Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất vùng chuyên canh rau đông nam bộ và thí nghiệm mô hình xử lý ô nhiễm bằng thực vật

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN MINH HƯNG

NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG
TRONG ĐẤT VÙNG CHUYÊN CANH RAU ĐÔNG NAM BỘ
VÀ THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH XỬ LÝ Ô NHIỄM BẰNG THỰC VẬT

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Hà Nội - 2019


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN MINH HƯNG

NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG
TRONG ĐẤT VÙNG CHUYÊN CANH RAU ĐÔNG NAM BỘ
VÀ THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH XỬ LÝ Ô NHIỄM BẰNG THỰC VẬT

CHUYÊN NGÀNH: MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC
MÃ SỐ: 9440301.02

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TSKH. Nguyễn Xuân Hải
TS. Bùi Thị Ngọc Dung

Hà Nội - 2019


LỜI CAM ĐOAN
Nghiên cứu sinh xin cam đoan toàn bộ kết quả trong luận án này là công
trình nghiên cứu của nghiên cứu sinh, dưới sự hướng dẫn trực tiếp của PGS.TSKH.
Nguyễn Xuân Hải và TS. Bùi Thị Ngọc Dung. Các số liệu nghiên cứu được trình
bày một cách chính xác và trung thực. Toàn bộ số liệu và kết quả nghiên cứu trình
bày trong luận án là do nghiên cứu sinh trực tiếp thực hiện và công bố trên các tạp
chí. Các số liệu của các tác giả khác được sử dụng đã có trích dẫn rõ ràng.

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2019

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Minh Hưng


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành công trình này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của Bộ
môn Khoa học đất, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học
Quốc gia Hà Nội; tập thể và cá nhân những nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực
trong và ngoài ngành.
Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng đến:
+ PGS. TS KH. Nguyễn Xuân Hải, Bộ Tài nguyên & Môi trường và TS. Bùi

Ngọc Dung, Trưởng phòng Khoa học, Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp, Bộ
Nông nghiệp và PTNT, những người thầy, cô đã hướng dẫn hết mực nhiệt tình, làm
việc với tinh thần chu đáo trách nhiệm cao, đã chỉ dạy giúp đỡ tôi trong suốt thời
gian thực hiện và hoàn thành luận án.
+ Tập thể lãnh đạo và các thầy, cô của Bộ môn Thổ nhưỡng, Khoa Môi
trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, đã giúp đỡ,
đóng góp ý kiến và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án này.
+ Lãnh đạo Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, các đồng nghiệp ở phòng Khoa học
& Hợp tác quốc tế, TT. Nghiên cứu Đất, Phân bón và Môi trường phía Nam và BM.
Vi sinh vật đã tạo điều kiện cho tôi học tập và cơ sở vật chất để bố trí thí nghiệm.
Các bạn bè, đồng nghiệp đã động viên và hỗ trợ nghiên cứu sinh rất nhiều
để có được các kết quả trong nghiên cứu này.
Cuối cùng xin được đặc biệt cảm ơn những người thân trong gia đình đã ủng
hộ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu sinh trong cuộc sống để hoàn
thành kết quả nghiên cứu của luận án.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2019

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Minh Hưng


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
MỞ ĐẦU.................................................................................................................................... 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................ 4
1.1. Tổng quan về ô nhiễm đất và ô nhiễm kim loại nặng trong đất ............................ 4
1.1.1. Khái niệm về ô nhiễm đất ................................................................................ 4
1.1.2. Kim loại nặng và ô nhiễm kim loại nặng trong đất ..................................................... 5
1.1.3. Các dạng tồn tại của As, Cd, Pb, Hg trong đất và nước.............................................. 5
1.2. Các nguồn gây ô nhiễm KLN trong đất và nước.................................................... 8
1.2.1. Nguồn gây ô nhiễm KLN trong đất ............................................................................... 8
1.2.2. Nguồn gây ô nhiễm KLN trong nước............................................................................ 9
1.3. Tình hình ô nhiễm KLN trong đất trên thế giới và ở Việt Nam ............................ 9
1.3.1. Tình hình ô nhiễm KLN trong đất trên thế giới ........................................................... 9
1.3.2. Tình hình ô nhiễm KLN trong đất và nước ở Việt Nam .......................................... 11
1.4. Các phương pháp xử lý đất ô nhiễm KLN ............................................................17
1.4.1. Các phương pháp truyền thống..................................................................................... 17
1.4.2. Các phương pháp sinh học ............................................................................................ 18
1.4.3. Xử lý ô nhiễm bằng thực vật (phytoremediation)...................................................... 19
1.4.4. Tiêu chuẩn loài thực vật được sử dụng để xử lý KLN trong đất ............................. 23
1.4.5. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ KLN của thực vật ........ 23
1.4.6. Các phương pháp xử lý sinh khối thực vật sau khi tích lũy chất ô nhiễm ............. 25
1.5. Tình hình nghiên cứu xử lý đất ô nhiễm KLN bằng phương pháp sinh học ở
Việt Nam ........................................................................................................................29
1.5.1. Tình hình sử dụng thực vật............................................................................................ 29
1.5.2. Một số loài thực vật có khả năng tích tụ KLN cao phân bố tại vùng Đông Nam
Bộ ................................................................................................................................................. 31


1.5.3. Phương pháp kết hợp thực vật với vi sinh vật ............................................................ 34
1.5.4. Cơ chế tác động của vi sinh vật đến sự tích lũy KLN của thực vật ........................ 35

1.6. Tóm tắt phần tổng quan..........................................................................................37
CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....... 38
2.1. Đối tượng nghiên cứu.............................................................................................38
2.2. Nội dung nghiên cứu ..............................................................................................41
2.3. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................41
2.3.1. Phương pháp thu thập và xử lý dữ liệu........................................................................ 41
2.3.2. Phương pháp lấy mẫu vật .............................................................................................. 41
2.3.3. Phương pháp tuyển chọn thực vật và vi sinh vật ....................................................... 42
2.3.4. Xác định khả năng chống chịu của nấm cộng sinh vùng rễ (Mycorrhiza) với KLN
trong đất ...................................................................................................................................... 42
2.3.5. Phương pháp bố trí thí nghiệm trong chậu ................................................................ 43
2.3.6. Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng. .............................................................. 44
2.3.7. Đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong đất, bùn, nước và thực vật .......................... 48
2.3.8. Xây dựng mô hình ứng dụng biện pháp sinh học để xử lý ô nhiễm KLN trong đất
...................................................................................................................................................... 49
2.3.9. Phương pháp phân tích .................................................................................................. 51
2.3.10. Phương pháp xử lý số liệu........................................................................................... 51
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................................ 52
3.1. Thực trạng sản xuất rau ở vùng ĐNB ...................................................................52
3.1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng một số rau chính ở ĐNB .................................... 52
3.1.2. Cơ cấu chủng loại rau..................................................................................................... 54
3.1.3. Kỹ thuật thâm canh rau .................................................................................................. 55
3.2. Thực trạng ô nhiễm KLN trong đất, nước và rau ở vùng chuyên canh rau ĐNB 56
3.2.1. Thực trạng ô nhiễm KLN trong đất ở vùng chuyên canh rau ĐNB ....................... 56
3.2.2. Thực trạng ô nhiễm KLN trong bùn ở vùng chuyên canh rau ĐNB ...................... 62
3.2.3. Thực trạng ô nhiễm KLN trong nước tưới ở vùng chuyên canh rau ĐNB............ 65
3.2.4. Thực trạng ô nhiễm KLN trong một số loại rau vùng chuyên canh rau ĐNB ... 67


