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................. 22
3.4. Nội dung nghiên cứu................................................................................ 22
3.5. Phương tiện và vật liệu nghiên cứu.......................................................... 22
3.5.1. Vị trí làm thí nghiệm......................................................................... 22
3.5.2. Vật liệu nghiên cứu ........................................................................... 22
a. Chậu dùng thí nghiệm........................................................................ 22
b. Chuẩn bị vật liệu................................................................................ 23
3.6. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 24
3.6.1. Khảo sát thí nghiệm .......................................................................... 24
3.6.2. Thời gian bố trí thí nghiệm ............................................................... 24

3.6.3. Bố trí thí nghiệm ............................................................................... 24
3.6.4. Các ký hiệu........................................................................................ 27
3.6.5. Phương pháp phân tích kim loại nặng .............................................. 28
iii
 

  


 
3.6.6. Phương pháp đánh giá mức độ tăng trưởng của rau muống ............. 30
3.6.7. Phương pháp xử lý số liệu ............................................................... .30
Chương 4 : KẾT QUẢ THẢO LUẬN ......................................................... 31
4.1. Kết quả thí nghiệm ................................................................................... 31
4.2. Các thông số đầu vào và đầu ra................................................................ 33
4.2.1. Thông số đầu vào .............................................................................. 33
4.2.2. Các thông số đầu ra........................................................................... 33
4.3. Đồ thị biểu diễn........................................................................................ 34
4.3.1. Đồ thị biểu diễn sự phát triển của rau muống................................... 34
4.3.2. Đồ thị biểu diễn sự phát triển của rau muống trong môi trường có
nước rỉ rác ....................................................................................................... 35
4.3.3. Biểu đồ tích lũy kim loại nặng trong thân rau muống ...................... 43
4.3.4. Biểu đồ khả năng tích lũy kim loại nặng trong thân rau muống....... 44
4.4. Đánh giá kết quả thí nghiệm .................................................................... 45
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................... 47
5.2. Kết luận .................................................................................................... 47
5.3. Kiến nghị.................................................................................................. 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 48
PHỤ LỤC

iv
 

  


 
DANH SÁCH HÌNH
(×)
Trang
Hình 2.1: Vị trí bãi rác Bình Đức................................................................... 3
Hình 2.2: Độ khả dụng thực vật của các nguyên tố vi lượng......................... 13
Hình 2.3: Số phận của các nguyên tố vi lượng trong hệ thống đất-thực vật: (a)
vận chuyển đến bề mặt rễ, (b) Số phận tại giao diện giữa đất và rễ ............... 15
Hình 2.4: Số phận của các nguyên tố vi lượng trong hệ thống đất-thực vật: (c)
phần rễ hiển thị symplasmic(A) và đường dẫn apoplasmic (B) của vận chuyển
ion thông qua rễ, (d) Một loại hình cho sự hấp thu và chuyển đổi của các kim
loại trong các tế bào rễ, và (e) sự phân bố Cd trong thực vật đậu tương ........ 17
Hình 2.5. Kim loại thiết yếu và không thiết yếu ............................................ 18
Hình 2.6: Mô hình các nguyên tố vi lượng khả dụng trong đất. ................... 21
Hình 3.1: Giá thể được cho vào chậu............................................................. 23
Hình 3.2: Vị trí lấy mẫu nước ........................................................................ 24
Hình 3.3: Nước rỉ rác đã được pha loãng theo nồng độ ................................. 25
Hình 3.4: Cho nước rỉ rác vào các nghiệm thức ............................................ 26
Hình 3.5: Kỹ thuật chạy trên lò phân tích kim loại nặng ............................... 28
Hình 3.6: Nung mẫu ở 6000C đến khi thành tro xám..................................... 28
Hình 3.7: Lọc mẫu sau khi pha HNO3 0,5% .................................................. 29
Hình 3.8: Mẫu rau muống trước khi đưa vào phòng phân tích ...................... 29
Hình 3.9: Rau muống trước và sau thu hoạch................................................ 29
Hình 4.1: Biểu đồ biểu diễn sự phát triển của rau muống trong 10 ngày khi

gieo .................................................................................................................. 34
Hình 4.2: Biểu đồ biểu diễn sự phát triển của thân rau muống trong 4 ngày khi
cho nước rỉ rác vào.......................................................................................... 35
Hình 4.3: Biểu đồ biểu diễn sự phát triển của lá rau muống trong 4 ngày khi
cho nước rỉ rác vào.......................................................................................... 36
Hình 4.4: Biểu đồ biểu diễn sự phát triển của thân rau muống trong 8 ngày khi
cho nước rỉ rác vào.......................................................................................... 37
v
 

  


