(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và khả năng hấp thụ kim loại nặng của một số loài thực vật thuộc xã chỉ đạo, huyện văn lâm, tỉnh hưng yên
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (945.33 KB, 47 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Đỗ Thị Thu Trang
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN
SINH TRƢỞNG VÀ KHẢ NĂNG HẤP THỤ KIM LOẠI NẶNG
CỦA MỘT SỐ LOÀI THỰC VẬT THUỘC XÃ CHỈ ĐẠO,
HUYỆN VĂN LÂM, TỈNH HƢNG YÊN
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Hà Nội, 2016
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Đỗ Thị Thu Trang
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN
SINH TRƢỞNG VÀ KHẢ NĂNG HẤP THỤ KIM LOẠI NẶNG
CỦA MỘT SỐ LOÀI THỰC VẬT THUỘC XÃ CHỈ ĐẠO,
HUYỆN VĂN LÂM, TỈNH HƢNG YÊN
Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
Mã số : 60440301
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Chu Thị Thu Hà
PGS.TS. Nguyễn Kiều Băng Tâm
Hà Nội, 2016
LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành luận văn này, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Chu
Thị Thu Hà - Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam và PGS.TS Nguyễn Kiều Băng Tâm – Khoa Môi trường,
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã hướng dẫn tôi tận tình và tạo mọi điều kiện
để tơi hồn thành tốt luận văn.
Tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo công tác tại bộ môn Sinh thái môi trường,
Khoa Môi trường đã chỉ bảo động viên tơi, giúp tơi có thêm kiến thức và kỹ năng
nghiên cứu.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới lãnh đạo UBND xã Chỉ Đạo
lãnh đạo và tồn thể người dân thơn Đơng Mai đã giúp đỡ tơi rất nhiều trong suốt
q trình làm việc tại địa phương.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn người thân, bạn bè, gia đình đã động
viên và giúp đỡ tơi trong suốt q trình học và thực hiện luận văn.
Hà Nội, tháng 11 năm 2016
Người thực hiện
Đỗ Thị Thu Trang
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT
Kí hiệu viết tắt
Diễn giải đầy đủ
1
BTNMT
Bộ tài nguyên môi trường
2
CCN
Cụm công nghiệp
3
ĐNN
Đất nông nghiệp
4
KLN
Kim loại nặng
5
KL
Kim loại
6
MT
Môi trường
7
UBND
Ủy ban nhân dân
8
QCVN
Quy chuẩn Việt Nam
9
TCCP
Tiêu chuẩn cho phép
10
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
11
TV
Thực vật
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu: ............................................................................................2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu: ...........................................................................................3
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: ...........................................................3
5. Cấu trúc của luận văn ...........................................................................................3
Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................4
1.1. Khái niệm và tính chất của kim loại nặng .......................................................4
1.1.1. Tổng quan về Chì (Pb) ......................................................................................5
1.1.2. Nguồn gây ơ nhiễm Pb trong đất ....................................................................12
1.1.3. Tình hình ô nhiễm Chì trên Thế giới và ở Việt Nam .......................................16
1.1.4. Tổng quan về các phương pháp xử lý kim loại nặng trong đất ......................20
1.2. Các nghiên cứu về thực vật hấp thu KLN trên thế giới ...............................22
1.3. Các nghiên cứu về thực vật hấp thu KLN ở Việt Nam .................................24
1.4. Vai trị của phân bón đối với cây trồng: ........................................................27
1.4.1. Vai trò của phân NPK đối với cây trồng: .......................................................27
1.4.2.Vai trị của phân bón hữu cơ ............................................................................29
Chƣơng 2: ĐỊA ĐIỂM, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..30
2.1. Địa điểm nghiên cứu ............................................ Error! Bookmark not defined.
2.2. Đối tƣợng nghiên cứu ........................................... Error! Bookmark not defined.
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ..................................... Error! Bookmark not defined.
2.3.1. Phương pháp kế thừa và tổng hợp tài liệu có chọn lọc.Error! Bookmark not
defined.
2.3.2. Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu: ................ Error! Bookmark not defined.
2.3.3. Phương pháp bố trí thí nghiêm: ........................ Error! Bookmark not defined.
2.3.4. Theo dõi thí nghiệm và lấy mẫu phân tích ........ Error! Bookmark not defined.
2.3.5. Phương pháp phân tích trong phịng thí nghiệmError!
defined.
Bookmark
not
2.3.6. Phương pháp xử lý số liệu................................. Error! Bookmark not defined.
Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬNError! Bookmark not
defined.
3.1. Tình hình ơ nhiễm Chì tại khu vực nghiên cứu Error! Bookmark not defined.
3.2. Một số tính chất của đất nghiên cứu và hai lồi thực vật:Error!
Bookmark
not defined.
3.2.1. Tính chất của đất nghiên cứu: .......................... Error! Bookmark not defined.
3.2.2. Hai loài thực vật nghiên cứu: ........................... Error! Bookmark not defined.
3.3. Đánh giá ảnh hƣởng của phân bón lên sinh trƣởng và khả năng hấp thụ
Chì của 2 lồi thực vật: ............................................... Error! Bookmark not defined.
3.3.1. Tác động của phân phón lên sinh khối của cây trồngError! Bookmark not
defined.
3.3.2. Đánh giá ảnh hưởng của phân bón lên sinh trưởng của hai loài thực vật
Error! Bookmark not defined.
3.3.4. Đánh giá ảnh hưởng của phân bón lên khả năng hấp thụ Chì của 2 loài thực
vật.............................................................................................................................
Error! Bookmark not defined.
3.4. Đánh giá tiềm năng sử dụng hai loài thực vật ... Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................... Error! Bookmark not defined.
