Bài giảng ô nhiễm đất và các biện pháp xử lý phần i

1

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

Bài giảng môn học
ô nhiễm đất và các biện pháp xử lý
(L-u hành nội bộ)

1. Khái quát về mục đích, ý nghĩa và nhiệm vụ của môn học
2. Khái l-ợc về ph-ơng pháp học tập trên lớp, tìm kiếm các tài liệu tham
khảo
Giới thiệu tài liệu tham khảo chính:
1. Các tiêu chuẩn Nhà n-ớc Việt Nam về MT 2002. Tập V phần chất l-ợng
đất.
2. Giáo trình Độc học môi tr-ờng, 2000. Lê Huy Bá. NXB ĐHQG TP. HCM.
3. Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Cự, Lê Đức, Trần Khắc Hiệp,Trần Cẩm Vân.
Đất và Môi tr-ờng. NXB Giáo dục, 2000.
4. Giáo trình Sinh thái và Môi tr-ờng đất, 2003. Lê Văn Khoa. NXB ĐHQG
HN
5. S. Ellis and A.Mellor. Soils and Environment. Routledge - London and
NewYork, 1995.
6. Sheila M.Ross, John Wiley & Sons. Toxic metals in soil plant Systems,
1994
7. B. Yaron, R. Culvet, R. Prost. Soil pollution Processes and dynamics.
Springer - Verlag Berlin Heidelberg, 1996.
8. R. Naidu, R.S. Kookana, D.P. Oliver, S. Rogers, M.J. Mclaughlin.
Contaminants and the soil Environment in the Australia - Pacific
Region. Kluwer academic pulicshers. Dordrecht/ Boston/ London, 1995.
9. 6 - 9 December 1992 Karlsruhe, Federal Republic of Germany. Soil
decontamination Using biological Processes, 1994.
10. J.P. Vernet. Heavy metal in the Environment. University of Geneva,

Versoix, Switzerland, 1995.
1


2

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

11. W. Salomons and P. Mader. Heavy Metals. Germany, 1995.
2. Điều kiện tiên quyết
Sinh viên phải có những kiến thức cơ sở của các môn học: Thổ nh-ỡng và
Môi tr-ờng đất, Ô nhiễm môi tr-ờng và Hóa môi tr-ờng.
3. Tóm tắt nội dung
Ch-ơng trình giới thiệu nguồn gốc các chất gây ô nhiễm trong đất bao gồm:
nguồn gốc tự nhiên và nhân tạo nh-: hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, giao
thông, .... ; các chất gây ô nhiễm chính là các chất vô cơ và hữu cơ; tác động giữa
các chất gây ô nhiễm và dung dịch đất; sự chuyển hoá các chất ô nhiễm trong
đất; đánh giá rủi ro môi tr-ờng đất.
Ch-ơng 1. Nguồn gốc các chất gây ô nhiễm đất
1.1. Khái niệm ô nhiễm đất
Theo định nghĩa của tổ chức Y tế thế giới (WHO) thì "Ô nhiễm môi tr-ờng
là sự đ-a vào môi tr-ờng các chất thải nguy hại hoặc năng l-ợng đến mức ảnh
h-ởng tiêu cực đến đời sống sinh vật, sức khỏe con ng-ời hoặc làm suy thoái
chất l-ợng môi tr-ờng".
Vì vậy: Ô nhiễm môi tr-ờng đất đ-ợc xem là tất cả các hiện t-ợng làm
nhiễm bẩn môi tr-ờng đất bởi các chất gây ô nhiễm, gây ảnh h-ởng đến đời sống
của sinh vật và con ng-ời.
Khi nghiên cứu về ô nhiễm môi tr-ờng đất chúng ta cần đặc biệt quan tâm
đến các chất ô nhiễm tồn tại d-ới nhiều dạng khác nhau nh-: Vô cơ, hữu cơ, hợp
chất, đơn chất, ion, dạng lỏng, dạng rắn và dạng khí gây tác dụng xấu đến sự

sinh tr-ởng và phát triển của sinh vật trong đất hay các sinh vật tiếp xúc với đất
cũng nh- sự t-ơng tác giữa các chất ô nhiễm khác nhau với các pha của đất.

2


3

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

Đất đ-ợc hình thành do tác động 5 yếu tố
chính: Đá mẹ (P), sinh vật (O), khí hậu
(C), địa hình (R), thời gian (t) và thêm tác
động của con ng-ời (H).

Khí 25%

Vô cơ 45%

S = f(P, O, C, R, H)t
Các loại đất th-ờng khác nhau về thành
phần và tính chất do trong quá trình hình
thành và phát triển chịu tác động của nhiều
yếu tố nên bản thân nó là một dị thể, gồm:
thể rắn; thể lỏng; thể khí và các sinh vật
cùng các tàn d- của chúng (phần hữu cơ
của đất). Nh- vậy, về bản chất đất là một
hỗn hợp thể vật liệu tạo nên một môi
tr-ờng tơi xốp. Độ xốp của đất chủ yếu
đ-ợc xác định bởi các hợp phần: Khoáng,

hữu cơ và thể lỏng. Khả năng phản ứng
giữa pha rắn và pha lỏng ảnh h-ởng rất lớn
đến tính bền vững và ổn định của môi
tr-ờng xốp, đặc biệt là khi có sự t-ơng tác
của các chất ô nhiễm.

Lỏng 25%

Hữu cơ 5%

Các thành phần của
môi tr-ờng đất luôn
luôn t-ơng tác với
nhau rất phức tạp.

Môi tr-ờng đất
+ Pha rắn
Pha rắn đất là một hỗn thể, nó đ-ợc đặc tr-ng bởi nhiều cấu tử nh- các axit
hữu cơ humic, fulvic, các khoáng sét, các oxit kim loại và các khoáng khác, ....
Pha rắn phụ thuộc rất nhiều vào thành phần cơ giới, trong đó các cấu tử đất và
những tác nhân gắn kết chi phối đến trạng thái đoàn lạp đất và tạo nên tổ hợp lỗ
hổng đất, các khoảng không khí với kích th-ớc khác nhau còn gọi là các khoảng
hổng của đất. Chức năng của các lỗ hổng và ảnh h-ởng của kích th-ớc lỗ hổng
3


4

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

đến tình trạng n-ớc và các chất hoà tan trong môi tr-ờng đất đ-ợc thể hiện ở
bảng 1.1 nh- sau:
Bảng 1.1: Phân loại chức năng lỗ hổng đất (Greenland, 1997) [7]
Tên gọi

Chức năng

Lỗ hổng chuyển
động (vận chuyển Vận chuyển không khí và n-ớc
các chất)
L-u giữ n-ớc chống lại trọng
Lỗ hổng tích luỹ
lực và tiết ra từ rễ cây
Lỗ hổng tàn d- L-u giữ và khuếch tán các vật
(còn lại)
chất dạng ion trong dung dịch
Khoảng hổng liên Tạo ra các lực liên kết các hạt
kết
đất lại với nhau

Đ-ờng kính
(m)
> 50

0.5 - 50
< 0.5
< 0.05

Sự tác động t-ơng hỗ giữa các cấu tử khác nhau của pha rắn ảnh h-ởng
mạnh đến hoạt tính bề mặt hạt đất. Sự t-ơng tác này th-ờng xảy ra mạnh giữa

các khoáng sét và chất hữu cơ.
+ Pha lỏng
Pha lỏng đ-ợc biết là phần dung dịch đất gồm có n-ớc trong đất và các hợp
chất khác nhau, chủ yếu các phản ứng hoá học trong đất xảy ra ở pha này. Ng-ời
ta chia làm 2 loại: phần dung dịch đất nằm gần hạt đất nhất và phần dung dịch
nằm xa các hạt đất. Các quá trình hoá học xảy ra ở 2 phần dung dịch này khác
nhau, thể hiện nh-: Tại phần nằm gần hạt đất xảy ra quá trình trao đổi, hấp phụ,
các phản ứng liên kết, tạo phức, ....
+ Pha khí
Pha khí là phần không khí đất chiếm phần lỗ hổng không có n-ớc nên hàm
l-ợng không khí phụ thuộc vào tổng độ hổng và độ ẩm đất. Pha khí chứa tất cả
các khí có mặt trong khí quyển: CO2, NOx, ... Sự khác nhau cơ bản giữa không
khí trong đất và khí quyển là hàm l-ợng các khí. ở đất thoáng khí O2 khoảng
4


