Nghiên cứu và phân hạng các yếu tố tác động đến sự di chuyển của một tố chất ô nhiễm điển hình trong môi trường đất từ nguồn ô nhiễm cố định

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

MỞ ĐẦU
I. Đặt vấn đề
Vấn đề môi trường và sức khỏe cộng đồng hiện nay đang trở nên cấp bách và
đáng chú ý hơn bao giờ hết. Xã hội càng phát triển, dân số thế giới càng tăng thì
những ảnh hưởng của môi trường tới sức khỏe của con người càng mạnh mẽ và bất
thường. Những ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người vừa do thiên nhiên (bản chất
quá trình hình thành địa chất, các vấn đề liên quan đến vũ trụ….) tác động, vừa do
bản thân con người tạo ra (các chất thải sinh hoạt, các quá trình khai thác, các khu
công nghiệp, các bãi chôn lấp rác thải không hợp vệ sinh....). Hoạt động của con
người càng đa dạng thì chất thải và ô nhiễm càng phức tạp, càng nhiều lên. Ngày
nay, việc chất thải không những được đổ ra sông biển làm ô nhiễm sông biển mà
còn được chôn xuống đất ngày càng phổ biến. Mặt khác, giữa môi trường nước, môi
trường không khí, biển cùng với môi trường đất có một sự liên quan chặt chẽ với
nhau, đặc biệt là giữa môi trường nước và môi trường đất. Vì vậy ô nhiễm một
trong các môi trường thành phần, đặc biệt là một trong hai môi trường đất và nước
sẽ làm ô nhiễm cả hai.
Ở nước ta những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các
ngành kinh tế và quá trình đô thị hóa thì tình trạng ô nhiễm môi trường cũng ngày
càng trở nên trầm trọng, đặc biệt là tại các đô thị lớn. Theo báo cáo diễn biến môi
trường năm 2004 tổng lượng phát sinh chất thải rắn sinh hoạt trong cả nước khoảng
12,8 triệu tấn/năm, đô thị chiếm 50%, và ước tính đến năm 2010 sẽ là 20 triệu
tấn/năm, trong đó 63% từ đô thị. Số liệu thống kê mới đây của các cơ quan môi
trường cho thấy: tổng lượng rác thải sinh hoạt trong thành phố Hà Nội mỗi ngày
trung bình khoảng 5.000 tấn, thành phố Hồ Chí Minh thải ra trung bình khoảng
7.000 tấn. Vì vậy hiện tượng rác thải bị ứ đọng ở một số thành phố và các địa
phương khác đã trở thành vấn đề báo động. Hầu như tất cả các bãi rác của thành
phố của nước ta đều trong tình trạng quá tải. Với các nước công nghiệp phát triển

như Nhật, Mỹ, Đức, Hà Lan... việc xử lý rác chủ yếu sử dụng phương pháp thiêu

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
1


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

huỷ bằng công nghệ cao, hoặc đem đi chôn lấp. Trong khi đó, nước ta vẫn phổ biến
cách chôn lấp lộ thiên không đạt tiêu chuẩn vệ sinh. Cách làm này không những
không giải quyết được lượng rác tồn đọng, mà còn gây ảnh hưởng xấu tới môi
trường như ô nhiễm nước, đất và không khí xung quanh khu vực.
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. Vì vậy việc “Nghiên cứu và phân hạng các yếu tố
tác động đến sự di chuyển của một chất ô nhiễm điển hình trong môi trường đất
từ nguồn ô nhiễm cố định” là hết sức cần thiết cho việc bảo vệ môi trường đất và
đưa ra các giải pháp chống ô nhiễm đất duy trì tính năng sản xuất lâu dài của đất,
đây cũng là một trong những chiến lược quan trọng trong việc sử dụng hợp lý và lâu
bền các nguồn tài nguyên thiên nhiên.
II. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến sự di chuyển của chất ô nhiễm (Kim loại
nặng) trong môi trường đất từ nguồn cố định (bãi rác), trên cơ sở đó bước đầu
nghiên cứu và phân hạng cấp độ tác động của các yếu tố này đến quá trình di
chuyển của chất ô nhiễm trong môi trường đất từ nguồn cố định nhằm đưa ra bộ
tiêu chí đánh giá đất ô nhiễm một cách hợp lý.

III. Mục tiêu và ý nghĩa của đề tài
1. Mục tiêu của đề tài
- Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình di chuyển của chất ô nhiễm
trong môi trường đất.
- Nghiên cứu và xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố tác động thông qua
phương trình toán học làm cơ sở cho việc phân hạng.
- Bước đầu nghiên cứu và phân hạng cấp độ tác động của các yếu tố này đến
quá trình di chuyển của chất ô nhiễm trong môi trường đất nhằm đưa ra bộ tiêu chí
đánh giá ô nhiễm đất một cách hợp lý.

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
2


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

2. Ý nghĩa của đề tài
- Xác định được các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình di chuyển của chất ô
nhiễm trong môi trường đất từ đó giúp nhà quản lý kiểm soát được quá trình ô
nhiễm xảy ra trong môi trường đất.
- Bước đầu nghiên cứu đưa ra được bộ tiêu chí đánh giá ô nhiễm đất từ việc
phân hạng cấp độ tác động của các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình di chuyển của
chất ô nhiễm trong môi trường đất.

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
3


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
I.1. TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM ĐẤT
I.1.1. Hiện trạng ô nhiễm đất trên thế giới
Theo các nhà khoa học trên thế giới thì trong tất cả các loại ô nhiễm: ô nhiễm
nguồn nước, ô nhiễm không khí thì ô nhiễm đất đai là vấn đề đáng báo động. Hiện
nay việc sử dụng nông dược và phân hóa học gây ô nhiễm đất không những ảnh
hưởng xấu tới sản xuất nông nghiệp và chất lượng sản phẩm mà còn thông qua
lương thực, rau quả,… ảnh hưởng gián tiếp tới sức khỏe người và động vật.
Nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm môi trường đất nói chung rất nhiều nhưng
trước nhất và quan trọng nhất phải nói là do việc thải bỏ không hợp lý những chất
thải dưới dạng đặc hay lỏng từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, sinh
hoạt…, làm cho mặt đất bị nhiễm bẩn, thậm chí hủy hoại cả môi trường đất, làm
cho đất không còn khả năng sản xuất. Rác nói riêng và chất thải nói chung là những
thành phần chủ yếu gây ô nhiễm môi trường đất.
Ở Nhật Bản đất bị ô nhiễm thủy ngân (Hg), Cadimi (Cd) rất nặng từ năm
1953 – 1967 trên toàn bộ đất canh tác. 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 vì vậy mà hàm lượng Cd trong lúa được
trồng ở vùng này cao hơn gấp 10 lần so với lúa trồng ở khu vực khác. 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 ở Nhật là 190.000 ha. 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 [35].
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,

