Nghiên Cứu Khả Năng Tích Tụ Một Số Kim Loại Nặng Trong Đất Và Rễ Các Loài Thực Vật Chủ Yếu Tại Khu Vực Khai Thác Quặng Ở Huyện Đồng Hỷ, Tỉnh Thái Nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
---------

µ

BÁO CÁO KẾT QUẢ
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP BỘ
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÍCH TỤ MỘT SỐ KIM LOẠI
NẶNG TRONG ĐẤT VÀ RỄ CÁC LOÀI THỰC VẬT CHỦ YẾU
TẠI KHU VỰC KHAI THÁC QUẶNG Ở HUYỆN ĐỒNG HỶ,
TỈNH THÁI NGUYÊN

MÃ SỐ ĐỀ TÀI: B2010 – TN02 – 10

Chủ nhiệm đề tài: ThS.Trần Thị Phả

Thái Nguyên, 2011


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, ô nhiễm môi trường đang trở thành vấn nạn của toàn thế giới.
Không chỉ môi trường nước, môi trường không khí mà môi trường đất cũng đang
ngày càng bị ô nhiễm nặng nề bởi nhiều hoạt động khác nhau của con người. Trong
đó ô nhiễm đất do KLN đã và đang trở thành mối quan tâm đặc biệt của nhiều quốc
gia trên thế giới.

Cùng với sự phát triển không ngừng của các ngành công nghiệp, nông
nghiệp và khai khoáng thì quy mô và cường độ ô nhiễm KLN cũng ngày càng
gia tăng. Do đó, việc nghiên cứu, tìm kiếm các phương pháp xử lý kim loại nặng
trong đất, góp phần cải tạo ô nhiễm môi trường đất là hết sức cần thiết nhất là
khi xu thế tài nguyên đất trên thế giới đang bị suy giảm nhanh chóng về diện
tích và chất lượng, đe doạ đến an ninh lương thực và sự phát triển bền vững.
Trên thế giới hiện nay đã có rất nhiều các phương pháp khác nhau xử để lý
kim loại nặng trong đất được đưa ra và sử dụng như: Công nghệ rửa đất, công nghệ
cố định tại chỗ,... Tuy nhiên, các phương pháp này đều có chi phí cao, chỉ phù hợp
tiến hành với quy mô nhỏ trong khi tình trạng ô nhiễm đất lại xảy ra trên diện rộng,
không những thế một số phương pháp còn có thể làm phát sinh các chất ô nhiễm
mới trong đất,... Do đó, hiệu quả của việc áp dụng các phương pháp trên là không
cao. Vậy, vấn đề đặt ra là cần phải tìm ra một phương pháp xử lý kim loại nặng
trong đất sao cho vừa hiệu quả, vừa dễ thực hiện, chi phí thấp mà lại thân thiện với
môi trường.
Năm 1990, phương pháp sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm kim loại nặng
trong đất lần đầu tiên đã được đưa ra giới thiệu như một loại công nghệ thương
mại. Với việc đáp ứng được những tiêu chí nêu trên phương pháp này đang được
sử dụng khá rộng rãi ở nhiều quốc gia trên thế giới và ở nước ta phương pháp
này cũng đang được nghiên cứu để đưa vào áp dụng rộng rãi.


2

Qua khảo sát mỏ sắt Trại Cau cho thấy ở khu vực khai thác này sậy và
dương xỉ phát triển rất tốt; đối với khu vực gần bãi thải của mỏ chì kẽm Làng
Hích thì cây cỏ lá tre bò cũng phát triển rất tốt. Phải chăng các loại thực vật này
có khả năng hấp thụ các kim loại nặng trong đất để sinh trưởng và phát triển.
Xuất phát từ vấn đề trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:“Nghiên
cứu khả năng tích tụ một số kim loại nặng trong đất và trong rễ các loài

thực vật chủ yếu tại khu vực khai thác quặng ở huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái
Nguyên”.
2. Mục tiêu của đề tài
Đánh giá hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất tại khu vực khai thác khoáng
sản huyện Đồng hỷ - tỉnh Thái Nguyên. Từ đó, tìm ra một loại cây có khả năng
xử lý kim loại nặng trong đất phù hợp nhất làm cơ sở cho việc đề xuất việc ứng
dụng mô hình sử dụng loại cây trên để xử lý kim loại nặng trong đất khu vực các
mỏ khai thác khoáng sản tại Thái Nguyên.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Một số loài thực vật bản địa: cây sậy thường (Phragmites australis), cây
dương xỉ thường (Cyclosorus parasiticus) và cây cỏ lá tre bò (thuộc chi
Paspalum, họ hòa thảo poaceace);
- Đất tại khu vực khai thác khoáng sản huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái
Nguyên;
- KLN: Pb, Zn, As, Cd trong đất khu vực nghiên cứu.
3.2. Phạm vi nghiêm cứu
Nghiên cứu về hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất sau khai thác
khoáng sản và khả năng hấp thụ kim loại nặng của một số loài thực vật bản địa
tại khu vực mỏ Sắt Trại Cau và mỏ chì kẽm làng Hích - Thái Nguyên.


3

PHẦN I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về ô nhiễm kim loại nặng trong đất
1.1.1. Khái niệm ô nhiễm kim loại nặng và ô nhiễm đất
Thuật ngữ kim loại nặng được từ điển hoá học định nghĩa là các kim loại
có khối lượng riêng lớn hơn 5 g/cm3.
Đối với các nhà độc tố học, thuật ngữ “kim loại nặng” chủ yếu được dụng

để chỉ các kim loại có nguy cơ gây nên các vấn đề về môi trường, bao gồm: Cu,
Zn, Pb, Cd, Hg, Ni, Cr, Co, V, Ti, Fe, Mn, Fe, Ag, Sn. Ngoài ra, các á kim như
As và Se cũng được xem là các KLN.
Các KLN thường ở dạng vết trong môi trường đất tự nhiên. Các KLN phổ
biến nhất là: Cd, Cr, Cu, Hg, Pb và Zn. Trong đó, Cu và Zn là nguyên tố vi
lượng, có vai trò quan trọng đối với quá trình trao đổi chất trong tế bào và là
thành phần, cấu trúc của các protein và enzyme. Tuy nhiên, các nguyên tố vi
lượng nói riêng và các KLN nói chung ở nồng độ cao là yếu tố cực kỳ độc hại
đối với quá trình trao đổi chất của tế bào [2].
Ô nhiễm đất được xem như là tất cả các hiện tượng làm nhiễm bẩn
môi trường đất bởi các chất gây ô nhiễm gây ảnh hưởng xấu đến đời sống
của sinh vật và con người.
1.1.2. Các nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng trong đất
1.1.2.1. Các nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng trong đất
a. Nguồn tự nhiên
* Nguồn ô nhiễm KLN trong đất từ lắng đọng khí quyển
KLN tồn tại trong không khí thường ở dạng bụi hoặc sol khí. Các sol khí
kim loại trong khí quyển có đường kính rất khác nhau từ 0,01 - 1µm (đối với Pb
trong khí thải của ôtô, khói dầu, khói luyện kim); từ 1 - 10µm (trong tro nhiên
liệu bụi kim loại) và từ 10 - 80µm (trong tro đốt lò). Các yếu tố quyết định dạng
tồn tại và xâm nhập của các KLN vào đất qua đường khí quyển gồm có: cỡ hạt,