 
Hình 4.5: Biểu đồ biểu diễn sự phát triển của lá rau muống trong 8 ngày khi
cho nước rỉ rác vào.......................................................................................... 38
Hình 4.6: Biểu đồ biểu diễn sự phát triển của thân rau muống trong 12 ngày
khi cho nước rỉ rác vào.................................................................................... 39
Hình 4.7: Biểu đồ biểu diễn sự phát triển của lá rau muống trong 12 ngày khi
cho nước rỉ rác vào.......................................................................................... 40
Hình 4.8: Biểu đồ biểu diễn sự phát triển của thân rau muống trong 16 ngày
khi cho nước rỉ rác vào.................................................................................... 41
Hình 4.9: Biểu đồ biểu diễn sự phát triển của thân rau muống trong 20 ngày
khi cho nước rỉ rác vào.................................................................................... 42
Hình 4.10: Biểu đồ thể hiện hàm lượng kim loại nặng trong thân rau muống
........................................................................................................... 43
Hình 4.11: Biểu đồ thể hiện khả năng tích lũy kim loại nặng trong thân rau
muống của các nghiệm thức............................................................................ 44

vi

 

  


 
DANH SÁCH BẢNG
(×)
Trang
Bảng 2.1: Nguồn gốc các loại chất thải .......................................................... 4
Bảng 2.2. Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác từ các bãi
mới và lâu năm................................................................................................ 6
Bảng 2.3: Năng lượng ion hoá ........................................................................ 9
Bảng 2.4: Lượng chì bị hấp thụ vào cơ thể mỗi ngày.................................... 11
Bảng 2.5: Tính độc hại của các nguyên tố kim loại nặng đối với sinh vật ..... 20
Bảng 3.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm ................................................................... 25
Bảng 4.1: Quá trình phát triển của rau muống trong 10 ngày đầu không có
nước rỉ rác ....................................................................................................... 31
Bảng 4.2: Quá trình phát triển trung bình của rau muống trong trong nước rỉ
rác
........................................................................................................... 32
Bảng 4.3: Các thông số đầu vào phân tích...................................................... 33
Bảng 4.4: Kết quả trung bình chỉ tiêu kim loại trong rau muống ................... 33

vii
 

  

 
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
(×)
KLN

Kim loại nặng

NT

Nghiệm thức

viii
 

  


LỜI NÓI ĐẦU

Bước sang thế kỷ 21, cùng với nhịp độ phát triển kinh tế - xã hội ngày một
gia tăng dẫn đến sự đe dọa của ô nhiễm môi trường càng tăng, loài người đang
phải đương đầu với vấn đề ô mhiễm môi trường sống đã ở mức báo động trong
phạm vi toàn cầu gây ra bởi lượng rác thải độc hại trong quá trình hoạt động
hằng ngày. Vì vậy, việc hạn chế sự ô nhiễm đang được các quốc gia trên toàn
thế giới quan tâm.
Việt Nam nói chung và An Giang nói riêng thì sự ô nhiễm nước rỉ rác ngày
càng tăng. Do vậy, việc đánh giá khả năng xử lý ô nhiễm là vấn đề cấp bách
và cần thiết. Đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu khả năng tích lũy KLN (Pb)
trong nước rỉ rác của rau muống” được nghiên cứu với mục đích góp phần
vào chiến lược bảo vệ môi trường chung của Tỉnh và cả nước. Trong tương

lai, nó có thể làm bàn đẩy cho những nghiên cứu tiếp theo. Khi nghiên cứu đề
tài này, tôi đã có được các tài liệu liên quan hiện có về các nguồn ô nhiễm do
nước rỉ rác gây ra ở Việt Nam và An Giang. Tuy nhiên, đây là một lĩnh vực
hoàn toàn mới do vậy các tài liệu còn rất hạn chế và các số liệu chưa đầy đủ,
có sự sai lệch số liệu từ các nguồn khác nhau (các bài báo, dự án, các bài khóa
luận,...), không phải tất cả các số liệu sử dụng đều cập nhật.
Trong quá trình nghiên cứu đề tài, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ
tận tình của Th.S Nguyễn Trần Nhẫn Tánh. Trường Đại học An Giang, Khoa
Kỹ thuật - Công nghệ - Môi trường, Khoa Nông Nghiệp –TNTN, sở Tài
Nguyên môi trường...cùng bạn bè.
Tôi xin trân trọng cảm ơn!

1


Chương 1: MỞ ĐẦU
Hiện nay kim loại nặng ở trong nước rỉ rác đang được coi là một trong
những vấn đề rất bức xúc, nó rất nguy hiểm đối với đời sống của con người và
khó xử lý. Đã có nhiều công trình nghiên cứu xử lý nước rỉ rác, tuy nhiên trên
thực tế, hầu hết các công trình này đều không đáp ứng được yêu cầu xử lý
nước rỉ rác, đặc biệt là nước rỉ rác ở bãi chôn lấp rác Bình Đức Thành phố
Long Xuyên hiện chưa có biện pháp xử lý thích hợp.
Nước rỉ rác thải chứa nhiều thành phần khác nhau, từ các chất hữu cơ đến
các chất nguy hại,….đặc biệt là những kim loại nặng: Cu, Pb, Zn…., nồng độ
kim loại nặng có trong nước rỉ rác thường rất cao. Việc nghiên cứu các công
nghệ xử lý nước rỉ rác đều tốn chi phí cao và không đạt kết quả xử lý kim loại
nặng. Với các phương pháp xử lý hóa học thì cũng rất tốn kém và ít được áp
dụng đối với nước rỉ rác (Nguyễn Thị Vững Vàng, 2010). Trong khi đó, 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 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 tụ các kim loại này trong các bộ phận khác nhau của
chúng. Rau muống là một trong loài thực vật có khả năng hấp thụ và tích lũy
được kim loại nặng trong thân (Thiennhien, 2009).
Đã nhiều công trình nghiên cứu xử lý nước rỉ rác đều không đáp ứng
được yêu cầu xử lý nên mục đích của việc nghiên cứu này là “Nghiên cứu
khả năng tích lũy KLN (Pb) trong nước rỉ rác của rau muống”. Để góp phần
trong việc xử lý kim loại nặng trong nước rỉ rác ở bãi rác Bình Đức và làm rõ
khả năng hấp thu chì của rau muống, từ đó làm tiền đề cho những nghiên cứu
sau này.

