Nghiên cứu sử dụng cỏ Vetiver (Vetiveria Zizanioides (L.) Nash) để cải tạo đất bị ô nhiễm Pb, As sau khai thác khoáng sản ở tỉnh Thái Nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

LƢƠNG THỊ THUÝ VÂN

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỎ VETIVER
(VETIVERIA ZIZANIOIDES (L.) NASH) ĐỂ CẢI TẠO ĐẤT
BỊ Ô NHIỄM Pb, As SAU KHAI THÁC KHOÁNG SẢN
Ở TỈNH THÁI NGUYÊN
Chuyên ngành: Trồng trọt
Mã số: 62.62.01.01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lƣơng Văn Hinh
TS.NCVCC. Trần Văn Tựa

THÁI NGUYÊN - 2012


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng
tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực.
Những kết luận của luận án chưa công bố trong bất kỳ công
trình nào khác.
Tác giả luận án

Lương Thị Thúy Vân

ii

LỜI CẢM ƠN
* Tôi xin trân trọng cảm ơn tới:
- Ban Giám hiệu, Phòng Quản lý đào tạo Sau đại học, khoa Tài
nguyên và Môi trường trường Đại học Nông lâm - Đại học Thái Nguyên đã
giúp đỡ, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành
luận án.
- Ban Giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Sinh - KTNN trường Đại học
Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá
trình học tập, nghiên cứu.
* Với lòng biết ơn chân thành, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới:
- PGS.TS. Lương Văn Hinh người thầy đã chỉ ra hướng nghiên cứu,
hướng dẫn tận tình, động viên và giúp đỡ từng bước đi của tôi trong quá
trình nghiên cứu và hoàn thành luận án này.
- TS. NCVCC. Trần Văn Tựa người thầy đã trực tiếp hướng dẫn, giúp
đỡ tôi trong nghiên cứu và hoàn thành luận án này.
- Tôi xin chân thành cảm ơn Bộ Khoa học và Công nghệ cùng chủ nhiệm
đề tài cấp Nhà nước KC.08.04/06-10 đã tài trợ kinh phí để thực hiện nghiên
cứu này.
- Tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè và gia đình đã
tạo điều kiện giúp đỡ, động viên, khích lệ tôi trong quá trình nghiên cứu
luận án.
Xin chân thành cảm ơn !
Thái Nguyên, tháng 8 năm 2012
Nghiên cứu sinh

Lương Thị Thúy Vân

iii
Lương Thị Thúy Vân

MỤC LỤC
Lời cam đoan .................................................................................................. i
Lời cảm ơn .................................................................................................... ii
Mục lục......................................................................................................... iii
Danh mục ký hiệu các chữ viết tắt .............................................................. vii
Danh mục bảng .......................................................................................... viii
MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................ 1
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ................................................................. 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................. 3
3.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................ 3
3.2. Phạm vi nghiên cứu................................................................................ 3
4. Ý nghĩa của đề tài ...................................................................................... 3
4.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài ................................................................... 3
4.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài ................................................................... 4
5. Những đóng góp mới của đề tài ................................................................ 4
Chƣơng 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...................... 5
1.1. Ô nhiễm kim loại nặng trong đất ........................................................ 5
1.1.1. Khái niệm về kim loại nặng ......................................................... 5
1.1.2. Đất ô nhiễm kim loại nặng do các hoạt động khai thác
khoáng sản .................................................................................... 5
1.1.3. Tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm đất do kim loại nặng ........ 9
1.1.4. Sự tồn tại và chuyển hóa của các nguyên tố Pb, As ở trong đất và
trong cây ....................................................................................... 12
1.2. Sử dụng thực vật xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng .......................... 17
1.2.1. Khái niệm chung ........................................................................ 17

iv
1.2.2. Các biện pháp sử dụng thực vật xử lý kim loại nặng trong đất ..... 18
1.2.3. Tiêu chuẩn loài thực vật sử dụng để xử lý kim loại nặng
trong đất ...................................................................................... 22
1.2.4. Phương pháp xử lý thực vật sau khi tích lũy chất ô nhiễm ........ 22
1.2.5. Ưu điểm và hạn chế của biện pháp sử dụng thực vật xử lý
kim loại nặng trong đất ............................................................... 22
1.2.6. Một số kết quả nghiên cứu sử dụng thực vật để xử lý đất ô
nhiễm kim loại nặng trên thế giới và Việt Nam ............................ 25
1.3. Một số đặc điểm cơ bản của cỏ Vetiver và tình hình nghiên cứu
sử dụng cỏ Vetiver cải tạo đất ô nhiễm ............................................ 27
1.3.1. Một số đặc điểm cơ bản của cỏ Vetiver ..................................... 27
1.3.2. Tình hình nghiên cứu, sử dụng cỏ Veitver cải tạo đất ô nhiễm
trên thế giới và Việt Nam ............................................................. 30
Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU........................................................................................... 36
2.1. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................... 36
2.2. Nội dung nghiên cứu ........................................................................ 36
2.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................. 36
2.3.1. Phương pháp đánh giá hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng
trong đất ...................................................................................... 36
2.3.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm................................................... 38
2.3.3. Phương pháp thu mẫu và xác định các chỉ tiêu sinh trưởng
của cây ........................................................................................ 42
2.3.4. Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm ..................... 43
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................... 45
3.1. Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất do quá
trình khai thác khoáng sản tại khu vực khai thác thiếc (xã Hà

Thượng, huyện Đại Từ) và khu vực khai thác chì - kẽm (xã Tân
Long, huyện Đồng Hỷ) tỉnh Thái Nguyên ........................................ 45