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
4


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

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.
I.1.2. Hiện trạng ô nhiễm đất ở Việt Nam
Việt Nam có diện tích tự nhiên 32.931.456 ha với 3/4 lãnh thổ là đồi núi và
trung du, trong đó diện tích sông suối và núi đá không có rừng cây là 1,3 triệu ha
(chiếm 4,06% diện tích đất tự nhiên), phần đất liền 31,2 triệu ha (chiếm 94,5% diện
tích tự nhiên), xếp thứ 58 trên thế giới, tuy nhiên do dân số đông nên diện tích đất
bình quân đầu người thuộc loại rất thấp, chỉ bằng 1/6 bình quân của thế giới [4].
Hiện nay, những hoạt động của tự nhiên cùng tác động mạnh mẽ của con người đã
và đang làm cho môi trường đất Việt Nam đứng trước thực trạng của sự ô nhiễm
nặng nề.
Nguồn gây ô nhiễm đất chính ở Việt Nam là các chất thải không qua xử lý
tại các vùng dân cư, đô thị và khu công nghiệp, giao thông, sử dụng hoá chất bảo vệ
thực vật không hợp lý và một phần do chiến tranh để lại. Mức độ ô nhiễm bởi các

chất rắn, lỏng và khí ở một số nơi là khá nghiêm trọng. Tuy nhiên, về quy mô, vùng
bị ô nhiễm không lớn, chỉ xảy ra ở ven các thành phố lớn, khu công nghiệp và
những nơi gia công kim loại không có công nghệ xử lý chất thải độc hại và những
nơi chuyên canh, thâm canh sử dụng phân bón và hoá chất bảo vệ thực vật không
hợp lý, không có sự quản lý chặt chẽ.
Nguồn ô nhiễm đất do nước thải sinh hoạt và công nghiệp: đất xung
quanh các thành phố như Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Nam Định đang có dấu
hiệu bị ô nhiễm do rác thải công nghiệp và sinh hoạt. Tại thành phố Hồ Chí Minh,
kim loại nặng được tìm thấy trong nước và bùn thải ra từ các khu dân cư và khu
công nghiệp. Hàng ngày có khoảng 600.000 m3 nước thải không qua xử lý được
thải ra từ hơn 28.500 nhà máy, các làng nghề trực tiếp hoặc gián tiếp ra hệ thống
sông ngòi (N.M.Maqsud, 1998). Nước thải không qua xử lý từ các hệ thống sông
ngòi thường bị chảy tràn hoặc được sử dụng làm nước tưới trên các khu vực đất
nông nghiệp. Tiềm năng ngây ô nhiễm cao đã được xác định trong một số mẫu nước
lấy từ các ruộng lúa xung quanh Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh (Bảng 1.1).
Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
5


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

Hàm lượng Cu trong đất dưới TCVN, nhưng gần bằng hoặc cao hơn chút ít so với
giới hạn cho phép của tiêu chuẩn Hà Lan 1997. Tại một số khu vực cụ thể, hàm
lượng kim loại nặng rất cao (mẫu TH2- Thanh Trì, Hà Nội).
Bảng 1.1. Ảnh hưởng của nước thải tới sự tích luỹ kim loại nặng trong đất mặt
Nông độ nguyên tố (mg/kg)

Địa điểm theo dõi và nguồn ô
nhiễm

Cu

Zn

Pb

Cd

Hg

TH1: rác công nghiệp (Văn Điển)

43,5

158,0

44,5

0,95

0,045

TH2: rác sinh hoạt

337,0

110,0

38,2

0,75

0,115

TO1: rác sinh hoạt

32,5

106,5

34,5

0,93

0,106

QT: rác sinh hoạt

38,7

112,0

37,0

0,95

0,033

CN05- rác sinh hoạt và công nghiệp

38,5

97,2

31,2

1,5

0,086

CN06- rác sinh hoạt và công nghiệp

37,0

126,0

32,0

1,75

0,131

CN07- rác sinh hoạt và công nghiệp

30,0

84,5

29,5

1,40

0,027

CN08- rác sinh hoạt và công nghiệp

37,7

104,5

29,5

1,50

0,032

50

200

70

2

-

36-190**

140-720

85-530

0,8-12

0,3-10

Thanh Tri, Hanoi (1)

Nha Be- HCM C. (2)

TCVN-7209-2002
Tiêu chuẩn Hà Lan, 1997

Nguồn: [22] Hồ Thị Lam Trà; [36] N.M. Maqsud
Sử dụng bùn thải: là một trong những nguồn gây ô nhiễm đất hiện nay đang
được quan tâm. Chất ô nhiễm thường được tích đọng trong bùn với hàm lượng khá
lớn. Việc sử dụng bùn từ các hệ thống tiếp nhận nước thải trong sản xuất nông
nghiệp là một trong những nguyên nhân tiềm ẩn gây ra ô nhiêm môi trường đất.
Xác định hàm lượng kim loại nặng trong bùn đã được thực hiện bởi một số tác giả
tại thành phố Hà Nội, số liệu ở Bảng 1.2 cho thấy hàm lượng của một số nguyên tố
kim loại nặng trong khoảng từ giá trị nền cho đến vượt giá trị cho phép.

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
6

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

Bảng 1.2. Hàm lượng kim loại nặng trong bùn thải ở Việt nam
Nguồn ô nhiễm

Hàm luợng tổng số, (mg kg-1)

Địa điểm

Chất thải sinh hoạt
và công nghiệp

Sông Tô lịch

Cd

Zn

Pb

Cu

(1)

1,76-2,41

930,5-1276,2 84,48-102,5 36,54-47.1

Hanel (1)

0,098-0,42

15,62-22,01

Chất thải sinh hoạt
và công nghiệp

Thanh trì –
Hà nội (2)

1,2-18,83

147-3699,15 52,13-403,5 26,75-95,75

TCVN

7209-2002

2

Chất thải công
nghiệp

16,5-51,26 19,96-25.67

200

50

70

Nguồn: [11] Lê Văn Khoa, 1999
Nguồn gây ô nhiễm môi trường đất đến từ các hoạt động sản xuất tại các
làng nghề truyền thống (tái chế kim loại). Hiện cả nước có 1450 làng nghề, phân
bố ở 58 tỉnh và thành phố trong cả nước. Những tỉnh có mật độ làng nghề tập trung
cao như Hà Tây, Thái Bình, Bắc Ninh, Hưng Yên, Hải Dương, Nam Định, Thanh
Hoá. Tính trung bình hàng ngày có khoảng 100 m3 nước thải thải ra môi trường.
Chất thải rắn được dự báo khoảng 11 nghìn tấn/năm. Phế thải từ các làng nghề
truyền thống thường chứa đựng nhiều kim loại nặng, thải trực tiếp ra hệ thống kênh
mương và đất nông nghiệp xung quanh. Số liệu ở Bảng 1.3 cho thấy hàm lượng kim
loại nặng trong đất và trong bùn thải là rất cao, vượt quá giá trị cho phép của TCVN
7209-2002.
Bảng 1.3. Hàm lượng kim loại nặng trong đất và trong bùn thải tại các làng nghề
tái chế KLN, (mg/kg)
Địa điểm
Văn môn Yên
phong (1)
TCVN

Cd

Zn

Cu

Pb

Đất

Bùn thải

Đất

Bùn thải

Đất

Bùn thải

Đất

Bùn thải

0,3 -

0,9 -

3,6

60,3

33,7 886,4

44,78032,5

20 216,7

19,7 2466,8

20,1 143,1

22,6 3127,1

2

200

50

70

Nguồn: [8] Phạm Quang Hà, 2002
Sử dụng phân bón và hoá chất bảo vệ thực vật: hiện nay, hàng năm cả
nước sử dụng tới hơn 30.000 tấn/năm hoá chất bảo vệ thực vật các loại, trong đó có
Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
7


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

khoảng 45 hợp chất với nhiều thương hiệu khác nhau. Ngoài ra còn một lượng lớn
thuốc nhập lậu. Một số loại được sử dụng phổ biến là Aldrin, Diedrin, Iteptachlo,