2


Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1.Tổng quan về bãi rác Bình Đức
2.1.1. Mô tả bãi chứa rác Bình Đức
Theo Ban công trình quản lý môi trường đô thị (2009) bãi rác Bình
Đức thuộc Phường Bình Đức, đi theo hướng Tây Bắc cách trung tâm Thành
phố Long Xuyên 9km và nằm cách quốc lộ 91 khoảng 700m. Bãi rác được đặt
cách nhà dân gần nhất khoảng 500m. Với diện tích bãi rác cũ là 2,2 ha hoạt
động từ năm 1983 – 2000 đã đóng cửa và xây dựng bãi rác mới hoạt động từ
năm 2000 đến nay với diện tích là 3,5 ha. Vị trí của bãi rác Bình Đức được
thể hiện trong hình 2.1.

Bãi rác
Bình Đức

Đèn 4
ngọn

Hình 2.1: Vị trí bãi rác Bình Đức
(Nguồn: Google Maps, 2010)

3


Bãi rác Bình Đức là nơi chứa tất cả các loại chất thải rắn do nhiều
hoạt động sản xuất của con người với nhiều nguồn gốc phát sinh khác nhau
nhưng phân loại theo cách thông thường nhất là: Khu dân cư, khu thương mại,
cơ quan, công sở công trình xây dựng và phá hủy, khu công cộng, nhà máy xử
lý chất thải đô thị, công nghiệp và nông nghiệp được tóm tắt trong bảng 2.1.
Bảng 2.1: Nguồn gốc các loại chất thải
Nguồn phát sinh

Nơi phát sinh

Các dạng chất thải rắn

- Khu dân cư

- Hộ gia đình, biệt thự, - Thực phẩm dư thừa,
chung cư.
giấy, can nhựa, thủy
tinh, can thiếc, nhôm.

- Khu thương mại

- Nhà kho, nhà hàng, - Giấy, nhựa, thực phẩm
chợ, khách sạn, nhà trọ, thừa, thủy tinh, kim loại,

các trạm sữa chữa và chất thải nguy hại.
dịch vụ.

- Cơ quan, công sở công - Trường học, bệnh viện,
trình xây dựng và phá văn phòng, công sở nhà
hủy
nước. Khu nhà xây dựng
mới, sữa chữa nâng cấp
mở rộng đường phố, cao
ốc, san nền xây dựng.
- Khu công cộng

- Giấy, nhựa, thực phẩm
thừa, thủy tinh, kim loại,
chất thải nguy hại.
Gạch, bêtông, thép, gỗ,
thạch cao, bụi,…

- Đường phố, công viên, - Rác vườn, cành cây cắt
khu vui chơi giải trí, bãi tỉa, chất thải chung tại
tắm.
các khu vui chơi, giải
trí.

- Nhà máy xử lý chất - Nhà máy xử lý nước - Bùn, tro
thải đô thị
cấp, nước thải và các
quá trình xử lý chất thải
công nghiệp khác.
- Công nghiệp

- Công nghiệp xây dựng, - Chất thải do quá trình
chế tạo, công nghiệp chế biến công nghiệp,

4


nặng, nhẹ, lọc dầu, hóa phế liệu, và các rác thải
chất, nhiệt điện…
sinh hoạt.
- Nông nghiệp

- Đồng cỏ, đồng ruộng, - Thực phẩm bị thối rửa,
vườn cây ăn quả, nông sản phẩm nông nghiệp
trại…
thừa, rác, chất độc hại.
(Nguồn: Phạm Thị Ngọc Xuân và cộng tác viên, 2009)