5

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

20% (khí quyển là 21%), CO2 khoảng 0.1 - 2% (khí quyển 0.035%) - đối với
những đất có độ ẩm cao lên đến 10 - 15%.
+ Hệ sinh vật đất
Các sinh vật đất là thành phần quan trọng của môi tr-ờng đất, chúng xúc
tiến một cách liên tục sự tác động t-ơng hỗ giữa những hợp phần sống và không
sống trong đất. Các hoạt động sinh học trong đất cũng luôn tác động đến những
tính chất lý - hoá, đến pha khí, pha lỏng của đất. Những sinh vật sống tự do của
khu hệ sinh vật đất bao gồm: vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm, tảo và hệ động vật đất,
ngoài ra còn có các virút chỉ phát triển trong những tế bào của các cơ thể khác,
còn các vi sinh vật chiếm phần chủ yếu ở trong đất. Các sinh vật đất đóng vai trò

quan trọng trong các chu trình chuyển hoá vật chất xảy ra trong đất. Chúng phân
huỷ các chất hữu cơ, chuyển hoá các chất độc hại làm sạch môi tr-ờng đất. Khả
năng tự làm sạch môi tr-ờng đất phụ thuộc chủ yếu vào thành phần và số l-ợng
các nhóm sinh vật trong đất, đặc biệt là khu hệ vi sinh vật đất.
1.2. Nguồn gốc các chất ô nhiễm trong đất
Môi tr-ờng đất có thể bị ô nhiễm do sự lan truyền các chất ô nhiễm từ
không khí, n-ớc bị ô nhiễm hay các xác hữu cơ động thực vật tồn d- lâu dài
trong đất, làm cho nồng độ các chất tăng lên v-ợt quá khả năng chịu tải của môi
tr-ờng gây ô nhiễm đất. Có thể xem 2 nhóm nguyên nhân chính gây ô nhiễm
môi tr-ờng đất:
1.2.1. Nguồn gốc tự nhiên
Những nguyên nhân nằm ngoài sự can thiệp của con ng-ời nh-:
+ Hiện t-ợng nhiễm phèn
Hiện t-ợng nhiễm phèn do n-ớc phèn từ các rốn phèn (trung tâm sinh
phèn) theo dòng n-ớc mặt hoặc n-ớc ngầm lan truyền đến các vị trí khác nhau
gây hiện t-ợng nhiễm phèn. Các đất nhiễm phèn chủ yếu là nhiễm các chất độc
Fe2+, Al3+, SO42+ và đồng thời làm cho nồng độ của chúng tăng cao trong dung
dịch đất, mật độ keo đất tăng lên cao, pH của môi tr-ờng giảm xuống. Hậu quả
là gây ngộ độc cho cây trồng và các sinh vật đất.
5


6

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

+ Hiện t-ợng nhiễm mặn
Hiện t-ợng nhiễm mặn gây ra do muối trong n-ớc biển, n-ớc triều hay từ
các mỏ muối, trong đó có các chất độc nh-: Na +, K+, Cl-, SO42-. Các chất này gây
tác hại đến môi tr-ờng đất do tác động của các ion hoặc cũng có thể gây hại do

áp suất thẩm thấu, nồng độ muối cao trong dung dịch đất đến cơ thể sinh vật, đặc
biệt là gây độc sinh lý cho thực vật.
+ Quá trình glây hoá
Quá trình glây hoá trong môi tr-ờng đất là quá trình phân giải các hợp chất
hữu cơ trong các điều kiện ngập n-ớc yếm khí, nơi tích luỹ nhiều xác chết của
các sinh vật sinh ra nhiều chất độc nh-: CH4, H2S, FeS, NH3, đồng thời các sản
phẩm hữu cơ đ-ợc phân huỷ dở dang d-ới dạng các hợp chất mùn đóng vai trò
gián tiếp trong việc gây ô nhiễm đất do sự liên kết chặt chẽ giữa chúng với các
hợp phần ô nhiễm đi vào đất.
+ Các quá trình khác: Các quá trình vận chuyển các chất ô nhiễm theo dòng
n-ớc m-a lũ, theo gió từ nơi này đến nơi khác khi xảy ra hoạt động núi lửa hay
cát bay. Ngoài ra ô nhiễm đất từ qúa trình tự nhiên còn do đặc điểm, nguồn gốc
của các quá trình địa hoá. Tác nhân gây ô nhiễm đất chính chủ yếu là các kim
loại nặng.
1.2.2. Nguồn gốc nhân tạo
Chức năng chứa đựng phế thải là một trong những chức năng quan trọng
của môi tr-ờng, trong đó đất là nơi chấp nhận một khối l-ợng lớn các chất thải
do con ng-ời mang đến. Xét theo nguồn gốc phát sinh thì ô nhiễm môi tr-ờng
đất do các nguyên nhân chính:
-

Ô nhiễm đất do hoạt động nông nghiệp
Ô nhiễm đất do chất thải công nghiệp
Ô nhiễm đất do chất thải sinh hoạt
Ô nhiễm đất do tác động của không khí từ các khu công nghiệp, đô thị, các
khu vực đông dân c- và hoạt động giao thông.
- Ô nhiễm do n-ớc thải đo thị và khu công nghiệp và làng nghề thủ công.

6

7

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

Do nhiều tác nhân gây ô nhiễm có thể có nguồn gốc khác nhau nh-ng lại
gây tác hại nh- nhau, nên để thuận lợi cho công việc khảo sát, đánh giá, khắc
phục xử lý ô nhiễm, ng-ời ta phân loại ô nhiễm đất theo tác nhân gây ô nhiễm:
- Ô nhiễm do tác nhân hoá học
- Ô nhiễm do tác nhân sinh học
- Ô nhiễm do tác nhân vật lý
Do sự tồn d- quá cao các chất ô nhiễm khi sử dụng phân vô cơ, thuốc trừ
sâu, diệt cỏ, chất thải nông nghiệp và rác thải sinh ra từ quá trình sử dụng làm
cho môi tr-ờng đất bị ô nhiễm. Tất cả các hoạt động này sẽ ảnh h-ởng tới cả các
đặc tính hoá học và lý học của đất, làm đảo lộn cân bằng sinh thái, làm ô nhiễm
môi tr-ờng đất, làm mất cân bằng dinh d-ỡng, rửa trôi và thoái hoá đất.
A/ Các nguồn ô nhiễm vô cơ


Các muối vô cơ: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, SO42-, HCO3-, CO32-.



Các anion: Các dạng anion chứa S2-, SO42-, (FeS, ZnS, CrSO4)



Các ion Cl- hoà tan mạnh, độc hại nh- NaCl, KCl

Các kim loại nặng

Theo số liệu tính toán của FAO (1981), sản xuất phân hoá học trung bình
tăng khoảng 2 triệu tấn/ năm. Năm 1990, tính trung bình trên thế giới là 94,5
kg/ha và Việt Nam là 73,3 kg/ha so với năm 1985 là 62,7kg/ha. Các loại phân
hoá học thuộc nhóm chua sinh lý (NH4)2SO4, K2SO4, KCl, super phôt phát còn
tồn d- axit, nếu bón liên tục mà không có biện pháp trung hoà sẽ làm thay đổi
thành phần và tính chất đất, nếu không sử dụng hợp lý sẽ làm chua đất, làm thay
đổi cân bằng dinh d-ỡng giữa đất và cây trồng, nghèo kiệt các ion bazơ và xuất
hiện nhiều độc tố đối với cây trồng nh- (Al 3+, Fe3+, Mn2+, ....) làm giảm hoạt tính
sinh học của đất. Mặt khác khi đất đã bão hoà các chất, chúng sẽ xâm nhập vào
nguồn n-ớc, vào khí quyển và gây ô nhiễm môi tr-ờng. Hậu quả, tình trạng chua
hoá ở tầng đất canh tác là phổ biến và ngày nay, ngay cả những nơi đất phì nhiêu
và có tập quán thâm canh do sử dụng lâu dài phân khoáng cũng đã gây chua hoá
môi tr-ờng đất.