Lindan, Endrin, Wofatox, Monito, Bassa, Methamidophos, Parathion, Methyl. Một
vấn đề nổi cộm là sự tồn đọng của hoá chất bảo vệ thực vật trong môi trường. Theo
thống kê của Cục Bảo vệ Thực vật có khoảng 45-50% tổng lượng hoá chất bảo vệ
thực vật đang bị tồn đọng tại các kho cũ bị bỏ quên, do buôn lậu, ở các kho hàng đại
lý hoặc công ty tư nhân. Sử dụng quá liều lượng cũng là nguyên nhân dẫn đến tích
đọng trong đất. Tần suất phụn thuốc trừ sâu có thể 1-3 lần cho một vụ lúa, 28-30 lần
cho trồng rau, 15-30 lần cho trồng chè. Phân bón hoá học sử dụng ở Việt Nam
nhiều nhất là urê, suphát amôn, NPK, supe lân... Hiện nay môi trường đất đang chịu
sứ ép lớn của việc sử dụng phân bón hoá học. Hàng năm cả nước sử dụng khoảng 3
triệu tấn phân bón. Nhiều kế quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng cây trồng chỉ sử dụng
hữu hiệu tối đa 30% lượng phân bón vào đất, phần còn lại bị rửa trôi theo nước
hoặc năm lại trong đất gây ô nhiễm môi trường đất.
Giao thông: hoạt động giao thông cũng gây nên nhiêm bẩn môi trường đất,
đặc biệt tại các khu vực ven các đường quốc lộ do sự đốt cháy nhiên liệu nhiên liệu
của các phương tiện cơ giới.
I.2. CÁC YẾU TỐ GÂY Ô NHIỄM ĐẤT
Ô nhiễm đất xảy ra khi đất bị nhiễm các chất hóa học độc hại (hàm lượng
vượt quá giới hạn thông thường). Các chất ô nhiễm bị rò rỉ từ kho, bãi lưu giữ và
ngấm, thấm vào môi trường đất thông qua nhiều con đường: ngấm trực tiếp, theo
nước mặt chảy tràn, theo nước ngầm, từ môi trường không khí, v.v. Một khi có mặt
trong môi trường đất, các chất ô nhiễm sẽ di chuyển trong đó để đi xuống các tầng
đất sâu hơn, đi vào trong nước ngầm và theo dòng nước ngầm khuếch tán ra xa hơn,
tích tụ trong bùn lắng hoặc trầm tích của các lớp nước mặt hoặc đi vào dòng nước
mặt. Quá trình này sẽ diễn ra liên tục cho đến khi chất ô nhiễm được giữ lại hoàn
toàn trong các lớp bùn lắng - trầm tích, rửa sạch bởi các dòng nước ngầm hoặc
ngấm xuống gần tầng đá gốc của khu vực hay đi vào và tích tụ trong hệ sinh thái

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường

8


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

khu vực, bao gồm cả thực vật và động vật theo quá trình tích tụ sinh học. Tích tụ
sinh học có thể được định nghĩa là quá trình mà cơ thể sống tích tụ chất ô nhiễm
trực tiếp từ môi trường đất, nước, không khí (đối với thực vật) và gián tiếp qua
chuỗi thức ăn (động vật). Theo đó, chất ô nhiễm sẽ đi vào trong cơ thể con người và
được tích tụ (do không bị hoặc ít bị chuyển hóa thành các dạng khác) đến một mức
nào đó thì bắt đầu gây hại cho con người. Trong nhiều trường hợp, chất ô nhiễm có
thể vừa là chất thiết yếu cho cơ thể để tồn tại và phát triển, lại vừa là chất có tiềm
năng độc hại tùy thuộc vào liều lượng của nó trong cơ thể. Với các chất này, khi cơ
thể bị phơi nhiễm ở mức nhẹ thì sẽ xảy ra các rối loạn tạm thời trong hoạt động
sống, và ở mức nặng sẽ gây ra bệnh tật, tử vong.
Các nhóm yếu tố chính gây ô nhiễm đất gồm:
-

Nhóm kim loại nặng

-

Nhóm hợp chất hữu cơ (Hoá chất bảo vệ thực vật)

-

Nhóm các hợp chất khác

I.2.1. Kim loại nặng
I.2.1.1. Khái niệm kim loại nặng
Kim loại nặng là những nguyên tố kim loại có tỷ trọng lớn hơn 5 lần tỷ trọng
của nước.
Các nguyên tố kim loại nặng có thể kể đến như : Pb, Fe, Cu, Cd, Cr, ….
Chúng có thời gian lưu trong môi trường rất lâu, có nguy cơ tăng tính độc và độ bền
vững cao tuỳ vào điều kiện của môi trường, nó gây độc đối với con người và hệ
sinh thái ở các mức độ khác nhau tuỳ thuộc vào nồng độ song thường biểu hiện tác
động trong khoảng hẹp về nồng độ, ranh giới giữa mức đủ và độc là rất hẹp (theo
Bowen, 1996).
I.2.1.2. Nguồn gốc phát sinh
a. Quá trình phong hoá
Kim loại vết tích tụ trong đất tại các khu vực khác nhau do quá trình phong
hoá tại chỗ của các khoáng vật. Thông thường hàm lượng kim loại vết hình thành
Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
9


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

trong đá macma lớn hơn trong các đá nguyên sinh, Mn, Cr, Co, Ni, Cu và Zn tồn tại
với hàm lượng cao trong một số loại đá được trình bày trong Bảng 1.4. Đá macma
và biến chất là nguồn chứa nhiều kim loại vết nhất trong tự nhiên và là nguồn cung
cấp kim loại cho đất. Các loại đá này chiếm tới 95% bề mặt trái đất, còn lại 5% là
các đá thứ sinh. Đối với đá nguyên sinh, 80% là đá phân lớp (shales), 15% là đá cát
kết, và 5% là đá vôi (Mitchell, 1964). Vai trò quan trọng của các đá thứ sinh là

khoáng vật mẹ trong quá trình hình thành đất chiếm đến 75% bề mặt trái đất. Khả
năng trao đổi của kim loại vết với cây trồng và hệ sinh thái quay vòng phụ thuộc
vào trạng thái phong hoá của đá. Đá cát kết bao gồm nhiều khoáng vật khó bị phong
hoá do vậy chỉ cung cấp một lượng nhỏ nhất các kim loại vết trong đất. Một vài loại
khoáng dễ bị phong hoá từ các đá macma và metamorphic, bao gồm olivine,
hornblende, augite, cung cấp một lượng khá lớn các kim loại Mn, Co, Ni, Cu, Zn
cho đất (Bảng 1.4). Nhiều kim loại vết chủ yếu tìm thấy trong quặng sunfit. Ví dụ,
PbS (galena), HgS (cinnabar), CuFeS2 (chalcopyrite), ZnS (sphalerite) và
((NiFe)9S8 (pentlandite). Cd và Zn là các kim loại có mối quan hệ địa hoá gần gũi.
Chúng có cấu trúc ion , và điện tích âm tương đồng và được tìm thấy trong các phức
khoáng sunfit và khoáng cacbonat. Các kim loại vết thế chỗ đồng hình trong mạng
lưới khoáng silicat và khoáng khác trong trường hợp các cation kim loại khác nhau
có cùng bán kính ion. Ví dụ, sự thế chỗ của Pb2+ cho K+ trong silicat, sự thế chỗ của
Mn2+ cho Fe2+ trong các vi trí của mặt tám cạnh của các khoáng Ferromagnesian, sự
thế chỗ của Ni2+ cho Fe2+ trong pyrít, sự thế chỗ của Ni2+ và Co2+ cho Mg2+ trong
các khoáng siêu bazơ, và sự thế chỗ của Cr3+ cho Fe3+ và Cr6+ cho Al3+ trong các
khoáng của đá macma.