2.1.2. Biện pháp xử lý nước rỉ rác đang được áp dụng tại bãi rác Bình
Đức
Hiện nay bãi rác Bình Đức là bãi chứa rác lộ thiên, chưa có hệ thống
hay công trình xử lý nước rỉ rác nào cho hợp vệ sinh, biện pháp xử lý duy nhất
chỉ xây dựng những hồ chứa nước rỉ rác nhưng không đạt yêu cầu (Ban công
trình quản lý môi trường đô thị Long Xuyên, 2009).
2.1.3. Qui trình vận hành của bãi rác như sau
Theo ban công trình quản lý môi trường đô thị Long Xuyên (2009)
thì tất cả rác được thu gom vào đầy xe ép, rồi sẽ được chuyển đến bãi rác và
đổ vào những chỗ đã chỉ định, rác phải được đổ cặp trên 2 bên ô chứa rác
thành đống, đổ cả lên đường vận chuyển của xe, sau đó xe ủi sẽ ủi những đống
rác đó vào giữa ô chứa rác cho bằng phẳng, sau đó rác lại được đổ lên tiếp, cứ

như thế cho đến khi đầy ô rác thì chuyển sang ô rác kế tiếp.
-

Tại bãi rác được xử lý bằng phương pháp đốt vào mùa khô và phun
chế phẩm EM vào mùa mưa.
Ở các ô rác chứa rất nhiều nước, nên rác nỗi trên mặt nước giữa các
ô rác, chứ các ô chưa đầy rác.
Ngoài ra bãi rác còn tiếp nhận cả rác xà bần và cũng tiếp tục đỗ vào
bãi rác cũ, còn bùn cống được xe hút bùn cống đổ.

2.1.4. Quá trình hình thành nước rỉ rác từ bãi chôn lấp
Tại bãi chôn lấp rác, nước có trong rác sẽ được tách ra kết hợp với
các nguồn nước khác như nước mưa, nước ngầm, nước mặt hình thành nước rỉ
rác. Nước rỉ rác di chuyển trong bãi chôn lấp chất thải rắn sẽ làm tăng khả
năng phân hủy sinh học trong rác cũng như quá trình vận chuyển các chất gây
ô nhiễm ra môi trường xung quanh.

5


Nước rỉ rác từ bãi chôn lấp rác thải có chứa chất hữu cơ và vô cơ
(đặc biệt là các ion kim loại nặng), trong quá trình phân hủy sinh học, hóa học
… hình thành các chất có khả năng gây ô nhiễm.
Ở các thành phố khác như Đà Lạt, lượng nước rỉ rác ở bãi rác thải
vào môi trường khoảng 40 – 120 m3/ngày, có chứa nồng độ các chất ô nhiễm
khá cao.
Trong rác thải có chứa kim loại nặng, nồng độ kim loại nặng trong
giai đoạn lên men axit sẽ cao hơn so với giai đoạn lên men mêtan. Đó là do
các axit béo, các hợp chất Hydroxyl vòng thơm, Axit Humic và Axit Fulvic
mới hình thành tác dụng với kim loai tạo thành phức kim loại. Hoạt động của

các vi khuẩn kỵ khí khử Fe3+ thành Fe2+ sẽ kéo theo sự hòa tan của các kim
loại khác. Ngoài ra, trong nước rỉ rác có thể chứa các hợp chất hữu cơ độc hại
như các chất hữu cơ bị Halogen hóa, các Hydrocarbon đa vòng thơm … chúng
có thể gây đột biến gen, gây ung thư. Các chất này sẽ thấm vào trong các
nguồn nước ngầm, nước mặt gần đó, sẽ xâm nhập vào chuỗi thức ăn, gây hậu
quả vô cùng nghiêm trọng (Cao Nguyễn Thị Thanh Thy, 2006 ).
2.1.5. Thành phần, tính chất nước rỉ rác
Thời gian chôn lấp, khí hậu, mùa, độ ẩm của bãi rác, mức độ pha
loãng của nước mặt, nước ngầm và các loại rác đem chôn lấp đều có tác động
rất lớn đến thành phần và tính chất nước rỉ rác. Nước rỉ rác thường có nồng độ
ô nhiễm rất cao (gấp 20 – 30 lần nước thải thông thường), nồng độ các chất ô
nhiễm sẽ giảm dần theo thời gian, từ khoảng năm thứ 3 trở đi nồng độ các chất
ô nhiễm trong nước rỉ rác giảm đi rất nhiều (Bảng 2.2).
Bảng 2.2. Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác từ các bãi
mới và lâu năm
STT

Thành phần
(mg/l)

Bãi dưới 2 năm

Bãi lâu năm

Khoảng

Trung bình

(trên 10 năm)

