Đánh giá mức độ ô nhiễm và rủi ro sinh thái của một số kim loại nặng trong trầm tích khu vực hạ lưu sông đáy

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

Kiều Thị Thu Trang

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM VÀ RỦI RO SINH THÁI
CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG TRẦM TÍCH
KHU VỰC HẠ LƯU SƠNG ĐÁY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2018


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

Kiều Thị Thu Trang

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM VÀ RỦI RO SINH THÁI
CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG TRẦM TÍCH
KHU VỰC HẠ LƯU SƠNG ĐÁY
Chun ngành: Khoa học Môi trƣờng
Mã số: 8440301.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
Hƣớng dẫn 1: PGS.TS. Lê Văn Chiều
Hƣớng dẫn 2: PGS.TS. Lê Thị Trinh

Hà Nội - Năm 2018

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến
PGS.TS. Lê Thị Trinh, Khoa Môi trƣờng - Trƣờng Đại học Tài nguyên và Môi
trƣờng Hà Nội, PGS.TS. Lê Văn Chiều - Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên đã tận
tình hƣớng dẫn và truyền đạt cho em những kinh nghiệm quý báu trong suốt quá
trình thực hiện đề tài luận văn.
Em xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến PGS.TS. Nguyễn Thị Hà đã giúp đỡ em
trong quá trình thực hiện đề tài, đồng thời em xin cảm ơn các quý thầy cô giáo trong
Khoa Môi Trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên đã nhiệt tình truyền đạt kiến
thức và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt q trình học tập và hồn
thành khóa học.
Xin trân trọng cảm ơn sự hỗ trợ kinh phí từ đề tài nghiên cứu ứng dụng và phát
triển công nghệ cấp Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng “Nghiên cứu đặc điểm phân bố,
lịch sử tích lũy một số kim loại nặng, hợp chất hữu cơ khó phân hủy trong trầm tích
và đánh giá rủi ro môi trường khu vực hạ lưu sông Đáy”, mã số TNMT 2017.04.09
cho các nội dung nghiên cứu của luận văn.
Đề tài luận văn đƣợc thực hiện tại Phịng Thí nghiệm Mơi trƣờng, Trƣờng Đại
học Tài ngun và Môi trƣờng Hà Nội với sự hỗ trợ và giúp đỡ của cán bộ, giảng
viên và các bạn sinh viên cùng nhóm nghiên cứu. Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành
đến các cán bộ Tổ quản lý Phịng Thí nghiệm Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Tài
nguyên và Môi trƣờng Hà Nội cùng các em sinh viên.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè và ngƣời thân
luôn quan tâm, động viên giúp đỡ để tơi hồn thành tốt luận văn này.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2018

Học viên

Kiều Thị Thu Trang

iii


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN..................................................................................... 4
1.1. Đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực hạ lƣu sông Đáy.......................... 4
1.1.1. Điều kiện tự nhiên............................................................................................. 4
1.1.2. Đặc điểm kinh tế xã hội..................................................................................... 6
1.2. Tổng quan về kim loại nặng và con đƣờng xâm nhập vào môi trƣờng........13
1.2.1. Tổng quan về kim loại nặng............................................................................. 13
1.2.2. Nguồn thải kim loại nặng vào môi trƣờng....................................................... 18
1.3. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng kim loại nặng.........................................20
1 4. Phƣơng pháp đánh giá ô nhiễm kim loại nặng và đánh giá rủi ro sinh thái22
1.4.1. Phƣơng pháp đánh giá ô nhiễm kim loại nặng................................................. 22
1.4.2. Phƣơng pháp đánh giá rủi ro sinh thái............................................................. 24
1.5. Một số nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích sơng và các
nguy cơ rủi ro đối với hệ sinh thái........................................................................ 27
CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................33
2.1. Đối tƣợng, phạm vi, địa điểm nghiên cứu..................................................... 33
2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu...................................................................................... 33
2.1.2. Phạm vi, địa điểm nghiên cứu.......................................................................... 33
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu................................................................................ 33
2.2.1. Phƣơng pháp tổng quan tài liệu....................................................................... 34
2.2.2. Phƣơng pháp điều tra, khảo sát thực địa.......................................................... 34

2.2.3. Phƣơng pháp thực nghiệm............................................................................... 34
2.2.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu............................................................................... 42
2.2.5. Đánh giá mức độ ơ nhiễm KLN theo chỉ số tích lũy địa chất...........................43
2.2.6. Đánh giá rủi ro sinh thái KLN.......................................................................... 44
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN........................................................... 46
3.1. Đánh giá nguồn thải chứa kim loại nặng vào khu vực hạ lƣu sông Đáy.....46


3.2. Đánh giá mức độ ô nhiễm một số kim loại nặng trong trầm tích................51
3.2.1 Hàm lƣợng các kim loại nặng trong trầm tích................................................... 51
3.2.2. Đánh giá mức độ ơ nhiễm kim loại nặng theo tiêu chuẩn chất lƣợng trầm tích. 53
3.2.3. Đánh giá mức độ ơ nhiễm KLN theo chỉ số tích lũy địa chất Igeo....................57
3.3. Đánh giá mối tƣơng quan giữa hàm lƣợng kim loại nặng trong trầm tích và
trong nƣớc....................................................................................................... 59
3.4. Đánh giá rủi ro sinh thái của một số kim loại nặng trong trầm tích khu vực
hạ lƣu sông Đáy.............................................................................................. 63
3.4.1. Đánh giá rủi ro theo chỉ số RI.......................................................................... 63
3.4.2. Đánh giá rủi ro sinh thái theo chỉ số RQ.......................................................... 66
3.5. Đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu ơ nhiễm kim loại nặng trong trầm
tích................................................................................................................... 69
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................. 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 74


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
AAS
AOAC
ERL
GF-AAS
ICP – MS

ICP -AES
ISQG:

