Xác định hàm lượng một số nguyên tố đất hiếm và kim loại độc chì, cadimi trong đất nông nghiệp xã nghi ân thành phố vinh nghệ an

Lời cảm ơn
Tôi xin chân thành cảm ơn và lòng biết ơn sâu sắc TS. Nguyễn Hoa Du đÃ
giao đề tài và tận tình hớng dẫn cho tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận
văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS – TS. NGUT. Ngun Kh¾c NghÜa, PGS –
TS. Ngun Điểu, ThS. Đinh Thị Trờng Giang đà đóng góp những ý kiến quý
báu, các thầy, các cô kỹ thuật viên phụ trách phòng thí nghiệm đà tạo mọi điều
kiện tốt nhất cho việc nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
Qua đây tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong tổ hóa vô cơ,
ban chủ nhiệm khoa Hóa trờng Đại Học Vinh cùng với các đồng nghiệp và
ngời thân.
Xin chân thành cảm ơn!
Vinh, tháng 12 năm 2009
Tác giả

Đậu Xuân Quỳnh

1


Mục lục
Trang
Mở

đầu

.......................................................................................................................
1
Chơng
1:
Tổng

Quan
.......................................................................................................................
3
1. Tầm quan trọng của đất và một số chỉ tiêu dinh dỡng trong đất trồng
trọt
.......................................................................................................................
3
1.1.
Tầm
quan
trọng
của
đất
.......................................................................................................................
3
1.2.
Một
số
chỉ
tiêu
dịnh
dỡng
trong
đất
.......................................................................................................................
3
2. ảnh hởng của các nguyên tố độc chì, cadimi đối với sinh lý của cấy
trồng
.......................................................................................................................
5

2.1. ảnh hởng chung của các kim loại độc đối với cây trồng
.......................................................................................................................
5
2.2. ảnh hởng của các kim loại
độc với các enzim
.......................................................................................................................
6
2.3. ảnh hởng của các kim loại độc đối với quá trình trao đổi chất
.......................................................................................................................
6
2


2.4. ảnh hởng của các kim loại độc đến quá trình sinh lý của thực vật
.......................................................................................................................
7
3. Dạng tồn tại của kim loại độc Pb, Cd trong đất và ảnh hởng chúng đối
với
cây
trồng
.......................................................................................................................
7
3.1.
Nguyên
tố
Cd
.......................................................................................................................
7
3.1.1.
Các

nguồn
gây
ô
nhiễm
Cadimi
.......................................................................................................................
7
3.1.2. ảnh hởng và tác dụng sinh lý của Cadimi
.......................................................................................................................
10
3.2.
Nguyên
tố
chì
.......................................................................................................................
13
3.2.1. Dạng tồn tại của chì trong tự nhiên và các nguồn ô nhiễm chì
.......................................................................................................................
13
3.2.2.
Chì
trong
thực
vật
.......................................................................................................................
16
3.2.3.
Tác
dụng
sinh

lý
của
chì
.......................................................................................................................
18
3.2.4.
Độc
lý
của
chì
.......................................................................................................................
19

3


3.3. Dạng tồn tại của nguyên tố đất hiếm trong đất và chức năng sinh lý
của
đất
hiếm
đối
với
cây
trồng
.......................................................................................................................
21
3.3.1.
Trong
đất
trồng

.......................................................................................................................
21
3.3.2. Chức năng sinh lý của các nguyên tố đất hiếm đối với thực vật
.......................................................................................................................
22
4.
Các
phơng
pháp
nghiên
cứu
.......................................................................................................................
26
4.1.
Phơng
pháp
chung
.......................................................................................................................
26
4.2.
Một
số
đặc
điểm
phơng
pháp
cực
phổ
.......................................................................................................................
27

4.2.1.
Cơ
sở
của
phơng
pháp
.......................................................................................................................
27
4.2.2.
Cơ
sở
của
phơng
pháp
VônAmpe
.......................................................................................................................
28
4.2.3.
Các
phơng
pháp
định
lợng
bằng
cực
phổ
.......................................................................................................................
29
4.3.
Phơng

pháp
phổ
hấp
thụ
nguyên
tử
.......................................................................................................................
30
4.3.1. Cơ sở và nguyên lí của phơng pháp phổ hấp thơ nguyªn tư

4


.......................................................................................................................
30
4.3.2. Các yếu tố ảnh hởng đến phơng pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên
tử
.......................................................................................................................
31
4.4.
phơng
pháp
phân
tích
kích
hoạt
nơtron
.......................................................................................................................
31
4.4.1. Các yếu tố ảnh hởng trong phân tích kích hoạt nơtron

.......................................................................................................................
35
5. Sơ lợc khí hậu, đất đai vùng nông nghiệp xà Nghi Ân
.......................................................................................................................
36
Chơng
2:
Thực
nghiệm
.......................................................................................................................
38
1.
Phơng
pháp
lấy
mẫu
và
xử
lý
mẫu
.......................................................................................................................
38
1.1.
Phơng
pháp
ly
mu
t
.......................................................................................................................
38

1.2.
Xử
lý
mẫu
.......................................................................................................................
39
2.
Hóa
chất
và
dụng
cụ
máy
móc
.......................................................................................................................
39
3.
Quy
trình
thực
nghiệm
.......................................................................................................................
40
5


3.1.
Pha chế
các
dung dịch

cần cho
phân tích
.......................................................................................................................
40
3.2.
Xác
nh
các
chỉ
tiêu
chung
ca
t
.......................................................................................................................
43
3.2.1.
Xác
định
hệ
số
khô
kiệt
của
đất
.......................................................................................................................
43
3.2.2.
Xác
nh
tổng

khoáng
trong
t
.......................................................................................................................
44
3.2.3.
Xác
định
pHH 2 O
và
pHKCl
của
đất
.......................................................................................................................
46
3.2.4 Xác nh chua thy phân bng phng pháp Kappen
.......................................................................................................................
47
3.2.5. Xác nh dung tÝch hấp thụ bằng phương ph¸p complexon
.......................................................................................................................
48
3.2.6. X¸c định tỉng lng mùn bng phng pháp chiurin
.......................................................................................................................
49
3.3. Xác định hàm lợng tổng số của nguyên tố Pb, Cd bằng phơng pháp
cực
phổ
.......................................................................................................................
51
3.3.1.

Khảo
các
điều
kiện
tối
u
đo
cực
phổ
.......................................................................................................................
51
3.3.2.

