Nghiên cứu khả năng hấp thu chì trong đất ô nhiễm của vỏ vetiver, cỏ mần trầu và cây dương xỉ

ĐẠI HỌC THÁ I NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LÊ ĐỨC MẠNH

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THU CHÌ
TRONG ĐẤT Ô NHIỄM CỦA CỎ VETIVER,
CỎ MẦN TRẦU VÀ CÂY DƯƠNG XỈ

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

THÁI NGUYÊN - 2018


ĐẠI HỌC THÁ I NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LÊ ĐỨC MẠNH

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THU CHÌ
TRONG ĐẤT Ô NHIỄM CỦA CỎ VETIVER,
CỎ MẦN TRẦU VÀ CÂY DƯƠNG XỈ
Ngành: Hóa phân tích
Mã ngành: 8.44.01.18

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Đỗ Trà Hương

THÁI NGUYÊN - 2018

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp thu chì trong đất ô

nhiễm của cỏ Vetiver, cỏ mần trầu và cây dương xỉ” là do bản thân tôi thực hiện.
Các số liệu, kết quả trong đề tài là trung thực. Nếu sai sự thật tôi xin chịu trách nhiệm.
Thái nguyên, tháng 8 năm 2018
Tác giả luận văn

Lê Đức Mạnh

i


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đỗ Trà Hương, cô giáo trực
tiếp hướng dẫn em làm luận văn này. Cảm ơn các thầy, cô giáo Khoa Hóa học, các
thầy cô Phòng Đào tạo, các thầy cô trong Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm Đại học Thái Nguyên đã giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong quá
trình học tập, nghiên cứu, để hoàn thành luận văn khoa học.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo và các cán bộ phòng thí nghiệm
Hoá lý - Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên và các cử
nhân Nguyễn Thanh Hải, Phùng Thị Oanh trong nhóm nghiên cứu đã nhiệt tình giúp
đỡ để em hoàn thành luận văn.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Đặng Văn Thành, Trường Đại
học Y - Dược đã cho phép em sử dụng cơ sở vật chất và trang thiết bị của phòng thí
nghiệm Vật lý - Lý sinh y học và Dược trong quá trình thực hiện các công việc thực
nghiệm. Cảm ơn TS. Hà Xuân Sơn chủ nhiệm đề tài B2017-TNA-47 đã hỗ trợ kinh
phí cho luận văn của em.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên cứu
của bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu có thể còn nhiều thiếu sót. Em rất

mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng nghiệp và
những người đang quan tâm đến vấn đề đã trình bày trong luận văn, để luận văn được
hoàn thiện hơn.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Thái nguyên, tháng 8 năm 2018
Tác giả luận văn

Lê Đức Mạnh

ii


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... ii
MỤC LỤC .......................................................................................................... iii
DANH MỤC VIẾT TẮT.................................................................................... iv
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................. v
DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................. vi
MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
Chương 1: TỔNG QUAN.................................................................................. 4
1.1. Nguồn gốc gây ô nhiễm và các yếu tố ảnh hưởng tới hàm lượng KLN
trong đất ............................................................................................................... 4
1.1.1. Sự ô nhiễm đất do khai thác khoáng sản ................................................... 4
1.1.2. Một số nguồn khác gây ô nhiễm KLN trong đất ........................................
6
1.2. Chì................................................................................................................. 9
1.2.1. Giới thiệu chung về chì.............................................................................. 9
1.2.2. Ảnh hưởng của chì đến sức khỏe con người ........................................... 10

1.3. Thực trạng ô nhiễm chì trên thế giới và Việt Nam..................................... 11
1.3.1. Thực trạng ô nhiễm chì trên thế giới ....................................................... 11
1.3.2. Thực trạng ô nhiễm chì tại Việt Nam ...................................................... 13
1.4. Các phương pháp xử lý ô nhiễm chì trong đất ........................................... 19
1.4.1. Phương pháp hóa học .............................................................................. 19
1.4.2. Phương pháp vật lý .................................................................................. 20
1.4.3. Phương pháp sinh học ............................................................................. 21
1.5. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phương pháp xử lý đất ô nhiễm
bằng thực vật tại Việt Nam và trên thế giới ...................................................... 24
1.5.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phương pháp xử lý đất ô nhiễm
bằng thực vật trên thế giới ................................................................................. 24
iii


1.5.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phương pháp xử lý đất ô nhiễm
bằng thực vật tại Việt Nam ................................................................................ 25
1.6. Tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm đất do kim loại nặng ...................... 29
1.7. Thông tin về các loài cây trồng làm thí nghiệm ......................................... 30
1.7.1. Cỏ mần trầu.............................................................................................. 30
1.7.2. Cỏ Vetiver................................................................................................ 31
1.7.3. Dương xỉ Pityrogramma calomelanos L. ................................................ 32
Chương 2: THỰC NGHIỆM .......................................................................... 34
2.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................. 34
2.2. Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 34
2.3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 34
2.3.1. Phương pháp đánh giá hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất ....... 34
2.3.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm ................................................................ 35
2.3.3. Phương pháp thu mẫu và xác định các chỉ tiêu sinh trưởng của cây ..........
36
2.3.4. Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm .................................. 37

