Khóa luận Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất và cây trồng tại một số khu vực ở Việt Nam và ảnh hưởng của nó đến môi trường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ……™ & ˜…… KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP VẤN ĐỀ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT VÀ CÂY TRỒNG TẠI MỘT SỐ KHU VỰC Ở VIỆT NAM VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN MÔI TRƯỜNG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Mà SỐ NGÀNH: C72 GVHD: TH.S VÕ HỒNG THI SVTH: NGUYỄN THỊ VÂN HIỀN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC KTCN TPHCM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học Ngành: Kỹ thuật môi trường Họ và tên: Nguyễn Thị Vân Hiền MSSV: 207108014 Lớp: 07 CMT 1. Đầu đề đồ án tốt nghiệp: “Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất và cây trồng tại một số khu vực ở Việt Nam và ảnh hưởng của nó đến môi trường” 2. Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu): - Tổng quan về một số kim loại nặng thường hiện diện trong đất. - Thu thập thông tin, đánh giá mức độ ô nhiễm đất nói chung hiện nay do các tác động từ sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp, đánh giá nguy cơ tích lũy kim loại nặng trong đất và trong cây trồng tại một số khu vực ở Việt Nam. Ảnh hưởng của sự tích lũy kim loại nặng đến môi trường và sức khỏe của con người. Đề xuất một số biện pháp khắc phục vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất và trong cây trồng ở Việt Nam 3. Ngày giao đồ án tốt nghiệp: 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 5. Họ tên người hướng dẫn Phần hướng dẫn 1/ Th.S Võ Hồng Thi Nội dung và yêu cầu KLTN đã được thong qua Bộ môn. Ngày tháng năm 2010 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ): Đơn vị: Ngày bảo vệ: Điểm tổng kết: Nơi lưu trữ Khóa luận tốt nghiệp: LỜI CẢM ƠN Ø Em xin chân thành gởi lời cảm ơn sâu sắc của mình đến quý thầy cô tại trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học đã tận tâm truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm cho em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện khoá luận tốt nghiệp Ø Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc nhất của mình đến cô Võ Hồng Thi đã tận tình hướng dẫn, quan tâm, giúp đỡ cho em trong thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp Ø Con xin cảm ơn công sinh thành và dưỡng dục của ba, mẹ Ø Cuối cùng em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến bạn bè và những người thân yêu đã tạo điều kiện, động viên, khích lệ giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập tại trường. TP. HCM, ngày….tháng….năm 2010 SVTH Nguyễn Thị Vân Hiền MỤC LỤC CHƯƠNG I ................................................................................................................... 1 I.1 Lý do hình thành đề tài ............................................................................................. 1 I.2 Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................................. 2 I.3 Nội dung nghiên cứu ................................................................................................. 2 I.4 Phương pháp nghiên cứu........................................................................................... 2 I.5 Gớii hạn của đề tài .................................................................................................... 3 CHƯƠNG II ................................................................................................................... 4 II.1 Khái niệm về đất ...................................................................................................... 4 II.2 Quá trình hình thành đất .......................................................................................... 4 II.2.1 Đá mẹ ........................................................................................................... 5 II.2.2 Khí hậu ......................................................................................................... 5 II.2.3 Yếu tố sinh học ............................................................................................. 5 II.2.4 Yếu tố địa hình ............................................................................................. 6 II.2.5 Yếu tố thời gian ............................................................................................ 6 II.3 Chức năng của đất.................................................................................................... 6 II.4 Tính chất vật lý của đất ........................................................................................... 7 II.4.1 Sa cấu đất (soil texture ) ............................................................................... 7 II.4.2 Cơ cấu đất (soil structure ) ........................................................................... 7 II.4.3 Màu sắc của đất ............................................................................................ 