1. Kết luận .................................................................... Error! Bookmark not defined.
2. Kiến nghị: ................................................................. Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................31
PHỤ LỤC .................................................................................................................77
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Hàm lượng Pb ở những vùng khác nhau ở Nam Ninh, Trung Quốc .............9
Bảng 2. Hàm lượng Chì trong cây thực phẩm (ppm)..................................................9
Bảng 3. Hàm lượng Chì trong hạt ngũ cốc (ppm chất khơ) ......................................10
Bảng 4. Kết quả phân tích hàm lượng Pb trong đất tại vùng ngoại thành Hà Nội ...11
Bảng 5. Hàm lượng Chì (Pb) trong các loại đá hình thành đất quan trọng..............13
Bảng 6. Hàm lượng Chì trong một số loại đá chủ yếu ..............................................13
Bảng 7. Hàm lượng Pb trong một số chất bổ sung dùng trong nông nghiệp ............14
Bảng 8. Hàm lượng Pb trong một số loại phân bón và thuốc BVTV ......................15
Bảng 9. Danh sách mẫu đất ....................................................................................... 32
Bảng 10. Danh sách lấy mẫu thực vật ....................................................................... 33
Bảng 11. Nhu cầu phân bón ở Việt Nam .................................................................. 49
Bảng 12. Chiều dài và khối lượng của Nghể nước trước khi tiến hành thí nghiệm..50
Bảng 13. Chiều dài và khối lượng Nghể nước sau khi tiến hành thí nghiệm trồng với
đất khơng ơ nhiễm, khơng bón phân ........................................................................ 50
Bảng 14. Chiều dài và khối lượng Nghể nước sau khi tiến hành thí nghiệm trồng
trên đất có hàm lượng Pb= 1365 ppm, khơng bón phân ........................................... 51
Bảng 15. Chiều dài và khối lượng Nghể nước sau khi tiến hành thí nghiệm trồng
trên đất có hàm lượng Pb= 1365 ppm, bón phân 2g hữu cơ + 10g NPK/1 kg đất ... 51
Bảng 16. Chiều dài và khối lượng Nghể nước sau khi tiến hành thí nghiệm trồng
trên đất có hàm lượng Pb= 1365 ppm, bón phân 2g hữu cơ + 20g NPK/1 kg đất…52
Bảng 17. Chiều dài và khối lượng của Nghể nhẵn trước khi tiến hành thí nghiệm . 54
Bảng 18. Chiều dài và khối lượng Nghể nhẵn sau khi tiến hành thí nghiệm trồng
trên đất khơng ơ nhiễm, khơng bón phân ................................................................. 55
Bảng 19. Chiều dài và khối lượng Nghể nhẵn sau khi tiến hành thí nghiệm trồng
trên đất có hàm lượng Pb= 1365 ppm, khơng bón phân .......................................... 55
Bảng 20. Chiều dài và khối lượng Nghể nhẵn sau khi tiến hành thí nghiệm trồng
trên đất có hàm lượng Pb= 1365 ppm, bón phân 2g hữu cơ + 10g NPK/1 kg đất ... 56
Bảng 21. Hàm lượng Pb tích lũy trong Nghể nước ở Công thức 1 .......................... 60
Bảng 22. Hàm lượng Pb tích lũy trong Nghể nước ở Cơng thức 2 ........................... 60
Bảng 23. Hàm lượng Pb tích lũy trong Nghể nước ở Công thức 3 ........................... 61
Bảng 24. Hàm lượng Pb tích lũy trong Nghể nước ở Cơng thức 4 ........................... 61
Bảng 25. Hàm lượng Pb tích lũy trong Nghể nhẵn ở Công thức 1 ........................... 62
Bảng 26. Hàm lượng Pb tích lũy trong Nghể nhẵn ở Cơng thức 2 ........................... 63
Bảng 27. Hàm lượng Pb tích lũy trong Nghể nhẵn ở Công thức 3 ........................... 63
Bảng 28. Hệ số tích lũy sinh học của hai lồi thực vật ở các cơng thức thí nghiệm 66
Bảng 29. So sánh ảnh hưởng của phân bón đến sinh trưởng (trọng lượng khô) của
Nghể nước và Nghể nhẵn ..........................................................................................67
Bảng 30. So sánh ảnh hưởng của phân bón đến khả năng hấp thụ Chì của Nghể
nước và Nghể nhẵn.................................................... Error! Bookmark not defined.
DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Sơ đồ cơng nghệ phá dỡ bình ắc quy hỏng thu hồi phế liệu ........................ 39
Hình 2. Biểu đồ hàm lượng Chì tổng số trong đất gần khu lị tái chế Chì ................ 42
Hình 3. Nghể nước (Polygonum hydropiper L) ........................................................ 44
Hình 4. Nghể nhẵn (Polygonum glabrum Wild) ....................................................... 45
Hình 5. Quan hệ đất – cây trồng và phân bón của Prianisnicov ............................... 46
Hình 6. Nghể nước sau 45 ngày thí nghiệm .............................................................. 53
Hình 7. Biều đồ sinh trưởng của Nghể nước thể hiện qua khối lượng (g)................ 53
Hình 8. Nghể nhẵn sau 45 ngày thí nghiệm .............................................................. 57
Hình 9. Biều đồ sinh trưởng của Nghể nhẵn thể hiện qua khối lượng (g) ................ 57
Hình 10. Biều đồ hàm lương Pb tích lũy trong Nghể nước .................................... 61
Hình 11. Biểu đồ hàm lương Pb tích lũy trong Nghể nhẵn....................................... 64
Hình 12. Bãi tập trung ắc quy được thu mua. ........................................................... 77
Hình 13. Vỏ ắc quy sau khi được phá dỡ. ................................................................. 77
Hình 14. Bãi thải sau khi thu lõi Chì ắc quy. ............................................................ 78
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, vấn đề ơ nhiễm Chì trong đất đang diễn ra phổ biến ở nhiều nơi
trên thế giới. Chì gây tác động mãn tính tới phát triển trí tuệ. Ngộ độc Chì còn gây
ra biến chứng viêm não ở trẻ em. Với những phụ nữ có thai thường xun tiếp xúc
với Chì khả năng sẩy thai hoặc thai nhi chết sau khi sinh là rất lớn. Chì có tác dụng
rất độc hại cho cơ thể con người và có thể gây ra một số bệnh kinh niên, mãn tính,
ví dụ như bệnh thận hay bệnh thần kinh. Ngồi ra, Chì cịn gây ảnh hưởng tới hệ
sinh thái đất, có những thay đổi hóa học cơ bản của đất có thể phát sinh, làm thay
đổi q trình chuyển hóa thực vật thường gây giảm năng suất cây trồng, mất đi một
số các chuỗi thức ăn chính, từ đó có thể tác động tới cân bằng sinh thái.