2.3.5. Phương pháp phân tích định lượng bằng quang phổ hấp thụ nguyên tử .....
37
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 41
3.1. Độ pH của đất ............................................................................................. 41
3.2. Đánh giá hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất ................................ 42
3.3. Nghiên cứu khả năng chống chịu và tích lũy Pb của cỏ Vetiver trồng
trên đất ô nhiễm do quá trình khai thác khoáng sản .......................................... 45
3.3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong đất đến sự phân nhánh của cỏ
Vetiver ............................................................................................................... 45
3.3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong dất đến chiều cao thân lá của
cỏ Vetiver .......................................................................................................... 47
3.3.3. Khả năng tích luỹ Pb trong thân lá, rễ của cỏ Vetiver ............................ 49
3.4. Nghiên cứu khả năng chống chịu và tích lũy Pb của dương xỉ trồng
trên đất ô nhiễm do quá trình khai thác khoáng sản .......................................... 51

iv


3.4.1. Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong đất đến số lượng lá của dương xỉ
(P. Calomelanos L.) ........................................................................................... 51
3.4.2. Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong đất đến chiều cao dương xỉ ........... 52
3.4.3. Khả năng hấp thu Pb trong thân lá và trong rễ của cây dương xỉ ........... 53
3.5. Nghiên cứu khả năng chống chịu và tích lũy Pb, của cỏ mần trầu trồng
trên đất ô nhiễm do quá trình khai thác khoáng sản .......................................... 54
3.5.1. Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong đất đến số lượng nhánh của cỏ
mần trầu ............................................................................................................. 54
3.5.2. Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong đất đến chiều cao cỏ mần trầu ...... 56
3.5.3. Khả năng hấp thu Pb trong thân lá và trong rễ của cỏ Mần trầu ............. 57
3.6. Đánh giá sự thay đổi hàm lượng chì trong đất trước và sau thí nghiệm ..........
58

3.7. Đề xuất những biện pháp sử dụng cỏ Vetiver, cây dương xỉ và cỏ mần
trầu trong cải tạo đất bị ô nhiễm Pb .................................................................. 59
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 62
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN ......
63
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 64

v


DANH MỤC VIẾT TẮT
EDDS

: Ethylen diamine disuccinic acid)

EDTA

: Ethylen diamin Tetraacetic Acid

EEA

: European Environment Agency - Cục Môi trường Châu âu

FAO

: Food and Agriculture Organization - Tổ chức lương thực và Nông

nghiệp ppm

: parts per million - một phần triệu

TCE

: Trichloroethylene

WHO

: World Health Organization - Tổ chức Y tế Thế giới

BTNMT : Bộ tài nguyên Môi trường
BYT

: Bộ Y tế

KLN

: Kim loại nặng

QCVN

: Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

4


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Hàm lượng kim loại nặng trong một số loại đất ở khu mỏ hoang
Songcheon.......................................................................................... 5
Bảng 1.2: Hàm lượng kim loại nặng trong chất thải của một số mỏ vàng
điển hình ở Úc.................................................................................... 6
Bảng 1.3: Hàm lượng trung bình một số KLN trong đá và đất (ppm) .............. 7
Bảng 1.4: Hàm lượng các kim loại trong bùn cống rãnh đô thị ......................... 8
Bảng 1.5: Hàm lượng Pb trong đất ở khu vực khai thác quặng Pb - Zn xã
Tân Long huyện Đồng Hỷ tỉnh Thái Nguyên................................ 17
Bảng 1.6: Hàm lượng chì trong nước uống tại khu vực mỏ Chợ Điền ............. 17
Bảng 1.7: Hàm lượng chì trong đất tại Làng Hích ............................................ 18
Bảng 1.8: So sánh các phương pháp sử dụng thực vật xử lý ô nhiễm .............. 23
Bảng 1.9: Giới hạn tối đa cho phép hàm lượng tổng số đối với As, Cd, Cu,
Pb và Zn trong đất (tầng đất mặt) .................................................... 29
Bảng 3.1: Độ pH trong đất ở khu vực khai thác quặng Pb - Zn xã Tân Long,
Đồng Hỷ, Thái Nguyên.................................................................... 41
Bảng 3.2: Hàm lượng kim loại nặng trong đất ở khu vực khai thác quặng
chì – kẽm xã Tân Long, Đồng Hỷ, Thái Nguyên ............................ 42
Bảng 3.3: Hàm lượng chì trong các mẫu gạo tại làng Hích .............................. 43
Bảng 3.4: Hàm lượng chì trong các mẫu rau tại làng Hích ............................... 44
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong đất đến sự phân nhánh của
cỏ Vetiver (n = 3, mean± sd)......................................................... 45
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong đất đến chiều cao thân lá và
chiều dài rễ của cỏ Vetiver (n = 3, mean± sd) .............................. 47
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong đất đến sự phân nhánh của
cây dương xỉ (n = 3, mean± sd) .................................................... 51
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong đất đến sự phân nhánh của
cỏ mần trầu (n = 3, mean±sd)........................................................ 55
Bảng 3.10: Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong đất đến chiều cao của cỏ
Mần trầu (n = 3, mean± sd) ........................................................... 56
Bảng 3.11: Kết quả phân tích hàm lượng Pb trong đất trước và sau thí

nghiệm....... 58
5


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Hình ảnh cỏ mần trầu (Eleusine indica L)......................................... 30
Hình 1.2: Hình ảnh cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides (L.) ............................... 31
Hình 1.3: Hình ảnh cây dương xỉ (Pityrogramma calomelanos L.) .................. 32
Hình 2.1: Địa điểm lấy mẫu đất tại khu vực giáp bãi thải mỏ Kẽm - Chì
làng Hích - Đồng Hỷ - Thái Nguyên ............................................ 35
Hình 3.1: Sơ đồ khai thác chì và kẽm tại mỏ Làng Hích .................................. 16
Hình 3.2: Số nhánh/khóm cỏ Vetiver theo các giai đoạn sinh trưởng khác nhau ...
46
Hình 3.3: Chiều cao thân lá cỏ Vetiver theo các giai đoạn sinh trưởng khác
nhau........47
Hình 3.4: Hàm lượng Pb trong thân lá, rễ của cỏ Vetiver trong các giai
đoạn sinh trưởng khác nhau ............................................................. 50
Hình 3.5: Số lá/cây Dương xỉ theo các giai đoạn sinh trưởng khác nhau ......... 52
Hình 3.6: Chiều cao thân lá của P. Calomelanos theo các giai đoạn sinh
trưởng khác nhau ............................................................................. 53
Hình 3.7: Hàm lượng Pb hấp thu trong thân lá, rễ của cây dương xỉ................ 54
Hình 3.8: Số nhánh/khóm cỏ Mần trầu theo các giai đoạn sinh trưởng
khác nhau ......................................................................................... 55
Hình 3.9: Chiều cao thân lá cỏ mần trầu theo các giai đoạn sinh trưởng
khác nhau ......................................................................................... 56
Hình 3.10: Hàm lượng Pb hấp thu trong thân lá, rễ của cỏ mần trầu ................ 57