3.3. Kết quả tuyển chọn một số loài thực vật và vi sinh vật có khả năng tích lũy As,

Cd, Pb, Hg trong đất, vùng chuyên canh rau ở ĐNB ..................................................69
3.3.1. Kết quả tuyển chọn một số loài thực vật ..................................................................... 70
3.3.2. Khả năng chống chịu ô nhiễm KLN trong đất của nâm Mycorhiza cộng sinh với
thực vật ........................................................................................................................................ 78
3.3.3. Phân lập VSV và xác định khả năng tích lũy, chuyển hóa As, Cd, Pb, Hg ........... 81
3.3.4. Tuyển chọn các chủng VSV có khả năng tích lũy, chuyển hóa Pb, Cd, As, Hg cao
ở vùng nghiên cứu ..................................................................................................................... 83
3.4. Khả năng chịu đựng ô nhiễm và hấp thụ KLN của thực vật ...............................86
3.5. Khả năng xử lý ô nhiễm KLN của thực vật. .........................................................96
3.5.1. Khả năng xử lý ô nhiễm KLN của cây đậu bắp............................................96
3.5.2. Khả năng xử lý ô nhiễm KLN của cây đậu rồng ..........................................99
3.5.3. Khả năng xử lý ô nhiễm KLN của cây Rau ngót .......................................102
3.5.4. Khả năng xử lý ô nhiễm KLN của cây dọc mùng .....................................104
3.6. Khả năng dùng thực vật để xử lý ô nhiễm KLN trong bùn ...............................107
3.6.1. Khả năng sinh trưởng của cây Kèo nèo trong mùn ô nhiễm KLN .......................107
3.6.2. Sự thay đổi KLN trong bùn bị ô nhiễm KLN sau trồng kèo nèo ..........................111
3.7. Khả năng xử lý ô nhiễm KLN của thực vật và VSV ở điều kiện đồng ruộng..112
3.7.1. Kết quả thí nghiệm trên cây đậu bắp .........................................................................113
3.7.2. Kết quả thí nghiệm trên cây dọc mùng......................................................................116
3.7.3. Đánh giá khả năng xử lý bùn bị ô nhiễm KLN của thực vật và VSV ..................118
3.8. Khả năng giảm thiểu KLN trong đất bằng giải pháp dùng thực vật để xử lý ô
nhiễm KLN ..................................................................................................................121
3.8.1. Hàm lượng KLN trong đất dưới ảnh hưởng của biện pháp sinh học ...................121
3.8.2. Dự đoán thời gian khả năng phục hồi đất sau khi áp dụng các cây trồng đa mục
đích hấp thụ KLN ....................................................................................................................123
3.9. Kết quả xây dựng và thử nghiệm mô hình ứng dụng thực vật để xử lý ô nhiễm
KLN trong đất ..............................................................................................................127
3.9.1. Mô hình ứng dụng biện pháp sinh học xử lý ô nhiễm KLN trong đất .................127
3.9.2. Mô hình ứng dụng biện pháp sinh học xử lý ô nhiễm KLN trong bùn ................129

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................. 130
1. Kết luận ....................................................................................................................130
2. Kiến nghị ..................................................................................................................131
DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN
ÁN ........................................................................................................................................... 132
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 133
PHỤ LỤC……………………………………………………………………....…146


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

AMF

Arbuscular Mycorrhizal Fungi

BD

Bình Dương

BH

Bỏ hóa

BVTV

Bảo vệ thực vật

BYT

Bộ Y tế

BR-VT

Bà Rịa - Vũng Tàu

CP

Chế phẩm

CP. VSV

Chế phẩm vi sinh vật

CT

Công thức

ĐC

Đối chứng

ĐN

Đồng Nai

ĐNB

Đông Nam Bộ

KLN

Kim loại nặng

HTKLN

Hấp thụ kim loại nặng

MH

Mô hình

NT

Nghiêm trọng

HNT

Hơi nghiêm trọng

RNT

Rất nghiêm trọng

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

RAT

Rau an toàn

SXTT

Sản xuất thông thường

VSV

Vi sinh vật

XLKLN

Xử lý kim loại nặng

XLTV

Xử lý bằng thực vật

XLVSV

Xử lý bằng vi sinh vật


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Một số loài thực vật có khả năng tích lũy KLN cao ............................23

Bảng 2.1. Tổng hợp hiện trạng sử dụng đất năm 2015 xã Vĩnh Lộc B ...............40
Bảng 2.2. Các công thức thí nghiệm ....................................................................43
Bảng 2.3. Các công thức thí nghiệm (TN 5) ........................................................44
Bảng 2.4. Công thức thí nghiệm (TN 6) ..............................................................45
Bảng 2.5. Công thức thí nghiệm (TN 7) ..............................................................46
Bảng 2.6. Công thức thí nghiệm (TN 8, 9) ..........................................................47
Bảng 2.7. Công thức thí nghiệm (TN 10) ............................................................47
Bảng 2.8. Công thức thí nghiệm (TN 11) ............................................................48
Bảng 2.9. Thang đánh giá mức độ ô nhiễm KLN theo chỉ số Nemerow .............49
Bảng 2.10. Mô hình ứng dụng biện pháp sinh học để xử lý ô nhiễm KLN trong
đất .........................................................................................................................50
Bảng 2.11. Mô hình ứng dụng biện pháp sinh học xử lý ô nhiễm KLN trong bùn
..............................................................................................................................50
Bảng 2.12. Các phương pháp phân tích KLN trong đất, trong nước và trong rau
..............................................................................................................................51
Bảng 3.1. Diện tích, năng suất, sản lượng rau ở các tỉnh nghiên cứu ..................52
Bảng 3.2. Tổng hợp kết quả phân tích KLN trong đất trồng rau ở ĐNB ............56
Bảng 3.3. Hàm lượng KLN trong đất trồng rau điều tra ở ĐNB .........................57
Bảng 3.4. Giá trị chỉ số Nemerow riêng lẻ (Pi) của các KLN trong đất trồng rau ở ĐNB
..............................................................................................................................60
Bảng 3.5. Giá trị chỉ số Nemerow (PI/Pi) trong đất trồng rau ở ĐNB ................61
Bảng 3.6. Hàm lượng KLN trong bùn điều tra ở vùng trồng rau ĐNB ...............62
Bảng 3.7. Giá trị chỉ số Nemerow (Pi) của các KLN trong bùn ở ĐNB .............64
Bảng 3.8. Giá trị trung bình chỉ số Nemerow trong bùn ở vùng trồng rau ĐNB 65
Bảng 3.9. Hàm lượng KLN trong nước tưới ở vùng trồng rau điều tra tại ĐNB 66
Bảng 3.10. Giá trị chỉ số Nemerow (PI) của các KLN trong nước tưới ở ĐNB..67