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
10


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

Bảng 1.4. Hàm lượng của các KLN thông thường trong một số loại đá đặc biệt (µg/g)
Đá macma

Nguyên tố

Đá thứ sinh

Đá siêu bazơ
(serpentine)

Bazơ
(basalt)

Đá vôi

Đát cát
kết

Đá phân
lớp

Granite

Cr

2000-2980

200

4

10-11

35

90-100

Mn

1040-1300

620-1100

4-60

850

Co

110-150

35-50

1

0.1- 4

0.3

19-20

Ni

2000

150

0.5

7-12

2-9

68-70

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

0.9-0.2

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

20-2.4

5.7-7

8-10

20-23

1500-2200 400-500

b. Hoạt động của con người
Kim loại ban đầu một phần được sinh ra từ các quá trình hoạt động địa hoá
của khoáng vật mẹ và đi vào đất thông qua các quá trình phong hoá hoá học, kim
loại độc sinh ra từ các hoạt động của con người có từ rất nhiều nguồn. Các chỉ thị
trước tiên là sự tăng hàm lượng chất nhiễm bẩn gây ra bởi con người được xác định
bằng cách tính toán các chỉ số liên quan đến tiềm năng ô nhiễm. Nikiforova và
Smirnova (1975) đã tính “chỉ số công nghệ” là tỉ lệ giữa hoạt động khai khoáng
hàng năm trên nồng độ trung bình của các kim loại vết trên bề mặt trái đất. Những
dữ liệu cho thấy mức độ thay đổi mạnh mẽ liên quan tới Cd, Pb và Hg. Những tính
toán tập trung vào các hoạt động khai khoáng được coi như là nguồn có thể vận
chuyển các chất nhiễm bẩn chủ yếu vào đất, tuy nhiên chúng ta có thể nhận định có
ít nhất 5 nhóm chính liên quan đến sự vận chuyển các kim loại vết vào trong hệ
thống đất - cây trồng liên quan đến các hoạt động sản xuất của con người như sau.

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
11


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

Bảng 1.5. Nguồn của các kim loại độc trong môi trường
1. Khai khoáng quặng chứa kim loại
(a)

Đào, xới và cặn thải - nhiễm bẩn thông qua phong hoá, xói mòn do gió
(As, Cd, Hg, Pb)

(b)

Cặn thải khếch tán do sông - trầm tích trên đất do lũ, nạo vét sông... (As,
Cd, Hg, Pb)

(c)

Vận chuyển trong quá trình tuyển quặng - vận chuyển theo gió lên trên
đất (As, Cd, Hg, Pb)

(d)
(e)
(f)

Khai khoáng - nhiễm bẩn do bụi (As, Cd, Hg, Pb, Sb, Se)
Công nghiệp sắt, thép (Cu, Ni, Pb)
Metal finishing (Zn, Cu, Ni, Cr, Cd)
2. Công nghiệp

(a)

Công nghiệp nhựa (Co, Cr, Cd, Hg)

(b)

Công nghiệp dệt (Zn, Al, Ti, Sn)

(c)

Công nghiệp sản xuất vi mạch (Cu, Ni, Cd, Zn, Sb)

(d)

Bảo quản gỗ (Cu, Cr, As)

(e)

Mỹ nghệ (Pb, Ni, Cr)
3. Trầm tích không khí

(a)

Nguồn từ đô thị và khu công nghiệp, bao gồm chất thải, thiểu huỷ cây
trồng (Cd, Cu, Pb, Sn, Hg, V)

(b)

Công nghiệp luyện kim (As, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Tl, Zn)

(c)

Khói linh động (Mo, Pb (cùng với Br và Cl), V)

(d)

Đốt cháy xăng, dầu (bao gồm các trạm xăng) (As, Pb, Sb, Se, U, V, Zn, Cd)
4. Nông nghiệp

(a)

Phân bón (As, Cd, Mn, U, V và Zn trong một số phân phốt phát)

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
12


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

(b)

Hoàng Văn Trình

Phân chuồng (As, và Cu trong phân lợn và gia cầm, Mn và Zn trong
phân chồng trại

(c)

Vôi (As, Pb)

(d)

Hoá chất bảo vệ thực vật (Cu, Mn và Zn trong thuốc trừ nấm, As và Pb
sử dụng cho cây ăn quả)

(e)

Nước tưới (Cd, Pb, Se)

(f)

Ăn mòn kim loại (mạ kẽm, đồ dùng bằng kim loại) (Fe, Pb, Zn)
5. Rác thải

(a)

Bùn cặn (Cd, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, V, Zn)

(b)

Rửa trôi từ đất (As, Cd, Fe, Pb)

(c)

Phế thải (Cd, Cr, Cu, Pb, Zn)

(d)

Đốt rác, bụi than (Cu, Pb)
Campbell và các cộng sự (1983) so sánh lượng kim loại vết bị phát tán bởi tự

nhiên và các hoạt động sản xuất của con người vào không khí cho thấy tốc độ phát
thải bởi con người lớn hơn các quá trình tự nhiên 15 lần - Cd, >100 lần - Pb, 13 lần
- Cu, và 21 lần - Zn. Những gì đang diễn ra với lượng lớn kim loại đi vào trong môi
trường với các ion kim loại khác nhau, các dạng khác nhau và các phức của chúng
làm nhiễm bẩn đất và hệ sinh thái. Do vậy, hoặc chất nhiễm bẩn sẽ trở thành dạng
có khả năng gây độc trong môi trường hoặc không. Sự có mặt của chúng trong môi
trường đất phụ thuộc nhiều vào: (1) tính chất lý đất và điều kiện hoá học như, độ
chua, khả năng giữ nước, keo đất, oxít Mn-Fe, vật chất hữu cơ, tạo điều kiện cho
các phản ứng bề mặt và quá trình hấp phụ; (2) đất và các khu vực giữ nước không
chỉ ảnh hưởng đến sự hoà tan chất nhiễm bẩn tại chỗ mà còn vận chuyển chất ô
nhiễm từ nơi này đến nơi khác. Và (3) thành phần sinh vật đất và cây trồng trong hệ
sinh thái có thể hấp thụ và quay vòng kim loại.
c. Không khí

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
13


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

Dòng vào của các kim loại từ không khí tồn tại chủ yếu ở dạng hạt vật chất
như trầm tích khô, trầm tích ẩm (rửa từ quá trình kết tủa) hoặc vùi lấp trầm tích. Rất
nhiều bằng chứng của việc vận chuyển các chất ô nhiễm trong một thời gian dài,
đặc biệt các loại ion từ kết tủa axít đã được chỉ ra trong những nghiên cứu trong 10
năm trở lại đây. Các nghiên cứu cho thấy kim loại có thể bị vân chuyển khá xa bằng

con đường không khí, nhưng thường thấy nhất là các khu vực lân cận nguồn thải,
tập trung quanh các khu công nghiệp. Nhiễm bẩn kim loại xung quanh các khu vực
luyện kim có thể bao trùm một diện tích rộng. Sự vận chuyển kim loại bằng không
khí dẫn tới các vấn đề về sức khoẻ và làm tăng giá trị nền của kim loại vết trong đất.
Đường vào tự nhiện của kim loại vết từ không khí liên quan đến hoạt động núi lửa,
các nguyên tố chủ yếu sản sinh ra là Hg, Pb và Ni (Bảng 1.6). Một lượng lớn kim
loại bị vận chuyển trong không khí có nguồn gốc từ các hoạt động sản xuất của con
người, từ quá trình đốt cháy nhiên liệu, khai khoáng, luyện kim. Khoảng 21% Cd đi
vào đất thông qua trầm tích không khí do các hoạt động khai khoáng (Nriagu và
Pacyma, 1988).
Bảng 1.6. Khoảng nồng độ thông thường của các kim loại vết trong không khí tại
các khu vực núi lửa (mg m-3)
Nguyên tố