4

độ hoà tan, khoảng cách từ nguồn phát thải đến nơi tiếp nhận, độ axit của nước
mưa [2].
Các phần tử kim loại lớn nhất sẽ rơi xuống đất dưới dạng kết tủa khô hoặc
theo nước mưa mang thành phần kim loại hoà tan. Hàm lượng một số kim loại
nặng có trong nước mưa được thể hiện qua bảng sau:

Bảng 1.1. Hàm lượng kim loại nặng trong giáng thủy
Đơn vị: µg/l
Khu vực
Đông bắc Scotlen

Pb

Cd

0,6 - 29

0,1 - 1,52

0,1 - 13 2,5 - 95

4 - 118

< 0,1 - 5,1

<1 - 16

Miền nam
Newjersey
Miền bắc Đức

Cu

Zn

11 - 14 0,19 - 0,35 2,3 - 2,5

Miền nam Thuỵ

7,9 -

Điển

8,5

0,13 - 0,16 1,3 - 2,0

Tác giả
Balls (1987)
Swandon &

-

Johnson (1980)

320

Shulyz (1987)

25 - 37

Bergkvest

(Nguồn: Fergusson,1991) [25]
* Quá trình khoáng hoá đá:
Nguồn từ quá trình phong hoá đá: Nguồn này phụ thuộc nhiều vào đá mẹ

nhưng hàm lượng các kim loại nặng trong đá thường rất thấp, vì vậy nếu không
có các quá trình tích lũy do xói mòn, rửa trôi… thì đất tự nhiên ít có khả năng có
hàm lượng kim loại nặng cao.
Bảng 1.2.Hàm lượng trung bình một số kim loại nặng trong đá và đất
Đơn vị: ppm
Nguyên Đá bazo
tố

Đá Axit

(Ba selt) (Granite)

Đá trầm Vỏ phong Dao động
tích

hóa

trong đất

Trung
bình
trong đất

As

1,5

1,5

7,7

1,5

0,1-40

6

Bi

0,031

0,065

0,4

0,048

0,1-0,4

0,2


5

Cd

0,13

0,09

0,17

0,11

0,01-2

0,35

Hg

0,012

0,08

0,19

0,05

0,01-0,5

0,06

In

0,058

0,04

0,044

0,049

0,2-0,5

0,2

Pb

3

24

19

14

2-300

19

Sb

0,2

0,2

1,2

0,2

0,2-10

1

Se

0,05

0,05

0,42

0,05

0,01-1,2

0,4

Te

-

-

<0,1

0,005

-

-

Ti

0,08

1,1

0,95

0,6

0,1-0,8

0,2

(Nguồn: Fergusson, 1991)[25]
b. Nguồn gây ô nhiễm nhân tạo
* Ô nhiễm KLN do hoạt động sản xuất công nghiệp:
Song song với quá trình công nghiệp hoá thì chất thải công nghiệp phát
sinh ngày càng nhiều và có tính độc hại ngày càng cao, nhiều loại rất khó bị
phân huỷ sinh học, đặc biệt là các KLN. Các KLN có thể được tích luỹ trong đất
trong thời gian dài gây ra nguy cơ tiềm tàng đối với môi trường.
Các chất thải có khả năng gây ô nhiễm KLN trong đất ở mức độ lớn như
chất thải công nghiệp tẩy rửa, công nghệ phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, thuốc
nhuộm, màu vẽ, công nghiệp sản xuất pin, thuộc da, công nghiệp sản xuất
khoáng chất.
* Ô nhiễm KLN do hoạt động sản xuất nông nghiệp
Quá trình sản xuất nông nghiệp đã làm gia tăng đáng kể các KLN trong
đất. Các loại thuốc BVTV thường chứa As, Hg, Cu trong khi các loại phân bón

hoá học lại chứa nhiều Cd, Pb, As,...
Hàm lượng của một số KLN trong phân bón nông nghiệp được thể hiện ở
bảng dưới đây.


6

Bảng 1.3. Hàm lượng kim loại nặng trong nguồn phân bón nông nghiệp
Đơn vị:ppm
Đá vôi

Bùn
cống
thải

Phân
chuồng

Nước
tưới

TBVTV

2-120

0,1-24

2-30

<1-25

<10

3-30

-

-

-

<1-100

-

-

-

Cd

0,1-190

<0,1-9

2-3000

<0,1-0,8

<0,05

-

Hg

0,01-2

0,3-3

-

<1-56

<0,01-0,2

-

0,6-6

Pb

4-1000

2-120

20-1250

2-7000

0,4-16

<20

11-26

Sb

<1-10

-

-

2-44

<0,1-0,5

-

-

Se

0,5-25

-

≤0,1

1-17

0,2-2,4

<0,05

-

Te

20-23

-

-

-

0,2

-

-

Kim

Phân

Phân

loại

photpho

Nitơ

As

<1-1200

Bi

<0,050,1

(Nguồn: Lê Văn Khoa, 2004) [6]
1.1.2.2. Ô nhiễm kim loại nặng do hoạt động khai thác khoáng sản.
Hoạt động khai thác khoáng sản thải ra một lượng lớn KLN vào dòng
nước và góp phần gây ô nhiễm cho đất nhất là tại các mỏ khai thác theo phương
pháp truyền thống và những mỏ khai thác thổ phỉ. Lượng phát thải các KLN liên
quan đến hoạt động này không ngừng tăng lên trên quy mô toàn thế giới.
Bảng 2.4. Biến đổi hàm lượng kim loại nặng trong đất do các hoạt động
khai khoáng theo thời gian
Đơn vị: 103 tấn
Nguyên
tố

Trước
1850

1850 1900

1900 1940

1950

1960

1970

1980

Cu

45

13

49

2650

4212

6026

7660

Zn

50

15

40

1970

3286

5469

5220

Pb

55

25

51

1670

2387

3395

3096

Cd

-

-

-

6

11

17

15

Hg

-

-

-

1

1,4

1,5

1,2

( Nguồn: Nriagu & Pacyna,1988) [24]