v
3.1.1. Khu vực khai thác thiếc xã Hà Thượng - Đại Từ - tỉnh Thái Nguyên ...... 46
3.1.2. Khu vực khai thác quặng Pb - Zn làng Hích, Đồng Hỷ, Thái Nguyên...... 48
3.2. Nghiên cứu khả năng chống chịu và tích lũy Pb, As của cỏ
Vetiver trồng trên đất ô nhiễm do quá trình khai thác khoáng sản ...... 50
3.2.1. Nghiên cứu khả năng chống chịu và tích lũy Pb của cỏ
Vetiver trồng trên đất ô nhiễm .................................................... 51
3.2.2. Nghiên cứu khả năng sinh trưởng và tích lũy As của cỏ
Vetiver trồng trên đất ô nhiễm .................................................... 62
3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của phân bón đến khả năng sinh trưởng
và khả năng tích lũy Pb, As của cỏ Vetiver trồng trên đất ô nhiễm ....... 70
3.3.1. Ảnh hưởng của phân bón đến khả năng phân nhánh của cỏ
Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb và ô nhiễm As ......................... 71
3.3.2. Ảnh hưởng của phân bón đến chiều cao thân lá và chiều dài
rễ của cỏ Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb và ô nhiễm As ....... 73
3.3.3. Ảnh hưởng của phân bón đến sinh khối của cỏ Vetiver
trồng trên đất ô nhiễm Pb và ô nhiễm As ................................... 77
3.3.4. Ảnh hưởng của phân bón đến khả năng tích lũy Pb, As của
cỏ Vetiver trồng trên đất ô nhiễm ............................................... 82
3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ trồng đến sinh trưởng, phát
triển và tích lũy Pb, As của cỏ Vetiver ............................................. 88
3.4.1. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khả năng đẻ nhánh của cỏ
Vetiver trên đất ô nhiễm Pb và ô nhiễm As ................................ 88
3.4.2. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến chiều cao thân lá và chiều
dài rễ của cỏ Vetiver trên đất ô nhiễm Pb và ô nhiễm As .......... 90
3.4.3. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến sinh khối của cỏ Vetiver

trồng trên đất ô nhiễm Pb và ô nhiễm As ................................... 92
3.4.4. Ảnh hưởng của mật độ đến khả năng tích lũy Pb, As của cỏ
Vetiver trồng trên đất ô nhiễm..................................................... 98
3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của chu kỳ thu hoạch đến sinh khối và
khả năng tích lũy Pb, As của cỏ Vetiver trồng trên đất ô nhiễm .... 100


vi
3.5.1. Ảnh hưởng của chu kỳ thu hoạch đến sinh khối của cỏ
Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb và ô nhiễm As .................... 100
3.5.2. Ảnh hưởng của chu kỳ thu hoạch đến khả năng tích lũy Pb,
As của cỏ Vetiver ...................................................................... 102
3.6. So sánh tính chất của đất ô nhiễm Pb, As trước và sau khi
trồng cỏ Vetiver ............................................................................. 104
3.7. Đề xuất biện pháp kỹ thuật trồng cỏ Vetiver cải tạo đất ô nhiễm
kim loại nặng do quá trình khai thác khoáng sản ........................... 105
3.7.1. Thời vụ trồng cỏ ....................................................................... 105
3.7.2. Làm đất ..................................................................................... 105
3.7.3. Mật độ trồng, phương pháp trồng ............................................ 106
3.7.4. Chăm sóc .................................................................................. 106
3.7.5. Bón phân .................................................................................. 107
3.7.6. Các lứa cắt ................................................................................ 107
3.7.7. Xử lý sinh khối ......................................................................... 108
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..................................................................... 110
Kết luận .................................................................................................. 110
Đề nghị................................................................................................... 111
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................... 112
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ ĐƢỢC CÔNG BỐ CỦA
TÁC GIẢ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ...................................... 123
PHỤ LỤC ................................................................................................. 124

vii

DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Bộ KH và CNMT: Bộ Khoa học và Công nghệ môi trường
BOD: Biochemical Oxygen Demand (chỉ số nhu cầu oxy sinh hóa)
CEC: Cation Exchange Capacity (Dung tích trao đổi cation)
COD: Chemical Oxygen Demand (chỉ số nhu cầu oxy hóa học)
cs: cộng sự
DAP: Diamino phosphate
DW: Dry weight (Khối lượng khô)
EEA: European Environment Agency (Cục môi trường châu Âu)
FW: Fresh weight (Khối lượng tươi)
HT: Hà Thượng
ICP-MS: Inductively-Coupled Plasma-Mass Spectrometry (Phương pháp
khối phổ plasma cảm ứng)
ppm: past per million (Nồng độ phần triệu)
ppb: past per billion (Nồng độ phần tỷ)
QCVN: Quy chuẩn Việt Nam
SAS: Statistical Analysis System (Phần mềm phân tích thống kê)
SKK: Sinh khối khô
TCE: Tricloroetylen
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
TKV: Tập đoàn Than và Khoáng sản Việt Nam
TL: Tân Long
TNHH NN: Trách nhiệm hữu hạn Nhà nước


viii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Hàm lượng kim loại nặng trong một số loại đất ở khu mỏ
hoang Songcheon .......................................................................... 6
Bảng 1.2. Hàm lượng kim loại nặng trong chất thải của một số mỏ
vàng điển hình ở Úc ...................................................................... 7
Bảng 1.3. Đánh giá mức ô nhiễm kim loại trong đất ở Hà Lan .................... 9
Bảng 1.4. Hàm lượng tối đa cho phép của các kim loại nặng được
xem là độc đối với thực vật trong đất nông nghiệp ...................... 9
Bảng 1.5. Đánh giá ô nhiễm đất mặt bởi các kim loại nặng ở Ba Lan ....... 10
Bảng 1.6. Giới hạn tối đa cho phép hàm lượng tổng số đối với As,
Cd, Cu, Pb và Zn trong đất (tầng đất mặt) .................................. 11
Bảng 1.7. Khả năng linh động của một số nguyên tố kim loại nặng
trong đất ...................................................................................... 12
Bảng 1.8. Hàm lượng As trong thực phẩm và cây trồng ............................ 16
Bảng 1.9. So sánh ngưỡng chịu kim loại nặng của cỏ Vetiver và các
loài cỏ khác ................................................................................. 30
Bảng 2.1. Vị trí và đặc điểm của các điểm lấy mẫu ................................... 37
Bảng 2.2. Một số tính chất của đất thí nghiệm trong chậu ......................... 38
Bảng 2.3. Công thức thí nghiệm nghiên cứu khả năng chống chịu và
tích lũy Pb, As của cỏ Vetiver trồng trên đất ô nhiễm ............... 39
Bảng 2.4. Một số tính chất của đất thí nghiệm ngoài đồng ruộng tại 2
khu vực nghiên cứu ..................................................................... 40
Bảng 2.5. Công thức thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của phân bón
đến sự sinh trưởng, phát triển và khả năng tích lũy Pb, As
của cỏ Vetiver trồng trên đất ô nhiễm ........................................ 40
Bảng 2.6. Công thức thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ
trồng đến sự sinh trưởng, phát triển và khả năng tích lũy
Pb, As của cỏ Vetiver trồng trên đất ô nhiễm ............................. 41