6

MỞ ĐẦU
Thái Nguyên là tỉnh hiện có hơn 293,3 nghìn ha đất nông nghiệp và
nhiều khu công nghiệp khai thác khoáng sản lớn. Bên cạnh những lợi ích kinh
tế to lớn cho đời sống nhân dân, những tác động tiêu cực tới môi trường như: ô
nhiễm môi trường không khí, ô nhiễm môi trường nước, ô nhiễm môi trường
đất... do hoạt động sản xuất, khai thác, chế biến khoáng sản là không thể tránh
khỏi. Kết quả nghiên cứu về thực trạng môi trường đất, nước tại một số khu
vực khai thác khoáng sản của tỉnh Thái Nguyên cho thấy ô nhiễm chì (Pb)
trong đất sau khai thác thực sự là những vấn đề nhức nhối. Kết quả phân tích
chất lượng đất tại khu vực đất giáp bãi thãi Xí nghiệp chì - kẽm làng Hích,
Đồng Hỷ cho thấy hàm lượng chì (Pb) trong đất rất cao [23]…Rau cải bẹ xanh
(loại rau được trồng phổ biến) có hàm lượng Pb, As, Cd cao hơn nhiều lần so
với tiêu chuẩn cho phép [8]. Ô nhiễm môi trường đã làm gia tăng tỷ lệ hiện mắc
một số bệnh thường gặp ở người dân sống xung quanh khu vực khai thác mỏ
[12], [9]. Tuy nhiên, việc áp dụng các giải pháp can thiệp nhằm làm giảm hàm
lượng kim loại nặng trong môi trường đất, nước cho đến nay vẫn còn chưa có
nhiều nghiên cứu. Chính vì vậy, việc tiến hành một nghiên cứu xác định
thực trạng ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất và xây dựng mô hình
thử nghiệm cải thiện chất lượng đất sử dụng các thực vật là rất cần thiết.
Làm sạch đất ô nhiễm là một quá trình đòi hỏi công nghệ phức tạp và
vốn đầu tư cao. Để xử lý đất ô nhiễm người ta thường sử dụng các phương
pháp truyền thống như: rửa đất; cố định các chất ô nhiễm bằng hoá học hoặc
vật lý; xử lý nhiệt; trao đổi ion, oxi hoá hoặc khử các chất ô nhiễm; đào đất bị ô
nhiễm để chuyển đi đến những nơi chôn lấp thích hợp,... Hầu hết các phương
pháp đó rất tốn kém về kinh phí, giới hạn về kỹ thuật và hạn chế về diện tích,...
Gần đây, nhờ những hiểu biết về cơ chế hấp thụ, chuyển hoá, chống chịu và
loại bỏ kim loại nặng của một số loài thực vật, người ta đã bắt đầu chú ý đến
khả năng sử dụng thực vật để xử lý môi trường như một công nghệ môi trường

1

đặc biệt. Trong thực tế, công nghệ xử lý ô nhiễm bằng thực vật đòi hỏi phải đáp
ứng một số điều kiện cơ bản như dễ trồng, có khả năng vận chuyển các chất ô
nhiễm từ đất lên thân nhanh, chống chịu được với nồng độ các chất ô nhiễm
cao và cho sinh khối nhanh [14], [25], [13], [24], [3], [22]. Tuy nhiên, hầu hết
các loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao là những loài phát triển
chậm và có sinh khối thấp, trong khi các thực vật cho sinh khối nhanh thường
rất nhạy cảm với môi trường có nồng độ kim loại cao.
Ứng dụng cỏ Vetiver, cỏ mần trầu, cây dương xỉ để xử lý đất bị ô nhiễm
kim loại nặng là một công nghệ xử lý bằng thực vật được đánh giá là một công
nghệ mới, và rất có triển vọng. Đây là một biện pháp đơn giản, dễ làm, kinh tế,
hiệu quả. Đã có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng chúng để ứng dụng xử lý
As, Sn, Cd [14], [25], [24] hoặc các kim loại nặng trong đất, tuy nhiên ứng
dụng đồng thời cả 3 loại cây trên để xử lý Pb trong đất và so sánh hiệu quả xử
lý của các loại cây này vẫn chưa được nghiên cứu.
Trên cơ sở đó, chúng tôi quyết định lựa chon đề tài “Nghiên cứu khả
năng hấp thu chì trong đất ô nhiễm của cỏ Vetiver, cỏ mần trầu và cây
dương xỉ”.
Mục tiêu của đề tài
- Đánh giá thực trạng ô nhiễm Pb tại khu vực đất giáp bãi thãi Xí nghiệp
chì - kẽm làng Hích - Đồng Hỷ -Thái Nguyên.
- Đánh giá khả năng hấp thu Pb của cỏ vetiver, cỏ mần trầu và cây dương
xỉ nhằm cải tạo đất ô nhiễm ở các vùng khai thác mỏ góp phần bảo vệ môi
trường và sức khỏe cộng đồng.
- Đề xuất loài thực vật có tính ứng dụng cao trong việc xử lý ô nhiễm chì
trong đất.