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 đất thấp và hàm lượng KLN trong đất rất cao [13].
1.1.3. Đặc điểm hoá học của Pb, Zn, Cd và As trong đất
1.1.3.1. Chì (Pb)
Chì nguyên chất hoà tan kém. Pb tồn tại chủ yếu ở dạng hoá trị II và
thường gặp với Zn. Chì trong đất được chia làm 10 dạng, theo các nhà khoa học
Mỹ bao gồm: hoà tan trong nước, trao đổi, có khả năng thay thế bởi Ag,
cacbonat, dạng dễ khử, phức liên kết với chất hữu cơ, kết hợp với oxit Fe ở dạng
tinh thể, dạng sunfit và các dạng khác.
Các dạng chì gây ô nhiễm đất do hoạt động nhân tạo có thể là PbClBr,
PbSO4, PbS, PbCO3 (trong công nghiệp khai khoáng), PbCO3, Pb(OH)2, PbCrO4
(trong công nghiệp sơn).
Mặc dù Pb không bị hoà tan hoàn toàn trong đất nhưng nó vẫn được hấp
thụ qua lông rễ và được dự trữ trong tế bào. Một số nghiên cứu cho rằng Pb có
ảnh hưởng độc đến một số quá trình như quang hợp, sự phân bào, sự thu hút
nước, tuy nhiên dấu hiệu độc trong thực vật là không đặc trưng.
1.1.3.2. Kẽm (Zn)
Tổng lượng Zn trong đất thay đổi từ 10 - 300mg/kg, trung bình vào
khoảng 80mg/kg. Những nhân tố quan trọng kiểm soát sự linh động của Zn
trong đất là pH, chất hữu cơ, thành phần cơ giới, hàm lượng photphat trong đất.
Trong đất axit, kẽm dễ tiêu hơn và ngược lại trong đất kiềm độ dễ tiêu của Zn
thấp. Theo Lindsay,1976 thì chất sét và hữu cơ trong đất có khả năng giữ Zn khá
mạnh. Người ta thường tìm thấy ZN trong tầng đất hữu cơ và tầng đất than bùn.
Kẽm có trong phế thải của nhiều ngành công nghiệp như công nghiệp

luyện kim màu, sản xuất ôtô, công nghiệp hoá chất. Bằng các con đường khác
nhau như lắng đọng, khai thác khoáng sản, sử dụng bùn thải, trầm tích để bón


8

ruộng,... Zn và những hợp chất của nó được đưa vào đất, tích luỹ trong đất làm
tăng hàm lượng vượt ngưỡng cho phép gây ra ô nhiễm Zn.
Zn là một nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể. Tuy nhiên nếu hàm
lượng Zn cao có thể gây độc cho cây trồng vật nuôi và con người.
1.1.3.3. Cadimi (Cd)
Cd thường tìm thấy trong tự nhiên ở dạng hoá trị II. Trong môi trường
đất, tính linh động của Cd phụ thuộc vào: pH, loại đất, thành phần vật lý, hàm
lượng hữu cơ,... trong đó pH được coi là chỉ tiêu quan trọng quyết định tính di
động của Cd. Trong môi trường địa hoá thường thấy Cd đi cùng với Zn và có ái
lực lớn với S. Cd linh động trong môi trường axit hơn Zn. Adriano đã tổng hợp
các dạng tồn tại của Cd như sau: Dạng trao đổi, dạng khử, dạng cacbonat, dạng
hữ cơ, dạng lattice, dạng sunfit và dạng hoà tan.
Đối với thực vật, mặc dù Cd được xem là nhân tố không cần thiết nhưng
vẫn được hấp thụ qua là và rễ. Cd độc với cây trồng khi nó được tích luỹ trong
than và ảnh hưởng đến sự sinh trưởng phát triển của cây.
1.1.3.4. Asen (As)
Asen được biết đến là nguyên tố độc hại tuỳ thuộc vào dạng tồn tại của
nó. Các hợp chất khác nhau thì tính độc của As cũng khác nhau và trong đất
trồng không phải dạng As nào cũng độc. Cây trồng hấp thu rất ít As vì vậy hàm
lượng As trong đất trồng thường không gây nguy hiểm.
Hai dạng tồn tại chủ yếu của As trong môi trường là asen (III) và asen
(V). Trong môi trường oxi hoá và thoáng khí, dạng tồn tại chủ yếu của As trong
nước và trong đất là asenat.
Những phản ứng của asen trong đất bị ảnh hưởng bởi mức oxi hoá của nó.

Tuy nhiên các ion asenat bị cố định chặt bởi những hợp chất trong đất như các
loại sét keo photphat, mùn, canxi,... Nhưng chất giữ chặt nhất là các oxit nhôm,
sắt đã bị hidrat hoá [3].


9

1.2. Hoạt động khai thác khoáng sản và các vấn đề môi trường liên quan
Hoạt động khai thác khoáng sản phát triển mạnh từ thập kỷ trước ở nhiều
quốc gia giàu tài nguyên như Nga, Mỹ, Australia, Campuchia, Indonesia,
Phillipines, Trung Quốc, Ấn Độ,... nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng gia tăng
nguyên liệu khoáng sản khác, mặc dù khai thác khoáng sản là nguồn thu quan
trọng, thúc đẩy tăng trưởng kinh tế của nhiều quốc gia. Tuy nhiên ngành này
cũng gắn liền với nhiều tác động môi trường và xã hội nghiêm trọng, đặc biệt là
hiện tượng mất đất canh tác, xói lở, suy thoái tài nguyên và nguồn nước. Do đặc
thù nên ngành khai thác khoáng sản dẫn tới suy thoái tài nguyên đất, tài nguyên
rừng, tài nguyên nước,... là rất lớn.
Các phương pháp khai thác mỏ hiện nay như nổ mìn hoặc khoan đều rất
thô sơ. Tác động môi trường tiêu cực từ khai thác mỏ thường xảy ra ngay trong
chính bản thân quá trình khai thác và các hoạt động liên quan như dọn mặt bằng
mỏ, vận chuyển và chế biến quặng. Suy thoái rừng và ô nhiễm nước do khai thác
khoáng sản không chỉ tác động tới hệ sinh thái mà còn tác động tới sinh kế của
người dân sống phụ thuộc vào nguồn tài nguyên này.
Điều đáng tiếc là các công ty khai khoáng ở các nước đang phát triển trên
thế giới đều rất ít được quan tâm đến tác động môi trường. Vấn đề này lại càng
trở nên trầm trọng hơn bởi một thực tế là thỏa thuận khai thác khoáng sản giữa
Chính phủ và các doanh nghiệp còn thiếu minh bạch, nỗ lực nhằm kiểm soát
nghiêm minh các hoạt động khai khoáng còn bị làm ngơ do sức hấp dẫn của lợi
nhuận mang lại. Những khu vực bị tàn phá do khai thác thường bị bỏ quên và
tổn hại môi trường hầu như không thể ngăn chặn được.

Sự phát triển của các ngành khai thác khoáng sản không đồng bộ với biện
pháp bảo vệ, cải tạo, phục hồi môi trường đã để lại những hậu quả suy thoái môi
trường tại các khu vực khai thác khoáng sản:
- Một diện tích lớn đất nông nghiệp, lâm nghiệp trước đây bị chiếm dụng
cho mục đích khai thác khoáng sản vẫn để hoang hóa sau khi khai thác.


