Đánh Giá Ảnh Hưởng Của Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Cu, Pb, Zn Đến Hệ Sinh Thái Đất Phù Sa Sông Hồng

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA MÔI TRƯỜNG
---------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI:

ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM KIM LOẠI
NẶNG Cu, Pb, Zn ĐẾN HỆ SINH THÁI
ĐẤT PHÙ SA SÔNG HỒNG

Người thực hiện

: TÔ THỊ ÂN

Lớp

: MTA

Khóa

: 57

Chuyên ngành

: Môi trường

Giáo viên hướng dẫn : T.S PHAN QUỐC HƯNG

HÀ NỘI - 2016

2


HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA MÔI TRƯỜNG
---------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI:

ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM KIM LOẠI
NẶNG Cu, Pb, Zn ĐẾN HỆ SINH THÁI
ĐẤT PHÙ SA SÔNG HỒNG

Người thực hiện

: Tô Thị Ân

Lớp

: MTA

Khóa

: 57

Chuyên ngành

: Môi trường

Giáo viên hướng dẫn : T.S Phan Quốc Hưng
Địa điểm thực tập

: Các KCN ven sông Hồng


HÀ NỘI - 2016

2


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng, đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số
liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận tốt nghiệp này là trung thực và
chưa từng được sử dụng trước đây.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận tốt
nghiêp đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong khóa luận tốt nghiệp
này đã được ghi rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày tháng năm 2016
Sinh Viên

Tô Thị Ân

i


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, ngoài sự nỗ lực của bản thân,

tôi nhận được rất nhiều sự giúp đỡ quan tâm của các tập thể, cá nhân trong và
ngoài trường.
Trước hết tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Phan Quốc Hưng,
giảng viên bộ môn Khoa học đất, Khoa Quản Lý Đất Đai, Học viện Nông
nghiệp Việt Nam đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt quá trình làm
khóa luận tốt nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô, cán bộ phòng thí nghiệm bộ môn
Vi sinh vật, Khoa Môi Trường đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận.
Xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo, cán bộ, công nhân viên bộ
môn Khoa học Đất, Khoa Quản lý đất đai và phòng phân tích JICA đã tạo mọi
điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện khóa luận.
Do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên khóa luận tốt nghiệp của
tôi còn nhiều thiếu sót, tôi kính mong nhận được sự góp ý của các thầy cô
giáo, bạn bè để khóa luận được hoàn chỉnh hơn.
Xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày tháng năm 2016
Sinh viên

Tô Thị Ân

ii


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN.....................................................................................................................................................I
LỜI CẢM ƠN.........................................................................................................................................................II
MỤC LỤC..............................................................................................................................................................III
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................................................................V
DANH MỤC BẢNG..............................................................................................................................................VI

DANH MỤC BIỂU ĐỒ .....................................................................................................................................VII
DANH MỤC HÌNH ..........................................................................................................................................VIII
MỞ ĐẦU...................................................................................................................................................................1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI.......................................................................................................................1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI...........................................................................................................2
3. YÊU CẦU NGHIÊN CỨU................................................................................................................................3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU....................................................................................................4
1.1. CÁC KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT VÀ Ô NHIỄM ĐẤT...............................................................................................4
1.1.1. Ô nhiễm đất vì nước thải................................................................................................................5
1.1.2. Ô nhiễm đất vì chất phế thải..........................................................................................................6
1.1.3. Ô nhiễm đất do khí thải..................................................................................................................7
1.1.4. Ô nhiễm đất do nông dược và phân hoá học.................................................................................7
1.1.5. Ô nhiễm đất do vi sinh vật.............................................................................................................8
1.2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM...................................9
1.2.1 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới..............................................................................10
2.2.2 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng ở Việt Nam...............................................................................14
1.3. MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐẤT VÀ SINH VẬT ĐẤT..........................................................................................19
1.4. NHỮNG ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG ĐẾN TÍNH CHẤT ĐẤT VÀ HỆ SINH THÁI................20
1.4.1. Kẽm (Zn)......................................................................................................................................21
1.4.2. Đồng (Cu)....................................................................................................................................22
1.4.3. Cadimi (Cd)..................................................................................................................................22
1.4.4 Arsenic (As)..................................................................................................................................23
1.4.5. Chì (Pb)........................................................................................................................................24
CHƯƠNG 2.
ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...............................................................................................................26
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ......................................................................................................................26
2.2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU...........................................................................................................................26
2.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.........................................................................................................................26