2

Ý nghĩa đề tài
- Nghiên cứu góp phần làm sáng tỏ khả năng sinh trưởng, phát triển và
tích lũy chì của ba loài thực vật được chọn.
- Đề tài là tư liệu tham khảo, làm cơ sở xác định tính khả thi trong việc
sử dụng loại cây nào để ứng dụng rộng rãi để phục hồi đất ô nhiễm chì tại làng
Hích - Đồng Hỷ - Thái Nguyên nói riêng và ở Việt Nam nói chung.

3


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Nguồn gốc gây ô nhiễm và các yếu tố ảnh hưởng tới hàm lượng KLN
trong đất
1.1.1. Sự ô nhiễm đất do khai thác khoáng sản
Nguyên vật liệu, nhiên liệu để xây dựng cơ sở hạ tầng và chế tạo những
vật dụng phục vụ đời sống con người, điều được khai thác ra từ lòng đất, và
một phần trên mặt đất. Việc khai thác khoáng sản trên trái đất ngày càng được
tăng cường đã góp phần rất lớn vào việc tác động xấu đến môi trường, thậm
chí đưa đến mất cân bằng sinh thái.
Khoáng sản là một loại tài nguyên không tái tạo, ít khi ở dạng đơn
khoáng mà thường hình thành những tập hợp khoáng vật khác nhau. Tùy theo
điều kiện tạo thành mà hình thành các khoáng sản có trữ lượng và quy mô từ
nhỏ, vừa đến lớn và cực lớn.
Khả năng sử dụng khoáng sản gắn với lịch sử tiến hóa của nhân loại qua
các thời kỳ đồ đá, đồ sắt, đồ đồng. khoáng sản có thể sử dụng trực tiếp hoặc
sau khi chế biến sơ bộ. Nhưng để sử dụng trong các ngành kỹ thuật cao đòi hỏi
phải chế biến sâu qua nhiều quá trình công nghệ phức tạp như các ngành điện,
điện tử, cơ khí, năng lượng nguyên tử, hàng không và vũ trụ. Các đuôi thải của

quá trình khai thác, chế biến và sử dụng khoáng sản có thể nghiên cứu sử dụng
cho các ngành công nghiệp khác nhau.
Trình độ công nghệ khoáng sản phụ thuộc vào trình độ phát triển khoa
học kỹ thuật, kinh tế xã hội khu vực và mỗi nước. Vì trữ lượng khoáng sản là
nhất định nên mỗi khu mỏ có tuổi thọ tương ứng với công suất dự kiến khai
thác. Ngành công nghiệp khoáng sản đòi hỏi công tác đầu tư và xây dựng cơ
bản thường xuyên, đồng thời luôn gắn với bảo vệ tài nguyên, bảo vệ con người
và bảo vệ môi trường.
Vấn đề môi trường trong các khâu của hoạt động khai thác khoáng sản:
Ít có ngành công nghiệp nào lại có ảnh hưởng suốt trong các giai đoạn thực

4


hiện và có tác động tương đối toàn diện đến các thành phần môi trường như
các dự án phát triển khoáng sản.
Những tác động và hệ quả của môi trường do các dự án phát triển
khoáng sản phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
* Loại khoáng sản chủ yếu
* Phương pháp khai thác lộ thiên hay hầm lò
* Phương pháp chuẩn bị quặng (đập, xay, nghiền, sàng, phân cấp)
* Công nghệ tuyển
* Công nghệ xử lý tiếp theo (luyện kim, hóa học, vi sinh, tổ hợp.)
* Lớp đất phủ trên mặt khu mỏ: đá, phong hóa trầm tích.
* Địa hình khu mỏ.
* Thủy văn: hệ thống nước mặt, nước ngầm
* Khí hậu: ẩm, khô, nóng, lạnh.
* Sinh thái: rừng, động vật hoang dã, cây trồng vật nuôi
Các hoạt động khai mỏ thải ra một lượng lớn các KLN vào dòng nước
và góp phần gây ô nhiễm cho đất. Công đoạn nào của quá trình khai thác

khoáng sản cũng đều gây nên ô nhiễm kim loại vào đất, nước, không khí và cơ
thể sinh vật. Sự nhiễm bẩn kim loại không chỉ xảy ra khi mỏ đang hoạt động
mà còn tồn tại nhiều năm sau kể từ khi mỏ ngừng hoạt động. Theo Lim H. S và
cộng sự (2004), tại mỏ vàng - bạc Soncheon đã bỏ hoang ở Hàn Quốc, đất và
nước nhiều khu vực ở đây vẫn còn bị ô nhiễm một số kim loại ở mức cao [44].
Bảng 1.1. Hàm lượng kim loại nặng trong một số loại đất
ở khu mỏ hoang Songcheon
Đơn vị: ppm
Đất bình thường
Nguyên
Bãi thải quặng Đất vùng núi Đất trang trại
tố
trên thế giới
As
3 584 - 143 813 695 - 3 082
7 - 626
6,0
Cd
2,2 - 20
1,32
0,75
0,35
Cu
30 - 749
36 - 89
13 - 673
30
Pb
125 - 50 803
63 - 428

23 - 290
35
Zn
580 - 7 541
115 - 795
63 - 110
90
Hg
0,09 - 1,01
0,19 - 0,55
0,09 - 4,90
0,06
Nguồn:H.S. Lim và cộng sự, 2004 [44]