7


8

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

Các chất ô gây ô nhiễm vô cơ chính trong đất do hoạt động canh tác nông
nghiệp gây ra nh-: các dạng nitơ trong đất (N-hữu cơ, N-vô cơ: NH4+, NO3-, NO2).
Ng-ời ta -ớc tính chỉ có 50% nitơ bón vào đất đ-ợc cây trồng sử dụng,
l-ợng còn lại là nguồn gây ô nhiễm môi tr-ờng đất. NO 3- với các đặc tính dễ bị
rửa trôi xuống tầng n-ớc ngầm và khả năng tích luỹ với hàm l-ợng cao vào trong
các nông sản, NO3- đặc biệt nguy hiểm, nó có thể ảnh h-ởng đối với những trẻ
em từ 3-6 tháng tuổi, làm tăng hàm l-ợng methaemoglobin làm giảm sự liên kết
oxy và vận chuyển oxy trong cơ thể gây bệnh trẻ xanh ở trẻ em và với ở ng-ời
lớn tuổi thì gây bệnh ung th- dạ dày. Khi hàm l-ợng NO 3- n-ớc uống là 40 - 100

mgN-NO3-/l đ-ợc xem là gây nguy hại cho chăn nuôi.
Phôt pho trong đất th-ờng tồn tại ở dạng P-vô cơ và P- hữu cơ (P-hữu cơ
trong đất chiếm từ 5 - 90% tổng số trong đất). Phốt pho chủ yếu ở dạng P-Ca, PAl, P-Fe phụ thuộc vào điều kiện pH của môi tr-ờng đất. Dạng hoà tan tồn tại
trong dung dịch đất: H2PO4- > HPO42- > PO43-. Phốt pho tổng số trong đất dao
động từ 0,1 đến 0,8 g/kg đất, khả năng hoà tan trong n-ớc kém, th-ờng chỉ từ
0,001 - 0,1 mgP/lit dung dịch đất. Phôt pho đ-ợc xem là nguyên tố không gây
độc trực tiếp đối với ng-ời và động vật. Nh-ng trong hoạt động canh tác nông
nghiệp đã gây ra một hậu quả gián tiếp, đó là làm gia tăng hàm l-ợng P trong
n-ớc, gây hiện t-ợng phú d-ỡng nguồn n-ớc, làm tăng sự phát triển của tảo, thực
vật thuỷ sinh, gây thiếu hụt oxy trong n-ớc.
B/ Nguồn gây ô nhiễm sinh học
Những tác nhân sinh học có thể làm ô nhiễm đất, gây ra các bệnh ở ng-ời
và động vật nh- trực khuẩn lỵ, th-ơng hàn, amip, ký sinh trùng (giun,sán, ...). Sự
ô nhiễm này do những ph-ơng pháp đổ bỏ các chất thải mất vệ sinh hoặc sử
dụng phân bắc t-ơi, bùn ao t-ơi, bùn kênh dẫn chất thải sinh hoạt bón trực tiếp
vào đất.
ở n-ớc ta, do tập quán sử dụng phân bắc và phân chuồng t-ơi trong canh
tác nông nghiệp còn phổ biến. Hiện nay, tập quán sử dụng phân bắc t-ơi theo
các hình thức sau:

8


9

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

- 50% l-ợng phân bắc trộn tro bếp để bón lót, 10% l-ợng phân bắc đ-ợc
pha loãng bằng n-ớc để t-ới cho cây trồng (rau, lúa).
- 40% phân bắc trộn tro bếp cộng vôi bột và ủ trong khoảng 10 - 14 ngày,

sau đó bón cho cây trồng. Cách bón phân t-ơi này đã gây ô nhiễm sinh
học nghiêm trọng cho môi tr-ờng đất, không khí và n-ớc.
Chỉ tính riêng thành phố Hà Nội, hàng năm l-ợng phân bắc thải ra khoảng
550.000 tấn, trong đó 2/3 l-ợng phân đó đ-ợc dùng để bón cho cây trồng, gây ô
nhiễm môi tr-ờng đất và nông sản. Ví dụ, ở huyện Từ Liêm nhiều hộ nông dân
đã dùng phân bắc với liều l-ợng từ 7 đến 12 tấn hoà với n-ớc t-ới cho 1 ha, do
vậy khi khảo sát trong 1 lit m-ơng máng khu trồng rau có tới 360 CFU E.coli,
n-ớc giếng công cộng là 20, còn trong đất lên tới 2.10 5 CFU/100 g đất. Vì thế,
khi điều tra sức khoẻ ng-ời trồng rau th-ờng xuyên sử dụng phân bắc t-ơi có tới
60% số ng-ời tiếp xúc với phân bắc từ 5 - 20 năm; 26,7% tiếp xúc trên 20 năm
và làm cho 53,3% số ng-ời đ-ợc điều tra có triệu trứng thiếu máu và 60% số
ng-ời bị mắc bệnh ngoài da.
C/ Ô nhiễm đất do nhóm tác nhân vật lý
Nguồn gây ô nhiễm nhiệt trong đất do sự thải bỏ n-ớc làm mát của các
thiết bị nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện nguyên tử và các nhà máy cơ khí.
N-ớc làm mát khi thải vào đất có thể làm cho nhiệt độ của đất tăng lên từ 5 150C gây ảnh h-ởng đến môi tr-ờng đất, đặc biệt là làm huỷ hoại nhiều vi sinh
vật có ích trong đất. Khi các sinh vật đất chết đi, để lại một l-ợng tồn d- các chất
thải hữu cơ lớn là nguyên nhân gây ra các nguồn ô nhiễm gián tiếp khác trong
đất. Ví dụ, khi hàm l-ợng các axit mùn cao ở trong đất bị ô nhiễm kim loại nặng
hay thuốc BVTV sẽ góp phần làm tăng tính bền vững của các chất ô nhiễm này
trong đất.
Nguồn gây ô nhiễm đất bởi các chất phóng xạ do các phế thải từ các trung
tâm nghiên cứu phóng xạ, nhà máy điện nguyên tử và các bệnh viện có dùng các
chất phóng xạ và những vụ thử vũ khí hạt nhân. Ng-ời ta thấy rằng, sau mỗi vụ
thử vũ khí hạt nhân thì chất phóng xạ trong đất tăng lên gấp 10 lần. Các chất này

9


10

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

sau khi xâm nhập vào đất đã đi theo chu trình dinh d-ỡng tới cây trồng, động vật
và con ng-ời làm thay đổi cấu trúc tế bào, gây ra những bệnh di truyền.
1.2.3. Các tác nhân gây ô nhiễm chính
1.2.3.1. Ô nhiễm do sử dụng các hoá chất bảo vệ thực vật
Tính độc hại của các chất hữu cơ do cấu trúc điện tử, khả năng hoà tan
trong n-ớc và khả năng bay hơi là rất quan trọng. Khả năng ion hoá là lý do
tr-ớc hết giải thích tại sao t-ơng tác hoá học của các chất hữu cơ độc hại lại phụ
thuộc nhiều vào pH. Với các chất hữu cơ không có khả năng ion hoá là rất quan
trọng, có liên quan chặt đến đặc tính hấp phụ của đất. Ngoài ra, các đặc điểm
nh-: hình dạng, kích th-ớc, khả năng đông tụ, phân cực, tính axit hay bay hơi
cũng có ý nghĩa quan trọng.
A/ Giới thiệu về thuốc bảo vệ thực vật
Thuốc bảo thực vật: là những chất hoặc hợp chất đ-ợc dùng để phòng
chống, diệt trừ, xua đuổi hoặc giảm nhẹ do dịch hại gây ra cho cây trồng
(U.S.EPA).
Có nhiều cách để phân loại thuốc BVTV: có thể phân loại thuốc theo đối
t-ợng phòng trừ, theo cơ chế tác động, theo mức độ độc hại,
Theo đối t-ợng phòng trừ, thuốc BVTV đ-ợc phân chia thành các nhóm
chính sau:
Thuốc trừ nhện
Thuốc trừ ốc
Thuốc trừ nấm bệnh
Thuốc trừ chuột
Thuốc trừ cỏ
Thuốc trừ sâu
Thuốc trừ tuyến trùng,

10


11

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

Trong mỗi loại trên, có thể lại đ-ợc phân chia theo các cách khác nhau. Ví
dụ nh- thuốc trừ sâu có thể đ-ợc phân chia theo bản chất hoá học thành các
nhóm: clo hữu cơ, lân hữu cơ, cacbarmat, các nhóm trừ sâu thế hệ mới,
Theo cơ chế tác động, có thể phân chia thành các loại sau:
Thuốc gây độc tiếp xúc
Thuốc gây độc vị độc
Thuốc nội hấp, thấm sâu
Nhóm thuốc xông hơi
Phân loại theo độ độc (WHO), thuốc BVTV đ-ợc phân loại thành các
nhóm và ký hiệu sau:
Nhóm Ia: Độc mạnh rất độc, chữ đen nền đỏ
Nhóm Ib: Độc độc, chữ đen nền đỏ
Nhóm II: Độc trung bình có hại, chữ đen nền vàng
Nhóm III: Độc ít chú ý, chữ đen nền xanh
Nhóm IV: Nền xanh lá cây
Thuốc bảo vệ thực vật có các đặc tr-ng:
Các hoá chất bảo vệ thực vật (BVTV), chủ yếu là các phân tử hữu cơ nhỏ,
đ-ợc áp dụng rộng rãi bằng hình thức phun trên lá hoặc rơi xuống trực tiếp
xuống đất nên chúng đ-ợc coi là nguồn gây ô nhiễm diện trong đất. Các
HCBVTV th-ờng là các hoá chất độc, khả năng tồn d- lâu trong đất, tác động tới
môi tr-ờng đất, sau đó đến sản phẩm nông nghiệp, đến động vật và ng-ời theo
kiểu tích tụ, ăn sâu, bào mòn. Do việc sử dụng và bảo quản các thuốc bảo vệ thực
vật không đúng quy định nên đã gây các hậu quả ô nhiễm môi tr-ờng đất, n-ớc,

không khí và gây nhiều hậu quả nghiêm trọng. Nh- vậy, tác động của thuốc
BVTV rất âm thầm, có tính chất ăn sâu, bào mòn và khi phát hiện ở ng-ời rất
khó cứu chữa (hình 1.1)