Atomic Absorption Spectroscopy

Quang phổ hấp thụ nguyên tử

Association of Official Analytical

Hiệp hội các nhà hóa học phân

Chemists

tích chính thống

Effect Range Low

Vùng ảnh hƣởng thấp

Graphite furnace Atomic

Phổ hấp thụ nguyên tử - không

Absorption Spectroscopy

ngọn lửa

Inductively coupled plasma mass
spectrometry)

Phổ khối plasma cảm ứng

Inductively coupled plasma

Phổ phát xạ nguyên tử với nguồn

Atomic Emission Spectroscopy

cảm ứng cao tần

Interim Sediment Quality

Hƣớng dẫn tạm thời chất lƣợng

Guidelines

trầm tích nƣớc ngọt

KLN

Kim loại nặng

LEL

Lowest Effect Level

Mức độ thấp nhất có ảnh hƣởng

MEC

Midpoint Effect Concentration

Nồng độ có ảnh hƣởng trung bình

National Oceanic and

Cơ quan Quản lý Khí quyển và

Atmospheric Administration

Đại dƣơng Quốc gia Mỹ

PEC

Probable Effect Concentration

Nồng độ gây ảnh hƣởng

PEL

Probable Effect Level

Mức độ gây ảnh hƣởng

NOAA

QCVN

Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia
Mức độ gây ảnh hƣởng nghiêm

SEL

Severe Effect Level

SQG

Sediment Quality Guideline

Hƣớng dẫn chất lƣợng trầm tích

TEC

Threshold effect concentration

Giới hạn nồng độ có ảnh hƣởng

TEL

Threshold Effects level

Mức độ giới hạn ảnh hƣởng

trọng


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Cơ cấu kinh tế tỉnh Hà Nam...................................................................... 7
Bảng 1.2. Cơ cấu kinh tế tỉnh Nam Định................................................................... 8
Bảng 1.3. Số lƣợng làng nghề phân theo đơn vị hành chính năm 2015..................10

Bảng 1.4. Cơ cấu kinh tế tỉnh Ninh Bình năm 2016................................................ 11
Bảng 1.5. Giới thiệu một số kim loại nặng.............................................................. 17
Bảng 1.6. Phân loại mức độ ô nhiễm theo chỉ số CF và DC.................................... 24
Bảng 1.7. Tiêu chuẩn đánh giá mức độ rủi ro theo chỉ số RAC............................... 25
Bảng 1.8. Mức độ rủi ro sinh thái của các KLN...................................................... 26
Bảng 1.9. Mức độ rủi ro theo chỉ số RQ.................................................................. 27
Bảng 2.1. Thơng tin các vị trí lấy mẫu..................................................................... 37
Bảng 2.2. Điều kiện phép đo các kim loại nặng trên thiết bị F-AAS.......................40
Bảng 2.3. Điều kiện phép đo F-AAS....................................................................... 41
Bảng 2.4. Chƣơng trình hóa nhiệt độ lị graphit đối với các kim loại nghiên cứu...41
Bảng 2.5. Phân loại mức độ ơ nhiễm trầm tích theo chỉ số Igeo..............................44
Bảng 3.1. Một số nguồn thải phát sinh KLN trên sông Đáy tại Hà Nam, Nam Định,
Ninh Bình................................................................................................................ 47
Bảng 3.2. Đánh giá thống kê tƣơng quan giữa các kim loại trong trầm tích...........52
Bảng 3.3. Hàm lƣợng các KLN trong trầm tích khu vực nghiên cứu......................54
Bảng 3.4. So sánh kết quả nghiên cứu với một số nghiên cứu khác........................56
Bảng 3.5. Hàm lƣợng các KLN trong mẫu nƣớc khu vực nghiên cứu....................60
Bảng 3.6. Mối quan hệ giữa hàm lƣợng các kim loại trong nƣớc và trong trầm tích
...................................................................................................................................61


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ khu vực nghiên cứu......................................................................... 4
Hình 1.2. Mạng lƣới các sơng chính......................................................................... 5
Hình 1.3. Cơ cấu kinh tế theo ngành tỉnh Hà Nam năm 2016................................... 7
Hình 1.4. Cơ cấu kinh tế theo ngành tỉnh Nam Định năm 2016................................ 9
Hình 1.5. Cơ cấu sản xuất nơng nghiệp tỉnh Nam Định năm 2016............................ 9
Hình 1.6. Cơ cấu kinh tế theo ngành, tỉnh Ninh Bình năm 2016.............................12
Hình 1.7. Cơ cấu sản xuất nơng nghiệp tỉnh Ninh Bình năm 2016..........................12
Hình 2.1. Sơ đồ nghiên cứu..................................................................................... 33

Hình 2.2. Sơ đồ vị trí lấy mẫu.................................................................................. 36
Hình 2.3. Quy trình xử lý mẫu xác định một số kim loại nặng trong trầm tích........40
Hình 3.1. Hàm lƣợng kim loại nặng trong mẫu trầm tích nghiên cứu.....................51
Hình 3.2. Giá trị Igeo của các kim loại tại khu vực nghiên cứu............................... 58
Hình 3.3. Giá trị Igeo của kim loại Pb tại khu vực nghiên cứu................................ 58
Hình 3.4. Giá trị Igeo của kim loại Cd tại khu vực nghiên cứu...............................59
Hình 3.5. Mơ hình hồi quy giữa hàm lƣợng kim loại trong nƣớc và trong trầm tích. .62
Hình 3.6. Chỉ số rủi ro sinh thái kim loại nặng trong trầm tích................................63
Hình 3.7. Yếu tố rủi ro sinh thái của Pb................................................................... 64
Hình 3.8. Yếu tố rủi ro sinh thái của Cu.................................................................. 64
Hình 3.9. Yếu tố rủi ro sinh thái của Cd.................................................................. 65
Hình 3.10. Yếu tố rủi ro sinh thái của Cr................................................................. 65
Hình 3.11. Hệ số rủi ro RQ của các kim loại trong trầm tích khu vực nghiên cứu......66
Hình 3.12. Hệ số rủi ro của Pb................................................................................. 67
Hình 3.13. Hệ số rủi ro của Cu................................................................................ 67
Hình 3.14. Hệ số rủi ro của Cd................................................................................ 68
Hình 3.15. Hệ số rủi ro của Cr................................................................................. 68


MỞ ĐẦU
Môi trƣờng sống hiện nay đang bị ảnh hƣởng từ các hoạt động phát triển kinh
tế xã hội mà Việt Nam là một quốc gia có nhiều vấn đề mơi trƣờng cần đƣợc quan
tâm giải quyết. Các q trình đơ thị hóa, sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công
nghiệp, nông nghiệp cùng với sự gia tăng dân số đã gây nên những tác động tiêu
cực đến môi trƣờng. Tại các khu dân cƣ, các làng nghề, các khu/cụm công nghiệp,
chất thải chƣa đƣợc xử lý hoặc xử lý chƣa đạt quy chuẩn thải vào nguồn nƣớc mặt
làm giảm chất lƣợng nƣớc và gây các tác động tiêu cực đến hệ sinh thái thủy sinh.
Hầu hết các chất ô nhiễm đƣợc thải từ lục địa ra biển qua các cửa sông,
chúng đƣợc lƣu giữ lại trong nƣớc, lắng đọng trong trầm tích và tích luỹ sinh học
trong các lồi động vật sống bám đáy và từ đó phân tán theo dịng chảy, theo thuỷ

triều vào các mơi trƣờng khác. Sự tích lũy các chất ơ nhiễm trong trầm tích sẽ tác
động trực tiếp đến hệ sinh vật đáy, lan truyền sang các hệ sinh vật khác và con
ngƣời là mắt xích cuối cùng tiếp nhận chất ơ nhiễm này thông qua chuỗi thức ăn gây
nên ảnh hƣởng tiêu cực đến sức khỏe con ngƣời.
Trong môi trƣờng nƣớc, trầm tích có vai trị quan trọng đối với sự hấp thụ
kim loại nặng bởi sự lắng đọng của các hạt lơ lửng và các q trình có liên quan đến
vật chất vơ cơ và hữu cơ trong trầm tích. Các nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng
trong các lƣu vực sông trên thế giới đã cho thấy hàm lƣợng của pha khơng hịa tan
(>100.000 lần tại sơng Elbe (CHLB Đức) và 1.000-10.000 lần (sông Schuylkill),
với sông Amazon là 10.000 lần và sông Yukon 7.000 lần [31]. Nguyên nhân là hầu
hết các kim loại nặng nhƣ As, Cd, Hg, Pb và Zn đều tồn tại chủ yếu ở dạng liên kết
với các hạt keo hoặc tích lũy trong mơi trƣờng trầm tích chiếm từ 50-90% tổng hàm
lƣợng kim loại. Tƣơng tự, hầu hết các kim loại đƣợc xếp trong danh sách các chất
có nguy cơ ơ nhiễm của Cơ quan Bảo vệ Môi trƣờng Mỹ (US-EPA) đều ở dạng bền
vững và có xu thế tích tụ trong trầm tích hoặc trong các thủy sinh vật [7]. Dƣới một
số điều kiện hóa lý nhất định các kim loại nặng trong nƣớc có thể tích lũy vào trong
trầm tích đồng thời cũng có thể hịa tan ngƣợc trở lại vào trong nƣớc.

9


Lƣu vực sông Nhuệ - Đáy là một lƣu vực sơng lớn tại khu vực phía Bắc, trong
đó Sơng Đáy là một chi lƣu nằm bên hữu ngạn của sông Hồng. Sơng Đáy đóng vai
trị quan trọng đối với hoạt động phát triển kinh tế, giao thông của khu vực. Khu
vực hạ lƣu sông Đáy những năm gần đây đang chịu áp lực mạnh mẽ của các hoạt
động kinh tế - xã hội, đặc biệt là của các khu công nghiệp, khai thác và chế biến,
nhiều đoạn sông đã bị ô nhiễm tới mức báo động. Dọc theo hạ lƣu sơng Đáy hiện
nay có rất nhiều nhà máy, xí nghiệp, làng nghề thủ công sản xuất và chế biến kim
loại. Bên cạnh đó, tại khu vực cửa sơng và ven biển là nơi tập trung các hoạt động
giao thông công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và đây cũng là những điểm có nguy

cơ phát thải các chất ơ nhiễm độc hại nhƣ kim loại nặng vào môi trƣờng.
Việc đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích khu vực hạ lƣu sông
Đáy giúp xác định đƣợc nguyên nhân gây ô nhiễm nƣớc sông, từ đó đƣa ra các giải
pháp quản lý mang tính tổng thể, dài hạn đối với nguồn nƣớc mặt nói chung và thủy
vực sơng nói riêng.
Từ những phân tích trên, đề tài “Đánh giá mức độ ô nhiễm và rủi ro sinh thái
của một số kim loại nặng trong trầm tích khu vực hạ lưu sơng Đáy” đƣợc lựa chọn
để thực hiện.
Mục tiêu nghiên cứu:
- Đánh giá đƣợc mức độ ô nhiễm một số kim loại nặng (Pb, Cd, Cu, Cr) trong trầm
tích mặt khu vực hạ lƣu sông Đáy.
- Đánh giá rủi ro sinh thái một số kim loại nặng trong trầm tích mặt khu vực hạ lƣu
sông Đáy.
Để thực hiện các mục tiêu nghiên cứu trên, các nội dung nghiên cứu của đề
tài gồm:
- Tổng quan về khu vực nghiên cứu, các nguồn thải kim loại nặng vào môi trƣờng,
tổng quan về kim loại nặng và phƣơng pháp đánh giá ô nhiễm kim loại nặng, đánh
giá rủi ro sinh thái;
- Khảo sát thực địa, lập kế hoạch quan trắc và tiến hành lấy mẫu trầm tích mặt, lấy
mẫu nƣớc tại khu vực nghiên cứu;


- Phân tích hàm lƣợng các kim loại nặng: Pb, Cu, Cd, Cr trong mẫu trầm tích mặt,
mẫu nƣớc tại khu vực nghiên cứu;
- Đánh giá mức độ ô nhiễm và rủi ro sinh thái của các kim loại nặng trong trầm tích
mặt khu vực nghiên cứu.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực hạ lưu sông Đáy

1.1.1. Điều kiện tự nhiên
Sơng Đáy là con sơng chính của lƣu vực sơng Nhuệ - Đáy ở phía tây nam
vùng châu thổ sông Hồng. Sông Đáy chảy qua các tỉnh thành Hà Nội, Hà Nam,
Ninh Bình và Nam Định với dịng sơng chảy gần song song bên hữu ngạn hạ lƣu
sông Hồng. Trong lƣu vực sơng Đáy có nhiều sơng khác nhƣ sơng Tích, sơng
Nhuệ, sơng Bùi, sơng Bơi, sơng Lạng, sơng Hồng Long, sơng Sắt, sơng Vạc, sơng
Nam Định, liên quan đến nhau nên đã đƣợc quy hoạch thủy lợi chung vào hệ thống
sơng Đáy.

Hình 1.1. S đ hu vực nghiên cứu


- Đặc điểm khí hậu
Khí hậu mang đầy đủ những thuộc tính cơ bản của khí hậu miền Bắc Việt
Nam đó là nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, mùa đơng khá lạnh và ít mƣa, mùa hè nắng
nóng nhiều mƣa tạo nên bởi tác động qua lại của các yếu tố: bức xạ mặt trời, địa
hình, các khối khơng khí luân phiên khống chế.
- h độ th y văn
Sự phân bố dịng chảy trên lƣu vực sơng Nhuệ - Đáy khơng đều. Dịng chảy
mùa lũ từ tháng 6 – tháng 10 chiếm 70 - 80% lƣợng dòng chảy năm, tháng 9 là
tháng có dịng chảy trung bình tháng lớn nhất chiếm khoảng 20 - 30% lƣợng dòng
chảy năm và lũ lớn nhất năm của sông Đáy cũng thƣờng xảy ra vào tháng 9.

Hình 1.2. Mạng lưới các sơng chính
(Nguồn: Cổng thông tin môi trường lưu vực sông Nhuệ - Đáy)


Chế độ thủy văn của lƣu vực sông Đáy không những chịu ảnh hƣởng của các
yếu tố mặt đệm trên bề mặt lƣu vực, các yếu tố khí hậu mà cịn phụ thuộc vào chế
độ dịng chảy của nƣớc sơng Hồng và các sơng khác. Vì thế mà chế độ thủy văn ở

đây rất phức tạp và có sự khác nhau nhất định giữa các đoạn sơng. Dịng chảy trên
lƣu vực sông phân bố không đều theo không gian và thời gian. Phân phối dòng chảy
năm phụ thuộc vào sự phân phối theo mùa của lƣợng mƣa năm nên dòng chảy trong
năm cũng phân phối không đều và thể hiện hai mùa rõ rệt: mùa mƣa và mùa khô.
Lƣu lƣợng nƣớc sơng chủ yếu dựa vào khí hậu đặc trƣng của vùng chia thành 2
mùa rõ rệt trong năm là mùa lũ và mùa cạn. Mùa lũ bắt đầu từ tháng 6 đến tháng 10,
với mức nƣớc trung bình trên 1m, với giá trị cao nhất đo đƣợc trong 3 tháng cao
điểm nhất là các tháng 7, 8, 9, cực đại vào tháng 8 đạt mức 1,68m. Mùa cạn bắt đầu
từ tháng 11 đến tháng 5 với mức nƣớc trung bình dƣới 1 m, các tháng thấp nhất là
các tháng 2, 3, 4 chạm cực tiểu vào tháng 3 với giá trị là 0,4m.
Ngồi các nhánh sơng lớn chi phối chế độ thủy văn trên hệ thống, sơng Đáy
cịn nhận nƣớc từ các sông tiêu, sông tƣới qua các cống La Khê, Ngoại Độ…Các
sơng này thƣờng phải đóng lại khi có phân lũ trong thời gian dài, ngắn tùy thuộc
vào thời gian lũ. Sơng Đáy có vị trí rất quan trọng, nó vừa là đƣờng thốt nƣớc
chính của sơng Hồng, vừa là đƣờng tiêu lũ của bản thân lƣu vực sông Đáy.
1.1.2. Đặc điểm kinh tế xã hội
Lƣu vực sông Đáy có phạm vi khơng gian rộng, q trình phát triển kinh tế
với nhiều ngành nghề đa dạng thuộc hầu hết các l nh vực sản xuất. Các hoạt động
kinh tế xã hội đã và đang ngày càng trở thành tác nhân chủ yếu gây ra các vấn đề
về môi trƣờng. Lƣu vực sông Đáy nằm trong vùng kinh tế trọng điểm của vùng,
đây cũng là khu vực tiềm ẩn những nguy cơ gây ô nhiễm môi trƣờng lớn nhất bởi
nhiều nguyên nhân. Dƣới đây trình bày một số yếu tố kinh tế – xã hội trong lƣu
vực, ảnh hƣởng tới chất lƣợng mơi trƣờng trong lƣu vực.
 Tình hình phát triển kinh tế của tỉnh Hà Nam
Cơ cấu kinh tế của Hà Nam từng bƣớc đƣợc đổi mới theo hƣớng sản xuất
hàng hóa, tăng hiệu quả. Tỷ lệ đóng góp GDP của ngành nơng, lâm nghiệp, thủy


sản giảm rõ rệt qua các năm từ 20,7% vào năm 2011 xuống 12,51% vào năm
2015; tỷ lệ đóng góp GDP của ngành công nghiệp-xây dựng tăng mạnh qua các

năm từ 49,3% vào năm 2011 lên 58,29% vào năm 2015 và 59,7% năm 2016; tỷ
lệ đóng góp GDP của ngành dịch vụ có mức tăng nhẹ từ năm 2011 đến 2014,
nhƣng có xu hƣớng giảm nhẹ vào năm 2015, 2016.
Bảng 1.1. C cấu kinh tế tỉnh Hà Nam
Chỉ tiêu

Năm 2011

Năm 2014

Năm 2015

Năm 2016

Nông lâm thuỷ sản

20,7

14,5

12,51

11,7

Công nghiệp, xây dựng

49,3

54,7

58,29

59,7

Dịch vụ

30,0

30,8

29,2

28,6

Nguồn: Tổng hợp số liệu từ Niên giám thống kê 2016, tỉnh Hà Nam [13]
C cấu inh tế theo ngành năm 2016
Nơng lâm thuỷ sản

Cơng nghiệp, xây dựng

Dịch vụ

12%
28%

60%

Hình 1.3. C cấu kinh tế theo ngành tỉnh Hà Nam năm 2016
Tính đến hết năm 2014, Hà Nam có tổng số 176 làng nghề trong đó có 35
làng nghề truyền thống, 30 làng nghề tiểu thủ cơng nghiệp, 111 làng có nghề với các

nhóm ngành nghề đa dạng nhƣ mây tre, mộc dân dụng, dệt may, gốm sứ, chế biến
nông sản thực phẩm. Các làng nghề hầu hết là các cơ sở sản xuất nhỏ khơng có hệ
thống xử lý nƣớc thải, khí thải gây ơ nhiễm mơi trƣờng.


Theo thống kê của sở công thƣơng, Hà Nam hiện có 08 KCN tập trung
đƣợc Thủ tƣớng Chính phủ phê duyệt với tổng diện tích 1,773ha. Tính đến năm
2015, Hà Nam có 4 KCN đã đi vào hoạt động gồm KCN Đồng Văn I, KCN
Đồng Văn II; KCN Châu Sơn; CCN Tây Nam và KCN Hòa Mạc với các ngành
nghề sản xuất chủ yếu là chế biến thực phẩm, thức ăn chăn ni, gia cơng hàng
cơ khí, điện tử, dệt may, sản xuất bao bì nhựa cơng nghiệp, cơng nghiệp đồ gỗ
nội thất; công nghiệp giấy, sản xuất nhựa công nghiệp …
 Tình hình phát triển kinh tế của tỉnh Nam Định
Tăng trưởng kinh tế
Trong những năm qua nhìn chung nền kinh tế của tỉnh tiếp tục phát triển với
tốc độ tăng trƣởng năm sau cao hơn năm trƣớc, một số ngành có mức tăng trƣởng
nhanh và tồn diện.
Cơ cấu kinh tế từng bƣớc đƣợc chuyển dịch theo hƣớng tiến bộ tăng dần tỷ
trọng các ngành phi nông nghiệp và giảm tƣơng đối các ngành nông nghiệp.
Khu vực nông lâm ngƣ nghiệp giảm dần về tỷ trọng từ 28,3% năm 2010
xuống 25% năm 2014 và đến năm 2016 là 23%. Tỷ trọng khu vực dịch vụ giảm từ
35,2% năm 2010 xuống 35,0% năm 2014 và ổn định đến năm 2016. Tỷ trọng công
nghiệp - xây dựng trong GDP tăng từ 36,5% năm 2010 lên 40% năm 2014 và đạt
42% năm 2016.
Bảng 1.2. C cấu kinh tế tỉnh Nam Định
Đơn vị: %
Chỉ tiêu

Năm 2010

Năm 2014

Năm 2016

Nông lâm thuỷ sản

28,3

25,0

23,0

Công nghiệp, xây dựng

36,5

40,0

42,0

Dịch vụ

35,2

35,0

35,0

Nguồn: Tổng hợp số liệu từ Niên giám thống kê tỉnh Nam Định 2016 [14]

C cấu inh tế theo ngành năm 2016
Nông, lâm nghiệp và thủy sảnCơng nghiệp và xây dựngDịch vụ

35%

23%

42%

Hình 1.4. C cấu kinh tế theo ngành tỉnh Nam Định năm 2016
Hoạt động nông nghiệp
Cơ cấu giá trị sản xuất nông nghiệp theo hƣớng giảm dần tỷ trọng trồng trọt
từ 59,75% năm 2010 xuống còn 47,8% năm 2016, tăng dần tỷ trọng chăn ni từ
34,9% năm 2010 lên 43,3% năm 2016.

Hình 1.5. C cấu sản xuất nông nghiệp tỉnh Nam Định năm 2016


- Làng nghề
Theo số liệu thống kê của Sở Nông nghiệp và phát triển nơng thơn tỉnh Nam
Định tính đến tháng 12/2015, Nam Định có 128 làng nghề đƣợc phân bố theo các
đơn vị hành chính (huyện, thành phố).
Bảng 1.3. Số lượng làng nghề phân theo đ n vị hành chính năm 2015
TT
1
2
3
4
5

6
7
8
9
10

Tên huyện, thành phố
TP. Nam Định
H. Nam Trực
H. Trực Ninh
H. Hải Hậu
H. Xuân Trƣờng
H. Ngh a Hƣng
H. Giao Thủy
H. Vụ Bản
H. Ý Yên
H. Mỹ Lộc

Số làng nghề

Tỷ lệ % so với
tổng số làng nghề

3
2,34
21
16,4
13
10,15
27

21,09
8
6,25
15
11,7
1
0,78
11
8,59
25
19,5
4
3,1
Nguồn: Báo cáo Sở NN và PTNT Nam Định

Tồn tỉnh Nam Định có 128 làng nghề với các nhóm ngành nghề phong phú,
đa dạng gồm chế biến nông lâm thủy sản, sản xuất đồ gỗ, mây tre đan, gốm sứ, thủy
tinh, dệt may, cơ khí, sản xuất hàng thủ cơng mỹ nghệ. Trong số đó, nhóm nghề thủ
cơng mỹ nghệ chiếm tỉ lệ lớn nhất với 42 làng nghề chiếm 32,8% tổng số làng nghề
hiện có. Nhóm các làng nghề gây trồng và kinh doanh sinh vật cảnh chiếm số lƣợng
nhiều (22 làng nghề), chiếm 17,18% tổng số làng nghề ở Nam Định. Các làng nghề
cơ khí cũng chiếm số lƣợng lớn (15 làng), chiếm 11,71% tổng số làng nghề ở Nam
Định. Dệt nhuộm, ƣơm tơ vốn là những ngành nghề truyền thống của Nam Định.
Hiện nay, số lƣợng làng nghề này tuy không tăng nhƣng hoạt động sản xuất lại rất
sôi động do nhu cầu cung cấp nguyên liệu cho các xí nghiệp dệt ở thành phố Nam
Định và do xu hƣớng phát triển gắn liền với nghề may. Nhìn chung, các làng nghề
Nam Định thƣờng tập trung theo các tuyến giao thông huyết mạch: Quốc lộ 10,
Quốc lộ 21A và dọc 2 bờ sông Đáy, sông Đào và sông Ninh Cơ thuộc địa phận các
huyện Hải Hậu, Ý Yên, Nam Trực và Ngh a Hƣng.

Hiện nay trên địa bàn tỉnh Nam Định đã có 09 KCN, với tổng diện tích gần
2.000ha; trong đó có 04 KCN đi vào hoạt động (KCN Hòa Xá, KCN Mỹ Trung,
KCN Bảo Minh, KCN Rạng Đông) với các ngành nghề sản xuất chính là khai
khống, dệt may, gia cơng cơ khí, tráng phủ kim loại, nhựa, hóa chất, các sản phẩm
từ gỗ,…
 Tình hình phát triển kinh tế của tỉnh Ninh Bình:
Tăng trưởng kinh tế
Cơ cấu kinh tế từng bƣớc đƣợc chuyển dịch theo hƣớng tiến bộ tăng dần tỷ
trọng các ngành công nghiệp từ 32,48 % năm 2010 tăng lên 41,41% năm 2014 và
năm 2016 giảm còn 40,3% và giảm tƣơng đối các ngành nông lâm thủy sản. Tỷ
trọng khu vực dịch vụ tăng từ 37,7% năm 2010 đến 38,41% năm 2014 và đến năm
2016 là 39,63%.
Bảng 1.4. C cấu kinh tế tỉnh Ninh Bình năm 2016
Đơn vị: %
Chỉ tiêu

Năm 2010

Năm 2014

Năm 2016

Nông lâm thuỷ sản

21,56

14,86

13,72

Công nghiệp, xây dựng

32,48

41,41

40,3

Dịch vụ

37,7

38,41

39,63

Thuế sản phẩm từ trợ cấp sản
8,26
5,63
6,35
phẩm
Nguồn: Tổng hợp số liệu từ niên giám thống kê tỉnh Ninh Bình 2016[15]


C cấu inh tế theo ngành năm 2016

Nông lâm thuỷ sản Công nghiệp, xây dựng Dịch vụ
Thuế sản phẩm trừ trợ cấp sản phẩm

Hình 1.6. C cấu kinh tế theo ngành, tỉnh Ninh Bình năm 2016
Hoạt động nơng nghiệp
Cơ cấu giá trị sản xuất nông nghiệp theo hƣớng giảm dần tỷ trọng trồng trọt
từ 68,4% năm 2010 xuống còn 65,1% năm 2014 và 61,2% năm 2016, tăng dần tỷ
trọng chăn ni từ 26,8% năm 2010 lên 28% năm 2016 (Hình 2.7).
C cấu sản xuất nông nghiệp năm 2016
Trồng trọtChăn nuôiDịch vụ

8%
31%
61%

Hình 1.7. C cấu sản xuất nơng nghiệp tỉnh Ninh Bình năm 2016


Các khu công nghiệp
Theo quy hoạch phát triển các khu cơng nghiệp tỉnh Ninh Bình đƣợc Thủ
tƣớng Chính phủ phê duyệt điều chỉnh, bổ sung tại văn bản số 1499/TTg-KTN ngày
18/8/2014, tổng diện tích các khu cơng nghiệp là 1.472 ha, gồm các KCN Khánh
Phú, Khánh Cƣ, Phúc Sơn, Gián Khẩu, Tam Điệp giai đoạn II, Tam Điệp giai đoạn
2, Kim Sơn.
Hiện nay, trên địa bàn tỉnh có 4 khu công nghiệp đã đi vào hoạt động là khu
công nghiệp Khánh Phú, khu công nghiệp Phúc Sơn, khu công nghiệp Gián Khẩu,
khu công nghiệp Tam Điệp giai đoạn I. Khu công nghiệp Khánh Cƣ đang xây dựng
cơ sở hạ tầng. Khu công nghiệp Tam Điệp giai đoạn II đang triển khai khảo sát, lập
quy hoạch chi tiết.
Với tính chất là các khu công nghiệp đa ngành bao gồm các ngành: dệt, may,
cơ khí, sản xuất vật liệu xây dựng, linh kiện điện tử, lắp ráp ơtơ, cơ khí, hóa chất,
đóng tàu…. có cơ sở hạ tầng đồng bộ với hệ thống giao thơng tƣơng đối thuận tiện.
Bên cạnh đó các khu công nghiệp Khánh Phú, Gián Khẩu, Khánh Cƣ nằm sát sông

Đáy, cũng tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc sông Đáy.
Làng nghề: Làng nghề truyền thống và các ngành nghề tiểu thủ công nghiệp
đã và đang tiếp tục góp phần quan trọng trong việc giữ gìn bản sắc văn hóa, tạo việc
làm và thu nhập cho một bộ phận dân cƣ của tỉnh.
Tính đến tháng 7/ 2018, trên địa bàn tỉnh đã có 75 làng nghề đƣợc công nhận
là làng nghề cấp tỉnh trên tổng số 257 làng nghề và có nghề trên địa bàn tồn tỉnh.
Các ngành nghề và sản xuất tiểu thủ công nghiệp của tỉnh tƣơng đối đa dạng, bao
gồm: chế biến và bảo quản nông, lâm thủy sản; chế biến lƣơng thực, thực phẩm;
mây tre đan, thêu ren; gốm sứ; cơ khí sửa chữa...
1.2. Tổng quan về kim loại nặng và con đường xâm nhập vào môi trường
1.2.1. Tổng quan về kim loại nặng
Thuật ngữ kim loại nặng (KLN) chủ yếu đƣợc dùng để chỉ các nguyên tố
kim loại hoặc á kim xuất hiện trong tự nhiên có khối lƣợng nguyên tử cao và khối
lƣợng riêng lớn hơn gấp 5 lần so với khối lƣợng riêng của nƣớc [45]. Những ứng


dụng rộng rãi của kim loại nặng nhƣ: As, Pb, Cd, Hg, Cu, Cr, Ni, Zn … trong công
nghiệp, nông nghiệp, y tế …. dẫn đến sự lan truyền và phân tán rộng rãi của chúng
trong môi trƣờng. Kim loại nặng và hợp chất của chúng thƣờng tiềm ẩn các nguy
cơ gây ảnh hƣởng đến môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời. Trong giới hạn của luận
văn, nghiên cứu chỉ tập trung tổng quan bốn kim loại nặng là đồng, chì, kẽm và
cadimi.
a) Chì (Pb)
Chì là kim loại màu xám xanh, mềm dễ uốn, dẻo và độ dẫn điện kém. Trong
mơi trƣờng sơng suối, hồ với điều kiện bão hịa oxy và pH trong khoảng 6-8, nồng
độ các dạng hòa tan của Pb nhỏ hơn 1 µg/l trong khi nồng độ trung bình trong nƣớc
sơng trên thế giới là 0,08 µg/l. Nồng độ các dạng hòa tan của Pb trong nƣớc biển
0,002 µg/l nhỏ hơn trong nƣớc sơng [42]. Sự hấp phụ và tạo phức với chất hữu cơ là
các q trình quan trọng nhất để chuyển Pb hịa tan thành dạng hạt trong các thủy
vực nƣớc ngọt.

Nồng độ trung bình của Pb và hợp chất trong thạch quyển khoảng 14 µg/g.
Các nguồn chứa Pb là các khống vật galena (PbS), anglesit (PbSO 4) và cerussit
(PbCO3). Các nguồn phát sinh Pb vào mơi trƣờng quan trọng nhất là q trình đốt
cháy xăng dầu, mặc dù hiện nay xăng pha chì đã bị cấm sử dụng nhƣng trong quá
khứ, đây là nguồn đóng góp chính cho sự ơ nhiễm Pb trong khí quyển. Q trình
luyện kim Cu - Zn - Pb, các nhà máy pin, bùn thải, đốt than và đốt rác thải cũng là
những nguồn quan trọng phát thải Pb.
Độc tính c a chì:
Chì và nhiều hợp chất của chì đƣợc ngành độc học xếp vào nhóm độc bản
chất. Trong cơ thể, chì khơng bị chuyển hóa, chỉ đƣợc vận chuyển từ bộ phận này
sang bộ phận khác, bị đào thải qua đƣờng bài tiết và tích tụ lại trong một số cơ quan
với hàm lƣợng tăng dần theo thời gian tiếp xúc.
Theo Cục bảo vệ môi trƣờng Mỹ (EPA, 1986), chì có khả năng làm thay đổi
q trình vận chuyển ion trong cơ thể, dẫn tới cản trở sự phát triển và chức năng
của nhiều cơ quan, đặc biệt là hệ thần kinh trung ƣơng, từ đó gây ra rất nhiều loại


bệnh có liên quan tới nhiễm độc chì nhƣ bệnh thiếu máu, bệnh về hệ tiêu hóa, hệ
thần kinh (bao gồm thần kinh trung ƣơng và thần kinh ngoại biên), bệnh tim mạch
và ảnh hƣởng đến quá trình sinh sản.
Chì có khả năng gây ảnh hƣởng rất lớn đến sự phát triển trí tuệ và hành vi ở
trẻ em. Khi hàm lƣợng chì trong máu tăng từ 10µg/dl đến 20µg/dl chỉ số IQ bị giảm
2 điểm [3].
b) Cadimi (Cd)
Cadimi là kim loại màu trắng, dễ kéo dãn và dát mỏng, là một nguyên tố
hiếm với nồng độ 0,1 µg/g trong thạch quyển.
Độ hòa tan nhỏ nhất của Cd ở pH 9,5. Sự hấp phụ Cd trên các hạt lơ lửng và
trầm tích đáy đƣợc xem là yếu tố chính ảnh hƣởng đến nồng độ của nó trong nƣớc
tự nhiên. Nồng độ Cd hịa tan trong nƣớc sơng trung bình trên thế giới là 0,08 µg/l.
Nồng độ này tƣơng đƣơng với nồng độ của Cd là 0,079 µg/l trong nƣớc biển [42]

Độc tính c a Cd:
Tính chất sinh hóa đặc trƣng của cadimi là khả năng cạnh tranh và can thiệp
vào các phản ứng enzyme chứa kẽm, canxi, magie. Cadimi cũng có thể can thiệp
vào các q trình sinh học có chứa magiê và canxi theo cách thức tƣơng tự. Trong
tế bào, Cd cạnh tranh Ca đối với các protein liên kết đặc trƣng riêng nhƣ
canmodulin và có thể đƣợc tích lũy trong tế bào đƣợc canxi hóa bao gồm các
nguyên tố tạo xƣơng.
Cadimi xâm nhập vào cơ thể đƣợc vận chuyển trong máu nhờ liên kết với
các tế bào máu đỏ và các protein phân tử khối cao trong sinh chất, đặc biệt là
anbumin; nó đƣợc phân bố chủ yếu vào gan và thận; khoảng 20% xuất hiện ở gan
và 30% xuất hiện ở thận.
c) Crom (Cr)
Crom là kim loại chuyển tiếp có màu sáng và dịn, là kim loại phổ biến nhất
trong số các kim loại nặng với nồng độ khoảng 69 µg/g trong thạch quyển [36].
Nồng độ Cr trong nƣớc sơng trung bình trên thế giới là 0,7 µg/l và trong
nƣớc biển là 0,21 µg/l [42]. Trong tự nhiên, Crom tìm thấy chủ yếu trong quặng