Nguyên

tắc

6

xác

định


.......................................................................................................................
52
3.3.3.
Quy
trình
thực

nghiệm
.......................................................................................................................
52
3.4. Xác định dạng tổng số của các nguyên tố độc Pb, Cd và các nguyên
tố
đất
hiếm
.......................................................................................................................
61
3.4.1 Xác định nguyên tố Pb bằng phơng pháp hấp thụ nguyên tử
.......................................................................................................................
61
3.4.2. Xác định nguyên tố Cd và các nguyên tố đất hiếm bằng phơng pháp
kích
hoạt
nơtron
.......................................................................................................................
63
Chơng
3:
Kết
luận
.......................................................................................................................
67

7


Mở đầu
Trong những năm gần đây nớc ta là nớc xuất khẩu gạo đứng thứ hai thế

giới, các mặt hàng nông sản khác cũng ngày một khẳng định vị trí của mình đối
với các thị trờng lớn nh: EU, Mỹ, Do đó nông nghiệp luôn đóng một vai trò
cơ bản trong nền kinh tế quốc dân. Muốn có nông sản ngày càng chất lợng,
trong sản xuất nông nghiệp cần có sự đóng góp của nhiều lĩnh vực, trong đó
nghiên cứu nông hóa thổ nhỡng đóng vai trò hết sức quan trọng, vì đất là t liệu
sản xuất cơ bản và không thể thiếu trong sản xuất nông nghiệp, là điều kiện có
trớc sản xuất nông nghiệp, đất là đối tợng lao động đặc biệt. Đất là môi trờng
phức hợp đặc trng có chế độ nhựa sống nh: không khí, nớc và thành phần
khoáng có trong đất. Trong đó ngoài thành phần một số nguyên tố vi lợng quan
trọng, còn có một số các nguyên tố đất hiếm có tác dụng sinh hóa đối với cây
trồng giống nh vai trò của các nguyên tố vi lợng. Các nguyên tố đất hiếm đợc
các nhà khoa học coi nh một tài nguyên mới. Tuy thực vật cần chúng với lợng
rất nhỏ, nhng chúng là các nguyên tố có ý nghĩa quan trọng không thể thiếu
trong quá trình sống của mỗi loại cây trồng. Nếu hàm lợng của chúng quá ít
hoặc thiếu thì sẽ ảnh hởng đến hiệu quả và năng suất cây trồng. Mặt khác, các
nguyên tố nh: Pb, Cd không những có tác động xấu tới quá trình sinh hoá của
động vật mà còn ảnh hởng đến quá trình sinh trởng và phát triển của cây trồng,
gây bệnh, năng suất và chất lợng nông sản giảm.
Lĩnh vực nghiên cứu về nông hóa thổ nhỡng ngày một phát triển, trong
đó nhiều công trình nghiên cứu đà và đang đợc thực hiện nhằm giải quyết vấn
đề về chất lợng và năng suất cây trồng. Ví dụ: cùng một loại cây trồng nhng
trồng ở các vùng đất khác nhau thì năng suất và chất lợng khác nhau. Đối với
đất nông nghiệp xà Nghi Ân thành phố Vinh, các loại cây trồng chủ yếu là
hoa màu, lúa, lạc, vừng nông sản chủ yếu cung cấp cho thành phố Vinh. Tuy
nhiên, theo những tài liệu và nguồn thông tin mà chúng tôi có đợc, thì vấn đề
thành phần thổ nhỡng của đất trồng ở Nghi Ân còn cha đợc nghiên cứu cụ thể,
8


mặc dù chúng là các yếu tố rất quan trọng đối với chất lợng và năng suất cây

nông sản.
Vì vậy chúng tôi chọn đề tài: Xác định hàm lợng một số nguyên tố đất
hiếm và kim loại độc chì, cadimi trong đất nông nghiệp xà Nghi Ân - thành
phố Vinh - Nghệ An .
Trong đề tài này chúng tôi nghiên cứu xác định sự phân bố hàm lợng của
các kim loại độc Pb, Cd, và một số nguyên tố đất hiếm bằng tổ hợp các phơng
pháp: cực phổ, quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) và phân tích kích hoạt
nơtron (RNAA). Với đề tài này chúng tôi tiến hành thực nghiệm những nội
dung nghiên cứu nh sau:
1. Xác định hàm lợng tổng số của Pb, Cd trong đất bằng phơng pháp cực
phổ.
2. Xác định dạng hàm lợng tổng số của Pb, Cd và một số nguyên tố đất
hiếm bằng phơng pháp phân tích kích hoạt nơtron và phơng pháp phổ hấp thụ
nguyên tử.
3. Từ kết quả phân tích rút ra nhận xét và đánh giá về thành phần thổ nhỡng của đất nông nghiệp xà Nghi Ân.
Trong phạm vi đề tài này mặc dù có thể cha đánh giá một cách đầy đủ chất
lợng của đất nông nghiệp nơi đây, nhng chúng tôi mong rằng những kết quả
thực nghiệm thu đợc trong đề tài này góp phần cung cấp một số số liệu cơ bản
về đặc trng thổ nhỡng của đất nông nghiệp xà Nghi Ân thành phố Vinh, tạo
cơ sở cho việc lựa chọn phơng án sử dụng đất có hiệu quả kinh tế hơn ở vùng
ven đô.
Vinh, tháng 12 năm 2009

Chơng 1
9


tổng quan
1. Tầm quan trọng của đất và một số chỉ tiêu dinh dỡng trong đất
trồng trọt

1.1. Tầm quan trọng của đất
Đất giống nh là cơ thể sống có khả năng sử dụng các chất thải thúc đẩy sự
dự trữ dinh dỡng và làm sạch nguồn nớc. Đất là nơi sinh sống và phát triển của
thực vật, là t liệu sản xuất cơ bản của nông nghiệp. Đất không chỉ là cơ sở sản
xuất thực vật mà còn là cở sản xuất động vật. Đất là một bộ phận quan trọng
của hệ sinh thái. Đất có khả năng chứa, trao đổi ion, di chuyển chất dinh dỡng
và điều hòa chất dinh dỡng. Một loại đất đợc gọi là đất tốt phải đảm bảo cho
thực vật ăn no (cung cấp kịp thời và đầy đủ chất dinh dỡng), uống đủ (chế
độ nớc tốt), thở tốt (chế độ không khí, nhiệt độ thích hợp tơi xốp) và đứng
vững (rễ cây có thể mọc rộng và sâu). Tuỳ theo loại đất và chế độ canh tác mà
lợng chất dinh dỡng thay đổi là khác nhau.
Thực vật nhận đợc các nguyên tố dinh dỡng dới ba dạng: Thể rắn (dạng vô
cơ hoặc hữu cơ), thể lỏng (dạng dung dịch trong đất), thể khí (khí trong đất).
Các chỉ tiêu trong đất thờng đợc quan tâm nh: mùn, lân, đạm, độ chua, độ hấp
thu, các cation kim loại, đặc biệt là các nguyên tố vi lợng đóng một vai trò quan
trọng đối với cây trồng, vì vậy nó thờng xuyên đợc các nhà nông hoá thổ nhỡng
quan tâm.
1.2. Một số chỉ tiêu dinh dỡng trong đất
1.2.1. Đạm
Nitơ trong đất ngoài nguồn từ phân bón còn do các nguồn khác, nh tác
động của các vi sinh vật cố định đạm, tác dụng của sấm sét có thể oxi hóa đạm
ở nitơ trong khí quyển và do nớc tới đa đạm vào đất (chủ yếu là dạng muối
nitrat: NO3 -). Đạm trong đất chủ yếu tồn tại ở dạng hữu cơ chiếm khoảng 95 99%, còn lại một phần rất nhỏ dới dạng vô cơ (các ion: NH4+, NO3 - khoảng 1 5%). Đối với cấy trồng và thảm thực vật nói chung đều chỉ sử dụng đạm dới
dạng khoáng (NH4+, NO3 -), thờng là dới dạng nitơ dễ tiêu. Mặt dù đạm tổng ít,
10


cã ý nghÜa ®èi víi dinh dìng trùc tiÕp nhng vẫn đợc phân tích đánh giá vì nó thể
hiện độ phì nhiêu tiềm năng của đất.
1.2.2. Lân