Châu Âu

Bắc Mỹ

Núi lửa Hawaii

Cr

1-140

1-300

45-67

Mn

9-210

6-900

55-1300

Co

0,2-37

0,13-23

4,5-27

Ni

4-120

< 1-120

330

Cu

8-4900

5-1100

200-300

Zn

13-16.000

< 10-1700

1000

Cd

0,5-620

< 1-41

8-92

Hg

< 0,009-2,8

0,007-38

18-250

Pb

55-340

45-13.000

27-1200
Nguồn: Bowen (1979)

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
14


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

Khoảng 28,6% Hg đi vào đất từ không khí nguồn gốc chủ yếu là các hoạt
động liên quan đến núi lửa và thông qua các quá trình hoá sinh xảy ra trong nước và
đất. Pb và các kim loại khác đi vào đất khoảng 6.6%. Tổng lượng Pb trầm tích từ
không khí và từ các khu vực nông thôn nằm trong khoảng từ 3,1-31 mg m-1/năm và
27-140 mg m-2/năm từ các khu vực đô thị và công nghiệp (Lindberg và
Harris,1989). Hàm lượng Pb bên cạnh đường quốc lộ cao hơn các khu vực khác do
sử dụng xăng chứa chì, trên toàn cầu lượng chì phát thải được Pacyna (1986) dự
báo là khoảng 170 x 109 mg/năm, hoặc 45% của tất cảc các nguồn phát thải Pb.
Davies (1990) cho rằng những khu vực 15m cạnh đường hàm lượng Pb thường vượt
quá 1µg m-3 / 1000 xe tải (giá trị được tính trung bình trong 24 giờ). Tại nhưng nơi
xa đường, ảnh hưởng của Pb phụ thuộc vào cấp hạt, đặc biệt các hạt có kích thước
<2µm, bị khuếch tan ra xa từ nền đường. Wheeler và Rolfe (1979) đã nhấn mạnh sự
khác biệt gữa nồng độ chì trong đất tại khoảng cách 10-15m tính từ nền đường và
nồng độ chì trong thực vật thường cao hơn tại khoảng cách 40 m. Các tác giả đã kết
luận, chì trong đất có thể do các hạt thô lắng đọng, trong khi lá cây có diện tích bề
mặt lớn nên có thể giữ các hạt mịn từ trong không khí.
Một lượng nhỏ các kim loại khác đi vào đất từ trầm tích không khí, thêm vào

đó nhiều báo cáo đề cập tới sự ảnh hưởng của các khu vực sản xuất, từ các nguồn
điểm trong các khu đô thị và hoạt động khai khoáng. Sự nhiễm bẩn các kim loại
trong đất tại các khu đô thị chủ yếu từ các nguồn điểm, trong khi ô nhiễm không khí
khuếch tán các chất ô nhiễm do gió. Nồng độ của các kim loại trong đất có thể tăng
đến nồng độ cao bất thường thường tìn thấy tại các khu vực xung quanh nhà máy
luyện kim. Nồng độ cực lớn của các kim loại như Pb, Zn, Cd và Cu thường đo được
tại các khu vực này, và ảnh hưởng tới các khu vực lân cận các xa nguồn phát thải.
Rutherford và Bray (1979) đã cho thấy nồng độ tổng số của các kim loại Ni, Cu và
Zn trong đất đo được là khá cao tại khoảng cách 3,5 km từ nhà máy luyện Ni.
Nghiên cứu các nồng độ các kim loại trong thực vật gần các nhà máy luyện Pb-Zn
tại Avonmouth nước Anh cho thấy nồng độ của các kim loại Pb, Zn và Cd trong lúa
mạch là 225 µg Pb g-1, 1600 µ Zn g-1 và 50 µg Cd g-1, nồng độ của các kim loại này

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
15


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

giảm theo khoảng cách từ nhà máy cụ thể tại khoảng cách 13 km nồng độ của các
kim loại trong đất là 25µg Pb g-1, 200 µg Zn g-1 và 5µg Cd g-1. Các các giả cũng tìm
thấy sự suy giảm nồng độ của các kim loại Cd và Zn trong thực vật theo khoảng
cách rõ nét hơn đối với Pb.
I.2.1.3. Dạng tồn tại của KLN trong môi trường đất
Khi nghiên cứu sự tích luỹ của KLN trong đất mà chỉ xem xét hàm lượng
tổng số thì chưa thể đánh giá đúng độ độc của chúng đối với môi trường cũng như

chiều hướng biến đổi của chúng ở trong đất. Chúng có thể tồn tại ở nhiều dạng khác
nhau tuy nhiên có thể tổng kết rằng: trong môi trường đất thì các kim loại nặng có
thể tồn tại dưới các dạng hợp phần sau: dạng hòa tan, dạng trao đổi, dạng liên kết
hữu cơ, dạng bị gắn kết với oxit Mn, dạng bị gắn với oxit amorphous Fe, dạng bị
gắn với oxit Fe tinh thể, dạng liên kết với Cacbonát, dạng bị giữ trong tinh thể
khoáng vật [10].
(1) Kim loại nặng tồn tại ở dạng hòa tan là các kim loại nặng tan trong dung
dịch đất, trong các khe nước, hoặc có thể bao gồm cả dạng liên kết với các axit
amin đơn giản bị hòa tan trong nước. Dạng kim loại này có thể được chiết bằng
nước, và có khả năng linh động lớn. Đây là dạng kim loại dễ dàng trao đổi nhất với
thực vật và gây ô nhiễm đất trực tiếp, tuy nhiên thông thường hàm lượng kim loại ở
dạng này không cao. Dạng kim loại này có thể chiết bởi nước.
(2) Kim loại nặng ở dạng trao đổi là các kim loại nặng bị hấp phụ trên bề mặt
các hạt đất (keo sét, phức hệ sét mùn, mùn…) với các lực hấp phụ khác nhau và có
thể chiết được khi tác động bởi dung dịch muối trung tính, axít yếu hay vừa, muối
thủy phân. Dạng kim loại này có khả năng linh động vừa. Kim loại nặng ở dạng trao
đổi cũng tham gia vào quá trình trao đổi cation với kim loại hòa tan trong dung dịch
đất và các cation khác.
(3) Kim loại nặng tồn tại ở dạng liên kết với hợp chất cacbonát. Kim loại
nặng có khả năng hình thành muối với gốc (-CO32-) trong đất. Hàm lượng kim loại
nặng tồn tại ở dạng cacbonát thì phụ thuộc chủ yếu vào giá trị pH đất và hàm lượng