8 II.5 Tính chất hóa học của đất ........................................................................................ 8 II.6 Thành phần hữu cơ của đất ...................................................................................... 9 II.7 Keo đất và khả năng hấp phụ của đất ...................................................................... 9 II.7.1 Keo đất ........................................................................................................ 9 II.7.2 Khả năng hấp phụ của đất .......................................................................... 10 II.7.2.1 Hấp phụ cơ học ............................................................................. 10 II.7.2.2 Hấp phụ lý học (Hấp phụ phân tử) ............................................... 10 II.7.2.3 Hấp phụ hóa học ......................................................................... 11 II.7.2.4 Hấp phụ lý – hóa học (Hấp phụ trao đổi) ..................................... 11 II.7.2.5 Hấp phụ sinh học .......................................................................... 11 II.7.3 Khả năng trao đổi cation ............................................................................ 11 II.8 Ô nhiễm môi trường đất ........................................................................................ 13 II.8.1: Ô nhiễm ở KCN và đô thị ......................................................................... 14 II.8.1.1 Chất thải xây dựng ...................................................................... 15 II.8.1.2: Chất thải kim loại ....................................................................... 15 II.8.1.3: Chất thải khí ............................................................................... 16 II.8.1.4: Chất thải hóa học và hữu cơ ....................................................... 16 II.8.2: Ô nhiễm đất do hoạt động nông nghiệp ................................................... 17 II.8.2.1: Ô nhiễm do phân bón .................................................................. 17 II.8.2.2: Ô nhiễm do thuốc bảo vệ thực vật .............................................. 18 CHƯƠNG III ................................................................................................................ 20 III.1 Khái niệm về kim loại nặng ................................................................................. 20 III.2 Nguồn gốc của một số kim loại nặng thường gặp trong đất và trong cây trồng .. 20 III.2.1 Từ các thuốc trừ sâu vô cơ, thuốc trừ bệnh và phân bón .......................... 22 III.2.1.1 Thuốc trừ nấm chứa đồng ........................................................... 23 III.2.1.2 Các thuốc trừ nấm chứa thủy ngân ............................................. 23 III.2.2 Từ bùn cống rãnh ...................................................................................... 23 III.2.3 Từ quá trình khai thác và sản xuất kim loại .............................................. 24 III.2.4 Các lò nấu kim loại ................................................................................... 25 III.2.5 Rác thải và các chất thải bỏ công nghiệp .................................................. 25 III.3 Hóa học kim loại nặng trong đất .......................................................................... 26 III.3.1 Asen (As) .................................................................................................. 26 III.3.2 Cadimi (Cd) ............................................................................................... 26 III.3.3 Thủy ngân (Hg) ......................................................................................... 27 III.3.4 Chì (Pb) ..................................................................................................... 27 III.3.5 Selen (Se) .................................................................................................. 28 III.4 Ảnh hưởng của kim loại nặng .............................................................................. 29 III.4.1 Ảnh hưởng có lợi ...................................................................................... 29 III.4.2 Ảnh hưởng có hại ...................................................................................... 30 CHƯƠNG IV ............................................................................................................... 37 IV.1 Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất và cây trồng tại một số khu vực sản xuất rau quả trọng điểm miền Bắc Việt Nam ............................................................... 38 IV.2 Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất và cây trồng tại một số khu vực sản xuất rau quả trọng điểm miền Nam Việt Nam ............................................................. 49 CHƯƠNG V ................................................................................................................. 65 V.1 Xử lý kim loại nặng trong đất ................................................................................ 