Lân trong đất tồn tại dới ba dạng: Lân dễ tiêu, lân hữu cơ, lân vô cơ.
- Lân hữu cơ phụ thuộc vào lợng mùn và hòa tan trong môi trờng kiềm.
- Lân vô cơ tồn tại dới dạng muối photphat và bị hòa tan trong môi trờng
axit.
- Lân dễ tiêu trong đất: đợc cây hấp thụ dới dạng các ion trong dung dịch
nh: H2PO4 - , HPO42 - , PO43 - . C©y có thể lựa chọn hút loại ion nào trong ba ion
trên phụ thuộc vào pH của đất.
Lân đóng vai trò quan trọng quyết định chiều hớng và cờng độ các quá
trình sinh trởng, phát triển của cơ thể thực vật và đặc biệt là năng suất đối với
cây ăn quả. Thiếu lân thì tỷ lệ đậu quả kém, quả chín chậm, trong quả hàm lợng
axit cao.
1.2.3. Mùn
Mùn là do kết quả phân hủy xác động thực vật và các vi sinh vật. Mùn là
yếu tố thờng xuyên tác động vào sự hình thành, phát triển, duy trì và cải tạo độ
phì nhiêu của đất nh: tham gia biến đổi đá và khoáng, tầng tích tụ làm đất tơi
xốp, chống đợc hiện tợng rửa trôi và có khả năng lu giữ nớc cho đất, mùn càng
lớn thì tính đệm đất càng cao sẽ giúp đất chống chịu sự thay đổi đột ngột về pH,
đảm bảo các khả năng chuyển hóa của các phản ứng hóa học xảy ra bình thờng,
giúp duy trì đặc tính trao đổi ion, lu giữ chất dinh dỡng của đất.
1.2.4. Canxi và magiê trao đổi
Hai ion của nguyên tố kiềm thổ Ca2+ và Mg2+ có vai trò quan trọng về mặt
dinh dỡng đối với cây trồng, nó tham gia các hoạt động sinh lý, sinh hóa của tế
bào thực vật, đặc biệt ion Ca2+, Mg2+ đợc xem là chất đệm tham gia vào quá
trình kiềm hóa khi đất phải chống lại sự suy thoái do việc bón quá nhiều phân
vô cơ.
1.2.5. Độ chua

11

pH là yếu tố ảnh hởng đến chỉ tiêu dinh dỡng của đất. Nếu bón phân không
cân đối và không chú ý đến cải tạo pH thì đó sẽ là nguyên nhân làm cho đất bạc
màu và dẫn đến đất bị thoái hóa làm cho năng suất cây trồng bị giảm.
1.2.6. Các nguyên tố vi lợng
Trong cơ thể thực vật ngời ta tìm thấy 74 nguyên tố hóa học thì trong đó có
11 nguyên tố đa lợng (chiếm 99,95% khối lợng đất khô), 63 nguyên tố còn lại
là vi lợng và siêu vi lợng, chỉ chiếm 0,05%. Tuy nhiên chúng lại có vai trò rất
quan trọng đối với sinh trởng và phát triển của cây trồng. Do đó, nhiều nghiên
cứu về thành phần nguyên tố vi lợng của đất trồng đà đợc thực hiện, nhiều loại
phân bón vi lợng cũng ®· ®ỵc sư dơng réng r·i trong thùc tÕ ®em lại hiệu quả
lớn cho nông nghiệp.
2. ảnh hởng của các kim loại độc chì, cadimi đối với cây trồng
2.1. ảnh hởng chung của các kim loại độc đối với cây trồng
Các kim loại độc ảnh hởng đến sinh lý trong đời sống cây trồng về nhiều
mặt. Chúng kìm hÃm sự trao đổi chất trong cây, tác động xấu đến quá trình sinh
lý và sinh hóa, ảnh hởng đến quá trình quang hợp, tổng hợp chất diệp lục, làm
giảm khả năng chống chịu của cây đối với các bệnh nh: nấm, bệnh vi khuẩn,
làm giảm sức đề kháng của cây đối với các điều kiện bất lợi của môi trờng nh:
nóng, lạnh, hạn, úng, ngập, Do đó khi các kim loại độc thay thế vai trò của
các nguyên tố vi lợng, cây trồng sinh trởng, phát triển bất bình thờng và cho
năng suất thấp, chất lợng nông sản kém. Khi nồng độ các kim loại độc tăng
chúng dần thay thế vai trò quan trọng của các nguyên tố vi lợng, dẫn đến tình
trạng kìm hÃm hoặc phá vỡ các quá trình sinh hóa của cây trồng, dẫn đến cây
chậm phát triển và nhiễm bệnh ngay khi có đầy đủ các nguyên tố đa lợng.
Các kim loại độc còn có thể xâm nhập và tham gia vào các enzim của thực
vật, các vitamin và các chất sinh trởng làm chúng bị phá vỡ.
2.2. ảnh hởng của các kim loại độc với các enzim
Việc nghiên cứu và phát hiện khả năng kìm hÃm, phá vỡ của các kim loại
độc đối với hoạt tính của các enzim, là cánh cửa giải thích sự đầu ®éc cđa c¸c
12

kim loại độc trong quá trình trao đổi chất và năng lợng. Trong hệ thống các
enzim khác nhau, ngời ta thấy đều chứa kim loại hoặc đợc kim loại hoạt hóa.
Mối quan hệ giữa kim loại và enzim thờng hình thành một phức mà nhân của
phức chủ yếu là kim loại. Nếu phức này chứa kim loại độc thì làm giảm hoạt
tính xúc tác của mỗi thành phần đi rất nhiều, làm rối loạn sinh lý của cây.
Trong mỗi phức giữa kim loại và enzim có ba mối quan hệ:
- Kim loại là thành phần cấu trúc của enzim, trong trờng hợp này kim loại
liên kết chặt chẽ với enzim, nếu thay đổi bằng kim loại khác thì tính chất của
enzim hoàn toàn thay đổi.
- Kim loại tạo liên kết kém bền vững đối với các enzim và không có tính
đặc trng, vì mỗi enzim có thể kết hợp với các ion kim loại cùng hóa trị, ảnh hởng đến quá trình xúc tác. Dạng liên kết không bền vững giữa kim loại và
enzim là loại liên kết chelat.
- Kim loại tự do trong môi trờng cũng có tác dụng kích thích hoạt tính của
phức enzim trong tế bào.
Ion kim loại +

Protein



metalloenzim.