Việc quản lý và xử lý đất bị ơ nhiễm Chì là rất khó khăn. Có nhiều biện pháp
đã được sử dụng để xử lý ô nhiễm Chì trên thế giới như: cơ học, vật lý, hóa học,
sinh học. Hầu hết các phương pháp này đều ứng dụng công nghệ phức tạp, tuy tốc
độ xử lý các chất ô nhiễm nhanh nhưng ngược lại chúng đều khá tốn kém về kinh
phí, chỉ phù hợp tiến hành với quy mơ nhỏ trong khi tình trạng ơ nhiễm đất lại xảy
ra trên diện rộng, không những thế một số phương pháp cịn có thể làm phát sinh
các chất ơ nhiễm mới trong đất. Do đó hiện nay, cơng nghệ sử dụng thực vật xử lý
ô nhiễm đang trở thành một giải pháp có tính khả thi cao đối với các nước đang phát
triển nhờ vào chi phí xử lý thấp và thân thiện mơi trường, có tính bền vững, lâu dài
và hiệu quả, dễ thực hiện, khơng địi hỏi kỹ thuật cao, không tạo ra những sản phẩm
phụ độc hại, cải tạo được vùng đất trứơc đây khơng có thực vật nào tồn tại, tạo cảnh
quan sinh thái và quan trọng là ngăn chặn được xói mịn và phát tán ơ nhiễm do gió
và nước.
Ngoại trừ một số kim loại nặng (KLN) như Co, Cu, Zn,…là những chất dinh
dưỡng vi lượng, đa số các kim loại khác đều không có vai trị cần thiết đối với thực
vật. Hầu hết các lồi thực vật rất nhạy cảm với sự có mặt của các ion kim loại, thậm chí
ở nồng độ rất thấp. Tuy nhiên, một số lồi thực vật khơng chỉ có khả năng sống được
1
trong môi trường bị ô nhiễm bởi các kim loại độc hại mà cịn có khả năng hấp thụ và
tích các kim loại này trong các bộ phận khác nhau của chúng.
Thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các ion
kim loại trong mơi trường . Có nhiều giả thuyết đã được đưa ra để giải thích cơ chế
vâ ̣n chuyể n , hấ p thu ̣ và loa ̣i bỏ kim loa ̣i nă ̣ng trong thực vâ ̣t , chẳ ng ha ̣n chúng hình
thành một phức hợp tách kim loại ra khỏi đất , tích luỹ trong các bộ phận của cây ,
sau đó được loại bỏ qua lá khơ , rửa trơi qua biểu bì , bị đốt cháy hoặc đơn thuần là
phản ứng tự nhiên của cơ thể thực vật.
Việc sử dụng thực vật chiết xuất kim loại nặng trong đất địi hỏi chọn lựa
được lồi cây kết hợp được hai yếu tố là có thể tích lũy kim loại nặng trong phần
trên mặt đất của cây và cho sinh khối cao. Có rất nhiều lồi cây thỏa mãn điều kiện
thứ nhất nhưng không đáp ứng được yêu cầu của điều kiện thứ hai. Một yếu tố đáng
quan tâm trong công nghệ xử lý ô nhiễm bằng thực vật là thơng thường các lồi
thực vật bản địa có lợi thế về khả năng thích nghi cao với sinh cảnh nơi cần xử lý.
Điều tra thành phần loài thực vật tại làng nghề tái chế Chì Đơng Mai cho thấy có
một số lồi thực vật có hàm lượng Chì tích lũy với mức độ cao trên 0,1% (Trọng
lượng khơ) trong phần trên mặt đất của chúng, đặc biệt là loài Nghể nước
(Polygonum hydropiper L), Nghể nhẵn (Polygonum glabrum Wild). Hai loài này
cho sinh khối tương đối lớn so với nhiều lồi siêu tích lũy kim loại nặng khác. Đây
là các lồi rất có triển vọng để sử dụng cho quá trình làm sạch đất – một trong
những phương pháp rẻ và thân thiện với mơi trường nhất.
Đây cũng chính là lý do đề tài “Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến sinh
trưởng và khả năng hấp thụ kim loại nặng của một số loài thực vật thuộc xã Chỉ
Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên” được chọn.
2. Mục tiêu nghiên cứu:
Nghiên cứu bước đầu ảnh hưởng của một số yếu tố đến sinh trưởng và khả
năng hấp thụ KLN của 2 loài thực vật từ đất bị ô nhiễm Pb nhằm nâng cao sự tích
lũy KLN trong cây, góp phần nâng cao hiệu quả xử lý ơ nhiễm đất.
2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Đánh giá ảnh hưởng của phân bón lên sinh trưởng của 2 lồi thực vật.
- Đánh giá ảnh hưởng của phân bón lên và khả năng hấp thụ Chì của 2 lồi
thực vật.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
- Kết quả nghiên cứu khoa học của đề tài sẽ là tài liệu tham khảo có giá trị
cho cơng tác quản lý MT thôn Đông Mai.
