Đề tài Đánh giá rủi ro hàm lượng kim loại nặng trong rau muống và ảnh hưởng tới sức khoẻ con người ở TP. Hồ Chí Minh

i MỤC LỤC MỤC LỤC ...................................................................................................................... I DANH MỤC BẢNG ................................................................................................... III DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... IV DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................................. VI TÓM TẮT LUẬN VĂN ............................................................................................ VII MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .......................................................................... 1 2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .................................................................................... 1 3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ................................................................................ 2 4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU ...................................................................................... 2 5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ..................................... 4 5.1. Ý nghĩa khoa học ............................................................................................. 4 5.2. Ý nghĩa thực tiễn ............................................................................................. 4 5.3. Tính mới của đề tài .......................................................................................... 4 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................... 5 1.1. TỔNG QUAN VỀ KLN ........................................................................................ 5 1.1.1. Khái niệm KLN ............................................................................................... 5 1.1.2. Vai trò của kim loại và cây trồng .................................................................... 6 1.1.2.1. Nguồn gốc và nguyên nhân ô nhiễm KLN trong rau muống .................... 6 1.1.2.2. Khả năng lan truyền ô nhiễm của kim loại.............................................. 12 1.1.2.3. Cơ chế hấp thụ KLN vào thực vật ........................................................... 15 1.1.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy và lan truyền KLN ...................... 17 1.1.3. Độc tính của kim loại .................................................................................... 19 1.1.3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính độc KLN trong đất ................................ 19 1.1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính độc KLN đối với sinh vật ...................... 20 1.1.3.3. Độc tính và ảnh hưởng của As, Cd, Pb và Zn ......................................... 22 1.2. TỔNG QUAN VỀ RAU MUỐNG ..................................................................... 29 1.2.1. Giới thiệu ....................................................................................................... 29 1.2.2. Phân loại rau muống ...................................................................................... 29 1.2.3. Phân bố .......................................................................................................... 30 1.2.4. Đặc điểm sinh học ......................................................................................... 30 1.2.5. Giá trị dinh dưỡng ......................................................................................... 31 1.2.6. Công dụng của rau muống ............................................................................. 32 1.3. TÌNH HÌNH Ô NHIỄM KLN ............................................................................ 33 1.3.1. Trong nước và bùn hiện nay ở Tp. Hồ Chí Minh .......................................... 33 1.3.2. Tình hình ô nhiễm KLN trong rau ................................................................. 34 1.4. TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG TRỒNG VÀ TIÊU THỤ RAU MUỐNG TẠI TP HCM ............................................................................................................... 35 ii 1.4.1. Tổng quan về tình hình trồng rau .................................................................. 35 1.4.2. Tình hình tiêu thụ rau muống & nguy cơ đối với sức khỏe người tiêu dùng ......... 36 1.5. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC ..... 37 1.5.1. Tình hình nghiên cứu trong nước .................................................................. 37 1.5.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước .................................................................. 41 CHƢƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................... 43 2.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ...44 2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................................... 