10

- Tầng đất mặt bị xáo trộn gây khó khăn cho việc hoàn thổ, phục hồi môi
trường sau khai thác.
- Cân bằng nước khu vực bị phá vỡ, gia tăng các hiện tượng trượt lở, bồi
lấp, tích tụ chất rắn do sự biến đổi chế độ thủy văn dòng chảy mặt và dòng chảy
ngầm.
- Làm suy thoái thảm thực vật, suy giảm diện tích rừng, cạn kiệt trữ lượng
gỗ,...
- Chất lượng nước ở các vùng khai thác khoáng sản bị ảnh hưởng. Phần
lớn nước ở các vùng khai thác khoáng sản đều bị ảnh hưởng bởi độ đục cao do
lượng bùn mịn trong nước thải cao. Các loại thuốc tuyển còn dư trong bùn thải
cũng có khả năng gây ô nhiễm nguồn tiếp nhận. Ở 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 ô nhiễm tiềm tàng đối với nước mặt và nước ngầm khu
vực.
- Các sự cố và rủi ro môi trường tại các vùng khai thác như trượt lở, sập
hầm,...[13].
Như vậy, hoạt động khai thác khoáng sản trên thế giới đã góp phần không
nhỏ trong phát triển kinh tế của các quốc gia. Tuy nhiên, hoạt động này lại gây
ra những tác động tiêu cực đến môi trường, làm ô nhiễm, suy thoái môi trường.
1.2.1. Hoạt động khai thác khoáng sản ở Việt Nam
Việt Nam là quốc gia có nguồn tài nguyên khoáng sản đa dạng, phong phú

với gần 5.000 mỏ và điểm quặng của khoảng 60 loại khoáng sản khác nhau.
Những năm gần đây, vấn đề ô nhiễm môi trường nghiêm trọng do tình trạng
hoạt động khai thác khoáng sản đang là vấn đề bức xúc diễn ra trên khắp cả
nước. Một thực tế không thể phủ nhận rằng, không dễ dàng kết hợp hài hoà giữa
phát triển kinh tế - xã hội với bảo vệ môi trường, khai thác và sử dụng một cách
hiệu quả tài nguyên thiên nhiên, nhất là đối với nước ta, trong giai đoạn đầu của


11

thời kỳ công nghiệp hoá - hiện đại hoá, khi mà nền kinh tế về cơ bản vẫn phải
dựa vào nguồn tài nguyên thiên nhiên vốn có hạn [17].
1.2.1.1. Hiện trạng khai thác một số khoáng sản
Theo kết quả của công tác điều tra, khảo sát, thăm dò địa chất cho thấy,
Việt Nam có tiềm năng khoáng sản khá phong phú, đa dạng. Nhiều khoáng sản
có trữ lượng lớn như bôxit, quặng sắt, đất hiếm, apatit,… chủng loại khoáng sản
đa dạng.
Hiện trạng khai thác và chế biến một số khoáng sản kim loại chính:
* Quặng sắt:
Ở Việt Nam hiện nay đã phát hiện và khoanh định được trên 216 vị trí có
quặng sắt, có 13 mỏ trữ lượng trên 2 triệu tấn, phân bố không đều, tập trung chủ
yếu ở vùng núi phía Bắc.
Trong tất cả các mỏ quặng sắt của Việt Nam, đáng chú ý nhất là có hai mỏ
lớn đó là mỏ sắt Quý Xa ở Lào Cai và mỏ sắt Thạch Khê ở Hà Tĩnh. Năng lực
khai thác quặng sắt hiện nay có thể đáp ứng sản lượng là 500.000 tấn/năm.
* Bô xít:
Nước ta có tiềm năng rất lớn về quặng bôxít với tổng trữ lượng và tài
nguyên dự báo đạt khoảng 5,5 tỷ tấn, phân bố chủ yếu ở tỉnh Đắc Nông, Lâm
Đồng, Gia Lai, Bình Phước,…
Nhìn chung, nước ta có trữ lượng tài nguyên bôxít lớn, chất lượng tương

đối tốt, phân bố tập trung, điều kiện khai thác thuận lợi. Mặt khác, thị trường
cung - cầu sản phẩm alumin trên thị trường thế giới hiện nay rất thuận lợi cho
phát triển ngành công nghiệp nhôm ở nước ta.
* Quặng titan:
Theo kết quả điều tra, thăm dò địa chất, cho tới nay đã phát hiện 59 mỏ và
điểm quặng titan, trong đó có 6 mỏ lớn có trữ lượng từ 1 đến 5 triệu tấn, 8 mỏ
trung bình có trữ lượng > 100.000 tấn và 45 mỏ nhỏ và điểm quặng.


12

Ngành Titan hoạt động với giá trị xuất khẩu quặng tinh titan 20-30 triệu
USD/năm, có hiệu quả kinh tế đáng kể, đặc biệt có ý nghĩa kinh tế xã hội với
nhiều địa phương suốt dọc ven biển từ Thanh Hoá đến Bình Thuận.
* Quặng thiếc:
Ở nước ta, thiếc được khai thác sớm nhất tại vùng Pia Oắc - Cao Bằng
khoảng cuối thế kỷ XVIII. Đến 1945, người Pháp đã khai thác khoảng 32.500
tấn tinh quặng SnO2. Sau hoà bình lập lại, mỏ thiếc Tĩnh Túc Cao Bằng được
Liên Xô (cũ) thiết kế và trang bị bắt đầu hoạt động từ 1954. Đây cũng là mỏ
thiếc lớn đầu tiên khai thác, chế biến có quy mô công nghiệp.
Hiện nay, công nghệ luyện thiếc bằng lò điện hồ quang do Viện Nghiên
cứu Mỏ và Luyện kim nghiên cứu thành công và chuyển giao, ứng dụng vào sản
xuất đã đạt được những chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tiên tiến. Bằng việc nghiên cứu
ứng dụng điện phân thiếc đạt thiếc thương phẩm loại I: 99,95%; Viện Nghiên
cứu Mỏ và Luyện kim và Công ty Luyện kim mầu Thái Nguyên đã xây dựng
các xưởng điện phân thiếc với công suất: 500 - 600tấn/năm. Hiện nay, có ba
xưởng điện phân thiếc thương phẩm loại I xuất khẩu với tổng công suất là 1.500
tấn/năm - 1.800 tấn/năm.
* Quặng đồng:
Quặng đồng phát hiện ở Việt Nam cho tới nay đáng kể nhất là ở mỏ đồng

Sinh Quyền - Lào Cai, sau đó là mỏ đồng Niken - Bản Phúc.
Công nghệ khai thác lộ thiên kết hợp với hầm lò. Công nghệ tuyển nổi
đồng để thu được quặng tinh đồng, tinh quặng đất hiếm và tinh quặng manhêtit.
Khâu luyện kim áp dụng phương pháp thuỷ khẩu sơn (luyện bể) cho ra đồng thô,
sau đó qua lò phản xạ để tinh luyện và đúc dương cực, sản phẩm đồng âm cực
được điện phân cho đồng thương phẩm.
* Quặng kẽm chì:
Các mỏ kẽm chì ở nước ta đã được phát hiện và khai thác, chế biến từ
hàng trăm năm nay. Hiện nay, Công ty Kim loại mầu Thái Nguyên đã xây dựng