65 V.1.1 Phương pháp cơ lý – Nhiệt ........................................................................ 65 V.1.2 Phương pháp sinh học ............................................................................... 65 V.2 Xử lý nước thải công nghiệp ................................................................................. 67 V.3 Quy hoạch các khu công nghiệp thân thện với môi trường................................... 68 V.4 Cải tạo hệ thống tiêu thoát nước ............................................................................ 69 V.5 Tuyên truyền và giáo dục ý thức bảo vệ môi trường............................................. 70 CHƯƠNG VI .................................................................................................................. 71 VI.1 Kết luận ........................................................................................................ 71 VI.2 Đề xuất ......................................................................................................... 72 DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa As Arsen BOD Biochemmiccal Oxygen Demand (Nhu Cầu oxy sinh hóa) Cd Cadmium CEC Tổng số cation trao đổi trong đất (mđlg/100g đất) EC Độ dẫn điện COD Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hóa học) Cr Crôm Cu Đồng KCN Khu công nghiệp KCX Khu chế xuất KLN Kim loại nặng KL Kim loại MTĐ Môi trường đất Ni Niken Pb Chì Hg Thủy ngân Zn Kẽm TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TTCN Tiểu thủ công nghiệp ppm parts per million (phần triệu) CHLB Cộng hòa liên bang N Nitơ Fe Sắt BNN Bộ nông nghiệp PTNT Phát triển nông thôn NXB Nhà xuất bản DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng II.7.3.1 Giá trị khả năng trao đổi cation của một số loại đất ( theo J.Janick,1972). Bảng III.2.1: Hàm lượng trung bình một số loại kim loại nặng trong đá và trong đất (ppm) Bảng III.2.2: Hàm lượng một số kim loại nặng trong các sản phẩm dùng làm phân bón nông nghiệp Bảng III.2.3 Hàm lượng các nguyên tố trong bùn – nước cống rãnh đô thị Bảng III.3.1 Khả năng linh động của một số nguyên tố kim loại nặng trong đất Bảng III.4.1 Dư lượng thủy ngân trong gạo Bảng III.4.2 : Ngưỡng độc hại trong đất và lượng kim loại bón vào để đạt đến ngưỡng độc hại (C10) (chiết rút bằng diethylen triamine pentaacetic acid (DTPA) hoặc acid nitric (HNO3) (Williams và Winkins) Bảng III.4.3: Mức độ ô nhiễm kim loại nặng ở Anh (µg/g (Kelly, 1979) Bảng III.4.4: Hàm lượng tối đa cho phép của một số kim loại nặng theo tiêu chuẩn của Bộ NN & PTNT quy định về chất lượng rau, quả, chè an toàn trong quyết định số 99/2008/QĐ – BNN. Bảng III.4.5: Tính độc hại của các kim loại nặng đối với sinh vật Bảng IV.1 Hàm lượng Pb trong một số đất và mẫu bùn ao tại Chỉ Đạo – Mỹ Văn – Hưng Yên Bảng IV.2 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trongđất, nước và rau trên một số khu vực huyện Đông Anh, Hà Nội Bảng IV.3 Hàm lượng KLN trong các mẫu đất Bảng IV.4 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng trong các mẫu rau trồng tại Bằng B Bảng IV.5 Kết quả phân tích hàm lượng một số KLN trong các loại phân bón bán trên thị trường vùng Đồng bằng sông Cửu Long Bảng IV.6 Hàm lượng Cd trong các nhóm đất chính ở ĐBSCL (μg.kg-1) Bảng IV.7 Hàm lượng Cd trong thân và hạt lúa (μg.kg-1) trồng trên đất ĐBSCL Bảng IV.8 Hàm lượng một số kim loại nặng (ppm) trong đất, nước, rau tại một số địa phương ngoại thành TP.HCM Bảng IV.9 Hàm lượng trung bình một số kim loại nặng trên đất trồng lúa tại các vùng ô nhiễm nước thải điển hình phía Tây Nam TPHCM Bảng IV.10 Hàm lượng trung bình một số kim loại nặng trong đất ở Việt Nam Bảng IV.11 Kết quả phân tích KLN ở các nơi nghiên cứu Bảng IV.13: Sự tích lũy của các kim loại nặng Cd và Pb trong bộ phận thực phẩm, cùng với Cu, Ni và Zn trong lá của một số thực vật Bảng IV.14: Khả năng tích lũy kim loại nặng của một số thực vật Bảng IV.15: Mức độ tích lũy kim loại nặng trong cây lúa (ppm) Bảng V.1: Một số loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình IV.1: Vòng tuần hoàn các nguyên tố KL trong tự nhiên Hình IV.2: Hình IV.2: Ô nhiễm kim loại nặng trong đất và sự tương tác giữa đất và cây Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 1 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU I.1 LÝ DO HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI: Đất là tư liệu sản xuất đặc biệt, là đối tượng lao động độc đáo, là nền tảng của các hệ sinh thái Trái Đất. Trên quan điểm sinh thái học thì đất là một tài nguyên tái tạo, là “vật mang” nhiều hệ sinh thái khác trên Trái Đất. Con người tác động vào đất cũng chính là tác động vào các hệ sinh thái mà đất “mang” trên mình nó. Cho nên việc bảo vệ môi trường đất và các giải pháp khống chế và ô nhiễm đất, duy trì tính năng sản xuất lâu dài của đất là một chiến lược quan trọng của nước ta trong việc sử dụng hợp lý và lâu bền các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Hiện nay Việt Nam đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Trong