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
16


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

cacbonát trong đất. Ở các đất có giá trị pH cao, hàm lượng Ca, Mg cao thì dạng kim
loại nặng này chiếm một lượng lớn [17].
(4) Kim loại nặng tồn tại ở dạng kiên kết với các oxit sắt, oxit mangan. Các
oxit này tồn tại trong đất có thể dưới dạng các keo dương, kết von, đá ong, vật liệu
gắn kết các hạt đất, chúng có thể hút bám các kim loại nặng và giữ với lực khá chặt.
Ngoài ra các oxit này là những chất loại bỏ rất tốt các kim loại nặng nhờ quá trình
nhiệt động học không ổn định dưới điều kiện khử. Khả năng linh động của các trạng
thái này thuộc nhóm trung bình, trong điều kiện khử, độ chua cao thì kim loại có thể
bị giải phóng [42].
(5) Kim loại nặng ở dạng liên kết với các hợp chất hữu cơ. Kim loại nặng có
khả năng liên kết với các hợp chất hữu cơ khác nhau trong đất bao gồm các hợp
chất mùn, các hợp chất tiền mùn, các phức hệ sét mùn, và đặc biệt trong cơ thể sinh
vật đất. Dạng kim loại bị giữ với lực hấp phụ chặt nhưng lại dễ dàng trở thành dạng
dễ tiều khi các hợp chất hữu cơ và xác sinh vật bị khoáng hóa.
(6) Kim loại nặng tồn tại trong tinh thể (tham gia vào cấu trúc khoáng vật, bị
kẹp trong khoảng không gian của mạng lưới các tinh thể) của khoáng vật nguyên
sinh và thứ sinh đặc biệt là các khoáng vật có cấu trúc 3 lớp, 4 lớp (montmorillonit,
illit, vecmiculit, hydromica…). Dạng kim loại này thực vật không thể sử dụng
được, các kim loại này chỉ có thể bị giải phóng ra môi trường trong quá trình phong
hóa khoáng vật, hay trong một số điều kiện đặc biệt sự trương lên của tinh thể
khoáng vật khiến kim loại di chuyển ra lớp ngoài của cấu trúc khoáng vật trở thành
dạng trao đổi.
I.2.1.4. Ảnh hưởng của quá trình lan truyền KLN trong đất.
a. Ảnh hưởng của quá trình lan truyền KLN trong đất đến con người
Ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm từ điểm ô nhiễm tồn lưu nói riêng
tác động đến mọi thành phần môi trường, nhưng cái “đích” cuối cùng của quá trình
này là tác động đến con người - đối tượng chính trong tất cả mọi nghiên cứu từ
trước đến nay. Xuất phát từ một nguồn cụ thể các chất độc hại tác động đến cơ thể

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
17


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

con người bằng nhiều con đường khác nhau, từ đất, nước, không khí, thứ ăn .v.v. ,
có thể biểu hiện ngay tức thời – có thể quan sát, nhận biết bằng cảm giác, hay các
phương tiện kỹ thuật trong thời gian ngắn; hay là các biểu hiện tiềm ẩn, nguy hiểm
chỉ xuất hiện sau một thời gian dài. Nhiều chất độc gây ung thư, quái thai, gây suy
giảm chức năng miễn dịch cơ thể, rối loạn các chức năng sinh lý, làm con người
mỏi mệt, sốt, đau bụng, ốm yếu, vô sinh… nếu nặng có thế dẫn đến tử vong.
b. Ảnh hưởng của quá trình lan truyền KLN trong đất đến môi trường
Khi đi vào đất các KLN không chỉ được tích lũy mà còn tham gia vào hàng
loạt các chu trình sinh - địa - hóa diễn ra trong môi trường. Thông qua quá trình lan
truyền trong đất, các kim loại này có thể xâm nhập vào môi trường nước nhờ hoạt
động rửa trôi bề mặt hay thấm theo chiều sâu, hoặc đi vào chuỗi thức ăn của người
và động vật qua sự tích lũy KLN trong cơ thể thực vật… Tất cả các quá trình này
đều ảnh hưởng nghiêm trọng tới hệ sinh thái nói chung và với sức khỏe con người
nói riêng. Đất bị ô nhiễm KLN càng cao thì tác động của quá trình lan truyền KLN
đến môi trường càng lớn.
Nghiên cứu sự tích lũy KLN trong đất và nước tại một số khu vực của huyện
Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên, Hồ Thị Lam Trà đã kết luận: đất nông nghiệp và nước
ngầm ở các làng tái chế Chì, Đồng, Kẽm đã có biểu hiện ô nhiễm Pb và Cd. Cụ thể,
hàm lượng Pb trong nước ngầm của khu vực nghiên cứu dao động từ 2,16 tới

215,41 µg/l, hàm lượng Cd dao động từ 3,18 tới 25,14 µg/l. Trong 15 mẫu nước
phân tích có tới 9 mẫu nước ngầm vuợt quá tiêu chuẩn cho phép về Chì, 2 mẫu
nước mặt vượt tiêu chuẩn về Cađimi. Rõ ràng, quá trình lan truyền của KLN trong
đất đã tác động không nhỏ tới chất lượng nước mặt và nước ngầm trong khu vực,
ảnh hưởng rất tiêu cực đến sức khỏe của con người.
Tác giả Trần Thị Phả, Đàm Xuân Vận và Lê Văn Khoa (2009) [15]  khi
nghiên cứu ảnh hưởng của nước thải khu công nghiệp Sông Công, Thái Nguyên tới
chất lượng nước tưới nông nghiệp, khả năng tích lũy kim loại nặng trong đất và
nông sản đã đưa ra các nhận xét: trong các mẫu nước phân tích, số mẫu ô nhiễm Cd
nhiều nhất; nước sản xuất nông nghiệp bị ô nhiễm Cd, Pb, Cr, Cu. Đất trong khu

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
18


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

vực nghiên cứu cũng bị ô nhiễm bởi Zn và Cu. Đáng chú ý hơn cả, các mẫu phân
tích lúa và rau ở khu vực ô nhiễm đều có hàm lượng Cd, Pb, Cu, Zn cao hơn mẫu
đối chứng, chứng tỏ đã có sự tích lũy KLN trong cơ thể các loài thực vật này.
Nghiên cứu của Nguyễn Công Vinh & Ngô Đức Minh (2007) [23] về ảnh
hưởng của ô nhiễm từ các làng nghề tới sự tích lũy Cd, Zn trong lúa đã kết luận: sự
tích lũy 2 kim loại này trong thóc tại 4 làng nghề (đúc Đồng, đúc Nhôm, đúc Chì,
đúc Kẽm) đều cao hơn so với thóc tại các vùng không bị tác động bởi làng nghề.
Tuy chưa vượt quá tiêu chuẩn cho phép, xong nguy cơ tích lũy Cd trong lúa cần
được quan tâm thỏa đáng.