13

xong nhà máy điện phân kẽm kim loại tại khu Công nghiệp Sông Công Thái
Nguyên với công nghệ, thiết bị của Trung Quốc công suất kẽm điện phân là:
10.000 tấn/năm.
Từ nguồn nguyên liệu là tinh quặng tuyển nổi và bột kẽm từ 50.000100.000 tấn quặng nguyên khai/năm, sẽ tiến hành xây dựng hai nhà máy điện
phân kẽm tại Tuyên Quang và Bắc Cạn với công suất mỗi nhà máy khoảng
20.000 tấn kẽm/năm. Xây dựng một nhà máy luyện chì và tách bạc với công
suất 10.000 tấn chì thỏi và 15.000 kg bạc/năm. Các nhà máy điện phân kẽm và
luyện chì dự kiến sẽ xây dựng trong giai đoạn 2008-2015.
Như vậy, trữ lượng tài nguyên nước ta đang được khai thác và chế biến
phục vụ trong nước và xuất khẩu. Nhiều công ty, nhà máy khai thác chế biến
khoáng sản được thành lập với sản lượng lớn phục vụ mục tiêu tăng trưởng kinh
tế [5].
1.2.1.2. Hoạt động khai thác khoáng sản trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên
Thái Nguyên là một tỉnh nằm ở trung du và miền núi Bắc Bộ, có diện tích
tự nhiên 3.541km2, dân số khoảng 1.085.000 người. Thái Nguyên nằm trong
vùng sinh khoáng Đông Bắc Việt Nam, thuộc vành đai sinh khoáng Thái Bình
Dương. Thái Nguyên có nguồn khoáng sản rất phong phú, hiện có khoảng 34

loại hình khoáng sản phân bố tập trung ở các vùng giáp thành phố Thái Nguyên,
Trại Cau (Đồng Hỷ), Thần Sa (Võ Nhai),… khoáng sản ở Thái Nguyên có thể
chia làm 4 loại, bao gồm: than mỡ (trên 15 triệu tấn), than đá (trên 90 triệu tấn);
nhóm khoáng sản kim loại bao gồm 47 mỏ và điểm quặng; titan có 18 mỏ và
điểm quặng; kim loại màu (thiếc, vonfram, chì, kẽm, vàng, đồng,…); kim loại
khác, bao gồm: pyrits, barit, photphorit,… tổng trữ lượng khoảng 60.000 tấn;
nhóm khoáng sản để sản xuất vật liệu gồm đá xây dựng, đất sét, đá sỏi,… với trữ
lượng lớn khoảng 84,6 triệu tấn.
Theo số mỏ và điểm quặng, trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên đã phát hiện
177 điểm quặng và mỏ khoáng sản rắn và một mỏ nước khoáng. Tính đến


14

31/12/2005 tổng số mỏ đưa vào khai thác (kể cả khai thác tận thu và khai thác
cát sỏi) là 45 mỏ.
Trong đó:
- Khai thác than: 6 mỏ;
- Khai thác quặng sắt: 1 mỏ;
- Khai thác titan: 3 mỏ;
- Khai thác quặng chì kẽm: 4 mỏ (1 mỏ đang làm thủ tục đóng cửa mỏ);
- Khai thác quặng wonfram đa kim: 1 mỏ;
- Khai thác quặng thiếc: 1 mỏ;
- Khai thác đá vôi: 12 mỏ;
- Khai thác đất sét xi măng: 1 mỏ;
- Khai thác đất sét gạch ngói: 2 mỏ;
- Khai thác đolomit: 3 mỏ, trong đó 1 mỏ đã đóng cửa;
- Khai thác cao lanh: 1 mỏ;
- Khai thác barit: 4 mỏ, trong đó 3 mỏ đã đóng cửa;
- Khai thác nước khoáng: 1 mỏ;

- Khai thác cát sỏi: 5 khu vực.
Thái nguyên cũng là tỉnh có nhiều kim loại. Những mỏ kim loại có trữ
lượng lớn và khai thác mỏ là mỏ chì làng Hích, mỏ sắt Trại Cau, mỏ barit - Hợp
Tiến I ở Đồng Hỷ; mỏ thiếc, pirit - Hà Thượng ở Đại Từ.
a. Hoạt động của các doanh nghiệp được cấp giấy phép
Hiện nay trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên có 46 đơn vị, tổ chức, doanh
nghiệp hoạt động khai thác khoáng sản; trong đó có 13 doanh nghiệp nhà nước,
02 công ty liên doanh, 17 công ty cổ phần, 07 công ty TNHH, 06 doanh nghiệp
tư nhân, 03 hợp tác xã. Theo thống kê mới nhất của Sở Tài nguyên & Môi
trường tỉnh Thái Nguyên, toàn tỉnh hiện có 111 mỏ, điểm mỏ khoáng sản đã
được cấp giấy phép khai thác, trong đó có 7 mỏ khoáng sản làm nguyên liệu xi
măng, 37 mỏ vật liệu thông thường, chủ yếu là mỏ khai thác đá, cát sỏi.


15

Phần lớn các đơn vị thực hiện đúng quy định của pháp luật trong khai thác
khoáng sản, hoàn chỉnh, bổ sung theo hướng dẫn của cơ quan chức năng các thủ
tục pháp lý của khai thác khoáng sản, đăng ký sử dụng vật liệu nổ công nghiệp,
thuê đất, lập báo cáo định kỳ theo quy định kính gửi cơ quan có chức năng... các
mỏ đã dần đổi mới công nghệ, thiết bị khai thác, đầu tư máy móc chuyên dụng,
giải phóng sức lao động của công nhân, nâng cao chất lượng, tận dụng tối đa
nguồn nguyên liệu khoáng sản.
b. Hoạt động khai thác khoáng sản trái phép
Hoạt động khai thác khoáng sản trái phép trên địa bàn tỉnh rộ lên từ năm
2003 tập trung ở những khu vực có titan, quặng sắt, vàng. Những điểm nóng
phải kể đến là mỏ quặng sắt ở Trại Cau (huyện Đồng Hỷ), mỏ titan tại xã Động
Đạt (huyện Phú Lương), mỏ vàng tại xã Thần Sa (huyện Võ Nhai).
Các hoạt động khai thác tuyển rửa, vận chuyển trái phép quặng sắt trong
vùng mỏ Trại Cau; quặng chì kẽm tại khu vực mỏ kẽm chì làng Hích xã Tân

Long huyện Đồng Hỷ và khai thác quặng thiếc khu vực xã Tân Thái huyện Đại
Từ về cơ bản đã được ngăn chặn, kiểm soát. Tuy nhiên, hiện tượng nêu trên vẫn
tiềm ẩn nguy cơ bùng phát do tác động của thị trường và điều kiện địa hình xa
xôi, hẻo lánh, khó khăn trong công tác quản lý.
Ngoài ra còn có các hiện tượng khai thác cát sỏi trên sông Cầu và sông
Công gây sạt lở đất ven bờ, cản trở giao thông thủy, thay đổi dòng chảy đã được
kiểm tra, xử lý nhưng chưa triệt để [14].
Tình hình khai thác các mỏ kim loại và sản lượng khai thác được thể hiện như bảng
2.5.