ix
Bảng 3.1. Hàm lượng kim loại nặng trong đất ở khu vực khai thác
thiếc xã Hà Thượng - Đại Từ - tỉnh Thái Nguyên ...................... 47
Bảng 3.2. Hàm lượng kim loại nặng trong đất ở khu vực khai thác
quặng Pb - Zn xã Tân Long, Đồng Hỷ, Thái Nguyên ................ 50
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong đất đến sự phân nhánh
của cỏ Vetiver ............................................................................. 52
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong đất đến chiều cao thân
lá và chiều dài rễ của cỏ Vetiver ................................................. 54
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong đất đến sinh khối của
cỏ Vetiver .................................................................................... 56
Bảng 3.6. Hàm lượng Pb trong thân lá của cỏ Vetiver trong các giai
đoạn sinh trưởng khác nhau ........................................................ 58
Bảng 3.7. Hàm lượng Pb trong rễ của cỏ Vetiver trong các giai đoạn
sinh trưởng khác nhau ................................................................. 59
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của hàm lượng As trong đất đến đến khả năng
phân nhánh của cỏ Vetiver ......................................................... 62
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của hàm lượng As trong đất đến chiều cao thân
lá và chiều dài rễ của cỏ Vetiver ................................................. 64
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của hàm lượng As trong đất đến sự tạo thành
sinh khối của cỏ Vetiver .......................................................... 65
Bảng 3.11. Hàm lượng As trong thân lá của cỏ Vetiver trong các giai
đoạn sinh trưởng khác nhau ..................................................... 66
Bảng 3.12. Hàm lượng As trong rễ của cỏ Vetiver trong các giai
đoạn sinh trưởng khác nhau ..................................................... 67
Bảng 3.13. Ảnh hưởng của phân bón đến khả năng phân nhánh của
cỏ Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb ........................................ 71
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của phân bón đến sự phân nhánh của cỏ
Vetiver trồng trên đất ô nhiễm As ............................................ 72

Bảng 3.15. Ảnh hưởng của phân bón đến chiều cao thân lá của cỏ
Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb ............................................ 73


x
Bảng 3.16. Ảnh hưởng của phân bón đến chiều dài rễ của cỏ Vetiver
trồng trên đất ô nhiễm Pb.......................................................... 74
Bảng 3.17. Ảnh hưởng của phân bón đến chiều cao thân lá của cỏ
Vetiver trồng trên đất ô nhiễm As ............................................ 75
Bảng 3.18. Ảnh hưởng của phân bón đến chiều dài rễ của cỏ Vetiver
trồng trên đất ô nhiễm As ......................................................... 76
Bảng 3.19. Ảnh hưởng của phân bón đến khối lượng thân lá của cỏ
Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb ............................................ 78
Bảng 3.20. Ảnh hưởng của phân bón đến khối lượng rễ của cỏ
Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb ............................................ 79
Bảng 3.21. Ảnh hưởng của phân bón đến khối lượng thân lá của cỏ
Vetiver trồng trên đất ô nhiễm As ............................................ 80
Bảng 3.22. Ảnh hưởng của phân bón đến khối lượng rễ của cỏ
Vetiver trồng trên đất ô nhiễm As ............................................ 81
Bảng 3.23. Ảnh hưởng của phân bón đến khả năng tích lũy Pb trong
thân lá của cỏ Vetiver ............................................................... 83
Bảng 3.24. Ảnh hưởng của phân bón đến khả năng tích lũy Pb trong
rễ của cỏ Vetiver ....................................................................... 84
Bảng 3.25. Ảnh hưởng của phân bón đến khả năng tích lũy As trong
thân lá của cỏ Vetiver ............................................................... 85
Bảng 3.26. Ảnh hưởng của phân bón đến khả năng tích lũy As trong
rễ của cỏ Vetiver ....................................................................... 86
Bảng 3.27. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khả năng đẻ nhánh của
cỏ Vetiver trên đất ô nhiễm Pb ................................................. 88
Bảng 3.28. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khả năng đẻ nhánh của

cỏ Vetiver trên đất ô nhiễm As ................................................. 89
Bảng 3.29. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến chiều cao thân lá của cỏ
Vetiver trên đất ô nhiễm Pb ...................................................... 90
Bảng 3.30. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến chiều dài rễ của cỏ
Vetiver trên đất ô nhiễm Pb ...................................................... 91


xi
Bảng 3.31. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến chiều cao thân lá của cỏ
Vetiver trên đất ô nhiễm As ...................................................... 91
Bảng 3.32. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến chiều dài rễ của cỏ
Vetiver trên đất ô nhiễm As ...................................................... 92
Bảng 3.33. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khối lượng thân lá của
cỏ Vetiver trên đất ô nhiễm Pb ................................................. 93
Bảng 3.34. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khối lượng rễ của cỏ
Vetiver trên đất ô nhiễm Pb ...................................................... 94
Bảng 3.35. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khối lượng thân lá của
cỏ Vetiver trên đất ô nhiễm As ................................................. 95
Bảng 3.36. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khối lượng rễ của cỏ
Vetiver trên đất ô nhiễm As ...................................................... 97
Bảng 3.37. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khả năng tích lũy Pb
của cỏ Vetiver trên đất ô nhiễm ................................................ 98
Bảng 3.38. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khả năng tích lũy As
của cỏ Vetiver trên đất ô nhiễm ................................................ 99
Bảng 3.39. Ảnh hưởng của chu kỳ thu hoạch đến sinh khối của cỏ
Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb .......................................... 100
Bảng 3.40. Ảnh hưởng của chu kỳ thu hoạch đến sinh khối của cỏ
Vetiver trồng trên đất ô nhiễm As .......................................... 101
Bảng 3.41. Ảnh hưởng của chu kỳ thu hoạch đến khả năng tích lũy
Pb của cỏ Vetiver .................................................................... 102

Bảng 3.42. Ảnh hưởng của chu kỳ thu hoạch đến khả năng tích lũy
As của cỏ Vetiver.................................................................... 103
Bảng 3.43. Tính chất hóa học của đất ô nhiễm Pb, As trước và sau
khi trồng cỏ Vetiver ................................................................ 104


xii

DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1. Sơ đồ công nghệ tuyển thiếc tại Hà Thượng, Đại Từ ................. 46
Hình 3.2. Sơ đồ khai thác chì và kẽm tại mỏ Làng Hích ............................ 48
Hình 3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong đất đến khả năng phân
nhánh của cỏ Vetiver ................................................................... 52
Hình 3.4. Hàm lượng Pb trong thân lá của cỏ Vetiver trong các giai
đoạn sinh trưởng khác nhau ........................................................ 58
Hình 3.5. Hàm lượng Pb trong rễ của cỏ Vetiver trong các giai đoạn
sinh trưởng khác nhau ................................................................. 60
Hình 3.6. Tương quan giữa hàm lượng Pb trong đất với hàm lượng Pb
trong thân lá và trong rễ của cỏ Vetiver ......................................... 61
Hình 3.7. Ảnh hưởng của hàm lượng As trong đất đến khả năng phân
nhánh của cỏ Vetiver ................................................................... 63
Hình 3.8. Hàm lượng As trong thân lá của cỏ Vetiver trong các giai
đoạn sinh trưởng khác nhau ........................................................ 66
Hình 3.9. Hàm lượng As trong rễ của cỏ Vetiver trong các giai đoạn
sinh trưởng khác nhau ................................................................. 67
Hình 3.10. Tương quan giữa hàm lượng As trong đất với hàm lượng
As trong thân lá và trong rễ của cỏ Vetiver .............................. 69
Hình 3.11. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khối lượng thân lá của
cỏ Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb ........................................ 93
Hình 3.12. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khối lượng rễ của cỏ

Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb ............................................ 94
Hình 3.13. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khối lượng thân lá của
cỏ Vetiver trồng trên đất ô nhiễm As ....................................... 96
Hình 3.14. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khối lượng rễ của cỏ
Vetiver trồng trên đất ô nhiễm As ............................................ 97


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Thái Nguyên là một tỉnh giàu tài nguyên khoáng sản và có nhiều
ngành công nghiệp khai khoáng, luyện kim. Mặc dù đem lại nhiều lợi ích
kinh tế nhưng do công nghệ lạc hậu, không có hệ thống xử lý hoặc chỉ xử
lý sơ bộ nên việc khai thác mỏ thường gây nên hiện tượng ô nhiễm môi
trường nghiêm trọng. Hoạt động của các mỏ khai thác than, quặng, phi
quặng và vật liệu xây dựng như tiến hành xây dựng mỏ, khai thác thu hồi
khoáng sản, đổ thải, thoát nước mỏ,… đã phá vỡ cân bằng điều kiện sinh
thái hình thành từ hàng chục triệu năm. Các chất thải từ các hoạt động khai
thác khoáng sản có chứa kim loại nặng như: Pb, Zn, Cd, As, Ni, Cu,…
thường được thải trực tiếp ra môi trường mà không qua xử lý gây ô nhiễm
nặng nề môi trường đất và nước.
Sau thời gian hoạt động của các mỏ khai thác và chế biến khoáng
sản, thường phải mất nhiều năm chúng ta mới khắc phục được những hậu
quả của nó. Sau khai thác, tầng đất mặt bị xáo trộn, trơ sỏi đá, các hiện
tượng trượt lở, bồi lấp và tích tụ các chất rắn khiến cho chất lượng nước
và đất ở các vùng khai thác khoáng sản bị ảnh hưởng. Một số khu vực đất
đá thải còn có tiềm năng hình thành dòng axit mỏ, có khả năng hòa tan
các kim loại nặng độc hại là nguồn gây ô nhiễm tiềm tàng đối với nước
mặt và nước ngầm của khu vực. Quá trình ô nhiễm đất và nước dẫn đến

làm giảm năng suất cây trồng, làm nghèo thảm thực vật, suy giảm sự đa
dạng sinh học. Đồng thời chúng có tác động ngược lại làm cho quá trình
xói mòn, rửa trôi thoái hóa đất 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 kim loại nặng 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 (Lưu Thế Anh, 2007) [6].
Việc xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng rất phức tạp và thường không
triệt để do tính chất của đất bị thay đổi khi liên kết với kim loại nặng.
Nhiều phương pháp hóa - lý đã được lựa chọn để xử lý đất bị ô nhiễm kim
loại nặng như: rửa đất, bê tông hóa, đào đất bị ô nhiễm chuyển đến nơi
chôn lấp thích hợp, kết tủa hóa học, oxy hóa khử, phản hấp phụ ở nhiệt độ
thấp, xử lý nhiệt, trao đổi ion,... Vấn đề hạn chế của những phương pháp
này là chi phí quá cao so với điều kiện kinh tế ở các nước đang phát
triển, mặt khác môi trường đất sau khi xử lý không thể tái sử dụng được
(Lê Văn Khoa và cs, 2007) [34]. Do vậy, ngoài những phương pháp xử lý


2
đất ô nhiễm truyền thống trước đây thì phương pháp sử dụng thực vật đang
là hướng nghiên cứu có triển vọng, thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa
học trên thế giới bởi tính hiệu quả về kinh tế, đơn giản và thân thiện với
môi trường. Phương pháp này tuy mới mẻ ở Việt Nam nhưng đã được thực
hiện như một công nghệ thương mại trên thế giới từ những năm 1990 của
thế kỷ trước. Đó là một quá trình, trong đó dùng thực vật để thải loại, di
chuyển, tinh lọc và trừ khử các chất ô nhiễm trong đất thông qua nhiều cơ
chế thuộc phạm trù chức năng thực vật. Những thực vật này sau đó được
thu hoạch và xử lý như những chất thải nguy hại.
Ở Việt Nam hiện nay, cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides (L.) Nash) đã
được trồng thử nghiệm tại nhiều tỉnh thành trong cả nước với các mục đích

khác nhau như: chống xói mòn, sạt lở, xử lý nước thải từ các trại chăn nuôi,
phòng chống và giảm thiểu thiên tai ở miền Trung, xử lý chất độc hóa học
điôxin ở A Lưới (Thừa Thiên Huế)... (Paul Truong, Trần Tân Văn và cs,
2006) [57]. Với những tính năng vượt trội, cỏ Vetiver còn được sử dụng để
xử lý đất ô nhiễm, trong đó có đất ô nhiễm kim loại nặng. Một số nghiên
cứu của Võ Văn Minh (2008) và Truong P. N. V. (2006) cũng đã chứng
minh hiệu quả cải tạo đất của loài cỏ này [40], [111]. Tuy nhiên, sử dụng
cỏ Vetiver để cải tạo đất bị ô nhiễm kim loại nặng do quá trình khai thác
khoáng sản chưa thực sự được quan tâm. Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu sử
dụng cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides (L.) Nash) để cải tạo đất bị ô
nhiễm Pb, As sau khai thác khoáng sản ở tỉnh Thái Nguyên” vừa là
một minh chứng cho khả năng cải tạo đất của cỏ Vetiver, đồng thời đưa
ra những biện pháp kỹ thuật phù hợp với điều kiện canh tác ở địa
phương nhằm cải tạo, phục hồi diện tích đất bị thoái hóa và ô nhiễm sau
khai thác khoáng sản, tăng diện tích đất có chất lượng tốt sử dụng cho
sản xuất nông, lâm nghiệp. Qua đó giải quyết khó khăn về quỹ đất, tăng
sản lượng nông nghiệp góp phần cải thiện đời sống của người nông dân
đặc biệt là dân nghèo tại những vùng bị ảnh hưởng của hoạt động khai
thác khoáng sản.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Đánh giá hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất tại
khu vực khai thác thiếc (xã Hà Thượng, huyện Đại Từ) và khu vực khai
thác chì - kẽm (xã Tân Long, huyện Đồng Hỷ) của tỉnh Thái Nguyên.
- Đánh giá khả năng chống chịu và khả năng tích lũy Pb, As của cỏ
Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb và ô nhiễm As.


