điều kiện khử.
- Dạng liên kết với chất hữu cơ:
KLN liên kết với các chất hữu cơ khác nhau trong đất như : sinh vật
đất, sản phẩm phân giải của chất hữu cơ, chất hữu cơ bao phủ bên ngoài hạt
đất,…Do đặc tính tạo phức và peptiz hoá của các chất hữu cơ làm cho các
kim loại tích luỹ lại trong đất (các chất hữu cơ bị oxy hoá, phân giải dẫn đến
sự giải phóng các kim loại nặng vào đất).
- Dạng còn lại:
Bao gồm các KLN nằm trong cấu trúc tinh thể của các khoáng vật
nguyên sinh và thứ sinh. Dạng này rất khó giải phóng ra môi trường dưới các
điều kiện tự nhiên bình thường. Do tác dụng của các quá trình phong hoá, đặc
biệt là phong hoá hoá học và phong hoá sinh học mà các KLN dần dần được
giải phóng ra môi trường đất.
2.1.2. Nguồn gốc phát sinh kim loại nặng trong môi trường đất
Kim loại trong đất ban đầu một phần được sinh ra từ các quá trình hoạt
động địa hoá của khoáng vật mẹ và đi vào đất thông qua quá trình phong hoá
hoá học. Tuy nhiên, với quá trình phong hoá hoá học thì lượng kim loại đi vào
đất là không đáng kể mà chủ yếu kim loại đi vào đất là do các hoạt động sản
xuất của con người [8]. Các hoạt động đó bao gồm:
- Hoạt động sản xuất công nghiệp
+ Công nghiệp nhựa: Co, Cr, Cd, Hg
+ Công nghiệp dệt: Zn, Al, Ti, Sn
+ Công nghiệp sản xuất vi mạch: Cu, Ni, Cd, Zn, Sb
+ Bảo quản gỗ: Cu, Cr, As
+ Mỹ nghệ: Pb, Ni, Cr
- Hoạt động sản xuất nông nghiệp
+ Sử dụng phân bón hoá học: As, Cd, Mn, U, V và Zn trong một số phân
5
phốt phát.
+ Sử dụng phân chuồng: As, Cu, As, Zn
+ Sử dụng hoá chất bảo vệ thực vật: Cu, Mn và Zn trong thuốc trừ nấm,
As và Pb trong thuốc sử dụng đối với cây ăn quả.
+ Nước tưới: có thể thải ra Cd, Pb, Se
- Hoạt động khai khoáng quặng chứa kim loại
+ Đào, xới và cặn thải - nhiễm bẩn thông qua phong hoá, xói mòn do gió
thải ra As, Cd, Hg, Pb. Cặn thải khếch tán do sông - trầm tích trên đất do
lũ, nạo vét sông…thải ra As, Cd, Hg, Pb.
+ Vận chuyển trong quá trình tuyển quặng - vận chuyển theo gió lên trên
đất thải ra As, Cd, Hg, Pb. Khai khoáng - nhiễm bẩn do bụi thải ra As, Cd,
Hg, Pb, Sb, Se.
+ Công nghiệp sắt thép: Cu, Ni, Pb
- Do trầm tích từ không khí
+ Nguồn từ đô thị và khu công nghiệp, bao gồm chất thải, thiêu huỷ cây
trồng : Cd, Cu, Pb, Sn, Hg, V.
+ Công nghiệp luyện kim: As, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb
+ Khói linh động: Mo, Pb cùng với Br, Cl và V
+ Đốt cháy xăng, dầu (bao gồm các trạm xăng): As, Pb, Sb, Se, U, V, Zn
và Cd
- Kim loại từ rác thải
+ Bùn cặn: Cd, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, V, Zn
+ Rửa trôi từ đất: As, Cd, Fe, Pb
+ Phế thải: Cd, Cr, Cu, Pb, Zn
+ Đốt rác, bụi than: Cu và Pb
Dựa vào nguồn gốc phát sinh kim loại trong môi trường đất ở trên, ta có
thể thấy rằng, lượng kim loại nặng trong môi trường đất của làng nghề Văn
6
Môn có được ngoài do hoạt động phong hoá hoá học của quá trình hoạt động
địa hoá của khoáng vật mẹ, còn do hoạt động sản xuất nông nghiệp và hoạt
động sản xuất làng nghề mà chủ yếu là từ phế thải của làng nghề gây nên.