Bảng 3.11. Hàm lượng KLN trong rau ở ĐNB điều tra.......................................68
Bảng 3.12. Giá trị chỉ số Nemerow (PI) trong rau ở vùng ĐNB .........................69

Bảng 3.13. Khả năng tích lũy KLN của 10 loài thực vật tuyển chọn ..................76
Bảng 3.14. Số lượng bào tử nấm công sinh Mycorhiza trong đất .......................79
Bảng 3.15. Tỷ lệ xâm nhiễm nấm cộng sinh Mycorhiza trong rễ thực vật..........80
Bảng 3.16. Kết quả so sánh trình tự ADN các vi sinh vật nghiên cứu với trình tự ADN
..............................................................................................................................82
Bảng 3.17. Khả năng tích lũy KLN của cây đậu bắp ở các nồng độ khác nhau ..87
Bảng 3.18. Khả năng tích lũy KLN của cây đậu rồng ở các nồng độ khác nhau 89
Bảng 3.19. Khả năng tích lũy KLN của cây rau ngót ở các nồng độ khác nhau .91
Bảng 3.20. Khả năng tích lũy KLN của cây dọc mùng ở các nồng độ khác nhau.
..............................................................................................................................93
Bảng 3.21. Hàm lượng KLN trong đất trước và sau thí nghiệm trồng cây đậu bắp
(mg/kg đất khô) (TN 1) .......................................................................................97
Bảng 3.22. Hàm lượng KLN trong đất trước và sau thí nghiệm trồng cây đậu
rồng (ppm đất khô) (TN 2) .................................................................................100
Bảng 3.23. Hàm lượng KLN trong đất trước và sau thí nghiệm trồng cây rau
ngót (ppm đất khô) (TN 3). ................................................................................103
Bảng 3.24. Hàm lượng KLN trong đất trước và sau thí nghiệm trồng cây dọc
mùng (ppm đất khô) (TN 4) ...............................................................................105
Bảng 3.25. Năng suất và hàm lượng KLN trong cây kèo nèo trồng trên bùn bị ô
nhiễm kim loại khác nhau (TN 5) ......................................................................108
Bảng 3.26. Hàm lượng KLN tổng số trong bùn trước và sau thí nghiệm với cây kèo
nèo (mg/kg bùn khô) (TN 6) ..............................................................................112
Bảng 3.27. Hàm lượng Pb trong cây đậu bắp sau thí nghiệm............................113
Bảng 3.28. Hàm lượng Cd trong cây đậu bắp sau thí nghiệm ...........................114
Bảng 3.29. Hàm lượng As trong cây đậu bắp sau thí nghiệm ...........................115
Bảng 3.30. Hàm lượng Hg trong cây đậu bắp sau thí nghiệm ...........................115


Bảng 3.31. Ảnh hưởng của chế phẩm VSV đến các yếu tố cấu thành năng suất và
năng suất đậu bắp trên đất nhiễm KLN ..............................................................116

Bảng 3.32. Hàm lượng chì tích lũy trong cây dọc mùng sau thí nghiệm ..........117
Bảng 3.33. Hàm lượng cadimi tích lũy trong cây dọc mùng sau thí nghiệm ....117
Bảng 3.34. Hàm lượng asen tích lũy trong cây dọc mùng sau thí nghiệm ........118
Bảng 3.35. Hàm lượng thủy ngân tích lũy trong cây dọc mùng sau thí nghiệm118
Bảng 3.36. Hàm lượng chì tích lũy trong cây kèo nèo sau thí nghiệm ..............119
Bảng 3.37. Hàm lượng cadimi tích lũy trong cây kèo nèo sau thí nghiệm ........120
Bảng 3.38. Hàm lượng asen tích lũy trong cây kèo nèo sau thí nghiệm............120
Bảng 3.39. Hàm lượng thủy ngân tích lũy trong cây kèo nèo sau thí nghiệm ...121
Bảng 3.40. Hàm lượng KLN trong đất sau 2 năm thí nghiệm ...........................122
Bảng 3.41. Hàm lượng KLN trong bùn sau 2 năm thí nghiệm ..........................122
Bảng 3.42. Các hệ số a, b tính từ thực nghiệm ..................................................124
Bảng 3.43. Thời gian khả năng phục hồi KLN về giá trị ở đất nền, sau khi áp
dụng các cây trồng đa mục đích hấp thụ KLN ...................................................124
Bảng 3.44. Hàm lượng KLN trong cây đậu bắp sau mô hình............................127
Bảng 3.45. Hàm lượng KLN trong đất sau mô hình trồng cây đậu bắp (ppm) .127
Bảng 3.46. Hàm lượng KLN trong cây dọc mùng sau mô hình (ppm) .............128
Bảng 3.47. Hàm lượng KLN trong đất sau mô hình trồng cây dọc mùng (ppm)
............................................................................................................................128
Bảng 3.48. Hàm lượng KLN trong cây kèo nèo sau mô hình, (ppm) ................129
Bảng 3.49. Hàm lượng KLN trong đất sau mô hình trồng cây kèo nèo, (ppm) 129


DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1. Các tỉnh điều tra khảo sát của đề tài.....................................................38
Hình 2.2. Địa điểm khu thí nghiệm ......................................................................39
Hình 3.1. Hiện trạng ruộng trồng đậu bắp vùng điều tra .....................................53
Hình 3.2. Khu vực chuyên canh cải xanh ............................................................53
Hình 3.3. Khu vực chuyên canh rau muống.........................................................54
Hình 3.4. Cây Ô rô ...............................................................................................70