3
- Nghiên cứu một số biện pháp nông học nhằm mục đích nâng cao khả
năng cải tạo đất ô nhiễm của cỏ Vetiver.

- Đề xuất một số biện pháp kỹ thuật sử dụng cỏ Vetiver để cải tạo, xử
lý đất ô nhiễm kim loại nặng do quá trình khai thác khoáng sản.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu trong thí nghiệm là loài cỏ (Vetiveria
zizanioides (L.) Nash) trồng trên môi trường đất ô nhiễm Pb, As sau khai
thác khoáng sản. Cỏ giống do Trung tâm nghiên cứu đất và phân bón
vùng trung du (Viện Thổ nhưỡng Nông hóa), huyện Hiệp Hòa, Bắc Giang
cung cấp.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Từ năm 2006 - 2010, đề tài tiến hành khảo sát và xác định hàm lượng
kim loại nặng ở 2 vùng mỏ khai thác khoáng sản của tỉnh Thái Nguyên;
nghiên cứu khả năng chống chịu và tích lũy Pb, As của cỏ Vetiver trong đất ô
nhiễm thực hiện tại trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên; thí nghiệm
nghiên cứu các biện pháp canh tác nhằm tăng khả năng hấp thụ kim loại nặng
của loài cỏ này được thực hiện tại 2 khu vực, đó là khu ruộng bị ô nhiễm As
phía dưới mỏ thiếc, thuộc thôn 7, xứ Đồng Nhi, xã Hà Thượng, huyện Đại Từ
và đất ô nhiễm Pb do khai thác mỏ Pb - Zn tại khu vực xóm Làng Mới, xã Tân
Long, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên.
4. Ý nghĩa của đề tài
4.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Kết quả nghiên cứu của đề tài khẳng định, khi trồng cỏ Vetiver trên
đất ô nhiễm kim loại nặng do khai thác khoáng sản, cỏ có khả năng chống
chịu tốt và tích lũy Pb, As với hàm lượng cao trong cây. Những nghiên cứu
ngoài thực địa nhằm mục đích tăng cường khả năng cải tạo đất ô nhiễm
kim loại nặng của cỏ Vetiver như: kỹ thuật bổ sung phân bón, bố trí mật độ
trồng và chu kỳ thu hoạch thích hợp,... là cơ sở khoa học rất có ý nghĩa cho
việc nghiên cứu và sử dụng cỏ Vetiver cải tạo đất ô nhiễm nói chung, đặc
biệt là những vùng đất ô nhiễm kim loại nặng do quá trình khai thác
khoáng sản.

4
4.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Đề tài “Nghiên cứu sử dụng cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides (L.) Nash)
để cải tạo đất bị ô nhiễm Pb, As sau khai thác khoáng sản ở tỉnh Thái Nguyên”
được tiến hành trực tiếp trên môi trường đất bị ô nhiễm Pb, As do nước thải
của mỏ khai thác khoáng sản, vì vậy kết quả nghiên cứu của đề tài hoàn toàn
có ý nghĩa thực tiễn nên việc lựa chọn biện pháp sử dụng cỏ Vetiver để cải tạo
đất bị ô nhiễm kim loại nặng là hoàn toàn khả thi. Các nông hộ có đất bị ô
nhiễm hoặc các công ty khai thác khoáng sản đều có thể sử dụng để phục
hồi môi trường đất ô nhiễm sau khai thác. Kết quả nghiên cứu này là một
giải pháp góp phần khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trường đất của tỉnh Thái
Nguyên và là cơ sở để nhân rộng mô hình xử lý này cho những khu vực đất
nông nghiệp bị ô nhiễm kim loại nặng đang ngày càng phổ biến ở Việt Nam.
5. Những đóng góp mới của đề tài
- Đây là nghiên cứu đầu tiên và có hệ thống về khả năng tích lũy Pb,
As và khả năng cải tạo đất bị ô nhiễm kim loại nặng do quá trình khai thác
khoáng sản của cỏ Vetiver ở Việt Nam.
- Nghiên cứu khả năng chống chịu và tích lũy Pb, As trong các bộ
phận của cỏ Vetiver cũng như định lượng khả năng loại bỏ các nguyên tố
này khỏi đất ô nhiễm.
- Nghiên cứu sự phối kết hợp giữa các biện pháp kỹ thuật canh tác
(bón phân, mật độ trồng, chu kỳ thu hoạch) để tăng cường khả năng cải tạo
đất ô nhiễm Pb, As của cỏ Vetiver.
- Đề xuất biện pháp kỹ thuật trồng cỏ Vetiver để cải tạo những vùng
đất bị ô nhiễm kim loại nặng do quá trình khai thác khoáng sản. Trong đó,
kỹ thuật sử dụng phân bón, mật độ trồng và chu kỳ thu hoạch là những yếu
tố quyết định đến khả năng cải tạo đất của cỏ.

5
Chƣơng 1

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Ô nhiễm kim loại nặng trong đất
1.1.1. Khái niệm về 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 (tỷ trọng 11,34), Cd (tỷ trọng 8,60),
Ag (tỷ trọng 10,50), Bi (tỷ trọng 9,80), Co (tỷ trọng 8,90), Cu (tỷ trọng
8,96), Cr (tỷ trọng 7,10), Fe (tỷ trọng 7,87), Hg (tỷ trọng 13,52), Mn (tỷ
trọng 7,44), Ni (tỷ trọng 8,90), Zn (tỷ trọng 7,10),... Ngoài ra các á kim
như As, Se cũng được xem như các kim loại nặng. Các kim loại nặng là
tác nhân ô nhiễm nguy hiểm đối với hệ sinh thái đất, chuỗi thức ăn và con
người. Những kim loại nặng có độc tính cao nguy hiểm là thủy ngân (Hg),
cadimi (Cd), chì (Pb), niken (Ni); các kim loại có độc tính mạnh là asen
(As), crom (Cr), mangan (Mn), kẽm (Zn) và thiếc (Sn) [62], [69]. Như vậy,
kim loại nặng là một khái niệm không chặt chẽ, nó chủ yếu đề cập đến
những kim loại và á kim có liên quan đến vấn đề ô nhiễm môi trường và có
độc tính cao đối với cơ thể sống.
Theo Lê Văn Khoa và cs (1996), kim loại nặng có thể cần thiết cho
cây trồng. Chúng tham gia vào các quá trình sinh lý, hóa sinh trong cây như
những nguyên tố khác. Nhiều loài thực vật thể hiện khả năng tích lũy độc
đáo. Thí dụ, nhôm được tích lũy trong cây chè; bạc được tích lũy trong cây
hành, tỏi; kẽm trong cây hướng dương, đậu đỗ; crôm trong cây thuốc lá;
đồng trong cây ngô, cây chè,... [31].
Một số kim loại không cần thiết cho sự sống, không có chức năng sinh
hóa, được gọi là các nguyên tố vết không chính yếu như asen, chì, thủy
ngân… những kim loại này khi vào cơ thể sinh vật ngay cả dạng vết cũng có
thể gây tác động độc hại (Đặng Đình Bạch và cs, 2006) [9].