Nguyên nhân chủ yếu là từ phế thải của làng nghề đổ ra môi trường. Chính vì
vậy, vấn đề cấp bách hiện nay của xã Văn Môn nói riêng và của tỉnh Bắc
Ninh nói chung là phải tìm ra cách quản lý và xử lý lượng phế thải do hoạt
động sản suất làng nghề thải ra môi trường phù hợp với điều kiện thực tế của
xã Văn Môn và của tỉnh Bắc Ninh.
2.2. SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA KIM LOẠI NẶNG TỚI CÂY TRỒNG VÀ
SỨC KHOẺ CON NGƯỜI
Ngày nay, với tốc độ phát triển mạnh mẽ của công nghiệp và hình thành
nhiều thành phố lớn, vấn đề ô nhiễm ngày càng trở nên nghiêm trọng. Khói từ
nhà máy, từ hoạt động giao thông làm ô nhiễm bầu khí quyển. Nước thải từ
các nhà máy, khu dân cư làm ô nhiễm nguồn nước. Phế thải từ các khu công
nghiệp, các làng nghề và việc sử dụng phân bón hoá học, bùn thải, thuốc bảo
vệ thực vật trong nông nghiệp làm ô nhiễm nghiêm trọng nguồn tài nguyên
đất. Tất cả những nguồn gây ô nhiễm này đều là nguyên nhân của sự tích tụ
quá mức hàm lượng KLN trong đất và nước.[7]
Với sự tích tụ quá mức lượng KLN trong môi trường đất đã làm cho
thảm thực vật trên mặt đất bị mất đi, nhiều loài không thể sống được ở những
vùng đất chứa lượng KLN quá cao. Đất giảm lượng tích luỹ mùn và trở nên
chặt hơn, nghèo dinh dưỡng hơn. Những cây có thể mọc được ở những vùng
đất chứa lượng KLN cao thì ngay trong bản thân chúng cũng sẽ chứa lượng
KLN nhất định, và lượng KLN nhất định này cao hơn mức bình thường mà
chúng có được do chúng hút các chất dinh dưỡng trong đất. Các KLN tích luỹ
trong đất từ đó đi vào nông sản, thực phẩm và theo chuỗi thức ăn KLN trong
đất sẽ được tích tụ trong thực vật và vào cơ thể con người. Nếu cơ thể con
7
người tích tụ lượng KLN càng lớn sẽ gây ra nhiều loại bệnh nguy hiểm ảnh
hưởng tới sức khoẻ, và tính mạng của con người.[21]
Tính độc của một số KLN tồn dư trong rau và trong cơ thể con người:
* Tính độc của kẽm (Zn)
- Đối với cây trồng: Sự dư thừa Zn gây độc đối với cây trồng khi Zn tích
tụ trong đất quá cao. Dư thừa Zn cũng gây ra bệnh mất diệp lục. Sự tích tụ Zn
trong cây quá nhiều gây một số mối liên hệ đến mức dư lượng Zn trong cơ thể
người và góp phần phát triển thêm sự tích tụ Zn trong môi trường mà đặc biệt
là môi trường đất.[1, 21]
- Đối với con người: Zn là dinh dưỡng thiết yếu và nó sẽ gây ra các
chứng bệnh nếu thiếu hụt cũng như dư thừa. Trong cơ thể con người, Zn
thường tích tụ chủ yếu ở trong gan, là bộ phận tích tụ chính của các nguyên tố
vi lượng trong cơ thể, khoảng 2 g Zn được thận lọc mỗi ngày. Zn còn có khả
năng gây ung thư đột biến, gây ngộ độc thần kinh, sự nhạy cảm, sự sinh sản,
gây độc đến hệ miễn nhiễm. Sự thiếu hụt Zn trong cơ thể gây ra các triệu
chứng như bệnh liệt dương, teo tinh hoàn, mù màu, viêm da, bệnh về gan và
một số triệu chứng khác.[1, 21]
* Tính độc của đồng (Cu)
- Đối với cây trồng: Theo kết quả nghiên cứu của nhiều công trình cho
thấy Cu có vai trò rất quan trọng đối với phát triển của cây trồng. Cây trồng
thiếu Cu thường có tỷ lệ quang hợp bất thường, điều này cho thấy Cu có liên
quan đến mức phản ứng oxit hoá của cây. Trong cây thiếu chất Cu thì quá
trình oxit hoá Acid Ascorbic bị chậm, Cu hình thành một số lớn chất hữu cơ
tổng hợp với Protein, Acid amin và một số chất khác mà chúng ta thường gặp
trong nước trái cây.