1

BOD5

2.000-20.000

10.000

100-200

2

TOC

1.500-20.000

6.000

80-160

3

COD

3.000-60.000

18.000

100-500

4

TSS

200-2.000

500

100-400

6


5

Nito hữu cơ

10-800

200

80-120

6

Amoniac

10-800

200

20-40

7

Nitrat

5-40

25

5-10

8

Tổng lượng Photpho

5-100

30

5-10

9

Othophotpho

4-80

20

4-8

10

Độ kiềm theo CaCO3

1.000-10.000

3.000

200-1.000

11

pH

4,5-7,5

6

6,6-7,5

12

Ca

50-1.500

250

50-200

13

Cl

20-3.000

500

100-400

14

Tổng lượng Fe

50-1.200

60

20-200

15

Sunfat

50-1.000

300

20-50

(Nguồn: Cao Nguyễn Thị Thanh Thy, 2006 )
2.2. Tổng quan về rau muống
Rau muống có tên khoa học là Ipomoea aquatica thuộc nhiệt đới bán
thủy sinh thuộc họ Bìm bìm (Convolvulaceae), cũng là một loại rau. Được
phân bố tự nhiên chưa biết xuất hiện đầu tiên ở đâu, nó được trồng phổ biến
khắp các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới. Tại Việt Nam, nó là một
loại rau rất phổ thông và được ưa chuộng để làm các món ăn từ rau muống
(Wikipedia, 2010 ).
Rau muống mọc bò ở trên mặt nước hoặc trên cạn. Lá hình ba cạnh, đầu
nhọn, đôi khi hẹp và dài, còn thân rỗng, dày, có rễ mắt, không lông. Có hoa to
màu trắng hoặc hồng tím, ống hoa tím nhạt, mọc từng 1-2 hoa trên một cuống.
Quả nang tròn, đường kính 7-9 mm, chứa 4 hạt có lông màu hung, đường kính
mỗi hạt khoảng 4 mm (Wikipedia, 2010 ).
Hầu như được trồng trên tất cả khu vực trong nước. Nhất là ở miền nam
hầu như các tỉnh đều có trồng rau muống thường trồng làm rau.

7


Thành phần rau muống tồn tại 92% nước, 3,2% protit, 2,5% gluxit, 1%
xenluloza, 1,3% tro. Chứa nhiều hàm lượng muối khoáng cao: canxi, phốtpho,
sắt. Vitamin có caroten, vitamin C, vitamin B1, vitamin PP, vitamin B2
(Wikipedia, 2010).
2.3. Tổng quan về kim loại nặng
2.3.1. Sơ lược về kim loại nặng
Kim loại nặng được dùng chỉ tên nhóm của các kim loại và á kim, nó
gắn liền với sự ô nhiễm và tính độc, nhưng cũng có một số nguyên tố cần thiết

cho cơ thể sinh vật khi ở nồng độ thấp. Kim loại nặng đôi khi cũng được gọi là
kim loại vết.
Kim loại nặng có thuật ngữ khác là “Kim loại độc” để chỉ những
nguyên tố không cần thiết, đễ gây kích ứng như: Pd, Cd, Hg, As, Tl và U. Nó
không dùng chỉ các nguyên tố thiết yếu cho cơ thể sinh vật, như: Co, Cu, Mn,
Se và Zn. Sự phân loại kim loại độc dựa trên tỷ trọng nguyên tử (>6g/cm3)
nhưng nó cũng bao gồm các nhóm nguyên tố không liên quan khác, xong vẫn
chưa rõ (Hồ Thị Mỹ Trang, 2005).
2.3.2. Kim loại nặng trong môi trường nước
Kim loại nặng gồm Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn, v.v... thường
không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hóa của cá thể sinh vật và
thường tích luỹ trong cơ thể chúng. Vì vậy, đối với sinh vật kim loại nặng là
các nguyên tố độc hại. Sự ô nhiễm nguồn nước bởi kim loại nặng rất thường
gặp trong các khu công nghiệp, khu vực khai thác khoáng sản và khu vực gần
bãi rác. Ô nhiễm kim loại nặng biểu hiện ở hàm lượng cao của các kim loại
nặng trong nước. Trong một số trường hợp, các loại cá và thuỷ sinh vật xuất
hiện hiện tượng chết hàng loạt.
Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng là nước thải công
nghiệp được đổ trực tiếp vào môi trường nước, các nước thải độc hại và nước
rỉ rác không xử lý hoặc xử lý không đạt yêu cầu. Ô nhiễm nước bởi kim loại
nặng có tác động tiêu cực tới môi trường sống của sinh vật và con người. Kim
loại nặng tích luỹ theo chuỗi thức ăn xâm nhập vào cơ thể người. Nước mặt bị
ô nhiễm sẽ lan truyền các chất ô nhiễm vào nước ngầm, vào đất và các thành
phần môi trường liên quan khác. Ðể hạn chế ô nhiễm nước, cần phải tăng
cường biện pháp xử lý nước thải công nghiệp, quản lý tốt vật nuôi trong môi

8


2.4. Giới thiệu về nguyên tố chì

2.4.1. Vị trí, cấu tạo và tính chất của chì
Chì là nguyên tố ở ô thứ 82 trong hệ thống tuần hoàn. Sau đây là một
số thông số về chì.
-

Ký hiệu: Pb

-

Số thứ tự: 82

-

Khối lượng nguyên tử: 207,2 dvc

-

Cấu hình electron: [Xe] 4f145d106s26p2

-

Bán kính ion: 1,26A0

-

Độ âm điện (theo paoling): 2,33

-

Thế điện cực tiêu chuẩn pb

E pb 02 = -0,126V.

Bảng 2.3: Năng lượng ion hoá
Mức năng lượng ion hoá
Năng lượng ion hoá

I1

I2

I3

I4

I5

I6

7,42

15,03

31,93

39

69,7

84

(Nguồn: Lê Xuân Thứ, 2009)
Từ giá trị I3 đến giá trị I4 có giá trị tương đối lớn, từ giá trị I5 đến I6 có
giá trị rất lớn do đó chì tồn tại ở số ôxi hóa : +2 và +4.
2.4.2. Tính chất vật lý
-

Chì là kim loại màu xám thẫm , khá mềm dễ bị dát mỏng.