Ngô Đức Minh và nnk (2009) [14] đã chỉ ra sự tích lũy hàm lượng lớn KLN
tập trung ở khu đồng trũng của xã Thạch Sơn, Lâm Thao, Phú Thọ. Cụ thể, hàm
lượng Cu vượt quá tiêu chuẩn 2,5-3 lần, hàm lượng Zn cũng vượt tiêu chuẩn từ 4-10
lần. Nghiên cứu khẳng định sự tích lũy Cd có xu thế tăng cao ở khu đồng trũng là
rất rõ, gấp 3-4 lần so với các mẫu ở vị trí còn lại. Hàm lượng KLN trong gạo của
khu vực ô nhiễm cũng cho thấy sự tích lũy của các kim loại này cao hơn các khu
vực khác.
Theo Đặng Thị An & Trần Quang Tiến (2009) [2], gạo và rau ở khu vực Văn
Lâm, Hưng Yên đã bị nhiễm Pb ở mức cao và Cd ở mức có thể gây ảnh hưởng xấu
tới sức khỏe con người. Hàm lượng Pb và Cd trong gạo tương ứng là: 1,9-4,2 ppm
và 0,17-0,72 ppm, còn trong rau muống là 3,25-31,5 ppm và 0,02-0,24 ppm, cao
hơn nhiều so với rau ở khu vực đối chứng. Đặc biệt lưu ý khi hàm lượng Pb và Cd
tại các ruộng nghiên cứu đều ở mức cao, nhất là dạng dễ tiêu. Tình trạng ngập nước
kéo dài tại các ruộng trồng rau muống và ruộng lúa có thể là nguyên nhân trực tiếp
ảnh hưởng tới khả năng dễ tiêu và hấp thu kim loại của các loài cây này.
Không chỉ tác động tới nước ngầm, nước mặt và thực vật, sự có mặt và khả
năng di động của KLN còn tác động mạnh mẽ tới khu hệ vi sinh vật đất. Smith và
cộng sự (1990) cho rằng sự hiện diện của Zn và Cu là nguyên nhân làm giảm số
lượng vi khuẩn tự do trong đất. Chaudri và cộng sự (1992) nhận thấy nồng độ Zn,
Pb, Cu và Cd tăng lên sẽ làm giảm số lượng vi khuẩn Rhizobium trong đất [42].

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
19


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

Từ các nghiên cứu trên có thể khẳng định sự lan truyền KLN trong đất có
ảnh hưởng rất lớn tới hệ sinh thái nông nghiệp. Thực tế này đặt ra nhiệm vụ cấp
thiết cho việc kiểm soát quá trình này của KLN trong đất.
Môi trường đất

Phát tán ra ngoài
(ít)

Mất do
bay hơi
Hấp phụ
trao đổi
các keo
khoáng
hữu cơ

Thực vật

Hạt
Cành lá

Sinh khối

Thân
cây
Bó mạch
trong thân

Khoáng hóa

DuDung
dịch đất

Các kim
loại hòa tan

Hấp phụ

VSV

Rễ

Phức hợp
với mùn

Tích lũy trong rễ

Môi trường
vùng rễ cây

Rửa trôi
Ô nhiễm kim loại nặng

Bùn cống rãnh
nước thải

Phân bón

Thuốc

BVTV

Chất thải
rắn

Chất thải
do ÔNKK

Hình 1.1. Ô nhiễm kim loại nặng vào môi trường đất và sự tương tác giữa đất và vây
qua môi trường rễ cây (Rhzosphere), cây, dung dịch đất…

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
20


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

I.2.2. Hóa chất bảo vệ thực vật
I.2.2.1. Nguồn gốc phát sinh
Hóa chất BVTV có thể coi là được sử dụng đầu tiên là dung dịch huyền phù
Boocđo (1881). Trong một thời gian dài, người ta dùng các chất vô cơ như HCN.
Đồng Asenat, Chì Asenat… làm thuốc trừ dịch hại cây trồng.
Năm 1939 Muler tìm ra khả năng diệt sâu của thuốc DDT – một sản phẩm
hữu cơ mà Zeidler đã tổng hợp ra trước đấy 15 năm (1924). Điều đó đã thực sự đặt
nền móng cho việc sử dụng các hợp chất hữu cơ, hữu cơ – vô cơ vào mục tiêu làm
các hóa chất BVTV. Năm 1913 hợp chất hữu cơ chứa Hg được tổng hợp ở Đức,

năm 1940 thuốc trừ nấm chứa lưu huỳnh được sử dụng. Đến năm 1958 hợp chất
Cơphotpho (lân hữu cơ) được ứng dụng, hợp chất nhóm thuốc trừ bệnh có nitơ
(nhóm Cacbamat) được khảo nghiệm có hiệu quả và đến năm 1971 – 1972 người ta
thành công trong việc sản xuất từ cây cỏ tự nhiên nhóm hoạt chất Pyrethroid.
Hóa chất BVTV về tổng quát bao gồm các loại thuốc trừ sâu (Insecticides),
thuốc trừ bệnh (gồm thuốc trừ vi khuẩn – Bactericides và thuốc trừ nấm –
Fungicides), thuốc trừ cỏ (Herbicides), thuốc trừ côn trùng, gặm nhấm (Radicides)
và các loại thuốc khác.
Trên thế giới ngày nay có khoảng 900 – 1000 loại thuốc BVTV chính, với
khoảng 5000 chế phẩm, dẫn xuất khác nhau. Sản lượng hàng năm đạt tới hàng triệu
tấn (thống kê điều tra năm 1990 – 1991 là 25 triệu tấn) [12].
Thuốc bảo vệ thực vật nhóm POPs đang có mặt ở hầu hết các vùng với số
lượng lớn. Đây là những chất khó phân hủy, tồn tại nhiều năm trong môi trường đất,
nước không khí và có khả năng di chuyển qua khoảng cách lớn. Đặc biệt, nó xâm
nhập và tích lũy trong cơ thể con người và động vật gây ra những hậu quả nghiêm
trọng tới sức khỏe và là mầm mống của những căn bệnh nan y. Các hóa chất BVTV
điển hình hiện nay là nhóm clo hữu cơ, nhóm Phosphat hữu cơ, nhóm Nitơ (nhóm
Carbamat), nhóm Pyrethroid. Bên cạnh đó còn nhóm thuốc có kim loại – đây là các
hợp chất hữu cơ được gắn kim loại độc vào phân tử của chúng để thay đổi khả năng

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
21


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

gây độc trong nhiều điều kiện và đối tượng. các kim loại nặng thường được sử dụng
trong nhóm là As, Hg, Pb, Zn, Se, Cd, Bi….
Theo ước tính, hiện nay nước ta còn khoảng 108 tấn hóa chất BVTV nguy
hại ở trong kho và 55.000 m3 đất nhiễm hoặc lẫn các loại hóa chất BVTV rải rác ở
khắp các tỉnh, tập trung nhiều nhất ở Nghệ An, Thái Nguyên, Tuyên Quang. Con số
này chỉ tính riêng cho những hóa chất thuộc nhóm 12 hợp chất hữu cơ khó phân hủy
trong môi trường. Trên thực tế lượng thuốc BVTV nhóm POPs còn cao gấp nhiều
lần. Đây là lượng hóa chất tồn dư từ thời chiến tranh chưa được xử lý. Trải qua
hàng chục năm, do nhận thức và hiểu biết về tác hại của hoá chất BVTV còn thấp
nên nhìn chung ở hầu hết các kho thuốc sâu công việc bảo quản rất tuỳ tiện, không
được xây dựng đúng tiêu chuẩn kỹ thuật đối với kho bảo quản các chất độc hại. Các
loại thuốc thường xếp lẫn lộn, không có giá kê, không có chống ẩm… Nền kho
không đảm bảo khô ráo, nhiều kho mái hỏng, mưa dột. Mặt khác do khí hậu nước ta
ẩm và nóng nên bao bì chóng bị hỏng, nhãn mác bị mờ hoặc mất, bao đựng bị rách,
thuốc sâu rơi vãi không được thu gom xử lý làm cho nền kho bị nhiễm thuốc sâu.
Bảng 1.7. Số lượng thuốc BVTV được sử dụng qua các năm
Năm

Diện tích canh tác
(triệu ha)

Khối lượng thuốc nhập khẩu
(tấn thành phẩm quy đổi)

Lượng thuốc bình
quân (kg. a. i)/ha

1995

10,5

25.666

0,85

1996

10,5

32.751

1,08

1997

10,5

30.406

1,01

1998

10,5

42.738

1,35

1999

10,5

33.715

1,05

Từ năm 2000 đến nay, trung bình mỗi năm tiêu thụ trên 30000 tấn thuốc BVTV
thành phẩm (kg. a. i: Lượng hoá chất)
(Nguồn: Cục BVTV, 2004)
Ngoài lượng thuốc BVTV tồn dư này, hàng năm chúng ta còn đưa vào môi
trường hàng nghìn tấn thuốc BVTV để bảo vệ và nâng cao năng suất cây trồng.