- Nghiên cứu của đề tài sẽ đóng góp cơ sở khoa học xác định tính khả thi
của việc áp dụng những biện pháp kĩ thuật để cải tạo đất bị ô nhiễm KLN, việc sử dụng
thực vật và phân bón phù hợp để đạt hiệu quả tối ưu.. Đây sẽ là cơ sở cho việc lựa chọn
các giải pháp phịng chống suy thối tài ngun đất, bảo vệ MT cũng như tăng cường
nghiên cứu ứng dụng các công nghệ thân thiện với MT.
5. Cấu trúc của luận văn
Nội dung chính của luận văn gồm 3 chương:
- Chương 1: Tổng quan tài liệu
- Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
- Chương 3: Kết quả và thảo luận
3
Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Khái niệm và tính chất của kim loại nặng
Kim loại nặng (KLN) là những nguyên tố kim loại có khối lượng riêng lớn
(>5g/cm3), có thể gây độc tính mạnh ngay cả ở nồng độ thấp. Tuy nhiên chúng
cũng bao gồm những nguyên tố kim loại cần thiết cho một số sinh vật ở nồng độ
thấp (Adriano, 2001) [31]. Kim loại nặng được được chia làm 3 loại: các kim loại
độc (Hg, Cr, Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, As, Co, Sn,…), những kim loại quý (Pd, Pt, Au,
Ag, Ru,…), các kim loại phóng xạ (U, Th, Ra, Am,…).
Kim loại nặng không bị phân hủy sinh học (Tam & Wong, 1995) [44] không
độc khi ở dạng nguyên tố tự do nhưng nguy hiểm đối với sinh vật sống khi ở dạng
cation do khả năng gắn kết với các chuỗi cacbon ngắn dẫn đến sự tích tụ trong cơ
thể sinh vật sau nhiều năm (Shahidul & Tanaka, 2004) [42].
Đối với con người, có khoảng 12 nguyên tố kim loại nặng gây độc như Chì,
thủy ngân, nhơm, arsenic, cadmium, nickel… Một số kim loại nặng được tìm thấy
trong cơ thể và thiết yếu cho sức khỏe con người, chẳng hạn như sắt, kẽm,
magnesium, cobalt, manganese, molybdenum và đồng mặc dù với lượng rất ít
nhưng nó hiện diện trong q trình chuyển hóa. Tuy nhiên, ở mức thừa của các
nguyên tố thiết yếu có thể nguy hại đến đời sống của sinh vật (Foulkes, 2000) [39].
Các nguyên tố kim loại cịn lại là các ngun tố khơng thiết yếu và có thể gây độc
tính cao khi hiện diện trong cơ thể, tuy nhiên tính độc chỉ thể hiện khi chúng đi vào
chuỗi thức ăn. Các nguyên tố này bao gồm thủy ngân, nickel, Chì, arsenic,
cadmium, nhơm, platinum và đồng ở dạng ion kim loại. Chúng đi vào cơ thể qua
các con đường hấp thụ của cơ thể như hô hấp, tiêu hóa và qua da. Nếu kim loại
nặng đi vào cơ thể và tích lũy bên trong tế bào lớn hơn sự phân giải chúng thì chúng
sẽ tăng dần và sự ngộ độc sẽ xuất hiện (Foulkes, 2000) [39]. Do vậy người ta bị ngộ
độc không những với hàm lượng cao của kim loại nặng mà cả khi với hàm lượng
thấp và thời gian kéo dài sẽ đạt đến hàm lượng gây độc. Tính độc hại của các kim
loại nặng được thể hiện qua:
4
- Một số kim loại nặng có thể bị chuyển từ độc thấp sang dạng độc cao hơn
trong một vài điều kiện mơi trường, ví dụ thủy ngân.
- Sự tích tụ và khuếch đại sinh học của các kim loại này qua chuỗi thức ăn có
thể làm tổn hại các hoạt động sinh lý bình thường và sau cùng gây nguy hiểm cho
sức khỏe của con người.
- Tính độc của các nguyên tố này có thể ở một nồng độ rất thấp khoảng 0.110 mg/l (Alkorta và cộng sự, 2004) [31].
1.1.1. Tổng quan về Chì (Pb)
a. Các Hợp chất của Pb:
Chì tạo thành 2 oxit đơn giản là PbO, PbO2 và 2 oxit hỗn hợp là Chì
metaplombat Pb2O3 (hay PbO.PbO2), Chì orthoplombat Pb3O4 (hay 2PbO.PbO2).
Monooxit PbO là chất rắn, có hai dạng: PbO có màu đỏ và PbO có màu
vàng. PbO tan chút ít trong nước nên Pb có thể tương tác với nước khi có mặt oxi.
PbO tan trong axit và tan trong kiềm mạnh.
Đioxit PbO2 là chất rắn màu nâu đen, có tính lưỡng tính nhưng tan trong
kiềm dễ dàng hơn trong axit. Khi đun nóng PbO2 mất dần oxi biến thành các oxit,
trong đó Chì có số oxi hoá thấp hơn:
290 - 320oC
PbO2
(nâu đen)
390 - 420oC
Pb2O3
530 - 550oC
Pb3O4
(vàng đỏ)
(đỏ)
PbO
(vàng)
Lợi dụng khả năng oxi hoá mạnh của PbO2 người ta chế ra acquy Chì.
Chì orthoplombat (Pb3O4) hay cịn gọi là minium là hợp chất của Pb có các số
oxi hố +2, +4. Nó là chất bột màu đỏ da cam, được dùng chủ yếu là để sản xuất
thuỷ tinh pha lê, men đồ sứ và đồ sắt, làm chất màu cho sơn (sơn trang trí và sơn
bảo vệ cho kim loại không bị rỉ).
Pb(OH)2 là chất kết tủa màu trắng. Khi đun nóng, chúng dễ mất nước biến
thành oxit PbO.
Pb(OH)2 cũng là chất lưỡng tính.