2.3.1. Đặc điểm về các khu công nghiệp và làng nghề là địa điểm nghiên cứu....................................26
2.3.2. Đánh giá tính chất đất khu vực nghiên cứu. ...............................................................................26
2.3.3 Mức độ ô nhiễm ô nhiễm đất khu vực nghiên cứu.......................................................................26
2.3.4. Đánh giá sự ảnh hưởng của ô nhiễm kim loại nặng trong đất đến hệ sinh thái..........................26
2.3.5. Đề xuất một số giải pháp giảm thiểu ô nhiễm đất khu vực nghiên cứu.......................................26
2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..................................................................................................................26
2.4.1. Thu thập tài liệu thứ cấp..............................................................................................................26
2.4.2. Lấy mẫu đất:................................................................................................................................26
2.4.3.. Phương pháp phân tích tính chất lí hóa học của đất .................................................................28
2.4.4.Phân tích hàm lượng kim loại nặng trong đất và trong giun đất.................................................28
2.4.5. Phương pháp Neutral Red Retention Time (NRRT).....................................................................28
2.4.6. Phương pháp so sánh:.................................................................................................................29

iii


2.4.7. Phương pháp tổng hợp và xử lí số liệu: ......................................................................................29
CHƯƠNG 3.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................................................................................30
3.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU.................................................................................................30
3.1.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC KHU CÔNG NGHIỆP KHU VỰC HÀ NỘI................................................................30
3.1.1.1. Khu công nghiệp Nội Bài..........................................................................................................32
3.1.1.2. Khu công nghiệp Vĩnh Hưng.....................................................................................................33
3.1.1.3. Khu công nghiệp Sài Đồng B....................................................................................................35
3.1.2. VÀI NÉT VỀ THÔN ĐÔNG MAI – XÃ CHỈ ĐẠO – HUYỆN VĂN LÂM – TỈNH HƯNG YÊN...................35
3.2. TÍNH CHẤT ĐẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU...............................................................................................36
3.3. MỨC ĐỘ Ô NHIỄM CU, PB, ZN TRONG KHU VỰC NGHIÊN CỨU..............................................................40
3.3.1. Hàm lượng Cu tổng số trong đất. ...............................................................................................41
3.3.2. Hàm lượng Pb tổng số trong đất..................................................................................................42
3.3.3. Hàm lượng Zn tổng số trong đất..................................................................................................43

3.4. ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG (CU, PB, ZN) ĐẾN HỆ SINH THÁI ĐẤT (GIUN ĐẤT VÀ HỆ VI
SINH VẬT ĐẤT)..............................................................................................................................................44
3.5. MỘT SỐ GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM ĐẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU.................................................57
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..............................................................................................................................59
1. KẾT LUẬN.................................................................................................................................................59
2. KIẾN NGHỊ. . ............................................................................................................................................60
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................................................61
PHỤ LỤC ...............................................................................................................................................................65

iv


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AAS

: Phương pháp Quang phổ hấp thụ nguyên tử

BAF

: Hệ số tích tụ sinh học

CFU

: Đơn vị hình thành khuẩn lạc

ĐC

: Đối chứng

ĐM

: Đông Mai

KCN

: Khu công nghiệp

KLN

: Kim loại nặng

KVNC

: Khu vực nghiên cứu

MAC

: Hàm lượng tối đa cho phép

NB

: Nội Bài

NRRT

: Phương pháp Neutral Red Retention Time

QCVN

: Quy chuẩn Việt Nam

SĐ

: Sài Đồng

TCCP

: Tiêu chuẩn cho phép

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

VH

: Vĩnh Hưng

VSV

: Vi sinh vật

v


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Hàm lượng của một số kim loại nặng trong một số loại đất đá....................................................11
Bảng 1.2: Sự phát thải toàn cầu của một số nguyên tố kim loại nặng...........................................................12
Bảng 1.3: Trị số trung bình kim loại nặng trong bùn

cống rãnh thành phố........................................................................................................................................13
Bảng1.4: Hàm lượng tối đa cho phép (MAC) của các kim loại nặng được xem là độc đối với thực vật
trong đất nông nghiệp......................................................................................................................................14
Bảng 1.5: Hàm lượng kim loại nặng ở tầng đất mặt trong
một số loại đất ở Việt Nam.............................................................................................................................15
Bảng 1.6: Hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp
ở một số vùng của Việt Nam...........................................................................................................................16
Bảng 1.7: Hàm lượng Cd, Pb, As trong đất ở Bắc Cạn và Thái nguyên.......................................................17
Bảng 2.1: Các mẫu đất phân tích....................................................................................................................27
Bảng 3.1: Các khu công nghiệp khu vực Hà Nội...........................................................................................31
Bảng 3.2: Danh sách các công ty thuộc khu công nghiệp Nội Bài................................................................32
Bảng 3.3: Danh sách các công ty thuộc khu công nghiệp Vĩnh Hưng..........................................................34
Bảng 3.4: Danh sách công ty thuộc khu công nghiệp Sài Đồng....................................................................35
Bảng 3.5: Một số tính chất lý, hóa học của đất nghiên cứu. .........................................................................37
Bảng 3.6: Hàm lượng kim loại nặng tổng số trong các mẫu đất nghiên cứu................................................41
Bảng 3.7: Sự phân bố của giun đất theo độ sâu tầng đất...............................................................................45
Bảng 3.8: Hàm lượng kim loại nặng trong giun đất.......................................................................................46
Bảng 3.9: Hệ số tích tụ sinh học (BAF) của các khu vực nghiên cứu...........................................................49
Bảng 3.10: Giá trị NRRT trong giun đất........................................................................................................50
Bảng 3.11: Sinh khối vi sinh vật đất khu vực NC..........................................................................................54

vi


DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Hình ảnh 3.1: Một số hình ảnh khu công nghiệp Vĩnh Hưng.................................................................33
...................................................................................................................................................................42
Biểu đồ 3.1: Hàm lượng Cu tổng số trong các mẫu đất nghiên cứu. .....................................................42
Biểu đồ 3.2: Hàm lượng Pb tổng số trong các mẫu đất nghiên cứu........................................................43