Ngoài những ảnh hưởng do thiếu Cu, thì việc thừa Cu cũng xảy ra những
biểu hiện ngộ độc mà chúng có thể dẫn tới tình trạng cây chết . Lý do của việc
8
này là do dùng thuốc diệt nấm, thuốc trừ sâu, đã khiến cho chất liệu Cu bị cặn
lại trong đất từ năm này qua năm khác, ngay cả bón phân Sulfat Cu cũng gây
tác hại tương tự.[1, 21]
- Đối với con người: Nguyên liệu dẫn đến ngộ độc Cu của con người có
thể do uống nước qua hệ thống dẫn nước bằng Cu, ăn thực phẩm có chứa
lượng Cu cao như Chocolate, nho, nấm, tôm,…, bơi trong các hồ bơi có sử
dụng thuốc diệt tảo (Algaecides) có chứa Cu để làm vệ sinh hồ, uống bia hay
rượu. Cu là một chất độc đối với động vật: Đối với người 1 g/kg thể trọng đã
gây tử vong, từ 60 – 100 mg/1kg gây buồn nôn. Cu ảnh hưởng nghiêm
trọng đến sức khoẻ do thiếu hụt cũng như dư thừa. Cu thiết yếu cho việc sử
dụng sắt (Fe), bệnh thiếu máu do thiếu hụt Fe ở trẻ em đôi khi cũng được kết
hợp với sự thiếu hụt Cu.[1, 21]
* Tính độc của Cadmium (Cd)
- Đối với cây trồng: Rau diếp, cần tây, củ cải, cải bắp có xu hướng tích
luỹ Cd khá cao, trong khi đó củ khoai tây, bắp, đậu tròn, đậu dài được tích luỹ
một số lượng Cd nhiều nhất trong các loại thực phẩm, lá cà chua được tìm
thấy tích luỹ Cd khoảng 70 lần so với lá cà rốt trong cùng biện pháp trồng trọt
giống nhau. Trong các cây, Cd tập trung cao trong các rễ cây hơn các bộ phận
khác ở các loài yến mạch, đậu nành, cỏ, hạt bắp, cà chua, nhưng các loài này
sẽ không phát hiện được khi tích lũy Cd ở rễ cây. Tuy nhiên, trong rau diếp,
cà rốt, cây thuốc lá, khoai tây, Cd được chứa nhiều nhất trong lá. Trong cây
đậu nành, 2 % Cd được tích luỹ hiện diện trong lá và 8 % ở chồi. Cd trong mô
cây thực phẩm là một yếu tố quan trọng trong việc giải quyết sự tích luỹ chất
Cd trong cơ thể con người. Sự tập trung Cd trong mô thực vật có thể gây ra
thông tin sai lệch của quần thể.[1, 21]
- Đối với con người: Cd trong môi trường thường không độc hại nhiều
nhưng nguy hại chính đối với sức khoẻ con người từ Cd là: sự tích tụ mãn
tính của nó ở trong thận. Ở đây, nó có thể gây ra rối loạn chức năng nếu tập
9
trung ở trong thận lên trên 200 mg/kg trọng lượng tươi. Thức ăn là con đường
chính mà Cd đi vào cơ thể, nhưng việc hút thuốc lá cũng là nguồn ô nhiễm
KLN, những người hút thuốc lá có thể thấm vào cơ thể lượng Cd dư thừa từ
20 – 35 μgCd/ngày.
Cd đã được tìm thấy trong Protein mà thường ở trong các khối của cơ
thể và những Protein này có thể tìm thấy trong nấm, đậu nành, lúa mì, cải bắp
và trong một số loại thực vật khác. Cd là một KLN có hại, nó vào cơ thể qua
thực phẩm và nước uống, Cd dễ dàng chuyển từ đất lên rau xanh và bám chặt
ở đó. Khi xâm nhập vào cơ thể Cd sẽ phá huỷ thận.
Nhiều công trình cho thấy Cd gây chứng bệnh loãng xương, nứt xương,
sự hiện diện của Cd trong cơ thể sẽ khiến việc cố định Ca trở nên khó khăn.