-

Nhiệt dộ nóng chảy: 327,460C.

-

Nhiệt độ sôi: 1740C.

-

Khối lượng riêng: 11,34 g/cm3

-

Chì và các hợp kim của nó đều độc và nguy hiểm do tính tích luỹ
của nó, nên khó giải độc khi bị nhiễm độc lâu dài. Chì hấp thụ tốt
các tia phóng xạ.

9


2.4.3. Tính chất hoá học

Một số tính chất hóa học của chì được Lê Xuân Thứ (2009) mô tả
như sau:
-

Tác dụng với các nguyên tố không kim loại:
2Pb+ O2 = 2PbO
Pb + X2 = PbX2

-

Tác dụng với nước khi có mặt oxy:
2Pb + 2H2O + O2 = 2Pb(OH)2

-

Tác dụng yếu với các axit HCl và axit H2SO4 nồng độ dưới 80% vì
tạo lớp muối PbCl2 và PbSO4 khó tan. Khi các axit trên ở nồng độ
đặc hơn thì có phản ứng do lớp muối đã bị hoà tan:
PbCl2 + 2HCl = H2 PbCl4
PbSO4 + H2SO4 = Pb(HSO4)2

Với axit HNO3 tương tác tương tự như những kim loại khác. Khi có
mặt oxy có thể tương tác với nước hoặc axit hữu cơ:
2Pb + 2H2O + O2 = 2 Pb(OH)2
2Pb + 6 CH3COOH + 3 O2 = 2 (CH3COO)2Pb + 10 H2O
-

Tác dụng với dung dịch kiềm nóng:
Pb + 2 KOH + 2H2O = K2 [Pb(OH)4 ] + H2

2.4.4. Tác dụng sinh hóa của chì
Phần lớn người dân trong thành phố hấp thụ chì từ ăn uống 200 3.000μg/ngày, nước và không khí cung cấp thêm 10 - 15μg/ngày. Tổng số chì
hấp thụ này, có khoảng 200μg chì được thải ra, còn khoảng 25μg chì được giữ
lại trong xương mỗi ngày (Bảng 2.2).

10


Bảng2.4: Lượng chì bị hấp thụ vào cơ thể mỗi ngày
Nguồn hấp thụ

Lượng chì

Vào người

Bài tiết

(μg/ngày)

(μg/ngày)

(μg/ngày)

Không khí

10

25 (tích tụ

Nước (dạng hoà tan hoặc phức)

15

trong
xương)

Thực phẩm (dạng phức)

200

200

(Nguồn: Lê Xuân Thứ, 2009)

Tác dụng sinh hoá chủ yếu của chì là tác động của nó tới sự tổng hợp
máu dẫn đến phá vỡ hồng cầu. Chì ức chế một số enzim quan trọng của quá
trình tổng hợp máu do sự tích luỹ của các hợp chất trung gian của quá trình
trao đổi chất. Hợp chất trung gian kiểu này là delta- amino levunilic axit
(ALA-đehyase).
Một pha quan trọng của tổng hợp máu là sự chuyển hoá deltaamino
levunilic axit thành porphobiliogen. Chì ức chế ALA-dehdrase enzym 6, do đó
giai đoạn tiếp theo tạo thành porphobiliogen không thể xảy ra. Kết quả là phá
huỷ quá trình tổng hợp hemoglobin cũng như các sắc tố hô hấp khác cần thiết
trong máu như Cytochromes.
Chì cũng cản trở việc sử dụng oxy và glucoza để sản sinh năng lượng
cho quá trình sống. Sự cản trở này có thể nhìn thấy khi nồng độ chì trong máu
nằm khoảng 0,3ppm. Ở các nồng độ cao hơn (> 0,3ppm) có thể gây hiện tượng
thiếu máu (thiếu hemoglobin). Nếu hàm lượng chì trong máu nằm trong
khoảng 0,5 - 0,8 ppm gây ra sự rối loạn chức năng của thận và phá huỷ não.
Dạng tồn tại của chì trong nước là dạng có hoá trị 2. Với nồng độ các

vi sinh vật bậc thấp trong nước và nếu nồng độ đạt tới 0,5mg/lít thì kìm hãm
quá trình oxy hoá amoniac thành nitrat (nitrification). Cũng như phần lớn các
kim loại nặng, chì được tích tụ lại trong cơ thể thực vật sống trong nước. Với
các loại thực vật bậc cao, hệ số làm giàu có thể lên tới 100 lần, ở bèo có thể
đạt tới trên 46000 lần. Các vi sinh vật bậc thấp bị ảnh hưởng xấu ngay cả ở
nồng độ 1 - 30 μg/l (Lê Xuân Thứ, 2009).