5


Theo các tác giả thì bãi thải đuôi quặng ở đây là nguồn điểm gây ô nhiễm
các kim loại cho đất ở những khu vực xung quanh. Hàm lượng các kim loại cao
trong đất trang trại là do sự phát tán kim loại bởi gió, nước từ các bãi quặng
đuôi. Đa số cây trồng ở các khu đất bị nhiễm kim loại đã bị nhiễm As và Zn ở
mức cao.
Môi trường đất tại các mỏ vàng mới khai thác thường có độ kiềm cao
(pH: 8 - 9), ngược lại ở các mỏ vàng cũ, thường có độ axit mạnh (pH: 2,5 3,5); dinh dưỡng trong đất thấp và hàm lượng kim loại nặng rất cao. Chất thải ở
đây thường là nguồn gây ô nhiễm môi trường, cả phần trên mặt đất và phần
dưới mặt đất. Ở Úc, chất thải từ các mỏ vàng chứa hàm lượng các kim loại
nặng vượt tiêu chuẩn cho phép rất nhiều lần [26].
Bảng 1.2. Hàm lượng kim loại nặng trong chất thải
của một số mỏ vàng điển hình ở Úc
Kim loại nặng

Hàm lượng kim loại nặng tổng số (ppm)

As

1120

Cr

55

Cu

139

Mg

2 000

Pb

353

St

335

Zn

283

6


Nguồn: ANZ, 1992 [26]
1.1.2. Một số nguồn khác gây ô nhiễm KLN trong
đất
1.1.2.1. Quá trình khoáng hoá đá
Nguồn từ quá trình phong hoá đá: Nguồn này phụ thuộc nhiều vào đá
mẹ nhưng hàm lượng các kim loại nặng trong đá thường rất thấp, vì vậy nếu
không có các quá trình tích lũy do xói mòn, rửa trôi... thì đất tự nhiên ít có khả
năng có hàm lượng kim loại nặng cao [13].

7


Trong đá macma bazơ hàm lượng Cu, Co, Zn, lớn hơn trong đá axit.
Phần lớn chúng được chứa trong các mạng lưới tinh thể khoáng. Đá ba salt có
chứa hàm lượng Cu khá cao, đá granite có hàm lượng Cu thấp. Đá vôi sét lẫn
đá tảng và cát đặc biệt nghèo Cu. Do vậy, đất hình thành trên đá basalt có hàm
lượng Cu cao. Ngược lại với Cu, nguyên tố Pb theo Pendisa (1985) hàm lượng
có trong các đá mẹ granite và cát kết tương đối cao, trong đá basalt lại có ít
chì. Còn đối với Zn đá macma bazo có hàm lượng cao hơn đá macma axit
[40]. Hàm lượng Zn trong một số đá như sau:
Bảng 1.3. Hàm lượng trung bình một số KLN
trong đá và đất (ppm)
ĐVT: mg/kg
Đá macma

Nguyên

Đá trầm tích

Cr

Siêu bazơ
(Serpentine)
2,00 - 2,98

Bazơ
(Basalt)
200

Co

110 - 150

35 - 50

1,00

Ni

2000

150

Cu

10 - 42

Zn

50 - 58

Cd

0,12

Sn

0,50

1 - 1,50

3 - 3,51

Hg

0,04

0,01 - 0,08

0,08

Pb

0,10 - 0,40

3-5

20 - 24

tố

Axit
Đá vôi
(Granite)
4,00
10 - 11

Đá cát
kết
35

Đá phân
lớp
90 - 100

0,17 - 40

0,3

19 - 20

0,50

7 - 12

2-9

68 - 76

90 - 100

10 - 13

5,53 - 15

30

39 - 50

100

40 - 52

20 - 25

16 - 30

10 - 120

0,05

0,21

0,50

4-6

0,13 - 0,20 0,09-0,20 0,02-0,16
0,56 - 4

0,05 - 0,160,03 - 0,29 0,18 - 0,52
5,71 - 7

8 - 10

20 - 23

Nguồn: Jack. E. Fergusson, 1991 [40]
1.1.2.2. Nguồn ô nhiễm KLN trong đất do cấc hoạt động công nghiệp và
nước thải đô thị
Tác động của quá trình công nghiệp và đô thị đến môi trường đất xảy ra
rất mạnh từ cuộc cách mạng công nghiệp ở thế kỉ 18 -19, đặt biệt là trong
những thập niên gần đây. Các chất thải công nghiệp ngày càng nhiều và có độc


tính ngày càng cao, nhiều loại rất khó bị phân huỷ sinh học, đặc biệt là các
KLN. Các KLN có thể tích luỹ trong đất trong thời gian dài gây ra nguy cơ
tiềm tàng cho môi trường [12].
Các chất thải có khả năng gây ô nhiễm KLN trong đất ở mức độ lớn như
chất thải công nghiệp tẩy rửa, công nghiệp phân bón, thuốc bảo vệ thực vật,
thuốc nhuộm, màu vẽ, thuộc da, pin, khoáng chất,... [12]. Nước thải từ cống
rãnh thành phố bao gồm cả nước thải sinh hoạt và công nghiệp cũng chứa
nhiều KLN (Bảng 1.4).
Bảng 1.4. Hàm lượng các kim loại trong bùn cống rãnh đô thị
Đơn vị tính:mg/kg chất khô
Nguyên tố

Khoảng giao động

Trung bình

As

1,12 - 230

10

Cd

1,00 - 3410

10

Cu

84 - 17000

800

Fe

1000 - 154000

17000

Mn

32 - 9870

260

Nguồn: Trích theo Nguyễn Duy Hải, 2011 [16]
Ở Việt Nam hiện nay vấn đề ô nhiễm đất do KLN cũng ngày một gia
tăng theo chiều hướng bất lợi tới chất lượng. Nó không còn mang tính chất cục
bộ như trước nữa, việc phát triển ngành đã và đang làm chất lượng môi trường
giảm sút dưới sự tác động của con người. Theo tác giả Nguyễn Thị An Hằng
[9], vì sự tác động của nước thải lên đất khu vực công ty pin Văn Điển có dấu
hiệu ô nhiễm Zn cao, hàm lượng Zn chiết xuất HNO31N rất cao, dao động
trong khoảng 198,76-268,25 ppm [9].
1.1.2.3. Ô nhiễm KLN do hoạt động nông nghiệp
Quá trình sản xuất nông nghiệp đã làm tăng đáng kể các KLN trong đất.
Các loại thuốc bảo vệ thực vật thường chứa As, Hg, Cu,... trong khi các loại
phân bón hoá học lại chứa các nguyên tố Cd, Pd, As.