16

Bảng 2.5. Tình hình khai thác chì, kẽm một số mỏ tại tỉnh Thái Nguyên
Đơn vị: tấn nguyên liệu
Công

Sản lượng khai thác

suất

Tên mỏ

thiết kế

2001

2002

2003

2004

2005

2006

19.200

25.370

29.543

21.500

5.765

21.000

(1000)
Chì

làng

15

Hích

18

1.000

k.k.t

k.k.t

đ.c.m

Kẽm Côi Kỳ

2,4

576

806

418

3.078

Kẽm

10

c.k.t

10.000

3.600

22.306

16.183

27.678

Bản

Tốn

19.200

25.370

31.119

Kẽm Phú Độ
Tổng cộng
(Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên) [14]
Ghi chú: c.h.đ - chưa hoạt động; k.k.t - không khai thác; đ.c.m - đóng cửa mỏ.
Bảng 2.6. Tình hình khai thác sắt, thiếc một số mỏ trên địa
bàn tỉnh Thái Nguyên
Đơn vị: tấn nguyên liệu

Tên mỏ

Sắt Trại Cau
Thiếc Đại Từ
Thiếc Hà
Thượng

Pyrit Hà Thượng

Công
suất
thiết kế
(1000)
350
20
-

Sản lượng khai thác
2001

2002

2003

2004

2005

2006

219.43 363.585 536.534 431.666 502.977 332.967
7
17.000 17.200 17.000 17.000 17.000
18.800 c.h.đ 37.1.100 k.b.c
d.k.t
c.h.đ
k.b.c

5.227

(Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên) [14]
Ghi chú: c.h.đ - chưa hoạt động; k.b.c - không báo cáo; d.k.t - dừng khai thác


17

1.2.2. Ảnh hưởng của hoạt động khai thác khoáng sản đến môi trường đất ở Việt
Nam
Khai thác khoáng sản là quá trình con người bằng phương pháp khai thác
lộ thiên hoặc hầm lò đưa khoáng sản từ lòng đất phục vụ phát triển kinh tế - xã
hội. Quá trình khai thác khoáng sản thường qua 3 bước: mở cửa mỏ, khai thác
và đóng cửa mỏ. Như vậy, tất cả các công đoạn khai thác đều tác động đến tài
nguyên và môi trường đất.
Trong quá trình khai thác bằng cơ giới hoặc thủ công đòi hỏi các thiết bị
cho hầm lò, cho sàng tuyển, xăng dầu cho các dầu Diezen, toa goòng, các loại xe
vận tải, các loại máy gạt hóa chất,… đều có tác động đến môi trường đất.
Hơn nữa, công nghệ khai thác hiện nay chưa hợp lý, đặc biệt các mỏ kim
loại và các khu mỏ đang khai thác hầu hết nằm ở vùng núi và trung du. Vì vậy
việc khai thác khoáng sản trước hết tác động đến rừng và đất rừng xung quanh
vùng mỏ.
* Giảm diện tích đất rừng, gia tăng suy thoái đất
Khai thác khoáng sản đã làm thu hẹp đáng kể diện tích đất nông lâm
nghiệp và ảnh hưởng đến sản xuất như: chiếm dụng đất nông, lâm nghiệp để làm
khai trường (bảng 2.7), bãi thải, thải các chất thải rắn như cát, sỏi, bùn ra đất
nông nghiệp, thải nước từ các hệ tuyển làm ô nhiễm đất nông nghiệp và giảm sút
năng suất cây trồng (bảng 2.8):
Bảng 2.7. Diện tích rừng và đất rừng bị thu hẹp, thoái hóa ở một số mỏ
DT đất lâm

STT

Tên mỏ, khu khai thác

nghiệp bị

Mức độ suy thoái

phá (ha)
Đất rừng bị đòa phá và bỏ

Khu khai thác Antimoan 1

25
Mậu Duệ (Hà Giang)

2

Khai thác vàng Antimoan

hoang hóa
> 720

Thu hẹp rừng tự nhiên và rừng


18

-

Chiêm Hóa

trồng, đất rừng bị đào phá, xáo

(Tuyên

Quang)
Khai
3

trộn
thác

Chiêm

mangan

Hóa

-

(Tuyên

2

Đất đồi bị đào phá hoang hóa

Quang)
Đất đồi bị đào phá, thu hẹp

Khai thác thiếc Bắc Lũng
218

4
(Thái Nguyên)
Khai

thác

diện tích rừng nguyên sinh
than

Rừng và đất rừng bị thu hẹp

Thái

5

671
Nguyên
Khai thác Barit Ao Sen,

6

150

Thượng Ấm
Khai

thác

Vonfram

25
Thiện Kế

đồi hoang bị đào phá
Rừng và đất rừng bị thu hẹp

Các mỏ kim loại khác ở
8

Đất đồi hoang hóa do đào phá
Rừng tự nhiên bị thu hẹp, đất

-

7

để làm khai trường, bãi thải

960
Thái Nguyên, Bắc Kạn

để làm khai trường, bãi thải
Đất rừng bị sử dụng làm khai

9

Khai thác vàng

10

Khai thác đá

114,5

trường và đá, cát thải bừa bãi
Đất rừng bị thu hẹp do mở

91
rộng làm khai trường

Khu khai thác ở Quỳ Hợp
11

Rừng trồng, rừng tự nhiên bị
85

- Nghệ An

phá, đào bới
Rừng tự nhiên, rừng trồng vị

12

Khu khai thác Quỳ Châu

200

phá, đào bới

(Nguồn: Nguyễn Đức Quý, 1996) [13]


19

Bảng 2.8. Mức độ ô nhiễm đất nông nghiệp do khai thác mỏ
DT đất
STT

Tên mỏ, khu

lâm

khai thác

nghiệp bị

Mức độ suy thoái

phá (ha)
Chiếm dụng đất để làm khai trường,

Mỏ than Núi
1

Hồng

274

bãi thải và thải nước thải làm ô
nhiễm đất nông nghiệp
Chiếm dụng đất để làm khai trường,

Mỏ than Khánh
2

Hòa

100

bãi thải và thải nước thải làm ô
nhiễm đất nông nghiệp

Các mỏ vàng ở
3

Bắc

Kạn

và

114.5

Thái Nguyên
Các mỏ ở Quỳ
4

Hợp - Nghệ An

145
29

Các mỏ ở Quỳ
5

Châu - Nghệ

Chiếm dụng đất để làm khai trường,
bãi thải gây ô nhiễm đất
Đất nông nghiệp bị ô nhiễm do lắng
bùn, cát
Thiếu nước, suy giảm năng suất
Đất nông nghiệp bị đào bới, bỏ

193.8

hoang, thiếu nước

An
(Nguồn: Nguyễn Đức Quý, 1996) [13]
Do đặc thù của khai thác mỏ là một hoạt động công nghiệp không giống
các hoạt động công nghiệp khác về nhiều mặt, như phải di dời một khối lượng
lớn đất đá ra khỏi lòng đất tạo nên một khoảng trống rất lớn và rất sâu. Một khối
lượng lớn chất thải rắn được hình thành do những vật liệu có ích thường chỉ
chiếm một phần nhỏ của khối lượng quặng được khai thác, dẫn đến khối lượng
đất đá thải vượt khối lượng quặng nằm trong lòng đất.