2.3. ảnh hởng của các kim loại độc đối với quá trình trao đổi chất.
Quá trình trao đổi chÊt ë sinh vËt nãi chung vµ thùc vËt nãi riêng, muốn
thực hiện đợc phải có sự tham gia của các enzim. Khi các kim loại độc thay thế
vị trí của các nguyên tố vi lợng trong enzim, chúng sẽ ảnh hởng tiêu cực đến
quá trình trao đổi chất, đến sự tổng hợp và phân giải các axit amin.
Các kim loại độc kìm hÃm quá trình phân giải tinh bột của hạt nảy mầm,

giảm khả năng tổng hợp tinh bột, làm rối loạn chức năng hô hấp ở lá, phá vở
các chức năng dự trữ các aminoaxit không thay thế. Các kim loại độc có ảnh hởng mạnh mẽ đến quá trình tổng hợp protein - enzim từ đó ảnh hởng đến quá
trình sinh trởng, phân hóa tế bào. Quá trình chuyển hóa, tổng hợp các hợp chất
có hoạt tính sinh học nh: vitamin, leuxin, gluxit, khi bị tác động của các kim
loại độc ảnh hởng đến tác nhân hoạt hóa trong quá trình tổng hợp các vitamin
quan trọng.
13


2.4. ảnh hởng của các kim loại độc đến quá trình sinh lý của thực vật
Khi nghiên cứu các bệnh khó phát hiện của cây trồng ngời ta nhận thấy các
kim loại độc, đặc biệt là chì và cadimi tham gia xúc tác và thay thế các kim loại
khác trong nhiều enzim tổng hợp. Các kim loại độc không là thành phần cấu
trúc chính của các xúc tác enzim, nên khi chúng xâm nhập hoặc thay thế vai trò
của một kim loại nào đó thì nó kìm hÃm sự hô hấp, sự tổng hợp trao đổi chất và
các biến đổi sinh lý của cây. Khi đó chúng làm cho quá trình phosphoril hóa oxi hóa tạo ATP trong quá trình hô hấp bị phá vỡ hay rối loạn.
Các kim loại độc ảnh hởng mạnh mẽ đến quá trình trao đổi nớc (vận
chuyển nớc, thoát nớc, hút nớc). Các nguyên tố chì, cadimi làm giảm độ ngậm
nớc, do các nguyên tố này làm kìm hÃm đến sự tổng hợp các chất a nớc nh:
protein, axitamin làm cho cây dần héo và lá đổi màu.
3. Dạng tồn tại của kim loại độc Pb, Cd trong đất và ảnh hởng của
chúng đối với cây trồng
3.1. Nguyên tố Cd
3.1.1. Các nguồn gây ô nhiễm cadimi
3.1.1.1. Cadimi có sẵn trong đất
Trong tự nhiên nguồn cadimi do đá mẹ sinh ra gồm các loại đá sau:
Bảng 1: Hàm lợng cadimi có trong đá tự nhiên (ppm):
Đá trầm tích

Đá bazơ

Đá axit

0,17

0,13

0,09

Hàm lợng trung
bình
0,13

Trữ lợng của cadimi trong vỏ quả đất khoảng 7,7.10 - 6% tổng số nguyên tử.
Khoáng vật chính của cadimi là grenokit (CdS), khoáng vật này hiếm khi ở độc
lập riêng rẽ và thờng lẫn với khoáng vật của Kẽm. Trong môi trờng đất, tính di
động của Cd phụ thuộc vào: pH, loại đất, thành phần vật lý. Các oxit kim loại
trong đất, hàm lợng hữu cơtrong đó pH đợc coi là chỉ tiêu quan trọng nhất
quyết định tính di động của Cd. Trong môi trờng địa hoá thờng Cd đi kèm với
Zn và có ái lực lớn với S. cadimi linh động trong môi trêng axit h¬n kÏm.
14


Nhân tố quyết định hàm lợng Cd trong đất là đá mẹ. Trong các lớp đá mẹ,
Cd thờng chỉ đạt ở mức 0,2 mg/kg. Các đá có nguồn gốc từ núi lửa hoặc trầm
tích thờng có hàm lợng Cd lớn hơn. Hàm lợng Cd trong đá bazan là 0,13 - 0,22
mg/kg, đá sét là 0,3 mg/kg. Hàm lợng trung bình Cd trong đất nằm trong
khoảng 0,0,7 - 1ppm [55]. Tuy nhiên, hàm lợng nền của Cd trong đất không vợt
quá 0,5 ppm và tất cả những giá trị cao hơn giá trị trên đều do tác dụng của con
ngời gây ra đối với lớp đất bề mặt. Khi phân tích 1642 mẫu đất trên thế giới thì

giá trị trung bình là 0,62 ppm [8]. Theo những nghiên cứu trớc đây cho thấy đất
giàu chất hữu cơ nh Histosol thì có hàm lợng Cd cao nhất, nột số đất có nguồn
gốc từ phiến sét thì hàm lợng Cd lên đến 8 ppm [60].
Theo Page và Bingham [63] đất bắt nguồn từ đá núi lửa có chứa hàm lợng
Cd trong khoảng 0,1 - 0,3 mg/kg, những đá chứa hàm lợng từ 0,1 - 1,0 mg/kg và
những loại đá xuất phát từ đá ngầm chứa hàm lợng khoảng 0,3 - 1,0 mg/kg.
Nhìn chung các loại đất hầu hết có hàm lợng dới 1 mg/kg, ngoại trừ những chỗ
bị ô nhiễm từ các nguồn riêng biệt hoặc phát triển trên những đất chính với hàm
lợng cadimi cao bất thờng nh những loại đá đen (hàm lợng khoảng 22 ppm).
3.1.1.2. Từ bùn của nớc thải cống rÃnh
Con ngời bài tiết cũng có hàm lợng cadimi hay các chất thải công nghiệp
do các xí nghiệp xản suất, đợc các cống thoát nớc đa đi và chúng tích tụ dới các
lớp bùn. Hầu hết hàm lợng cadimi đợc tích tụ lại trong nớc cống, chúng đựơc
thải ra trong quá trình xử lý bùn quánh. Ngời ta xác định đợc hàm lợng trung
bình cadimi trong các loại bùn này trong các cống rÃnh là rất lớn 23 mg/kg.
Theo Nriagu dự đoán hàm lợng cadimi bất thờng có trong môi trờng từ sự thêm
bùn vào đất khoảng 480 tấn/năm. Sự tập trung kim loại trong các cống rÃnh
khác nhau rất cao, do quá trình thay đổi liên tục của các hợp chất do thể tích và
khả năng xử lý nớc thải đa vào cống. Ngời ta đà khảo sát khoảng 70% các loại
cống khác nhau đều tìm thấy có chứa hàm lợng cadimi nhất định trong mẫu
bùn.
Theo FAO khuyến cáo hàm lợng cadimi cho phép ô nhiễm trong đất là 0,1
kg/ha/năm và mức cao nhất cho phép khoảng 0,15 kg/ha/năm. Mặc dù khi xử lí
15


rác thải bùn cống rÃnh tạo ra nguồn phân khoáng vi lợng, phân N và P, nhng ngợc lại nó cũng làm tăng nguy cơ đất nông nghiệp bi ô nhiễm cadimi và các kim
loại khác, dẫn đến làm cho dinh dỡng của cây trồng giảm sút, làm năng suất và
sản lợng lơng thực giảm.
Sự ô nhiễm môi trờng do Cd gây ra trong những năm gần đây do hậu quả