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
22


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

Theo cục Bảo vệ Thực vật thống kê, hàng năm cả nước sử dụng khoảng 20.000 đến
25.000 tấn thuốc BVTV các loại. Nếu tính nồng độ thuốc khoảng 2% thì tổng lượng
thuốc phun là 75.1010 lít. Với diện tích canh tác 7 triệu ha sản xuất thì 1 ha đã sử
dụng 11.104 lít thuốc 2%/ha/năm hay có thể hình dung là 11 lít thuốc 2%/m2/năm.
I.2.2.2. Tồn dư hóa chất BVTV trong môi trường đất
Hóa chất BVTV có điều kiện bền vững trong đất do phun thuốc trên đồng
ruộng hoặc do thuốc sâu ở các kho tàng bị thấm sâu và rửa trôi. Vì trên nguyên tắc

khi pH giảm xuống 2 đơn vị kể từ pH = 7 thì sẽ làm tăng thêm phần tử keo âm của
cả hệ keo vô cơ và hữu cơ. Lúc đó hình thành nhiều nhóm SiOH và Al(OH)3 của
Alumino silicat và nhóm axit của nhóm hữu cơ trong đất. Lúc này hóa chất BVTV
thuộc nhóm axit bị hấp phụ bởi các chất hữu cơ kém quan trọng hơn so với sự hấp
phụ của hóa chất BVTV nhóm bazơ hoặc chất BVTV cation.
Độ bền của hóa chất BVTV trong đất chính là một tính chất có chọn lọc của
hệ thống đất – chất BVTV và các yếu tố khí tượng. Các quá trình thường xảy ra do
tác dụng tổng hợp của nhiều quá trình như: sự phân hủy, sự hấp phụ, sự di chuyển,
sự chuyển tải, nhờ tác động của các tác nhân hóa học. Người ta đã tổng kết rất nhiều
nghiên cứu, xác định được độ bền vững của hóa chất BVTV điển hình ở các điều
kiện đại diện theo Bảng 1.8.
Bảng 1.8. Độ bền của hóa chất BVTV trong đất (tính theo tuần)
Hóa chất bảo vệ thực vật

Tuần

Clodan
DDT
Dieldrin
Heptaclo, Aldrin
Simazin
Antrazin
2,3,6 – TBA
2,4, D
Barban

300
200
150
90

80
40
43
3
1

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
23


Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

Khi tồn tại trong đất, các hóa chất BVTV lại tham gia vào hai quá trình quan
trọng đó là di động trong đất và thấm sâu trong đất.
Tính di động của hóa chất BVTV chịu ảnh hưởng lớn nhất của nước và lực
dòng chảy. Khả năng di động của nó được quyết định bởi độ hòa tan của loại hóa
chất trong nước và độ hấp phụ trong keo đất. Ngoài ra còn phải kể đến cường độ
hấp phụ và vận tốc hấp phụ của đất đối với loại nhóm thuốc BVTV.
Khả năng thấm sâu của hóa chất BVTV cũng phụ thuộc vào nước, lực thấm
sâu của dòng nước đồng thời phụ thuộc chính vào tính linh động của loại hóa chất
nào BVTV nào đó. Như vậy, có thể xác định rằng: tính thấm sâu (vào lòng đất) của
hóa chất BVTV phụ thuộc vào nước, keo vô cơ, keo hữu cơ trong đất và vào pH
môi trường đất. Đó là các yếu tố chính đõ được xác định qua nhiều nghiên cứu.
Bảng 1.9 trình bày về tính linh động được xác định của một số hóa chất BVTV
trong đất thịt pha sét.
Bảng 1.9. Tính linh động của một số hóa chất BVTV (theo nhóm)

Tên hóa chất BVTV

Độ di động chia theo nhóm

Atrazin

3

Azinphismetyl

2

Bromacin

4

Cloramben

5

Dicamba

5

Diclobenil

2

DDT

1

Diendrin

1

Endrin

1

Paraquat

1

Trifluralin

1

2,5,5 – T

3

2,4 – D

4

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
24

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Hoàng Văn Trình

Ghi chú: Phân loại nhóm di động trên cơ sở sắc kí bản mỏng theo giá trị RJ
Nhóm 1: RJ = 0,0 ÷ 0,09

Nhóm 2: RJ = 0,1 ÷ 0,34

Nhóm 3: RJ = 0,35 ÷ 0,64

Nhóm 4: RJ = 0,65 ÷ 0,89

Nhóm 5: RJ = 0,9 ÷ 1,00
I.2.2.3. Tác hại của hóa chất BVTV
a. Đối với con người
Việc sử dụng hóa chất BVTV lâu dài, không đúng khoa học và ảnh hưởng
của tính chất thương mại trong khoa học đã đưa đến nhiều sự cố nguy hiểm. Tại các
nước nghèo, trình độ dân trí thấp đã có hơn 100.000 người chết vì ngộ độc hóa chất
BVTV trong nguồn nước và trong thực phẩm, ngoài ra có khoảng 400.000 người
khác bị ảnh hưởng đến sức khỏe. Theo tổ chức sức khỏe thế giới ước lượng thì hàng
năm có 3% nhân lực nông nghiệp bị nhiễm độc hóa chất BVTV theo nhiều con
đường khác nhau (tức là trên thế giới hàng năm khoảng 2,5 triệu người bị nhiễm độc)
Ở Việt Nam, thuốc BVTV được sử dụng hết sức bừa bãi, không tuân thủ
theo quy trình nào, nguyên nhân là nông dân hiểu biết rất ít về độc hại và cách sử
dụng chúng một cách khoa học vì vậy mà nó gây ảnh hưởng rất nghiêm trọng và
trực tiếp đến đời sống con người. Đó là hiện tượng tích đọng, tồn dư thuốc trong
nguồn thức ăn và sản phẩm nông nghiệp kể cả ngành trồng trọt và chăn nuôi thông

qua chuỗi thức ăn, bằng con đường tích đọng vào đất, nước, bằng quá trình tích tụ
từ không khí…. Các hóa chất BVTV xâm nhập vào mọi chu trình sinh học, địa chất,
khí tượng và đến con người. Khi hóa chất BVTV xâm nhập vào cơ thể con người và
tích tụ lâu dài sẽ gây ra các bệnh như ung thư, tổn thương về di truyền. Trẻ em nhạy
cảm hơn với thuốc BVTV cao hơn người lớn tới 10 lần. Đặc biệt thuốc BVTV làm
cho trẻ thiếu oxy trong máu, suy dinh dưỡng, giảm chỉ số thông minh, chậm biết
đọc biết viết.
b. Đối với môi trường
Khi thuốc BVTV xâm nhập vào đất, do có độc tố cao nên đã giết hết vi
khuẩn có lợi trong đất là cho đất bị suy thoái nhanh. Mặt khác thuốc BVTV phản

Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
25