Hình 3.5. Cây Kèo nèo .........................................................................................71
Hình 3.6. Cây Rau rút ..........................................................................................71
Hình 3.7. Cây Bình bát .........................................................................................72
Hình 3.8. Cây đậu bắp ..........................................................................................72
Hình 3.9. Cây Đậu rồng .......................................................................................73
Hình 3.10. Cây Dọc mùng....................................................................................74
Hình 3.11. Cây Sen ..............................................................................................74
Hình 3.12. Cây Cà rốt ..........................................................................................75
Hình 3.13. Cây Rau ngót ......................................................................................75
Hình 3.14. Hệ số tích lũy sinh học của một số cây trồng tuyển chọn ..................78
Hình 3.15. Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của KLN đối với cây đậu bắp ..............88
Hình 3.16. Thí nghiệm ảnh hưởng của KLN đối với cây đậu bắp .......................88
Hình 3.17. Thí nghiệm ảnh hưởng của KLN đối với cây đậu rồng .....................92
Hình 3.18. Thí nghiệm ảnh hưởng của KLN đối với cây dọc mùng ...................92
Hình 3.19. Hàm lượng Chì trong đất trước và sau trồng cây Đậu bắp ................98
Hình 3.20. Hàm lượng Cadimi trong đất trước và sau trồng cây Đậu bắp ..........99
Hình 3.21 Hàm lượng Pb và As tổng số trong đất thí nghiệm trồng Đậu rồng 101
Hình 3.22. Hàm lượng Pb và As dễ tiêu trong đất thí nghiệm trồng Đậu rồng .101
Hình 3.23. Hàm lượng Cd và Hg tổng số trong đất thí nghiệm trồng rau ngót .102
Hình 3.24. Hàm lượng Cd và Hg dễ tiêu trong đất thí nghiệm trồng rau ngót ..104
Hình 3.25. Thí nghiệm ảnh hưởng của KLN đối với cây dọc mùng .....................106


Hình 3.26. Hàm lượng Pb và As tổng số trong đất thí nghiệm trồng dọc mùng....106
Hình 3.27. Hàm lượng Cd và Hg dể tiêu trong đất thí nghiệm trồng dọc mùng....107
Hình 3.28. Thí nghiệm ảnh hưởng của KLN đối với cây kèo nèo .....................109
Hình 3.29. Thí nghiệm đồng ruộng nghiên cứu ảnh hưởng của KLN đối với cây
đậu bắp ...............................................................................................................113
Hình 3.30. Thí nghiệm đồng ruộng nghiên cứu ảnh hưởng của KLN đối với cây
kèo nèo ...............................................................................................................119

Hình 3.31. Dự báo thời gian phục hồi Chì (Pb) trong đất bằng thực vật ...........125
Hình 3.32. Dự báo thời gian phục hồi cadimi (Cd) trong đất bằng thực vật .....125
Hình 3.33. Dự báo thời gian phục hồi Asen (As) trong đất bằng thực vật ........126
Hình 3.34. Dự báo thời gian phục hồi Thủy ngân (Hg) trong đất bằng thực vật
............................................................................................................................126
Hình 3.35. Thí nghiệm đồng ruộng nghiên cứu ảnh hưởng của KLN đối với cây
dọc mùng ............................................................................................................128


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Nhu cầu về rau quả ngày càng cao trong nước và quốc tế, đã thúc đẩy ngành
sản xuất rau quả của Việt Nam phát triển mạnh với tốc độ nhanh. Chỉ trong 10 năm
gần đây, diện tích rau cả nước tăng từ 635,1 nghìn ha (2005) lên 900 nghìn ha, sản
lượng tăng lên tương ứng 15 triệu tấn [4, 5]. Năm 2015, rau quả Việt Nam đã có mặt
tại hơn 60 quốc gia và vùng lãnh thổ. Kim ngạch xuất khẩu tăng hơn 7 lần, đạt 1,8 tỷ
USD. Đến tháng 10 năm 2016 xuất khẩu rau quả trên 1,99 tỷ USD [4, 5, 6].
Vùng Đông Nam Bộ là một trong những vùng rau lớn của nước ta, là nơi
cung cấp rau quả chính cho các thành phố lớn: TP. Hồ Chí Minh, TP. Biên Hòa, các
khu công nghiệp tại các tỉnh Đồng Nai, Bình Dương… Năm 2005, diện tích trồng
rau của cả vùng có 68,3 nghìn ha với sản lượng 777 nghìn tấn thì năm 2018 có diện
tích là 60 nghìn ha và sản lượng là 1.093,7 nghìn tấn [4, 7]. Tuy nhiên, sản xuất
nông nghiệp nói chung, rau quả nói riêng đang đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi
trường canh tác, nguy cơ hạn chế đến sản xuất và phát triển nông sản an toàn, đặc
biệt là môi trường đất, nước trồng rau.
Vùng Đông Nam Bộ đang phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm nguồn nước do sự
gia tăng lượng nước thải từ các khu công nghiệp, sinh hoạt, y tế, nông nghiệp…
vùng Đông Nam Bộ là vùng phát sinh lượng nước thải công nghiệp lớn nhất trong 6
vùng kinh tế của cả nước (chiếm 50%). Tính trên toàn bộ lưu vực sông Đồng Nai có
114 khu công nghiệp, tuy nhiên mới chỉ có 79 khu công nghiệp có hệ thống xử lý

nước thải, còn lại các khu công nghiệp đều xả nước thải trực tiếp ra sông. Mặt
khác, nguồn nước thải từ hoạt động y tế trong vùng được xem là nguồn thải độc hại,
nếu không hoặc xử lý không triệt để trước khi thải ra môi trường. Đây là những
nguồn gây ô nhiễm môi trường đất và nước. [114].
Trong ô nhiễm đất sản xuất nông nghiệp, nước tưới ô nhiễm kim loại nặng
(KLN) đã và đang trở thành mối quan tâm đặc biệt của nhiều quốc gia trên thế giới.
Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp, dịch vụ, nông nghiệp thì quy mô
và cường độ ô nhiễm KLN cũng ngày càng gia tăng. Do đó, việc nghiên cứu, tìm
1


kiếm các phương pháp xử lý kim loại nặng trong đất, góp phần cải tạo ô nhiễm môi
trường đất là hết sức cần thiết, nhất là khi xu thế tài nguyên đất trên thế giới đang bị
suy giảm nhanh chóng về diện tích và chất lượng, đe dọa đến an toàn lương thực,
thực phẩm và sự phát triển bền vững.
Hiện nay trên thế giới và Việt Nam đã áp dụng nhiều phương pháp khác nhau
nhằm xử lý KLN trong đất như: Công nghệ rửa đất, công nghệ cố định tại chỗ,...
Tuy nhiên, các phương pháp này đều có chi phí cao, chỉ phù hợp với quy mô nhỏ
trong khi tình trạng ô nhiễm đất lại xảy ra trên diện rộng. Do đó, hiệu quả của việc
áp dụng các phương pháp trên là không cao.
Cùng với quá trình phát triển các khu công nghiệp, đô thị và mở rộng các
vùng chuyên canh rau ở ĐNB thì quy mô và cường độ ô nhiễm KLN trong đất ngày
càng gia tăng. Vì vậy, việc thực hiện đề tài: “Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm kim
loại nặng trong đất vùng chuyên canh rau Đông Nam Bộ và thí nghiệm mô hình xử
lý ô nhiễm bằng thực vật” là hết sức cần thiết nhằm góp phần xác định cơ sở khoa
học và thực tiễn cho việc phát triển và ứng dụng cơ chế của công nghệ thực vật và
VSV xử lý ô nhiễm KLN trong đất – công nghệ được đánh giá rất cao ở các nước
phát triển, nhưng đang còn khá mới mẻ ở Việt Nam.
2. Mục tiêu của đề tài
- Đánh giá thực trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất, nước trên ở vùng

chuyên trồng rau ở Đông Nam Bộ.
- Xác định được loài thực vật có khả năng tích lũy, chuyển hóa KLN (As, Cd,
Pb, Hg), giảm thiểu ô nhiễm KLN trong đất;
- Xây dựng quy trình ứng dụng biện pháp thực vật giảm thiểu ô nhiễm KLN
cho đất trồng rau tại một số vùng chuyên canh ở ĐNB;
- Xây dựng được mô hình ứng dụng thực vật (biện pháp sinh học) giảm thiểu
ô nhiễm KLN cho đất trồng rau tại một số vùng chuyên canh ở ĐNB.
3. Phạm vi nghiên cứu
3.1. Tiêu chí xác định địa điểm nghiên cứu
- Điểm nghiên cứu phải là địa phương có diện tích rau chuyên canh đủ lớn, có
khả năng cung cấp cho các thành phố, các đô thị và khu công nghiệp và xuất khẩu;
2