5
Khi tan trong axit, nó tạo thành muối của cation Pb2+:
Pb(OH)2 + 2HCl = PbCl2 + 2H2O
Khi tan trong dung dịch kiềm mạnh, nó tạo thành muối hiđroxoplombit:
Pb(OH)2 + 2KOH = K2[Pb(OH)4]
Muối hiđroxoplombit dễ tan trong nước và bị thuỷ phân mạnh nên chỉ bền
trong dung dịch kiềm dư.
b. Độc tính Pb:
Chì (Pb) là một loại kim loại mềm, màu sáng, chuyển thành sẫm khi tiếp xúc
với khơng khí. Chì (Pb) xếp thứ 82 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học và
được con người phát hiện và sử dụng cách đây khoảng 6.000 năm. Pb có trọng
lượng phân tử là 207, Pb nóng chảy ở nhiệt độ 327,500C, và sơi ở 17400C. Pb
ngun chất hịa tan rất kém.
Chì là kim loại nặng được nhắc đến tương đối thường xun trong bảo vệ
mơi trường bởi Chì được sử dụng rộng rãi và Chì có khả năng tác hại rất lâu dài tới
mơi trường [9].
Pb thường có nhiều ở các khu mỏ, các khu công nghiệp: Pin, luyện kim Cu,
sứ, kính, dầu, mỏ, sản xuất phân phosphate, than, xăng dầu…Sản phẩm của núi lửa,
cháy rừng, nước biển cũng là những nguồn chứa nhiều Pb. Nguồn Chì quan trọng
trong khí quyển là do khí xả của động cơ đốt trong dùng xăng hay dùng dầu có pha
Chì.
Trong đời sống thực vật và động vật, gia tăng nồng độ của Chì làm kìm hãm
hầu hết các quá trình sinh lý cơ bản (E. Michalak và Wierzbicka,1995) [36]. Ở thực
vật Pb ảnh hưởng đến nhiều quá trình sống của cây như: Thay đổi tính thấm của
màng tế bào, kìm hãm sinh tổng hợp protein, ức chế một số enzyme, ảnh hưởng đến
quá trình hơ hấp, quang hợp, mở lỗ khí và thốt hơi nước (Nguồn: Jack E
Fergusson, 1991) [38].
Đối với người, sự lây nhiễm Pb chủ yếu qua thức ăn bị nhiễm bẩn, một phần
nhỏ được bổ sung bởi sự hít thở [17]. Sự nguy hiểm của thức ăn có chứa Pb ở chỗ
khi chúng vào cơ thể người, chúng không bị đào thải ra ngồi mà tích luỹ dần trong
6
một số cơ quan quan trọng như não, tuỷ xương .Trung bình người dân ở các thành
phố lớn mỗi ngày đưa vào cơ thể từ khơng khí 10µg Pb, từ nước (dạng hồ tan hoặc
dạng phức) 15µg Pb và từ các nguồn lương thực, thực phẩm 200 µg Pb. Bài tiết ra
khoảng 200 µg Pb, như vậy cịn khoảng 25 µg Pb được giữ lại trong xương [9].
Vì Chì và canxi giống nhau về mặt hố học nên Chì có thể đổi chỗ cho canxi
nằm lại trong cơ thể, xương là nơi tàng trữ Chì trong cơ thể, ở đó Chì tương tác với
photpho trong xương rồi truyền vào các mơ mềm của cơ thể và thể hiện độc tính của
nó [30]. Pb sẽ thế chỗ của các kim loại khác trong enzym, làm thay đổi hoạt tính các
enzym dẫn đến ung thư [9] hoặc gây nên sự thiếu hụt rõ ràng đối với các nguyên tố
cần thiết cho cơ thể. Cụ thể là: Pb cạnh tranh với sắt trong ruột; kìm hãm sự kết hợp
của sắt với Protoporphyrin IX, gây ra sự thiếu hụt Fe; Pb làm tăng sự thiếu hụt Ca,
ngược lại Ca cũng làm giảm độc tính của Pb; Pb gây nhiễu loạn các enzyme chứa
Zn, bổ sung Zn có thể làm giảm ảnh hưởng của Pb, Pb gia tăng làm thiếu Cu [38].
Đặc biệt đối với trẻ nhỏ, Pb là một chất có độc tính tác động mạnh nhất lên
hệ thần kinh trẻ em, tác động lên thai nhi, gây sinh non, rối loạn tiêu hoá. Việc nuốt
phải Pb từ đất bị ô nhiễm Pb là một trong các nguyên nhân chủ yếu làm cho hàm
lượng Pb trong máu của trẻ tăng lên (Mielke, 1999).
Chì phá huỷ quá trình tổng hợp hemoglobin và các sắc tố hô hấp khác trong
máu như xitocrom. Như vậy nhiễm độc Chì dẫn đến các bệnh về máu [9]. Khi hàm
lượng Chì trong máu khoảng 0,3 ppm thì nó ngăn cản q trình sử dụng ơxi để ơxi
hố glucoza tạo ra năng lượng cho quá trình sống. Khi Chì trong máu vượt quá 0,3
ppm cơ thể sẽ thiếu máu do thiếu hemoglobin. Nếu hàm lượng Chì trong máu nằm
trong khoảng 10-20µg/dl gây giảm tốc độ dẫn truyền thần kinh, 10 - 25µg/dl gây
đột biến nhiễm sắc thể, 30µg/dl gây độc đối với bào thai, 30 – 40 µg/dl giảm khả
năng sinh nở, 80µg/dl gây viêm thận, khi nồng độ Chì trong máu lên đến 100 – 120
µg/dl ( ở người lớn) và 80 – 100 µg/dl (ở trẻ em), Chì sẽ gây chết ngườI [38].
Khi cơ thể bị ngộ độc Chì thì các chất chống tính độc của Chì là các hố chất
có khả năng tạo phức chelat với Pb2+. Ví dụ phức chelat của canxi có thể dùng giải
độc Chì vì phức chelat Chì bền hơn phức chelat canxi nên Pb2+ sẽ thay thế chỗ Ca2+
7
trong phức chelat, kết quả là phức chelat Chì được tạo thành tan và đào thải ra ngoài
qua nước tiểu. Vì vậy người ta chống độc Chì bằng cách cho nạn nhân ngộ độc Chì
uống dung dịch chelat canxi. Ngồi ra các hố chất dùng để giải độc Chì là EDTA,
2,3- dimercapto propanol, penicillamin…chúng tạo với Chì thành các phức chất
chelat [30].
Qua các dẫn chứng trên cho thấy, Chì (Pb) là một nguyên tố rất độc đối với
động thực vật và con người, do đó việc nghiên cứu về Pb là rất cần thiết.
c. Các nghiên cứu về hàm lượng Pb:
Hàm lượng Chì trong đất trung bình biến động trong khoảng 10 - 84 ppm.
Hàm lượng Chì thấp ở đất podzol, đất cát, trung bình ở đất thịt. Đất gley, đất giầu
chất hữu cơ hàm lượng Chì khá hơn. Đất có hàm lượng Chì vượt q 100 ppm được
coi là đất ơ nhiễm Chì. Đất ơ nhiễm Chì nặng hàm lượng Chì có khi lên đến 2%.
Trong cây bình thường hàm lượng Chì thường rất thấp. Đối với cây thực phẩm
thường chỉ ở mức 2 - 6 ppm so với chất khơ. Đối với hạt ngũ cốc ít khi vượt quá 1
ppm.
Nghiên cứu Pb trong 150 mẫu đất với khoảng 20 phẫu diện trong khu vực đô
thị, 3 phẫu diện đất được lấy ngẫu nhiên ở gần đô thị tại Nam Ninh, Trung Quốc,
Ying Lu và cộng sự (2003) thu được kết quả ở bảng 1.
8
Bảng 1. Hàm lượng Pb ở những vùng khác nhau ở Nam Ninh, Trung Quốc
Pb (mg/kg)
Loại đất
Khoảng dao động
Giá trị trung bình
Đất cơng viên đơ thị
36,3 – 89,9
57,7
Đất sân bãi
58,5 – 472,6
133,2
Đất khu dân cư
57,7 – 251,4
99,7
Đất ven đường
62,0 – 308,5
151,4
Đất vườn rau
74,3 – 101,7
83,62
Tất cả đất đô thị
36,3 – 472,6
107,3
Đất ngoại ô
vệt – 33,99
17,49
Giá trị nền ở Nam Ninh
24,8
Giá trị trung bình ở Trung Quốc
23,6
( Nguồn: Ying Lu và cộng sự (2003) [46])
Như vậy, đất bên đường có nồng độ Pb nằm trong khoảng 62 – 308,5 mg/kg,
đạt giá trị trung bình cao nhất là 151,4 mg/kg và thấp nhất là đất công viên đô thị từ
36,3 đến 89,9 mg/kg với mức trung bình là 57,7 mg/kg. Điều này có thể cho thấy
các chuyến xe tải là nguyên nhân chính của sự ơ nhiễm Pb trong đất đơ thị. Cịn ở
đất ngoại ơ, nhìn chung Pb cịn rất sạch, trung bình là 17,49 mg/kg.
Bảng 2. Hàm lượng Chì trong cây thực phẩm (ppm)
Loại cây
Bộ phận lấy mẫu Theo chât tƣơi
Theo chất khô
Trong tro
Ngô ngọt
hạt
0,022
< 0,3 – 3
34 – 94
Đậu
quả
0,08
< 1,5 – 2
37
Củ cải đỏ
củ
0,7 – 2
28
9
Cà rốt
củ
0,009 - 0,012
0,5 - 3
38
Rau diếp
Lá
0,001
0,7 - 3,6
5 - 13
Cải bắp
Lá
0,016
1,7 - 2,3
17
Khoai tây
củ
0,5 -3,0
90
Hành
củ
0,005
1,1 - 2,0
35
quả chưa gọt
0,024
Cà chua
quả
0,002
1–3
44
Táo
quả
0,001
0,05 - 0,20
27
Cam
quả
0,002
Dưa chuột
Bảng 3. Hàm lượng Chì trong hạt ngũ cốc (ppm chất khô)
Quốc gia
Loại ngũ cốc
Phạm vi biến động
Trung bình
Australia
Lúa mì
Ai cập
Lúa mì
0,10 - 0,92
0,51
Phần lan
Lúa mì
0,13 - 0,28
0,18 (1)
Nhật bản
Gạo lứt
Ba lan
Lúa mì
0,20 - 0,80
0,32
Thuỵ điển
Lúa mì
0,40 - 0,70
0,57
Hoa kỳ
Lúa mì
0,42 - 1,00
0,64
Lúa
0,002 - 0,07
Lúa mì
0,4 - 0,6
Liên xơ (cũ)
0,59
0,19
0,007
(2)
0,5
Chú thích : (1) :Sau khi đã bón Pb(NO3)2 vào đất.
(2) : Tính theo chất tươi.
Nguồn: R.Prost, 1996
10
Theo báo cáo kết quả hiện trạng kim loại nặng trong đất trồng rau tại Hà Nội
năm 2007 cho thấy: trong 733 mẫu đất phân tích nhìn chung đại đa số hàm lượng
các kim loại nặng nghiên cứu (Cu, Pb, Zn, As, Hg) trong đất trồng rau tầng mặt (030) tại các điểm lấy mẫu nghiên cứu đều dưới ngưỡng tiêu chuẩn Việt Nam đối với
đất phục vụ cho sản xuất nơng nghiệp. Đối với kim loại Cu có 78 mẫu trong số 733
mẫu là vượt quá so với tiêu chuẩn Việt Nam, chiếm 10,6% số mẫu nghiên cứu. Các
mẫu trên chủ yếu tập trung vào các vùng trồng rau trọng điểm mà mức độ thâm
canh và luân canh rất cao, hàng năm ở các vùng này nông dân trồng từ 4-9 vụ
rau/năm. Có lẽ việc sử dụng phân bón và các hóa chất bảo vệ thực vật có chứa Cu là
nguyên nhân gây tích lũy hàm lượng Cu trong đất. Có 24 mẫu đất trong tổng số 733
mẫu đất có hàm lượng Pb vượt quá tiêu chuẩn Việt Nam, chiếm 3,3% trong tổng số
mẫu đất. [Chi Cục BVTV Hà Nội, 2007].