một thời gian ngắn, rất nhiều cơ sở sản xuất công nghiệp đã ra đời, góp phần quan trọng làm thay đổi bộ mặt kinh tế của đất nước. Bên cạnh đó, nền sản xuất nông nghiệp của Việt Nam cũng có nhiều thay đổi to lớn nhờ áp dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật để cải thiện năng suất và chất lượng cấy trồng. Tuy nhiên, song hành với những phát triển trên đây thì vấn đề môi trường của Việt Nam cũng đang có xu hướng ngày càng xấu đi, thể hiện trên nhiều thành phần môi trường như ô nhiễm nước, ô nhiễm không khí. Trong ba thành phần môi trường đó thì dường như vấn đề ô nhiễm đất thường bị xem nhẹ hơn tầm quan trọng của nó, mặc dù các chất gây ô nhiễm đất có thể bị tích lũy trong cây trồng và tác động trực tiếp đến sức khỏe con người qua bữa ăn hang ngày. Nhiều chất ô nhiễm trong đất và cây trồng không nhìn thấy bằng mắt thường nhưng ảnh hưởng rất lớn. Trong đó đối với môi trường đất nói riêng, sự ô nhiễm và tích lũy dần theo thời gian các kim loại nặng ảnh hưởng đến năng suất cũng như chất lượng nông sản, từ đó làm giảm tính cạnh tranh của sản phẩm Việt Nam trên thị trường thế giới. Vì vậy để nâng cao chất lượng nông sản thì bên cạnh việc tạo ra các giống rau quả mới có năng suất cao, chất lượng tốy yhì cũng cần phải hạn chế sự tích lũy các kim loại nặng trong cây trồng. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 2 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền Trước thực tế trên đề tài nghiên cứu “Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất và cây trồng tại một số khu vực ở Việt Nam và ảnh hưởng của nó đến môi trường” được đặt ra nhằm có được một cái nhìn tổng thể và khách quan về hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất và cây trồng ở nước ta thời gian gần đây, những nguyên nhân gây ra vấn đề trên để từ đó đề xuất giải pháp ngăn ngừa tình trạng tích lũy kim loại nặng trong đất và cây trồng. I.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU: - Tổng quan về tình hình ô nhiễm kim loại nặng trong đất và cây trồng tại một số khu vực điển hình ở Việt Nam hiện nay và ảnh hưởng của nó đến môi trường. I.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: Để đạt được các mục tiêu đã đề ra, đề tài đã thực hiện các nội dung sau đây: - Tổng quan về một số kim loại nặng thường hiện diện trong đất. - Thu thập thông tin, đánh giá mức độ ô nhiễm đất nói chung hiện nay do các tác động từ sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp tại một số khu vực ở Việt Nam - Thu thập thông tin, đánh giá nguy cơ tích lũy kim loại nặng trong đất và trong cây trồng tại một số khu vực ở Việt Nam. - Ảnh hưởng của sự tích lũy kim loại nặng đến môi trường và sức khỏe của con người. - Đề xuất một số biện pháp khắc phục vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất và trong cây trồng ở Việt Nam I.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: - Phương pháp thu thập: Tìm kiếm và thu thập các tài liệu liên quan phục vụ cho nghiên cứu đề tài qua các kênh thông tin như: sách, giáo trình, báo, các chuyên đề, tài liệu điện tử… Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 3 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền - Phương pháp phân tích, tổng hợp và đánh giá: Từ các tài liệu đã thu thập được, tiến hành lựa chọn, biến đổi, sắp xếp các số liệu và tài liệu thành hệ thống để phản ánh được mục tiêu mà đề tài đề ra. I.5 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI: - Hiện trạng vấn đề tích lũy các kim loại nặng trong đất và cây trồng thời gian gần đây tại một số khu vực sản xuất rau quả và lương thực trọng điểm tại miền Bắc nà miền Nam Việt Nam. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất và trong rau tại một số khu vực và ảnh hưởng của nó đến môi trường và sức khỏe của con người GVHD: Th.S Võ Hồng Thi 4 SVTH: Nguyễn Thị Vân Hiền CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ TÌNH HÌNH Ô NHIỄM ĐẤT II.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT: Đất được hình thành và tiến hoá chậm hàng thế kỷ do sự phân huỷ xác thực vật dưới sự ảnh hưởng của các yếu tố môi trường . Một số đất được hình thành do sự bồi lắng phù sa sóng biển hay gió. Đất có bản chất chất khác cơ bản với đá là có độ phì nhiêu và tạo sản phẩm cây trồng. Đất được xem như sản phẩm hoạt động của khí hậu (Cl) trên đá mẹ (p) được làm thay đổi dưới ảnh hưởng của thực vật và các cơ thể sống khác (o), địa hình (r) và phụ thuộc vào thời gian (t). Đất = f(p, Cl, t, r, o), bao gồm 5 biến số và người ta gọi là 5 yếu tố hình thành đất. II.2: QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT: Quá trình hình thành đá rất phức tạp, bao gồm nhiều hoạt động: sinh học, hóa học, lý học, lý – hóa học tác động tương hổ lẫn nhau: - Sự tổng hợp chất hữu cơ và phân giải chúng. - Sự tập trung tích lũy chất hữu cơ, vô cơ và sự rửa trôi chúng. - Sự phân hủy các khoáng chất và sự tổng hợp các hợp chất hóa hoc mới. - Sự xâm nhập của nước vào đất và mất nước từ đất. - Sự hấp thu năng lượng mặt trời của đất làm đất nóng lên và