Biểu đồ 3.3: Hàm lượng Zn tổng số trong các mẫu đất nghiên cứu........................................................44
Những kết quả trên có sự chênh lệch có thể là do vị trí lấy mẫu khác nhau, các vị trí gần cống thải hay
xa cống thải hơn, lịch sử canh tác đất làm hàm lượng KLN trong đất thay đổi.... ................................44
Hình ảnh 3.2. Giun đất thu được tại Đông Mai.......................................................................................45
...................................................................................................................................................................47
Biểu đồ 3.4: Hàm lượng Cu trong giun đất..............................................................................................47
...................................................................................................................................................................47
Biểu đồ 3.5: Hàm lượng Pb trong giun đất..............................................................................................47
Biểu đồ 3.6: Hàm lượng Zn trong giun đất..............................................................................................48
Biểu đồ 3.7: Mối quan hệ giữa hàm lượng Pb trong đất và NRRT.........................................................51
Hình ảnh 3.3. Một số hình ảnh nghiên cứu
theo phương pháp NRRT..........................................................................................................................52
Hình ảnh 3.4. Hình ảnh bào quan Lysosome khi quan sát
trên kính hiển vi........................................................................................................................................53
...................................................................................................................................................................54
Biểu đồ 3.8: Sinh khối vi sinh vật trong đất nghiên cứu.........................................................................55
Hình ảnh 3.5. VSV thu được khi nuôi cấy. .............................................................................................56

vii


DANH MỤC HÌNH
Hình A: Bào quan lysosome chưa bị thẩm thấu thuốc đỏ.................................................................53
Hình B: Bào quan lysosome bị thẩm thấu thuốc đỏ..........................................................................53

viii


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài

Từ khi được hình thành, trái đất đã luôn trải qua nhiều biến động bởi
các nguyên nhân khác nhau và đỉnh điểm là sự xuất hiện những sinh vật đầu
tiên. Dưới tác động của khí quyển, thủy quyển, năng lượng bức xạ mặt trời,
lớp đá ngoài cùng của trái đất bị phong hóa tạo ra các sản phẩm gọi là mẫu
chất, khi có sự tham gia của chất hữu cơ của sinh vật, lớp sản phẩm này biến
đổi dần dần thành đất. Đất là một tài nguyên vô cùng quý giá mà tự nhiên đã
ban tặng cho con người... Đất đóng vai trò quan trọng: là môi trường nuôi
dưỡng các loại cây, là nơi để sinh vật sinh sống, là không gian thích hợp để
con người xây dựng nhà ở và các công trình khác. Thế nhưng ngày nay, con
người đã quá lạm dụng nguồn tài nguyên quý giá này và đã có nhiều tác động
ảnh hưởng xấu đến đất như: dùng quá nhiều lượng phân bón hóa học và thuốc
bảo vệ thực vật, làm cho đất tích trữ một lượng lớn kim loại nặng và làm thay
đổi tính chất của đất. Dân số ngày càng tăng nhanh cũng là vấn đề đáng lo
ngại, rác thải sinh hoạt và vấn đề canh tác, nhu cầu đất sinh sống và khai thác
khoáng sản, đã và đang dần biến môi trường đất bị ô nhiễm một cách trầm
trọng.
Mỗi năm, thế giới có khoảng 25 tỉ tấn đất mặt bị rửa trôi, khoảng 2 tỷ
ha đất canh tác và đất trồng trên thế giới bị suy thoái do bị con người sử dụng
thiếu khoa học và không có quy hoạch. Trong đó, vấn đề ô nhiễm kim loại
nặng trong đất ngày càng đáng quan tâm do ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe
con người và cây trồng. Tại nhiều nơi, các chất thải độc hại này bị đổ thẳng ra
môi trường mà không hề được xử lý. Tại thành phố Hồ Chí Minh, kết quả
phân tích hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất vùng trồng lúa khu vực
phía Nam thành phố cho thấy hàm lượng đồng, kẽm, chì, thủy ngân, crôm
trong đất trồng lúa chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước thải công nghiệp phía

1


Nam thành phố đều tương đương hoặc cao hơn ngưỡng cho phép (QCVN 03:

2008) đối với đất sử dụng cho mục đích nông nghiệp. Trong đó hàm lượng
cadimi vượt quá tiêu chuẩn cho phép 2,3 lần; kẽm vượt quá 1,76 lần. Rác sinh
hoạt, đặc biệt rác thải đô thị cũng là một nguồn gia tăng lượng kim loại nặng
trong đất. Tại đa số đô thị hiện nay, tỉ lệ thu gom rác còn thấp, thậm chí có
một số đô thị chưa có đơn vị thu gom và nơi tập kết rác. Theo các nhà khoa
học, khoảng 70 – 80% các nguyên tố kim loại nặng trong nước thải lắng
xuống bùn trên đường đi của nó. Do đó việc sử dụng bùn thải làm phân bón
được coi là một trong những nhân tố cao có nguy cơ gây ô nhiễm kim loại
nặng. Ngoài ra, hoạt động nông nghiệp cũng chính là một nguồn gây ô nhiễm
kim loại nặng. Việc lạm dụng các loại phân bón hóa học, hóa chất bảo vệ thực
vật đã làm gia tăng lượng tồn dư các kim loại nặng như asen, cadimi, thủy
ngân và kẽm trong đất. Sự phát triển và mở rộng các làng nghề thủ công đi
kèm với việc sử dụng ngày càng nhiều hóa chất song hầu hết các làng nghề ở
nước ta hiện nay đều không có biện pháp xử lý chất thải, đã gây ô nhiễm môi
trường, trong đó có môi trường đất.
Ô nhiễm kim loại nặng trong đất là vấn đề nóng hổi, bức bách hiện
nay. Có rất nhiều phương pháp đánh giá mức độ ảnh hưởng của ô nhiễm đất
đến hệ sinh thái nhưng hầu hết đều phức tạp và đòi hỏi thời gian.
Vì vậy chúng tôi đi đến thực hiện đề tài: “Đánh giá ảnh hưởng của ô
nhiễm kim loại nặng Cu, Pb, Zn đến hệ sinh thái đất phù sa sông Hồng”
tại một số khu công nghiệp bằng phương pháp NRRT (Neutral Red Retention
Time) nhằm cung cấp cách đánh giá nhanh ảnh hưởng của ô nhiễm kim loại
nặng đến một số sinh vật đặc hữu của hệ sinh thái đất từ đó đề xuất một số
giải pháp phù hợp.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Đánh giá được ảnh hưởng của ô nhiễm kim loại nặng trong đất đến hệ
sinh thái đất

2

- Đề xuất một số giải pháp giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng trong đất.
3. Yêu cầu nghiên cứu.
- Điều tra, lấy mẫu đảm bảo tính khoa học và khách quan.
- Phương pháp phân tích chính xác.
- Số liệu trung thực, phân tích, phản ánh đúng thực chất.

3


Chương 1
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Các khái niệm về đất và ô nhiễm đất.
Theo Trần Văn Chính và cộng sự (2006) đã có quan điểm, cho rằng: Ô
nhiễm đất được xem là sự biến đổi thành phần, tính chất của đất gây ra bởi
những tập quán phản vệ sinh của các hoạt động sản xuất nông nghiệp với
những phương thức canh tác khác nhau, do thải bỏ không hợp lí các chất cặn
bã đặc và lỏng vào đất, ngoài ra ô nhiễm đất còn do sự lắng đọng của các chất
gây ô nhiễm không khí lắng đọng xuống đất (theo nước mưa)...Các nguồn
chính gây ô nhiễm đất là: Các loại vi khuẩn, kí sinh trùng phát sinh do việc
sản xuất chăn nuôi không hợp vệ sinh, dùng phân tươi bón cây...; các loại chất
thải rắn, phóng xạ, nhựa dẻo, bao bì nilon, kim loại, amiăng phát sinh từ các
nguồn thải công nghiệp đưa vào đất; các loại hóa chất độc hại sinh ra do phân
hủy các loại hóa chất sử dụng trong nông nghiệp (như thuốc trừ sâu, diệt cỏ,
kích thích sinh trưởng,...), trong chiến tranh hóa học...ngấm vào đất.
Đất đai là tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý giá của con người. Đất
không chỉ là tư liệu sản xuất mà còn là nơi trú ngụ của tất cả các loài sinh vật
trên trái đất. Ô nhiễm đất không những làm giảm khả năng sản xuất của đất
mà còn lấy đất làm điểm xuất phát để ảnh hưởng tới thực vật, động vật và
người - một số nguyên tố vi lượng hoặc siêu vi lượng có tính độc hại tích luỹ

lại trong nông sản phẩm từ đó gây tác hại nghiêm trọng đối với động, thực vật
và người (Nguyễn Thanh Trung, 2003).
Ô nhiễm đất còn làm hại đến môi trường khác như nước ngầm, nước
mặt, không khí. Ví dụ, một số chất ô nhiễm có tính hoà tan trong nước,
thấm xuống nước ngầm, hoặc có thể bị dòng nước di chuyển đi nơi khác
tạo nên sự ô nhiễm nước trên mặt đất. Gió thổi có thể chuyển chất ô nhiễm
đi xa làm cho diện tích ô nhiễm mở rộng hơn. Bởi vậy, ô nhiễm đất cũng có
4