1.2. Chì
1.2.1. Giới thiệu chung về chì
Chì là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn hóa học viết tắt
là Pb (Latin: Plumbum) Pb là nguyên tố nhóm IV, số thứ tự 82 trong bảng hệ
thống tuần hoàn, khối lượng mol nguyên tử 207,21g/mol. Khối lượng riêng d =
11,34 g/cm3. Các mức oxy hóa đặc trưng của Pb là +2 và +4. Các hợp chất với
mức oxy hóa +2 của Pb bền và nhiều hơn.
Chì là một kim loại mềm, nặng, độc hại và có thể tạo hình. Chì có màu
trắng xanh khi mới cắt nhưng bắt đầu xỉn màu thành xám khi tiếp xúc với
không khí. Chì dùng trong xây dựng, ắc quy chì, đạn và là một phần của
nhiều hợp kim.

Khi tiếp xúc ở một mức độ nhất định, chì là chất độc đối với động vật
cũng như con người. Nó gây tổn thương cho hệ thần kinh và gây ra rối loạn
não. Tiếp xúc ở mức cao cũng gây ra rối loạn máu ở động vật. Giống với thủy
ngân, chì là chất độc thần kinh tích tụ trong mô mềm và trong xương. Nhiễm
độc chì đã được ghi nhận từ thời La Mã cổ đại, Hy Lạp cổ đại, và Trung Quốc
cổ đại.
Chì là nguyên tố kim loại nặng có khả năng linh động kém, có thời gian
bán hủy trong đất từ 800 - 6000 năm. Dạng tồn tại của Pb trong đất chủ yếu là
các muối dễ tan (clorua, bromua), hợp chất hữu cơ hấp phụ trên keo sét, axit
humic và các hợp chất khó tan (cacbonat, hydroxyt…). Chì kim loại có tồn
tại trong tự nhiên nhưng ít gặp. Chì thường được tìm thấy ở dạng quặng cùng
với kẽm, bạc, cùng với một số kim loại khác và được thu hồi cùng với các kim
loại này. Khoáng chì chủ yếu là galena (PbS), trong đó chì chiếm 86,6%
khối lượng. Các dạng khoáng chứa chì khác như cerussite (PbCO3) và anglesite
(PbSO4).
Hầu hết quặng chì chứa ít hơn 10% chì và các quặng chứa ít nhất 3% chì
có thể khai thác có hiệu quả kinh tế. Quặng được nghiền và cô đặc bằng tuyển
nổi bọt thông thường đạt đến 70% hoặc hơn. Các quặng sunfua được thiêu


kết chủ yếu tạo ra chì ôxit và một hỗn hợp sulfat và silicat của chì và các kim
loại khác có trong quặng. Chì oxít từ quá trình thiêu kết được khử trong lò cao
bằng than cốc. Quá trình này chuyển hầu hết chì thành dạng kim loại. Ba lớp
khác tách biệt nhau trong quá trình này và nổi lên đỉnh của chì kim loại. Chúng
là xỉ (silicat chứa 1,5% chì), matte (sunfua chứa 15% chì), và speiss (asenua
của sắt và đồng). Các chất thải này chứa chì, kẽm, cadimi, bitmut, Asen.
1.2.2. Ảnh hưởng của chì đến sức khỏe con người
Chì là một kim loại độc có thể gây tổn hại cho hệ thần kinh và có thể gây
ra các chứng rối loạn não và máu [64]. Đối với trẻ em, mức hấp thụ chì cao gấp
3 - 4 lần so với người lớn. Hơn nữa, trẻ em trong độ tuổi tò mò, thường có động

tác cho tay vào mồm, vì vậy trẻ em có nguy ô nhiễm phải chì cao hơn người
lớn với cùng một nguồn ô nhiễm như đất nhiễm chì, sơn chứa chì… Chì có thể
gây hậu quả nghiêm trọng cho sức khỏe của trẻ em. Ở mức độ phơi nhiễm cao,
chì tấn công não và hệ thống thần kinh trung ương gây ra tình trạng hôn mê, co
giật và thậm chí tử vong [64]. Sau ngộ độc chì, trẻ vẫn có thể bị chậm phát
triển, rối loạn hành vi và người ta cho rằng những ảnh hưởng từ chì tới hệ thần
kinh như vậy là không thể khôi phục. Tiếp xúc với đất ô nhiễm chì, bụi chì do
tái chế pin và khai thác khoáng sản đã gây ra nhiễm độc chì hàng loạt và nhiều
trường hợp tử vong ở trẻ em tại Nigeria, Senegal và các nước khác [64].
Chì tích tụ ở xương, cản trở chuyển hóa canxi bằng cách kìm hãm sự
chuyển hóa vitamin D, gây độc cả cơ quan thần kinh trung ương lẫn thần kinh
ngoại biên [64]. Đặc biệt, chì gây tác động mãn tính tới phát triển trí tuệ. Ngộ
độc chì còn gây ra biến chứng viêm não ở trẻ em [63].
Tiếp xúc lâu ngày với chì có thể làm cho chân, tay yếu đi. Đối với phụ
nữ mang thai, khi tiếp xúc với chì ở mức cao có thể bị sẩy thai, sinh non, sinh
thiếu cân. Tiếp xúc lâu dài và liên tục với chì làm giảm khả năng sinh sản ở
nam giới [63]. Ngoài ra, chì còn tác động lên hệ thống enzyme vận chuyển
hiđro gây nên một số rối loạn cơ thể, trong đó chủ yếu là rối loạn bộ phận tạo


