NGHIÊN CỨU HÀM LƯỢNG NITRAT VÀ KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT, NƯỚC, RAU VÀ MỘT SỐ BIỆN PHÁP NHẰM HẠN CHẾ SỰ aTÍCH LŨY CỦA CHÚNG TRONG RAU TẠI THÁI NGUYÊN

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
----------*&*--------

MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài
Cùng với sự tăng trưởng kinh tế của cả nước, nền nông nghiệp Việt
Nam trong những năm gần đây đã có được những thành tựu đáng kể, nhìn
chung năng suất sản lượng của các loại cây trồng đều tăng, đời sống người

PHAN THỊ THU HẰNG

lao động ngày càng được cải thiện. Bên cạnh những thành tựu đã đạt được
thì việc sử dụng lượng lớn và không đúng qui định phân hoá học và các loại
thuốc bảo vệ thực vật đã làm giảm chất lượng của các sản phẩm nông
nghiệp, ngoài ra chất thải của các nhà máy xí nghiệp, khu công nghiệp và
nước thải đô thị làm ô nhiễm đất, nước và nông sản, gây ảnh hưởng xấu đến
sức khoẻ cộng đồng đặc biệt là ở những khu công nghiệp tập trung và các

NGHIÊN CỨU HÀM LƯỢNG NITRAT VÀ KIM LOẠI NẶNG TRONG

thành phố lớn.

ĐẤT, NƯỚC, RAU VÀ MỘT SỐ BIỆN PHÁP NHẰM HẠN CHẾ SỰ
Thành phố Thái Nguyên là một trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa ở
TÍCH LŨY CỦA CHÚNG TRONG RAU TẠI THÁI NGUYÊN

khu vực phía Bắc Việt Nam. Với mật độ dân số đông (1.367 người/km2)[6],
thành phố Thái Nguyên là một thị trường quan trọng để tiêu thụ các sản phẩm

nông nghiệp trong đó có rau xanh. Từ nhiều năm nay thành phố đã hình thành
vành đai sản xuất thực phẩm trong đó cây rau được coi là sản phẩm quan

LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP

trọng nhất. Cùng với sự tăng trưởng nông nghiệp nói chung, sản xuất rau ở
Thái Nguyên đã đáp ứng được nhu cầu về số lượng, khắc phục dần tình trạng
thiếu hụt lúc giáp vụ, nhiều chủng loại rau chất lượng cao đã được bổ sung
trong bữa ăn hàng ngày của người dân. Tuy nhiên, trong xu thế của một nền
sản xuất thâm canh, công nghệ sản xuất rau hiện nay đang bộc lộ những
nhược điểm đó là việc ứng dụng ồ ạt, thiếu chọn lọc các tiến bộ kỹ thuật như
phân bón, chất kích thích sinh trưởng, thuốc bảo vệ thực vật dẫn đến không
những gây ô nhiễm môi trường canh tác mà còn làm cho rau bị nhiễm bẩn,

Thái Nguyên, năm 2008

ảnh hưởng đến sức khoẻ người sử dụng.


2

3

Bên cạnh đó thành phố Thái Nguyên còn là một trong những trung tâm

ngày càng gia tăng cả về số lượng, diện tích nếu không có biện pháp xử lý

công nghiệp lớn ở Việt Nam, nơi đây tập trung nhiều nhà máy xí nghiệp lớn

triệt để và đó là một trong những nguyên nhân thu hẹp dần vùng trồng rau

như Nhà máy gang thép Thái Nguyên, Nhà máy Giấy Hoàng Văn Thụ, Nhà

sạch của thành phố.

máy điện Cao Ngạn … Vì vậy, lượng nước thải từ các nhà máy đổ ra môi
trường hàng ngày khá lớn: Nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ thải khoảng
400m3/ngày, nước thải độc và bẩn làm ô nhiếm suối Mỏ Bạch và nguồn nước
Sông Cầu, Nhà máy cán thép Gia Sàng và khu gang thép Cam Giá hàng ngày
thải một lượng nước lớn không được xử lý vào suối Xương Rồng gây ô nhiễm

Vấn đề ô nhiễm đất, nước do các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông
nghiệp, phế thải đô thị tại thành phố Thái Nguyên đã được cảnh báo. Tuy vậy
các nghiên cứu mới chỉ tập trung vào việc đánh giá tình hình ô nhiễm đất,
nước mà chưa đi sâu tìm hiểu về mức độ ảnh hưởng của việc ô nhiễm đó đến
chất lượng nông sản.
Chính vì vậy, việc nghiên cứu sự nhiễm bẩn môi trường đất, nước và

khu vực phường Gia Sàng, phường Túc Duyên.... Các Nhà máy Tấm lợp

ảnh hưởng của chúng đến chất lượng sản phẩm nông nghiệp là một vấn đề cấp

Amiăng, Khu gang thép Thái Nguyên hàng ngày thải ra lượng bụi lớn làm ô
nhiễm khu vực Cam Giá…. Theo thông tin của Bộ Công nghiệp: Chất lượng

bách hiện nay, góp phần ngăn chặn sự gia tăng ngày một nhiều các chất thải
sinh hoạt và công nghiệp được đổ vào đất, nước. Từ những nghiên cứu đầy đủ

nước sông Cầu ngày càng xấu đi, nhiều đoạn sông đã bị ô nhiễm tới mức báo

về nhiễm bẩn đất, nước tưới trong nông nghiệp sẽ đưa ra các biện pháp hữu

động. Ô nhiễm cao nhất là đoạn sông Cầu chảy qua địa phận thành phố Thái
Nguyên, đặc biệt là tại các điểm thải của Nhà máy Giấy Hoàng Văn Thụ, khu
Gang thép Thái Nguyên.... chất lượng nước không đạt cả tiêu chuẩn A và B

ích để tạo ra sản phẩm an toàn, hướng tới một nền nông nghiệp sạch và bền
vững. Trong hoàn cảnh chung của yêu cầu sản xuất và điều kiện môi trường
đề tài: “Nghiên cứu hàm lượng nitrat và kim loại nặng trong đất, nước, rau

của TCVN 5942 - 1995 (Báo công nghiệp Việt Nam, 12/2003[2]). Thêm vào

và một số biện pháp nhằm hạn chế sự tích luỹ của chúng trong rau tại Thái
Nguyên" được tiến hành, nhằm góp một phần vào việc kiểm soát và khống

đó là nạn khai thác khoáng sản từ các vùng Sơn Dương, Đại Từ, Phú Lương,

chế sự tích luỹ nitrat và kim loại nặng trong rau tại Thành phố Thái Nguyên.

Võ Nhai với 177 điểm quặng và mỏ bao gồm than đá, quặng titan, quặng chì,

2. Mục tiêu của đề tài

quặng thiếc chứa As…do công nghệ khai thác lạc hậu, không có hệ thống xử

- Đưa ra những dẫn liệu cơ bản về tình hình ô nhiễm nitrat và kim loại

lý chất thải, đá thải đã làm cho môi trường sông, suối, hồ nước bị ô nhiễm

nặng trong môi trường đất trồng và nước tưới tại một số vùng sản xuất rau ở

nghiêm trọng bởi các hoá chất độc hại như As, Pb, Cd….(UBND tỉnh Thái

thành phố Thái Nguyên.

Nguyên, 2004[52]), hàm lượng Pb trong nước mặt ở một số khu vực của

- Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng việc sử dụng nước tưới bị ô nhiễm

thành phố Thái Nguyên gấp từ 2 – 3 lần, Cd gấp từ 2 – 4 lần so với TCVN

nitrat và kim loại nặng (Pb, Cd, As) đến năng suất và sự tích luỹ của chúng

6773 – 2000 (Nguyễn Đăng Đức, 2006 [10]).

trong phần thương phẩm của một số loại rau.

Có thể nói môi trường đất, nước mặt ở thành phố Thái Nguyên đã và
đang bị ô nhiễm nặng nề bởi các hoá chất độc hại từ các nguồn thải công
nghiệp, nông nghiệp và phế thải đô thị… Xu hướng ô nhiễm có chiều hướng

- Đề xuất một số biện pháp hạn chế tồn dư NO3- và sự tích lũy kim loại
nặng (Pb, Cd, As) trong rau ở thành phố Thái Nguyên.
3. Giới hạn nghiên cứu - Đối tượng và thời gian nghiên cứu


4

3.1. Giới hạn nghiên cứu
Nghiên cứu được thực hiện tại Thành phố Thái Nguyên với 5 địa điểm

lựa chọn làm đại diện: Phường Túc Duyên, Phường Quang Vinh, Phường
Cam Giá, Xã Lương Sơn và Xã Quyết Thắng.
+ Điều tra, lấy mẫu đất, nước, rau tại 5 địa điểm trên.
+ Thí nghiệm nghiên cứu trong chậu thực hiện tại Trường Đại học
Nông Lâm Thái Nguyên.
+ Thí nghiệm đồng ruộng và trong sản xuất thực hiện tại phường Túc
Duyên và phường Cam Giá trên nền đất phù sa sông Cầu không được bồi
hàng năm.

5

đen cao sản của Công ty Cổ phần giống cây trồng Miền Nam. Thời gian sinh
trưởng 50 - 60 ngày.
+ Rau ăn lá, củ: Cải củ. Tên khoa học: Raphanus sativus L., thuộc họ
thập tự Cruciferae. Giống sử dụng trong thí nghiệm là giống cải củ lá ngắn số
13 của Trung Quốc được nhập khẩu bởi công ty giống rau quả Minh Tiến,
Đống Đa, Hà Nội. Thời gian sinh trưởng là 40 - 50 ngày.
3.2.2. Đất, nước
Nguồn nước tưới và đất trồng rau tại 5 địa điểm trên của thành phố
Thái Nguyên
3.3. Thời gian nghiên cứu
Nghiên cứu được thực hiện từ năm 2002 - 2007

3.2. Đối tượng nghiên cứu
3.2.1. Cây rau

4. Những đóng góp mới của đề tài
4.1. Ý nghĩa khoa học

Điều tra thực trạng sản xuất, đánh giá tồn dư NO 3- và kim loại nặng (Pb,

- Đóng góp về mặt lý luận cho việc giải thích các mối tương quan giữa

Cd, As) trong rau: Sử dụng 6 loại rau thuộc 4 nhóm trồng phổ biến ngoài sản

hàm lượng các kim loại nặng trong đất, trong nước và hàm lượng của chúng

xuất:

trong phần sử dụng của một số loại rau.
+Rau ăn lá: Bắp cải (Brassica L.var.capitata), Cải xanh (Brassica Juncea

L.), Rau muống (Ipomoea aquatica)

- Xem xét khả năng hấp thu NO 3- và kim loại nặng (Pb, Cd, As) trong
nước tưới cho rau cải canh, cải củ và đậu côve leo trồng tại Thành phố Thái

+ Rau ăn củ: cải củ (Raphanus sativus L.)

Nguyên.

+ Rau ăn quả: đậu côve leo (Phaseolus vulgaris L.)

4.2. Ý nghĩa thực tiễn

+ Rau gia vị: rau mùi (Coriandrum sativum L.)
Thí nghiệm nghiên cứu được tiến hành trên 3 loại rau đại diện 3 nhóm:
+ Rau ăn lá: Cải canh. Tên khoa học: Brassica juncea L., thuộc họ thập
tự Cruciferae. Giống sử dụng trong thí nghiệm là giống cải canh vàng TG của
Công ty giống cây trồng Miền Nam, thời gian sinh trưởng 28 - 30 ngày.

+ Rau ăn quả: Đậu côve leo. Tên khoa học: Phaseolus vulgaris L., thuộc
họ Leguminoceae. Giống sử dụng trong thí nghiệm là giống Đậu côve leo hạt

- Đưa ra những dẫn liệu cơ bản về tình hình ô nhiễm N-NO3- và kim
loại nặng (Pb, Cd, As) trong đất trồng, nước tưới và trong rau sản xuất ở
thành phố Thái Nguyên.
- Góp phần cung cấp cơ sở khoa học định hướng qui hoạch vùng sản
xuất rau an toàn.
- Đề xuất một số giải pháp để giảm thiểu sự tích luỹ nitrat và kim loại
nặng trong rau.
Chương 1


6

7

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

của các yếu tố như sự thay đổi cơ cấu dân số, thị hiếu tiêu dùng và thu nhập

1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ rau trên thế giới và Việt Nam
Rau xanh là thực phẩm cần thiết không thể thiếu, là nguồn cung cấp
cung cấp chủ yếu khoáng chất và vitamin, góp phần cân bằng dinh dưỡng
trong bữa ăn hàng ngày của con người. Đồng thời rau là cây trồng mang lại

dân cư, tiêu thụ nhiều loại rau sẽ tăng mạnh trong giai đoạn 2005 - 2010, đặc
biệt là rau ăn lá. Việc tiêu thụ rau diếp và các loại rau ăn lá khác tăng 22 23%, trong khi mức tiêu thụ khoai tây và các loại rau ăn củ chỉ tăng 7 - 8 %.
1.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ rau ở Việt Nam

hiệu quả kinh tế cao, là mặt hàng xuất khẩu quan trọng của nhiều nước trên

Việt nam có lịch sử trồng rau từ lâu đời, với điều kiện khí hậu rất thích

thế giới. Vì vậy rau được coi là loại cây trồng chủ lực trong cơ cấu sản xuất

hợp cho sinh trưởng, phát triển và tạo hạt của các loại rau, kể cả rau có nguồn

nông nghiệp ở nhiều quốc gia.

gốc á nhiệt đới và ôn đới.

1.1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ rau trên thế giới

Cho tới nay có khoảng 70 loài thực vật được sử dụng làm rau hoặc được

Trên thế giới rau là loại cây được trồng từ lâu đời. Người Hy Lạp. Ai Cập

chế biến thành rau. Riêng rau trồng có khoảng hơn 30 loài trong đó có khoảng

cổ đại đã biết trồng rau và sử dụng rau bắp cải như một nguồn thực phẩm. Từ

15 loài là chủ lực, trong số này có hơn 80% là rau ăn lá. Diện tích rau tập

năm 2000 trở lại đây diện tích trồng rau trên thế giới tăng bình quân mỗi năm

trung ở 2 vùng chính là vùng đồng bằng Sông Hồng và vùng đồng bằng Nam

trên 600.000 ha, sản lượng rau cũng tăng dần qua các năm. Theo FAO, 2006

Bộ. Trong các loại rau thì rau muống được trồng phổ biến nhất trên cả nước,

[80]: Năm 2000 diện tích rau trên thế giới là 14.826.956 ha thì đến năm 2005

tiếp đến là bắp cải được trồng nhiều ở miền Bắc. Đối với nông dân, rau là loại

diện tích tăng lên 18.003.909 ha, sản lượng tăng từ 218.336.847 tấn lên đến

cây trồng cho thu nhập quan trọng cho nông hộ (Hồ Thanh Sơn và cs,

249.490.521 tấn.

2005[35]).

Rau được dùng kết hợp với các loại hoa quả thực phẩm rất tốt cho sức

Tuy vậy sản xuất rau của Việt Nam chủ yếu vẫn theo quy mô hộ gia đình

khoẻ do có chứa các loại vitamin, các chất chống ôxi hoá tự nhiên, có khả

khiến cho sản lượng hàng hóa không nhiều. Bên cạnh đó sản xuất phụ thuộc

năng chống lại một số bệnh như ung thư. Do vậy nhu cầu tiêu thụ rau quả

nhiều vào phân bón, hóa chất bảo vệ thực vật và môi trường sản xuất bị ảnh

ngày càng tăng. Người dân Nhật Bản tiêu thụ rau quả nhiều hơn người dân

hưởng khá lớn bởi chất thải công nghiệp, chất thải sinh hoạt. Việc chạy theo

của bất cứ quốc gia nào trên thế giới, mỗi năm Nhật Bản tiêu thụ 17 triệu tấn

lợi nhuận, áp dụng thiếu chọn lọc các tiến bộ khoa học kỹ thuật cùng với sự

rau các loại, bình quân mỗi người tiêu thụ 100 kg/năm. Xu hướng hiện nay là

thiếu hiểu biết của người trồng rau đã làm cho sản phẩm rau xanh bị ô nhiễm

sự tiêu thụ ngày càng nhiều các loại rau tự nhiên và các loại rau có lợi cho sức

NO3-, kim loại nặng, vi sinh vật gây bệnh và hóa chất bảo vệ thực vật. Vấn đề

khoẻ. Trung bình trên thế giới mỗi người tiêu thụ 154 - 172g/ngày (FAO,

ô nhiễm rau xảy ra ở hầu khắp các vùng trồng rau trong cả nước (Nguyễn Văn

2006 [80]). Theo dự báo của Bộ nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) do tác động

Hải và cs (2000) [14], Chiêng Hông, 2003 [20], Vũ Đình Tuấn và Phạm
Quang Hà (2003) [50], Đặng Thị Vân và cs, 2003 [54]. Đó là những nguyên


8

9

nhân làm cho các sản phẩm rau của Việt Nam chưa hấp dẫn được người tiêu

Ninh, Bình Định, Khánh Hoà, Đà Lạt… Mô hình này hiện nay tỏ ra thích hợp,

dùng trong nước cũng như người tiêu dùng quốc tế.

có hiệu quả.

Hiện nay vấn đề an toàn thực phẩm đang là nỗi lo của tất cả mọi người,

Mặc dù các cơ quan chức năng đã có rất nhiều cố gắng trong việc phát

mọi ngành. Rau là thực phẩm được sử dụng hàng ngày ở tất cả các gia đình,

triển các mô hình rau an toàn nhưng mô hình rau an toàn cũng chỉ mới phát

vì vậy để đảm bảo sức khoẻ người sử dụng trong những năm gần đây nhà

triển ở mức khiêm tốn. Theo Bộ NN & PTNT, sản lượng rau quả chiếm

nước, ngành nông nghiệp và các địa phương đã có rất nhiều chủ trương giải

13,2% tổng giá trị sản lượng nông nghiệp và 16% tổng giá trị trồng trọt trong

pháp nhằm nhanh chóng phát triển các mô hình trồng rau an toàn. Trên thực

cả nước nhưng sản lượng rau an toàn chỉ chiếm khoảng 5% và chỉ đáp ứng

tế ở Việt Nam hiện nay có hai loại hình phát triển rau an toàn chủ yếu:

một phần nhỏ nhu cầu người tiêu dùng, các bếp ăn tập thể, các trường học và

+ Thứ nhất là mô hình rau sạch trên diện tích hẹp đầu tư cao về cơ sở vật

doanh nghiệp [Nguyễn Văn Dũng, 2006[8]). Có thể nói hiện nay việc sản xuất

chất kỹ thuật. Đó là mô hình trồng rau trong nhà kính, nhà lưới, trồng rau thuỷ

rau an toàn vẫn chưa phổ biến (Dương Thế Hùng, 2007[21]) (Thu Hương,

canh, trồng rau trên giá thể ..….Ưu điểm của những mô hình này là có thể

2005 [23]). Kết quả 3 năm triển khai dự án rau an toàn của Bộ NN và PTNT

trồng rau trái vụ, cho năng suất cao, tránh được những điều kiện thời tiết bất

trên địa bàn 6 tỉnh Hà Nội, Hải Phòng, Hà Tây, Vĩnh Phúc, Bắc Ninh, Hưng

lợi, phù hợp chủ yếu với rau ăn lá và rau cao cấp. Nhược điểm lớn nhất của
việc trồng rau theo mô hình này là đầu tư khá cao (đầu tư cho 1ha nhà lưới từ
250 - 300 triệu đồng, cho nhà kính hàng tỷ đồng) nên giá thành cao, qui mô
thường nhỏ do vậy ít người tham gia sản xuất, lượng rau sạch không đáp ứng
được đại bộ phận người tiêu dùng có thu nhập thấp nên rất khó mở rộng.

Yên đạt gần 16.000 ha chỉ chiếm 8,4% về diện tích và 7,7 % về sản lượng.
Ngay như Hà Nội diện tích rau an toàn mới chiếm khoảng 44% và Vĩnh Phúc
17 % tổng diện tích rau trên địa bàn (Hà Tâm, 2006 [39]).
Có rất nhiều nguyên nhân khiến cả người tiêu dùng và các cơ quan quản
lý nhà nước nghi ngờ độ an toàn của rau, trong đó có 2 nguyên nhân chính:

+ Thứ hai là mô hình phát triển rau an toàn trên diện rộng ngay tại đồng

+ Nguyên nhân thứ nhất là người nông dân sản xuất nhỏ lẻ, chưa áp dụng

ruộng, bằng cách đầu tư chuyển giao kỹ thuật cho nông dân. Nhược điểm cơ

đầy đủ qui trình kỹ thuật trồng rau quả an toàn. Hiện tại ngay cả trên 40%

bản là không trồng được rau trái vụ, hay bị tác động bất lợi của thời tiết,

vùng sản xuất rau an toàn của cả nước lượng vi sinh vật, hoá chất độc hại, kim

nhưng có ưu điểm là nhiều nông dân có thể tham gia áp dụng, diện tích và sản

loại nặng và thuốc bảo vệ thực vật tồn dư trong rau an toàn vẫn tồn tại, trong

lượng thu hoạch lớn nên đáp ứng được nhu cầu của đông đảo người tiêu dùng,

đó khoảng 4% vượt mức cho phép (Hà Linh, 2006[25]).

khai thác được các ưu thế của thời tiết nhiệt đới, giá thành thấp, tác động tích

+ Nguyên nhân thứ hai là qui hoạch vùng sản xuất rau an toàn chưa hoàn

cực nhanh đến nông nghiệp, môi trường và cộng đồng xã hội, dễ mở rộng quy

thiện, ruộng rau an toàn vẫn bố trí xen kẽ với các thửa ruộng không theo qui

mô sản xuất. Đây được gọi là mô hình “sản xuất rau sach cộng đồng” đã được

trình. Bất cập nhất hiện nay là ruộng sản xuất rau theo đúng qui trình kỹ thuật

nghiên cứu ứng dụng và khởi xướng từ tỉnh Vĩnh Phúc thời kỳ 2000 – 2003,

nhưng lại nằm ngay trong vùng môi trường canh tác bị ô nhiễm. Hiện nay các

từ đó lan ra khá nhiều địa phương như Hà Nội, Thái Nguyên, Hải Dương, Bắc


10

11

vùng sản xuất rau an toàn vẫn còn manh mún rất khó cho việc tổ chức sản

1.2. Dinh dưỡng đạm cho rau và vấn đề tồn dư nitrat

xuất cũng như kiểm tra và tiêu thụ sản phẩm. Ngay như Hà Nội là một địa

1.2.1. Vai trò của N đối với sự sinh trưởng và phát triển của cây rau

phương có tốc độ qui hoạch vùng rau an toàn nhanh hơn rất nhiều các địa

Tỷ lệ nitơ trong cây biến động từ 1 - 6 % trọng lượng chất khô. N là yếu

phương khác nhưng diện tích rau an toàn vẫn trong tình trạng phân bố rải rác,

tố quan trọng hàng đầu đối với cơ thể sống vì nó là thành phần cơ bản của các

xen lẫn với vùng trồng lúa và trồng rau truyền thống. Phần lớn diện tích rau

prôtêin - chất cơ bản biểu hiện sự sống.

an toàn của Hà nội được chuyển đổi từ đất trồng lúa, trồng hoa màu có tiền sử

được sử dụng nhiều loại thuốc BVTV, phân hoá học….Do vậy khó tránh khỏi

Nitơ nằm trong nhiều hợp chất cơ bản cần thiết cho sự phát triển của cây
như diệp lục và các chất men. Các bazơ nitơ là thành phần cơ bản của axit

sự tác động ngược của các tồn dư hoá chất trong môi trường lên cây rau. Một

nucleic, trong các ADN và ARN của nhân tế bào, nơi cư trú các thông tin di

cuộc khảo sát gần đây nhất, Hà Nội có 108/478 vùng rau với diện tích 932 ha

truyền đóng vai trò quan trọng trong việc tổng hợp prôtêin.

chiếm 35,3% diện tích canh tác không đủ các điều kiện về đất, nước để sản
xuất rau an toàn, 77 vùng có chỉ tiêu kim loại nặng trong nước tưới vượt quy
định cho phép, trong đó 16 vùng tưới bằng nguồn nước ngầm và 61 vùng tưới
bằng nguồn nước mặt; 36 vùng có chỉ tiêu về hàm lượng kim loại nặng trong

Do vậy N là yếu tố cơ bản trong việc đồng hoá C, kích thích sự phát triển
của bộ rễ và hút các yếu tố dinh dưỡng khác.
Cây trồng được bón đủ đạm lá có màu xanh lá cây thẫm, sinh trưởng
khỏe mạnh, chồi búp phát triển nhanh, năng suất cao.

đất vượt quy định cho phép (chủ yếu là đồng, cadimi và kẽm) (Cục trồng trọt
Bộ NN và PTNT, 2007 [53]). Việc triển khai mô hình sản xuất rau an toàn
của Thành phố Thái Nguyên cũng nằm trong tình trạng như vậy, các mô hình
không được cách ly với vùng canh tác theo tập quán chung và môi trường
canh tác bị ô nhiễm làm cho người tiêu dùng không tin tưởng vào chất lượng
rau an toàn nên lượng tiêu thụ rất ít (Chi cục BVTV Thái Nguyên, 2003 [5])
Như vậy để có thể phát triển ngành sản xuất rau theo hướng an toàn và

bền vững cần thiết phải có những biện pháp đồng bộ: Tập huấn nông dân về

Theo Trần Vũ Hải (1998) [13]: Đối với rau, đạm là yếu tố tác động rất
lớn đến sinh trưởng phát triển như chiều cao cây, diện tích lá. Với cải bẹ xanh
khi sử dụng lượng đạm từ 120N - 180 N/ha thì chiều cao cây, chỉ số diện tích
lá tăng dần. Nghiên cứu của Phạm Minh Tâm (2001) [38] với cải bẹ xanh trên
nền đất xám cũng cho kết quả tương tự, chiều cao cây cải tăng dần khi tăng
lượng đạm bón, ở mức 120 kg N/ha chiều cao cây là 23,70cm so với 10,50 cm
khi không bón đạm, động thái ra lá, trọng lượng trung bình cây cũng tăng dần
khi tăng lượng đạm bón, đạt cao nhất ở mức bón 120 kg N/ha.

kỹ thuật, nâng cao ý thức cộng đồng, tiến hành kiểm tra chất lượng đất, nước

Cây thiếu đạm lá có màu vàng, sinh trưởng kém, còi cọc, có khi bị thui

để qui hoạch vùng sản xuất cách ly với các khu vực bị ô nhiễm, giám sát kiểm

chột, thậm chí rút ngắn thời gian tích luỹ hoàn thành chu kỳ sống. Theo Bùi

định chất lượng, quảng cáo thương hiệu ….. Bên cạnh đó phải có sự phối hợp

Quang Xuân và nnk (1996) [57]: với cải bắp liều lượng đạm có quan hệ chặt

chặt chẽ giữa các ngành, các cấp và người sản xuất như vậy việc triển khai

với năng suất ở mức 200 kg N/ha, năng suất cải bắp đạt cao nhất 430 tạ/ha, ở

mô hình sản xuất rau an toàn mới đạt hiệu quả cao.

mức dưới 200 kg N/ha thì năng suất đạt thấp 320 tạ/ha.

12

Bón thừa đạm lá cây có màu xanh tối, thân lá mềm, tỷ lệ nước cao, dễ
mắc sâu bệnh, dễ lốp đổ và thời gian sinh trưởng kéo dài. Bón nhiều đạm và

13

2H + + 2e = H 2O
NO3- + 2e + 2H + = NO 2- + NAD+ + H2O

không cân đối thì dẫn đến sự tích luỹ nitrat trong cây và làm ô nhiễm nitrat
trong nước ngầm (Bùi Quang Xuân,1998 58, Vũ Hữu Yêm, 200559).

Trong dạ dày con người, do tác dụng của hệ vi sinh vật, các loại enzym
và do các quá trình hoá sinh mà NO2- dễ dàng tác dụng với các acid amin tự

1.2.2. Quá trình chuyển hoá đạm trong cây
Việc cung cấp nitơ và các chu trình vật chất trong tự nhiên phụ thuộc
nhiều vào quá trình phân huỷ sinh học các hợp chất chứa nitơ trong môi trường.
Toàn bộ nitơ trong chu trình nitơ sinh học diễn ra chủ yếu qua hoạt động
cố định đạm của các vi khuẩn sống trong cây, các tảo lục và các vi khuẩn
cộng sinh trong rễ của một số loài thực vật (ví dụ như Rhizobium có ở trong
nốt sần của rễ một số loài họ đậu). Những sinh vật này có khả năng chuyển
hoá N2 thành N-NH4+, mặc dù chiếm tỷ lệ nhỏ dòng nitơ trên toàn cầu, quá
trình cố định đạm là nguồn cung cấp nitơ cao nhất cho cả sinh vật trên cạn và

do tạo thành Nitrosamine gây nên ung thư, đặc biệt là ung thư dạ dày (Bùi
Quang Xuân và cs, 1996 [57], Ramos, 1994[69]). Các acid amin trong môi

trường acid yếu (pH = 3 - 6), đặc biệt với sự có mặt của NO2- sẽ dễ dàng bị
phân huỷ thành andehyt và acid amin bậc 2 từ đó tiếp tục chuyển thành
nitrosamine. Ngày nay nhiều tác giả nhắc đến nitrosamine như là một tác
nhân làm sai lệch nhiễm sắc thể, dẫn đến truyền đạt sai thông tin di truyền gây
nên các bệnh ung thư khác nhau.
Trong máu NO 2- ngăn cản sự kết hợp của O2 với hemoglobin ở quá trình
hô hấp, quá trình này được lặp lại nhiều lần vì vậy mỗi iôn NO2- có thể biến

sinh vật thủy sinh.
Cây trồng hút đạm ở cả hai dạng NH4+ và NO3-. Mức độ hấp thu nhiều

rất nhiều phân tử hemoglobin thành methaemoglobin. Methaemoglobin được

N-NH4 hoặc N-NO3 của cây trồng phụ thuộc vào tuổi, loại cây trồng, môi

tạo thành do oxyhemoglobin đã ôxyhoá Fe2+ thành Fe3+ làm cho phân tử

trường và các yếu tố khác. Một số loại rau như bắp cải, củ cải sử dụng được

hemoglobin mất khả năng kết hợp với oxy tức là việc trao đổi khí của hồng

cả NH4+ và NO3- nhưng cải xoăn, cần tây, bí, các loại đậu sinh trưởng tốt hơn

cầu không được thực hiện (Wite 1975) [116]. Cơ chế này dễ dàng xảy ra với

khi cung cấp đạm ở dạng NO 3-, các loại cây như cà chua, khoai tây lại thích

trẻ nhỏ đặc biệt là trẻ có sức khoẻ yếu, tiêu hoá kém vì trẻ em còn thiếu các

hợp môi trường dinh dưỡng có tỷ lệ N-NO3-/N-NH 4+ cao. Nhiệt độ cũng ảnh

enzym cần thiết để khử NO2- xuống N2 và NH3 rồi thải ra ngoài.

+

-

hưởng rất lớn đến việc hấp thu N-NO3- hơn N-NH4+, đặc biệt ở nhiệt độ 216 0C (Vaast và cs,1998 [113]).
1.2.3. Độc tính của Nitrat

1.2.4. Những yếu tố gây tồn dư NO3- trong rau xanh
Theo các nhà khoa học thì có đến 20 yếu tố gây tồn dư nitrat trong nông

Sự tích luỹ NO3- cao trong mô cây không gây độc đối với cây nhưng khi

sản như: nhiệt độ, ánh sáng, đất đai, nước tưới, biện pháp canh tác….. nhưng

sử dụng cây có hàm lượng NO3- cao có thể làm hại gia súc và con người đặc

nguyên nhân chủ yếu được các nhà nông học khẳng định đó là phân bón đặc

biệt là trẻ em do NO3- được tích lũy trong bộ máy tiêu hoá có khả năng khử

biệt là phân đạm, do sử dụng không đúng: bón với liều lượng quá cao, bón sát

thành NO2-:

thời kỳ thu hoạch, bón không cân đối với lân, kaly và vi lượng.

14

1.2.4.1. Ảnh hưởng của phân bón
+ Phân đạm: Trong các loại phân bón dùng cho cây trồng thì phân đạm
được sử dụng nhiều nhất và cũng là yếu tố then chốt quyết định năng suất
cây trồng.
Thực tế cây trồng được cung cấp đủ đạm sẽ phát triển mạnh, tổng hợp
được nhiều chất tạo nên sinh khối và tăng sản phẩm. Nhưng bón nhiều đạm
trong điều kiện quang hợp, hô hấp kém, không đủ xetoaxid để chuyển hóa
N-NO3- thành N-NH4+ rồi thành axitamin, N sẽ tích luỹ trong cây ở dạng
Nitrat hoặc Cyanogen.
* Ảnh hưởng của liều lượng đạm bón đến năng suất và tồn dư NO3- trong rau
Ở Việt Nam do chạy theo năng suất và lợi nhuận, người sản xuất đã lạm
dụng phân đạm. Trong khi sử dụng phân đạm theo chiều hướng gia tăng thì
việc sử dụng phân lân và phân ka ly rất ít, phối hợp theo tỷ lệ không hợp lý
điều đó đã làm cho hàm lượng nitrat trong thương phẩm rất cao.

15

Theo Tạ Thu Cúc (1996) [7] khi bón phân đạm vào đã làm tăng tồn dư
NO3- trong cà chua từ 370 mg/kg lên 485 mg/kg và hành tây từ 72,8 mg/kg
lên 87,4 mg/kg.
Tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của lượng đạm bón đối với sự tích luỹ
nitrat trong rau cải bẹ xanh trên nền đất xám tại thành phố Hồ Chí Minh,
Phạm Minh Tâm (2001) [38] cho thấy năng suất cải bẹ xanh tăng dần khi tăng
lượng đạm bón, cao nhất ở mức bón 150 kg N/ha, tuy vậy thì hàm lượng NO3trong rau khi thu hoạch quan hệ chặt với lượng đạm bón, từ 31,7mg NO 3-/kg
rau tươi ở mức 0 kg N/ha lên 524,9 mg NO3-/kg ở mức 180 kg N/ha.
Kết quả nghiên cứu của Đặng Thu Hoà (2002) [18] trên đất phù sa Sông
Hồng cũng cho kết quả tương tự, tăng lượng đạm bón làm tăng sự tích luỹ
nitrat trong rau, với rau muống tăng mức đạm bón từ 120 kg N/ha lên 180 kg

N/ha thì hàm lượng NO 3- trong rau tăng lên thêm 250 mg/kg rau.
* Ảnh hưởng của thời gian bón thúc đạm lần cuối đến thu hoạch tới mức độ
tích luỹ NO3- trong rau xanh.

Kết quả điều tra ở 3 huyện Thanh Trì, Gia Lâm và Đông Anh của thành

Ngoài việc sử dụng một lượng lớn phân đạm thì thời gian kết thúc bón

phố Hà Nội năm 2000, Đinh Văn Hùng và nnk (2005) [22] cho biết: nông dân

đạm trước thu hoạch cũng là một hiện tượng rất phổ biến ở tất cả các vùng

sử dụng lượng đạm lớn và mất cân đối với phân lân và kali; đặc biệt đối với

trồng rau trong cả nước. Nông dân thường thu hoạch rau chỉ sau khi bón đạm

cây rau đậu, lượng phân đạm sử dụng phổ biến ở mức 500 kg N/ha với xu
hào, bắp cải là 550 kg N/ha, cà chua là 640 kg N/ha.
Đặng Thu Hoà (2002) [18] khi khảo sát tình hình sử dụng phân bón cho
rau ở một số vùng chuyên canh rau của Hà nội cũng cho kết quả tương tự,

3 - 7 ngày (Tạ Thu Cúc, 1996 [7]),(Trần Vũ Hải, 1998 [13]), (Đặng Thu Hòa,
2002 [18]), (Phạm Minh Tâm, 2001 [38]). Người sản xuất hầu như không
quan tâm đến tồn dư nitrat trong rau mà thời gian thu hoạch do thị trường
quyết định, đặc biệt vào mùa khan hiếm rau.

lượng phân đạm nông dân sử dụng thường gấp từ 2-3 lần so với qui trình sản

Nhiều kết quả nghiên cứu đã chứng minh rằng, tồn dư NO 3- trong rau

xuất rau an toàn, trong khi đó phân lân và kali sử dụng rất ít thậm chí không

liên quan chặt chẽ tới sự cung cấp đạm và quá trình quang hợp trước lúc thu

sử dụng.

hoạch. Nếu có đủ thời gian và điều kiện để cây quang hợp mạnh tạo ra glucid

Các kết quả nghiên cứu đều khẳng định sử dụng lượng lớn phân đạm và
không hợp lý là nguyên nhân dẫn đến hàm lượng nitrat cao trong sản phẩm.

và hô hấp tạo ra acetoacid thì hàm lượng NO 3- trong cây không đến mức gây
độc. Do đó thời gian bón đạm trước khi thu hoạch quyết định đến tồn dư


16

17

nitrat trong rau. Tuy vậy khả năng hấp thụ N và tích luỹ NO3- nhanh hay

hoà phân đạm vào nước tưới thì thời gian bón thúc lần cuối rút ngắn hơn từ 2

chậm còn phụ thuộc vào từng loại rau. Hầu hết các loại rau có hàm lượng

- 4 ngày.

-

NO3 đạt cao nhất sau khi bón thúc đạm lần cuối từ 3 - 10 ngày.

Phạm Minh Tâm (2001) [38] khi nghiên cứu trên rau cải xanh tại thành

Nghiên cứu về vấn đề này, Nguyễn Văn Hiền và cs (1994) [17] đã kết

phố Hồ Chí Minh cũng cho kết quả: với mức bón 90 kg N/ha thì hàm lượng

luận: Hàm lượng nitrat ở cải bắp đạt cao nhất vào ngày thứ 7 kể từ khi bón

nitrat trong cải bẹ xanh đạt cực đại ở 16 ngày sau bón thúc đạm lần cuối và

thúc lần cuối ở tất cả các liều lượng đạm khác nhau và chỉ thu hoạch sau 14

giảm mạnh ở các ngày tiếp theo.

ngày thì hàm lượng nitrat trong cải bắp mới giảm hẳn dưới ngưỡng an toàn.
Theo Lê Văn Tán và cs (1998) [37] tồn dư nitrat trong rau thương phẩm
còn phụ thuộc vào khả năng tích luỹ của từng loại rau. Tồn dư nitrat trong rau
ăn lá và rau ăn quả cao nhất trong khoảng thời gian từ 10 - 15 ngày từ lúc bón
lần cuối đến khi thu hoạch, đối với rau ăn củ là khoảng 20 ngày. Thời gian

Kết quả nghiên cứu trong thí nghiệm chậu vại trên nền đất phù sa Sông
Hồng tại Hà Nội, Đặng Thu Hoà (2001) [18] cho biết: Đối với rau muống ở mức
bón 120 - 210 kg N/ha thì hàm lượng nitrat trong rau muống đạt cao nhất trong
khoảng 7 - 10 ngày sau bón thúc đạm lần cuối giảm dần ở những ngày tiếp theo,
với xà lách và dưa chuột hàm lượng nitrat đạt cao nhất ở ngày thứ 3 - 5.

bón thúc sau cùng càng xa ngày thu hoạch thì lượng nitrat trong rau càng
giảm.

* Ảnh hưởng của dạng đạm bón đến tồn dư nitrat trong rau

Khi nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian bón thúc đạm lần cuối đối với

Bón dạng đạm khác nhau (NH4+ hoặc NO 3-) cũng có ảnh hưởng khác

một số loại rau trồng phổ biến tại Tỉnh Lâm Đồng, tác giả Bùi Cách Tuyến

nhau đến sự tích luỹ nitrat trong cây. Các tác giả Chuphan và cs (1967) [70].

(1998) [51] cho biết:

Venter và cs (2007) [112] cho rằng bón phân đạm dạng NO3- làm tích luỹ

+ Đối với xà lách: tồn dư nitrat đạt cao nhất khoảng 21 ngày khi ngừng
bón (1569 mg NO3-/kg rau tươi) sau đó giảm dần theo thời gian và đến 25
ngày thì giảm hẳn dưới ngưỡng cho phép (426 mg NO 3-/kg rau tươi)
+ Đối với đậu Hà lan, đậu côve: tồn dư nitrat đạt cao nhất vào thời điểm
7 ngày sau bón thúc lần cuối và được giảm dần ở các ngày sau đó, nhưng nếu
bón đạm ở mức cao (>300 kg N/ha) thì sau 10 ngày tồn dư nitrat mới giảm tới
mức cho phép.
+ Đối với cà rốt: tồn dư nitrat được tích luỹ cao nhất ở thời điểm 20
ngày sau khi ngừng bón N và sẽ giảm dần ở các ngày tiếp theo.
Kết quả nghiên cứu của Bùi Quang Xuân (1998) [58] cũng cho thấy hàm
lượng nitrat trong cải bắp thực sự giảm sau 16 - 20 ngày bón N lần cuối, nếu

NO3- trong rau cao hơn dạng đạm NH 4+ và sử dụng phân bón CaCN2
(canxixianamit) thì hàm lượng NO3- trong rau đạt thấp nhất.
Theo Phạm Minh Tâm (2001) [38] cùng với mức đạm bón là 90N/ha,
với cải bẹ xanh khi bón dạng đạm NH 4NO 3 và urê sự tích luỹ đạm trong rau

cao hơn so với khi bón phân NPK và (NH4)2SO4.
+ Phân lân: Trong cây tỷ lệ P biến động từ 0,1 – 0,4% chất khô, trong
đó P ở dạng hữu cơ là chính. Lân hữu cơ đa dạng đóng vai trò quan trọng
trong quá trình trao đổi chất, hút chất dinh dưỡng. Dạng hợp chất cao năng
chứa lân quan trọng nhất, phổ biến nhất là ATP và ADP cần cho quá trình
quang hợp, khử NO 3 trong cây, tổng hợp prôtêin và các hợp chất quan
trọng khác.


18

19

Vai trò của lân đối với sự tích luỹ NO3- trong cây cũng đã được rất nhiều
nghiên cứu khẳng định. Khi sử dụng phân lân ở các mức khác nhau đối với
bắp cải và cà chua trên nền bón đạm tại Đông Anh (Hà Nội), Bùi Quang Xuân
và cs (1996) [57] cho thấy: Với cải bắp, cùng với mức bón đạm nếu không

nhưng nếu vẫn mức bón đạm đó được kết hợp thêm 100 K2O/ha thì hàm
lượng nitrat trong cải bắp giảm xuống chỉ còn 480 mg NO 3-/kg.
+ Phân hữu cơ: Việc bón phân hoá học chỉ là biện pháp trước mắt, tức

bón lân hàm lượng N - NO3- trong rau khi thu hoạch là 982 mg/kg tươi. Nếu

thời, nếu chỉ bón đơn thuần phân hoá học thì về lâu dài đất sẽ bị bạc màu, sức

bón 60 P2O5/ha thì hàm lượng N-NO 3- trong rau giảm xuống 540 mg/kg, và ở

sản xuất của đất giảm. Bón phân hữu cơ nhằm cân đối dinh dưỡng và cơ chất

mức bón 120 P2O5/ha thì hàm lượng N-

NO 3-

trong rau khi thu hoạch với rau

nghiệp bền vững” thì biện pháp ổn định hàm lượng hữu cơ trong đất là rất

cải bắp là 480 mg/kg tươi.
Như vậy bón phân lân có tác dụng tăng cường chuyển hoá đạm khoáng
thành đạm prôtit làm giảm sự tích luỹ

cho đất tăng cường độ màu mỡ tự nhiên của đất. Hướng tới mục tiêu “nông

NO3-

trong rau.

quan trọng. Đối với đất trồng rau nếu thời gian canh tác lâu dài và liên tục, sử
dụng phân đạm hóa học, sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật, không bón phân

Tuy vậy tại các vùng trồng rau hiện nay lượng phân lân sử dụng rất ít

hữu cơ sẽ làm cho đất chai cứng, giảm độ xốp, độ thoáng khí, giảm khả năng

thường chỉ đạt khoảng 50% so với qui trình sản xuất rau an toàn, như cà chua

thấm thoát nước, khi sự phát triển của hệ rễ bị giới hạn sẽ ảnh hưởng đến hấp

21 - 40 kg P2O 5/ha trong khi qui trình rau an toàn là 85 kg P2O5/ha, đậu côve

là 30 - 40 kg P2O 5/ha so với qui trình là 60 kg P2O5/ha (Đặng Thu Hoà,
2003[18]). Như vậy sử dụng phân lân ít trong khi đó phân đạm sử dụng với
mức cao nên dẫn đến sự tích luỹ nitrat cao trong sản phẩm.

thu dinh dưỡng của rau. Ngoài ra phân hữu cơ còn là nguồn cung cấp dinh
dưỡng tổng hợp đa, trung, vi lượng, các vitamin, kích thích tố sinh
trưởng…làm tăng chất lượng nông sản, tăng cường hoạt động các vi sinh vật

+ Phân kali: Cũng như lân, nông dân hầu như chưa có thói quen sử dụng

đất, các quá trình chuyển hóa, tuần hoàn chất dinh dưỡng, sự cố định đạm, sự

phân kaly. Các kết quả điều tra đều cho thấy lượng phân kaly bón cho rau

nitrat hóa và sự phân hủy các chất độc hại…Phân hữu cơ ở một thời điểm

thường rất ít, thậm chí không bón. Các nghiên cứu đã khẳng định cùng với

nhất định có sự giải phóng đạm vì vậy ngoài chức năng cải tạo đất phân hữu

phân lân, phân kali được bón kết hợp cùng với phân đạm cũng có tác dụng

cơ còn là nguồn cung cấp đạm cho cây, vì vậy cũng như đạm nếu sử dụng

làm giảm sự tích luỹ nitrat trong thương phẩm: Theo Bardy (1985), kali làm

phân hữu cơ với lượng quá cao, đạm được giải phóng nhiều vào giai đoạn

tăng quá trình khử nitrat trong cây. Bón đạm kết hợp thêm phân kali sẽ làm

cuối sẽ gây tồn dư NO3- cao trong sản phẩm. Theo Bùi Quang Xuân và cs

-

giảm tích luỹ NO3 trong rau rõ rệt hơn khi chỉ bón riêng rẽ đạm.
Tạ Thu Cúc (1996) [7], khi tăng liều lượng kali, hàm lượng NO 3- trong
cải bắp giảm xuống, bón thúc phân kali cho rau khi sinh trưởng và phát dục
mạnh sẽ làm giảm hàm lượng nitrat trong cây.