44 2.2.1. Phương pháp phân tích và tổng hợp thông tin ............................................... 44 2.2.2. Phương pháp thống kê ................................................................................... 44 2.2.3. Phương pháp điều tra, khảo sát ..................................................................... 44 2.2.4. Phương pháp thu mẫu .................................................................................... 47 2.2.4.1. Chọn điểm lấy mẫu ................................................................................. 47 2.2.4.2. Lấy mẫu, bảo quản mẫu và xử lý mẫu .................................................... 49 2.2.5. Sử dụng phương pháp ICP-MS để xác định hàm lượng các kim loại vi lượng trong rau muống......................................................................................................... 52 2.2.5.1. Cấu tạo của thiết bị khối phổ - cảm ứng phổ plasma .............................. 53 2.2.5.2. Ưu điểm của phương pháp phân tích bằng ICP-MS ............................... 53 2.2.5.3. Nhiễu ....................................................................................................... 54 2.2.6. Phương pháp đánh giá tích tụ sinh học.......................................................... 55 2.2.7. Phương pháp đánh giá rủi ro sức khỏe (1989) của cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ US-EPA ........................................................................................................ 55 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ & THẢO LUẬN ................................................................ 57 3.1. THẢO LUẬN KẾT QUẢ ĐIỀU TRA VỀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT & TIÊU THỤ RAU MUỐNG .................................................................................................... 57 3.1.1. Thảo luận kết quả điều tra về tình hình tiêu thụ rau muống .......................... 57 3.1.2. Thảo luận kết quả điều tra về tình hình sản xuất rau muống ....................... 65 3.2. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ..................................................................................... 70 3.2.1. Độ pH và độ ẩm của nước & đất ............................................................. 70 3.2.2. Hàm lượng As trong đất, nước ruộng và trong cây rau muống .............. 72 3.2.3. Hàm lượng Pb trong đất, nước ruộng và trong cây rau muống ............... 75 3.2.4. Hàm lượng Cd trong đất, nước ruộng và trong cây rau muống .............. 78 3.2.5. Hàm lượng Zn trong đất, nước ruộng và trong cây rau muống .............. 80 3.3. ĐÁNH GIÁ RỦI RO HÀM LƢỢNG As, Pb, Cd VÀ Zn TRONG RAU MUỐNG ....................................................................................................................... 82 3.3.1. Kết quả đánh giá rủi ro hàm lượng Asen đối với sức khỏe con người ... 82 3.3.2. Kết quả đánh giá rủi ro hàm lượng Chì đối với sức khỏe con người ...... 83 3.3.3. Kết quả đánh giá rủi ro hàm lượng Cd đối với sức khỏe con người ....... 83 3.3.4. Kết quả đánh giá rủi ro hàm lượng Zn đối với sức khỏe con người ....... 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 88 iii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Nồng độ thường thấy của các KLN trong các chế phẩm nông nghiệp (Đơn vị mg/kg) .............................................................................................................................. 8 Bảng 1.2. Hàm lượng một số KLN trong các sản phẩm dùng trong nông nghiệp (mg/kg) ............................................................................................................................ 8 Bảng 1.3. Hàm lượng KLN trong các loại phân bón bán trên thị trường (mg/kg) ......... 8 Bảng 1.4 Hàm lượng kim loại nặng trong đất thải KCN và luyện kim ......................... 10 Bảng 1.5. Kết quả quan trắc chất lượng môi trường không khí từ hoạt động giao thông ở Tp HCM từ 2010 đến tháng 5 /2012 .......................................................................... 11 Bảng 1.6. Hàm lượng KLN trong nhớt cơ bản và nhớt đã qua sử dụng ....................... 12 Bảng 1.7. Phạm vi pH cho quá trình kết tủa một số kim loại....................................... 13 Bảng 1.8. Các dạng tồn tại của KLN trong đất và cách xác định................................. 14 Bảng 1.9. Khả năng linh động của một số nguyên tố KLN trong đất .......................... 14 Bảng 1.10. Thành phần trong lá rau muống .................................................................. 31 Bảng 1.11. Thành phần trong lá rau muống .................................................................. 31 Bảng 1.12 Tình hình nhiễm KLN trong nước ruộng tại khu vực TP.HCM .................. 34 Bảng 1.13. Kết quả sản xuất rau muống nước của Tp. Hồ Chí Minh năm 2013 .......... 36 Bảng 1.14. Kết quả phân tích hàm lượng Pb tích lũy trong rau muống ........................ 