- Vùng nghiên cứu chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước thải sinh hoạt và nước
thải công nghiệp gây ô nhiễm đất và nước trong quá trình canh tác rau.
3.2. Địa điểm nghiên cứu
Địa điểm nghiên cứu gồm 4 tỉnh/thành phố là: thành phố Hồ Chí Minh, tỉnh
Đồng Nai, tỉnh Bình Dương và tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
4.1. Ý nghĩa khoa học
- Đã góp phần bổ sung vào danh mục các loài thực vật có khả năng hấp thụ
KLN cao;
- Đã xây dựng được cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu và ứng dụng công
nghệ sinh học xử lý ô nhiễm KLN trong đất, nước vùng chuyên canh rau ở ĐNB
bằng thực vật.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn
Luận án đã đánh giá được thực trạng ô nhiễm KLN trong đất vùng chuyên
canh rau ĐNB và đưa ra được giải pháp kỹ thuật sinh học xử lý ô nhiễm KLN bằng
thực vật. Luận án không chỉ đóng góp hiệu quả trong việc giảm thiểu ô nhiễm môi

trường đất, nước tại vùng chuyên canh rau ở ĐNB, mà còn nâng cao chất lượng rau
thương phẩm, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế cho người trồng rau, đồng thời
bảo vệ sức khoẻ cho người trồng cũng như người sử dụng rau.
5. Những đóng góp mới của đề tài
- Tuyển chọn được một số loài thực vật đa mục đích có khả năng hút thu, tích
lũy KLN cao, từ đó chọn được 2 loài thực vật trên cạn là Đậu bắp và Dọc mùng; 1
loài thực vật sống dưới nước là Kèo nèo có khả năng hút thu KLN cao vừa có giá trị
làm thực phẩm. Đã đưa ra quy trình công nghệ sinh học (sử dụng thực vật, kết hợp
với VSV) giảm thiểu ô nhiễm KLN trong đất trồng rau, hướng tới sản xuất rau an
toàn;
- Đã tính toán được khả năng hồi phục của đất trở về môi trường nền ban đầu,
khi áp dụng các cây trồng đa mục đích hấp thụ KLN thì thời gian phục hồi nhanh
nhất từ 4 - 6 năm, chậm nhất từ 41 - 50 năm tùy thuộc từng đối tượng nghiên cứu.

3


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về ô nhiễm đất và ô nhiễm kim loại nặng trong đất
1.1.1. Khái niệm về ô nhiễm đất
Ô nhiễm đất được xem là tất cả các hiện tượng làm nhiễm bẩn môi trường đất
bởi các tác nhân gây ô nhiễm. Đất bị ô nhiễm có chứa một số độc tố, chất có hại cho
cây trồng vượt quá nồng độ đã được quy định... 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, chất dẻo, nilông,
kim loại, amiăng phát sinh từ các nguồn thải công nghiệp đưa vào đất; các loại hoá
chất độc hại sinh ra do sự phân huỷ các loại hoá chất sử dụng trong nông nghiệp,
trong chiến tranh hoá học... ngấm vào đất, [19, 31].
Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh của công nghiệp, tốc độ đô thị hóa
diễn ra ngày càng nhanh, vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng,

nguyên nhân là do khí thải từ các nhà máy, các xe cơ giới làm ô nhiễm bầu không
khí, chất thải từ các nhà máy và khu dân cư đô thị làm ô nhiễm nguồn nước, không
khí. Khi nước bị ô nhiễm thì đất cũng bị ô nhiễm theo.
Ô nhiễm đất còn dẫn đến ô nhiễm các môi trường khác như nước ngầm, nước
mặt, không khí. Chất ô nhiễm có thể hoà tan, 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, khi
đất ô nhiễm cũng có thể trở thành nguồn gây ô nhiễm đối với nước và không khí. Ô
nhiễm đất không những làm giảm khả năng sản xuất của đất mà còn ảnh hưởng
tới thực vật, động vật và người - một số nguyên tố vi lượng hoặc siêu vi lượng có
tính độc hại tích lũy lại trong nông sản, đi vào chuỗi thức ăn gây tác hại nghiêm
trọng đối với động vật và con người, [52, 112].
Chính vì sự nguy hại của ô nhiễm đất mà ngày càng có nhiều nghiên cứu
về biện pháp quản lý, giảm thiểu, tiến đ ế n loại bỏ yếu tố ô nhiễm khỏi đất. Mỗi
phương pháp xử lý ô nhiễm có ưu và nhược điểm riêng, tùy từng điều kiện cụ
thể cũng như nguyên nhân gây nên ô nhiễm mà áp dụng cho phù hợp. Như vậy, lựa
4


chọn biện pháp xử lý ô nhiễm đất là bước đi quan trọng không chỉ với mục tiêu
phục hồi các vùng đất đã bị ô nhiễm, mà còn đảm bảo nhiều lợi ích trên phương
diện kinh tế, xã hội.
1.1.2. Kim loại nặng và ô nhiễm kim loại nặng trong đất
Thuật ngữ “Kim loại nặng” được từ điển hóa học định nghĩa là các kim loại
có tỷ trọng lớn hơn 4,5 g/cm3. Trong tự nhiên có hơn 70 nguyên tố KLN. Đối với
các nhà độc tố học, thuật ngữ “Kim loại nặng” chủ yếu dùng để chỉ các kim loại có
nguy cơ gây nên các vấn đề môi trường bao gồm: As, Cd, Pb, Cu, Zn, Hg, Ni, Mn,
Cr... Theo cơ quan thống kê các chất độc và bệnh Hoa Kỳ (ATSDR) và Cơ quan bảo
vệ Môi trường của Mỹ (US EPA), trong số này, As, Cd, Pb, và Hg nằm trong nhóm
20 chất nguy hại hàng đầu [85].