Khi các kim loại nặng xâm nhập vào môi trường sẽ làm biến đổi điều
kiện sống, tồn tại của sinh vật sống trong môi trường đó. Kim loại nặng gây
độc hại với môi trường và cơ thể sinh vật khi hàm lượng của chúng vượt
quá tiêu chuẩn cho phép.
1.1.2. Đất ô nhiễm kim loại nặng do các hoạt động khai thác khoáng sản
Hiện nay, tình trạng ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất đang thu
hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Các nguyên nhân phổ biến gây ô
nhiễm đã được xác định, đó là do chất thải của các hoạt động khai khoáng, chất


6
thải từ các khu công nghiệp, các làng tái chế kim loại, thuốc bảo vệ thực vật và
chất thải đô thị,... Theo đánh giá của các chuyên gia, công nghiệp khai thác
mỏ đã và đang gây ô nhiễm và suy thoái môi trường đất ở mức độ nghiêm
trọng nhất, là một thực tế đáng báo động hiện nay.
Các dạng ô nhiễm môi trường tại những mỏ đã và đang khai thác rất
đa dạng như ô nhiễm đất, nước mặt, nước ngầm. Các tác nhân gây ô nhiễm
là axit, kim loại nặng, cyanide, các loại khí độc… Hiện tượng suy giảm
chất lượng nước mặt, nước ngầm ở nhiều nơi do ô nhiễm kim loại nặng có
nguồn gốc công nghiệp như Ni, Cr, Pb, As, Cu, Se, Hg, Cd… cần phải sớm
có giải pháp xử lý [2], [3], [8], [54], [55].
Công đoạn nào của quá trình khai thác khoáng sản cũng đều gây nên ô
nhiễm kim loại vào đất, nước, không khí và cơ thể sinh vật. Sự nhiễm bẩn
kim loại không chỉ xảy ra khi mỏ đang hoạt động mà còn tồn tại nhiều năm
sau kể từ khi mỏ ngừng hoạt động. Theo Lim H. S và cộng sự (2004), tại
mỏ vàng - bạc Soncheon đã bỏ hoang ở Hàn Quốc, đất và nước nhiều khu
vực ở đây vẫn còn bị ô nhiễm một số kim loại ở mức cao [82].
Bảng 1.1. Hàm lƣợng kim loại nặng trong một số loại đất
ở khu mỏ hoang Songcheon
Đơn vị: ppm

Đất bình
Nguyên
Bãi thải quặng Đất vùng núi Đất trang trại thƣờng trên
tố
thế giới
As
3 584 - 143 813 695 - 3 082
7 - 626
6,0
Cd
2,2 - 20
1,32
0,75
0,35
Cu
30 - 749
36 - 89
13 - 673
30
Pb
125 - 50 803
63 - 428
23 - 290
35
Zn
580 - 7 541
115 - 795
63 - 110
90

Hg
0,09 - 1,01
0,19 - 0,55
0,09 - 4,90
0,06
Nguồn: H.S. Lim và cộng sự, 2004 [82]

Theo các tác giả thì bãi thải đuôi quặng ở đây là nguồn điểm gây ô
nhiễm các kim loại cho đất ở những khu vực xung quanh. Hàm lượng các
kim loại cao trong đất trang trại là do sự phát tán kim loại bởi gió, nước từ
các bãi quặng đuôi. Đa số cây trồng ở các khu đất bị nhiễm kim loại đã bị
nhiễm As và Zn ở mức cao.


7
Môi trường đất tại các mỏ vàng mới khai thác thường có độ kiềm cao
(pH: 8 - 9), ngược lại ở các mỏ vàng cũ, thường có độ axit mạnh (pH: 2,5 - 3,5);
dinh dưỡng trong đất thấp và hàm lượng kim loại nặng rất cao. Chất thải ở
đây thường là nguồn gây ô nhiễm môi trường, cả phần trên mặt đất và phần
dưới mặt đất. Ở Úc, chất thải từ các mỏ vàng chứa hàm lượng các kim loại
nặng vượt tiêu chuẩn cho phép rất nhiều lần (ANZ, 1992) [66].
Bảng 1.2. Hàm lƣợng kim loại nặng trong chất thải
của một số mỏ vàng điển hình ở Úc
Kim loại nặng
As
Cr
Cu
Mg
Pb
St

Zn

Hàm lƣợng kim loại nặng tổng số (ppm)
1 120
55
156
2 000
353
335
283
Nguồn: ANZ, 1992 [66]

Nằm ở khu vực Đông Nam châu Á, Việt Nam có nguồn tài nguyên
khoáng sản phong phú và đa dạng, nền công nghiệp mỏ Việt Nam đã được
bắt đầu từ lâu và có những đóng góp đáng kể vào sự phát triển kinh tế của
đất nước. Tuy nhiên ngành công nghiệp mỏ của Việt Nam cũng có những
tác động trực tiếp đến nguồn tài nguyên không thể tái tạo cũng như nhiều
yếu tố môi trường khác như đất, nước, không khí, cảnh quan và hệ sinh thái
đặc biệt là vấn đề chiếm dụng đất. Cho đến nay, chưa có công trình nào có
số liệu hoàn chỉnh về mức độ ô nhiễm kim loại nặng ở các vùng mỏ. Kết
quả thăm dò địa chất đã phát hiện được khoảng 5000 mỏ và điểm quặng,
khoảng 1000 mỏ đã và đang được tổ chức khai thác. Riêng diện tích đất
chiếm dụng đối với một số mỏ khoáng sản kim loại đã ngừng khai thác lên
tới 3749 ha. Số lượng mỏ đang hoạt động trên cả nước gần 900 mỏ, trong
đó mỏ khoáng sản kim loại là 90 [10].
Nhiều khu vực khai thác khoáng sản trái phép không chú ý đến các
vấn đề môi trường trong quá trình khai thác và không được hoàn thổ đã gây
hậu quả xấu đến môi trường nước, môi trường đất, gây ảnh hưởng đến việc