11


12

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

Hình 1.1. D- l-ợng thuốc trừ sâu và trừ cỏ theo thời gian [4]
Nếu dùng nhiều lần một loại thuốc thì côn trùng và sâu hại sẽ tạo ra sức đề
kháng trơ dần với thuốc, làm xuất hiện những loại ký sinh trùng mới, buộc chúng
ta phải dùng những loài thuốc đặc hiệu mới, số lần phun nhiều hơn và môi
tr-ờng càng trở nên ô nhiễm.
Tác động của thuốc BVTV đến Sinh thái - Môi tr-ờng
ở trong đất, thuốc BVTV sẽ biến đổi và phân tán theo nhiều con đ-ờng
khác nhau. Nó có thể tích luỹ không những trong đất, mà cả trong n-ớc bề mặt,
n-ớc ngầm, mà thậm chí trong cả các cặn lắng và không khí.
Không
khí

Đất

Sử dụng
Sử dụng

Thuốc
BVTV

Sử dụng
Thực vật

Chất gây
ô nhiễm

Kiểm soát
Vectơ sử
dụng

Tồn dThực phẩm

N-ớc
Động vật

Ng-ời

Hình 1.2. Tác động của thuốc BVTV đến môi tr-ờng (Richardson,
M.L,1979)[4]
Tác động của thuốc BVTV đến sức khoẻ con ng-ời:
12


13

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

Các yếu tố quyết định mức độ độc hại của thuốc BVTV phụ thuộc vào mức
độ độc hại của thuốc, tính mẫn cảm của từng ng-ời, thời gian tiếp xúc và con

đ-ờng xâm nhập vào cơ thể. Có 3 con đ-ờng xâm nhập vào cơ thể ng-ời:
Đ-ờng hô hấp: Khi hít thở thuốc d-ới dạng khí, hơi hay bụi.
Hấp thụ qua da: Khi thuốc dính vào da.
Đ-ờng tiêu hoá: Do ăn, uống phải thức ăn nhiễm thuốc hoặc sử dụng
những dụng cụ ăn bị nhiễm thuốc.
B/ Tình hình sử dụng hoá chất bảo vệ thực vật ở Việt Nam
Đất nông nghiệp ở Việt Nam đ-ợc chia thành 8 vùng sinh thái với các diện
tích trồng lúa, màu l-ơng thực, rau mầu, cây công nghiệp ngắn ngày và cây công
nghiệp dài ngày. Mỗi một tiểu vùng sinh thái có các đặc tr-ng riêng về các điều
kiện khí hậu, kiểu đất, kiểu thảm phủ thực vật, ph-ơng thức canh tác cũng nhtrình độ hiểu biết của từng đối t-ợng sử dụng thuốc BVTV.
Việc sử dụng thuốc (hoá chất bảo vệ thực vật - HCBVTV) ở n-ớc ta tập
trung ở 3 nhóm chính:
- Nhóm clo hữu cơ có thời gian bán phân huỷ trong môi tr-ờng tự nhiên
đến 20 năm, chúng sẽ đ-ợc tích luỹ lại trong các cơ thể sinh vật mà không hoặc
ít bị bài tiết ra ngoài.
- Nhóm lân hữu cơ có thời gian bán phân huỷ trong môi tr-ờng tự nhiên
nhanh hơn nhóm clo hữu cơ, hiện đang đ-ợc sử dụng khá rộng rãi ở n-ớc ta.
- Nhóm cacbamat, hoá chất thuộc nhóm này th-ờng ít bền vững trong môt
tr-ờng tự nhiên nh-ng lại có độc tính rất cao với ng-ời và động vật.
Trong cả n-ớc, bình quân từ năm 1976 - 1980 đã sử dụng thuốc BVTV là
5100 tấn/năm; từ năm 1981 - 1985 bình quân là 3.920 tấn/năm. Trong những
năm 1990, l-ợng thuốc thành phẩm tiêu thụ ở n-ớc ta là khoảng 4 000 tấn hoạt
chất (t-ơng đ-ơng với 13 000 - 15 000 tấn thành phẩm). Giai đoạn này, mức độ
sử dụng HCBVTV còn rất thấp, chỉ vào khoảng 0.3 - 0.4 kg a.i/ha, chủng loại
thuốc chủ yếu là nhóm clo hữu cơ và lân hữu cơ (chiếm 56%). Năm 1999, số
l-ợng thuốc BVTV đạt 33.715 tấn t-ơng đ-ơng với 158.7 triệu USD, số tiền đầu
t- cho thuốc bảo vệ thực vật là 15,11 USD/ha.
13

14

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

Tính trung bình đến thời điểm hiện nay, hàng năm n-ớc ta đã sử dụng
khoảng 15.000 đến 25.000 tấn thuốc BVTV và thuốc trừ dịch hại, tỷ lệ sử dụng
bình quân trên 1ha gieo trồng là 0,4 - 0,5 kg.a.i/ha. Kết quả điều tra cho thấy,
thuốc BVTV sử dụng chủ yếu cho cây lúa (chiếm 70%, l-ợng thuốc trừ sâu 82%,
thuốc trừ bệnh hại cây trồng và thuốc trừ cỏ 89%). Khối l-ợng thuốc BVTV đ-ợc
sử dụng trên cây lúa đ-ợc trình bày ở bảng 1.2 nh- sau:

T
Khu vực
T

1
2
3
4
5
6

Miền
núi
phía Bắc
Trung du
ĐBSH
Khu 4 cũ
Miền trung
Nam Bộ

Khối l-ợng thuốc BVTV sử dụng (kg thành
phẩm/ha/năm)
Thuốc trừ
Tổng
Thuốc trừ
bệnh
Thuốc trừ
số
sâu
hại cây
cỏ
trồng
0,23

0,20

0,03

-

0,65
1,15
0,97
2,74
2,66

0,54
0,32
0,41

1,14
1,42

0,11
0,67
0,44
0,65
0,49

0,11
0,12
0,95
0,35

Bảng 1.2: Khối l-ợng thuốc BVTV sử dụng trên cây lúa năm 1998 [4]
(Nguồn: Landell Mills Market. Ltd)
Từ bảng trên cho thấy, ở khu vực Trung du và Miền núi phía Bắc, thuốc trừ
cỏ hầu nh- ít đ-ợc sử dụng, thuốc trừ sâu, thuốc trừ bệnh hại cây trồng đ-ợc sử
dụng cũng ở mức thấp. Khu vực ĐBSH là một trong 3 khu vực sử dụng hoá chất
nông nghiệp cao nhất, gồm tất cả các nhóm thuốc, kể cả thuốc trừ cỏ.
Cơ cấu các loại thuốc BVTV ở Việt Nam cũng giống nh- một số n-ớc Nam
á: số l-ợng thuốc trừ sâu đ-ợc tiêu thụ cao hơn thuốc trừ bệnh và thuốc trừ cỏ.
Tuy nhiên những năm gần đây, số l-ợng thuốc trừ cỏ đ-ợc đăng ký tăng lên 5,6
lần trong khi đó thuốc trừ sâu trừ bệnh chỉ tăng 2,6 lần. Điều này chứng tỏ đang
có sự thay đổi đáng kể trong cơ cấu sử dụng thuốc BVTV ở n-ớc ta và phù hợp
với xu h-ớng tăng c-ờng thuốc trừ cỏ trên thế giới.
C/ Ô nhiễm môi tr-ờng đất do sử dụng thuốc BVTV ở Việt Nam
14