huyết (tủy xương). Tùy theo mức độ nhiễm độc có thể gây ra những tai biến,
nếu nặng có thể gây tử vong [64]. Bên cạnh đó, chì còn được xem là một trong
những yếu tố dẫn tới sự gia tăng nguy cơ về các bệnh tim mạch, sự xơ vữa
động mạch [50].
Chì trong cơ thể được phân tán đến não, gan, thận và xương. Nó được
giữ lại trong răng và xương rồi tích lũy theo thời gian. Chì trong xương được
phân tán vào máu trong quá trình mang thai và trở thành một nguồn gây phơi
nhiễm cho thai nhi. Khi sinh ra trẻ có khả năng bị dị tật bẩm sinh hoặc chậm
phát triển [64]. Mức độ tiếp xúc với chì tăng sẽ làm tăng mức độ nghiêm trọng
của các triệu chứng ngộ độc chì. Thậm chí ngay cả nồng độ chì trong máu thấp

là 5 µg/dL (từng là mức an toàn theo WHO) cũng có thể dẫn đến tình trạng suy
giảm trí thông minh ở trẻ em, rối loạn hành vi và gây khó khăn trong quá trình
học tập [64]. Bất kể một lượng nhỏ của chì nào cũng sẽ gây hại cho cơ thể [63].
1.3. Thực trạng ô nhiễm chì trên thế giới và Việt Nam
1.3.1. Thực trạng ô nhiễm chì trên thế giới
Nguồn quan trọng của ô nhiễm chì bao gồm khai thác mỏ, luyện kim,
hoạt động sản xuất và tái chế chì. Bên cạnh đó, một số quốc gia vẫn tiếp tục sử
dụng sơn pha chì, xăng pha chì và nhiên liệu hàng không pha chì. Hơn ba phần
tư số lượng tiêu thụ chì trên toàn thế giới là để sản xuất ắc quy chì-axít cho xe
có động cơ [64]. Nước uống được cung cấp qua các đường ống dẫn có chứa chì
hoặc ống nối bằng mối hàn chì [54]. Tuy nhiên, phần lớn nguyên nhân gây ô
nhiễm chì là do các hoạt động tái chế chì [64].
Đầu tháng tư năm 2014, bang Michigan (Mỹ) quyết định tiết kiệm ngân
sách bằng cách chuyển nguồn cung cấp nước cho thành phố Flint từ hồ Huron ở
Detroit sang sông Flint, một dòng sông từng bị ô nhiễm rất nặng. Nước sông có
đặc tính ăn mòn lại không được xử lý đúng tiêu chuẩn nên khi chảy qua hệ
thống đường ống cũ làm từ sắt và chì ở Flint, chì đã phát tán vào trong nước
[54]. Tháng 2/2015, các nhà nghiên cứu tại Đại học Virginia Tech, Mỹ, tiến


hành thử nghiệm tại một hộ gia đình và phát hiện hàm lượng chì trong nước ở
mức từ 200 ppm đến 13,200 ppm trong khi hàm lượng chì tối đa cho phép
trong nước uống của WHO là 10 ppm. Khi tình trạng ô nhiễm nước chính thức
được xác nhận, thành phố Flint bắt đầu thực hiện các giải pháp an toàn và sử
dụng lại nguồn nước hồ Huron, Detroit kể từ tháng 10/2015 [53]. Sự phát triển
nhanh chóng của nền kinh tế Trung Quốc có một phần rất lớn do sự phát triển
mạnh mẽ của ngành công nghiệp nước này, đồng thời kéo theo sự gia tăng việc
tiêu thụ năng lượng và ô nhiễm môi trường. Trong tháng 6 năm 2010, 51 trẻ em
dưới 16 tuổi ở tỉnh Giang Tô phía đông Trung Quốc đã được phát hiện có nồng
độ chì trong máu vượt mức cho phép. Đặc biệt là trường hợp một cậu bé 4 tuổi

đo được lượng chì trong máu ở mức 36,4 µg/dL [55]. Năm 2011, chính quyền
tỉnh An Huy, Trung Quốc đã đóng cửa hai nhà máy pin vì cho rằng đây là
nguyên nhân gây ngộ độc chì của người dân sống ở gần đấy. Trong số những
người bị ảnh hưởng có những trẻ chỉ mới vài tháng tuổi, phát hiện nồng độ chì
trong máu là 24,5 µg/dL và các triệu chứng của nhiễm độc chì, như chán ăn và
mệt mỏi [39]. Trong khi đó, theo Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch
bệnh (CDC), ngưỡng an toàn của chì trong máu trẻ em là 10 µg/dL (1997) và
giảm xuống còn 5 µg/dL (tháng 5 năm 2012). Tức là trẻ đã bị nhiễm vượt
ngưỡng an toàn từ 2 - 5 lần. Theo Hiệp hội Công nghiệp pin Trung Quốc, có
hơn 1.400 nhà sản xuất pin tại Trung Quốc, trong đó sản xuất được hơn 30,5 tỷ
quả pin trong năm 2005 và 13,9 tỷ trong số đó được sử dụng ở Trung Quốc
[41]. Công nghệ để xử lý ắc quy chì - axit ở Trung Quốc vào những năm 2005 2008 còn lạc hậu. Có rất nhiều trường hợp, pin được đổ vào các bãi chôn lấp,
hoặc tồn lại trong kho do thiếu các phương tiện xử lý thích hợp [41]. Chính vì
vậy, tình trạng ô nhiễm chì là không thể tránh khỏi. Vào khoảng năm 2000, tại
thành phố Haina (Cộng hòa Dominica), có một công việc rất phổ biến của
người dân là tái chế ắc - quy. Theo Liên Hiệp Quốc, người dân Haina được
đánh giá là có lượng chì trong máu cao nhất trên Thế giới vào thời điểm đó,