(1996) [57] cùng với liều lượng phân vô cơ, bón thêm phân chuồng đã làm
tăng hàm lượng nitrat trong cải bắp, nếu bón liều lượng quá cao 45 tấn PC/ha
thì hàm lượng nitrat trong cải bắp tăng mạnh, liều lượng thích hợp nhất để
tăng năng suất và an toàn là 15 tấn PC/ha.

Theo Bùi Quang Xuân và nnk (1996) [57]: nếu bón đạm đơn độc ở mức
90 kg N/ha cho cải bắp thì hàm lượng nitrat trong rau là 930 mg NO 3-/kg,

Phương pháp bón phân chuồng cũng ảnh hưởng rõ đến hàm lượng nitrat
trong rau: bón lót 50% và bón thúc 50% lượng phân chuồng làm tăng hàm


20

21

lượng nitrat trong bắp cải lên 834 mg NO3-/kg so với 529mg NO3-/kg khi bón

Các cây trồng trong điều kiện bình thường có dư lượng NO3 thấp hơn
cây trồng trong nhà kính từ 2 - 12 lần, nhất là các cây ăn lá, với cùng một

lót 100% lượng phân chuồng (Bùi Quang Xuân và cs, 1996 [57]).
Thực tế hiện nay lượng phân chuồng sử dụng cho cây trồng rất ít do

lượng phân đạm cải bắp trồng trong nhà kính có hàm lượng NO 3- cao hơn so

nguồn phân hữu cơ và nguy hại hơn là tập quán rất phổ biến ở hầu hết các

với khi trồng ngoài đồng (Venter và cs, 2007[112]). Mật độ cây trồng cũng là

vùng trồng rau trong cả nước là bón phân tươi, nước giải trực tiếp cho rau

yếu tố làm tăng hoặc giảm lượng nitrat trong cây. Khi trồng dày, lượng nitrat

theo định kỳ 3 - 5 ngày một lần (Đặng Thu Hoà, 2002[18]), Đinh Văn Hùng

sẽ tăng lên do điều kiện chiếu sáng yếu. Thời gian chiếu sáng trong ngày dài

và cs, 2005 [22]), đây cũng là một nguyên nhân gây tích luỹ nitrat và các hoá

thì hàm lượng nitrat trong cây sẽ giảm, nếu giảm mức chiếu sáng 20% thì hàm

chất độc hại trong rau.

lượng nitrat trong quả dưa chuột tăng lên 2,5 lần (Cantlife, 1972 [65]).

+ Phân vi lượng: Sự tích luỹ NO3- gắn liền với quá trình khử NO 3- và

Nhiệt độ cũng ảnh hưởng tới hàm lượng NO3- trong rau: nhiệt độ quá

quá trình đồng hoá đạm trong cây. Các quá trình này liên quan chặt chẽ đến

lớn cũng gây trở ngại cho quá trình khử nitrat ở rễ nên hàm lượng NO3-

các quá trình khác như quang hợp, hô hấp và chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của hệ

trong rau sẽ cao.

enzim và các hợp chất cao năng. Hiện nay có khoảng 1000 hệ enzim trong đó

1.2.4.3. Ảnh hưởng của đất trồng, nước tưới bị ô nhiễm tới mức độ tích luỹ

có khoảng 1/3 số hệ enzim này được hoạt hoá bằng các nguyên tố vi lượng.

nitrat trong rau

Điển hình là các enzim tham gia trong chuỗi phản ứng khử

NO 3-

thành NH4

+

Thực tế môi trường đất, nước luôn là nơi tiếp nhận các nguồn thải. Tại

như Nitratreductaza chứa Mo, Cu và Hydrôylaminreductaza chứa Mn, Mo.

những vùng sản xuất nông nghiệp môi trường đất, nước chịu ảnh hưởng rất

Cây trồng nghèo Bo dẫn đến tích luỹ NO3- trong thân và rễ, lá do bị ức chế

lớn của quá trình thâm canh trong nông nghiệp, các nguồn thải do sản xuất

quá trình khử NO 3- tổng hợp aminoacid. Thiếu Mn ảnh hưởng nghiêm trọng

công nghiệp, nước thải đô thị…..và một điều tất yếu từ môi trường theo vòng

tới chuỗi dây chuyền trong quang hợp, ảnh hưởng tới quá trình phosphoril

tuần hoàn sẽ đi vào nông sản.

hoá, quá trình khử CO 2 làm tích luỹ NO3- trong cây. Mo nằm trong cấu trúc
của enzim nitratredutaza có vai trò thúc đẩy quá trình khử CO2 trong cây. Cu
có vai trò thúc đẩy quá trình quang hợp của cây. Như vậy chế độ dinh dưỡng
thiếu các nguyên tố vi lượng cũng là nguyên nhân gây tồn dư nitrat trong rau.
1.2.4.2. Ảnh hưởng của khí hậu, thời tiết, ánh sáng, thu hoạch và bảo quản

Các nghiên cứu nước ngoài với việc sử dụng nguyên tử nitơ đánh dấu đã
chỉ ra rằng bón phân đạm có hệ thống và lớn hơn 200 kg N/ha có ảnh hưởng
đến vòng tuần hoàn đạm trong sinh thái đồng ruộng: Nitrat hoá dẫn tới rửa
trôi nitrat làm ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm khi có nồng độ N - NO3> 10 mg/l. Trong điều kiện yếm khí bón phân đạm dạng NO 3- cho đất lúa

Dư lượng NO3- trong rau chịu ảnh hưởng rất lớn của yếu tố khí hậu thời

ngập nước có thể xảy ra quá trình phản nitrat hoá (denitrification) gây mất

tiết. Trong giai đoạn cuối chuẩn bị thu hoạch, nếu gặp thời tiết lạnh, trời âm u

đạm và làm gia tăng thành phần khí nhà kính (N2O) tiền đề gây mưa axit

-

thì khả năng tích luỹ NO3 rất lớn.

(Ramos, 1994 [69]), (Estavillo và cs [89]).


22

23

* Ảnh hưởng của nguồn đất bị ô nhiễm tới mức độ tích luỹ nitrat trong rau

nhiễm môi trường hoặc tích luỹ NO3- trong nông sản. Tuy vậy iôn NO3- lại

Trong vùng trồng rau, đất thoáng khí, độ ẩm thích hợp cho quá trình

được hấp phụ rất yếu và rất ít trong đất nhờ phức hệ keo đất, tính chất này làm

ôxyhoá, nitrat được hình thành, rau dễ hấp thu. Sự hấp thu đạm ở dạng nitrat

cho NO 3- linh động di chuyển sâu hơn và ảnh hưởng đến nguồn nước ngầm

không chuyển hoá thành prôtêin là nguyên nhân làm giảm chất lượng rau quả.

(Nguyễn Đình Mạnh, 2000 [26]).

Mặt khác do sử dụng phân vô cơ không hợp lý sẽ làm cho đất bị ô nhiễm: trai

* Ảnh hưởng của nguồn nước bị ô nhiễm tới mức độ tích luỹ nitrat trong rau

-

đất, chua đất, và nhiễm bẩn NO3 , tích luỹ KLN trong đất....
Trong đất các dạng đạm dễ tiêu mà cây trồng hấp thu được gồm 2 dạng

Trong các loại rau, lượng nước chứa từ 90% trở lên do vậy chất lượng
nước tưới ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Các sông hồ là

chính: NH4 và NO 3 . Các dạng đạm dễ tiêu này chủ yếu do quá trình phân

nguồn tiềm tàng các chất độc hại trong đó có N-NO3- nhưng đã được người

giải chất hữu cơ trong đất hoặc do bón phân đạm vào đất chuyển hoá tạo

nông dân sử dụng hàng ngày để tưới cho rau và hậu quả tất yếu là chúng sẽ

thành. Đạm hữu cơ trong đất ở điều kiện thoáng khí và xúc tác của các enzim

dần được tích luỹ trong sản phẩm.

+

-

+

Theo Vũ Thị Đào (1999) [9] tồn dư NO3- trong đa số các mẫu rau nghiên

được khoáng hoá thành NH4 .

Trên đất trồng cạn, NH4+ hình thành kể cả từ khoáng hoá chất hữu cơ

cứu tại Gia Lâm và Từ Liêm (Hà Nội) tưới bằng nước Sông Hồng và Sông

trong đất và bổ sung chất hữu cơ vào đất, cũng như từ việc phân vô cơ bón

Nhuệ có chất lượng nước tương đối đảm bảo, còn khu Thịnh Liệt, Thanh Liệt,

vào được ôxy hoá tạo thành NO2 và NO 3 . Quá trình này xảy ra theo 2 bước

Hoàng Liệt tưới rau bằng nước thải sông Tô Lịch là nguồn nước thải Thành

nhờ hoạt động của vi sinh vật Nitrosomonas, Nitrosolobus và Nitrosopira:

phố Hà nội đã bị ô nhiễm nên hàm lượng NO 3- trong rau đã vượt quá TCVN

-

-

NH 4+ + 3O2 → HNO2 + 2H + + HOH
HNO2 + O 2

→ 2NO3- + 2H+

2NH 4+ + 4O2 → 2NO3- + 4H + + 2HOH
Quá trình chuyển hoá NO2- thành NO3- là do Nitrobacter. Mối quan hệ
về quá trình chuyển hoá N-NH4+ và N-NO 3- cùng với pH đất đã được nhiều
tác giả nghiên cứu: sau 14 ngày gần như toàn bộ NH 4+ được ôxyhoá thành
NO3- và pH đất giảm. Quá trình này được gọi là Nitrat hoá và thích hợp nhất ở

26 0C (Bùi Quang Xuân, 1998 [58]). Nitrat hình thành trong đất, tuỳ vào điều
kiện một phần được cây hút, một phần bị rửa trôi hoặc bị mất do quá trình
phản đạm hoá. Bởi vậy bón phân đạm với lượng lớn và quá muộn sẽ hình
thành NO3- quá nhiều so với nhu cầu của cây trồng sẽ làm rửa trôi và gây ô

rất nhiều lần.
1.2.5. Biện pháp hạn chế tồn dư nitrat trong rau
Khắc phục những yếu tố gây độc cho cây trồng là một vấn đề quan trọng
mà ngành nông nghiệp đã và đang rất phải quan tâm. Hàm lượng nitrat được
tích luỹ quá nhiều trong rau nói riêng và trong nông sản nói chung là một
trong những nguyên nhân gây ra nhiều bệnh tật nguy hại cho con người. Do
vậy NO3- trong rau là một trong những chỉ tiêu quan trọng phân biệt giữa rau
“sạch” và rau "không sạch”. Do vậy để có hàm lượng NO3 trong rau trong
phạm vi cho phép, đồng thời cũng phải đạt được năng suất cao cần có biện
pháp kỹ thuật tổng hợp. Một trong những biện pháp quan trọng nhất là sử
dụng phân đạm hợp lý, bón phân cân đối N, P, K và vi lượng (Bùi Quang
Xuân, 1998[58], Vũ Hữu Yêm, 2005[59], Diez và cs, 1994[87]).


24

25

1.2.5.1 Sử dụng phân bón

1.2.5.2. Môi trường canh tác đảm bảo tiêu chuẩn

* Sử dụng đạm với liều lượng hợp lý

Đất không những là giá đỡ mà là nguồn cung cấp thức ăn và nước cho

Các nghiên cứu đều khẳng định bón tăng liều lượng phân đạm không

cây. Thành phần khoáng trong cây phản ảnh tình hình khoáng chất trong đất.

hợp lý làm tăng năng suất rau đồng thời làm tăng hàm lượng nitrat trong rau.

Đất là thành phần quan trọng trong dây chuyền sản xuất thực phẩm cho con

Hàm lượng nitrat trong rau ở mức độ ô nhiễm là do bón quá liều lượng đạm,

người nên nếu đất bị ô nhiễm thì thực phẩm cũng bị ô nhiễm. Đất để sản xuất

-

rau an toàn phải không trực tiếp chịu ảnh hưởng xấu của các loại chất thải, đất

bón không đúng cách. Giảm lượng đạm bón sẽ làm giảm sự tích lũy NO3

phải thoáng khí.

trong rau (Eustix, 1991[78]).
Theo Bùi Quang Xuân và cs (1996) [57] trên nền đất phù sa Sông Hồng,
-

Nước tưới chỉ sử dụng nước không bị nhiễm hoá chất độc hại.

liều lượng đạm thích hợp nhất để suplơ đạt năng suất cao và tồn dư NO3 ở

Các biện pháp trên bắt nguồn từ mục tiêu sản xuất đạt TCVN, tuy nhiên

mức cho phép là 120 kg N/ha, với hành tây là 100 kg N/ha và cà chua là 150

hạn chế lớn nhất là trong sản xuất chúng ta chưa nắm vững các yếu tố đầu vào

kg N/ha.