15

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

Các loại hoá chất này đã và đang là những nguyên nhân đóng góp vào việc
làm giảm số l-ợng nhiều loài vi sinh vật có ích, làm giảm tính đa dạng sinh học
của hệ sinh thái đất. L-ợng thuốc BVTV tồn d- trong đất gây hại đến các vi sinh
vật đất làm nhiệm vụ phân huỷ, chuyển hoá các chất hữu cơ thành các khoáng
chất đơn giản hơn cần cho dinh d-ỡng cây trồng. Điều này đã gây tác động gián
tiếp đến độ phì của đất, tác động tiêu cực tới dinh d-ỡng cây trồng.
Cá biệt ở vùng trồng rau Đà Lạt đã sử dụng 5,1 - 13,5 kg.a.i/ha. Vùng
trồng rau Mai Dịch, Tây Tựu (huyện Từ Liêm) trong mỗi vụ rau phun trung bình
28 đến 30 lần. Vùng trồng lúa đồng bằng sông Hồng mỗi vụ phun từ 1 đến 3 lần,
vùng đồng bằng sông Cửu Long từ 2 đến 5 lần. Theo các nghiên cứu khảo sát thì
những vùng ven các nội thành (nh- Đông Anh, Thanh Trì, Từ Liêm - Hà Nội)
với mức độ thâm canh cao thì đất đều bị ô nhiễm các thuốc BVTV.
Theo Phạm Bình Quyền (1995), ở trại rau Hữu Nghị (Gia Lâm) với diện
tích đất canh tác là 58 ha hàng năm đã sử dụng một l-ợng thuốc rất lớn phun cho
đồng ruộng. Tính bình quân năm 1989 đã sử dụng 36.7 kg thuốc các loại cho 1
ha đất canh tác. Đây là con số báo động vì ở Nhật Bản quy định ng-ỡng tối đa là
20 kg/ha.
Kết quả phân tích 17 mẫu đất để xác định tồn d- HCBVTV gồm các chủng
loại DDT, metylparathion, lindan, monitor trong các mẫu đất trồng rau ở Hà Nội
cho thấy, chỉ có 5 mẫu đất là không phát hiện thấy d- l-ợng, còn 17 mẫu đều có
ít nhất 1 chất chiếm tỉ lệ 70% (trong đó 6 mẫu gồm 2 mẫu ở Thanh Trì, 4 mẫu ở
Đông Anh là 35% có phát hiện thấy DDT v-ợt quá ng-ỡng cho phép).
Theo Nguyễn Ph-ớc T-ơng (1999), nông dân trồng hành ở Thuận Hải (cũ)
đã phun thuốc trừ sâu 90 lần/vụ, ở xã Vĩnh Long, Bến Hải, Quảng Trị đất đã bị ô
nhiễm thuốc trừ sâu. Tính đến thời này khoai sọ trồng trên đất đó vẫn còn chứa
5,5 mg DDT; 0,25 mg 666; 4,1 mg Wofatox/kg khoai sọ.

15


16

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ
Các thuốc trừ sâu bao gồm các hợp chất vô cơ, hữu cơ, các vi sinh vật gây hại cho côn
trùng và những sản phẩm của chúng có thể giết chết đ-ợc các côn trùng gây hại. Thuốc trừ sâu
xâm nhập vào cơ thể côn trùng bằng nhiều con đ-ờng tiếp xúc, vị độc, xông hơi, thấm sâu khi
các chất độc đ-ợc dùng để phun lên cây, xử lý đất, xử lý giống, làm bả độc, v.v...
Các thuốc trừ sâu vô cơ: Từ cuối thế kỷ 19 đến những năm 40 của thể kỷ 20, thuốc trừ
sâu vô cơ chiếm vị trí chủ yếu trong việc phòng trừ sâu hại. Đặc điểm chung của nhóm thuốc
này là:
-

Là các loại thuốc trừ sâu có tác động vị độc, gây chết nhanh cho sâu hại

-

Có khả năng tồn d- trong môi tr-ờng lâu và gây hại cho thực vật

Trong nửa đầu thể kỷ này ở Mỹ và các n-ớc Châu Âu đã dùng các hợp chất Asen vô cơ
trong nhiều năm phun lên cây bông, cây cam để trừ sâu, do vậy l-ợng As ở trong đất tích luỹ đến
mức đáng kinh ngạc: 1500kgAs trioxit/ha. L-ợng chất độc lớn này đã làm cho cây trồng sinh
tr-ởng và phát triển xấu, giảm sản l-ợng, gây chết cây. Do l-ợng As có trong nông sản lớn nên
đã không tiêu thụ đ-ợc nông sản. Để khắc phục ng-ời ta đã trồng cây ngắn ngày khác nh- cây
l-ơng thực, thực phẩm, cây thức ăn gia súc nh-ng cũng thất bại. Thiệt hại này đã gây tổn thất rất
lớn cho nền kinh tế ở các n-ớc nói trên.
Đất canh tác cũng có thể bị ô nhiễm thuỷ ngân, các nguồn quan trọng nhất là sử dụng

các hợp chất hữu cơ thuỷ ngân để xử lý hạt giống, kiểm soát các bệnh do nấm ở lớp cỏ hay sự
phá hoại cỏ dại. Sự sử dụng các hợp chất ankyl thuỷ ngân nh- metyl thuỷ ngân là một mối nguy
hại điển hình do thuỷ ngân ở dạng này rất độc và dễ bị đồng hoá bởi các con thú từ thức ăn của
chúng. Việc sử dụng thuỷ ngân trong xử lý các hạt giống đã bị cấm ở các n-ớc công nghiệp từ
những năm 60 nh-ng sau đó một số n-ớc Irắc 1960 đã xảy ra vụ ngộ độc với khoảng 6500 ng-ời
trong đó có 5000 ng-ời bị chết.
Các thuốc trừ sâu tổng hợp hữu cơ: Hầu hết các thuốc trừ sâu đ-ợc dùng hiện nay là các
thuốc tổng hợp hữu cơ, mà quan trọng nhất là 4 nhóm: clo hữu cơ, lân hữu cơ, cacbamat và
pyrethroit. Quá trình sử dụng các thuốc trừ sâu hữu cơ có thể chia ra làm 3 giai đoạn chính:
1. 1945-1959, chủ yếu là dùng thuốc trừ sâu cơ clo. Thuốc lân hữu cơ và cacbamat ra đời
nh-ng ch-a đ-ợc dùng nhiều.
2. 1969-1974, sử dụng nhiều thuốc trừ sâu lân hữu cơ và thuốc trừ sâu cacbamat, giảm sự
sử dụng thuốc trừ sâu cơ clo.
3. Từ 1975 đến nay, chủ yếu là sử dụng thuốc trừ sâu cacbamat, lân hữu cơ và pyrethroit.
Thuốc clo hữu cơ bị thu hẹp phạm vi, số l-ợng và chủng loại sử dụng, nhiều thuốc clo
hữu cơ đã bị cấm.
Các phân tử hữu cơ không ion hoá: Nhóm này bao gồm các hợp chất hữu cơ hầu nhkhông bị phân ly trong dung dịch. Nhóm này gồm hàng trăm chất khác nhau là dẫn xuất của
hydrocacbon có gắn clo (cơ clo), gắn photpho (cơ photpho), cacbamat, ure, anilin, amide,
nezonitrile. Sự khác biệt của các chất thuộc nhóm này là khả năng hấp phụ của nó bởi các keo
hữu cơ.

Ghi chú: Phần đóng khung này dùng để tham khảo thêm.

16


17

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ
Thuốc trừ sâu clo hữu cơ:

Công thức tổng quát của thuốc trừ sâu cơ clo nh- sau:

Đại diện cho nhóm clo hữu cơ là DDT và những hợp chất của DDT, 666, Lindan,
aldrin, diedrin; có khả năng tồn tại bền vững trong đất, có khả năng hoà tan chậm trong n-ớc
(trừ lindan), DDT, Endrin, diedrin và aldrin có khả năng hoà tan lớn và có khả năng di động
chậm trong đất. Khả năng bay hơi của nhóm cơ clo là rất thấp. Độ bền vững của nhóm cơ clo
cao hơn rất nhiều so với nhóm cơ photpho, nh-ng tính độc của nhóm cơ photpho lại cao hơn rất
nhiều so với nhóm cơ clo.
Thuốc trừ sâu lân hữu cơ:
Các chất cơ photpho có công thức tổng quát nh- sau:

Trong đó, R là nhóm ankyl. Các chất este là bền vững trong môi tr-ờng trung tính hoặc
axit nh-ng không bền vững trong môi tr-ờng kiềm do bị quá trình thủy phân. Khi đó, P-O-X
liên kết este bị phá vỡ. Nhóm này bao gồm nhiều loại thuốc và đ-ợc dùng phổ biến để trừ sâu,
nhện, tuyến trùng. Các loại thuốc đặc hiệu và đ-ợc dùng phổ biến hiện nay là Parathion và
Malathion. Thuốc có phổ tác động rộng, tác động đến dịch hại bằng con đ-ờng tiếp xúc, vị
độc, xông hơi, nội hấp và thấm sâu; thuốc ít gây hại đến các côn trùng có ích. Các thuốc lân
hữu cơ th-ờng rất độc đối với ng-ời và động vật máu nóng với các mức độ khác nhau tuỳ thuộc
vào loại thuốc. Do các thuốc lân hữu cơ không có đặc tính hoá học bền vững nên chúng dễ bị
phân huỷ nhanh trên bề mặt vật phun, không tích lũy trong môi tr-ờng, vì vậy chúng đ-ợc sử
dụng nhiều và rộng rãi.
Thuốc trừ sâu cacbamat: Đại diện cho nhóm này là Cacbaryl và Cacbofuran. Các
thuốc thuộc nhóm này không có tính độc vạn năng, t-ơng đối an toàn đối với cây, ít độc với cá
so với các thuốc thuộc nhóm lân hữu cơ. Thuốc không tồn d- quá lâu trong nông sản và trong
môi tr-ờng sống. Khi phun thuốc lên cây, thuốc tác động nhanh với côn trùng và bị phân huỷ
nhanh. Các hợp chất cacbamat đều ít tan trong n-ớc, tan nhiều trong các dung môi hữu cơ, chất
béo và dễ bị kiềm phân huỷ. Các chất phenyl cacbamat và khi đ-ợc ure thay thế đều là thuốc
diệt cỏ không bị phân ly thành dạng ion. Sự thay thế 3 nguyên tử hydro của urea bằng các
nhóm chức năng khác nh- phenyl, metyl hoặc metoxyl làm cho thuốc diệt cỏ trở nên có hoạt
tính. Cấu trúc urea thay thế đ-ợc biểu diễn nh- sau:

17


18

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ
Cacbamat và thiocacbamat là sự biến đổi cấu trúc bazơ từ axit cacbamic:

Cacbamat có thể đ-ợc phun xuống đất nh- propham và cloropham hoặc phun trên lá
nh- asulam và phênmdipham, chúng có đặc tính chọn lọc cao hơn cho từng loại cây trồng.
Cloropham có tính bền vững hơn propham.Các chất cacbamat khác nh- barban và phênmdipham
th-ờng đ-ợc phun trên lá và có ít sự t-ơng tác với đất. Thiocacbamat nh- butylat th-ờng có khả
năng bay hơi cao hơn nên đ-ợc phun vào đất tạo nên các liên kết với đất. Chúng bị hấp phụ bởi
hạt giống, rễ cây, sự nảy mầm. Metham có khả năng hoà tan tốt đ-ợc sử dụng để diệt nấm, kiểm
soát nấm cỏ dại, cỏ dại lâu năm và cũng đ-ợc phun trên đất.
Thuốc trừ sâu pyrethroit: Đây là nhóm thuốc trừ sâu tổng hợp xuất hiện từ những năm
80 của thế kỷ 20. Các thuốc trong nhóm pyrethoit đ-ợc tổng hợp dựa trên cơ sở vật chất tự nhiên
Pyrethrin có trong hoa của các cây sát trùng. Pyrethroit có đặc điểm bền với ánh sáng mặt trời,
l-ợng hoạt chất dùng trên đơn vị diện tích thấp, có tác dụng chọn lọc cao, ít độc hại đối với các
thiên địch có ích. Chúng có thể trừ đ-ợc các chủng sâu chống thuốc lân hữu cơ, clo và cacbamat
Thuốc trừ cỏ dại nhóm Fenoxi: Đại diện nhóm này là các thuốc 2,4 D; 2,4 DP; 2,4 DB;
2,4,5-T; 2,4,5-TP. Các hợp chất này th-ờng đ-ợc sử dụng ở các dạng muối amôn, muối kim loại
kiềm, muối amin, este nhẹ (có mạch hydrocacbin ngắn) và este nặng (có mạch hydrocabon dài)
và t-ơng đối bền vững trong môi tr-ờng. Các muối amin của chúng có độ hoà tan trong n-ớc lớn
hơn cả. Ng-ợc lại, các dạng este lại không tan trong n-ớc, chỉ tan trong các dung môi hữu cơ.
Thuốc trừ cỏ thuộc nhóm dị vòng chứa nitơ Bipyridium, đại diện là Diquat và Paraquat
có hiệu lực tốt trong trừ cỏ bò lan trên mặt đất. Chúng cũng đ-ợc sử dụng nh- là chất diệt các vi
sinh vật thuỷ sinh. Trên thị tr-ờng th-ờng sử dụng muối đibromit và muối diclorit có khả năng
hoà tan mạnh. Đặc tính của Diquat và paraquat là những chất không bay hơi, bị quang phân huỷ

mạnh d-ới ánh sáng mặt trời hoặc tia UV; nh-ng không bị quang phân huỷ khi kết hợp với các
chất d-ới dạng phức hợp trao đổi điện tích với phenol và các phân tử cho điện tử khác.
Nhóm thuốc trừ cỏ triazin (nhóm các phân tử kiềm) đại diện là Symmertrical triazin (Striazin) là các dẫn xuất nitơ dị vòng, cấu trúc bao gồm C và N. Sự thay thể ở vị trí R 1 sẽ xác đinh
đuôi của tên chất. Với nguyên tử clorin, tên có đuôi là -azin; thay bằng nhóm metylthio, là -tryn;
và bằng nhóm metoxyl (-OCH3), là -ton. Khả năng hoà tan của chất này đ-ợc xác định bởi sự
thay thế R1, với -OCH3 có khả năng hoà tan cao nhất. Với sự có mặt của nguyên tử N giàu điện
tử S-triazin sẽ có khả năng cho điện tử (tức là một bazơ yếu) và có khả năng t-ơng tác với các
phân tử nhận điện tử để hình thành các phức chất cho nhận điện tử. S-triazin có khả năng hoà tan
trong n-ớc kém , 2-clo- S-triazin có khả năng hoà tan kém hơn 2-metylthio- S-triazin và 2-toxylanologs. Khả năng hoà tan tăng khi pH giảm, chất 2-metylthio- S-triazin và 2-toxyl- anologs hoà
tan mạnh khi pH = 3-5, còn 2-clo-S-triazin hoà tan mạnh ở pH = 2. Các cấu trúc biến đổi của các
chất thay thế có ảnh h-ởng mạnh đến khả năng hoà tan của các chất diệt cỏ. S-triazin đặc biệt là
clo- S-triazin có thể bị phân huỷ một phần d-ới ánh sáng mặt trời do các tia UV và IR (tia phóng
xạ), trong khi hợp phần thay thế là metoxyl sẽ không bị quang phân huỷ.

18


19

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ
Thuốc trừ cỏ thuộc nhóm dẫn xuất của axit benzoic (nhóm các phân tử hữu cơ axit):
Thuộc nhóm này gồm nhiều các hợp chất hoá học khác nhau nh- các chất thay thế phenol, các
axit alphatic có gắn clo, các axit oxyalkanoic-clo và các axit benzoic thay thế. Các nhóm chức
năng cacboxyl hoặc phenoic có khả năng phân ly trong n-ớc thành các ion. Mức độ axit thay đổi
phụ thuộc vào từng chất, chất tricloroaxetic (TCA) có tính axit mạnh hơn, còn 4-cloro-o-t-lyloxyl butylic axit (MCPB) có tính axit yếu. Các chất bảo vệ diệt cỏ benzoic là dẫn xuất của
axit benzoic có thể chứa các nguyên tử clo, metoxyl hoặc amino. Khả năng hoà tan của các
A.phenolxylankanoic không bị ion hoá là rất thấp. Ví dụ 2,3,6 TBA: axit 2,3,6- Triclobenzoic.
TBA có đặc điểm bền vững trong thực vật và trong đất và khả năng làm sạch đất không có tác
dụng chọn lọc. Tuy nhiên, hầu hết thuốc diệt cỏ đều có chứa hợp phần của muối tan, vì vậy
chúng có khả năng hoà tan trong n-ớc trung tính; trong môi tr-ờng axit chúng tồn tại ở dạng

phân tử ít tan.