hầu như toàn bộ người dân Haina khi đó đều có dấu hiệu ngộ độc chì. Các
nghiên cứu của Viện Blacksmith cho thấy rằng ít nhất 28% trẻ em cần điều trị
thải độc chì ngay lập tức và 5% có nồng độ chì trong máu > 79 µg /dL, khiến
các em có nguy cơ di chứng thần kinh nghiêm trọng tại thời điểm nghiên cứu
[58]. Vào tháng 3 năm 2016, Malaysia đã tiến hành một loạt các nghiên cứu
nhằm xác định nồng độ chì trong các loại sơn ở nước này. Trong khi tiêu chuẩn
an toàn về hàm lượng chì trong sơn ở Malaysia là không quá 90 ppm thì kết
quả là 41% các mẫu sơn có hàm lượng chì tổng số cao hơn 600 ppm (gấp 6,6
lần tiêu chuẩn), 31% có hàm lượng chì trên 10.000 ppm (gấp 111 lần tiêu
chuẩn). Đặc biệt mẫu có hàm lượng chì cao nhất lên đến 150.000 ppm (gấp
1666 lần tiêu chuẩn) [51]. Kết quả này cho thấy thực trạng đáng báo động về

tình trạng sử dụng sơn chứa chì tại Malaysia chỉ ra nguy cơ phơi nhiễm chì, ảnh
hưởng lớn đến sức khỏe của người dân. Tại Indonesia, tính tới năm 2016, có
hơn 200 lò tái chế chì, trong đó có 71 lò với quy mô lớn ở Jakarta, nơi có hơn
20 triệu người đang sinh sống. Tại làng Pesarean (Indonesia), một ngôi làng
chuyên tái chế chì, hàm lượng Pb trong không khí lên tới 128.672 μg/m3 gấp 55
lần so với khu vực không có hoạt động tái chế chì là 2317 μg/m3. Nồng độ Pb
trong đất tại 82 điểm khảo sát tại làng Pesarean dao động ở mức thấp nhất là 0
ppm và cao nhất 398.000 ppm (gấp 995 lần mức khuyến nghị của WHO). Một
nửa trong số các mẫu thí nghiệm đều cao hơn mức khuyến nghị 400 ppm của
WHO [32].
1.3.2. Thực trạng ô nhiễm chì tại Việt Nam
Tại Việt Nam, tình trạng ô nhiễm KLN, đặc biệt là chì xuất hiện ở rất
nhiều địa phương với những nguyên nhân khác nhau. Việc khai khoáng các mỏ
kim loại chì - kẽm [4]; nước thải công nghiệp từ các nhà máy, khu công nghiệp;
rác thải đô thị; lạm dụng hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu [3] và việc sản
xuất pin, ắc quy và hoạt động tái chế chì. Hoạt động khai thác khoáng sản trên
địa bàn tỉnh Thái Nguyên đang phát triển nhanh chóng. Riêng nhóm khoáng


sản kim loại có 47 mỏ và điểm quặng. Những mỏ kim loại có trữ lượng lớn là
mỏ chì làng Hích, mỏ sắt Trại Cau, mỏ Barit - Hợp Tiến I ở Đồng Hỷ… [22].
Tuy nhiên, do sử dụng công nghệ lạc hậu, đa phần khai thác theo kiểu lộ
thiên… nên đất tại các khu vực khai khoáng đều bị ô nhiễm, ảnh hưởng trực
tiếp đến chất lượng đất và gián tiếp ảnh hưởng đến sức khỏe, đời sống của
người dân trong khu vực. Kết quả nghiên cứu của tác giả Lương Thị Thúy Vân
(2012) cho thấy rõ tình trạng ô nhiễm đất tại xã Tân Long, huyện Đồng Hỷ,
tỉnh Thái Nguyên [23].
Thái Nguyên là tỉnh nằm ở vùng trung du và miền núi Bắc Bộ, có diện
tích tự nhiên 3.541 km2, dân số khoảng 1.085.000 người (chiếm 1,13% diện
tích và 1,41% dân số so với cả nước).

Tỉnh Thái Nguyên có phía bắc tiếp giáp với tỉnh Bắc Kạn, phía tây giáp
với các tỉnh Vĩnh Phúc, Tuyên Quang, phía đông giáp với tỉnh Lạng Sơn, Bắc
Giang và phía nam tiếp giáp với thủ đô Hà Nội.
Địa hình của tỉnh chủ yếu là đồi núi, có nhiều dãy núi cao chạy theo
hướng Bắc - Nam, thấp dần về phía nam. Cấu trúc vùng núi đá phong hoá
mạnh, tạo thành nhiều hang động và thung lũng nhỏ. Phía Nam và Tây Nam có
dãy Tam Đảo với đỉnh cao, vách núi dựng đứng kéo dài theo hướng Tây Bắc Đông Nam.
Thái Nguyên nằm trong vùng sinh khoáng Đông Bắc Việt Nam, thuộc
vành đai sinh khoáng Thái Bình Dương, Thái Nguyên có nguồn khoáng sản rất
phong phú, hiện có khoảng 34 loại hình khoáng sản phân bố tập trung ở một số
khu vực như thành phố Thái Nguyên, Trại Cau (Đồng Hỷ), Thần Sa (Võ Nhai),
Hà Thượng (Đại Từ)… Khoáng sản ở Thái Nguyên có thể chia làm 4 loại, bao
gồm: than mỡ (trên 15 triệu tấn), than đá (trên 90 triệu tấn); nhóm khoáng sản
kim loại bao gồm 47 mỏ và điểm quặng; titan có 18 mỏ và điểm quặng; kim
loại màu (thiếc, vonfram, chì, kẽm, vàng, đồng…) và các kim loại khác, bao
gồm: pyrit, barit, photphorit… có tổng trữ lượng khoảng 60 000 tấn; nhóm