Một số kim loại là thành phần thiết yếu của các enzym, protein hô hấp và
trong các cấu trúc của cơ thể sinh vật, đó là các nguyên tố vi lượng như: Fe, Zn, Cu,
Mn, Mo... Tuy nhiên, ở hàm lượng quá cao hay quá thấp của các nguyên tố cần thiết
này đều là điều kiện bất lợi với cơ thể sinh vật. Sự tích tụ KLN trong môi trường đất,
nước gây nguy hiểm cho sức khoẻ con người và các hệ sinh thái. Theo nhiều nghiên
cứu, tích tụ KLN trong cơ thể con người có thể gây ra một số rối loạn bao gồm các
bệnh về tim mạch, ung thư, suy giảm nhận thức, thiếu máu mãn tính, tổn thương
thận, hệ thần kinh, não, da và xương [93].
KLN tồn tại trong đất thông qua các quá trình tự nhiên và nhân tạo, gây ra
nhiều tác động độc hại đối với hoạt động sinh học đất do đó ảnh hưởng không nhỏ
đến các quá trình chuyển hóa trao đổi chất cũng như chức năng của hệ sinh thái [31].
1.1.3. Các dạng tồn tại của As, Cd, Pb, Hg trong đất và nước
1.1.3.1. As, Cd, Pb, Hg trong đất
* Asen (As) trong đất
Asen tồn tại dưới dạng hợp chất chủ yếu như arsenit (AsO43-) trong điều kiện
ôxy hoá. Chúng bị hấp phụ mạnh bởi các khoáng sét, sắt, mangan ôxyt hoặc
hyđrôxyt và các chất hữu cơ. Trong các đất chua, As có nhiều ở dạng arsenit với sắt
và nhôm (FeAsO4; AlAsO4). Ở các đất kiềm và đất cácbonat, Asen có nhiều ở dạng
Ca3(AsO4)2. Asen có xu hướng được tích tụ trong quá trình phong hóa, trên mặt cắt
5


của vỏ phong hóa và trong đất As thường tồn tại ở phần trên (0 - 1,5m) do bị hấp
phụ bởi vật liệu hữu cơ, keo hyđrôxyt sắt và sét. Trong điều kiện khí hậu khô các
hợp chất của As thường tồn tại dưới dạng ít linh động, còn trong điều kiện khí hậu
ẩm ướt các hợp chất của asen sufua bị hòa tan và bị rửa trôi. Lượng As trong đất
chuyển vào nước khoảng 5 - 10% tổng lượng As trong đất, [46, 66].
* Cadimi (Cd) trong đất
Cadimi tồn tại ở dạng các hợp chất không tan như CdO, CdCO3, Cd3(PO4)2
trong điều kiện oxi hóa. Trong các điều kiện khử (Eh ≤ - 0,2V), Cd tồn tại nhiều

dưới dạng CdS. Trong các đất chua, Cd tồn tại ở dạng linh động hơn (Cd2+). Tuy
nhiên, nếu đất có nhiều sắt, nhôm, mangan, chất hữu cơ thì Cd bị chúng liên kết làm
giảm khả năng linh động của Cd. Thông thường Cd tồn tại trong đất ở dạng hấp phụ
trao đổi chiếm 20 - 40%, dạng các hợp chất cacbonat là 20%, hidroxit và oxit là
20%. Phần liên kết với các hợp chất hữu cơ chiếm tỉ lệ nhỏ [61, 79].
* Chì (Pb) trong đất
Chì (Pb) chủ yếu tồn tại ở dạng hóa trị 2 và được chia ra thành 10 dạng: hoà
tan trong nước, trao đổi, cacbonat, dạng dễ khử, phức liên kết với chất hữu cơ, kết
hợp với oxit Fe ở dạng vô định hình, kết hợp với oxit Fe ở dạng tinh thể, dạng sunfit
và các dạng còn lại. Trạng thái tồn tại của Pb trong đất phụ thuộc rất nhiều vào pH
của đất, khi pH đất thấp thì khả năng di động của Pb tăng và ngược lại khi pH đất
cao thì Pb bị cố định dưới dạng kết tủa Pb(OH)2 [11].
* Thuỷ ngân (Hg) trong đất
Thủy ngân (Hg) tồn tại dưới dạng nguyên tố, các hợp chất hữu cơ và vô cơ,
phổ biến nhất là dạng nguyên tố (kim loại), Clorit thủy ngân và metyl thủy ngân.
Thủy ngân hóa trị 1 và 2 là 2 dạng bền vững trong điều kiện oxi hóa. Trong điều
kiện khử, Hg vô cơ hoặc hữu cơ dễ dàng bị khử thành Hg nguyên tố, sau đó bị
chuyển hóa thành dạng alkyl hóa. Hg hữu cơ và vô cơ có thể bị chuyển hóa thành
dạng alkyl hóa dưới tác dụng của VSV, ví dụ như VSV khử lưu huỳnh và cũng có
thể hình thành Hg nguyên tố khi metyl Hg bị demetyl hóa hoặc các hợp chất Hg2+ bị
khử. Trong môi trường axit (pH<4), metyl Hg chiếm ưu thế trong khi ở môi trường
kiềm chủ yếu tồn tại các hợp chất của HgS, [47].
6


1.1.3.2. Các dạng tồn tại của As, Cd, Pb, Hg trong nước
* Asen trong nước:
Asen có mặt trong nước tự nhiên với nồng độ thấp, chỉ khoảng vài 1µg/L
hoặc nhỏ hơn. Nồng độ asen trong nước biển ở khoảng 1 - 8µg/L, trong nước ngọt
không ô nhiễm là 1 - 10µg/L và tăng cao đến 100 – 5.000µg/L tại những vùng có

khoáng hóa sulfur và vùng mỏ. Trong nước, asen thường tồn tại ở dạng asenat
(As(V)) hoặc asenit (As(III)). Hàm lượng asen trong nước ngầm thường là 1 2µg/L. Ở những vùng có đá núi lửa và các cặn khoáng sulfur, hàm lượng asen đo
được có khi cao hơn 3.000µg/L. Kết quả khảo sát chất lượng nước ngầm cho thấy
các khu vực có tầng ngậm nước được phát hiện bị ô nhiễm asen với nồng độ trên
50µg/L như: Ấn Độ, Bangladesh, Nepal, Myanmar, Cambodia, Trung Quốc, Đài
Loan, Việt Nam, Hungary, Rumania, Argentina, Chile, Mexico và nhiều vùng trên
nước Mỹ. Từ những năm 1999 trở lại đây tại Việt Nam đã tiến hành những khảo sát
về tình trạng ô nhiễm asen ở quy mô rộng hơn, mang tính hệ thống hơn. Kết quả cho
thấy tình trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm ở Việt Nam được khẳng định là hiện
thực và hiện tượng này tương đối phổ biến ở các vùng đồng bằng thuộc lưu vực 2
sông: sông Hồng và sông Mê Kông, [106].
* Cadimi trong nước:
Cd tồn tại chủ yếu ở dạng hoá trị 2, rất dễ bị thuỷ phân trong môi trường
kiềm. Ngoài dạng hợp chất vô cơ, Cd liên kết với các hợp chất hữu cơ đặc biệt là
axit humic tạo thành phức chất có khả năng hấp phụ tốt trên các hạt sét, chiếm 60 75% nồng độ tổng số trong nước.
Trong nước thiên nhiên, cadimi tồn tại chủ yếu hóa trị 2, gồm cả dạng các
hợp chất vô cơ và hữu cơ. Độ hòa tan của nó giảm khi tăng pH và độ kiềm [108].
* Chì trong nước:
Chì (Pb) trong nước có 3 dạng tồn tại là hoà tan, lơ lửng ở dạng keo và phức
chất. Trong môi trường nước, tính năng của hợp chất chì được xác định qua độ tan.
Độ tan của chì phụ thuộc vào pH và các yếu tố như hàm lượng ion khác trong nước
và điều kiện ôxy hoá khử. Trong nước mặt sử dụng cho nông nghiệp nếu pH = 7, Pb
nằm dạng ở keo. Nhờ tác dụng ngoại lực của chất hữu cơ mà các phức keo của chì ở
7


