Đánh giá thực trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất và nghiên cứu biện pháp sinh học để phục hồi đất sau khai thác thiếc tại huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (412.53 KB, 27 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
------------------------
NGUYỄN DUY HẢI
ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG
TRONG ĐẤT VÀ NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP SINH HỌC
ĐỂ PHỤC HỒI ĐẤT SAU KHAI THÁC THIẾC
TẠI HUYỆN ĐẠI TỪ, TỈNH THÁI NGUYÊN
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Thái Nguyên - 2011
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
------------------------
NGUYỄN DUY HẢI
ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG
TRONG ĐẤT VÀ NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP SINH HỌC
ĐỂ PHỤC HỒI ĐẤT SAU KHAI THÁC THIẾC
TẠI HUYỆN ĐẠI TỪ, TỈNH THÁI NGUYÊN
CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ: 60 85 02
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Đặng Văn Minh
Thái Nguyên - 2011
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Lêi c¶m ¬n
Được sự đồng ý của Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thái
Nguyên, khoa Sau đại học và thầy giáo hướng dẫn khoa học PGS.TS Đặng
Văn Minh, tối tiến hành thực hiện đề tài: “Đánh giá thực trạng ô nhiễm kim
loại nặng trong đất và nghiên cứu biện pháp sinh học để phục hồi đất sau
khai thác thiếc tại huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên”.
Để hoàn thành được luận văn tốt nghiệp, tôi nhận được sự hướng dẫn
tận tình của thầy giáo PGS.TS Đặng Văn Minh, sự giúp đỡ của lãnh đạo,
người dân huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên.
Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Đặng Văn
Minh thầy giáo hướng dẫn khoa học cùng toàn thể các thầy cô, cán bộ khoa
Tài Nguyên và Môi trường, khoa Sau đại học, trường Đại học Nông lâm – Đại
học Thái Nguyên.
Tôi xin chân thành cảm ơn cán bộ ban lãnh đạo xã Hà Thượng; ban
lãnh đạo Mỏ thiếc Hà Thượng – Đại Từ, các bạn bè đồng nghiệp, các bạn sinh
viên và những người thân trong gia đình đã động viên khuyến khích và giúp
đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như hoàn thành luận văn.
Do thời gian có hạn, năng lực còn hạn chế nên bản luận văn không
thể tránh khỏi những thiết sót. Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng
góp của quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp để bản luận văn của tôi được
hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày..... tháng.... năm 2011
Tác giả
Nguyễn Duy Hải
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu
thực sự của cá nhân tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết,
nghiên cứu khảo sát và phân tích từ thực tiễn dưới sự hướng dẫn khoa học của
PGS.TS Đặng Văn Minh.
Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu được trình bày
trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa được sử dụng để bảo
vệ cho một học vị nào, phần trích dẫn tài liệu tham khảo đều được ghi rõ
nguồn gốc.
Thái Nguyên, ngày..... tháng.... năm 2011
Tác giả
Nguyễn Duy Hải
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
i
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
1. Tính cấp tiết của đề tài ......................................................................................... 1
2. Mục tiêu chung .................................................................................................... 2
3. Mục tiêu cụ thể .................................................................................................... 3
4. Ý nghĩa của đề tài ................................................................................................ 3
4.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài .............................................................................. 3
4.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài .............................................................................. 3
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................... 4
1.1. Cơ sở khoa học của đề tài ................................................................................. 4
1.1.1. Thực trạng hoạt động khai thác khoáng sản trên Thế giới và Việt Nam .......... 4
1.1.1.1. Trên Thế giới .............................................................................................. 4
1.1.1.2. Ở Việt Nam ................................................................................................ 6
1.1.2. Nguồn gốc gây ô nhiễm và các yếu tố ảnh hưởng tới hàm lượng KLN
trong đất ...................................................................................................... 11
1.1.2.1. Sự ô nhiễm đất do khai thác khoáng sản.................................................... 11
1.1.2.2. Một số nguồn khác gây ô nhiễm KLN trong đất ........................................ 14
1.1.2.3. Các tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong đất .......................... 16
1.1.3. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường và cơ chế xử lý ô nhiễm kim loại
nặng bằng biện pháp sinh học ...................................................................... 18
1.1.3.1. Cơ chế xử lý ô nhiễm KLN ....................................................................... 18
1.1.3.2. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến quá trình hấp thu KLN của thực vật..... 22
1.1.3.3. Một số vấn đề môi trường cần quan tâm đối với công nghệ thực vật xử
lý ô nhiễm KLN .......................................................................................... 23
1.2. Tổng quan về ô nhiễm KLN trong đất và một số phương pháp xử lý ô
nhiễm truyền thống...................................................................................... 24
1.2.1. Khái niệm về KLN và tác hại của chúng ...................................................... 24
1.2.2. Tính độc của một số loại kim loại nặng ........................................................ 25
1.2.2.1. Tính độc của Arsenic (As) ........................................................................ 25
1.2.2.2. Tính độc của Chì (Pb) ............................................................................... 26
1.2.2.3. Tính độc của Đồng (Cu) ............................................................................ 26
1.2.2.4. Tính độc của Cadmium (Cd) ..................................................................... 27
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ii
1.2.2.5. Tính độc của Kẽm (Zn) ............................................................................. 28
1.2.3. Một số phương pháp xử lý ô nhiễm đất truyền thống ................................... 29
1.3. Tổng quan về loài thực vật nghiên cứu và tiềm năng ứng dụng của chúng
trong bảo vệ môi trường .............................................................................. 31
1.3.1. Đặc điểm của loài thực vật nghiên cứu......................................................... 31
1.3.1.1. Đặc điểm của loài cỏ Vetiver .................................................................... 31
1.3.1.2. Đặc điểm của loài cây Dương Xỉ .............................................................. 34
1.3.1.3. Đặc điểm của loài cây Sậy ........................................................................ 35
1.3.2.1.Thế giới ..................................................................................................... 39
1.3.2.2. Việt Nam .................................................................................................. 43
Chương 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 46
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................... 46
2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ................................................................... 46
2.2.1. Địa điểm ...................................................................................................... 46
2.2.2. Thời gian nghiên cứu ................................................................................... 46
2.3. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 46
2.3.1. Đánh giá thực trạng và chất lượng môi trường đất sau khai thác thiếc .......... 46
2.3.2. Điều tra đánh giá các loài cây bản địa có khả năng sinh trưởng, phát triển
và hấp thu KLN tại vùng đất sau khai thác khoáng sản thiếc ....................... 46
2.3.3. Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển và hấp thu KLN của một số
loài thực vật (Vetiver, dương xỉ và sậy) trên đất sau khai thác thiếc. Đánh
giá chất lượng môi trường đất sau quá trình xử lý ô nhiễm bằng thực vật .... 46
2.4. Phương pháp nghiên cứu và chỉ tiêu theo dõi .................................................. 47
2.4.1. Phương pháp điều tra thu thập tài liệu .......................................................... 47
2.4.2. Phương pháp phỏng vấn............................................................................... 47
2.4.3. Phương pháp khảo sát thực địa .................................................................... 47
2.4.4. Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng .................................................. 47
2.4.5. Các chỉ tiêu theo dõi .................................................................................... 48
2.4.6. Các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm .................................... 49
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................ 50
3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội ................................................................. 50
3.1.1. Điều kiện tự nhiên ....................................................................................... 50
3.1.1.1. Vị trí địa lý ............................................................................................... 50
3.1.1.2. Địa hình .................................................................................................... 50
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
iii
3.1.1.3. Khí hậu, thủy văn ...................................................................................... 50
3.1.1.4. Tài nguyên đất .......................................................................................... 51
3.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ............................................................................. 52
3.2. Tình hình khai thác quặng thiếc và việc quản lý, sử dụng đất sau khai thác
thiếc trên địa bàn xã Hà Thượng .................................................................. 54
3.2.1. Tình hình khai thác quặng thiếc ................................................................... 54
3.2.2. Hiện trạng quản lý và sử dụng đất sau khai thác thiếc .................................. 55
3.3. Thực trạng ô nhiễm môi trường đất sau khai thác tại mỏ thiếc Hà Thượng ..... 56
3.3.1. Chất lượng môi trường đất ........................................................................... 56
3.3.2. Biểu hiện ô nhiễm đất sau khai thác tại khu vực mỏ thiếc Hà Thượng.......... 57
3.4. Điều tra một số loại cây bản địa trên đất sau khai thác tại khu vực mỏ thiếc
Hà Thượng .................................................................................................. 59
3.5. Kết quả nghiên cứu khả năng sinh trưởng và hấp thu KLN của vetiver,
dương xỉ và cây sậy trên đất sau khai thác thiếc........................................... 60
3.5.1. Khả năng sinh trưởng ................................................................................... 60
3.5.1.1. Khả năng sống của các loài thực vật sau khi trồng trên đất sau khai thác thiếc ... 60
3.5.1.2. Sự sinh trưởng qua chiều cao cây trên đất sau khai thác thiếc.................... 61
3.5.1.3. Sinh khối thân lá ....................................................................................... 62
3.5.1.4. Chiều dài rễ cây thí nghiệm trên đất sau khai thác thiếc ............................ 63
3.5.1.5. Sinh khối rễ của cây trên đất sau khai thác thiếc ....................................... 64
3.5.2. Khả năng hấp thu KLN của cỏ vetiver, cây dương xỉ và cây sậy trên đất
bãi thải sau khai thác thiếc ........................................................................... 65
3.5.3. Đánh giá chất lượng môi trường đất ............................................................. 68
3.5.3.1. Đánh giá sự thay đổi dung trọng đất .......................................................... 68
3.5.3.2. Đánh giá sự thay đổi hàm lượng KLN trong đất trước và sau thí nghiệm ....... 69
3.5.3.4. Sự thay đổi thành phần dinh dưỡng trong đất qua quá trình thử nghiệm
trồng các loài thực vật hấp thu KLN ............................................................ 70
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 74
Kết luận ................................................................................................................. 74
Kiến nghị ............................................................................................................... 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 76
PHỤ LỤC
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
CEC
Khả năng trao đổi Ion+ của đất.
CNH -HĐH
Công nghiệp hóa - hiện đại hóa
CP
Cổ phần
HST
Hệ sinh thái
KL
Kim loại
KLN
Kim loại nặng
KT - KT
Kinh tế - Kỹ thuật
QSD
Quyền sử dụng
QCVN
Quy chuẩn Việt Nam
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
TNHH
Trách nhiệm hữu hạn
UBND
Ủy ban nhân dân
ÔTC
Ô tiêu chuẩn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
v
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Sản lượng khai thác chì kẽm tại một số mỏ .................................... 9
Bảng 1.2. Tình hình khai thác sắt, thiếc một số mỏ trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên........ 10
Bảng 1.3. Hàm lượng KLN trong chất thải của một số mỏ vàng điển hình tại Úc ... 13
Bảng 1.4. Hàm lượng trung bình một số KLN trong đá và đất (ppm) ........... 14
Bảng 1.5. Hàm lượng các kim loại trong bùn cống rãnh đô thị ..................... 15
Bảng 1.6. Hàm lượng các KLN trong nguồn phân bón nông nghiệp (ppm) .. 16
Bảng 1.7. Giới hạn ô nhiêm đất ở Úc và New Zealand ................................. 17
Bảng 1.8. Hàm lượng KLN tối đa cho phép đối với đất nông nghiệp ở các
nước phát triển (ppm) ..................................................................... 17
Bảng 1.9. Giới hạn tối đa cho phép hàm lượng một số KLN trong đất ......... 18
Bảng 1.10. Nồng độ kim loại nặng trong lá, chồi, cành của một số loài
thực vật .......................................................................................... 40
Bảng 3.1. Hiện trạng sử dụng đất xã Hà Thượng năm 2009 ......................... 51
Bảng 3.2. Tình hình khai thác khoáng sản trên địa bàn xã Hà Thượng ......... 55
Bảng 3.3. Hiện trạng sử dụng đất của khu mỏ .............................................. 55
Bảng 3.4. Hiện trạng quản lý đất sau khai thác khoáng sản .......................... 55
Bảng 3.5. Sử dụng lại đất sau khai thác khoáng sản ..................................... 56
Bảng 3.6. Kết quả phân tích đất tại khu vực mỏ thiếc Hà Thượng .................. 56
Bảng 3.7. Biểu hiện của ô nhiễm, suy thoái môi trường đất do khai khoáng ........... 57
Bảng 3.8. Nguyên nhân gây ô nhiễm, suy thoái đất tại một số mỏ ................ 58
Bảng 3.9. Sự xuất hiện và sinh trưởng của một số loài cây bản địa có khả
năng sinh trưởng và phát triển trên vùng đất sau khai thác thiếc ..... 59
Bảng 3.10. Sự sinh trưởng qua chiều cao...................................................... 61
Bảng 3.11. Sinh khối thân lá của các loại cây trên đất sau khai thác thiếc ..... 62
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
vi
Bảng 3.12. Chiều dài rễ cây sau khi trồng 6 và 12 tháng .............................. 63
Bảng 3.13. Sự sinh trưởng qua sinh khối rễ của một số loài cây sau 12
tháng tuổi ....................................................................................... 64
Bảng 3.14. Lượng KLN hấp thu được của một số loài cây trên đất bãi
thải sau khai thác thiếc ................................................................... 65
Bảng 3.15. Sự thay đổi dung trọng đất sau thời gian 12 tháng trồng cây thí nghiệm....... 68
Bảng 3.16. Kết quả phân tích đất trước và sau thí nghiệm ............................ 69
Bảng 3.17. Kết quả phân tích hàm lượng dinh dưỡng đất thí nghiệm sau khi
trồng cỏ Vetiver............................................................................... 71
Bảng 3.18. Kết quả phân tích hàm lượng dinh dưỡng đất sau khi trồng
dương xỉ ......................................................................................... 72
Bảng 3.19. Kết quả phân tích hàm lượng dinh dưỡng đất sau khi trồng cây sậy .. 72
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