Những tổn thương về xương làm cho người bị nhiễm độc đau đớn ở vùng xương
chậu và hai chân. Ngoài ra, tỷ lệ ung thư tiền liệt tuyến và ung thư phổi cũng khá
lớn ở nhóm người thường xuyên tiếp xúc với nhóm chất độc này.[1, 21]
* Tính độc của Arsenic (As)
- Đối với cây trồng: Arsenic được nhiều người biết đến do tính độc của
một số hợp chất có trong nó. Sự hấp thụ As của nhiều cây trồng trên đất liền
không quá lớn, thậm chí ở trên đất trồng tương đối nhiều As, cây trồng
thường không chứa lượng As gây nguy hiểm. As khác hẳn một số KLN bình
thường vì đa số các hợp chất As hữu cơ ít độc hơn các As vô cơ. Lượng As
trong các cây có thể ăn được thường rất ít. Sự có mặt của As trong đất trồng
trở nên chua hơn, nồng độ pH < 5 khi có sự kết hợp giữa các loại nguyên tố
khác nhau như Fe, Al.
Chất độc ảnh hưởng từ As làm giảm đột ngột sự chuyển động trong
nước hay làm đổi màu của lá kéo theo sự chết lá cây, hạt giống thì ngừng phát
triển. Cây đậu và những cây họ Đậu rất nhạy cảm đối với độc tố As.[1, 21]
- Đối với con người: Khi lượng độc tố As vượt quá ngưỡng, nhất là trong
10
thực vật, rau sẽ ảnh hưởng đến sức khoẻ con người, nhiều hơn sẽ gây ngộ
độc. Nhiễm độc As trong thời gian dài làm tăng nguy cơ gây ung thư bàng
quang, thận, gan, phổi. As còn gây ra những chứng bệnh tim mạch như cao
huyết áp, tăng nhịp tim và các vấn đề thần kinh. Đặc biệt khi uống nước có
nhiễm As cao trong thời gian dài sẽ gây hội ứng đen da và ung thư da. [1, 21]
* Tính độc của chì (Pb)
- Đối với cây trồng: Sự dư thừa Pb cũng sẽ gây độc cho cây trồng khi
hàm lượng Pb trong đất quá cao.
- Đối với con người: Khi ăn phải một lượng Pb 25 – 30 g, nạn nhân thoạt
tiên có thể thấy vị ngọt rồi chát, nghẹn ở cổ, nôn ra chất trắng, đau bụng dữ
dội, mạch yếu, tê chân tay, co giật và tử vong. Khi cơ thể tích luỹ một lượng
Pb đáng kể sẽ dần dần xuất hiện các biểu hiện nhiễm độc như hơi thở hôi,
sưng lợi với viền đen ở lợi, da vàng, đau bụng dữ dội, táo bón, đau khớp
xương, bại liệt chi trên, mạch yếu, nước tiểu ít, thường gây sảy thai ở phụ nữ
có thai.[1, 21]
2.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT
TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
2.3.1. Tình hình nghiên cứu kim loại nặng trong đất trên thế giới
Việc nghiên cứu KLN trong môi trường đất ở trên thế giới đã được tiến
hành từ rất sớm. Năm 1964, Alter Mitchell đã tiến hành nghiên cứu và phân
tích hàm lượng một số KLN trong một số loại đất đá (xem bảng 1).[8]
11
Bảng 1. Hàm lượng của một số kim loại nặng trong một số loại đất đá
Đơn vị: mg/kg
Nguyên
tố
Đá măcma Đá trầm tích
Siêu bazơ
(Serpentine)
Bazơ
(Basalt)
Axit
(Granite)
Đá vôi Đá cát
kết
Đá phân
lớp
Cr 2.000-2.980 200 4 10-11 35 90-100
Mn 1.040-1.300 1.500-2.200 400-500 620-1.100 4-60 850
Co 110-150 35-50 1 0,1-4 0,3 19-20
Ni 2.000 150 0,5 7-12 2-9 68-76
Cu 10-42 90-100 10-13 5,5-15 30 39-50
Zn 50-58 100 40-52 20-25 16-30 10-120
Cd 0,12 0,13-0,2 0,09-0,2 0,028-0,1 0,05 0,2
Sn 0,5 1-1,5 3-3,5 0,5-4 0,5 4-6
Hg 0,004 0,01-0,08 0,08 0,05-0,16 0,03-
0,29
0,18-0,5
Pb 0,1-0,4 3-5 20-24 5,7-7 8-10 20-23
(Nguồn: Alter Mitchell, 1964 [8])
Dựa vào bảng 1 ta thấy tuỳ từng loại đá mà hàm lượng kim loại chứa
trong chúng là khác nhau. Thông thường hàm lượng kim loại hình thành trong
đá macma lớn hơn trong đá trầm tích.