thể trở thành nguồn ô nhiễm đối với nước và không khí (Trần Văn Chính
và cộng sự, 2006).
Các nhà khoa học môi trường thế giới đã cảnh báo rằng: cùng với ô
nhiễm nguồn nước, ô nhiễm không khí thì ô nhiễm đất đai cũng là vấn đề
đáng báo động hiện nay, đặc biệt trong việc sử dụng nông dược và phân hoá
học. Ô nhiễm đất không những ảnh hưởng xấu tới sản xuất nông nghiệp và
chất lượng nông sản, mà còn thông qua lương thực, rau quả... ảnh hưởng gián
tiếp tới sức khoẻ con người và động vật (Nguyễn Thanh Trung, 2003).
Nguyên nhân chủ yếu của ô nhiễm đất đến từ nông dược và phân hoá
học, chúng tích luỹ dần trong đất qua các mùa vụ. Thứ hai là các loại chất thải
trong hoạt động của con người (rắn, lỏng, khí). Thứ ba, đất cũng là một yếu tố
của môi trường cùng với không khí, nước và vành đai sinh vật nên nó tiếp
nhận những chất ô nhiễm từ các yếu tố khác mọi nơi, mọi lúc. Ngoài ra, các
vùng khai thác khoáng sản kim loại thường tạo thành một khu vực khuyếch
tán, khiến cho hàm lượng nguyên tố này trong vùng đất xung quanh cao hơn
nhiều so với đất thông thường, đây cũng là nguyên nhân của ô nhiễm đất
(Trần Văn Chính và cộng sự, 2006).
1.1.1. Ô nhiễm đất vì nước thải
Nguyễn Xuân Thành và cộng sự (2011) cho rằng, nước tưới là một yếu
tố không thể thiếu được trong mọi quá trình trồng trọt. Chính vì vậy, nhiều

nhà khoa học coi nước tưới như là một thứ "dinh dưỡng" cho cây. Sử dụng
nước tưới không chỉ đem lại cho thực vật nước mà còn cung cấp cho chúng
một số nguyên tố có trong nước. Sử dụng hợp lý nguồn nước thải tưới đồng
ruộng sẽ tận dụng được lượng Nitơ, Photpho, Kali... trong nước, có lợi cho
cây trồng. Nhưng nếu như nước thải chứa một lượng chất ô nhiễm chưa qua
xử lý đã được dùng tưới bừa bãi, thì có thể đưa các chất có hại trong nguồn
nước vào đất gây ô nhiễm.

5


Việc lợi dụng nước thải để tưới ruộng gây ô nhiễm đất, ảnh hưởng tới
người và gia súc có ở mọi quốc gia. Sự kiện “Cadimi” xảy ra ở Nhật Bản năm
1955 là một ví dụ. Nông dân ở vùng núi Phú Sĩ một thời gian dài đã sử dụng
nước thải của một nhà máy luyện kẽm gần đó để tưới ruộng, Cadimi chứa
trong nước thải tích luỹ dần trong lúa gạo ở khu vực này. Hậu quả là những
người nông dân bị chứng đau nhức các khớp xương, 34 người chết, 280 người
tàn phế. Theo một điều tra nông thôn Nhật Bản, năm 1970, diện tích đất ô
nhiễm do nước tưới ở Nhật là 190.000 ha, làm thiệt hại 22 tỷ Yên (Nguyễn
Thanh Trung, 2003).
Trong những năm 70, nông dân Ấn Độ cũng sử dụng tràn lan các nước
thải thành thị chưa qua xử lý để tưới ruộng, khiến cho khả năng sản xuất của
đất giảm, gây hại tới sức khoẻ nông dân. Theo một báo cáo, tỷ lệ nhiễm các
bệnh về đường ruột ở người do nông phẩm ở những khu vực này cao hơn gấp
3 lần những nơi khác (Trần Văn Chính và cộng sự, 2006).
1.1.2. Ô nhiễm đất vì chất phế thải
Nguyễn Xuân Thành và cộng sự (2011) lập luận rằng chất phế thải có
nhiều dạng nhưng ảnh hưởng nhiều đến ô nhiễm đất là chất thải rắn. Nguồn
chất thải rắn có rất nhiều như chất thải rắn công nghiệp, chất thải rắn của
ngành khai thác mỏ, rác ở đô thị, chất thải nông nghiệp và chất thải rắn

phóng xạ. Chủng loại của chúng rất nhiều, hàm lượng các nguyên tố độc
trong chúng cũng không giống nhau; tỷ lệ nguyên tố độc hại trong chất thải
rắn công nghiệp thường cao hơn; rác thành thị chứa các loại vi khuẩn gây
bệnh và ký sinh trùng; chất thải rắn nông nghiệp chứa các chất hữu cơ thối
rữa và thuốc nông nghiệp còn lưu lại...; Những chất thải rắn này được vứt
bừa bãi, ngấm nước mưa và rỉ ra nước gây ô nhiễm đất, sông ngòi, ao hồ và
nguồn nước ngầm, nguồn nước ô nhiễm này lại được dùng để tưới đồng
ruộng sẽ làm thay đổi chất đất và kết cấu đất, ảnh hưởng tới hoạt động của