8
canh tác nông nghiệp của nhân dân trong vùng. Hoạt động khai thác cũng
làm cho số lượng và thành phần loài động, thực vật giảm sút do các điều
kiện sống của chúng bị tác động xấu. Ở một số khu vực đất đá thải còn có
nguy cơ hình thành dòng axit mỏ, có khả năng hòa tan các kim loại nặng
độc hại là nguồn gây ô nhiễm tiềm tàng đối với nguồn nước mặt và nước
ngầm của khu vực như mỏ pyrit Giáp Lai, mỏ quặng chì kẽm ở Chợ Điền,
quặng đồng ở Lào Cai, quặng thiếc ở Sơn Dương, Thái Nguyên…[7], [10],
[11], [12].
Thái Nguyên là một tỉnh có nhiều điểm quặng. Theo báo cáo của
UBND tỉnh, hiện nay Thái Nguyên đã phát hiện và đánh giá 177 điểm quặng
và mỏ bao gồm đá vôi, đất sét, than đá, quặng sắt, quặng titan, volfram,
quặng chì, thiếc, vàng. Một số địa điểm tập trung ở các huyện Đại Từ, Đồng
Hỷ, Phú Lương và Võ Nhai. Mặc dù đem lại nhiều lợi ích kinh tế nhưng
những tác động tiêu cực tới môi trường như ô nhiễm môi trường không khí,
ô nhiễm môi trường nước, ô nhiễm môi trường đất... do hoạt động sản xuất,
khai thác, chế biến là không thể tránh khỏi [60].
Theo báo cáo của Công ty gang thép Thái Nguyên (2006), nước thải
sản xuất của mỏ sắt Trại Cau chủ yếu là nước thải từ khâu tuyển rửa quặng.
Hầu hết các chỉ tiêu kim loại đều vượt so với tiêu chuẩn nước thải cho
phép. Cụ thể: hàm lượng sắt (Fe) trong mẫu vượt tiêu chuẩn tới trên 670
lần, hàm lượng chì (Pb) vượt chuẩn cho phép xấp xỉ 6,7 lần, hàm lượng
asen (As) vượt chuẩn từ 3,78 đến 3,88 lần, hàm lượng cadimi (Cd) vượt
chuẩn trên 2 lần tiêu chuẩn cho phép. Các chỉ tiêu về ô nhiễm hữu cơ như
BOD5, COD cũng đều xấp xỉ mức cho phép [16].
Tại huyện Đại Từ, các hoạt động khai thác thủ công ở địa phương đã
tạo ra một lượng đáng kể các chất thải quặng đuôi và đá thải. Quặng thiếc
trong các mạch trải rộng trong khu vực cũng chứa một lượng sunfua phong
phú, chủ yếu là arsenopirit - nguồn gây ô nhiễm As vào hệ sinh thái địa
phương. Đá thải tạo axit đã được sử dụng để làm vật liệu đắp đường và nền

nhà của người dân địa phương. Đây là nguồn gây rò rỉ As vào môi trường
đất, vào nguồn nước ngầm tại địa phương. Hàm lượng As trung bình trong
đá thải đạt tới 5000 mg/kg, vượt QCVN 03:2008 đối với đất dân sinh là
417 lần [17].


9
1.1.3. Tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm đất do kim loại nặng
1.1.3.1. Tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm đất do kim loại nặng của một
số nước trên thế giới
Việc xây dựng ngưỡng độc hại đối với các kim loại nặng rất khó khăn
và tùy thuộc vào mục đích sử dụng đất. Tùy theo từng nước mà công việc
kiểm soát đánh giá đất ô nhiễm có khác nhau. Ở Hà Lan, chính phủ đã xây
dựng hệ thống gồm 3 mức: giá trị chấp nhận được hay giá trị nền, giá trị
chứng tỏ quá trình nhiễm bẩn đang xảy ra và giá trị cần thiết phải làm sạch.
Bảng 1.3. Đánh giá mức ô nhiễm kim loại trong đất ở Hà Lan
Nguyên tố
Cr
Ni
Cu
Zn
As
Cd
Sn
Hg
Pb

Hàm lƣợng kim loại nặng trong đất (ppm)
Đất không
Đất bị

Đất cần
nhiễm bẩn
nhiễm bẩn
làm sạch
100
250
800
50
100
500
50
100
500
200
500
3000
20
30
50
1
5
20
20
50
300
0,5
2
10
50
150

600
Nguồn: Trích theo Lê Văn Khoa, 2008 [35]

Nhiều nước còn đưa ra quy định giới hạn kim loại nặng đối với đất
dùng cho mục đích nông nghiệp. Mục tiêu của giới hạn này là bảo vệ tính
năng sản xuất của đất, môi trường và sức khỏe con người.
Bảng 1.4. Hàm lƣợng tối đa cho phép của các kim loại nặng đƣợc xem
là độc đối với thực vật trong đất nông nghiệp
Đơn vị: ppm
Nguyên tố Áo Canađa Ba Lan
Cu
100
100
100
Zn
300
400
300
Pb
100
200
100
Cd
5
8
3
Hg
5
0,3
5

Nhật
125
250
400
-

Anh
50 (100)
150 (300)
50 (100)
1 (3)
2

Nguồn: Trích theo Lê Văn Khoa, 2008 [35]

Đức
50 (200)
300 (600)
500 (1000)
2 (5)
10 (50)


10
Đất bị ô nhiễm kim loại nặng không những làm giảm năng suất sinh
học của cây trồng mà còn ảnh hưởng đến chất lượng nông sản dẫn tới tác
động xấu đến sức khỏe con người. Vì vậy, nhiều nước đã quy định mức ô
nhiễm đối với mỗi nhóm đất và phương thức sử dụng đất. Ví dụ ở Ba Lan
đưa ra 6 mức ô nhiễm đối với 3 nhóm đất khác nhau.