20

Chất thải rắn, không sử dụng được cho các mục đích khác, đã tạo nên trên
bề mặt đất địa hình mấp mô, xen kẽ giữa các hố sâu và các đống đất, đá. Đặc
biệt ở những khu vực khai thác “thổ phỉ”, tình hình còn khó khăn hơn nhiều.
Một số diện tích đất xung quanh các bãi thải quặng có thể bị bồi lấp do sạt lở,
xói mòn của đất đá từ các bãi thải, gây thoái hoá lớp đất mặt. Việc đổ bỏ đất đá
thải tạo tiền đề cho mưa lũ bồi lấp các sông suối, các thung lũng và đồng ruộng
phía chân bãi thải và các khu vực lân cận. Khi có mưa lớn thường gây ra các
dòng bùn di chuyển xuống vùng thấp, vùng đất canh tác, gây tác hại tới hoa
màu, ruộng vườn, nhà cửa, vào mùa mưa lũ thường gây ra lũ bùn đá, gây thiệt
hại tới môi trường kinh tế và môi trường xã hội.
Cho đến nay, việc giải quyết các hậu quả về môi trường một cách chủ
động đối với các mỏ đã ngừng và sắp ngừng khai thác còn nhiều bất cập vì trước
đây vấn đề bảo vệ môi trường trong quá trình phát triển khoáng sản (từ khi mở
mỏ đến khi ngừng khai thác) chưa được đặt ra một cách đúng mức trong các
phương án khai thác mỏ. Gần đây bắt đầu có một số mỏ đã ngừng khai thác thì
ngoài việc san gạt một cách tương đối một số mỏ có thể san gạt được, các diện
tích còn lại vẫn giữ nguyên hiện trường, chưa có phương án sử dụng đất đai có
hiệu quả về kinh tế và môi trường.
Như vậy, có thể thấy ảnh hưởng của hoạt động khai thác khoáng sản tới
môi trường đất của nước ta là rất lớn, việc cải tạo đất và phục hồi những diện
tích đất sau khai thác khoáng sản chưa được các chủ mỏ quan tâm, ô nhiễm môi
trường đất do hoạt động khai thác khoáng sản đang là vấn đề cấp bách hiện nay.
1.3. Các phương pháp xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng
Có nhiều giải pháp công nghệ khác nhau để xử lý ô nhiễm đất, tuy nhiên
khi áp dụng bất cứ một giải pháp nào để làm sạch đất cũng cần quan tâm đến
hiệu quả của quá trình được thể hiện thông qua các khía cạnh chính như sau:
- Khả năng ứng dụng hiệu quả vào thực tiễn.

- Chi phí giá thành hợp lý.


21

- Phương pháp tiến hành đơn giản, dễ vận hành.
- Cần nguồn tài nguyên và năng lượng để có thể duy trì quá trình xử lý ở
mức tối thiểu.
- Tính bền vững cao, giảm được rủi ro lâu dài với môi trường đất.
- Thời gian xử lý nhanh.
- Khả năng dễ dàng chấp nhận của phương pháp.
1.3.1. Các nguyên tắc chính để xử lý đất bị ô nhiễm
- Di dời (loại bỏ) chất ô nhiễm bằng việc tách các phần tử. Ví dụ như xử
lý bằng cách tách và bằng việc giải hấp.
- Tách các yếu tố ô nhiễm dạng hạt bằng cách tách pha. Ví dụ như việc
phân loại hạt đất với hidro-xyclon, kỹ thuật tuyển nổi tạo bọt (tạo váng) và kỹ
thuật lắng.
- Tách các yếu tố ô nhiễm bằng cách phá vỡ cấu trúc do hoá học, nhiệt
học.
- Tách các yếu tố ô nhiễm bằng việc làm suy thoái sinh học. Ví dụ như
các kỹ thuật làm đất trồng cây và các lò phản ứng bùn sinh học
- Tách các yếu tố ô nhiễm bằng việc hấp thu các chất sinh học hoặc sự
huy động sinh học.
1.3.2. Các phương pháp truyền thống làm sạch đất ô nhiễm
2.3.2.1. Phương pháp đào và chuyển chỗ (Dig anh Haul)
Đào và chuyển chỗ là phương pháp xử lý chuyển chỗ (ex-situ) đất nhằm
di chuyển các chất độc hại đến một nơi khác an toàn hơn.
Với phương pháp này, các chất ô nhiễm không được loại bỏ khỏi đất ô
nhiễm mà đơm giản chỉ là đào lên và chuyển đất ô nhiễm đi chỗ khác với hy
vọng là không bị ô nhiễm ở những nơi cần thiết.

1.3.2.2. Phương pháp cố định hoặc cô đặc (Stabilization/Solidification)
Cố định hoặc cô đặc chất ô nhiễm có thể là phương pháp xử lý tại chỗ
hoặc chuyển chỗ. Phương pháp này liên quan đến hỗn hợp các chất đặc trưng


22

được thêm vào đất, hoặc là các thuốc thử, các chất phản ứng với đất ô nhiễm để
làm giảm tính linh động và hoà tan của các chất ô nhiễm.
Các tác nhân liên kết được sử dụng bao gồm tro (fly-ash), xi măng
(cement) hoặc rác đốt (kiln dust). Mặc dù quá trình này đã được chứng minh là
hiệu quả với chất ô nhiễm là kim loại nặng nhưng lại có khả năng tái nhân liên
kết hoặc thay đổi pH đất. Phương pháp cố định hoặc cô đặc không xử lý được
chất ô nhiễm từ ma trận đất (soil matrix) nhưng nó có thể nén các chất ô nhiễm
lại trong môi trường đất.
1.2.3.3. Phương pháp thuỷ tinh hoá (Vitrification)
Phương pháp thuỷ tinh hoá là quá trình xử lý bởi nhiệt, có thể được xử
dụng để xử lý đất tại chỗ hay chuyển chỗ. Đây là quá trình chuyển chất ô nhiễm
thành dạng thuỷ tinh cố định (Stable glassy form).
Đối với phương pháp này, cho dòng điện chạy qua một dãy điện cực than
chì, làm nóng chảy đất ở nhiệt độ rất cao (1500 - 20000C). Thuỷ tinh bền được
hình thành, kết hợp chặt chẽ và cố định kim loại khi đất được làm lạnh. Một nắp
đậy khí thải được nắp đặt trên vùng xử lý. Nắp này được sử dụng để thu thập và
xử lý các khí thải (các kim loại bay hơi) được thải ra trong suốt quá tình xử lý.
Hiện nay phương pháp này được sử dụng khá rộng rãi nhưng chỉ được áp
dụng trên diện tích nhỏ, chi phí giá thành cao, yêu cầu kỹ thuật hiện đại nên
người ta cần tìm kiếm những phương pháp khác có hiệu quả kinh tế cao hơn,
thân thiện hơn với môi trường.
1.2.3.4. Phương pháp rửa đất (Soil washing)
Rửa đất là công nghệ xử lý đất chuyển vị (ex-Situ treatment technology),