6


vi sinh vật trong đất, cản trở sự sinh trưởng của bộ rễ thực vật và ảnh
hưởng tới sản lượng cây trồng.
Chất thải phóng xạ có chứa các nguyên tố phóng xạ như Uranium,
Strontium, Caesium... Các chất phóng xạ tồn tại trong đất thường là K40,
Ra87, C14. Hiện nay người ta đã tìm thấy nhiều nguyên tố khác nhập vào
đất nhưng trong đó chỉ có Sn90 và Cs137 là hai chất phóng xạ bền vững ở
trong đất, chu kỳ bán huỷ của chúng là 28 và 30 năm. Theo tài liệu của Mỹ
thì trong đất Mỹ Sn90 và Cs137 có khoảng 150 và 240 milicuri trên 1 cây
số vuông Anh. Hàm lượng K40 tự nhiên bình quân khoảng 20000 milicuri
(Nguyễn Thanh Trung, 2003).
1.1.3. Ô nhiễm đất do khí thải
Các chất khí độc hại trong không khí như ôxit lưu huỳnh, các hợp chất
nitơ... kết tụ hoặc hình thành mưa axit rơi xuống đất làm ô nhiễm đất. Một số
loại khói bụi có hại ngưng tụ cũng là nguyên nhân của ô nhiễm đất. Ví dụ, các
vùng đất gần các nhà máy sản xuất hoá chất Photpho, Flo, luyện kim dễ bị ô
nhiễm vì khói bụi, hàm lượng flo chứa trong khoáng chất photpho sử dụng ở
các nhà máy phân hoá học thường là 2 – 4%, nếu khí thải không được xử lý
thích đáng, có thể làm cho một vùng hàng ngàn km 2 đất xung quanh bị ô

nhiễm flo nặng. Ở gần các xưởng luyện kim, vì trong khí thải có chứa lượng
lớn các chất chì, cadimi, crom, đồng... nên vùng đất xung quanh sẽ bị ô nhiễm
bởi những chất này. Đất ở 2 bên đường, thường có hàm lượng chì tương đối
cao là sản phẩm của khí thải động cơ (Trần Văn Chính và cộng sự, 2006).
1.1.4. Ô nhiễm đất do nông dược và phân hoá học
Đây là hai loại hoá chất quan trọng trong nông nghiệp, nếu sử dụng
thích hợp sẽ có hiệu quả rõ rệt đối với cây trồng. Nhưng nó cũng là con dao
hai lưỡi, sử dụng không đúng sẽ lợi bất cập hại, một trong số đó là ô nhiễm
đất. Nếu bón quá nhiều phân hoá học là hợp chất nitơ, lượng hấp thu của rễ

7


thực vật tương đối nhỏ, đại bộ phận còn lưu lại trong đất, qua phân giải
chuyển hoá, biến thành muối nitrat trở thành nguồn ô nhiễm cho mạch nước
ngầm và các dòng sông. Cùng với sự tăng lên về số lượng sử dụng phân hoá
học, độ sâu và độ rộng của loại ô nhiễm này ngày càng nghiêm trọng. Vì số
lượng lớn nông dược tích luỹ trong đất, đặc biệt là các thuốc có chứa các
nguyên tố như chì, asen, thuỷ ngân... có độc tính lớn, thời gian lưu lại trong
đất dài, có loại nông dược thời gian lưu trong đất tới 10 đến 30 năm, những
loại nông dược này có thể được cây trồng hấp thu, tích trong quả và lá và đi
vào cơ thể người và động vật qua thực phẩm, ảnh hưởng đến sức khoẻ. Thuốc
trừ sâu đồng thời với việc diệt các côn trùng gây hại, cũng gây độc đối với
các vi sinh vật và côn trùng có ích, các loại chim, cá... và ngược lại một số
loại sâu bệnh thì lại sinh ra tính kháng thuốc. Theo điều tra của tổ chức nông
lương thế giới: năm 1965, có 182 loài côn trùng gây hại có khả năng kháng
thuốc, năm 1968, tăng lên 228 loài và đến 1979 lên tới 364 loài. Trong số 25
loài sâu hại nông nghiệp chủ yếu ở các nông trường California-Mỹ thì có 17
loài đã có khả năng kháng đối với một hoặc vài loại thuốc, mỗi năm, số sâu
hại kháng thuốc này làm thiệt hại mấy chục triệu đôla cho nông nghiệp vùng

này (Nguyễn Xuân Thành và cộng sự, 2011).
1.1.5. Ô nhiễm đất do vi sinh vật
Nguồn gây ô nhiễm này chủ yếu là chất thải chưa qua xử lý của người
và động vật, nước thải bệnh viện, nước thải sinh hoạt... trong đó nguy hại lớn
nhất là chất thải chưa được xử lý khử trùng của các bệnh truyền nhiễm từ
các cơ sở y tế. Rất nhiều vi khuẩn và ký sinh trùng tiếp tục sinh sôi nảy nở
trong đất, bám vào các cây trồng nông nghiệp và truyền vào cơ thể người,
động vật (Trần Văn Chính và cộng sự, 2006).
Ngoài những nguồn ô nhiễm trên, các hoạt động tưới không thích
đáng, chặt cây rừng, khai hoang... cũng tạo thành các hiện tượng rửa trôi,