11


2.4.5. Chì trong môi trường
Chì là nguyên tố phổ biến trong vỏ trái đất. Chì tồn tại ở các dạng oxy
hoá 0, +2 và +4, trong đó muối chì có hoá trị 2 là xuất hiện nhiều nhất và có
độ bền cao nhất. Trong tự nhiên, tồn tại các loại quặng galenit (PbS), Cesurit
(PbCO3) và anglesit (PbSO4).
Trong môi trường nước, độ tan là tính năng chủ yếu để xác định hợp
chất chì. Độ tan của chì phụ thuộc vào pH, khi pH tăng thì độ tan giảm, ngoài
ra còn phụ thuộc vào yếu tố khác như: Độ muối của nước, điều kiện oxy hoákhử v.v…
Trong khí quyển chì tương đối giàu hơn so với các kim loại nặng
khác. Chì chủ yếu phân tán trong không khí là do sự đốt cháy các nhiên liệu
phù hợp chất của chì làm tăng chỉ số octan thêm vào dưới dạng Pb(CH3)4 và
Pb(C2H5)4 (Lê Xuân Thứ, 2009).
2.4.6. Cơ chế gây độc kim loại nặng
Kim loại nặng có tính độc đã được khẳng định từ lâu nhưng không
phải tất cả chúng đều độc hại đến môi trường và sức khoẻ của con người. Độ
độc và không độc của kim loại nặng 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
hoá học, vật lý cũng như sinh vật. Một số các kim loại như: Pb, Cd, Hg,...
chúng sẽ làm mất hoạt tính của nhiều enzim khi được cơ thể hấp thu, gây nên
một số căn bệnh như thiếu máu, sưng khớp.... Kim loại nặng tồn tại trong tự

nhiên ở dạng tự do, khi ở dạng tự do thì độc tính của nó yếu hơn so với dạng
liên kết (Phan Thị Thu Hằng, 2008).
a. Tính độc của Pb
Về tính chất hóa học, chì là kim loại kiềm thổ hóa trị 2, hơn các
kim loại nhóm IVA của nó. Đặc điểm khác nhau của Pb so với các kim loại
nhóm IVB là các muối của Pb khó hòa tan ( như SO42-, halogenua, PO43-).
Chì là nguyên tố có độc tính cao đối với sức khoẻ con người. Chì
gây độc cho hệ thần kinh trung ương, hệ thần kinh ngoại biên, tác động lên hệ
enzim có nhóm hoạt động chứa hyđro. Người bị nhiễm độc chì sẽ bị rối loạn
bộ phận tạo huyết (tuỷ xương). Tuỳ theo mức độ nhiễm độc có thể gây đau
bụng, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp, tai biến não, nhiễm độc nặng có thể
gây tử vong. Đặc tính nổi bật là sau khi xâm nhập vào cơ thể, chì ít bị đào thải
mà tích tụ theo thời gian rồi mới gây độc.

12


- Từ nước uống chì đi vào cơ thể con người, hô hấp và thức ăn bị
nhiễm chì.
- Chì tích tụ ở xương, kìm hãm quá trình chuyển hoá canxi bằng
cách kìm hãm sự chuyển hoá vitamin D.
- Tiêu chuẩn tối đa cho phép theo WHO nồng độ chì trong nước
uống: 0,05 mg/ml (Nguyễn Thị Kiều Phương, 2010).
Xương là nơi tàng trữ tích tụ chì của cơ thể. Sau đó phần chì này có
thể tương tác cùng với phốt phát trong xương và thể hiện tính độc hại khi
truyền vào các mô mềm của cơ thể.
Chì nhiễm vào cơ thể qua da, đường tiêu hoá, hô hấp. Người bị
nhiễm độc chì sẽ mắc một số bệnh như thiếu máu, đau đầu sưng khớp chóng
mặt.
Chính vì tác hại nguy hiểm của chì đối với con người như vậy nên

các nước trên thế giới đều có quy định chặt chẽ về hàm lượng chì tối đa cho
phép có trong nước mặt không vượt quá 1mg/l (Lê Xuân Thứ, 2009).
2.5. Quá trình xâm nhập kim loại nặng vào cây trồng

Hình 2.2: Độ khả dụng thực vật của các nguyên tố vi lượng
(Nguồn: Jean-Louis Morel, 1997)

Khi được trồng môi trường bị ô nhiễm, chúng trở thành mối đe doạ tiềm
tàng đối với sức khoẻ con người và động vật khi chúng có tích lũy các nguyên
tố độc (thí dụ: kim loại) trong mô, như được minh hoạ một cách rất kịch tính