dạng Pb(CH3)32+, Pb(CH3)4 và Pb(CH3)22+ thường lắng đọng ở bùn cặn đáy kênh
mương, ruộng. Pb trong nước tự nhiên chủ yếu tồn tại dưới dạng hoá trị 2.
Chì thường không hòa tan trong nước ở điều kiện bình thường. Tuy nhiên chì
bị hòa tan trong nước dưới dạng PbCO3 hoặc Pb(CO3)22-. Chì thường được bó chặt

với sulphur trong sulphide (S2-), hoặc với phốt pho dạng PO43-, [113].
* Thủy ngân (Hg) trong nước
Thủy ngân trong nước thường tồn tại với hàm lượng rất nhỏ (phụ thuộc vào
loại đá mà nước ngầm hoặc nước mặt chảy qua), trong nước tinh khiết là 70 µg/l. Hg
vô cơ tồn tại trong không khí có thể lắng đọng xuống nước và dễ dàng bị chuyển
sang dạng metyl thủy ngân, từ đó tích lũy vào trong cơ thể động vật thủy sinh.
Hàm lượng thủy ngân trong nước mưa dao động từ 5 – 100ng/L. Hàm lượng
thủy ngân tự nhiên trong nước ngầm và nước bề mặt thường < 0,5μg/L, [111].
1.2. Các nguồn gây ô nhiễm KLN trong đất và nước
1.2.1. Nguồn gây ô nhiễm KLN trong đất
Quá trình khoáng hoá và các hoạt động của con người là 2 nguồn chính cung
cấp KLN vào trong môi trường đất. Đá mẹ có vai trò quan trọng trong việc tích lũy
các KLN trong đất, tùy thuộc vào các loại đá mẹ khác nhau mà các đất được hình
thành có chứa hàm lượng tố KLN khác nhau. Trong đất, hàm lượng Pb: 2 – 300 ppm
(trung bình là 19 ppm); As: 0,1 – 40 ppm (trung bình là 6 ppm); Cd: 0,01 – 2 ppm
(trung bình là 0,35 ppm) và Hg: 0,01 - 0,5 ppm (trung bình là 0,06 ppm) [11].
Theo Zueng (2007), nguồn ô nhiễm KLN do con người được chia thành 5
nhóm chính: (1) Quá trình khai thác và chế biến khoáng sản (As, Cd, Pb và Hg); (2)
Hoạt động công nghiệp (As, Cd, Hg, Ni, Zn, Cr, Cu, Co); (3) Lắng đọng từ khí
quyển (As, Cd, Cr, Cu, Pb, Hg, U); (4) Hoạt động nông nghiệp (As, Cd, Cu, Pb, Hg,
Se, U, Zn); và (5) Chất thải (As, Cd, Cr, Cu, Pb, Hg, Zn) [107].
Các nguồn gây ô nhiễm liên quan đến các KLN có thể kể đến như sau:
Asen:
- Các hoạt động tự nhiên, bao gồm hoạt động núi lửa, các chất khoáng hòa tan
- đặc biệt vào nước ngầm; Hoạt động của con người như khai thác mỏ, luyện kim,
đốt nhiên liệu hoá thạch, sản xuất và sử dụng thuốc trừ sâu, và xử lý gỗ bằng chất
bảo quản; Sử dụng nước thải, nước giếng làm nước tưới [71].
8

Cadimi: Cadimi xâm chiếm đất nông nghiệp từ khí quyển và từ việc sử dụng
phân bón phosphate và bùn thải. Ở các khu vực bị ô nhiễm nặng, việc bụi mang
cadimi có thể gây ra một tỷ lệ đáng kể ô nhiễm cây trồng và sự phơi nhiễm của con
người thông qua hít phải và ăn phải [71].
Chì: Chì trong môi trường có nhiều nguồn, bao gồm xăng, quá trình công
nghiệp, sơn, hàn trong ngành thực phẩm đóng hộp và đường ống dẫn nước. Nó có
thể ảnh hưởng đến sức khoẻ con người thông qua một số con đường, bao gồm không
khí, bụi gia dụng, bụi đường phố, đất, nước và thực phẩm, [37, 39].
Hầu hết các lớp đất mặt ở những khu vực có người ở trên toàn cầu đều có
hàm lượng chì cao hơn đất tự nhiên. Xăng dầu có chứa chì là nguồn gây ô nhiễm chì
chính. Khí thải cũng là các nguồn ô nhiễm chì trong đất và không khí xung quanh,
chì cũng có thể được hấp thu từ không khí và được tích tụ trong đất và bụi. [110].
1.2.2. Nguồn gây ô nhiễm KLN trong nước
Nhiễm bẩn KLN trong nước có thể bằng những con đường chính sau: (1)
KLN trong nước thải, bùn thải đổ trực tiếp vào nước; (2) KLN sau khi tồn tại trong
đất sẽ dần dần hoà tan vào trong nước kể cả nước ngầm; và (3) Sự rửa trôi tích đọng
dần dần yếu tố độc từ nơi khác đưa đến [60]. Cadimi phát tán vào môi trường nước
từ nhiều nguồn thải công nghiệp và lượng sử dụng phân bón đặc biệt là phân lân...
Sự nhiễm bẩn Pb là do nguồn thải của công nghiệp in, ắc quy, đúc kim loại, giao
thông... [1]. As xâm nhập vào nước chủ yếu từ nước thải công nghiệp, nông nghiệp,
thuốc BVTV có chứa As như: metylasenic axit, dimetylasinic axit… [2, 24].
1.3. Tình hình ô nhiễm KLN trong đất trên thế giới và ở Việt Nam
1.3.1. Tình hình ô nhiễm KLN trong đất trên thế giới
 Sự ô nhiễm KLN
Đối với các hoạt động nông nghiệp, việc sử dụng phân bón hoá học và thuốc
BVTV trong quá trình sản xuất đã làm gia tăng đáng kể các KLN trong đất. Trong
đó, các loại thuốc BVTV thường chứa As, Hg, Cu, các loại phân bón hoá học chứa
nhiều Cd, Pb, As... Có nhiều loại thuốc diệt nấm, trừ sâu bệnh gây hại cho mùa
màng là các muối KLN rất độc. Ví dụ Clorua thủy ngân và các hợp chất thủy ngân
hữu cơ (thuốc trừ sâu), CuSO4, Na3AsO4 (thuốc diệt vật hại). Trong quá trình sử