41 Bảng 2.1. Số lượng phiếu khảo sát đối với người sử dụng rau muống cho từng khu vực nghiên cứu ..................................................................................................................... 46 Bảng 2.2. Số lượng phiếu khảo sát đối với người trồng rau muống cho từng khu vực nghiên cứu ..................................................................................................................... 46 Bảng 2.3. Đặc điểm các mẫu tại Tp HCM .................................................................... 48 Bảng 2.4. Địa điểm lấy mẫu của vùng trồng RMN ở Tp. Hồ Chí Minh ....................... 48 Bảng 2.5 giới hạn phát hiện một số nguyên tố (ng cm-3) .............................................. 54 Bảng 2.6: Sự tương quan giữa giá trị RQ và mức độ rủi ro .......................................... 56 iv DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Các con đường KLN theo phân bón tồn tại và đi vào trong đất ..................... 5 Hình 1.2 Chuỗi dây chuyền KLN theo phân bón tồn tại và đi vào trong đất và xâm nhập vào cơ thể ................................................................................................................ 7 Hình 1.3. Mô hình trạng thái các KLN trong môi trường đất ....................................... 15 Hình 1.4. Phân bố hàm lượng KLN trong các bộ phận của cây .................................... 17 Hình 2.1. Các bước tiến hành điều tra thông tin............................................................ 44 Hình 2.2. Bản đồ vị trí lấy mẫu ..................................................................................... 47 Hình 2.3. Máy phân tích khối phổ cảm ứng plasma ICP-MS ....................................... 52 Hình 2.4. Ứng dụng phương pháp phân tích ICP-MS trong các lĩnh vực ..................... 53 Hình 3.1 Khu vực người tiêu dùng chọn mua ............................................................... 57 Hình 3.2 Nguyên nhân lựa chọn nhà cung cấp .............................................................. 57 Hình 3.3 Tần suất rau trong khẩu phần ăn trong tuần ................................................... 58 Hình 3.4 Cách làm sạch rau muống............................................................................... 59 Hình 3.5 Hiện tượng nước sau khi rửa rau muống ........................................................ 60 Hình 3.6 Tình hình nắm bắt thông tin về việc ruộng nhớt lên rau muống .................... 61 Hình 3.7 Ảnh hưởng của nhớt đến sức khỏe người tiêu dùng....................................... 61 Hình 3.8 Tình hình nắm bắt thông tin hàm lượng KLN trong mau muống .................. 62 Hình 3.9 Các phương tiện truyền thông ........................................................................ 63 Hình 3.10 Mức độ ảnh hưởng khi ăn rau muống .......................................................... 63 Hình 3.11 Triệu chứng sau khi ăn rau muống ............................................................... 64 Hình 3.12 Mức độc quan trọng của việc lựa chọn rau muống ...................................... 64 Hình 3.13 Cơ cấu sản lượng các loại rau muống nước được trồng ............................... 65 Hình 3.14. Thành phần các loại phân bón cho rau muống ............................................ 66 Hình 3.15 Biểu đồ lượng phân hóa học sử dụng để bón sau mỗi đợt gặt hái (kg/1000 m2) .... 67 Hình 3.16 Biểu đồ thông tin đến với người nông dân về hàm lượng chất độc hại như KLN trong rau muống ................................................................................................... 69 Hình 3.17 Biểu đồ nguồn thông tin đến với người nông dân về hàm lượng chất độc hại như KLN trong rau muống ............................................................................................ 69 Hình 3.18. Biểu đồ cách thức để trồng rau muống an toàn ........................................... 70 Hình 3.19. Giá trị pH của nước ruộng rau muống ......................................................... 71 Hình 3.20. Giá trị độ ẩm của đất trồng rau muống ........................................................ 71 Hình 3.21. Kết quả phân tích hàm lượng As trong đất .................................................. 72 Hình 3.22. Kết quả phân tích hàm lượng As trong nước ruộng .................................... 73 Hình 3.23. Hàm lượng Asen trong rau muống ............................................................. 73 v Hình 3.24. Hệ số tích lũy sinh học BCF đối với As của đất trồng và cây rau muống .. 73 Hình 3.25. Kết quả phân tích hàm lượng Pb trong đất .................................................. 76 Hình 3.26. Kết quả phân tích hàm lượng Pb trong nước ruộng .................................... 76 Hình 3.27. Kết quả phân tích hàm lượng Pb trong rau muống ..................................... 76 Hình 3.28. Hệ số tích lũy sinh học BCF đối với Pb của đất trồng và cây rau muống... 77 Hình 3.29. Kết quả phân tích hàm lượng Cd trong đất ................................................. 