của việc tăng sử dụng Cd trong công nghiệp. Hiện nay với sự phát triển không
ngừng của khoa học công nghệ, ngày càng đa các hợp chất kim loại nặng vào
sản xuất ứng dụng đà gây ra các vùng ô nhiễm kim loại nặng cục bộ, đặc biệt là
các khu công nghiệp. Nhiều nghiên cứu cảnh báo rằng bón phân hữu cơ kể cả
rác thải đô thị và các loại phân lân có thể làm gia tăng lợng Cd khá cao, tính
trung bình có chứa 7mg/kg phân. khi bón vào những đất ít đợc cày xới thì lợng
Cd này sẽ đợc tích luỹ nhiều hơn [55].
Hiện nay, trong công nghiệp còn sử dụng bùn thải, nớc thải của các khu
công nghiệp, đô thị làm phân bón cho cây trồng, việc này cũng đà mang vào đất
một lợng Cd đáng kể. ĐÃ có nhiều tác giả nghiên cứu hàm lợng Cd có trong bùn
thải của các khu đô thị và đều cho kêt quả là trong bùn thải chứa một lợng đáng
kể Cd khoảng từ 1mg/kg bùn. Sự tập trung kim loại nặng trong bùn thải và nớc
thải phụ thuộc vào đặc thù của từng ngành công nghiệp cũng nh tốc độ đô thị
hoá tại. Trớc đây, những chất thải này thờng đợc đổ thẳng vào hệ thống sông và
môi trờng biển, nơi mà những kim loại này và rất nhiều chất dinh dỡng khác
trong chất thải, là nguyên nhân gây ra rất nhiều hiện tợng ô nhiễm và phú dỡng.
Ngời ta nhận thấy dinh dỡng trong nớc thải là một nguồn tài nguyên quý, đồng
thời bảo vệ chất lợng nớc, đang đóng góp vào vòng tuần hoàn chất thải trong ®Êt
ë rÊt nhiỊu níc trªn thÕ giíi [61]. Tuy nhiªn, tốc độ sử dụng nớc thải thờng khá
lớn do đó sự ô nhiễm Cd trong đất là điều không thể tránh khỏi ở những nơi có
sử dụng nguồn chất thải. Theo một nghiên cứu gần đây cho thấy nồng độ Cd
trong cống rÃnh đợc đa vào dùng trong nông nghiệp ë vïng Netherlands dao
®éng tõ 5mg/kg ®Õn 20 mg/kg. ViƯc sử dụng bùn thải, nớc thải công nghiệp, đô
thị đà làm cho hàm lợng Cd trong đất tăng cao. Vì thế, rất nhiều nớc đà tìm

16


cách hạn chế lợng Cd đa vào đất theo bùn thải, nớc thải bằng cách quy định
hàm lợng Cd tối đa đợc cho phép có trong bùn thải là 50 mg/kg.

3.1.1.3. Các nguồn khác
Các nguồn khác có thể gây ô nhiễm Cd là các mỏ than, phân bón có xuất
xứ từ các quặng Cd và các quặng mỏ (các mỏ sielfhide có hàm lợng khoảng 5%
Cd). Sự tán xạ từ các nguồn này đợc gây ra bởi gió và nớc và thông qua sói mòn
hạ nguồn các con sông từ các mỏ cũ và các nguồn phân khoáng. Đất bị ô nhiễm
một cách nghiêm trọng bởi Pb và trong Zn đà tìm thấy hàm lợng Cd lên đến 450
mg/kg.
3.1.2. ảnh hởng và tác dụng sinh lý của cadimi
3.1.2.1. Đối với thực vật và vi sinh vật trong đất
Cadimi đợc phát hiện là có ảnh hởng tơng đối lớn đến sự khoáng hóa nitơ
trong đất, đợc đánh giá theo thứ tự: Cr > Cd > Zn > Mn > Pd.
Sù tÝch lịy cđa cadimi trong nhãm c©y thùc phÈm ë møc độ cao là nguyên
nhân liên quan đến sự gia tăng ngộ độc thực phẩm. Theo Mitchell đánh giá thứ
tự độc tố của các nguyên tố kim loại gây ảnh hởng đến lúa mì và rau diếp trên
đất axit theo dÃy: Cd > Ni > Cu > Zn. Tuy nhiên, độc tính của Cd gây cho cây
nông nghiệp biểu hiện rõ nhất ở bệnh vàng lá, sự héo và tình trạng ngừng phát
triển, những biểu hiện này khó tìm ra nguyên nhân ngay đợc.
Mặc dù Cd đợc xem là nguyên tố không cần thiết đối với thực vật, nhng nó
vẫn đợc thực vật hấp thụ qua hệ thống rễ và lá. Cd là kim loại độc với cây trồng,
khi vào cơ thể chúng đợc tích luỹ trong thân, ảnh hởng đến sinh trởng và phát
triển của cây. Cd gây độc cho cây khi chúng tham gia phản ứng oxi hoá mà
đáng lẽ chúng không nên có mặt. Cây trồng nhiễm độc Cd đợc thể hiện rất rõ ở
chỗ mép lá có màu nâu, lá bị úa vàng, xoăn, rễ có màu nâu, thân còi cọc, cây
chậm phát triển. Không những thế Cd còn ảnh hởng đến quá trình trong cơ thể
thực vật nh làm thay đổi tính thấm của màng tế bào, kìm hÃm quá trình sinh
tổng hợp prôtêin, ức chế một số enzim, ảnh hởng đến quá trình hô hấp, quang
hợp, ảnh hởng đến quá trình mở lỗ khí và quá trình thoát hơi nớc ở thực vật.
17

Theo Bigkan F.T. và cộng sự (1975)[63] đối với thực vật thì sự đồng hoá Cd
giảm theo thứ tự: Lúa mạch> cây họ đậu > lúa nớc > cây rau.
Nghiên cứu so sánh Cd trong rau sản xuất trong điều kiện không ô nhiễm ở
rất nhiều quốc gia đà cho thấy nồng độ Cd cao nhất trong lá rau cải bina (0,11
ppm, trọng lợng tơi); rau xà lách là 0,66ppm (trọng lợng khô). Khi thực vật đợc
trồng trên đất ô nhiễm, Cd đợc tập trung ở rễ. Điều này chứng tỏ rằng những
loại rau ăn lá nh rau cải bina, rau ăn củ nh cải củ là con đờng chính đa Cd vào
cơ thể ngời. Hàm lợng nền của Cd trong hạt ngũ cốc cũng nh trong rau quả rất
thấp và khá giống nhau. Tính theo trọng lợng khô thì hàm lợng Cd trong hạt ngũ
cốc dao động trong khoảng 0,013 - 0,22ppm [55].
Sù hót thu Cd cđa c©y trång phụ thuộc rất nhiều vào pH của đất và hàm lợng chất hữu cơ trong đất . Kitagishi và Yamane (1981), công bố những kết quả
nghiên cứu và chỉ ra rằng sự hấp thụ cadimi bởi cây mạ cao nhất trong khoảng
pH từ 4,5 - 5,5 [62]. Bingham và các cộng sự (1980) [64] cũng cho rằng hàm lợng Cd trong hạt thóc phụ thuộc nhiều vào pH đất, sự hÊp thơ Cd cao nhÊt ë pH
= 5,5. Tuy nhiªn lại có những kết quả nghiên cứu lại mâu thuẫn nhau. Có ngời
lại cho rằng Cd trở nên linh động hơn trong môi trờng kiềm do quá trình hình
thành những hợp chất phức hoặc che lát - kim loại, lúc ®ã thùc vËt hÊp thơ Cd
kh«ng phơ thc pH cđa môi trờng đất.
Theo sự nghiên cứu của Davis và Smith trên các cây lơng thực cho rằng củ
cải, cải diếp, cần tây và bắp cải có xu hớng tích lũy cadimi với hàm lợng khá
cao, trong khi các cây lơng thực khác nh: đậu tròn, ngô, khoai tây và đậu dài lại
tích lũy với lợng ít cadimi. Bingham [66] nghiên cứu và đa ra kết luận giảm ảnh
hởng độc tố cadimi trong một số loại rau màu theo thứ tự sau: củ cải > đậu nành
> cải xoang > ngô > cà rốt > củ cải ngọt > đậu > lúa mì > củ cải trắng > cà chua
> bí > cải bắp > củ cải đờng Thụy Sĩ > lóa vïng cao. Sù hÊp thơ vµ tÝch lịy Cd
cđa cây trồng bằng con đờng qua rễ cây rồi từ đó vận chuyển đến lá cây, các
mô, các chồi cây.