9


dụng, một lượng nhất định các hóa chất trên bị rơi xuống đất. Do đặc tính phân hủy
trong đất rất chậm nên chúng tạo ra dư lượng đáng kể trong đất và bị lôi cuốn vào
chu trình đất - nước - cây - động vật - người, gây nên hiện tượng phóng đại sinh học
trong chuỗi thức ăn, [21, 80].
Hiện nay, 40% bùn thải ở Đức, 40% ở Anh được dùng bón cho đất nông
nghiệp. Trong bùn thải, KLN có thể tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau: ion tự do,
cacbonat, các dạng phức hữu cơ tan và không tan. McGrath và Lane nghiên cứu hệ
thống nông nghiệp ở Woburn trong vòng 40 năm cho thấy: sau 20 năm, trên đất tiếp
nhận bùn thải hàng năm, chỉ có < 0,5% lượng KLN có trong bùn thải bón cho đất
được cây trồng sử dụng. Như vậy, một lượng lớn KLN sẽ tích tụ lại trong đất và có
thể gây nên nguy cơ ô nhiễm nguy hiểm, [47, 72, 103].
Nguồn ô nhiễm KLN trong nông nghiệp còn do sử dụng nước thải, gồm: nước
thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt để tưới cho cây. Hàm lượng KLN trong các loại
nước thải này khá cao nên việc dùng các loại nước thải nói trên để tưới lâu ngày sẽ gây
ô nhiễm đất bởi các KLN [17, 42, 91].
Tại Trung Quốc cho thấy hiện nay nước này có gần 2.000 vạn ha đất canh tác
bị ô nhiễm KLN, chiếm gần 20% tổng diện tích đất canh tác, hàng năm thiệt hại tới
1.000 vạn tấn lương thực, trực tiếp gây tổn thất kinh tế hơn 10 tỷ Nhân dân tệ [57].
Công trình nghiên cứu của Kabata và Henryk năm 1985 tại Anh cho thấy hàm
lượng Cd có trong các hoá chất dùng cho sản xuất nông nghiệp như sau: bùn thải 2 1.500 ppm, phân lân 0,1 - 170 ppm, vôi 0,04 - 0,1 ppm, phân đạm 0,05 - 8,5 ppm và
phân chuồng 0,3 - 0,8 ppm (dẫn theo Robinson B.H, 2000) [88].
Tại Anh đã chính thức xác nhận được 300 vùng đất nông nghiệp bị ô nhiễm
với diện tích 1.000 ha, tuy nhiên trên thực tế có tới 50.000 - 100.000 vùng với diện
tích khoảng 10.000 ha. Ở Mỹ có khoảng 25.000 vùng, Hà Lan có 6.000 vùng bị ô
nhiễm cần phải xử lý, [87].
Tại Thái Lan, 154 ruộng lúa ở 8 làng trong khu vực lòng chảo Huay Mae Tao

(huyện Mae Sot, tỉnh Tak), IWMI (The International Water Management Institute):
đất bị nhiễm Cd cao hơn 94 lần so với tiêu chuẩn an toàn Quốc gia [104]. Nồng độ
Cd có trong gạo, tỏi và đậu nành cao hơn mức tiêu chuẩn cho phép của Châu Âu: 0,1
10


- 44 mg Cd/kg gạo, cao hơn tiêu chuẩn là 0,043 mg/kg gạo, trong tỏi và đậu nành,
độ Cd cao hơn khoảng 16 - 126 lần tiêu chuẩn cho phép, [50, 83].
 Ảnh hưởng của ô nhiễm KLN trong đất đến chất lượng nông sản
Ô nhiễm đất bởi KLN có thể dẫn đến mất cân bằng của các loài động, thực vật
bậc thấp trong đất và ảnh hưởng độc hại đến các loài động, thực vật bậc cao. Đặc
biệt, trong môi trường đất bị ô nhiễm KLN với nồng độ cao, thực vật phát triển kém,
độ che phủ bề mặt thấp.
Singh và cộng sự khi nghiên cứu sự hấp thụ Cd của cây đậu trên nền đất chịu
ảnh hưởng của nước thải cho thấy hàm lượng Cd trong cây tỷ lệ với mức độ ô nhiễm
Cd trong bùn thải, nước thải. Sự hút thu của cây trồng cũng có quan hệ tuyến tính với
sự bổ sung Cd vào đất. Sự hút thu Cd vào cây tập trung chủ yếu ở phần rễ cây, ngoài
ra Cd còn bị hút thu qua lá, [92].
Nghiên cứu của Robert T. M, (trích theo Rufes L Chaney et al, 2007) cho thấy:
sự tích lũy Pb cao nhất ở rau ăn lá (rau diếp), vùng đất bị ô nhiễm Pb nặng thì hàm
lượng Pb trong rau diếp lên đến 0,15% tính theo chất khô. Khi có mặt Pb trong dung
dịch dinh dưỡng thì cây có củ có khả năng hút Pb mạnh nhất và sự hút thu này sẽ
tăng lên cùng với nồng độ Pb trong đất và thời gian trồng [90].
Nước nhiễm bẩn As sử dụng tưới lâu dài cho rau cũng làm tích lũy As trong rau.
Theo nghiên cứu của Vijayaraghavan (2008), hàm lượng KLN (Pb, Cd) trong nước
tưới có quan hệ chặt chẽ với hàm lượng của chúng trong rau cải canh [100].
Theo nghiên cứu của Watanabe M. E., (1997), sự tích lũy Cd trong cây phụ
thuộc vào hàm lượng lân bón và lượng Cd có trong phân lân [101].
Sự ô nhiễm Cadimi trong đất lúa khu vực lòng chảo Huay Mae Tao, huyện
Mae Sot, tỉnh Tak - Thái Lan đã đưa đến rủi ro về sức khỏe cộng đồng ăn gạo chủ

yếu từ những cánh đồng này, [83].
1.3.2. Tình hình ô nhiễm KLN trong đất và nước ở Việt Nam
Trần Kông Tấu và Trần Công Khánh (1998), khi nghiên cứu KLN dạng tổng
số và di động ở tầng mặt 0 - 20 cm trên một số loại đất đã chỉ ra 7 độc tố (Co, Cr,
Fe, Mn, Ni, Pb, Zn) chủ yếu trong đất phù sa sông Hồng, sông Cửu Long [30].
Nghiên cứu của Hồ Thị Lam Trà và cộng sự, (2000), cho thấy trong đất phù sa sông
11