1.2.3.2. Ô nhiễm kim loại nặng
Kim loại nặng gồm các kim loại có tỷ khối > 5g/cm3, trong tự nhiên có hơn
70 nguyên tố KLN. Các kết quả nghiên cứu cho thấy, chỉ có một số nguyên tố
KLN là cần thiết đối với sinh vật, đó là các nguyên tố vi l-ợng nh-: Cu, Zn, Mn,
B, Mo, ... Các nguyên tố này th-ờng là thành phần thiết yếu trong các enzim,
protein hô hấp và trong các cấu trúc của cơ thể sinh vật. ở hàm l-ợng quá cao
(thừa) hay quá thấp (thiếu), các nguyên tố cần thiết này đều trở nên bất lợi với cơ
thể sinh vật.
Đa số các KLN với đặc tính bền vững trong môi tr-ờng, khả năng gây độc
ở liều l-ợng thấp và tích lũy lâu dài trong chuỗi thức ăn, đ-ợc thế giới xem là
một loại chất thải nguy hại. Các KLN vào đất không chỉ tích tụ ở một điểm mà
có khả năng lan truyền phụ thuộc vào các tính chất lý - hoá học đất nh-: thành
phần cơ giới, pH dung dịch đất, thế oxi hoá khử, khả năng hấp phụ và trao đổi
cation, các phức hệ hữu cơ dạng chelat và các vi sinh vật đất, ... Điều này phản
ánh khả năng suy thoái và gây ô nhiễm môi tr-ờng đất trên diện rộng.
Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng chính là do các quá trình địa hoá tự
nhiên và các hoạt động nhân tạo.
A/ Nguồn gốc tự nhiên
19


20

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

Các KLN có thể xâm nhập vào đất theo con đ-ờng tự nhiên nh- hoạt động
của núi lửa và quá trình phong hoá của các đá biến chất. Các kim loại nặng tích
luỹ tại chỗ trong đất do tác động của điều kiện thời tiết lên các khoáng vật.

Thông th-ờng l-ợng kim loại trong đá mac ma cao hơn trong các đá trầm tích,
Mn, Cr, Co, Ni, Cu và Zn có nhiều nhất trong mọi loại đá. Đá mac ma và đá biến
chất là các nguồn tự nhiên phổ biến nhất đ-a các kim loại nặng vào trong đất.
Hai loại đá này chiếm tới 95% vỏ quả đất và đá trầm tích chỉ chiếm 5%. Sa thạch
gồm các khoáng chất khó bị phong hoá, góp một l-ợng nhỏ nhất kim loại vào
đất. Một số khoáng chất trong đá biến chất và đá mac ma bị phong hoá dễ dàng
(kể cả khoáng chất olivin, hocblen và ogit), cung cấp một l-ợng lớn Mn, Co, Ni,
Cu và Zn vào đất. Rất nhiều nguyên tố kim loại nặng đ-ợc tìm thấy trong quặng
sulfit. Đối với các loại đất có nguồn gốc từ những loại đá mẹ khác nhau, nồng độ
KLN có thể khác nhau. Đất hình thành từ đá mac ma bazơ có l-ợng Cr, Mn, Co
và Ni cao nhất, trong khi đó đất hình thành từ đá trầm tích, phiến sét có l-ợng Cr,
Co, Ni, Zn và Pb cao nhất.
Tỷ lệ phong hoá khoáng vật xác định sự xâm nhập các nguyên tố này vào
đất, ban đầu theo hình dạng các phối tử vô cơ đơn giản hoặc phức tạp. Tuỳ vào
độ hoà tan của khoáng vật d-ới các điều kiện pH và Eh mà Mn, Ni và Cr có hàm
l-ợng cao nhất trong đất, còn Cd và Hg là nhỏ nhất. Có thể các ng-ỡng độc của
đất và dung dịch đất theo cùng kiểu, với nồng độ giới hạn thấp nhất của Hg, Cd,
Pb, Cr và Zn.
Nồng độ dung dịch đất biểu thị mức độ có thể hoà tan cao nhất nồng độ
phân tử gam trong dung dịch đất. Vì vậy nồng độ Pb và Zn trong đất cao hơn Hg,
Cd hoặc Cr, có thể nồng độ độc của Pb và Zn cao hơn nồng độ Hg, Cd hoặc Cr.
Các nghiên cứu về KLN ở tầng đất d-ới của phẫu diện đất cho thấy rằng các
nguyên tố Mn, Ni và Cr có thể tích luỹ ở mức độ cao hơn ở tầng đất trên.
Ví dụ, nồng độ Ni trong đất phát triển trên khoáng chất Xecpectin có thể
đạt tới 100-7000 g Ni g-1 (Brooks 1987), nh-ng chỉ có nồng độ thấp trên nền
chất hữu cơ bề mặt đất. Rất nhiều khoáng có chứa KLN không tan và chống chịu
với sự phong hoá, nồng độ cao hơn có thể tìm thấy ở đất nhiệt đới, nơi mà quá
trình phong hoá mạnh và lâu hơn.
20

21

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

Tuy nhiên, nguồn gây ô nhiễm này là không đáng kể so với các hoạt động
nhân tạo. Các hoạt động nhân tạo đã đ-a vào đất một hàm l-ợng KLN v-ợt quá
hàm l-ợng nền, gây ô nhiễm môi tr-ờng đất.
B/ Sự lắng đọng từ khí quyển
Kim loại nặng có thể đi vào không khí từ các nguồn chính là hoạt động
giao thông và hoạt động công nghiệp. Sự lắng đọng của KLN vào trong đất phụ
thuộc vào kích th-ớc cỡ hạt, độ hoà tan của các hợp chất kim loại, độ axit của
n-ớc m-a, khoảng cách của nguồn phát thải. Đối với các phần tử có tỷ trọng lớn
sẽ rơi xuống đất d-ới dạng kết tủa khô, các phần tử có kích th-ớc < 1 m sẽ rơi
xuống đất ở nơi cách xa nguồn phát thải d-ới dạng kết tủa -ớt.
Trong hoạt động công nghiệp ở nhiệt độ cao, kể cả đốt than hay dầu để tạo
năng l-ợng, đốt các phế thải sinh hoạt, hoặc các quá trình luyện kim hoặc quặng,
nhiệt độ trong các quá trình đó là một trong những chỉ số chính để xác định
l-ợng, hình thức, kích th-ớc phát triển và sự huỷ diệt của các kim loại phát tán.
Một chỉ số quan trọng thứ 2 là sự có mặt của các nguyên tố khác trong các quá
trình trên, nh- clorua, là nguyên tố cũng bay hơi đ-ợc và có thể phản ứng với
kim loại. Trong một báo cáo tr-ớc đây, Berme và Goldberg (1971) đã chỉ ra mối
liên quan giữa các dạng kim loại cơ bản: Hg > As > Cd > Zn > Sb Mn > Ag,
Sn, Cu; thứ tự bay hơi của các oxit, sulfate, cacbonat, silicat và phot phat: As, Hg
> Cd > Pb > Zn > Cu > Sn và bay hơi của các sulfit As, Hg > Xn > Cd > Sb, Pb >
Zn > Cu > Fe, Co, Ni, Mn, Ag. Từ đó thấy rằng có thể dễ bay hơi hơn Cu, Fe
hoặc Mn trong quá trình công nghiệp.
Theo nh- ái lực của các kim loại đối với oxit, sulfit và halogen, và theo
nồng độ của những phối tử trong không khí ở quá trình thiêu huỷ, các dạng kim
loại khác nhau: hạt, hơi và lỏng đ-ợc tạo ra.

Một số hợp chất hoá học của kim loại phát tán do các quá trình tác động
của con ng-ời trong quá trình thiêu huỷ chất thải sinh hoạt, đốt các loại nhựa
khác nhau, kể cả nhựa tổng hợp PVC cung cấp halogen cho các phức hợp kim
loại. Halogen kim loại, đặc biệt clorua, là một hợp chất hoá học rất quan trọng

21


22

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

xâm nhập vào đất từ lắng đọng không khí, từ đó hoà tan ở pH thấp và tại nồng độ
clorua cao ở trong dung dịch đất.
Fernander et al (1992) đã sử dụng dữ liệu nhiệt động để phân loại các kim
loại theo độ ổn định có thể của chúng trong tro của lò đốt rác. Sự phân loại phụ
thuộc vào độ ổn định nhiệt động của ô xit kim loại lớn hơn hoặc nhỏ hơn clorua
của nó. Nếu oxit ổn định hơn clorua thì kim loại đ-ợc vận chuyển một cách cơ
học nh- hạt oxit kim loại và đ-ợc tìm thấy trong tro. Nếu oxit kim loại và clorua
ổn định nh- nhau thì kim loại đ-ợc vận chuyển theo cả quá trình cơ học và bay
hơi. Nếu clorua ổn định hơn oxit thì kim loại đ-ợc vận chuyển trong hợp chất
clorua bằng cách bay hơi; nó ng-ng tự trên bề mặt các phân tử tro và có tính hoà
tan cao.
Nồng độ hoà tan và ng-ng tụ của clorua là cao nhất tại nơi mà kích th-ớc
phân tử tro nhỏ nhất. Các phần tử nhỏ nhất có thời gian c- trú không khí dài nhất
thì di chuyển rất xa. Sự huỷ diệt của các kim loại lắng đọng và các phức hợp kim
loại trong đất và n-ớc phụ thuộc vào các điều kiện đất và pH n-ớc; hiện trạng
chất hữu cơ, quá trình oxi hoá khử và nhiệt độ. Trong đất, các ion kim loại tự do
và các dạng kim loại phức tạp có thể trở nên hút bám mạnh mẽ vào đất sét, Fe và
oxit Fe/Mn và chất hữu cơ đất; trong khi ở trong n-ớc và dung dịch đất, các kim