18

Tuy nhiên, nồng độ Cd trong hạt lúa mạch và củ khoai tây đợc trồng trên
đất bị ô nhiễm không đợc cao hơn 0,6 - 1ppm tơng ứng. Dựa trên những phân
tích rủi ro và có tính toán đến mô hình bÃo hoà của đất mối quan hệ kim loại
với cây trồng, theo điều kiện thí nghiệm (pH của đất trung lập), các nhà khoa
học đa ra kết luận rằng, đất có nồng độ Cd lên đến 30ppm vẫn an toàn cho sản
xuất của các cây trồng.
Nồng độ cadimi trong các sản phẩm thực phẩm có thể đợc kiểm soát ở mức
độ nhất định bằng cách giảm lợng hấp thu một số kim loại. Cd khá phổ biến
trong các nhà máy sản xuất hiện đại, do đó việc quản lý tồn d của nó trong đất
cần phải đợc xem xÐt. Ph©n cã chøa Cd hÊp thơ trong mét sè loại cây trồng đÃ
đợc khẳng định, nhng tác dụng lâu dài của nó đối với nông nghiệp vẫn còn ít đợc biết đến và chậm phát hiện. Nói chung các hệ thống trồng trọt ảnh hởng đến
các tính chất lý - hoá học đất. Chúng có thể tạo ra sự thay đổi liên tục về dạng
di động của kim loại và tính chất sinh học của chúng. ảnh hởng của thực hành
nông nghiệp, ví dụ: luân canh cây trồng, chế độ bón phân, Những kết quả thí
nghiệm ở các địa điểm khác nhau cho phép các nhà khoa học chỉ ra rằng: nồng
độ Cd trong hạt là cao nhất đối với lúa mì, thấp nhất đối với ngũ cốc; cadimi
trong hạt lúa mì và củ khoai tây có thể tăng với hàm lợng ngày càng cao trong
quá trình luân canh cây trồng; hàm lợng cadimi trong hạt lúa mì có thể bị ảnh hởng bởi việc bón phân vi lợng kÏm. Mét sè nghiªn cøu cho thÊy, sù hÊp thu Cd
của cây trồng giảm đi khi pH đất tăng. Do đó ngời ta đa ra giải pháp thêm vôi
để làm giảm nồng độ Cd trong củ và hạt.
3.1.2.2. Đối với con ngời
Cd là nguyên tố thờng đi kèm trong khoáng vËt chøa kÏm. Trong thËp kû
50 - 60 cña thÕ kỷ trớc đà xảy ra nhiều vụ nhiễm độc Cd ở Nhật Bản nh: Jintsu
Valley hay Toyama xuất hiện loại bệnh itai - itai làm xơng trở nên giòn. ở nồng
độ cao Cd gây ra đau thận, thiếu máu và phá huỷ xơng, có thể dẫn đến ung th xơng và tuỷ. Phần lớn Cd thâm nhập vào cơ thể đợc giữ lại ở thận và đợc đào
thải. Một lợng nhỏ tham gia liên kết mạnh với protein của cơ thể tạo thành
19


metan - thionin có mặt ở thận, phần còn lại dần tích lũy giữ lại trong cơ thể và

hàm lợng tăng dần theo tuổi tác. Đến khi hàm lợng Cd đủ lớn sẽ thay thế vị trí
của Zn trong các enzim quan trọng gây ra sự rối loạn trong quá trình trao đổi
chất.
Cd thâm nhập vào cơ thể qua con đờng thực phẩm là chủ yếu. Theo nhiều
nghiên cứu mới đây của các chuyên gia thì ngời hút thuốc lá cũng có nguy cơ bị
nhiễm độc Cd. ĐÃ có nhiều b»ng chøng cho thÊy Cd cã thĨ g©y ung th phổi qua
đờng hô hấp. Tuỳ theo mức độ nhiễm độc Cd mà có thể thủng vách ngăn mũi
hay ung th mũi, đặc biệt có thể gây tổn thơng tuyến thận dẫn đến tổn thơng
tuyến tiết niệu. Ngoài ra khi bị nhiễm độc Cd còn ảnh hởng đến tuyến nội tiết,
máu, tim mạch
3.2. Nguyên tố chì
3.2.1. Dạng tồn tại của chì trong tự nhiên và các nguồn ô nhiễm chì
Chì là nguyên tố tơng đối phổ biến trong vỏ quả đất. Trong tự nhiên chì tồn
tại dới các loại quặng galenit (PbS), cesurit (PbCO3) và anglesit (PbSO4).
Trong môi trờng nớc, tính năng của các hợp chất chì đợc xác định chủ yếu
thông qua độ tan của nó. Độ tan của chì phụ thuộc vào pH của môi trờng, pH
tăng thì độ tan giảm. Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào các yếu tố khác nh độ muối
(hàm lợng các ion khác nhau) của nớc, điều kiện oxi hóa khử. Hàm lợng chì
trong nớc có nguồn gốc tự nhiên chiếm tỷ lệ khiêm tốn, chủ yếu là từ đờng ống
dẫn các thiết bị tiếp xúc có chứa chì.
Trong khí quyển, hàm lợng chì tơng đối giàu hơn so với các kim loại nặng
khác. Nguồn ô nhiễm chính của chì trong không khí là do sự đốt cháy nhiên
liệu của động cơ đốt trong, các động cơ này dùng nhiên liệu xăng có chứa chì đợc thêm vào làm tăng chỉ số octan, giảm gây nổ dới dạng các hợp chất chì tetra
metyl (Pb(CH3)4) và chì tetra etyl (Pb(C2H5)4). Cùng với các chất ô nhiễm khác
chì đợc loại khỏi khí quyển do quá trình sa lắng khô và ớt (ma). Kết quả là bụi
thành phố và đất ven đờng ngày càng giàu chì với hàm lợng điển hình vào
khoảng 1000 - 4000 mg/kg.