13


của bệnh Itai-Itai mà nó ảnh hưởng nông dân ăn lúa có nhiễm cadmium trong
thời gian dài. Thực vật trồng cũng có thể bị giảm sinh trưởng do hàm lượng
cao của các nguyên tố độc trong mô, điều này làm giảm năng suất thực vật
trồng và xa hơn là thiệt hại kinh tế đối với nông dân. Ngược lại, khi các
nguyên tố này ở mức cao trong mô thì gây độc cho thực vật nhưng khi ở mức
thiếu nó làm giảm sinh khối và rối loạn sinh lý học của thực vật.
Mọi thực vật đều đáp ứng đối với sự gia tăng hàm lượng nguyên tố vết
trong đất. Tính chất và mức độ đáp ứng là một hàm của độ mẫn cảm, cường độ
phơi nhiễm (nồng độ, độ dài thời gian), và loại hoá chất. Khi kim loại tích lũy
trong đất, các thực vật mẫn cảm thì biến mất nhưng các loài kháng thì lại ưa
thích, thí dụ như loại thực vật hút kim loại (metallophyte). Ở những nơi có
chứa kim loại, các loài thực vật đã được thích nghi chịu đựng và một số có khả
năng tích lũy lượng kim loại cực lớn trong mô của phần trên mặt đất.
Nước, đất ô nhiễm là sự ô nhiễm của chuỗi thức ăn và độc tính thực vật.
Chúng liên hệ chặt chẽ với sinh khả dụng của nguyên tố độc (thí dụ: khả năng
đi vào các bậc khác nhau của chuỗi thức ăn) và chính yếu đối với độ hữu dụng

thực vật. Khả dụng thực vật có thể định nghĩa là số lượng của nguyên tố có thể
chuyển vào mô tế bào trong mùa trồng. Số lượng này được xác định bằng cách
đo lường kim loại trong mô thực vật trồng sau khi thu hoạch. Độ hữu dụng
thực vật được khống chế bởi một số yếu tố, bao gồm dạng hoá học của
nguyên tố, thành phần nước, đất, thời tiết, và khả năng của thực vật trồng
trong hút thu chuyển vị, và tích lũy kim loại. Để quản lý đất ô nhiễm một cách
thích hợp, con đường chuyển vị của nguyên tố vết phải được xác định (Hình
2.2) (Jean-Louis Morel, 1997).
2.6. Sự hấp thu nguyên tố vi lượng của thực vật
Độ khả dụng của các nguyên tố vi lượng đối với thực vật trồng là một
hàm của hoạt độ của các ion tự do trong dung dịch trên bề mặt rễ. Các nguyên
tố trong dung dịch được chuyển từ tế khổng đất đến bề mặt rễ bởi hai tiến trình
chính: khuếch tán và dòng chảy (Hình 2.3a). Khuếch tán xảy ra nhằm chống
lại sự chênh lệch nồng độ đối với trục rễ được tạo ra bởi sự hấp thu của các
nguyên tố và sự suy giảm tiếp theo của nồng độ dung dịch đất ở giao diện giữa
đất và rễ. Dòng chảy được tạo ra do sự di chuyển của dung dịch đất với bề mặt
rễ là kết quả của sự thoát hơi nước ở lá. Cả hai tiến trình diễn ra đồng thời
nhưng ở tốc độ khác nhau tùy theo vào nồng độ dung dịch đất. Ngoại trừ trong
đất bị ô nhiễm nặng mà dung dịch đất có thể chứa hàm lượng cao các chất độc

14


hại, khuếch tán được xem là tác nhân chủ yếu của các chuyển dịch. Trong các
loại đất khác (ví dụ, đất ô nhiễm, axit, hoặc đất ngập nước), nồng độ quá cao
giúp cho quá trình di chuyển của các nguyên tố vi lượng bằng dòng chảy và sự
tích lũy của chúng tại các giao diện đất-rễ. Ví dụ, trong đất ngập nước, sắt và
mangan tích tụ xung quanh rễ, tạo một lớp phủ kim loại, như điều kiện oxy
hóa thúc đẩy sự kết tủa của các kim loại và có thể hạn chế khả năng hòa tan
của các ion kim loại khác trên bề mặt rễ (Jean-Louis Morel, 1997).

Hình 2.3: Số phận của các nguyên tố vi lượng trong hệ thống đất-thực
vật: (a) vận chuyển đến bề mặt rễ, (b) Số phận tại giao diện giữa đất và rễ
(Jean-Louis Morel, 1997).
2.6.1. KLN đi vào vùng tự do của rễ cây
Các ion kim loại không bị giới hạn tại bề mặt rễ cây. Tại màng của
các tế bào có khả năng dễ dàng cho dung dịch xâm nhập, tại đây các ion kim
loại dương có thể khuyếch tán tự do hoặc bị bẫy vào những tế bào mang điện
âm, ion kim loại có khả năng tích lũy trong khu vực tự do của rễ cây, một số bị
bám dính chặt vào mặt tế bào rễ. Chúng liên kết mạnh với các nhóm axit
cacboxylic theo thứ tự Pb > Zn, sự liên kết này đóng vai trò quan trọng cho sự
tích lũy các kim loại nặng trong rễ cây (Hồ Thị Mỹ Trang, 2005).
2.6.2. Kim loại nặng ở trong tế bào rễ
KLN nằm trong tế bào, có thể bị mất tính linh động hay tính độc trong
tế bào chất, thông qua quá trình kết hợp phức tạp với các phân tử hữu cơ hoặc
bị sa lắng xuống các khu vực giàu electron. Phức chất tạo bởi các phân tử hợp

15