(nước tưới, phân bón…) của sản xuất rau và điều kiện chuyển hóa của N-NO3-

Theo Phạm Minh Tâm (2001) [38]: Đối cải bẹ xanh trên nền đất xám ở
quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh thì liều lượng đạm thích hợp nhất để
-

trong rau chưa được làm sáng tỏ vì vậy vấn đề ô nhiễm trong rau vẫn tồn tại.
1.3. Kim loại nặng: Khái niệm và độc tính, nguồn, hiện trạng trong đất,

đạt năng suất cao (15,60 tấn/ha) và tồn dư NO 3 đạt tiêu chuẩn cho phép là 90

nước, nguy cơ ô nhiễm trong nông sản và biện pháp hạn chế.

kg N/ha trên nền bón 15 tấn PC + 30 kg P 2O 5 + 30 kg K2O /ha.

1.3.1. Khái niệm kim loại nặng

* Đảm bảo thời gian chấm dứt bón thúc đạm lần cuối cùng.

Có hai quan điểm chính về kim loại nặng:

Các nghiên cứu đều khẳng định thời gian bón thúc đạm lần cuối trước

- Quan điểm phân loại theo tỉ trọng: cho rằng kim loại nặng là các kim

thu hoạch đối với hầu hết các loại rau là 14 - 20 ngày vẫn tăng năng suất,

loại có tỉ trọng (ký hiệu d) lớn hơn 5, bao gồm: Pb (tỉ trọng 11,34), Cd (tỉ

đồng thời giảm hàm lượng NO3- trong rau (Tạ Thu Cúc, 1996[7], Trần Vũ

trọng 8,6), As (d = 5,72), Zn (d = 7,10) Co (d = 8,9), Cu (d = 8,96), Cr (d =

Hải, 1998 [13]; Nguyễn Văn Hiền và cs, 1994 [17]; Đặng Thu Hòa 2002 [18];

7,1), Fe (d = 7,87), Mn (tỉ trọng 7,44)....Trong số các nguyên tố này có một số

Chiêng Hông, 2003 [20]; Lê Văn Tán và cs, 1998 [37]).

nguyên tố cần cho dinh dưỡng cây trồng, ví dụ: Mn, Co, Cu, Zn, Fe. …Các

* Bón phân cân đối

nguyên tố này cây trồng cần với hàm lượng nhỏ, gọi là nguyên tố vi lượng,

Biện pháp bón phân cân đối NP, cân đối NK, cân đối phân vô cơ và phân
-

nếu hàm lượng cao sẽ gây độc cho cây trồng (Prasad, 1974 [96]).

hữu cơ, vi lượng là được năng suất cao cũng như có hàm lượng NO3 trong

- Theo quan điểm độc học: kim loại nặng là các kim loại có nguy cơ gây

rau thấp. Sử dụng phân bón có chứa các nguyên tố đa, trung, vi lượng đã làm

nên các vấn đề về môi trường, bao gồm: Cu, Zn, Pb, Cd, Hg, Ni, Cr, Co, Vn,

tăng năng suất rau, làm giảm hàm lượng NO 3- trong rau.

Ti, Fe, Mn, Ag, Sn, As, Se. Có 4 nguyên tố được quan tâm nhiều là Pb, As,


26

27

Cd và Hg. Các nguyên tố này hiện nay chưa biết được vai trò sinh thái của

*Cadmium (Cd): là kim loại nằm sâu trong lòng đất, tồn tại ở dạng Cd2+.

chúng, tuy nhiên nếu dư thừa một lượng nhỏ 4 nguyên tố này thì tác hại rất

Trong các điều kiện ôxyhoá Cd thường ở các dạng hợp chất rắn như CdO.

lớn (Báo Hà Nội mới, 1997[55]).

CdCO3, Cd3(PO4)2. Trong điều kiện khử (Eh  - 0,2V) thì Cd thường tồn tại ở

1.3.2. Sự phân bố - dạng tồn tại của kim loại nặng trong môi trường

dạng CdS, ngoài ra Cd có thể tồn tại dạng phức như CdCl+, CdHNO3+;
CdHCl- ; CdCl4- ; Cd(OH)4-. Trong đất chua, Cd tồn tại ở dạng linh động hơn

1.3.2.1. Sự phân bố - dạng tồn tại của kim loại nặng trong đất (Mai Trọng
Nhuận, 2001 [28])

(Cd2+), tuy nhiên nếu đất chứa nhiều Fe, Al, Mn, chất hữu cơ thì Cd lại bị
chúng liên kết làm giảm khả năng linh động của Cd. Trong đất trung tính hoặc

*Chì (Pb): là nguyên tố kim loại nặng có khả năng linh động kém, có thời

kiềm do bón vôi, Cd bị kết tủa dưới dạng CdCO3. Thông thường Cd tồn tại

gian bán huỷ trong đất từ 800 - 6000 năm. Theo thống kê của nhiều tác giả

trong đất ở dạng hấp phụ trao đổi chiếm 20 - 40%, dạng các hợp chất

hàm lượng chì trong đất trung bình từ 15 - 25ppm. Ở trong đất, Pb thường

cacbonat là 20%, hyđrôxyt và ôxyt là 20%, phần liên kết các hợp chất hữu cơ

nằm ở dạng phức chất bền với các anion (CO32-; Cl-; SO 32-; PO43-). Trong môi

chiếm tỷ lệ nhỏ.

trường trung tính hoặc kiềm, Pb tạo thành PbCO 3 hoặc Pb3(PO4)2 ít ảnh

Quá trình hấp phụ Cd trong đất xảy ra khá nhanh, 80 % Cd đưa vào đất

hưởng đến cây trồng. Theo một số tác giả phản ứng cacbonat hoá hoặc đất

bị hấp phụ trong vòng 10 - 15 phút và 100 % trong vòng 1 giờ. Khả năng hấp

trung tính sự ô nhiễm Pb được hạn chế. Sự tăng độ chua có thể làm tăng độ

phụ Cd của các chất trong đất giảm dần theo thứ tự: Hyđrôxyt và ôxyt sắt,

hoà tan của Pb và sự giảm độ chua thường tăng sự tích luỹ của Pb do kết tủa.

nhôm, halloysit > Allphane kaolinit, axit humic  montmorillonit.

Chì bị hấp phụ trao đổi chiếm tỷ lệ nhỏ ( 5%) hàm lượng Pb có trong đất.

*Arsen (As): tồn tại trong đất dưới dạng hợp chất chủ yếu như Arsenat

Chì cũng có khả năng kết hợp với các chất hữu cơ hình thành các chất dễ bay

(AsO 43-) trong điều kiện ôxyhoá. Chúng bị hấp thu mạnh bởi các khoáng sét,

hơi như (CH3)4Pb. Trong đất chì có tính độc cao, hạn chế hoạt động của các vi

sắt, mangan ôxyt hoặc hyđrôxyt và các chất hữu cơ. Trong các đất axit, As có

sinh vật và tồn tại khá bền vững dưới dạng phức hệ với các chất hữu cơ.

nhiều ở dạng Arcsenat với sắt và nhôm (FeAsO4; AlAsO 4), trong khi ở các đất

Pb trong đất có khả năng thay thế iôn K + trong các phức hệ hấp phụ có

kiềm và đất cácbonat lại có nhiều ở dạng Ca3(AsO 4)2. Arsen có xu hướng

nguồn gốc hữu cơ hoặc khoáng sét. Khả năng hấp thu chì tăng dần theo thứ

được tích tụ trong quá trình phong hóa, trên mặt cắt của vỏ phong hóa và
trong đất As thường tồn tại ở phần trên (0 - 1,5 m) do bị hấp phụ bởi vật liệu

tự sau:

hữu cơ, keo hyđrôxyt sắt và sét. Trong môi trường khí hậu khô các hợp chất
Montmorillonit  Axit humic  Kaolinit  Allophane  Ôxyt Sắt

của As thường tồn tại dưới dạng ít linh động, còn trong điều kiện khí hậu ẩm

Khả năng hấp phụ Pb tăng dần đến pH mà tại đó hình thành kết tủa

ướt các hợp chất của arsen sufua bị hòa tan và bị rửa trôi. Lượng As trong đất

Pb(OH)2, sự hoà tan của Pb trong đất tăng lên do quá trình axit hoá trong

chuyển vào nước khoảng 5 - 10 % tổng lượng As trong đất (Đỗ Văn Ái và cs,

đất chua.

1999 [1]).


28

1.3.2.2. Dạng tồn tại của một số kim loại nặng trong nước

29

cơ thể hấp thu chúng sẽ làm mất hoạt tính của nhiều enzim, gây nên một số

* Chì (Pb) trong nước có 3 dạng tồng tại là Pb hoà tan, Pb lơ lửng ở dạng

căn bệnh như thiếu máu, sưng khớp....Trong tự nhiên kim loại nặng thường

keo và phức chất. Trong môi trường nước, tính năng của hợp chất chì được

tồn tại ở dạng tự do, khi ở dạng tự do thì độc tính của nó yếu hơn so với dạng

xác định chủ yếu thông qua độ tan của nó. Độ tan của chì phụ thuộc vào pH,

liên kết, ví dụ khi Cu tồn tại ở dạng hỗn hợp Cu - Zn thì độc tính của nó tăng

pH tăng thì độ tan giảm và phụ thuộc vào các yếu tố khác như hàm lượng ion

gấp 5 lần khi ở dạng tự do.

khác của nước và điều kiện ôxyhoá khử. Trong nước sinh hoạt thường pH= 6,

Độc tính của một số kim loại nặng (Trịnh Thị Thanh, 2002 [44]):

lúc này Pb tồn tại ở dạng vô cơ, ít có ở dạng keo. Trong nước mặt sử dụng

* Chì (Pb): là một nguyên tố không cần thiết cho cơ thể sinh vật, Pb có

cho sản xuất nông nghiệp nếu pH = 7, Pb nằm dạng keo. Nhờ tác dụng ngoại

thể thâm nhập vào cơ thể con người qua thức ăn, nước uống, hít thở hoặc

lực của chất hữu cơ mà các phức keo của Pb ở dạng Pb(CH3)32+; Pb(CH3)4 và

thông qua da nhưng chủ yếu lượng chì (Pb) đi vào cơ thể con người là do

Pb(CH3)2

2+

thường lắng đọng ở bùn cặn đáy, Pb trong nước tự nhiên chủ yếu

tồn tại dưới dạng hoá trị 2.

khẩu phần ăn uống, chúng được tích tụ trong xương, ít gây độc cấp tính trừ
liều lượng cao, nguy hiểm hơn là sự tích luỹ lâu dài trong cơ thể ở liều lượng

* Cadmium (Cd): Trong nước Cd tồn tại chủ yếu ở dạng hoá trị 2 và rất

thấp nhưng với thời gian dài. Triệu chứng thể hiện nhiễm độc chì là mệt mỏi,

dễ bị thuỷ phân trong môi trường kiềm. Ngoài dạng hợp chất vô cơ nó liên kết

ăn không ngon, đau đầu, nó tác dụng lên hệ thần kinh trung ương và ngoại vi,

với các hợp chất hữu cơ đặc biệt là axit humic tạo thành phức chất và phức

Hiệu ứng sinh hoá quan trọng của Pb là can thiệp vào hồng cầu, nó can thiệp

chất này có khả năng hấp phụ tốt trên các hạt sa lắng, chiếm 60 - 75% của

vào quá trình tạo hợp chất trung gian trong quá trình hình thành Hemoglobin.

nồng độ tổng số trong các dòng nước.

Khi nồng độ Pb trong máu đạt 0,3 ppm thì ngộ độc bắt đầu và khi nồng độ

* Arsen (As): Trong nước chứa nhiều ôxy, arsen tồn tại ở dạng hoá trị 5,
rất hiếm ở dạng arsen hoá trị 3. Trong nước chứa ít ôxy (giếng ngầm, sâu)
arsen tồn tại ở dạng arsenat (III) và arsen kim loại. Một vài dạng hợp chất hữu
cơ của arsen cũng tồn tại trong nước.
1.3.3. Độc tính của kim loại nặng
Tính độc của kim loại nặng đã được khẳng định từ lâu nhưng không phải
tất cả chúng đều độc hại đến môi trường và sức khoẻ của con người. Độ độc
và không độc của kim loại nặng không chỉ phụ thuộc vào bản thân kim loại
mà nó còn liên quan đến hàm lượng trong đất, trong nước và các yếu tố hoá
học, vật lý cũng như sinh vật. Một số các kim loại như Pb; Cd; Hg... khi được

>0,8ppm thì hụt hẳn Hemoglobin gây thiếu máu và làm rối loạn chức năng
thận.
Ngoài ra Pb2+ đồng hình với Ca2+ nên có thể thay thế Ca2+ tạo phức
trong xương (làm xương đen), nhưng nếu lượng Ca2+ cao lại đẩy Pb2+ ra và
Pb2+ được tích luỹ ở mô mềm.
*Cadmium (Cd): Cd thâm nhập vào cơ thể bằng nhiều cách khác nhau
và được tích tụ lại chủ yếu trong thận và có thời gian bán huỷ sinh học rất dài
từ 20 - 30 năm.
Cd thường gắn liền với Zn nên có khả năng thay thế Zn. Trong cơ thể,
Zn là thành phần thiết yếu của một số hệ thống enzim nên khi bị Cd thay thế
sẽ gây ngộ độc Cd:


30

31

S
Enzim

S
Zn

S

+

Cd

2+

→

Enzim

SH
Cd

+

2+

Zn

{men}

S

máu, rối loạn xương tuỷ, cao huyết áp và ung thư. Thông thường lượng dư

xương và ảnh hưởng đến thần kinh. Ngoài ra nhiễm độc Cd có thể dẫn đến
quái thai và thai chết ở giai đoạn non. Cadmium còn có thể gây ung thư cho

S
As+ = O + 2OH -

As - O = {Men}
------ O

S

Men pyruvate đehydrogenaz trong chu trình axit citric tạo phức với
3+

As ngăn cản việc tạo thành ATP :

Cd sẽ liên kết với Protein và chuyển về tích luỹ ở thận khoảng 1 % còn 99 %
nhờ thận thải ra ngoài, khi bị độc Cd trước tiên sẽ bị suy thận, hỏng tuỷ

+
SH

Hậu quả cuả việc thay thế Zn gây biến đổi trao đổi chất dẫn đến thiếu

------ O

O-

O - As

HS - CH2
+

O-

CH 2
HS - CH2

S - CH 2
→

+

O = As

CH 2
S - CH

người tiếp xúc với nó ở mức độ thấp trong thời gian dài, đặc biệt là ung thư

(CH2)4

(CH2)4

vú. Theo quy định của tổ chức sức khoẻ thế giới “WHO” lượng Cd được cơ

C=O

C=O

thể người chấp nhận tối đa là 100mg/ngày hoặc tối đa là 1 mg/kg trọng lượng

Prôtêin

cơ thể.

Acid dihydrolipoic - prôtêin

* Arsen (As): Về mặt hoá học As là một á kim, về mặt sinh học As nằm

Prôtêin
Phức Prôtêin - As3+ (mất hoạt tính)

1.3.4. Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất, nước ở Việt Nam

trong danh mục các hoá chất độc hại cần được kiểm soát. As được xếp cùng

Kết quả nghiên cứu của Trần Kông Tấu, Trần Kông Khánh, 1998 [40]

hàng với các kim loại nặng, As là chất độc có thể gây nên 19 bệnh khác nhau

khảo sát trên phạm vi toàn quốc gồm 5 nhóm đất chính cho thấy: đất phù sa

trong đó có ung thư da và phổi, bàng quang, ruột (Đỗ Mai Ái và cs[1],

thuộc đồng bằng Sông Hồng có hàm lượng Pb và Zn cao nhất và hầu hết các

Willam Hartley và cs, 2004 [115]). Các triệu chứng cổ điển của nhiễm độc As

loại đất có tỷ lệ hàm lượng các kim loại nặng dạng linh động so với dạng tổng

là sậm màu da, tăng sừng hóa và ung thư, tác động đến hệ thần kinh ngoại

số rất cao.

biên và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe như chứng to chướng gan, bệnh đái tháo

Kết quả điều tra khảo sát của N.M.Maqsud,1998 [27] từ 8/1995 đến tháng

đường, cao huyết áp, bệnh tim, viêm cuống phổi, các bệnh về đường hô

8/1997 tại một số kênh rạch của Thành phố Hồ Chí Minh cho thấy: Hầu hết

hấp…. As ở dạng vô cơ có độc tính cao gấp nhiều lần As ở dạng hữu cơ,

các kênh rạch của Thành phố Hồ Chí Minh đều bị ô nhiễm rất cao về các kim

trong đó các hợp chất có chứa As thì hợp chất chứa As (III) độc tính cao hơn

loại nặng, cụ thể: so sánh với tiêu chuẩn cho phép thì Cd cao gấp 16 lần, Zn

As (V), tuy nhiên trong cơ thể As (V) có thể bị khử về As (III) (Vũ Hữu Yêm,

gấp 90 lần, Pb gấp 700 lần. Hàm lượng các kim loại nặng trong trầm tích

2005 [59]:

cũng ở mức báo động As gấp 11,7 lần TCVN, Cd là 36 lần, Pb là 61 lần.….

As

3+

tác động vào nhóm - SH của các enzim do vậy ức chế hoạt

động của men.

Theo Trần Công Tấu và cs, 2000 [41] Sau một thời gian nghiên cứu và
theo dõi hiện tượng nhiễm kim loại nặng cũng như sự thay đổi hàm lượng của


32

33

chúng trong 16 ao, hồ trên địa bàn Hà Nội so sánh với TCVN 5942 - 1995

- Yếu tố gây ô nhiễm trực tiếp vào nước: Nước thải bẩn đổ vào các sông

loại A đối với nước mặt thì tất cả các ao hồ của Hà Nội đều đã bị ô nhiễm kim

là tình trạng phổ biến hiện nay ở các thành phố lớn như Nhà máy gang thép

loại nặng, đặc biệt là As, Pb và Hg bị ô nhiễm đến 90 % mẫu kiểm tra.

Thái Nguyên, nước thải có chứa rất nhiều phenon, kim loại nặng, NH4+ các

Theo số liệu của nhiều nhà nghiên cứu, nhiều vùng mỏ chì, kẽm, vàng
và đa kim có nồng độ As trong nước ngầm và trong đất rất cao (Đặng Văn
Can, Đào Ngọc Phong, 2000 [4]), (Nguyễn Kinh Quốc, Nguyễn Quỳnh Anh,
2000 [32]). Tại Quỳnh Lôi, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội có đến 68% giếng
khoan nước ngầm có hàm lượng As vượt quá tiêu chuẩn qui định của WHO
(Trần Đình Hoan, 1999) [19], (Trần Quang Thương, 2000) [47].

hợp chất hữu cơ làm ô nhiễm sông Cầu nghiêm trọng nhất là vào mùa khô
(Báo Công nghiệp Việt Nam, 12/2003 [2]).
- Yếu tố kim loại nặng sau khi tồn tại trong đất sẽ dần dần hoà tan vào
trong nước kể cả nước ngầm.
- Sự rửa trôi tích đọng dần dần yếu tố độc (đặc biệt do sự phát tán của
chất độc từ nguồn thải của lá rừng ).

Theo nghiên cứu của Đỗ Trọng Sự (2001) [36], tại vùng Hà Nội và Việt

Nhiễm bẩn các kim loại nặng trong nước thường được nghiên cứu đến

Trì - Lâm thao, Phú Thọ có hàm lượng As trong nước ngầm rất cao, cụ thể:

nhiễm bẩn do nồng độ các kim loại: Cu; Pb; Cd; Zn; Hg; Ni; As ... khi vượt

kiểm tra 19 mẫu tại các địa điểm khác nhau ở Hà Nội thì có đến 26 % số mẫu

quá giới hạn cho phép.

có hàm lượng As vượt quá qui định theo TCVN (> 0,05mg/l), đối với nước

uống thì tại Hà Nội có đến 28% số mẫu kiểm tra có hàm lượng As vượt quá
TCVN, còn tại Lâm Thao -Việt Trì, Phú Thọ là 12 % số mẫu kiểm tra.

Nguồn phát tán một số kim loại nặng vào nước:
*Chì (Pb): Sự nhiễm bẩn Pb là do nguồn thải của công nghiệp in, ắc quy,
đúc kim loại, giao thông (David Tin Win và cs, 2003 [71])...

Phạm Quang Hà (2002) [12] khi phân tích hàm lượng Cd trong các mẫu
đất trồng lúa màu, và các mẫu bùn của Huyện Văn Môn, Yên Phong, Bắc
Ninh cho thấy: lượng Cd phát hiện được trung bình là 1mg/kg đất, cá biệt có
mẫu 3,1mg/kg cao gấp 1,1 lần TTVN, còn lượng Cd trong các mẫu bùn rất
cao gấp 5 lần TCVN.

*Cadmium (Cd) phát tán vào môi trường nước từ nhiều nguồn thải như:
nước thải công nghề mạ, nhà máy sơn, phân huỷ và đốt cháy nhựa, phân huỷ
xăm lốp, cộng nghệ pin, công nghệ sản xuất phân bón và lượng sử dụng phân
bón đặc biệt là phân lân ...

Có thể nói rằng vấn đề ô nhiễm nói chung và ô nhiễm kim loại nặng đã

* Arsen (As):Arsen xâm nhập vào nước chủ yếu từ các công đoạn hoà tan

và đang thách thức môi trường Việt Nam, các loại ô nhiễm thường thấy tại

chất của quặng mỏ, từ nước thải công nghiệp, nông nghiệp, thuốc trừ sâu, diệt cỏ

các đô thị Việt Nam là ô nhiễm nguồn nước mặt, ô nhiễm bụi, ô nhiễm kim

ở dạng các chất hữu cơ có chứa arsen như methylarsenic axit, dimethylarsinic

loại nặng và chất độc hại như là chì, thuỷ ngân, arsen (Võ Thuận, 2006[48]).

axit, arsenocholine, arsenobentaine….

1.3.5. Nguồn phát tán kim loại nặng trong đất, nước

1.3.5.2. Nguồn phát tán kim loại nặng trong môi trường đất

1.3.5.1. Nguồn phát tán kim loại nặng trong môi trường nước.
Nhiễm bẩn kim loại nặng trong nước có thể bằng con đường chính sau:

Có 2 nguồn chính là từ phong hoá đá mẹ trong quá trình hình thành đất
và các hoạt động nhân sinh.


34

35

Nguồn từ quá trình phong hoá đá: Nguồn này phụ thuộc nhiều vào đá mẹ

không khí rồi lắng đọng xuống đất hoặc nước. Càng gần đường giao thông thì

nhưng hàm lượng các kim loại nặng trong đá thường rất thấp, vì vậy nếu

hàm lượng chì trong đất càng cao, đại bộ phận Pb nằm trong đất cách mặt

không có các quá trình tích lũy do xói mòn, rửa trôi… thì đất tự nhiên ít có

đường dưới 50 cm và chủ yếu nằm ở tầng đất mặt.

khả năng có hàm lượng kim loại nặng cao. Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng
trong đất chủ yếu là do hoạt động nhân sinh.

*Cadmium (Cd): Nguồn gây ô nhiễm Cd chủ yếu là do chất thải công
nghiệp mỏ, mạ điện, ống dẫn plastic, thuốc sơn…Theo Phạm Quang Hà

Nguồn từ hoạt động nhân sinh: Ngoài nguồn từ quá trình phong hoá đá,

(2002) [12] khi nghiên cứu hàm lượng Cd trong đất ở những vùng ven nội,

có nhiều nguồn từ các hoạt động nhân sinh đưa kim loại vào đất, bao gồm:

nơi chịu ảnh hưởng của rác thải, nước thải sinh hoạt và công nghiệp hay từ

Khai khoáng và luyện kim, các hoạt động công nghiệp, lắng đọng từ khí
quyển (Witter, 1994 [77]), hoạt động sản xuất nông nghiệp (Ubavie và cs,
1994[101]), (Nguyễn Đình Mạnh, 2000 [26]), chất thải đưa vào đất…

các làng nghề truyền thống như gò đúc nhôm, đồng có hàm lượng Cd khá cao.
Ngoài ra sử dụng phân bón photphat lâu dài nó sẽ là yếu tố chủ yếu quyết
định hàm lượng Cd trong đất. Theo ước tính của các nước EEC lượng Cd đưa
vào đất hàng năm qua phân bón phosphat là 5g/ha (Nguyễn Đình Mạnh, 2000

Theo Nguyễn Hữu On và cs (2004) [30]: hàm lượng Cd trong đất có
tương quan tuyến tính với thời gian sử dụng phân lân, đặc biệt khi phân lân
được sử dụng trên đất phèn, đất nhiễm mặn và đất có hệ thống đê bao.
Nước tưới và đất trồng có một mối quan hệ với nhau. Nếu sử dụng nước

[26]).

*Arsen (As): sử dụng thuốc trừ sâu hay diệt cỏ dại là nguồn cung cấp As
cho đất (Folkes, 2001[82]), ngoài ra khi bón vôi cho đất cũng làm tăng khả
năng linh động của As do chuyển từ Fe,Al - Arcsenat sang dạng Ca- Arcsenat

tuới bị ô nhiễm tưới cho đất thì dẫn đến đất cũng bị ô nhiễm. Khi đất bị ô

linh động hơn (Vũ Hữu Yêm, 2005[59]).

nhiễm As cao cũng có thể do sử dụng nước tưới có hàm lượng As cao

1.3.6. Sự cố định. biến đổi và khả năng chuyển hoá kim loại nặng trong

(Folkes, 2001[82]).

đất, nước.

Theo Cheang Hong, 2003 [20] khi nghiên cứu ảnh hưởng của phân bón

Sự tích luỹ kim loại nặng trong đất rất cần được xem xét, nhưng tính linh

nước tưới đến sự tích luỹ kim loại nặng trong đất đã kết luận: Nước tưới

động của chúng trong đất càng cần phải quan tâm hơn. Thực tế các kim loại

nhiễm kim loại nặng nếu sử dụng tưới cho rau sẽ làm tích đọng kim loại nặng

nặng trong đất hay trong nước luôn diễn ra quá trình trao đổi với bề mặt của

trong đất qua các vụ. Hàm lượng Cd tích luỹ trong đất qua các vụ tỉ lệ thuận

keo đất. Tính linh động các kim loại nặng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: pH

với nồng độ Cd trong nước tưới.

môi trường, thế ôxi hoá khử, hàm lượng các chất tạo phức có khả năng hoà

Nguồn phát tán một số kim loại nặng vào đất:

tan kim loại nặng (Ejaz ul Islam và cs, 2007 [79]), anion cùng tồn tại trong

* Chì (Pb): Ô nhiễm Pb ở nước ta ngày càng trở nên nghiêm trọng do
nguồn nguyên liệu xăng pha chì ngày càng được sử dụng nhiều để chạy động
cơ. Hàm lượng Pb tới 0,4g/lít nhiên liệu, khi cháy sẽ phát tán vào môi trường

môi trường (Cl-, SO 42-, NO3-…) (Danielle Oliver và cs, 2003 [72]). Độ linh
động của các ion kim loại nặng tăng khi pH đất thấp và giảm khi pH đất cao,
ở môi trường kiềm (pH đất khoảng 9 - 12) các kim loại nặng sẽ bị kết tủa
dưới dạng hydroxit hoặc cacbonat.


36

37

Các quá trình chính liên quan đến sự cố định và chuyển hoá kim loại

Đất ở điều kiện nhiệt đới hàm lượng axít fulvíc chiếm ưu thế nên khả năng

nặng trong đất là: Quá trình phong hoá, sự hoà tan và khả năng hoà tan của

chuyển hóa và độ linh động của các kim loại trong đất thường cao hơn so với

các kim loại, sự kết tủa, sự hấp thu bởi cây trồng, sự cố định bởi các sinh vật

đất vùng ôn đới. Do khả năng làm chuyển hoá và linh động của chất hữu cơ

đất, khả năng trao đổi cation, sự hấp phụ, sự tạo phức chelát, và sự rửa trôi…

đối với kim loại nặng nên các nguồn chất hữu cơ đưa vào đất như bùn thải cần

* Quá trình phong hoá: Hàm lượng kim loại nặng từ quá trình phong hoá
đá rất thấp, và chủ yếu nằm trong các vùng trầm tích giàu oxít, quặng và các
loại đá giàu kim loại như magma siêu axit, bao gồm cả serpentine. Đất giàu
kim loại thường được đặc trưng bởi loài thực vật, bao gồm các loài có khả năng
tích luỹ kim loại cao. Quá trình phong hoá hoá học được đặc trưng bởi các quá
trình hoà tan, hyđrát hoá, thuỷ phân, oxy hoá - khử và sự tạo thành đá vôi.
* Khả năng hoà tan và các ion tự do trong dung dịch:

phải được kiểm soát một cách chặt chẽ.
* Khả năng rửa trôi và di chuyển: khả năng rửa trôi theo độ sâu phẫu
diện là rất ít, nhưng do quá trình xói mòn rửa trôi trên bề mặt đã làm cho kim
loại nặng sau khi tích luỹ chủ yếu ở trên tầng đất mặt sẽ bị rửa trôi và tích luỹ
trong trầm tích và làm tăng nồng độ ở sông, hồ làm ô nhiễm môi trường nước.
Ngoài ra sự rửa trôi và chuyển hoá kim loại trong đất do mưa axít và axít hoá
đất cũng là một yếu tố rất quan trọng. Mưa axít thường tập trung ở các vùng

+ Ảnh hưởng của tính axít tới khả năng hoà tan của kim loại nặng
trong đất.

công nghiệp và đô thị phát triển hay các vùng chịu ảnh hưởng của quá trình

này, trong nó thường chứa thêm một số kim loại nặng như Pb, Hg, Cd, Cu,

Một trong các nhân tố quan trọng nhất để kiểm soát khả năng hoà tan của
kim loại nặng là tính axít, với pH lớn hơn 5,5 thì nồng độ của iôn Pb2+ tự do
nhỏ, mức độ linh động của Cd và Zn tăng lên khi tăng mức độ axit của môi

Zn... Khi nước mưa rơi xuống đất làm axít hoá môi trường đất, tăng khả năng
chuyển hoá và linh động các kim loại trong đất.

trường, bắt đầu từ ngưỡng pH = 4 - 4,5 thì cứ giảm đi 0,2 đơn vị pH thì nồng

1.3.7. Ảnh hưởng của sự có mặt kim loại nặng trong môi trường đất, nước

độ Cd tăng lên 3 - 5 lần (Wang và cs, 2006 [114]). Nhìn chung khi pH > 6,5 thì

đến sự tích luỹ của chúng trong nông sản

hầu như các kim loại nặng ít linh động hơn (Danielle Oliver và cs, 2003 [72]).
* Về khả năng liên kết và vận chuyển các kim loại trong đất: axít fulvíc
đóng vai trò rấ t quan trọng trong quá trình này. Do khả năng liên kết tạo phức

Chính do những nguy hiểm về hàm lượng kim loại nặng cao thêm lên
trong dây chuyền thực phẩm nên trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về sự
tích luỹ kim loại nặng vào cây trồng. Theo Garcia Lopez De Sa (1994) [95]
hàm lượng Cd trong dung dịch dinh dưỡng ở mức thấp (5 - 10ppm Cd) sự

bao bọc xung quanh ion kim loại và phức này còn có thể hoà tan trong cả môi

sinh trưởng của rau diếp tăng nhưng ở mức Cd trong dung dịch dinh dưỡng

trường axít và kiềm (Singh và cs, 1998 [62]; Danielle Oliver và cs, 2003 [72]).

cao (>10ppm) thì sự sinh trưởng của rau diếp giảm. Singh và cs (1998) [62]

Bên cạnh đó, axít humic cũng có khả năng liên kết với các ion kim loại,

khi nghiên cứu sự hấp thụ Cd của cây đậu Jill trên nền đất chịu ảnh hưởng của

nhưng do khối lượng phân tử lớn, nên phức của nó với ion kim loại kém linh

nước thải cho thấy hàm lượng Cd trong cây tỷ lệ với mức độ ô nhiễm Cd

động hơn và dễ bị giữ trong các khe đất, ít bị rửa trôi theo độ sâu phẫu diện.

trong bùn thải, nước thải. Tương tự trong đất, sự hấp thu của cây trồng cũng


38

39

có quan hệ tuyến tính với sự bổ sung Cd vào đất (Van Lune và cs, 1997

kim loại nặng trong đất và nước tưới, vào tuổi cũng như loại cây trồng và loại

[105]), ngoài ra còn lượng chất hữu cơ, kết cấu đất, loại đất… (Bride và cs,

kim loại nặng khác nhau, phụ thuộc vào chất hữu cơ trong đất, khả năng trao

2002[64]). Nước nhiễm bẩn As sử dụng tưới lâu dài cho rau cũng làm tích lũy

đổi iôn, thành phần sét. Hàm lượng kim loại nặng trong cây còn phụ thuộc

As trong rau (Alam và cs, 2003[84]). Nhìn chung sự có mặt của các kim loại

vào dạng hợp chất của chúng trong đất và nước tưới.

nặng trong môi trường đều có quan hệ chặt chẽ với sự hấp thu của chúng
trong cây trồng.

Sự hấp thu Cd vào cây trồng tập trung chủ yếu ở phần rễ cây, ngoài ra Cd
còn bị hấp thu ở lá, nhưng chủ yếu lượng Cd bị hấp thu tập trung vào rễ

Ở Việt Nam nghiên cứu về vấn đề này còn mới, tuy nhiên một số kết quả

(Cieslinski, 1996 [67], Ejaz ul Islam và cs, 2007[79], Long Xin - Xian,

cho thấy những vùng đang sử dụng rác thải đô thị, bùn thải, nước thải bón

2002[92]). Nghiên cứu của Robert, 1974[106]: Sự tích luỹ Pb cao nhất ở rau

ruộng hay những vùng cạnh các nhà máy xí nghiệp đều có ảnh hưởng tới chất

ăn lá (rau diếp), vùng đất bị ô nhiễm Pb nặng thì hàm lượng Pb trong rau diếp

lượng cây trồng. Bùi Cách Tuyến và cs (1995) [49 khi nghiên cứu tồn dư kim

có thể lên đến 0,15% tính theo chất khô và khi có mặt Pb trong dung dịch

loại nặng trong nông sản ở khu vực thành phố Hồ Chí Minh, cho biết: Hệ số

dinh dưỡng thì cây có củ có khả năng hút Pb mạnh nhất và sự hút thu này sẽ

tương quan giữa kim loại nặng trong nước và rau muống là: 0,95 với Zn; 0,73

tăng lên cùng với nồng độ Pb trong đất và thời gian trồng trọt.

với Pb và 0,94 với Cd. Hệ số tương quan giữa kim loại nặng trong đất và rau
cải bông được trồng trên đó là: 0,98 với Zn; 0,12 với Pb và 0,99 với Cd.
Theo nghiên cứu của Cheang Hong (2004) 20 hàm lượng kim loại nặng
(Pb, Cd) trong nước tưới có quan hệ chặt chẽ với lượng chứa của chúng trong
rau cải xanh, càng về vụ sau quan hệ này càng thể hiện rõ.
Phạm Quang Hà và cs (2004) [85] đã tiến hành thí nghiệm bổ sung một

Kim loại nặng có trong các sản phẩm rau quả tươi và rau quả chế biến
thông qua nhiều con đường khác nhau. Nguyên nhân thì nhiều nhưng có một
số nguyên nhân chủ yếu sau:
+ Quá trình canh tác, kim loại nặng xâm nhập vào rau quả: Theo nghiên
cứu của Chien và cs (1996) [108] sự tích lũy Cd trong cây phụ thuộc vào hàm
lượng lân bón và lượng Cd có trong phân lân.

số nguyên tố Cu, Zn, Cd cho đất bạc màu Mê Linh, Vĩnh Phúc và rút ra nhận

+ Rau trồng trên những vùng đất, nước bị ô nhiễm: Theo Nguyễn Đình

xét: Hàm lượng Cu, Zn tồn dư trong đất cao có ảnh hưởng tiêu cực đến quá

Mạnh (2000) 26 rau được trồng ở vùng đất, nước bị ô nhiễm như khu vực

trình sinh trưởng của bắp cải.

Việc sử dụng nước thải đô thị để tưới cho rau sẽ gây tích luỹ kim loại
nặng trong các sản phẩm rau và hàm lượng các chất độc hại trong sản phẩm
rau nước cao hơn so với rau cạn (Hoàng Lê, 2004[24]), Phạm Tố Oanh,
2004[31]).
Hàm lượng kim loại nặng tích luỹ trong cây phụ thuộc vào khả năng
đồng hoá kim loại nặng của cây trồng, phụ thuộc vào pH môi trường, lượng

khai thác mỏ pyrit, đồng, kẽm, khu đất thải sau khai thác than, khu đất chứa
thải sau nhiều năm của sản xuất công nghiệp, bãi chôn rác thải rắn hoặc rau
được tưới bằng nước bị ô nhiễm như nước thải thành phố, nước thải công
nghiệp đều bị nhiễm kim loại nặng trong sản phẩm. Nhất là các trường hợp
dùng bùn thải, phân chế biến bằng chất thải đô thị để trồng rau được nhiều tác
giả như: Vũ Thị Đào, 2001 9; Nguyễn Đình Mạnh, 2000 26 đã nhận xét là
làm tăng lượng kim loại nặng trong sản phẩm.


40

41

+ Quá trình chế biến, bao gói, bảo quản cũng làm tăng hàm lượng kim

Biện pháp này cũng được ứng dụng với Pb. Bón vôi có thể làm giảm độ

loại nặng trong sản phẩm rau quả, đặc biệt đối với rau quả có một lượng lớn

hoà tan của Pb (Han và cs, 2004 [73]). Ở pH cao, Pb có thể bị kết tủa dưới

axit hữu cơ, rau quả muối chua… kim loại nặng được đưa vào thông qua nước

dạng hyđrôxyt, phosphate, carbonate và có khuynh hướng tạo thành phức hữu

rửa, các thiết bị sành sứ tráng men có chứa chì monôaxit cao, các hộp sắt mạ

cơ khá ổn định. Torres và cs (1994) [99] khuyến cáo: để giảm sự linh động

thiếc hàn thiếc…

của Pb cần theo hướng: duy trì pH đất > 6,5, nếu cần thiết phải bón vôi hoặc
thêm chất hữu cơ vào đất và phải bố trí cây trồng xa khu đường phố hoặc khu

1.3.8. Một số biện pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường

đô thị.

Trước hiện tượng ô nhiễm môi trường đất, nước đang diễn ra ngày càng

Unnikrishnan và cs, 2003 [75], Warren và cs (2003) [83], Purnendu và

trầm trọng như hiện nay, các nhà khoa học đã tiến hành các nghiên cứu để bảo

cs, 2002 [104], đã tiến hành thử nghiệm vai trò của oxýt sắt và một số hợp

vệ nguồn tài nguyên quan trọng của trái đất. Hiện nay các phương pháp giảm

chất của Fe (II) trong việc giảm khả năng hấp thu As của một số loại rau như

thiểu ô nhiễm khá phong phú như các phương pháp kết tủa, sa lắng, hấp phụ,
trao đổi iôn, chiết. Trong thời gian gần đây, vấn đề xử lý kim loại nặng trong
môi trường đất, nước đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm, tuy

vậy ở Việt Nam cũng mới chỉ là những nghiên cứu bước đầu.
Rất nhiều nghiên cứu đã khẳng định, độ chua của đất có ảnh hưởng rất
lớn đến độ linh động của kim loại nặng. Đây cũng là cơ sở của biện pháp hạn

suplơ, củ cải đỏ, khoai tây được trồng trên đất bị ô nhiễm As cao đã cho kết
quả khả quan, với 0,2% ôxyt sắt cho vào đất đã làm giảm khả năng hấp thu As
bởi cây trồng từ 22% - 32%.
Trần Kông Tấu và cs (2004) [42] đã sử dụng Bentonite để xử lý kim loại
nặng cho hiệu quả rất rõ rệt. Với 50g Bentonite trong một lít nước thải đã làm
cho hàm lượng các kim loại nặng như Pb, Cd, Zn, Cu giảm rất rõ rệt so với
hàm lượng ban đầu khi chưa được xử lý.

chế sự linh động của kim loại nặng bằng biện pháp kết tủa. Trong đất chua có

Hay phương pháp thay đổi loại cây trồng có khả năng thích nghi tốt với

chứa nhiều Fe, Al, Mn, chất hữu cơ thì Cd bị liên kết làm giảm tính linh động.

môi trường có nồng độ kim loại nặng cao và tạo ra các sản phẩm có ít khả

Trong đất trung tính hoặc kiềm do bón vôi, Cd bị kết tủa dưới dạng CdCO3,

năng tích lũy kim loại nặng cũng là một trong những chiến lược quản lý và

Đất axit Cd trở nên linh động nhất trong khoảng pH = 4,4 - 5,5. Ngược lại
trong môi trường đất kiềm, Cd trở nên ít linh động hơn. Nên biện pháp chống

giảm thiểu sự tác động của kim loại nặng đến cây trồng (Lưu Đức Hải và cs
[15], Trần Kông Tấu và cs, 2005 [43].
Hiện nay trong việc giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng các nhà khoa học

ô nhiễm Cd trong đất bằng cách làm tăng pH đất và CEC. Theo Zupan và cs,
1997 [100], vôi và khoáng bón cho cây trồng ở vùng đất bị ô nhiễm đã làm
giảm sự hấp thu Cd vào cây, vì vậy pH đất là một trong những yếu tố quan

đang hướng tới các phương pháp rẻ tiền hơn và thân thiện với môi trường
hơn, đó là phương pháp xử lý ô nhiễm bằng thực vật (Phytoremediation) một trong những giải pháp quan trọng, có tính khả thi cao để xử lý các vùng

trọng nhất gây ảnh hưởng đến sự hòa tan của Cd trong đất (Ashley Senn và

đất, nước bị ô nhiễm kim loại nặng. Đây là một lĩnh vực quan trọng của công

cs, 2007 [63]), Hong CO và cs, 2007 [86], Jansson và cs, 2002 [88]).

nghệ sinh học ứng dụng vào công tác bảo vệ môi trường.


42

43

Các nhà khoa học đã thử nghiệm thành công các phương pháp xử lý kim

Theo El - Gendy và cs (2006) [76]: rễ bèo tây hấp thụ rất mạnh Cr, tiếp

loại nặng có lẫn trong đất, nước bằng thực vật (Antiochia, 2007[61]; Channey

đến Cu và Cd, và kém nhất là Pb, Ni. Theo Olivera và cs (2001) [102] bèo tây

và cs, 1995 [66], Lê Đức và cs, 2005 [74], Michael Blaylock và cs [98];

có thể hấp thu 80% Cd trong rễ khô, Shaban Al Rmalli và cs (2005)[109] tiến

Slavik Dushenkov và cs [110]; S.Tu và cs, 2004 [111]). Đây là một hướng đi

hành sử dụng những gốc khô của bèo tây để loại bỏ As khỏi nước chứa 200

tương đối mới trong lĩnh vực xử lý ô nhiễm đất, nước. Ở Việt Nam một số tác

µg As/l, kết quả cho thấy có đến trên 93% As (III) và 95% As (V) được hấp

giả cũng đề xuất biện pháp làm sạch ô nhiễm kim loại nặng trong đất bằng

thụ vào rễ khô trong vòng 60 phút, và mức độ hấp thu As (III) và As (V) là

cách sử dụng một số cây có khả năng tích tụ các kim loại độc hại ở mức cao

như nhau. Kết quả nghiên cứu của David Tin Win và cs (2003) [71] ở nồng

như cúc su si, ngũ gia bì…(Trần Kông Tấu và cs, 2005 [43], cây cải xoong có

độ thấp Pb 2+ 0,001M trong dung dịch dinh dưỡng phần lớn Pb được hấp thụ

thể xử lý được Cr và Ni từ nước thải mạ điện, rong đuôi chó và bèo tấm lại có

trong rễ và lá của bèo tây nhưng khi ở nồng độ cao (Pb2+ 0,01M) thì lại được

khả năng giảm thiểu được Pb, Zn, Fe và Cu có trong Hồ bảy mẫu, Hà Nội

tích lũy nhiều ở cuống lá. Bằng thí nghiệm trong nhà kính, Misbahuddin and

(Nguyễn Quốc Thông và cs, 1999 [46]), cây ổi thơm và dưa leo

Fariduddin (2006) [97] đã phát hiện rễ bèo tây có thể làm giảm 81% lượng As

(Herterostrema villosum) có khả năng hấp thụ Pb và Cd rất cao, cây dương xỉ

khi bèo được nuôi cấy trong dung dịch 400 ppb As. Nghiên cứu của Kathryn

có thể làm sạch nước bị ô nhiễm As (S.Tu và cs, 2004 [111])…

Vander, 2006 [91] cũng cho kết quả tương tự.

Việc lựa chọn phương pháp xử lý ô nhiễm các kim loại phải căn cứ loại

Ở Việt Nam, bèo thường được sử dụng để làm phân bón và thức ăn cho

cây trồng, đặc điểm hệ rễ, sinh khối, pH đất, loại kim loại nặng. Xu hướng

gia súc, ngoài ra các nhà nghiên cứu cũng đã bước đầu tìm thấy nó có khả

hiện nay các nhà nghiên cứu đi theo hướng lựa chọn các loại thực vật dễ

năng hút các chất độc hại làm sạch môi trường rất hiệu quả. Tác giả Lê Đức

trồng, chi phí thấp, có khả năng chịu được nồng độ ô nhiễm cao và nhất là có

và cs (2000) [11] đã sử dụng bèo tây và rau muống trên nền đất ô nhiễm Pb ở

khả năng là sạch môi trường với thời gian ngắn.

Huyện Văn Lâm, Tỉnh Hưng Yên, kết quả cho thấy cùng một sinh khối khả

Các nhà nghiên cứu trên thế giới đã tiến hành sử dụng bèo tây trong việc
xử lý ô nhiễm kim loại nặng và thu được kết quả rất tốt.
Bèo tây hay Bèo lục bình hoặc Sen Nhật (tên khoa học: Echihornia
crassipes) có nguồn gốc từ Nam Mỹ. Là loại thông dụng nhất trong các loại

năng hút Pb của bèo tây gấp 2,7 lần rau muống và hàm lượng Pb trong đất
giảm 39,5% sau 60 ngày thả bèo. Các tác giả Đặng Xuyến Như và cs (2004)
[29] cũng đã thử nghiệm bèo tây loại bỏ As, Pb, Cu từ nước thải khu vực mỏ
tuyển thiếc tại Thái Nguyên có hiệu quả tốt…

bèo, tồn tại tự nhiên ở các mặt nước ao, hồ, đầm với lá rộng, dày, bóng và có

Có thể nói vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất, nước tại các khu

hình trứng, bèo lục bình trưởng thành có thể cao tới 1m, bề ngang lá từ 10 -

công nghiệp tập trung và các thành phố lớn hiện nay ở Việt Nam là một thực

20 cm, nổi trên mặt nước nhờ thân dài, xốp, phồng ra hình củ. Bèo tây sinh

tế đáng báo động. Các nhà khoa học cũng đã đưa ra rất nhiều các giải pháp

sản chính bằng thân bò lan. Chúng cũng có thể sinh sôi bằng hạt. Bèo tây là

nhằm hạn chế sự ô nhiễm nhưng cũng mới chỉ là những nghiên cứu thử

loài sinh trưởng mạnh mẽ chúng có thể nhân đôi số lượng chỉ sau hai tuần

nghiệm. Hiện tại vẫn chưa có một qui trình công nghệ hữu ích nào để xử lý ô

(Cordes và cs, 2000 [68]; Misbahuddin và cs, 2002[97]).

nhiễm kim loại nặng trong đất, nước.


44

45

Đất phù sa được lấy về, đập nhỏ, hong khô trong không khí sau đó cho

Chương 2
NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

vào chậu. Mẫu đất được kiểm tra một số tính chất lý, hoá và hàm lượng NO3-,
kim loại nặng (Pb, Cd, As) trước khi tiến hành thí nghiệm.

2.1. Nội dung nghiên cứu
- Đánh giá tình hình sử dụng phân bón, hoá chất bảo vệ thực vật, tồn dư
-

NO3 , các kim loại nặng (Pb, Cd, As) trong 6 loại rau phổ biến ngoài sản xuất

2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp lấy mẫu trong điều tra
- Điều tra tình hình sử dụng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, nguồn

ở 5 địa điểm nghiên cứu.
- Đánh giá hiện trạng môi trường đất trồng rau, nguồn nước tưới ở các
-

địa điểm nghiên cứu thông qua việc theo dõi hàm lượng NO3 , các kim loại

nước tưới cho một số loại rau chính tại khu vực nghiên cứu theo phương pháp
phỏng vấn trực tiếp với bộ câu hỏi chuẩn bị trước, qui mô 60 hộ.
Phương pháp lấy mẫu đất, nước và rau ngoài thực tế: được lấy theo từng

nặng (Pb, Cd, As).
-

- Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng NO3 và kim loại nặng (Pb, Cd,
As) trong nước tưới đến năng suất và sự tích luỹ của chúng trong rau cải canh,
cải củ và đậu côve leo.
- Đề xuất một số giải pháp hạn chế ảnh hưởng của NO3- và kim loại nặng
Pb, Cd, As trong nước tưới đến sự tích luỹ của chúng trong rau.

cặp đất, nước, rau với rau cải xanh, cải củ và đậu côve leo.
+ Mẫu rau: Mỗi mẫu được lấy ngẫu nhiên từ 5 điểm trên ruộng vào thời
điểm trong vòng 1 - 2 ngày trước khi thu hoạch. Lấy mẫu phần ăn được: lá
(bắp cải, cải xanh, rau muống, rau mùi); lá, củ (cải củ); quả (đậu côve).
+ Mẫu đất: Lấy mẫu theo TCN 367 : 1999. Mẫu đất được lấy theo địa

2.2. Vật liệu nghiên cứu

điểm lấy mẫu rau, bằng phương pháp đường chéo ở tầng canh tác (0 - 20cm)

2.2.1. Phân bón, hóa chất

lấy 5 điểm/ruộng, sau đó trộn đều rồi lấy mẫu trung bình theo nguyên tắc chia

+ Dạng phân bón được sử dụng trong các thí nghiệm: Urea CO(NH2)2

4, mỗi mẫu khoảng 500 gam.

chứa 46% N, Super phốt phát Lâm Thao 16,5 % P2O5, Kali sunfat K2SO 4 50%

+ Mẫu nước: Lấy mẫu nước tưới cho rau tại các mương, bể chứa theo

K 2O. Các thí nghiệm chậu vại và đồng ruộng đều không sử dụng phân hữu cơ.

TCVN 5996 – 1995, lấy sâu cách mặt 20 - 30cm bằng chai nhựa PE 0,5 lít.

+Hóa chất được sử dụng để bổ sung kim loại nặng (Pb, Cd, As) vào
nước lần lượt là Pb(CH3COO)2.3H2O; CdSO4, As2O3 (tinh chất)
Nước sử dụng trong thí nghiệm chậu vại để tưới và pha hóa chất là nước
giếng khoan ở độ sâu 70 m tại trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên. Mẫu
nước được kiểm tra 2 lần/vụ thí nghiệm.
2.2.2. Dụng cụ thí nghiệm
Chậu được sử dụng trong thí nghiệm có chiều cao 35cm, đường kính
30cm. Mỗi chậu chứa 6kg đất, trồng 3 cây cải canh, hoặc 1 cây cải củ hoặc 02
cây đậu côve leo.

Mẫu nước tưới được tiến hành kiểm tra 3 đợt (08/2003; 03/2004 và 11/2005)
Bảng 2.01: Số lượng mẫu phân tích tại 5 địa điểm nghiên cứu
Địa điểm
Túc Duyên
Quang Vinh

Cam Giá
Lương Sơn
Quyết Thắng
Tổng số

Mẫu đất

Mẫu rau

Nước tưới

Nước ngầm

16
10
11
11
12
60

22
15
14
16
13
80

9
6
4

4
7
33

2
2
3
3
4
14

(Có sơ đồ lấy mẫu đất, nước từng vùng kèm theo phần phụ lục 3)


46

47

2.3.2. Các thí nghiệm nghiên cứu

CT2: Tưới nước nhiễm Cd 0,01 ppm

2.3.2.1.Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng NO 3- và kim loại

CT3: Tưới nước nhiễm Cd 0,1 ppm

nặng (Pb, Cd, As) trong nước tưới đến sự tích lũy của chúng trong rau

CT4: Tưới nước nhiễm Cd 0,5 pmm

Tiến hành 2 thí nghiệm:

Thí nghiệm 1d. Ảnh hưởng của Pb, Cd, As trong nước tưới:

*Thí nghiệm 1 (thí nghiệm chậu vại trong nhà che nilon): Nghiên cứu ảnh

CT1: Tưới nước sạch

hưởng của hàm lượng Pb, Cd, As trong nước tưới đến sự tích luỹ của chúng

CT2: Tưới nước nhiễm 0,1 ppm Pb + 0,01 ppm Cd + 0,1 ppm As

trong rau cải canh, cải củ và đậu côve leo.

CT3: Tưới nước nhiễm 1,0 ppm Pb + 0,1 ppm Cd + 0,5 ppm As

Mục tiêu nghiên cứu: Xác định mối tương quan giữa hàm lượng các
kim loại nặng (Pb, Cd, As) trong nước tưới và hàm lượng của chúng trong rau
đồng thời xác định ngưỡng cho phép các kim loại nặng trong nước tưới để
hàm lượng trong rau đạt an toàn.
* Cơ sở lựa chọn các mức bổ sung kim loại nặng vào nước tưới: Dựa
trên kết quả kiểm tra chất lượng nước tưới ngoài thực tế và căn cứ theo
TCVN 6773 - 2000 (Chất lượng nước dùng cho thủy lợi).
Các thí nghiệm:
Thí nghiệm 1a: Ảnh hưởng của Pb trong nước tưới
CT1: Tưới nước sạch
CT2: Tưới nước nhiễm Pb 0,1ppm
CT3: Tưới nước nhiễm Pb 1,0 ppm
CT4: Tưới nước nhiễm Pb 2,0 ppm
Thí nghiệm 1b: Ảnh hưởng của As trong nước tưới

CT1: Tưới nước sạch
CT2: Tưới nước nhiễm As 0,1 ppm
CT3: Tưới nước nhiễm As 0,5 ppm
CT4: Tưới nước nhiễm As 1,0 ppm
Thí nghiệm 1c: Ảnh hưởng của Cd trong nước tưới:
CT1: Tưới nước sạch

CT4: Tưới nước nhiễm 2,0 ppm Pb + 0,5 ppm Cd + 1,0 ppm As
Đối tượng: Rau cải canh, rau cải củ, đậu côve leo
Thời gian thực hiện: Năm 2003 và năm 2004.
Tổng số vại thí nghiệm:
13 công thức x 6 lần nhắc lại/công thức x 3 loại rau = 234 vại thí nghiệm
Tổng lượng nước tưới hóa chất cho 1 vụ thí nghiệm:
Cải canh: 9,6 lít/chậu
Cải củ: 16,1 lít/chậu
Đậu côve leo: 19,7 lít/chậu
Bảng 2.02: Một số tính chất đất của thí nghiệm 1 (Thí nghiệm trong chậu)
Chỉ tiêu
pHH2O
pHKCl
Mùn
Nts
Ndt
P2O 5ts
P2O 5dt
K2Ots
K 2Odt
Pb
Cd
As

NO3-

Đơn vị tính

%
%
mg/100g đất
%
mg/100g đất
%
mg/100g đất
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg

Năm 2003
6,0
5,5
0,6
0,048
2,2
0,06
25,2
0,32
4,0
2,247
0,072
1,624
3,224

Năm 2004
5,7
5,1
0,35
0,034
1,0
0,06
23,6
0,27
4,1
0,008
0,065
1,053
3,004


48

49

Bảng 2.03: Các thông số của nguồn nước tưới pha hóa chất thí nghiệm 1
(Thí nghiệm chậu vại trong nhà che nilon)
Chỉ tiêu
Thời gian
Năm 2003
18/10
21/11
Năm 2004
12/09

01/10

pH

Hàm lượng trong nước (mg/l)
NO3-

Pb

Cd

Đối tượng: rau cải canh
Lượng phân bón hoá học và phương pháp bón phân theo theo Qui trình rau an
toàn của Bộ NN và PTNT [45]

As
Nền phân bón: 70 kg N + 90 kg P2O5 + 35 kg K2O

5,8
5,7

0,027
0,022

0,004
0,004

0
0,004
0,0006 0,0056

(tương đương 0,3 kg Urê + 1,08 kg lân Super + 0,14 kg K2SO4/ô thí nghiệm).
Địa điểm thí nghiệm: Phường Túc Duyên và Phường Cam Giá

6,5
6,3

0,025
0,026

0,004
0,005

0,0003 0,0052
0,0006 0,0050

Qui mô thí nghiệm tại mỗi địa điểm:
20m2/công thức x 4 công thức x 3 lần nhắc lại = 240 m2.

Lượng phân bón hoá học, phương pháp bón phân theo Qui trình rau an
toàn của Bộ NN và PTNT [45]. Cách tính lượng phân bón trong chậu theo
phương pháp của Radov và cs (1978) [107]
Cải canh: 70 kg N + 60 kg P2O5 + 35 kg K2O
(qui ra chậu 6 kg đất: 1,13 gam Urê + 2,90 gam lân Super + 0,47 gam K2SO4)
Cải củ: 50 kg N + 45 kg P2O5 + 40 kg K2O

Phương pháp bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo khối ngẫu
nhiên đầy đủ (Randomized complete block design - RCBD), một yếu tố, 3 lần
nhắc lại.
Bảng 2.04: Một số tính chất đất thí nghiệm 2 (thí nghiệm đồng ruộng):

Túc duyên

Cam giá

(qui ra chậu 6 kg đất: 0,75 gam Urê + 2,25 gam Super lân + 0,60 gam K2SO4)

pHH2O

Chỉ tiêu

5,8

5,5

Đậu côve: 80 kg N + 60 kg P2O5 + 90 kg K2O

pHKCl

5,2

4,6

Đơn vị tính

(qui ra chậu 6 kg đất: 1,30 gam Urê + 2,70 gam Super lân + 1,35 gam K2SO4)

Mùn

%

0,5

0,32

*Thí nghiệm 2 (Thí nghiệm ngoài đồng ruộng): Ảnh hưởng của các nguồn nước

Nts

%

0,054

0,027

tưới khác nhau đến tồn dư NO3- và sự tích lũy kim loại nặng (Pb, Cd, As)

Ndt

mg/100g đất

2,4

0,9

trong rau tại thành phố Thái Nguyên.

P2O5ts

%

0,08

0,06

Mục tiêu: Đánh giá ảnh hưởng của các nguồn nước đang sử dụng, xác

P2O5dt

mg/100g đất

28,0

22,7

định nguồn nước sạch và nguồn nước gây ô nhiễm đến chất lượng rau (xét về

K2Ots

%

0,25

0,30

mặt KLN, NO3-) và làm sáng tỏ hơn các kết luận của thí nghiệm trong chậu.

K2Odt

Các công thức: CT1: Nước giếng khoan (đối chứng)
CT2: Nước Sông Cầu (bể chứa nước)

CT3: Nước thải
CT4: Nước phân chuồng

mg/100g đất

4,2

3,7

Pb

mg/kg

1,124

2,372

Cd

mg/kg

1,557

1,724

As

mg/kg

3,642

1,453

NO 3-

mg/kg

4,638

3,427