20

Ngày nay, những nguồn ô nhiễm chì khác có thể là do sản xuất đồ chơi và
trong các loại sơn có hàm lợng chì tơng đối cao. Chúng đợc các nhà máy sản
xuất kim loại nặng thải vào cống rÃnh với hàm lợng lớn dới sản phẩm mạ điện.
Các nguồn ô nhiễm này đa lợng lớn chì vào môi trờng đất, dới dạng tới tiêu và
phân bón làm từ rác thải mùn của cống rÃnh.
Chì nguyên chất hoà tan kém. Pb tồn tại chủ yếu ở dạng hóa trị II và thờng
gặp trong tự nhiên cùng với Zn. Lợng chì tăng thêm trong đất có nguồn gốc từ
bụi không khí, sử dụng phân bón, hoá chất hay chất thải có chứa Pb. Trong
công nghiệp và cuộc sống hiện nay chì đợc ứng dụng rất rộng rÃi. Trong công
nghịêp chì đợc ứng dụng trong sản xuất sơn. ắc quy, đợc dùng làm chất xúc tác
và dùng trong xăng nhng hiện nay đà cấm sử dụng. Với những u điểm trên chì
càng đợc ứng dụng rộng rÃi trong sản xuất.
Sự ứng dụng rộng rÃi của chì đà làm cho môi trờng sinh thái có nguy cơ ô
nhiễm chì, đặc biệt là môi trờng đất. Khi phát thải vào môi trờng đất, chì có thời
gian tồn lu lâu. Những hợp chất của chì có khuynh hớng tích luỹ trong môi trờng đất và trầm tích sông hồ, làm ô nhiễm chuỗi thức ăn và ảnh hởng đến quá
trình trao đổi chất trong cơ thể con ngời. Chì phát thải trong môi trờng đất bằng
nhiều con đờng khác nhau.
Trong khói thải của các phơng tiện giao thông (ô tô, xe máy), khói thải từ
những nhà máy lọc dầu, nhà máy luyện kim, Pb đợc phát ra trong không khí dới
dạng các hạt bụi khói. Thời gian tồn tại của các hạt bụi này phụ thuộc rất nhiều
vào kích thớc hạt bụi, thời tiết khu vực và độ cao của nguồn thải. Theo thời gian
bụi chì đợc lắng đọng trong đất, pH của nớc ma sẽ quyết định dạng Pb lắng
đọng. Năm 1986, Zimmema[8], đà đa ra nhận xét: độ hoà tan của chì trong khí
quyển tăng đáng kể khi pH của nớc ma giảm từ 6,4 và cũng vào năm này Grosh
cũng đa ra rằng chì đợc tìm thấy chủ yếu dới dạng lắng đọng ớt.
Trong sản xuất nông nghiệp, sử dụng phân bón không những cung cấp các
chất dinh dỡng cho cây mà còn đa vào đất một lợng chì đáng kể. Phân
supephotphat có chứa chì với hàm lợng 1000 mg/kg phân, trong phân N có chứa
220 mg/kg phân, bón vôi cải tạo đất chua cũng là một hình thức đa chì vào

21


trong đất [53]. Trong nông nghiệp ngời ta còn sử dụng bùn thải, nớc thải làm
phân bón cũng đa vào đất một lợng chì đáng kể. Hàm lợng chì có trong bùn thải
dao động từ 2 - 7000 mg/kg, nớc thải có trong dòng chảy tràn có tới 19% lợng
chì do bụi đờng phố đem lại. ở Mĩ ngời ta tính từ khi sử dụng xăng pha chì thì
dòng nớc ma chảy tràn hàng năm đa một lợng chì là 8109 gam vào trong nớc
thải [8].
Ô nhiễm chì thờng cao ở tầng mặt do bụi Pb rơi từ không khí xuống tạo ra
các hợp chất tơng đối bền vững với các chất hữu cơ. Ngoài ra một số yếu tố
khác có ảnh hởng đến hàm lợng chì trong đất nh: pH, CEC, PO43 - , … Trong
nhiỊu trêng hỵp bãn phân hữu cơ và phân lân có tác dụng cố định chì tạm thời.
Trong đất chua và chứa nhiều axit fulvic, Pb có thể bị rửa trôi xuống tầng dới.
Theo Lidsay (1972) [54], lợng chì trung bình trong đất dao ®éng tõ 2mg/kg ®Õn
200 mg Pb/kg ®Êt. Theo Pendias vµ cộng sự (2001)[55], chì có nhiều trong các
đá mẹ granit (24 mg/kg) và cát kết 12mg/kg), đá bazan có ít Pb (3 mg/kg).
Trong ®Êt, tÝnh di ®éng cđa Pb phơ thuộc vào Eh, pH, thành phần cấp hạt
đặc biệt là sét, chất hữu cơ, xói mòn đất do nớc và gió. Các muối chì clorat,
sunfat, nitrat rất dễ hoà tan, trong khi các hợp chất của chì với cacbonat lại rất
bền vững. Khi vào đất Pb không giữ nguyên một trạng thái mà nó bị biến đổi,
trong đất chì bị hấp phụ trên bề mặt các khoáng sét, chất hữu cơ hoặc các oxit
kim loại hoặc có thể tồn tại dới dạng các hợp chất với chất khác nh Pb(OH)2,
PbO, PbCO3, Pb3(PO4)2 Trong đất chì hấp phụ trao đổi chiếm tỉ lệ nhỏ (<5%
lợng chì trong đất), các chất hữu cơ có vai trò lớn trong việc tích luỹ chì do đất
hình thành các phức hệ với chì đồng thời chúng cũng làm tăng tính linh động
của chì khi các chất hu cơ này có tính linh động cao. Khi chì tồn tại trong dung
dịch đất ở dạng linh động nó sẽ bị thực vật hấp thụ trực tiếp và tích luỹ trong
cây, gây ngộ độc cho cây trồng hoặc chúng theo chuỗi thức ăn đi vào cơ thể ngời và gây ngộ độc. Trong đất Pb2+ có khả năng thay thÕ K+ trong hƯ hÊp phơ cã
ngn gèc h÷u cơ hoặc khoáng sét. Khả năng các khoáng trong đất hấp phụ chì

tăng theo thứ tự sau: Oxyt sắt > Allophan > Caolilit > Humic > Montmorillonit.
22


Khả năng hấp thụ chì sẽ tăng dần đến một mức nào đó mà tại đó hình
thành kết tủa Pb. Trạng thái tồn tại của chì trong đất phụ thuộc rất nhiều vào pH
của đất, khi pH của đất thấp thì khả năng di động của chì tăng và ngợc lại khi
pH của đất cao thi khả năng di động của chì bị cố định dới dạng kết tủa
Pb(OH)2
3.2.2. Chì trong thực vật
Mặc dù chỉ xuất hiện rất tự nhiên trong tất cả các thực vật, nó không đóng
vai trò quan trọng nào trong quá trình trao đổi chất. Zimdahl và Hasset (1977)
[56], đà tìm ra sự hấp phụ Pb qua rễ và kết luận rằng Pb dợc hút thu thụ động và
tỉ lệ hút thu bị giảm do bón vôi và nhiệt độ thấp. Mặc dù Pb không bị hoà tan
hoàn toàn trong đất nhng nó vẫn đợc hấp thụ qua lông rễ và đợc dữ trữ trong
thành tế bào. Khi chì xuất hiện ở dạng hoà tan trong dung dịch dinh dỡng, rễ
thực vật có khả năng hấp thụ một lợng lớn nguyên tố này, tỉ lệ hút thu tăng tỷ lệ
thuận với việc tăng nồng độ chất dinh dìng trong dung dÞch víi thêi gian. Sù di
chun của Pb từ rễ đến với phần thực vật trên mặt đất khá giới hạn, chỉ 3% Pb
trong rễ đợc chuyển đến các phần non.
Zimdahl và Koeppe (1977) [57], cho rằng mặc dù có ảnh hởng nhẹ đến
hàm lợng Pb trong mô thực vật, thực vật có khả năng hút thu Pb ở trong đất
trong khoảng giới hạn. Các tác giả còn đa ra giả thuyết để giải thích sự hút thu
chì từ đất trong tờng hợp Pb không đợc hót thu trùc tiÕp tõ ®Êt bëi rƠ thùc vËt,
nhng khá dễ hút thu từ thực vật đà chết những nguyên tố tích lũy gần bề mặt.
Tuy nhiên có một sự thật hiển nhiên rằng Pb hấp thụ từ đất qua rễ dù ở nồng độ
thấp hay cao, thì quá trình này vẫn bị chi phối mạnh bởi các yếu tố của đất và
các thực vật khác.
Mặc dù, không có điều gì chứng tỏ Pb là cần thiết cho thực vËt, nhng cịng
cã rÊt nhiỊu nghiªn cøu cho r»ng mét số muối chì (đặc biệt Pb(NO3)2, tuy ở