8


bạc mầu, nhiễm phèn, nhiễm mặn... trong đất. Theo thống kê, hàng năm diện
tích đất này trên thế giới tăng từ 5.000.000 đến 11.000.000 ha (Trần Văn
Chính và cộng sự, 2006).
1.2. Tổng quan tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới và Việt
Nam.
Kim loại nặng là một thuật ngữ khoa học môi trường thường nhằm chỉ
một số kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm 3, được sử dụng tương đối
phổ biến trong công nghiệp và khi bị thải ra môi trường thì gây tác hại tiềm
tàng tới môi sinh (Hawkes, S. J, 1997).
Tessier A. P và cộng sự (1979) đã viết: Khi nghiên cứu sự tích luỹ của
kim loại nặng (KLN) trong đất mà chỉ xem xét hàm lượng tổng số thì chưa
thể đánh giá đúng độ độc của chúng đối với cây trồng cũng như chiều
hướng biến đổi của chúng ở trong đất. Chúng có thể tồn tại ở nhiều dạng
khác nhau nhưng chủ yếu ở các dạng sau đây: dạng linh động, liên kết với
hữu cơ, liên kết với gốc cacbonat, với oxit sắt, với oxit mangan.
- Dạng linh động:

Các KLN được hấp phụ trên bề mặt các hạt đất (hạt sét, các oxit sắt và
oxit mangan bị solvat hoá, các axit mùn). Đây là dạng mà cây trồng dễ hấp
thu trong quá trình hút dinh dưỡng và nước vào cơ thể (Tessier A. P và cộng
sự, 1979).
- Dạng liên kết cacbonat:
Các KLN tồn tại dưới dạng các muối cacbonat (CO 32-) trong đất. Sự tồn
tại và liên kết của các dạng này phụ thuộc rất nhiều vào pH của đất cũng như
lượng cacbonat trong đất (Tessier A. P và cộng sự, 1979).
- Dạng liên kết oxit sắt, oxit mangan:
Dạng này dễ hình thành do các oxit sắt và oxit mangan tồn tại trong đất
như kết von đá ong, vật liệu gắn kết giữa các hạt đất. Các oxit này là những

9


chất loại bỏ rất tốt các KLN nhờ quá trình nhiệt động học không ổn định dưới
điều kiện khử (Tessier A. P và cộng sự, 1979).
- Dạng liên kết với chất hữu cơ:
KLN liên kết với các chất hữu cơ khác nhau trong đất như : sinh vật
đất, sản phẩm phân giải của chất hữu cơ, chất hữu cơ bao phủ bên ngoài hạt
đất,…Do đặc tính tạo phức và peptiz hoá của các chất hữu cơ làm cho các
kim loại tích luỹ lại trong đất (các chất hữu cơ bị oxy hoá, phân giải dẫn đến
sự giải phóng các kim loại nặng vào đất) (Tessier A. P và cộng sự, 1979).
- Dạng còn lại:
Bao gồm các KLN nằm trong cấu trúc tinh thể của các khoáng vật
nguyên sinh và thứ sinh. Dạng này rất khó giải phóng ra môi trường dưới
các điều kiện tự nhiên bình thường. Do tác dụng của các quá trình phong
hoá, đặc biệt là phong hoá hoá học và phong hoá sinh học mà các KLN dần
dần được giải phóng ra môi trường đất (Tessier A. P và cộng sự, 1979).
1.2.1 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới

Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, KLN có nguồn gốc phát sinh từ
nhiều nguồn khác nhau. Trong đất, thông thường hàm lượng kim loại hình thành
trong đá macma lớn hơn trong các đá trầm tích (bảng 1.1). Sự phát thải của các
nguyên tố KLN vào môi trường do hoạt động của con người (khai khoáng, công
nghiệp, giao thông...) lớn hơn rất nhiều lần so với hoạt động của các quá trình tự
nhiên (núi lửa, động đất, sạt lở...) (Trịnh Quang Huy, 2006).
Việc nghiên cứu KLN trong môi trường đất ở trên thế giới đã được tiến
hành từ rất sớm. Năm 1964, Alter Mitchell đã tiến hành nghiên cứu và phân
tích hàm lượng một số KLN trong một số loại đất đá (xem bảng 1.1) (Trịnh
Quang Huy, 2006).