có thể đuợc sử dụng để xử lý đất ô nhiễm KLN. Quá trình này dựa vào cơ chế
hút và tách vật lý để loại bỏ chất ô nhiễm ra khỏi đất. Quá trình vật lý loại bỏ
những hạt kim loại có kích thước lớn và vận chuyển các chất ô nhiễm vào pha
lỏng. Dung dịch làm sạch đất có thể trung tính hoặc chứa các yếu tố hoạt tính bề
mặt. Các chất thường dùng trong các dung dịch làm sạch đất là HCl, EDTA,


23

HNO3 và CaCl2. Quá trình này sẽ làm giảm nồng độ kim loại trong đất và tạo ra
một dịch lỏng với nồng độ kim loại cao và tiếp tục xử lý.
Ở những nơi có nhiều chất ô nhiễm hỗn hợp, phương pháp này sẽ gặp khó
khăn vì khó xác định dung dịch rửa thích hợp. Hơn nữa đất ô nhiễm với nhiều
phức chất khác nhau sử dụng phương pháp này sẽ rất tốn kém [4].
1.4.1. Cơ sở 1.4. Tổng quan về xử lý kim loại nặng trong đất bằng thực vật
khoa học của công nghệ xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất bằng thực vật
Công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm (phytoremediation) là phương pháp sử
dụng thực vật để hấp thụ, chuyển hoá, cố định hoặc phân giải các chất ô nhiễm
trong đất, nước.
Công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm có thể dùng để xử lý các chất như KLN,
thuốc trừ sâu, dung môi, thuốc súng, dầu mỏ, các hợp chất hữu cơ đa vòng thơm,
nước rỉ rác nước thải nông nghiệp, chất thải khai khoáng và các chất ô nhiễm
phóng xạ,...
Trong thời gian qua, một số các tạp chí hàng đầu thế giới đã xuất bản các
ấn phẩm tập trung vào các khía cạnh khác nhau của công nghệ này như Salt &
nnk,1995, 1998; Chaney & nnk, 1997; Raskin & nnk, 1997, Chaudhry &
nnk,1998; Wenzel & nnk,1999; Meagher 2000; Navari-Izzo & Quartacci 2001;
Lasat 2002; McGrath & nnk, 2002; McGrath & Zhao 2003; McIntyre 2003
[23,24,26,27,28,29,30].
Qua trình hút tách KLN nhờ thực vật (Phytoextraction) hay còn gọi là quá

trình tích luỹ nhờ thực vật (Phytoacumulation) là quá trình hấp thụ và chuyển
hoá các KLN trong đất thông qua rễ vào các cơ quan khí sinh của thực vật. Các
loài thực vật có khả năng này được gọi là các loài thực vật siêu tích tụ
(hyperacumulator), chúng có khả năng hấp thụ một lượng lớn các KLN một
cách không bình thường so với các loài thực vật khác.
Quá trình hút tách các chất nhờ thực vật là việc sử dụng các loài thực vật
siêu tích tụ để loại bỏ các KLN trong đất bằng cách hấp thụ từ rễ chuyển lên


24

thân, sau đó các chất ô nhiễm trong thân sẽ được thu hoạch, xử lý tiếp như đem
thiêu đốt hoặc ủ để phục hồi KLN. Nếu cần thiết thì quá trình này có thể lặp lại
để loại bỏ các chất ô nhiễm đến dưới giới hạn cho phép. Cũng có thể sử dụng
nhiều loài thực vật trên cùng một vị trí hoặc là trồng cùng 1 lúc hoặc trồng theo
thứ tự thời gian để loại bỏ nhiều hơn 1 chất ô nhiễm.
Nếu thực vật được thiêu đốt, tro phải được xử lý như đối với chất thải
nguy hại. Tuy nhiên, lượng tro mang đi xử lý sẽ ít hơn 10% so với phương pháp
chôn lấp đất ô nhiễm thông thường [16].
1.4.1.1. Cơ chế của công nghệ thực vật xử lý kim loại nặng trong đất
a. Cơ chế chiết tách chất ô nhiễm bằng thực vật (Phytoextraction)
Quá trình triết tách chất ô nhiễm bằng thực vật là quá trình khử chất độc, đặc
biệt là KLN bằng cách sử dụng các loài thực vật hút các chất ô nhiễm qua rễ, sau đó
chuyển hóa lên các cơ quan trên mặt đất của thực vật. Chất ô nhiễm tích lỹ vào thân
cây và lá, sau đó thu hoạch và loại bỏ khỏi môi trường. Cơ chế này được chia ra
thành 2 loại: loại có tính kế tục (continuous) và kết hợp (induced) (Salt &nnk, 1998).
Cơ chế kế tục là sử dụng thực vật tích luỹ các chất ô nhiễm độc hại với mức cao một
cách đặc biệt trong suốt quá trình sống của nó (đó chính là các loài siêu tích tụ), trong
khi đó cơ chế kết hợp là cách tiếp cận nhằm nâng cao khả năng tích luỹ chất độc
bằng cách bổ sung các chất xúc tác (accelerants) hoặc chất tạo phức (chelators) vào

đất. Trong trường hợp chất ô nhiễm là KLN, chất tạo phức như EDTA giúp cho
KLN linh động hơn và sau đó dễ hấp thụ hơn như Pb, Cd, Cr, Cu, Ni, Zn đối với cây
mù tạc Ấn Độ (Brassica juncea), cây hướng dương (Helianthus anuus) [22,34]. Các
chất tạo phức khác như CDTA, DTPA, EGTA, EDDHA và NTA để nâng cao khả
năng tích luỹ kim loại đã được khảo sát ở một số loài thực vật khác nhau.
Tuy nhiên, có một số rủi ro liên quan đến chất tạo phức như tính tan trong
nước của phức chất ô nhiễm độc hại-chất tạo phức có thể đẫn đến xâm nhập vào
các tầng đất sâu hơn (Wu & nnk,1999; Lombi & nnk,2001), có nguy cơ gây ô
nhiễm nước ngầm và nước mặt.