nồng độ thấp nhng cũng gây ra ảnh hởng đến sự phát triển của cây. Do những
phản ứng của Pb với các nguyên tố khác và với rất nhiều nhân tố môi trờng, vì
vậy không dễ dàng để xác định nồng độ Pb gây độc cho cây. Vài nghiên cứu
23


cho rằng Pb có ảnh hởng độc trong một số quá trình nh quang hợp, sự phân bào,
sự hút thu nớc, tuy nhiên dấu hiệu độc trong thực vật là không đặc trng. những
ảnh hởng phụ của Pb đối với mô thực vật liên quan đến sự cản trở quá trình hô
hấp và quang hợp do phá vỡ phản ứng truyền điện tử. Những phản ứng này bị
ảnh hởng khi hàm lợng Pb thấp, ở nồng độ 1ppm.
Một vài loại thùc vËt, kiĨu sinh th¸i gièng vi khn cã thĨ phát triển, trao
đổi chất có Pb. Ngỡng chịu đựng này dờng nh có quan hệ với đặc tính của màng
tế bào. Những thực vật nhạy cảm hoặc giống với vi khuẩn hút thu nhiều Pb vào
tế bào hơn những thực vật có khả năng chống chịu với nồng độ Pb trong đất
cao. Sự tích luỹ Pb trong màng tế bào ở những dạng không hoạt động nh Pb pyrophotphat hoặc Pb - octophotphat [58].
S biến động hàm lợng chì trong thực vật bị tác động bởi một số nhân tố
môi trờng nh là quá trình địa hoá, ô nhiễm, thay đổi màu và khả năng di truyền.
Hàm lợng chì dễ tiêu tăng ở vùng không bị ô nhiễm đợc nhiều tác giả công
nhận ở thập kỷ 1970 - 1980, dao động trong khoảng 0,001 0,08 ppm (trọng
lợng tơi) hoặc 0,05 3 ppm (trọng lợng khô). Hàm lợng Pb trong hạt ngũ cốc
ở rất nhiều quốc gia có vẻ giống nhau và biến động trong khoảng 0,01 2,28
ppm (trọng lợng khô). Một vài loại thực vật thích nghi phát triển trong điều kiện
có Pb cao. Sự tích luỹ sinh häc cao nhÊt cđa Pb chđ u lµ qua lá (đặc biệt là rau
xà lách). Những thực vật phát triển ở khu vực tái chế kim loại sẽ hút thu Pb cả
từ không khí và đất. Chì trong không khí là nguồn gây ô nhiễm chính, ở dạng
này Pb hấp thụ qua tán lá do Pb lắng đọng trên bề mặt và lá và bị hấp thụ qua
những tế bào lá này [59].
3.2.3. Tác dụng sinh lý của chì
Tác dụng sinh lý của chì chủ yếu là tác dụng của nó tới sự tổng hợp máu

dẫn tới phá vỡ hồng cầu. Chì ức chế một số enzim quan trọng của quá trình tổng
hợp máu do sự tích lũy các hợp chất trung gian của quá trình trao đổi chất. Hợp
chất kiểu này thờng gặp là delta - amino levunilicanxit (ALA dehyrase). Một
pha quan trọng của tổng hợp máu là do sự chuyển hóa delta - amino
levunilicanxit thành porphobiliogen. Chì g©y øc chÕ ALA - dehyrase enzim, do
24


đó giai đoạn tiếp theo tạo thành prôphbiliogen không thể xảy ra. Kết quả là phá
hủy quá trình tổng hợp Hemoglobin cũng nh các sắt tố hô hấp khác cần thiết
trong máu nh cytochromes.
Cuối cùng chì cản trở việc sử dụng oxi và glucoza để sản sinh năng lợng
trong quá trình sống. Sự cản trở này có thể tìm thấy khi nồng độ chì trong máu
khoảng 0,3ppm. ở các nồng độ cao hơn có thể gây hiện tợng thiếu máu, nếu
hàm lợng chì trong máu khoảng 0,5 - 0,8ppm gây ra sự rối loạn chức năng của
thận và phá hủy nÃo.
Dạng tồn tại của chì trong nớc điển hình là hợp chất Pb2+ có nồng độ trung
bình 0,1mg/lít, làm kìm hÃm các hợp chất oxi hóa vi sinh, các hợp chất hữu cơ
và đầu độc các hợp chất vi sinh vật bậc thấp, nếu trong nớc chứa hàm lợng đạt
tới 0,5mg/lít thì nó kìm hÃm quá trình oxi hóa amoniac thành nitrat cũng nh
phần lớn các kim loại nặng, chì tích tụ lại trong cơ thể thực vật sống trong nớc.
Đối với các loại thực vật bậc cao hệ số tích lũy làm giàu có thể lên đến 100 lần
và ở loại béo có thể đạt tới trên 46 nghìn lần.
Trong cơ thể ngời xơng là nơi tập trung tàng trữ và tích tụ chì. Các lợng chì
này tơng tác với photphat trong xơng, phá vỡ các mạng lới enzim và protein
trong cấu trúc của xơng, chì thể hiện độc tính độc hại khi nó chuyển vào các mô
mềm của cơ thể. Chì có thể nhiễm vào cơ thể ngoài con đờng thực phẩm nó còn
có thể nhiễm qua da, đờng tiêu hóa, hô hấp. Ngời bị nhiễm độc chì mắc một số
bệnh biểu hiện nh: thiếu máu, đau đầu, chóng mặt, sng khớp.
Chính vì những tác hại nguy hiểm của chì đối với con ngời nh vậy, nên các

nớc và các tổ chức trên thế giới đều đa ra các quy định chặt chẽ đối với hàm lợng chì tối đa cho phép trong các tiêu chuẩn sau:
+ TCVN: 6773 - 2000 quy định cho phép tối đa hàm lợng chì có trong nớc
không quá 0,1 mg/lít.
+ TCVN: 6498 - 1999 quy định cho phép tối đa hàm lợng chì có trong đất
nông nghiệp là 70mg/kg

25