Theo Nguyễn Khang và Nguyễn Xuân Thành (1997), thì hàm lượng Pb trong đất
tại các huyện ngoại thành Hà Nội là từ 2,35 -21,93 mg/kg (bảng 4) [20].
Bảng 4. Kết quả phân tích hàm lượng Pb trong đất tại vùng ngoại thành Hà Nội
STT
Địa điểm
Pb (mg/kg)
Gia Lâm
1
Đặng Xá
5,7
2
Yên Thường
19,15
3
Đức Giang
21,93
4
Văn Đức
5,2
5
Gia Thuỵ
14,3
Đông Anh
6
Bắc Hồng
2,35
7
Tiên Dương
3,95
11
8
Nam Hồng
8,84
Từ Liêm
9
Tây Tựu
2,6
Thanh Trì
10
n Mỹ
8,05
11
Thanh Trì
17,65
12
Văn Điển
7,7
Sóc Sơn
13
Đơng Xn
2,6
Ngưỡng cho phép
50
(Nguồn: Nguyễn Khang và Nguyễn Xuân Thành (1997)[20])
Như vậy, hàm lượng Pb trong đất vùng Đức Giang, Yên Thường và Thanh
Trì ngoại thành Hà Nội cao nhất, nhưng so với ngưỡng cho phép thì đất vùng ngoại
thành Hà Nội cịn rất sạch Pb.
1.1.2. Nguồn gây ơ nhiễm Pb trong đất
a. Do bản chất đá mẹ
Trong tự nhiên, Chì có trong nhiều loại khống vật nên Chì tương đối phổ
biến. Do đó hàm lượng nguyên tố Pb trong đất cũng phụ thuộc nhiều vào nguồn gốc
đá mẹ và mẫu chất hình thành đất.
Theo Lindsay (1979), lượng Chì trung bình có trong các đá khoảng 16mg/kg
[45]. Cịn theo Pendiasetal (1985) Chì có nhiều trong các đá mẹ granit và cát kết
khoảng 19 và 24 mgPb/kg cịn trong đá bazan thường có ít Chì chỉ khoảng 3 mg/kg.
12
Kết quả này cũng giống như ở nghiên cứu của Levinson (1974) và Alloway
(1990), hàm lượng Pb trong đá Grannit từ 20 – 24 mg/kg, còn trong đá bazan chỉ có
từ 3 đến 5 mg/kg ( bảng 5) [43].
Bảng 5. Hàm lượng Chì (Pb) trong các loại đá hình thành đất quan trọng
Đá phún xuất
Siêu basic như
Basic như
serpentin
Bazan
0,1 – 14
3–5
Đá trầm tích
Granit
Đá vơi
Sa Thạch
Diệp Thạch
20 – 24
5,7 - 7
8 - 10
20 - 23
( Nguồn: Levinson (1974) và Alloway( 1990) [43])
Theo Alina Kabata- Pendias và Henryk Pendias (1985), đá phún xuất chua và
trầm tích sét thường có nhiều Chì. Tỷ lệ Chì biến động trong khoảng 10 – 40 ppm,
cịn trong đá phún xuất siêu basic và trầm tích cacbonat tỷ lệ Chì thấp hơn, biến
động trong khoảng 0,1 – 10 ppm.
Bảng 6. Hàm lượng Chì trong một số loại đá chủ yếu
Loại Đá
Hàm lƣợng Pb ( mg/kg)
Đá phún xuất
Đá siêu basic: Dunit, Peridotit, pyroxen
0,1 – 1,0
Đá basic: Basalt, Gabbro
3–8
Đá trung gian: Diorit, Syenit
12 – 15
Đá chua: Rhyolit, Trachyt, Dacit
10 – 20
Đá trầm tích
Trầm tích sét
20 – 40
Diệp thạch
18 – 25
Đá cát
5 – 10
Đá vôi, đá đôlômit
3 – 10
( Nguồn: Alina Kabata Pendias và Henryk Pendias (1985) [40])
13
Các nghiên cứu về hàm lượng Pb trong đá cũng chứng minh rằng bản chất
của đá mẹ là một trong các nguyên nhân làm hàm lượng Pb trong đất hình thành
cao. Chính vì hàm lượng Pb trong các loại đá mẹ khác nhau nên đất hình thành có
hàm lượng Pb cũng rất khác nhau, nhất là lại ở các nước khác nhau. Điều này được
khẳng định bởi nghiên cứu của Alina Kabata và Henryk Pendias (1985) qua bảng 6
[40].
b. Do sử dụng phân bón hóa học và thuốc trừ sâu
Trong sản xuất nông nghiệp, việc sử dụng các chất bổ sung như: phân hữu
cơ, phân hoá học, thuốc bảo vệ thực vật, thậm chí nước thải, đã làm tăng thêm các
kim loại vết có tính độc tới đất nơng nghiệp. Ngay cả với hàm lượng Pb rất thấp
trong các chất bổ sung nhưng nếu bón nhiều lần có thể đạt tới ngưỡng gây độc. Pb
là một trong các nguyên tố có nhiều trong nước cống rãnh và bùn.
Bảng 7. Hàm lượng Pb trong một số chất bổ sung dùng trong nông nghiệp
Chất bổ sung
Hàm lƣợng Pb (mg/kg)
Nước, bùn cống thải
2
– 7000
Phân rác
1,3 – 2240
Phân bón sân trại
0,4 – 27
Phân phốt phát
4 – 1000
Phân nitrat
2 – 120
Vôi
20 – 1250
Thuốc bảo vệ thực vật
11 – 26
Nước tưới
<20
( Nguồn: Alloway và Fergusson,1990 [43])
Qua bảng 7 cho thấy: Pb trong phân rác rất cao có khi lên đến 2240 mg/kg và
đặc biệt cao ở bùn cống thải lên tới 7000 mg/kg. Nhìn chung, nếu bổ sung các chất
này vào đất thì hàm lượng Pb trong đất tăng đáng kể.
14
Theo Alina Kabata Pendias và Henryk Pendias (1985) [40] tìm thấy hàm
lượng Pb trong bùn thải hố xí rất cao, trong vơi tương đối lớn và thậm chí tìm thấy
Pb cả trong thuốc bảo vệ thực vật (bảng 8).
Bảng 8. Hàm lượng Pb trong một số loại phân bón và thuốc BVTV
Các loại phân bón
Hàm lƣợng Pb/kg
Bùn thải hố xí
50 – 3000
Phân chuồng
6,6 – 15
Phân lân
7 – 225
Vôi
20 – 1250
Phân đạm
2 – 27
Thuốc BVTV
60
( Nguồn: Alina Kabata Pendias và Henryk Pendias, (1985)[40])
c. Nguồn gây ô nhiễm do nước tưới
Theo kết quả của các cơng trình nghiên cứu gần đây cho thấy trong nước
ngầm, nước mặt và đất trên địa bàn thành phố Hà Nội đã bị ô nhiễm kim loại nặng
(As, Cd…). Tình trạng ơ nhiễm này đã trực tiếp ảnh hưởng tới chất lượng rau xanh
cung cấp cho thành phố. Rau xanh trồng ở ngoại ô thành phố Hà Nội khơng những
bị ảnh hưởng do phân bón, hố chất bảo vệ thực vật mà còn bị ảnh hưởng do nước
tưới và đất trồng đã bị ô nhiễm do chất thải sinh hoạt và sản xuất công nghiệp
[14,15,26,27].
Với sản lượng rau đạt 45.604 tấn, địa phương có sản lượng rau cao nhất
(chiếm 30,8% lượng rau của Hà Nội), nhu cầu về nước tưới của huyện Đông Anh là
rất lớn. Tại Vân Nội, một số khu vực đặc biệt là các khu trồng rau an toàn, người
dân đã đầu tư khai thác nước giếng khoan làm nước tưới. Tuy nhiên vẫn còn rất
nhiều nơi vẫn sử dụng nước trong các mương nước dọc các ruộng rau. Trong đó có
một số mương tiếp nhận trực tiếp nước thải sinh hoạt của khu dân cư lân cận.
15
Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Xuân Hải và cộng sự [49] về hàm
lượng kim loại nặng trong mẫu nước tại Vân Nội, Đơng Anh đã tìm thấy 1 trên
tổng số 4 mẫu có hàm lượng Pb là 0,055 mg/L, vượt ngương cho phép so với
QCVN 08: 2008 B1 (0,05mg/L); tại xã Vĩnh Quỳnh, Thanh Trì phân tích 3 mẫu
nước tưới thì có 2 mẫu ơ nhiễm As vượt ngưỡng cho phép từ 1,5 đến 3 lần so
với QCVN 08: 2008 B1 (0,05mg/L), có 1 mẫu ơ nhiễm Pb vượt ngưỡng cho
phép đến 3,16 lần.
1.1.3. Tình hình ơ nhiễm Chì trên Thế giới và ở Việt Nam
a .Tình hình ô nhiễm Chì trên Thế giới
Viện Blacksmith – Hoa Kỳ, một tổ chức nghiên cứu mơi trường quốc tế có
trụ sở tại New York (Mỹ), đã công bố danh sách 10 thành phố thuộc 8 nước được
coi là ô nhiễm nhất thế giới năm 2006, trong đó có thành phố Haina, ở Cộng hòa
Dominica (Châu Phi), nơi chuyên tái chế ắc quy Chì. Năm 2000, Bộ trưởng Bộ Tài
nguyên và Môi trường Dominica đã xác định Haina là một điểm nóng quốc gia về ơ
nhiễm Chì với hàm lượng Chì trong đất lớn hơn 1000 lần so với tiêu chuẩn cho
phép của Mỹ. Hơn 90% dân số của Haina có hàm lượng Chì trong máu cao, nồng
độ trung bình của Chì trong máu của cư dân ở đây là 60 µg/dL (tiêu chuẩn nồng độ
Chì cho phép trong máu của Mỹ là 10 µg/dL). Ước tính có khoảng 300.000
người bị ảnh hưởng trực tiếp từ khu vực bị ô nhiễm Chì. Theo Liên Hợp Quốc,
dân số của Haina được coi là có mức nhiễm Chì cao nhất trên thế giới [41].
Ngồi ra, Viện Blacksmith và một Tổ chức phi chính phủ của Indonesia đã tiến
hành điều tra, xác định hàm lượng Chì trong đất tại các khu vực của làng nghề
Cinangka, phía tây Java, Indonesia, là nơi chuyên tái chế và nấu luyện Chì từ
các bình ắc quy Chì axit. Kết quả cho thấy nhiều địa điểm có hàm lượng Chì
trong đất lớn hơn 200.000 ppm, cao gấp 500 lần so với tiêu chuẩn cho phép của
Mỹ [37].
Ở các khu vực luyện kim, vùng khai thác Chì thì hàm lượng Chì trong đất
khoảng 1500 µg/g, cao gấp 15 lần so với mức độ bình thường như khu vực xung
quanh nhà máy luyện kim ở Galena, Kansas (Mỹ), hàm lượng Chì trong đất 7600
16