loại có khuynh h-ớng tạo nên dạng kìm với axit humic và fulvic.
Martin và Coughtry (1982) đã tính toán lại các dữ liệu từ các vị trí luyện
kim khác nhau để chỉ ra tỷ lệ kim loại ở tầng đất mặt so với các tầng đất khác.
Họ đã thấy rằng bề mặt đất có chứa nhiều Cd, Ni, Pb, Zn và Cu không chỉ ở
những nơi gần các lò luyện kim mà còn cả ở những nơi cách xa nguồn ô nhiễm
8km.
Hoạt động giao thông vận tải đã làm gia tăng ô nhiễm chì trong đất (GEMS,
1985). Khoảng 80 - 90% l-ợng Pb đ-a vào không khí là do đốt các ankyl chì
trong xăng (WHO, 1987). Nồng độ Pb gần đ-ờng cao tốc là 70 ppm, còn ở
khoảng cách xa đ-ờng cao tốc 50 - 100 m có hàm l-ợng Pb < 40 ppm. Hàm
l-ợng Pb tập trung trong tầng đất mặt tại Malta, ở vùng cách xa đ-ờng giao
thông 5m là 54 ppm, còn với khoảng cách < 1m hàm l-ợng lên tới 138 ppm.
22


23

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

C/ Các hoạt động nông nghiệp
Hoạt động nông nghiệp sử dụng các loại phân bón hoá học không tinh
khiết, các thuốc trừ sâu cơ - kim, sử dụng các trầm tích sông hồ và các nguồn
n-ớc t-ới bị ô nhiễm KLN đã đ-a một l-ợng đáng kể KLN vào trong đất.
Bảng 1.2: Phạm vi đặc biệt của KLN trong cải tạo nông nghiệp
(tính bằng gg-1)
Các
Phế thải
N-ớc
Phân
Phân

Phân
nguyên
ủ
thải
chuồng Photphat Nitrat
tố
compost

Vôi

Thuốc N-ớc
BVTV t-ới

Cr

81,8 - 410 1,1 - 55
40600

66 - 245

3,2 19

10 15

-

-

Mn

60 3900

-

30 969

40 - 2000

-

40 1200

-

-

Co

1260

-

0,3 - 24

1 - 12

5,4 12

0,4 - 3

-

-

Ni

65300

0,9 - 279 2,1 - 30

7 - 38

7 - 34

10 20

-

-

Cu

50 8000

13 3580

2 - 172

1- 300

-

2125

-

-

Zn

91 49000

82 5894

15 566

50 - 1450 1 - 42

10 450

-

-

Cd

< 13410

0,01 100

0,1 0,8

0,1 - 190

0,05 - 0,04 8,5
0,1

-

<0,05

Hg

0,1 55

0,09 - 21

0,01 0,36

0,01 - 2,0

0,3 2,9

0,05

0,6 - 6

-

Pb

27000

1,3 2240

0,4 - 27

4 - 1000

2120

20 1250

11 26

< 20

23


24

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

Nguồn: Alloyway và Fergusson (1990)[10]
Khi đánh giá hàm l-ợng kim loại nặng trong các loại phân hoá học ở
Valencia (Tây Ban Nha) cho thấy các loại sulphat Cu và Fe có hàm l-ợng Pb
cao, -ớc tính là 225 ppm (Alloway và nnk,1988). Bên cạnh đó các loại phân có
chứa hàm l-ợng Zn, Cd và Pb cao, ví dụ việc sử dụng supper photphat đã đ-a 50
- 1450 mg Zn/kg P2O5 vào đất, vôi bột có hàm l-ợng Zn từ 10 - 4500 mg/kg,

phân nitơ có hàm l-ợng Zn từ 1 - 42 mg/kg. Nh- vậy, việc sử dụng phân bón gây
tích luỹ Zn và những phân photphat đang trở thành nguồn của Cd có mặt hầu nhở khắp nơi gây ô nhiễm cho nông nghiệp. Vì vậy mà chúng ta cần quan tâm đến
vấn đề sử dụng các loại phân bón này.
Sử dụng các bùn thải có chứa kim loại có thể gây ra sự ô nhiễm đất nông
nghiệp. Bùn thải là một sản phẩm phụ của xử lý n-ớc thải đô thị, đây đ-ợc xem
là một trong những thứ đất đ-ợc -u chuộng đặc biệt là các n-ớc cộng đồng Châu
Âu trong vài thập kỷ tr-ớc vì trong bùn thải chứa nhiều chất hữu cơ và một l-ợng
đáng kể các chất dinh d-ỡng đa l-ợng nh- N và P. Ví dụ, 5,6.106 tấn bùn cống ở
Mỹ và 5,6.106 tấn ở Tây Âu với khoảng 42% đ-ợc dùng cho đất trang trại. Bùn
thải đã đ-ợc dùng ở hầu hết các n-ớc công nghiệp, nơi việc xử lý chất thải diễn
ra th-ờng xuyên. Hàm l-ợng các nguyên tố kim loại nặng có trong bùn thải
t-ơng đối lớn. Sự đa dạng của các nguyên tố Cd, Cu, Ni và Zn là một trong
những nguyên nhân gây ô nhiễm các KLN trong đất canh tác nông nghiệp.
N-ớc cống và rác thải ủ compost cung cấp một l-ợng lớn KLN vào đất. Zn,
Cd và Pb là 3 kim loại chính trong n-ớc thải, mặc dù có thể có một l-ợng đáng
kể Cr, Cu và Hg trong đó. Các hợp chất trong n-ớc thải rất khác nhau, tuỳ vào
tiềm năng ô nhiễm đất của chúng. Để giảm thiểu tích luỹ kim loại trong đất cải
tạo bùn, mức độ khuyến cáo và bắt buộc đối với sử dụng n-ớc cống và các kim
loại bổ sung đã đ-ợc giới thiệu ở rất nhiều n-ớc. Do xử lý n-ớc thải chỉ loại bỏ
một phần nhỏ các KLN, khoảng 25% Cd, 23% Cu và 7% Pb, trong bùn vẫn chứa
nồng độ KLN đáng kể, cao hơn trong đất hoặc thực vật. Hội đồng Châu Âu (EU)
đã khuyến nghị sử dụng n-ớc cống đối với đất nông nghiệp phải hạn chế nồng
độ KLN tới 4000 gZn g-1 (bắt buộc) và 2500 gPb g-1 (khuyến cáo).
24


25

wWw.kenhdaihoc.com Kờnh thụng tin Hc tp Gii trớ

Do xử lý n-ớc thải chỉ loại bỏ một phần nhỏ các KLN, khoảng 25% Cd,
23% Cu và 7% Pb, trong bùn vẫn chứa nồng độ KLN đáng kể, cao hơn trong đất
hoặc thực vật. Hội đồng Châu Âu (EU) đã khuyến nghị sử dụng n-ớc cống đối
với đất nông nghiệp phải hạn chế nồng độ KLN tới 4000g.g-1 Zn (bắt buộc) và
2500g.g-1 Pb (khuyến cáo).
D/ Các hoạt động công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, các làng
nghề thủ công truyền thống và chất thải sinh hoạt
Hoạt động công nghiệp là nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm môi tr-ờng
do ảnh h-ởng của chất thải trong hoạt động sản xuất kinh doanh của con ng-ời.
Hầu hết chất thải th-ờng chứa những sản phẩm độc hại ở dạng dung dịch và
dạng rắn của các nghành công nghiệp nh- mạ, chế biến kim loại mầu, pin, khai
khoáng, xăng dầu, nhuộm đổ ra môi tr-ờng đều không qua xử lý hoặc xử lý
không triệt để đã gây ra hậu quả ô nhiễm nghiêm trọng môi tr-ờng sống và môi
tr-ờng xung quanh trong đó có môi tr-ờng đất.
Nhiều nghiên cứu gần đây đã chứng minh, sự thải bỏ các chất thải rắn tạo
nên nguồn ô nhiễm nghiêm trọng cho đất. Khoảng 50% chất thải trong công
nghiệp là dạng rắn (than, bụi, chất hữu cơ, xỉ quặng, ...) và trong đó 15% có khả
năng gây độc nguy hiểm; các chất th-ờng là các chất khó có khả năng phân huỷ
trong môi tr-ờng đất điển hình và đáng quan tâm nhiều hơn là các kim loại nặng:
Pb. Cd, Hg, As, Cr, Zn, Ni, .... những hợp chất từ muối của axit asenic kết hợp
với nhau trong đất tạo thành những hợp chất kết lắng t-ơng đối bền vững.

25