10


Bảng 1.1: Hàm lượng của một số kim loại nặng trong một số loại đất đá
Đơn vị: mg/kg
Đá măcma
Nguyên

Đá trầm tích

Siêu bazơ

Bazơ

Axit

Đá cát

Đá phân

(Serpentine)

(Basalt)

(Granite)

kết

lớp

Cr

2.000-2.980

200

4

10-11

35

90-100

Mn

1.040-1.300

1.500-2.200

400-500

620-1.100

4-60

850

Co

110-150

35-50

1

0,1-4

0,3

19-20

Ni

2.000

150

0,5

7-12

2-9

68-76

Cu

10-42

90-100

10-13

5,5-15

30

39-50

Zn

50-58

100

40-52

20-25

16-30

10-120

Cd

0,12

0,13-0,2

0,09-0,2

0,028-0,1

0,05

0,2

Sn

0,5

1-1,5

3-3,5

0,5-4

0,5

4-6

Hg

0,004

0,01-0,08

0,08

0,05-0,16

0,03-0,29

0,18-0,5

Pb

0,1-0,4

3-5

20-24

5,7-7

8-10

20-23

tố

Đá vôi

(Nguồn: Alter Mitchell, 1964 )
Dựa vào bảng 1.1 ta thấy tuỳ từng loại đá mà hàm lượng kim loại chứa
trong chúng là khác nhau. Thông thường hàm lượng kim loại hình thành trong
đá macma lớn hơn trong đá trầm tích (Trịnh Quang Huy, 2006).
Hàm lượng KLN trong đất được tích luỹ ngoài quá trình phong hoá
tại chỗ của các khoáng vật và đá mẹ, còn do các hoạt động sản suất của
con người mang lại, mà nguyên nhân này là chủ yếu. Vì vậy, năm 1982
Galloway và Freedmas đã tiến hành nghiên cứu sự phát thải toàn cầu của
một số nguyên tố KLN do tự nhiên và do nhân tạo (bảng 1.2) (Lê Văn
Khoa và cộng sự, 1999).

11


Bảng 1.2: Sự phát thải toàn cầu của một số nguyên tố kim loại nặng
Đơn vị: 108 g/năm
Nguyên tố
Sb
As
Cd
Cr
Co
Cu
Pb
Mn

Hg
Mo
Ni
Se
Ag
Sn
V
Zn

Tự nhiên
9,8
28
2,9
580
70
190
59
6,100
0,4
11
280
4,1
0,6
52
650
360

Nhân tạo
380
780

55
940
44
2,600
20,000
3,200
110
510
980
140
50
430
2,100
8,400

(Nguồn: Galloway & Freedmas, 1982)
Ở nước Anh, kết quả điều tra môi trường đất của 53 thành phố, thị xã
về các KLN đặc biệt là các KLN như Pb, Zn, Cu, Ni cho thấy: các KLN trên
thường có nhiều ở khu vực khai thác mỏ, và có hàm lượng Pb tổng số vượt
trên 200 ppm, ở nhiều vùng công nghiệp đã vượt quá 500 ppm (Lê Đức, Trần
Khắc Hiệp, 2006).
Ở Nhật Bản, đất bị ô nhiễm thuỷ ngân và Cd rất nặng. Từ 1953 – 1967
trên toàn bộ đất canh tác, Nhật Bản đã sử dụng hơn 6800 tấn Hg, hàm lượng
Hg trong gạo từ 0,02 ppm (1946) tăng lên 0,15 ppm (1966) Trong khi đó theo
tiêu chuẩn vệ sinh quy định về hàm lượng Hg trong lượng thực không được
vượt quá 0,02 ppm. Vì vậy người dân ở đây đã bắt đầu ngừng và hạn chế bón
Hg. Tại tỉnh Toyama thuộc khu vực đầu nguồn sông Jinsu, hàm lượng Cd
trong lúa được trồng ở vùng này cao hơn gấp 10 lần so với lúa trồng ở khu
vực khác nên chúng đã bị huỷ bỏ. Nguyên nhân là môi trường đất vùng này

12


bị nhiễm độc bởi nước thải của mỏ khoáng Shinkou (tinh luyện kẽm). Cho
tới năm 1992 mới giải độc được khoảng 36% diện tích ruộng đất bị ô
nhiễm, chi phí làm sạch đất và chi phí bồi thường tổn thất nông nghiệp lên
tới 19 triệu USD/năm (M.Mench et al, 1994; Lê Huy Bá, 1997)
Các chất thải từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, khai
khoáng…đã làm ô nhiễm không chỉ môi trường đất mà còn làm ô nhiễm môi
trường nước ở các con sông, biển. Theo Setevenson (1986), nếu hàng năm có
20 tấn bùn được đổ ra trên 1 ha đất và sau 20 năm dung dịch đất sẽ có khoảng
8 ppm Zn, và 5 ppm Cd (Lê Huy Bá, 1997). Phân tích các mẫu bùn cống rãnh
người ta thu được kết quả KLN ở bảng 1.3.
Bảng 1.3: Trị số trung bình kim loại nặng trong bùn
cống rãnh thành phố
Đơn vị: ppm
Bùn cống rãnh
Bùn cống rãnh
thành phố
Bùn nhà máy dệt
Bùn nhà máy rượu
Bùn nhà máy chế
biến gỗ
Bùn cống rãnh ở
Anh

Al

Fe

Mn

Cu

Zn

Pb

Ni

Cd

Cr

Hg

7280

2370

150

565

2220

520

100

28

1040

5

-

-

-

394
81

864
255

129
29

63
18

4
2

2490
117

-

-

-

-

53

122

42

119

2

81

-

-

-

-

800

3000

700

80

-

250

-

(Nguồn: Tan et al., 1971; Wild, 1993)

13