78 Hình 3.30. Kết quả phân tích hàm lượng Cd trong nước ruộng .................................... 79 Hình 3.31. Hàm lượng Cd trong rau muống.................................................................. 79 Hình 3.32. Hệ số tích lũy sinh học BCF đối với Cd của đất trồng và cây rau muống .. 79 Hình 3.33. Kết quả phân tích hàm lượng Zn trong đất .................................................. 80 Hình 3.34. Kết quả phân tích hàm lượng Zn trong nước ruộng .................................... 81 Hình 3.35. Kết quả phân tích hàm lượng Zn trong rau muống ..................................... 81 Hình 3.36. Hệ số tích lũy sinh học BCF đối với Zn của đất trồng và cây rau muống .. 81 Hình 3.37. Kết quả rủi ro (RQ) hàm lượng As trong rau muống .................................. 82 Hình 3.38. Kết quả rủi ro (RQ) hàm lượng Pb trong rau muống .................................. 83 Hình 3.39. Kết quả rủi ro (RQ) hàm lượng Cd trong rau muống .................................. 83 Hình 3.40. Kết quả rủi ro (RQ) hàm lượng Zn trong rau muống .................................. 84 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT As : Asen ATVSTP : An toàn vệ sinh thực phẩm BVTV : Bảo vệ thực vật BOD : Biochemical Oxygen Demand (Nhu cầu Oxi sinh học) Cd : Cadimium COD : Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu Oxi hóa học) DTCT : Diện tích canh tác DTGT : Diện tích gieo trồng Dw : Dry weight (Trọng lượng khô) ĐĐK : Đạt điều kiện Fw : Fresh weight (Trọng lượng tươi) FAO : Food and Agriculture Organization (Tổ chức lương thực và nông nghiệp) GA3 : Gibberellic acid ICP-MS : Inductively coupled plasma mass spectrometry – khối phổ phản ứng plasma KLN : Kim loại nặng Pb : Chì PTNT : Phát Triển Nông Thôn RAL : Rau ăn lá RMN : Rau muống nước Tp.HCM : Tp HCM TSS : Total suspended solids (Tổng chất rắn lơ lững) WHO : World Health Organization (Tổ chức y tế thế giới) Zn : Kẽm vii TÓM TẮT Rau muống (Ipomoea aquatic) ở Tp HCM được trồng gần các kênh rạch - nơi tiếp nhận nước thải từ các khu công nghiệp, các cơ sở sản xuất dọc theo lưu vực kênh. Đất lắng kênh rạch chứa nhiều thành phần nguy hại và có nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng (KLN) cao. Ngoài ra, nông dân thâm canh rau muống với một cường độ cao nên lạm dụng sử dụng phân bón và hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) đã và đang làm tăng nguy cơ ô nhiễm môi trường đất canh tác, đặc biệt là nguy cơ tồn dư KLN trong đất, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cây rau muống. Hàm lượng As, Pb, Cd và Zn trong 3 đối tượng mẫu đất, nước ruộng và rau muống đều nằm trong giới hạn cho phép theo quy chuẩn Việt Nam (QCVN) tương ứng ngoại trừ mẫu nước NCC24 và rau RHM19. Chỉ số đánh giá rủi ro ô nhiễm của Asen, Chì, Cadimi và Kẽm đối với sức khỏe khi sử dụng rau muống ở mức thấp đến trung bình và có 1 mẫu ở mức cao, gây nguy hiểm đối với sức khỏe con người nếu không có biện pháp quản lý triệt để. Kết quả điều tra thông tin cho thấy người sử dụng rau muống có ý thức bảo vệ sức khỏe, thông tin về ô nhiễm trong rau muống đến được với người tiêu dùng. Đối với người trồng rau, còn thiếu ý thức về vệ sinh an toàn thực phẩm (VSATTP) vì lợi nhuận, thuận tiện cho sản xuất và mức độ sử dụng phân bón không hợp lý dẫn đến ô nhiễm KLN. Từ khóa: rau muống, kim loại nặng, an toàn thực phẩm ABSTRACT Water spinach (Ipomoea Aquatic) in Ho Chi Minh City is planted near the canals - which receive wastewater from industrial areas and from the production facilities along the canal basin. Sediment in these canals contains hazardous ingredients and heavy metal pollution. In addition, farmers have a trend to abuse the use of fertilizers and plant protection chemicals which has increased the risk of environmental contamination, especially heavy metal residues in soil, directly influencing the quality of vegetable crops. The amount of heavy metals such as As, Pb, Cd and Zn in 3 samples (sediment, water and water spinach) is met the standard of Vietnam. For exception, there are sample NCC24 and RHM19 have metal heavy amount higher than permission level. Index pollution risk assessment of arsen, lead, cadmium and zinc on health when used the vegetable is from low to medium, and there is 1 sample with high level, causing danger to human health when uncontrolled effectively. The survey results show that the consumers are aware of health care, and they want to know information about pollution in the vegetable. For growers, lack of awareness about food hygiene and safety because of profit, facilitate the production and unreasonable using of agricultural chemicals lead to heavy metal contaimination. Key words: water spinach, heavy metal, food safety. 1 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Ngày nay, thế giới đã xác định được nhiều nguyên tố kim loại có vai trò cực kỳ quan trọng đối với sinh vật và con người. Tuy nhiên nếu hàm lượng lớn hơn mức giới hạn cho phép chúng sẽ gây độc hại cho cơ thể. Sự thiếu hụt hay mất cân bằn