cromite. Trong mơi trƣờng nƣớc, các nguồn thải Cr chính là từ ngành công nghiệp
mạ điện và tinh chế kim loại.
Độc tính c a Cr:
Crơm thâm nhập vào cơ thể chủ yếu qua con đƣờng tiêu hóa và hấp thụ trực
tiếp khi tiếp xúc với da. Crôm (VI) đi vào cơ thể sẽ làm kết tủa các Protein, các axit
nucleic và ức chế hệ thống men cơ bản. Khi thâm nhập vào cơ thể crơm liên kết với
các nhóm hoạt SH trong enzym làm mất hoạt tính của enzym gây ra rất nhiều bệnh
đối với con ngƣời. Khi nhiễm độc crôm trong thời gian dài sẽ gây tác động lên tế
bào và mô tạo ra sự phát triển tế bào không nhân và là nguyên nhân chủ yếu gây
ung thƣ.
d) Đồng (Cu)
Đồng là kim loại màu chuyển tiếp là chất dẫn nhiệt và điện tốt. Đồng là kim

loại nặng có nồng độ trong thạch quyển khoảng 39 µg/g [36].
Các muối đồng tan vừa phải trong nƣớc và các ion đồng có khuynh hƣớng dễ
dàng tạo phức với các phối tử hữu cơ, thay thế các ion liên kết yếu hơn trong hỗn
hợp. Trong hệ thuỷ sinh đồng có khuynh hƣớng giảm thấp, nồng độ nằm trong
khoảng từ 0,001 đến 0,1µg/L trong nƣớc ngọt, từ 0,03 đến 0,6 µg/L trong nƣớc biển
và có khả năng lắng đọng, tích tụ vào trầm tích.
Đồng đƣợc quan tâm nhiều ở các cửa sơng nơi tích tụ của các dịng chảy
hoặc các vùng nƣớc có sử dụng đồng sunfat diệt tảo, nồng độ có thể tăng lên 50 đến
100 µg/L trong nƣớc và lớn hơn 7.000µg/g trong trầm tích.
Độc tính c a Cu:
Đồng là ngun tố vi lƣợng cần thiết cho sinh vật. Tuy nhiên, khi phơi nhiễm
đồng ở liều lƣợng cao thì Cu rất độc đối với cơ thể. Các nghiên cứu ở ngƣời cho
thấy nƣớc uống chứa > 3 mg Cu/L sẽ gây ra các hội chứng dạ dày - ruột bao gồm
nôn mửa, tiêu chảy. Ăn phải lƣợng lớn, thƣờng là đồng sunfat, có thể gây ra hoại tử
gan và chết [6].
Bảng 1.5 dƣới đây tổng hợp một số tính chất và độc tính của một số kim loại
đƣợc nghiên cứu trong luận văn này.


Bảng 1.5. Giới thiệu một số kim loại nặng
Kim
loại

Pb

Cd

Cr

Cu

-

Tính chất c
Hàm lượng trung
Ngu n gốc phát
Độc tính
bản
bình trong tự nhiên
sinh
Màu xám xanh, - Gây bệnh thiếu máu, - Nồng độ trung bình - Luyện kim
mềm dễ uốn, bệnh về hệ tiêu hóa, trong nƣớc sơng trên -Cơng nghiệp chất
dẻo và độ dẫn hệ thần kinh, bệnh tim thế giới là 0,08 µg/l. dẻo, sản xuất sơn,
điện kém,
mạch và ảnh hƣởng - Trong nƣớc biển vật liệu chống rỉ,
than đá, ắc quy
Số hiệu ngun đến q trình sinh sản 0,002 µg /l
chì, đúc chì, que
tử 82, khối - Gây ảnh hƣởng đến sự
hàn
lƣợng nguyên phát triển trí tuệ và
tử: 207,2;
- hành vi ở trẻ em
Khối
lƣợng riêng:
11.342 g/ cm3
- Màu trắng, dễ - Nhiễm độc cấp tính - Nồng độ trung bình Nấu luyện kim
kéo dãn và dát buồn nôn, nôn mửa, trong nƣớc sông trên loại và chế tạo
mỏng
đau bụng, viêm dạ thế giới là 0,08 µg/l. hợp kim, đốt

- Số hiệu
dày, ruột, co cơ - Trong nƣớc biển là nhiên liệu hóa
ngun tử là thƣợng vị, đơi khi nơn 0,079 µg/l [35]
thạch, chế tạo ắc
48, khối lƣợng ra máu và tiêu chảy
quy, que hàn, bột
nguyên
- Nhiễm độc mãn tính:
màu trong sơn và
tử:112,40
gây các bệnh phổi bế
chất dẻo, ắc quy
- Khối
lƣợng tắc mãn, bệnh khí
riêng là 8,65 thũng và bệnh ống
g/cm3
thận mãn hoặc các
ảnh hƣởng đến hệ tim
mạch, xƣơng và gây
bệnh ung thƣ
Màu sáng, dịn - Liên kết với các nhóm - Nồng độ trung bình - Sản xuất sắt hợp
Số hiệu nguyên hoạt SH trong enzym trong nƣớc sông trên kim Cr, mạ kim
tử là 24,
làm mất hoạt tính của thế giới là 0,7 µg/l
loại, đốt nhiên
Nguyên tử khối: enzym gây ra rất nhiều Trong nƣớc biển là
liệu hóa thạch51,996
bệnh đối với con 0,21 µg/l [35]
- Sản xuất xi măng
Khối

lƣợng ngƣời
-Trong thạch quyển: - Bảo quản gỗ
riêng 7,14
- Là chất gây ung thƣ
69 µg/g [30]
3
g/cm

Số
hiệu - Nồng độ Cu > 250
nguyên tử 29, µg/g đến 300 µg/g

- Nồng độ 0,001 0,1µg/L trong nƣớc

- Khai thác mỏ
- Hoạt động nơng