Bảng 1.5. Đánh giá ô nhiễm đất mặt bởi các kim loại nặng ở Ba Lan
Đơn vị tính: ppm

Nguyên
tố
Cu

Zn

Pb

Cd

Nhóm
đất
A
B
C
A
B
C
A
B
C
A
B
C

0
15

25
40
50
70
100
30
50
70
0,3
0,5
1,0

I
30
50
70
100
200
300
70
100
200
1
1,5
3,0

Loại ô nhiễm
II
III
50

80
80
100
100
150
300
700
500
1500
1000
3000
100
500
250
1000
500
2000
2
3
3
5
5
10

IV
300
500
750
3000
5000

8000
2500
5000
7000
5
10
20

V
> 300
> 500
> 750
> 3000
> 5000
> 8000
> 2500
> 5000
> 7000
>5
> 10
> 20

Nguồn: Trích theo Lê Đức, Trần Khắc Hiệp (2006) [27]
Chú thích:
A - nhẹ và trung bình, pH < 5,5;
B - trung bình và nặng, pH < 5,5;
C - nặng và giàu chất hữu cơ, pH = 5,5 - 6,5

Mức độ ô nhiễm:
0 - Không ô nhiễm;

III - Ô nhiễm khá;

I - Ô nhiễm nhẹ;

IV - Ô nhiễm nặng;

II - Ô nhiễm trung bình

V - Ô nhiễm rất nặng.

(I) Đất bị ô nhiễm nhẹ có thể dùng để canh tác đối với tất cả các cây
trồng ngoại trừ việc trồng rau cho trẻ nhỏ và trẻ sơ sinh; (II) Đất bị nhiễm
bẩn trung bình được sử dụng cho các loại ngũ cốc, khoai tây, cà chua, củ
cải đường, các loại cỏ. Cấm trồng các loại rau như rau diếp, rau bias; (III)
Đất bị nhiễm bẩn tương đối nặng có nguy cơ gây nhiễm bẩn bất kỳ cây


11
trồng nào. Khuyến cáo các hoạt động nông nghiệp làm giảm sự hút thu kim
loại, kiểm soát thường xuyên chất lượng thực vật làm thức ăn. Thích hợp
với việc trồng cây công nghiệp và cỏ cho hạt; (IV) Đất bị nhiễm bẩn nặng
không nên dùng cho sản xuất thực vật làm thức ăn, đặc biệt khi đất có
thành phần cơ giới nhẹ và phản ứng chua. Khuyến cáo trồng cây công
nghiệp, đặc biệt là các cây trồng lấy cồn, dầu kỹ thuật, làm chất đốt; (V)
Đất bị nhiễm bẩn rất nặng nên loại trừ và sử dụng vào mục đích nông
nghiệp, nếu có thể phải làm sạch kim loại nặng. Một số nơi thích hợp có
thể dùng để trồng cây công nghiệp.
1.1.3.2. Tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm đất do kim loại nặng ở Việt Nam
Ở Việt Nam, nhìn chung đất bị ô nhiễm kim loại nặng chưa phải là

phổ biến. Tuy nhiên, sự ô nhiễm cũng đã xuất hiện mang tính cục bộ ở các
vùng xung quanh các khu công nghiệp, các nơi khai thác quặng và các làng
nghề tái chế, đặc biệt là tái chế kim loại.
Theo tiêu chuẩn Việt Nam QCVN 03: 2008/BTNMT đưa ra giới hạn
tối đa cho phép hàm lượng tổng số của As, Cd, Cu, Pb, Zn trong đất dùng
cho mục đích khác nhau ở Việt Nam được trình bày trong bảng 1.6.
Bảng 1.6. Giới hạn tối đa cho phép hàm lƣợng tổng số đối với As, Cd,
Cu, Pb và Zn trong đất (tầng đất mặt)
Đơn vị tính: ppm

Đất sử
Chất Đất sử dụng dụng cho
gây ô cho mục đích mục đích
nhiễm nông nghiệp
lâm
nghiệp

Đất sử
dụng cho
mục đích
dân sinh

Đất sử
dụng cho
mục đích
thƣơng
mại, dịch
vụ

Đất sử

dụng cho
mục đích
công
nghiệp

As

12

12

12

12

12

Cd

2

2

5

5

10

Cu

50

70

70

100

100

Pb

70

100

120

200

300

Zn

200

200

200

300

300

Nguồn: QCVN 03: 2008/BTNMT [44]


12
1.1.4. Sự tồn tại và chuyển hóa của các nguyên tố Pb, As ở trong đất và trong cây
Trong đất, các kim loại độc hại có thể tồn tại dưới nhiều dạng khác
nhau, liên kết với các hợp chất hữu cơ, vô cơ hoặc tạo thành các chất phức
hợp (chelat). Khả năng dễ tiêu của chúng đối với thực vật phụ thuộc vào
nhiều yếu tố như: pH, dung tích trao đổi cation (CEC) và sự phụ thuộc lẫn
nhau vào các kim loại khác. Ở đất có CEC cao, chúng bị giữ lại nhiều trên
các phức hệ hấp phụ. Nhìn chung, kim loại nặng có khả năng linh động lớn
ở đất chua (pH < 5,5) (Alloway B. J., 1995) [65].
Bảng 1.7. Khả năng linh động của một số nguyên tố kim loại nặng
trong đất
Điều kiện

Khả năng
linh động
Rất cao
Cao
Trung bình
Thấp
Rất thấp
Không linh động

Oxy hóa

Axit

Trung tính kiềm

Khử

-

-

Se

-

Se

Se, Hg

-

-

Hg, As, Cd

As, Cd

As, Cd

-

Pb, As, Sb, Ti

Pb, Bi, Sb, Ti Pb, Bi, Sb, Ti

-

Te

Te

Hg, Te

Te, Se, Hg

-

-

-

Cd, Pb, Bi, Ti

Nguồn: Trích theo Lê Văn Khoa, 2000 [32]

Như vậy, theo bảng 1.7 trong môi trường từ axit đến trung tính hoặc
kiềm, khả năng linh động của các nguyên tố As, Cd ở mức trung bình;
các nguyên tố Pb, Bi, Sb, Ti chỉ đạt ở mức thấp; nguyên tố Te và Hg rất
ít linh động.

1.1.4.1. Sự tồn tại và chuyển hóa của nguyên tố chì (Pb) trong đất và trong cây
Chì (Pb) là kim loại nặng có màu xám xanh, rất mềm có thể cắt bằng
dao. Pb là nguyên tố nhóm IV, số thứ tự 82 trong bảng hệ thống tuần hoàn,
khối lượng nguyên tử 207,21. Khối lượng riêng d = 11,34 g/cm3. Chì có
các đồng vị 204 (1,55%), 206 (22,51%), 207 (22,60%), 208 (53,34%) khá
phong phú trong tự nhiên và chiếm tỷ lệ khác nhau trong các loại khoáng
vật. Các mức oxy hóa đặc trưng của Pb là +2 và +4. Các hợp chất với mức