Hàm lượng KLN trong đất được tích luỹ ngoài quá trình phong hoá tại
chỗ của các khoáng vật và đá mẹ, còn do các hoạt động sản suất của con
người mang lại, mà nguyên nhân này là chủ yếu. Vì vậy, năm 1982 Galloway
và Freedmas đã tiến hành nghiên cứu sự phát thải toàn cầu của một số nguyên
tố KLN do tự nhiên và do nhân tạo (bảng 2).[10]
12
Bảng 2. Sự phát thải toàn cầu của một số nguyên tố kim loại nặng
Đơn vị: 10
8
g/năm
Nguyên tố Tự nhiên Nhân tạo
Sb 9,8 380
As 28 780
Cd 2,9 55
Cr 580 940
Co 70 44
Cu 190 2,600
Pb 59 20,000
Mn 6,100 3,200
Hg 0,4 110
Mo 11 510
Ni 280 980
Se 4,1 140
Ag 0,6 50
Sn 52 430
V 650 2,100
Zn 360 8,400
(Nguồn: Galloway & Freedmas, 1982 [10])
Theo Thomas (1986), các nguyên tố KLN như: Cu, Zn, Cd, Hg, Cr, As,
…thường chứa trong phế thải của các nhà máy luyện kim màu, sản suất ô tô.
Cũng theo Thomas khi nước thải chứa 13 mg Cu/l, 10 mg Pb/l, 1 mg Zn/l sẽ
gây ô nhiễm đất nghiêm trọng. Ở một số nước như Đan Mạch, Nhật Bản,
Anh, Ailen hàm lượng Pb cao hơn 100 mg/kg đã phản ánh tình trạng ô nhiễm
Pb nghiêm trọng [29].
Ở nước Anh, kết quả điều tra môi trường đất của 53 thành phố, thị xã
về các KLN đặc biệt là các KLN như Pb, Zn, Cu, Ni cho thấy: các KLN trên
thường có nhiều ở khu vực khai thác mỏ, và có hàm lượng Pb tổng số vượt
trên 200 ppm, ở nhiều vùng công nghiệp đã vượt quá 500 ppm.[5]
Các chất thải từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, khai
khoáng…đã làm ô nhiễm không chỉ môi trường đất mà còn làm ô nhiễm môi
13
trường nước ở các con sông, biển. Theo Setevenson (1986), nếu hàng năm có
20 tấn bùn được đổ ra trên 1 ha đất và sau 20 năm dung dịch đất sẽ có khoảng
8 ppm Zn, và 5 ppm Cd [2]. Phân tích các mẫu bùn cống rãnh người ta thu
được kết quả KLN ở bảng 3.
Bảng 3. Trị số trung bình kim loại nặng trong bùn cống rãnh thành phố
Đơn vị: ppm
Bùn cống rãnh Al Fe Mn Cu Zn Pb Ni Cd Cr Hg
Bùn cống rãnh
thành phố
7280 2370 150 565 222
0
520 100 28 104
0
5
Bùn nhà máy dệt - - - 394 864 129 63 4 2490 -
Bùn nhà máy
rượu
- - - 81 255 29 18 2 117 -
Bùn nhà máy chế
biến gỗ
- - - 53 122 42 119 2 81 -
Bùn cống rãnh ở
Anh
- - - 800 300
0
700 80 - 250 -
(Nguồn: Tan et al., 1971; Wild, 1993)
Đất bị ô nhiễm KLN làm giảm năng suất cây trồng ảnh hưởng đến nông
sản dẫn tới tác động xấu đến sức khoẻ con người. Vì vậy, nhiều nước trên thế
giới đã quy định mức ô nhiễm KLN (bảng 4). Do đó việc đánh giá và phân
loại ô nhiễm đất bởi KLN rất quan trọng trong việc bảo vệ nguồn tài nguyên
này cũng như bảo vệ sức khoẻ cộng đồng.[9]
Bảng 4. Hàm lượng tối đa cho phép (MAC) của các kim loại nặng được
xem là độc đối với thực vật trong đất nông nghiệp
Đơn vị: mg/kg
Nguyên tố Áo Canada Balan Nhật Anh Đức
Cu 100 100 100 125 50 50
Zn 300 400 300 250 150 300
Pb 100 200 100 400 50 500
(Nguồn: Kabata- Pendias, 1992 [9])
14
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét