Nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường nước, phân bón đến sự tích lũy Pb, As và tồn dư NO3 trong rau cải xanh tại Thành phố Thái Nguyên

Mục tiêu tổng quát - Đưa ra những dẫn liệu cơ bản về thực trạng Pb và As có trong môi trường đất trồng, nước tưới và phân bón tại một số vùng sản xuất rau ở thành phố Thái Nguyên.. Phần

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

NGUYỄN THANH DUY

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC, PHÂN BÓN ĐẾN SỰ TÍCH LŨY Pb,As VÀ TỒN DƯ NO3 –

TRONG RAU CẢI XANH TẠI THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

Mã số: 60 44 03 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Thế Đặng

Thái Nguyên, năm 2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Bản luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu khảo sát và phân tích từ thực tiễn dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.TS Nguyễn Thế Đặng

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn này là hoàn toàn trung thực, phần trích dẫn tài liệu tham khảo đều được ghi

rõ nguồn gốc

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 10 năm 2013

Người viết cam đoan

Nguyễn Thanh Duy

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự dạy bảo tận tình của các thầy cô, sự giúp đỡ của các bạn đồng nghiệp, sự động viên to lớn của gia đình và những người thân

Được sự nhất trí của Ban giám hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa Tài

nguyên và Môi trường, tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nguyên cứu ảnh hưởng của môi trường nước, phân bón đến sự tích lũy Pb, As và tồn dư NO 3 -

trong rau cải xanh tại thành phố Thái Nguyên”

Với lòng biết ơn vô hạn, tôi xin chân thành cảm ơn GS TS Nguyễn Thế Đặng

tận tình chỉ bảo, các thầy cô giáo khoa Tài nguyên và Môi trường đã truyền cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại trường, giúp tôi hoàn thiện năng lực công tác, nhằm đáp ứng yêu cầu của người cán bộ khoa học sau khi

ra trường

Do thời gian có hạn, năng lực còn hạn chế nên bản luận văn không th ể tránh khỏi những thiết sót, Tôi rất mong nhận được những kiến thức đóng góp của các thầy, cô giáo cùng toàn thể các bạn để khóa luận này được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 10 năm 2013

Tác giả luận văn

Nguyễn Thanh Duy

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu của đề tài 2

2.1 Mục tiêu tổng quát 2

2.2 Mục tiêu cụ thể 2

3 Yêu cầu của đề tài 3

4 Những đóng góp mới của đề tài 3

4.1 Ý nghĩa khoa học 3

4.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 5

1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ rau trên Thế giới và Việt Nam 5

1.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ rau trên thế giới 5

1.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ rau ở Việt Nam 7

1.2 Khái quát về rau an toàn 10

1.2.1 Khái niệm rau an toàn 10

1.2.2 Chất lượng của rau an toàn 10

1.3 Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất, nước ở Việt Nam 11

1.4 Ảnh hưởng của sự có mặt kim loại nặng trong môi trường đất, nước đến sự tích luỹ của chúng trong nông sản 15

1.5 Ảnh hưởng do sử dụng phân bón, chất kích thích sinh trưởng, và thuốc bảo vệ thực vật đến chất lượng nông sản 17

1.6 Một số biện pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường 20

1.7 Dinh dưỡng đạm cho rau và vấn đề tồn dư nitrat 23

1.7.1 Vai trò của N đối với sự sinh trưởng và phát triển của cây rau 23

1.7.2 Quá trình chuyển hoá đạm trong cây 24

1.7.3 Độc tính của Nitrat 24

1.7.4 Những yếu tố gây tồn dư NO3 trong rau xanh 25

1.7.5 Biện pháp hạn chế tồn dư nitrat trong rau .33

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 35

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 35

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 35

2.2 Nội dung nghiên cứu 35

2.3 Vật liệu nghiên cứu 35

2.4 Phương pháp nghiên cứu 36

2.4.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 36

2.4.2 Phương pháp điều tra khảo, sát thực địa 36

2.4.3 Phương pháp lấy mẫu trong điều tra 36

2.4.4.Phương pháp bố trí thí nghiệm 37

2.4.5 Phương pháp theo dõi, và lấy mẫu phân tích 38

2.4.6 Phương pháp xử lý mẫu 38

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 40

3.1 Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội và tình hình sản xuất rau xanh của thành phố Thái Nguyên 40

3.1.1 Điều kiện tự nhiên 40

3.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội 42

3.2 Tình hình sản xuất rau của thành phố Thái Nguyên 46

3.2.1 Diện tích, năng suất, sản lượng rau qua các năm 46

3.2.2 Diện tích, năng suất, sản lượng rau theo đơn vị hành chính 47

3.2.3 Cơ cấu mùa vụ trong sản xuất rau 49

3.2.4 Tình hình sử dụng phân bón và hóa chất bảo vệ thực vật cho rau 50

3.3 Hiện trạng hàm lượng Pb và As trong đất trồng rau, nguồn nước tưới và phân bón cho rau tại thành phố Thái Nguyên 53

3.3.1 Hiện trạng môi trường đất 53

3.3.2 Hiện trạng môi trường nước 57

3.4 Hàm lượng NO3- và KLN (Pb, As) trong một số loại rau tại thành phố Thái Nguyên 59

3.4.1 Hàm lượng NO3- trong rau 59

3.4.2 Hàm lượng Pb trong sản phẩm rau trồng tại Túc Duyên và Đồng Bẩm 60

3.4.3 Hàm lượng As trong sản phẩm rau trồng tại Túc Duyên và Đồng Bẩm 61

3.5 Ảnh hưởng của hàm lượng KLN (Pb, As) trong nước tưới đến năng suất rau cải canh 62

3.6 Ảnh hưởng của các mức bón phân đạm đến năng suất và sự biến động NO3- trong cây cải canh 62

3.6.1 Ảnh hưởng của các mức đạm đến sinh trưởng và năng suất cải canh 62

3.6.2 Ảnh hưởng của các mức bón đạm đến sự biến động NO3- trong rau cải canh 66

3.6.3 Sự biến động NO3-

và đạm tổng số trong đất trồng cải canh 67

3.7 Đề xuất một số biện pháp hạn chế sự tồn dư NO3 và tích lũy KLN (Pb, As) trong rau tại thành phố Thái Nguyên 68

3.7.1 Biện pháp hạn chế tồn dư NO3- trong rau 69

3.7.2 Biện pháp hạn chế hàm lượng kim loại nặng trong rau 69

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71

1 Kết luận 71

2 Kiến nghị 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

BTNMT : Bộ tài nguyên môi trường

PTNT : Phát triển nông thôn

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU

Bảng 1.1 Nhu cầu sử dụng phân bón hóa học của Việt Nam (kg/ha) 17

Bảng 1.2 Hàm lượng một số kim loại nặng trong một số phân bón thông thường(mg/kg) 18

Bảng 1.3 Ngưỡng cho phép một số kim loại nặng trong rau quả tươi(mg/kg) 19

Bảng 1.4 Số lượng thuốc BVTV được sử dụng ở Việt Nam 19

Bảng 3.1 Tăng trưởng ngành nông nghiệp giai đoạn 2002 - 2012 43

Bảng 3.2 Dân số trung bình phân theo giới tính ở tỉnh Thái Nguyên 45

Bảng 3.3: Diện tích, Năng suất, Sản lượng rau của Thành phố Thái Nguyên qua các năm 47

Bảng 3.4: Diện tích, năng suất, sản lượng rau năm 2011 của Thành phố Thái Nguyên theo các đơn vị hành chính 48

Bảng 3.5 Hiện trạng sử dụng phân bón cho rau tại Thành phố Thái Nguyên 51

Bảng 3.6 Hiện trạng sử dụng thuốc BVTV cho các loại rau tại thành phố Thái Nguyên 52

Bảng 3.7: Hàm lượng kim loại nặng trong đất trồng rau tại Túc Duyên 54

Bảng 3.8: Hàm lượng kim loại nặng trong đất trồng rau tại Đồng Bẩm 55

Bảng 3.9: Hàm lượng kim loại nặng trong nước tưới tại Túc Duyên 58

Bảng 3.10: Hàm lượng kim loại nặng trong nước tưới tại Đồng Bẩm 59

Bảng 3.11 Hàm lượng NO3- trong sản phẩm rau sản xuất tại thành phố Thái Nguyên 60

Bảng 3.12 Hàm lượng Pb trong sản phẩm rau sản xuất tại thành phố Thái Nguyên 60

Bảng 3.13: Hàm lượng As trong sản phẩm rau sản xuất tại thành phố Thái Nguyên 61

3.14: Bảng bố chí thí nghiệm 62

Bảng 3.15 Các mức đạm bón ảnh hưởng đến chiều cao cây cải canh (cm/cây) 63

Bảng 3.16 Ảnh hưởng của các mức đạm bón đến động thái ra lá của cây cải canh (lá/cây) 64

Bảng 3.17 Ảnh hưởng của các mức bón đạm đến các yếu tố cấu thành năng

suất và năng suất cây cải canh 65 Bảng 3.18 Ảnh hưởng của các mức đạm bón đến sự tồn dư NO3-

qua các thời kì sinh trưởng của cây cải canh 66 Bảng 3.19 Ảnh hưởng của các mức bón đạm biến động thái biến động NO3-

và đạm tổng số trong đất 67

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 3.1 Bản đồ vị trí địa lý tỉnh Thái Nguyên 40 Hình 3.2 Hàm lượng Pd trong đất tại Đồng Bẩm và Túc Duyên 56 Hình 3.3 Hàm lượng As trong đất tại Đồng Bẩm và Túc Duyên 56 Hình 3.4 Mối tương quan giữa năng suất cây cải canh và hàm lượng NO3-

trong đất sau thu hoạch .66 Hình 3.5 Sự tương quan giữa đạm tổng số và hàm lượng NO3-

trong đất sau thu hoạch 68

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Ngày nay sự gia tăng về dân số thế giới cũng như Việt Nam, kéo theo nhu cầu gia tăng về lương thực thực phẩm, cụ thể là cung cấp trong các bữa ăn hàng ngày, rau là thực phẩm không thể thiếu, là nguồn thức ăn bổ dưỡng nuôi sống con người, cung cấp một lượng lớn sinh tố A, B, C, …, còn cung cấp một phần các nguyên tố

vi, đa lượng, rất cần thiết trong cấu tạo tế bào, rau còn là nguồn dược liệu quý bảo

vệ sức khỏe con người Trước nhu cầu của người tiêu dùng tăng cao người làm nông nghiệp đẩy mạnh nâng cao năng suất nhưng chưa chú trọng đến chất lượng, độ

an toàn của thực phẩm, và việc sử dụng các thuốc bảo vệ thực vật đã làm giảm chất lượng các sản phẩm nông nghiệp, ngoài ra các sản phẩm nông nghiệp còn bị ảnh hưởng bới các nguồn chất thái của các nhà máy xí nghiệp, khu công nghiệp và nước thải đô thị, đặc biệt là ở các thành phố lớn

Thái Nguyên là thành phố lớn thứ ba ở miền Bắc, sau Hà Nội và Hải Phòng, thành phố có dân số đông thứ 10 cả nước, là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa, giáo dục, khoa học kỹ thuật, y tế, du lịch, dịch vụ, của tỉnh Thái Nguyên và vùng trung du và miền núi phía Bắc Mật độ dân số đông và đang tăng lên, kéo theo sự tăng lên nhu cầu sử dụng các sản phẩm nông nghiệp nói chung rau xanh nói riêng Hiện nay, sản xuất nông nghiệp trên địa bàn tỉnh đã đạt được nhiều thành tựu lớn trên các lĩnh vực, trong đó sản xuất rau có bước tăng trưởng không ngừng cả về diện tích, chủng loại và sản lượng cung cấp trên thị trường Riêng năm 2010, toàn tỉnh đã trồng được 8.925 ha rau các loại, tăng gần 1.900 ha so với năm 2005 Các loại rau được đưa vào trồng chủ yếu là su hào, cải các loại, bí xanh, súp lơ, rau thơm, rau muống, dưa chuột, cà chua… Năng suất rau đạt 156,3 tạ/ha/năm, sản lượng đạt gần 140 nghìn tấn, tăng hơn 50 nghìn tấn so với 5 năm trước Với sản lượng ngày càng tăng như hiện nay, thu nhập từ rau đã góp phần nâng cao đời sống cho nhiều hộ nông dân Sở Nông nghiệp và PTNT đã xây dựng Đề án Phát triển rau

an toàn (RAT) giai đoạn 2008 - 2015 và TP Thái Nguyên, địa bàn tiêu thụ rau xanh chủ yếu của tỉnh đã xây dựng đề án về phát triển sản xuất và tiêu thụ RAT Theo đó,

thành phố hỗ trợ người trồng rau 40% chi phí ban đầu để trồng RAT Bên cạnh đó, khu vực vệ tinh thuộc các huyện: Đồng Hỷ, Phú Bình, Phổ Yên cũng hình thành những nơi trồng và cung cấp RAT cho TP Thái Nguyên Tuy nhiên để tăng năng suất cây trồng, người dân sử dụng thuốc bảo vệ thực vật và phân bón hoá học, chất kích thích sinh trưởng ngày càng nhiều, gây ô nhiễm vùng canh tác làm cho rau bị nhiễm bẩn, gây ảnh hưởng đến sức khỏe của người dùng

Thái Nguyên còn là nơi tập trung nhiều nhà máy xí nghiệp lớn, như Nhà máy gang thép Thái Nguyên, Nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ, Nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn …., vì vậy lượng chất thải đổ ra môi trường từ các nhà máy là rất lớn Có thể nói môi trường đất, nước mặt ở thành phố Thái Nguyên đã và đang bị ô nhiễm nặng

nề bởi các hoá chất độc hại từ các nguồn thải công nghiệp, nông nghiệp và phế thải

đô thị… Xu hướng ô nhiễm có chiều hướng ngày càng gia tăng cả về số lượng, diện tích nếu không có biện pháp xử lý triệt để và đó là một trong những nguyên nhân thu hẹp dần vùng trồng rau sạch của thành phố

Vấn đề ô nhiễm đất, nước do các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, phế thải đô thị tại thành phố Thái Nguyên đã được cảnh báo Đã có nhiều nghiên cứu cho thấy mức độ độc hại của rau không an toàn trong bữa ăn hàng ngày cho người dân do sự tích tụ cao của các kim loại nặng như Cu, Pb, Zn, Cd, Na (Nguyễn Xuân Cừ, 2008 [8]; Phan Thị Thu Hằng, 2008 [15])

Từ thực tiễn trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài ““Nguyên cứu ảnh hưởng của môi trường nước, phân bón đến sự tích lũy Pb, As và tồn dư NO 3 -

trong rau cải xanh ( Brassica juncea) tại thành phố Thái Nguyên”

2 Mục tiêu của đề tài

2.1 Mục tiêu tổng quát

- Đưa ra những dẫn liệu cơ bản về thực trạng Pb và As có trong môi trường đất trồng, nước tưới và phân bón tại một số vùng sản xuất rau ở thành phố Thái Nguyên

2.2 Mục tiêu cụ thể

- Thống kê những dẫn liệu cơ bản về một số loại rau được sử dụng tại thành phố Thái Nguyên

- Đánh giá mức độ ảnh hưởng nước tưới và phân bón đến năng suất và sự tích luỹ

Pb và As và tồn dư NO3- trong phần thương phẩm của rau cải xanh ( Brassica juncea)

- Đề xuất một số biện pháp hạn chế tồn dư và sự tích lũy Pb, As và NO3- trong rau cải xanh ( Brassica juncea) ở thành phố Thái Nguyên

3 Yêu cầu của đề tài

- Khái quát chung về điều kiện tự nhiên - xã hội của Thành phố Thái Nguyên

- Hiện trạng sản xuất rau tại thành phố Thái Nguyên

- Hiện trạng hàm lượng Pb và As trong đất trồng rau, nguồn nước tưới và phân bón cho rau tại thành phố Thái Nguyên

- Tình hình tồn dư NO3- và tích lũy KLN (Pb, As) trong một số loại rau tại thành phố Thái Nguyên

- Ảnh hưởng của hàm lượng KLN (Pb, As) trong nước tưới đến năng suất rau cải canh

- Ảnh hưởng của các mức bón phân đạm đến năng suất và sự biến động NO3- trong cây cải canh

- Đề xuất một số biện pháp hạn chế sự tồn dư NO3- và tích lũy KLN (Pb, As)

trong rau tại thành phố Thái Nguyên

4 Những đóng góp mới của đề tài

4.1 Ý nghĩa khoa học

- Đóng góp về mặt lý luận cho việc giải thích các mối tương quan giữa hàm lượng các kim loại nặng trong đất, trong nước và hàm lượng của chúng trong phần

sử dụng của một số loại rau

- Xem xét khả năng hấp thu Pb và As trong nước tưới, đất trồng, phân bón cho rau trồng tại Thành phố Thái Nguyên

- Đối với các sinh viên và các nhà nghiên cứu nghiên cứu này sẽ phục vụ như

là tài liệu tham khảo để nghiên cứu thêm về ảnh hưởng của nước, đất và phân bón trên sự tích tụ Pb, As trong rau

4.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Đưa ra những dẫn liệu cơ bản về tình hình ô nhiễm Pb, As trong đất trồng, nước tưới và trong rau sản xuất ở thành phố Thái Nguyên

- Những phát hiện của nghiên cứu sẽ giúp các nông dân sử dụng tỷ lệ phân bón hợp lý và lựa chọn nước tưới cho rau quả để tăng năng suất, chất lượng của rau quả để tạo ra sản phẩm an toàn, nông nghiệp theo hướng sạch và bền vững

- Kết quả của nghiên cứu này sẽ được giúp đỡ rất nhiều cho nông dân và cơ quan chức năng trong việc tạo ra hiệu quả hơn để lập kế hoạch theo định hướng sản xuất rau an toàn

- Góp phần cung cấp cơ sở khoa học định hướng qui hoạch vùng sản xuất rau

an toàn

- Đề xuất một số giải pháp để giảm thiểu sự tích luỹ Pb, As trong rau

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ rau trên Thế giới và Việt Nam

Rau xanh nằm trong nhóm những thực phẩm giàu dinh dưỡng, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe.Rau chứa hàng trăm các chất dinh dưỡng khác nhau, trong đó

có nhiều dưỡng chất thiết yếu cho hoạt động bình thường của cơ thể Ăn nhiều rau quả sẽ giúp hạn chế tới mức thấp nhất nguy cơ mắc bệnh tim mạch Ngoài ra chúng còn bảo vệ khỏi các căn bệnh ung thư, đường ruột, chống lại bệnh đục thuỷ tinh thế, và suy giảm thị lực Cây Rau là một trong những loại cây trồng mang lại giá trị kinh tế cao cho người dân ở nhiều vùng trên cả nước, một số loại Rau có giá trị cao như Dưa hấu, cà chua…là loại cây trồng làm giàu cho người dân ở nhiều nơi với thời gian sinh trưởng ngắn, hiệu quả kinh tế cao Vì vậy rau được coi là loại cây trồng chủ lực trong cơ cấu sản xuất nông nghiệp ở nhiều quốc gia

1.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ rau trên thế giới

Hiện này, cùng với sự gia tăng dân số, nhu câu cung cấp lương thực thực phẩm cho loài người cũng ngày càng gia tăng mạnh mẽ Tuy nhiên cùng với việc phát triển kinh tế cũng đã kéo théo hàng loạt những vấn đề môi trường Do sự phát triển mạnh mẽ của đô thị và công nghiệp cũng như sự gia tăng lượng phân hóa học

và thuốc trừ sâu trong sản xuất nông nghiệp đã gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người Trong những năm gần đây các tổ chức quốc tế như

tổ chức Nông lương (FAO [10]), tổ chức Y tế thế giới (WHO) và các tổ chức khác

về vấn đề môi trường đã đưa ra các khuyến cáo, hạn chế việc sử dụng hóa chất nhân tạo vào nông nghiệp, xây dựng các quy trình sản xuất theo công nghệ sạch, công nghệ sinh học, công nghệ sử dụng nguồn năng lượng tái tạo (Nguyễn Xuân Thành,

1997 [35]) Tổ chức Y tế thế giới đã ước tính rằng mỗi năm có 3% nhân lực lao động nông nghiệp ở các nước đang phát triển bị nhiễm độc thuốc bảo vệ thực vật Trong thập kỷ 90 của thể kỷ XX ở Châu phi hàng năm có khoảng 11 triệu trường hợp bị ngộ độc Ở Malaixia 7% nông dân bị ngộ độc hàng năm, 15% người bị ngộ độc thuốc bảo vệ thực vật ít nhất một lần trong đời Chính vì vậy, từ quy trình công

nghệ sản xuất rau truyền thống, các nước này đã cải tiến ứng dụng công nghệ sản xuất rau an toàn ngày càng phổ biến rộng rãi trên thế giới

Ở các nước phát triển công nghệ sản xuất rau được hoàn thiện ở trình độ cao Sản xuất rau an toàn trong nhà kính, nhà lưới, trong dung dịch đã trở nên quen thuộc Ở Đức có hàng ngàn của hàng bán rau “xanh sinh thái” và “trái cây sinh thái”

để phục vụ nhu cầu rau quả cho người tiêu dùng Vì vậy rau an toàn là nhu cầu không thể thiếu trong mỗi bữa ăn hàng ngày của các nước này Những năm gần đây một số nước như Singapore, Thái Lan cũng đã phát triển mạnh công nghệ sản xuất rau an toàn để phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng nội địa và xuất khẩu

Diện tích đất trồng rau trên thế giới hiện đang tăng nhanh, cao hơn tốc độ tăng diện tích đất trồng các giống cây khác Nguyên nhân là do người nông dân chuyển một phần lớn diện tích trồng ngũ cốc và cây lấy sợi sang trồng rau Điển hình như ở Trung Quốc, diện tích đất trồng rau tăng rất ấn tượng, ngang với tốc độ tăng trưởng kinh tế của nước này, đạt mức trung bình 6%/năm trong suốt

20 năm qua Trong khi đó, các nước đang phát triển ở châu Á và một số quốc gia phát triển khác có tốc độ tăng chậm hơn, đạt mức 3%/năm Tính chung trên toàn thế giới, diện tích đất trồng rau hiện đang tăng 2,8%/năm

Theo số liệu thống kê của FAO (2001 [10]), sản lượng rau xanh trên thế giới liên tục tăng nhanh trong những thập niên vừa qua, từ 375 triệu tấn rau năm 1980 lên 441 triệu tấn năm 1990 và 602 triệu tấn năm 2000 Lượng tiêu thụ bình quần năm 1990 là 65 kg/người và năm 2000 là 78 kg/người Riêng Châu Á, sản lượng hàng năm đạt khoảng 400 triệu tấn với mức tăng trưởng 3% mỗi năm Trong số các nước đang phát triển thì Trung Quốc có sản lượng rau cao nhất với 70 triệu tấn/năm, Ấn Độ đứng thức hai với sản lượng rau sản xuất hàng năm là 65 triệu tấn Hiện nay nhu cầu tiêu thụ rau sẽ tăng mạnh, đặc biệt là các loại rau ăn lá Theo

Bộ nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA), nhu cầu tiêu thụ rau diếp và các loại rau xanh khác sẽ tăng khoảng 22-23%, trong khi tiêu thụ khoai tây và các loại rau củ khác sẽ chỉ tăng khoảng 7-8% Giá rau tươi vẫn tiếp tục tăng cùng với tốc độ tăng nhu cầu tiêu thụ Nhu cầu nhập khẩu rau dự báo sẽ tăng khoảng 1,8%/năm trong đó các nước EU như Anh, Pháp, Đức, Hà Lan…là những nước nhập khẩu rau chủ yếu

Nhu cầu về quả nhiệt đới sẽ tăng nhanh với tốc độ tăng trưởng 8% Nhập khẩu toàn cầu đạt 4,3 triệu tấn năm 2010, trong đó 87% (3,8 triệu tấn) được nhập khẩu bởi các nước phát triển Hai khu vực EU và Hoa Kỳ chiếm 70% tổng nhập khẩu quả nhiệt đới toàn cầu EU vẫn là khu vực nhập khẩu quả nhiệt đới lớn nhất thế giới với Pháp là thị trường tiêu thụ chính và Hà Lan là thị trường trung chuyển lớn nhất châu Âu

Ngoài Hoa Kỳ và EU, Nhật Bản, Canada và Hồng Kông cũng là những thị trường nhập khẩu quả nhiệt đới lớn Đối với các loại quả có múi, tốc độ tăng sản lượng sẽ không cao do khâu chế biến không thuận lợi Sao Paolo của Brazil và Florida của Mỹ là những khu vực cung cấp quả có múi lớn nhất thế giới

1.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ rau ở Việt Nam

Ở Việt Nam rau xanh được sản xuất và tiêu dùng rất phổ biến và ngày càng gia tăng Ở xung quanh hầu hết các thành phố lớn đều hình thành các vùng chuyên canh rau để cung cấp cho dân cư đô thị, ước tính có khoảng 113.000 ha tương ưng khoảng 40% diện tích và 48% sản lượng rau toàn quốc

Việt nam có lịch sử trồng rau từ lâu đời, với điều kiện khí hậu rất thích hợp cho sinh trưởng, phát triển và tạo hạt của các loại rau, kể cả rau có nguồn gốc á nhiệt đới và ôn đới Tuy nhiên tình hình sản xuất rau ở Việt Nam phụ thuộc rất nhiều vào thời tiết, mùa vụ và các vùng khác nhau Năng suất rau cũng rất biến động theo các vùng địa lý, ví dụ như ở Đà Lạt – Lâm Đồng năng suất đạt 20.500kg/ha, trong khi đó, ở Quảng Trị năng suất chỉ là 4.500kg/ha vào năm 1993 Diện tích trồng rau tập trung ở 2 vùng chính là vùng đồng bằng Sông Hồng và vùng đồng bằng Nam Bộ Trong các loại rau thì rau muống được trồng phổ biến nhất trên

cả nước, tiếp đến là bắp cải được trồng nhiều ở miền Bắc Đối với nông dân, rau là loại cây trồng cho thu nhập quan trọng cho nông hộ (Hồ Thanh Sơn và cs, 2005 [30])

Một vấn đề quan trọng trong sản xuất và tiêu thụ rau xanh ở nước ta hiện nay

là không chỉ nhằm đáp ứng về số lượng ngày càng tăng mà cần phải đảm bảo về chất lượng rau cung cấp trên thị trường Nhưng sản xuất rau của Việt Nam chủ yếu vẫn theo quy mô hộ gia đình khiến cho sản lượng hàng hóa không nhiều Bên cạnh

đó sản xuất phụ thuộc nhiều vào phân bón, hóa chất bảo vệ thực vật và môi trường sản xuất bị ảnh hưởng khá lớn bởi chất thải công nghiệp, chất thải sinh hoạt Việc chạy theo lợi nhuận, áp dụng thiếu chọn lọc các tiến bộ khoa học kỹ thuật cùng với sự thiếu hiểu biết của người trồng rau đã làm cho sản phẩm rau xanh bị

ô nhiễm NO3-, kim loại nặng, vi sinh vật gây bệnh và hóa chất bảo vệ thực vật Vấn đề ô nhiễm rau xảy ra ở hầu khắp các vùng trồng rau trong cả nước (Nguyễn Văn Hải và cs 2000 [13]), (Chiêng Hông, 2003 [19])

Hiện nay những vụ ngộ độc thực phẩm do ăn rau không sạch đã xuất hiện ngày càng nhiều và mức độ ngày càng nghiêm trọng Để đảm bảo chất lượng rau cung cấp cho người tiêu dùng, các cơ sở sản xuất đã chú ý đến tổ chức sản xuất rau

an toàn Sản xuất rau an toàn đã được triển khai nghiên cứu và phát triển từ năm

1995 do trường trình rau quốc tế với sự tham gia của 80 nhà khoa học nghiên cứu

về rau sạch đã làm việc với 11 viện nghiên cứu, các Trường đại học và các Trung tâm rau sạch trong cả nước Chương trình này phối hợp nghiên cứu đã đưa vào sản xuất 12 giống rau đã được công nhận có hiệu quả về năng suất cũng như chất lượng sản phẩm (Nguyễn Xuân Thành, 1997 [35]) Các mô hình sản xuất rau sạch được triển khai ở một số thành phố như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, bước đầu đã thu được kết quả tốt, và có hai loại hình phát triển rau an toàn chủ yếu:

+ Thứ nhất là mô hình rau sạch trên diện tích hẹp đầu tư cao về cơ sở vật chất

kỹ thuật Đó là mô hình trồng rau trong nhà kính, nhà lưới, trồng rau thuỷ canh, trồng rau trên giá thể ….Ưu điểm của những mô hình này là có thể trồng rau trái vụ, cho năng suất cao, tránh được những điều kiện thời tiết bất lợi, phù hợp chủ yếu với rau ăn lá và rau cao cấp Nhược điểm lớn nhất của việc trồng rau theo mô hình này là đầu tư khá cao (đầu tư cho 1ha nhà lưới từ 250 - 300 triệu đồng, cho nhà kính hàng tỷ đồng) nên giá thành cao, qui mô thường nhỏ do vậy

ít người tham gia sản xuất, lượng rau sạch không đáp ứng được đại bộ phận người tiêu dùng có thu nhập thấp nên rất khó mở rộng

+ Thứ hai là mô hình phát triển rau an toàn trên diện rộng ngay tại đồng ruộng, bằng cách đầu tư chuyển giao kỹ thuật cho nông dân Nhược điểm cơ bản là không trồng được rau trái vụ, hay bị tác động bất lợi của thời tiết, nhưng có ưu điểm là

nhiều nông dân có thể tham gia áp dụng, diện tích và sản lượng thu hoạch lớn nên đáp ứng được nhu cầu của đông đảo người tiêu dùng, khai thác được các ưu thế của thời tiết nhiệt đới, giá thành thấp, tác động tích cực nhanh đến nông nghiệp, môi trường và cộng đồng xã hội, dễ mở rộng quy mô sản xuất Đây được gọi là mô hình

“sản xuất rau sach cộng đồng” đã được nghiên cứu ứng dụng và khởi xướng từ tỉnh Vĩnh Phúc thời kỳ 2000 – 2003, từ đó lan ra khá nhiều địa phương như Hà Nội, Thái Nguyên, Hải Dương, Bắc Ninh, Bình Định, Khánh Hoà, Đà Lạt… Mô hình này hiện nay tỏ ra thích hợp, có hiệu quả

Tuy nhiên hiệu quả và năng suất rau an toàn còn thấp so với các loại rau cũng loại không được sản xuất an toàn, Có rất nhiều nguyên nhân khiến cả người tiêu dùng và các cơ quan quản lý nhà nước nghi ngờ độ an toàn của rau, trong đó có 2 nguyên nhân chính:

+ Nguyên nhân thứ nhất là người nông dân sản xuất nhỏ lẻ, chưa áp dụng đầy

đủ qui trình kỹ thuật trồng rau quả an toàn Hiện tại ngay cả trên 40% vùng sản xuất rau an toàn của cả nước lượng vi sinh vật, hoá chất độc hại, kim loại nặng và thuốc bảo vệ thực vật tồn dư trong rau an toàn vẫn tồn tại, trong đó khoảng 4% vượt mức cho phép

+ Nguyên nhân thứ hai là qui hoạch vùng sản xuất rau an toàn chưa hoàn thiện, ruộng rau an toàn vẫn bố trí xen kẽ với các thửa ruộng không theo qui trình Bất cập nhất hiện nay là ruộng sản xuất rau theo đúng qui trình kỹ thuật nhưng lại nằm ngay trong vùng môi trường canh tác bị ô nhiễm Hiện nay các vùng sản xuất rau an toàn vẫn còn manh mún rất khó cho việc tổ chức sản xuất cũng như kiểm tra

và tiêu thụ sản phẩm Ngay như Hà Nội là một địa phương có tốc độ qui hoạch vùng rau an toàn nhanh hơn rất nhiều các địa phương khác nhưng diện tích rau an toàn vẫn trong tình trạng phân bố rải rác, xen lẫn với vùng trồng lúa và trồng rau truyền thống Phần lớn diện tích rau an toàn của Hà nội được chuyển đổi từ đất trồng lúa, trồng hoa màu có tiền sử được sử dụng nhiều loại thuốc BVTV, phân hoá học….Do vậy khó tránh khỏi sự tác động ngược của các tồn dư hoá chất trong môi trường lên cây rau Một cuộc khảo sát gần đây nhất, Hà Nội có 108/478 vùng rau với diện tích 932 ha chiếm 35,3% diện tích canh tác không đủ các điều kiện về đất,

nước để sản xuất rau an toàn, 77 vùng có chỉ tiêu kim loại nặng trong nước tưới vượt quy định cho phép, trong đó 16 vùng tưới bằng nguồn nước ngầm và 61 vùng tưới bằng nguồn nước mặt; 36 vùng có chỉ tiêu về hàm lượng kim loại nặng trong đất vượt quy định cho phép (chủ yếu là đồng, cadimi và kẽm) (Cục trồng trọt Bộ

NN và PTNT, 2007 [42]) Việc triển khai mô hình sản xuất rau an toàn của Thành phố Thái Nguyên cũng nằm trong tình trạng như vậy, các mô hình không được cách

ly với vùng canh tác theo tập quán chung và môi trường canh tác bị ô nhiễm làm cho người tiêu dùng không tin tưởng vào chất lượng rau an toàn nên lượng tiêu thụ rất ít (Chi cục BVTV Thái Nguyên, 2003 [5])

Như vậy để có thể phát triển ngành sản xuất rau theo hướng an toàn và bền vững cần thiết phải có những biện pháp đồng bộ: Tập huấn nông dân về kỹ thuật, nâng cao ý thức cộng đồng, tiến hành kiểm tra chất lượng đất, nước để qui hoạch vùng sản xuất cách ly với các khu vực bị ô nhiễm, giám sát kiểm định chất lượng, quảng cáo thương hiệu … Bên cạnh đó phải có sự phối hợp chặt chẽ giữa các ngành, các cấp và người sản xuất như vậy việc triển khai mô hình sản xuất rau an toàn mới đạt hiệu quả cao

1.2 Khái quát về rau an toàn

1.2.1 Khái niệm rau an toàn

Những sản phẩm rau tươi (bao gồm các loại rau ăn lá, củ, thân, hoa, quả) có chất lượng như đặc tính của chúng, mức độ nhiễm các chất độc hại và các vi sinh vật gây hại không vượt quá chỉ tiêu cho phép, đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng

và nuôi trồng được coi là rau đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm, gọi tắt là “rau an toàn” (theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn)

1.2.2 Chất lượng của rau an toàn

Rau an toàn phải đạt được các yếu tố sau:

- Chỉ tiêu về hình thái: Sản phẩm được thu hoạch đúng lúc, đúng với yêu cầu từng loại rau, không dập nát, hư thối, không lẫn tập chất, sâu bệnh và có bao gói thích hợp (tùy loại)

- Chỉ tiêu nội chất: Chỉ tiêu nội chất được quy định cho rau tươi bao gồm: Dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật: Hàm lượng Nitrat (,NO3-

): Hàm lượng một số kim

loại nặng chủ yếu: Cd, Pb, Cu, Zn…: Mức độ nhiễm các vi sinh vật gây bệnh (E.coli, Salmonella…), và ký sinh trùng đường ruột (Thí dụ: trứng giun đũa) Tất cả các chỉ tiêu trong từng loại rau phải đạt dưới mức cho phép theo tiêu chuẩn của FAO/WHO

1.3 Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất, nước ở Việt Nam

Kết quả nghiên cứu của (Trần Kông Tấu, Trần Kông Khánh, 1998 [33]) khảo sát trên phạm vi toàn quốc gồm 5 nhóm đất chính cho thấy: đất phù sa thuộc đồng bằng Sông Hồng có hàm lượng Pb và Zn cao nhất và hầu hết các loại đất có tỷ lệ hàm lượng các kim loại nặng dạng linh động so với dạng tổng số rất cao

Theo số liệu của nhiều nhà nghiên cứu, nhiều vùng mỏ chì, kẽm, vàng và đa kim có nồng độ As trong nước ngầm và trong đất rất cao (Đặng Văn Can, Đào Ngọc Phong, 2000 [4]) Tại Quỳnh Lôi, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội có đến 68% giếng khoan nước ngầm có hàm lượng As vượt quá tiêu chuẩn qui định của WHO (Trần Đình Hoan, 1999 [18]), (Trần Quang Thương, 2000 [37],)

Phạm Quang Hà (2002 [11]) khi phân tích hàm lượng Cd trong các mẫu đất trồng lúa màu, và các mẫu bùn của Huyện Văn Môn, Yên Phong, Bắc Ninh cho thấy: lượng Cd phát hiện được trung bình là 1mg/kg đất, cá biệt có mẫu 3,1mg/kg cao gấp 1,1 lần TTVN, còn lượng Cd trong các mẫu bùn rất cao gấp 5 lần TCVN

Có thể nói rằng vấn đề ô nhiễm nói chung và ô nhiễm kim loại nặng đã và đang thách thức môi trường Việt Nam, các loại ô nhiễm thường thấy tại các đô thị Việt Nam là ô nhiễm nguồn nước mặt, ô nhiễm bụi, ô nhiễm kim loại nặng và chất độc hại như là chì, thuỷ ngân, arsen (Võ Thuận, 2006 [38])

Nhiễm bẩn kim loại nặng trong nước có thể bằng con đường chính sau:

- Yếu tố gây ô nhiễm trực tiếp vào nước: Nước thải bẩn đổ vào các sông là tình trạng phổ biến hiện nay ở các thành phố lớn như Nhà máy gang thép Thái Nguyên, nước thải có chứa rất nhiều phenon, kim loại nặng, NH4+ các hợp chất hữu

cơ làm ô nhiễm sông Cầu nghiêm trọng nhất là vào mùa khô (Báo Công nghiệp Việt Nam, 12/2003)

- Yếu tố kim loại nặng sau khi tồn tại trong đất sẽ dần dần hoà tan vào trong nước kể cả nước ngầm

- Sự rửa trôi tích đọng dần dần yếu tố độc (đặc biệt do sự phát tán của chất độc

từ nguồn thải của lá rừng )

Nhiễm bẩn các kim loại nặng trong nước thường được nghiên cứu đến nhiễm bẩn do nồng độ các kim loại: Cu; Pb; Cd; Zn; Hg; Ni; As khi vượt quá giới hạn cho phép

Nguồn phát tán một số kim loại nặng vào nước:

*Chì (Pb): Sự nhiễm bẩn Pb là do nguồn thải của công nghiệp in, ắc quy, đúc

kim loại, giao thông (David Tin Win và cs, 2003 [55])

* Arsen (As):Arsen xâm nhập vào nước chủ yếu từ các công đoạn hoà tan chất

của quặng mỏ, từ nước thải công nghiệp, nông nghiệp, thuốc trừ sâu, diệt cỏ ở dạng các chất hữu cơ có chứa arsen như methylarsenic axit, dimethylarsinic axit, arsenocholine, arsenobentaine…

Có 2 nguồn chính là từ phong hoá đá mẹ trong quá trình hình thành đất và các hoạt động nhân sinh

Nguồn từ quá trình phong hoá đá: Nguồn này phụ thuộc nhiều vào đá mẹ

nhưng hàm lượng các kim loại nặng trong đá thường rất thấp, vì vậy nếu không có các quá trình tích lũy do xói mòn, rửa trôi… thì đất tự nhiên ít có khả năng có hàm lượng kim loại nặng cao Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng trong đất chủ yếu là do hoạt động nhân sinh

Nguồn từ hoạt động nhân sinh: Ngoài nguồn từ quá trình phong hoá đá, có

nhiều nguồn từ các hoạt động nhân sinh đưa kim loại vào đất, bao gồm: Khai khoáng và luyện kim, các hoạt động công nghiệp, lắng đọng từ khí quyển, (Nguyễn Đình Mạnh, 2000 [22]), chất thải đưa vào đất…

Nước tưới và đất trồng có một mối quan hệ với nhau Nếu sử dụng nước tuới

bị ô nhiễm tưới cho đất thì dẫn đến đất cũng bị ô nhiễm Khi đất bị ô nhiễm As cao cũng có thể do sử dụng nước tưới có hàm lượng As cao (Folkes, 2001 [62])

Theo (Cheang Hong, 2003 [19]), khi nghiên cứu ảnh hưởng của phân bón nước tưới đến sự tích luỹ kim loại nặng trong đất đã kết luận: Nước tưới nhiễm kim

loại nặng nếu sử dụng tưới cho rau sẽ làm tích đọng kim loại nặng trong đất qua các

vụ Hàm lượng Cd tích luỹ trong đất qua các vụ tỉ lệ thuận với nồng độ Cd trong nước tưới

Nguồn phát tán một số kim loại nặng vào đất:

* Chì (Pb): Ô nhiễm Pb ở nước ta ngày càng trở nên nghiêm trọng do nguồn

nguyên liệu xăng pha chì ngày càng được sử dụng nhiều để chạy động cơ Hàm lượng Pb tới 0,4g/lít nhiên liệu, khi cháy sẽ phát tán vào môi trường không khí rồi lắng đọng xuống đất hoặc nước Càng gần đường giao thông thì hàm lượng chì trong đất càng cao, đại bộ phận Pb nằm trong đất cách mặt đường dưới 50 cm và chủ yếu nằm ở tầng đất mặt

*Arsen (As): sử dụng thuốc trừ sâu hay diệt cỏ dại là nguồn cung cấp As cho

đất (Folkes, 2001 [62]), ngoài ra khi bón vôi cho đất cũng làm tăng khả năng linh động của As do chuyển từ Fe,Al - Arcsenat sang dạng Ca- Arcsenat linh động hơn (Vũ Hữu Yêm, 2005 [46])

Sự tích luỹ kim loại nặng trong đất rất cần được xem xét, nhưng tính linh động của chúng trong đất càng cần phải quan tâm hơn Thực tế các kim loại nặng trong đất hay trong nước luôn diễn ra quá trình trao đổi với bề mặt của keo đất Tính linh động các kim loại nặng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: pH môi trường, thế ôxi hoá khử, hàm lượng các chất tạo phức có khả năng hoà tan kim loại nặng (Ejaz ul Islam

và cs, 2007 [60]), anion cùng tồn tại trong môi trường (Cl-, SO42-, NO3-…) (Danielle Oliver và cs, 2003 [56]) Độ linh động của các ion kim loại nặng tăng khi pH đất thấp và giảm khi pH đất cao, ở môi trường kiềm (pH đất khoảng 9 - 12) các kim loại nặng sẽ bị kết tủa dưới dạng hydroxit hoặc cacbonat

Các quá trình chính liên quan đến sự cố định và chuyển hoá kim loại nặng trong đất là: Quá trình phong hoá, sự hoà tan và khả năng hoà tan của các kim loại,

sự kết tủa, sự hấp thu bởi cây trồng, sự cố định bởi các sinh vật đất, khả năng trao đổi cation, sự hấp phụ, sự tạo phức chelát, và sự rửa trôi…

* Quá trình phong hoá: Hàm lượng kim loại nặng từ quá trình phong hoá đá rất

thấp, và chủ yếu nằm trong các vùng trầm tích giàu oxít, quặng và các loại đá giàu kim loại như magma siêu axit, bao gồm cả serpentine Đất giàu kim loại thường được

đặc trưng bởi loài thực vật, bao gồm các loài có khả năng tích luỹ kim loại cao Quá trình phong hoá hoá học được đặc trưng bởi các quá trình hoà tan, hyđrát hoá, thuỷ phân, oxy hoá - khử và sự tạo thành đá vôi

* Khả năng hoà tan và các ion tự do trong dung dịch:

+ Ảnh hưởng của tính axít tới khả năng hoà tan của kim loại nặng trong đất

Một trong các nhân tố quan trọng nhất để kiểm soát khả năng hoà tan của kim loại nặng là tính axít, với pH lớn hơn 5,5 thì nồng độ của iôn Pb2+

tự do nhỏ, mức độ linh động của Cd và Zn tăng lên khi tăng mức độ axit của môi trường, bắt đầu từ ngưỡng pH = 4 - 4,5 thì cứ giảm đi 0,2 đơn vị pH thì nồng độ Cd tăng lên 3 - 5 lần Nhìn chung khi pH > 6,5 thì hầu như các kim loại nặng ít linh động hơn (Danielle Oliver và cs, 2003 [56])

* Về khả năng liên kết và vận chuyển các kim loại trong đất: axít fulvic đóng

vai trò rất quan trọng trong quá trình này Do khả năng liên kết tạo phức bao bọc xung quanh ion kim loại và phức này còn có thể hoà tan trong cả môi trường axít và kiềm (Danielle Oliver và cs, 2003 [56]) Bên cạnh đó, axít humic cũng có khả năng liên kết với các ion kim loại, nhưng do khối lượng phân tử lớn, nên phức của nó với ion kim loại kém linh động hơn và dễ bị giữ trong các khe đất, ít bị rửa trôi theo độ sâu phẫu diện Đất ở điều kiện nhiệt đới hàm lượng axít fulvíc chiếm ưu thế nên khả năng chuyển hóa và độ linh động của các kim loại trong đất thường cao hơn so với đất vùng ôn đới Do khả năng làm chuyển hoá và linh động của chất hữu cơ đối với kim loại nặng nên các nguồn chất hữu cơ đưa vào đất như bùn thải cần phải được kiểm soát một cách chặt chẽ

* Khả năng rửa trôi và di chuyển: khả năng rửa trôi theo độ sâu phẫu diện là

rất ít, nhưng do quá trình xói mòn rửa trôi trên bề mặt đã làm cho kim loại nặng sau khi tích luỹ chủ yếu ở trên tầng đất mặt sẽ bị rửa trôi và tích luỹ trong trầm tích và làm tăng nồng độ ở sông, hồ làm ô nhiễm môi trường nước Ngoài ra sự rửa trôi và chuyển hoá kim loại trong đất do mưa axít và axít hoá đất cũng là một yếu tố rất quan trọng Mưa axít thường tập trung ở các vùng công nghiệp và đô thị phát triển hay các vùng chịu ảnh hưởng của quá trình này, trong nó thường chứa thêm một số

kim loại nặng như Pb, Hg, Cd, Cu, Zn Khi nước mưa rơi xuống đất làm axít hoá môi trường đất, tăng khả năng chuyển hoá và linh động các kim loại trong đất

1.4 Ảnh hưởng của sự có mặt kim loại nặng trong môi trường đất, nước đến

sự tích luỹ của chúng trong nông sản

Chính do những nguy hiểm về hàm lượng kim loại nặng cao thêm lên trong dây chuyền thực phẩm nên trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về sự tích luỹ kim loại nặng vào cây trồng Hàm lượng Cd trong dung dịch dinh dưỡng ở mức thấp (5 - 10ppm Cd) sự sinh trưởng của rau diếp tăng nhưng ở mức Cd trong dung dịch dinh dưỡng cao (>10ppm) thì sự sinh trưởng của rau diếp giảm Khi nghiên cứu sự hấp thụ Cd của cây đậu Jill trên nền đất chịu ảnh hưởng của nước thải cho thấy hàm lượng Cd trong cây tỷ lệ với mức độ ô nhiễm Cd trong bùn thải, nước thải Tương

tự trong đất, sự hấp thu của cây trồng cũng có quan hệ tuyến tính với sự bổ sung Cd vào đất, ngoài ra còn lượng chất hữu cơ, kết cấu đất, loại đất… Nước nhiễm bẩn As

sử dụng tưới lâu dài cho rau cũng làm tích lũy As trong rau (A Nhìn chung sự có

mặt của các kim loại nặng trong môi trường đều có quan hệ chặt chẽ với sự hấp thu của chúng trong cây trồng

Ở Việt Nam nghiên cứu về vấn đề này còn mới, tuy nhiên một số kết quả cho thấy những vùng đang sử dụng rác thải đô thị, bùn thải, nước thải bón ruộng hay những vùng cạnh các nhà máy xí nghiệp đều có ảnh hưởng tới chất lượng cây trồng Bùi Cách Tuyến và cs (1995 [39]) khi nghiên cứu tồn dư kim loại nặng trong nông sản ở khu vực thành phố Hồ Chí Minh, cho biết: Hệ số tương quan giữa kim loại nặng trong nước và rau muống là: 0,95 với Zn; 0,73 với Pb và 0,94 với Cd Hệ số tương quan giữa kim loại nặng trong đất và rau cải bông được trồng trên đó là: 0,98 với Zn; 0,12 với Pb và 0,99 với Cd

Theo nghiên cứu của Cheang Hong (2003 [19]) hàm lượng kim loại nặng (Pb, Cd) trong nước tưới có quan hệ chặt chẽ với lượng chứa của chúng trong rau cải xanh, càng về vụ sau quan hệ này càng thể hiện rõ

(Phạm Quang Hà và cs 2004 [63]) đã tiến hành thí nghiệm bổ sung một số nguyên tố Cu, Zn, Cd cho đất bạc màu Mê Linh, Vĩnh Phúc và rút ra nhận xét: Hàm

lượng Cu, Zn tồn dư trong đất cao có ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình sinh trưởng của bắp cải

Việc sử dụng nước thải đô thị để tưới cho rau sẽ gây tích luỹ kim loại nặng trong các sản phẩm rau và hàm lượng các chất độc hại trong sản phẩm rau nước cao hơn so với rau cạn, (Phạm Tố Oanh, 2004 [27])

Hàm lượng kim loại nặng tích luỹ trong cây phụ thuộc vào khả năng đồng hoá kim loại nặng của cây trồng, phụ thuộc vào pH môi trường, lượng kim loại nặng trong đất và nước tưới, vào tuổi cũng như loại cây trồng và loại kim loại nặng khác nhau, phụ thuộc vào chất hữu cơ trong đất, khả năng trao đổi iôn, thành phần sét Hàm lượng kim loại nặng trong cây còn phụ thuộc vào dạng hợp chất của chúng trong đất và nước tưới

Sự hấp thu Cd vào cây trồng tập trung chủ yếu ở phần rễ cây, ngoài ra Cd còn

bị hấp thu ở lá, nhưng chủ yếu lượng Cd bị hấp thu tập trung vào rễ (Cieslinski,

1996 [51], Ejaz ul Islam và cs, 2007 [60], Long Xin - Xian, 2002 [65]) Nghiên cứu của (Robert, 1974 [70]): Sự tích luỹ Pb cao nhất ở rau ăn lá (rau diếp), vùng đất bị ô nhiễm Pb nặng thì hàm lượng Pb trong rau diếp có thể lên đến 0,15% tính theo chất khô và khi có mặt Pb trong dung dịch dinh dưỡng thì cây có củ có khả năng hút Pb mạnh nhất và sự hút thu này sẽ tăng lên cùng với nồng độ Pb trong đất và thời gian trồng trọt

Kim loại nặng có trong các sản phẩm rau quả tươi và rau quả chế biến thông qua nhiều con đường khác nhau Nguyên nhân thì nhiều nhưng có một số nguyên nhân chủ yếu sau:

+ Quá trình canh tác, kim loại nặng xâm nhập vào rau quả: sự tích lũy Cd trong cây phụ thuộc vào hàm lượng lân bón và lượng Cd có trong phân lân

+ Rau trồng trên những vùng đất, nước bị ô nhiễm: Theo (Nguyễn Đình Mạnh

2000 [22]) rau được trồng ở vùng đất, nước bị ô nhiễm như khu vực khai thác mỏ pyrit, đồng, kẽm, khu đất thải sau khai thác than, khu đất chứa thải sau nhiều năm của sản xuất công nghiệp, bãi chôn rác thải rắn hoặc rau được tưới bằng nước bị ô nhiễm như nước thải thành phố, nước thải công nghiệp đều bị nhiễm kim loại nặng trong sản phẩm Nhất là các trường hợp dùng bùn thải, phân chế biến bằng chất thải

đô thị để trồng rau được nhiều tác giả như: (Vũ Thị Đào, 2001 [9]); (Nguyễn Đình Mạnh, 2000 [60]) đã nhận xét là làm tăng lượng kim loại nặng trong sản phẩm + Quá trình chế biến, bao gói, bảo quản cũng làm tăng hàm lượng kim loại nặng trong sản phẩm rau quả, đặc biệt đối với rau quả có một lượng lớn axit hữu cơ, rau quả muối chua… kim loại nặng được đưa vào thông qua nước rửa, các thiết bị sành sứ tráng men có chứa chì monôaxit cao, các hộp sắt mạ thiếc hàn thiếc…

1.5 Ảnh hưởng do sử dụng phân bón, chất kích thích sinh trưởng, và thuốc bảo vệ thực vật đến chất lượng nông sản

Hệ sinh thái nông nghiệp đã và đang có những biểu hiện suy thoái nghiêm trọng do những tác động của con người Một trong những tác động có ảnh hưởng trực tiếp gây ra những biến đổi trong hệ sinh thái nông nghiệp là việc sử dụng mất cân đối về phân bón, lạm dụng các chất kích thích sinh trưởng nhằm tạo ra năng suất cây trồng cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của con người

Théo số liệu của FAO thì việc sử dụng phân bón hóa học từ 1961 đến 1987 tăng từ 17 lên 40kg/ha ở các nước phát triển và từ 2 đến 9kg/ha ở các nước đang phát triển Sản xuất phân bón hóa học tăng khoảng 2 triệu tấn/năm ở những năm đầu và hơn 100 triệu tấn/năm ở những năm cuối thế kỷ XX Ở Việt Nam, mốc đánh dấu việc sử dụng phân bón hóa học là vào những năm đầu thập kỷ 60 của thế kỷ XX khi các nhà máy sản xuất phân lân bắt đầu hoạt động Ngày nay do quá trình công nghiệp hóa nền nông nghiệp, việc sử dụng phân bón hóa học cũng ngày càng gia tăng nhanh chóng

Bảng 1.1 Nhu cầu sử dụng phân bón hóa học của Việt Nam (kg/ha)

(Nguồn: Lê Văn Khoa, 2004)

Việc sử dụng phân khoáng có hệ thống trong canh tác ở vũng nhiệt đới làm cho đất vốn đã chua càng chua hơn, đất bị chai cứng, thoái hóa về cấu trúc và làm thay đổi cân bằng dinh dưỡng đất – cây trồng Tình trạng chua hóa tầng đất canh tác

là phổ biến ngay cả ở những vùng đất phì nhiêu nếu sử dụng nhiều phân khoáng liên tục lâu dài

Bên cạnh việc sử dụng phân khoáng thì việc sử dụng phân hữu cơ (phân chuồng, phân bắc, phân rác hữu cơ) trong sản xuất nông nghiệp không đúng kỹ thuật cũng ảnh hướng đến chất lượng nông sản Ở nước ta, tập quán sử dụng phân bắc và phân chuồng tưới trong canh tác nông nghiệp vẫn còn phổ biến Chỉnh tính riêng thành phố Hà Nội hàng năm lượng phân bắc thải ra khoảng 550.000 tấn, trong đó 2/3 lượng phân đó được dùng để bón cho cây trồng, gây ô nhiễm môi trường đất và nông sản Ví dụ ở huyện Từ Liêm nhiều hộ nông dân đã dùng phân bắc với liều lượng từ 7 – 12 tấn hòa với nước tưới cho 1ha, dovaayj khi khảo sát 1 lít nước mương máng khu trồng rau có tới 360 E.coli, nước giếng công cộng là 20 và trong đất lên tới 2.105

cá thể/100g đất Khi điều tra sức khỏe người trồng rau thường xuyên sử dụng phân bắc tưới có tới 60% số người tiếp xúc với phân bắc từ 5 – 20 năm: 26,7% tiếp xúc trên 20 năm làm cho 53,3% số người điều tra có triệu chứng thiếu máu và 60% số người bị mắc bệnh ngoài da Thêm vào đó, việc sử dụng phân bón cũng làm tích lũy kim loại nặng trong đất do kim loại nặng khá nhiều trong sản phâm dùng làm phân bón

Sự tích tụ cao các chất độc hại, các kim loại nặng trong đất sẽ làm tăng khả năng hấp thụ các nguyên tố có hại trong cây trồng, vật nuôi và gián tiếp gây ảnh hướng xấu tới sức khỏe con người Ví dụ như kẽm và cadimi gây nôn mửa: chì gây thiếu máu, giảm hồng cầu, đau bụng, tăng huyết áp: thủy ngân gây rối loạn tiêu hóa ảnh hướng đến hệ thần kinh

Bảng 1.2 Hàm lƣợng một số kim loại nặng trong một số

Ở nước ta theo quyết định số 867/1998/QĐ – BYT của Bộ Y tế, hàm lượng tối

đa cho phép của một số kim loại nặng trong rau trình bầy trong bảng

Bảng 1.3 Ngưỡng cho phép một số kim loại nặng trong rau quả tươi(mg/kg)

Bảng 1.4 Số lượng thuốc BVTV được sử dụng ở Việt Nam

(Nguồn: Phạm Bình Quyền, 2003)

Các loại hóa chất BVTV thường là những hóa chất độc, khả năng tồn lưu lâu trong đất, bảo quản chưa đúng quy định nên đã gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí và nông sản gây nhiều hậu quả nghiêm trọng

1.6 Một số biện pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường

Trước hiện tượng ô nhiễm môi trường đất, nước đang diễn ra ngày càng trầm trọng như hiện nay, các nhà khoa học đã tiến hành các nghiên cứu để bảo vệ nguồn tài nguyên quan trọng của trái đất Hiện nay các phương pháp giảm thiểu ô nhiễm khá phong phú như các phương pháp kết tủa, sa lắng, hấp phụ, trao đổi iôn, chiết Trong thời gian gần đây, vấn đề xử lý kim loại nặng trong môi trường đất, nước đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm, tuy vậy ở Việt Nam cũng mới chỉ

là những nghiên cứu bước đầu

Rất nhiều nghiên cứu đã khẳng định, độ chua của đất có ảnh hưởng rất lớn đến

độ linh động của kim loại nặng Đây cũng là cơ sở của biện pháp hạn chế sự linh động của kim loại nặng bằng biện pháp kết tủa Trong đất chua có chứa nhiều Fe,

Al, Mn, chất hữu cơ thì Cd bị liên kết làm giảm tính linh động Trong đất trung tính hoặc kiềm do bón vôi, Cd bị kết tủa dưới dạng CdCO3, Đất axit Cd trở nên linh động nhất trong khoảng pH = 4,4 - 5,5 Ngược lại trong môi trường đất kiềm, Cd trở nên ít linh động hơn Nên biện pháp chống ô nhiễm Cd trong đất bằng cách làm tăng pH đất và CEC Vôi và khoáng bón cho cây trồng ở vùng đất bị ô nhiễm đã làm giảm sự hấp thu Cd vào cây, vì vậy pH đất là một trong những yếu tố quan trọng nhất gây ảnh hưởng đến sự hòa tan của Cd trong đất (Ashley Senn và cs, 2007 [47])

Biện pháp này cũng được ứng dụng với Pb Bón vôi có thể làm giảm độ hoà tan của Pb Ở pH cao, Pb có thể bị kết tủa dưới dạng hyđrôxyt, phosphate, carbonate

và có khuynh hướng tạo thành phức hữu cơ khá ổn định Torres và cs (1994) khuyến cáo: để giảm sự linh động của Pb cần theo hướng: duy trì pH đất > 6,5, nếu cần thiết phải bón vôi hoặc thêm chất hữu cơ vào đất và phải bố trí cây trồng xa khu đường phố hoặc khu đô thị

Purnendu và cs, 2002 [69], đã tiến hành thử nghiệm vai trò của oxýt sắt và một

số hợp chất của Fe (II) trong việc giảm khả năng hấp thu As của một số loại rau như suplơ, củ cải đỏ, khoai tây được trồng trên đất bị ô nhiễm As cao đã cho kết quả khả quan, với 0,2% ôxyt sắt cho vào đất đã làm giảm khả năng hấp thu As bởi cây trồng

từ 22% - 32%

(Trần Kông Tấu và cs 2004 [34]) đã sử dụng Bentonite để xử lý kim loại nặng cho hiệu quả rất rõ rệt Với 50g Bentonite trong một lít nước thải đã làm cho hàm lượng các kim loại nặng như Pb, Cd, Zn, Cu giảm rất rõ rệt so với hàm lượng ban đầu khi chưa được xử lý

Hay phương pháp thay đổi loại cây trồng có khả năng thích nghi tốt với môi trường có nồng độ kim loại nặng cao và tạo ra các sản phẩm có ít khả năng tích lũy kim loại nặng cũng là một trong những chiến lược quản lý và giảm thiểu sự tác động của kim loại nặng đến cây trồng (Lưu Đức Hải và cs, Trần Kông Tấu và

cs, 2005[14])

Hiện nay trong việc giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng các nhà khoa học đang hướng tới các phương pháp rẻ tiền hơn và thân thiện với môi trường hơn, đó là phương pháp xử lý ô nhiễm bằng thực vật (Phytoremediation) - một trong những giải pháp quan trọng, có tính khả thi cao để xử lý các vùng đất, nước bị ô nhiễm kim loại nặng Đây là một lĩnh vực quan trọng của công nghệ sinh học ứng dụng vào công tác bảo vệ môi trường

Các nhà khoa học đã thử nghiệm thành công các phương pháp xử lý kim loại nặng có lẫn trong đất, nước bằng thực vật (Channey và cs, 1995 [50], Lê Đức và cs,

2005 [57], Michael Blaylock và cs [67]) Đây là một hướng đi tương đối mới

trong lĩnh vực xử lý ô nhiễm đất, nước Ở Việt Nam một số tác giả cũng đề xuất

biện pháp làm sạch ô nhiễm kim loại nặng trong đất bằng cách sử dụng một số cây có khả năng tích tụ các kim loại độc hại ở mức cao như cúc su si, ngũ gia bì…(Trần Kông Tấu và cs, 2004 [34], cây cải xoong có thể xử lý được Cr và Ni

từ nước thải mạ điện, rong đuôi chó và bèo tấm lại có khả năng giảm thiểu được

Pb, Zn, Fe và Cu có trong Hồ bảy mẫu, Hà Nội (Nguyễn Quốc Thông và cs,

1999 [36]), cây ổi thơm và dưa leo (Herterostrema villosum) có khả năng hấp thụ

Pb và Cd rất cao, cây dương xỉ có thể làm sạch nước bị ô nhiễm As

Việc lựa chọn phương pháp xử lý ô nhiễm các kim loại phải căn cứ loại cây trồng, đặc điểm hệ rễ, sinh khối, pH đất, loại kim loại nặng Xu hướng hiện nay các nhà nghiên cứu đi theo hướng lựa chọn các loại thực vật dễ trồng, chi phí thấp, có

khả năng chịu được nồng độ ô nhiễm cao và nhất là có khả năng là sạch môi trường với thời gian ngắn

Bèo tây hay Bèo lục bình hoặc Sen Nhật (tên khoa học: Echihornia crassipes)

có nguồn gốc từ Nam Mỹ Là loại thông dụng nhất trong các loại bèo, tồn tại tự nhiên ở các mặt nước ao, hồ, đầm với lá rộng, dày, bóng và có hình trứng, bèo lục bình trưởng thành có thể cao tới 1m, bề ngang lá từ 10 - 20 cm, nổi trên mặt nước nhờ thân dài, xốp, phồng ra hình củ Bèo tây sinh sản chính bằng thân bò lan Chúng cũng có thể sinh sôi bằng hạt Bèo tây là loài sinh trưởng mạnh mẽ chúng có thể nhân đôi số lượng chỉ sau hai tuần (Cordes và cs, 2000 [52]; Misbahuddin và cs, 2002 [66])

Theo El - Gendy và cs (2006) [59]: rễ bèo tây hấp thụ rất mạnh Cr, tiếp đến

Cu và Cd, và kém nhất là Pb, Ni Theo (Olivera và cs 2001 [68]) bèo tây có thể hấp thu 80% Cd trong rễ khô, tiến hành sử dụng những gốc khô của bèo tây để loại bỏ

As khỏi nước chứa 200 µg As/l, kết quả cho thấy có đến trên 93% As (III) và 95%

As (V) được hấp thụ vào rễ khô trong vòng 60 phút, và mức độ hấp thu As (III) và

As (V) là như nhau Kết quả nghiên cứu của David Tin Win và cs (2003) ở nồng độ thấp Pb2+

0,001M trong dung dịch dinh dưỡng phần lớn Pb được hấp thụ trong rễ và

lá của bèo tây nhưng khi ở nồng độ cao (Pb2+

0,01M) thì lại được tích lũy nhiều ở cuống lá Bằng thí nghiệm trong nhà kính, Misbahuddin and Fariduddin (2006) đã phát hiện rễ bèo tây có thể làm giảm 81% lượng As khi bèo được nuôi cấy trong dung dịch 400 ppb As Nghiên cứu của Kathryn Vander, 2006 cũng cho kết quả tương tự

Ở Việt Nam, bèo thường được sử dụng để làm phân bón và thức ăn cho gia súc, ngoài ra các nhà nghiên cứu cũng đã bước đầu tìm thấy nó có khả năng hút các chất độc hại làm sạch môi trường rất hiệu quả Tác giả (Lê Đức và cs 2000[10]) đã

sử dụng bèo tây và rau muống trên nền đất ô nhiễm Pb ở Huyện Văn Lâm, Tỉnh Hưng Yên, kết quả cho thấy cùng một sinh khối khả năng hút Pb của bèo tây gấp 2,7 lần rau muống và hàm lượng Pb trong đất giảm 39,5% sau 60 ngày thả bèo Các tác giả (Đặng Xuyến Như và cs (2004 [24]) cũng đã thử nghiệm bèo tây loại bỏ As,

Pb, Cu từ nước thải khu vực mỏ tuyển thiếc tại Thái Nguyên có hiệu quả tốt…

Có thể nói vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất, nước tại các khu công nghiệp tập trung và các thành phố lớn hiện nay ở Việt Nam là một thực tế đáng báo động Hiện tại vẫn chưa có một qui trình công nghệ hữu ích nào để xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất, nước

1.7 Dinh dƣỡng đạm cho rau và vấn đề tồn dƣ nitrat

1.7.1 Vai trò của N đối với sự sinh trưởng và phát triển của cây rau

Tỷ lệ nitơ trong cây biến động từ 1 - 6 % trọng lượng chất khô N là yếu tố quan trọng hàng đầu đối với cơ thể sống vì nó là thành phần cơ bản của các prôtêin

- chất cơ bản biểu hiện sự sống

Nitơ nằm trong nhiều hợp chất cơ bản cần thiết cho sự phát triển của cây như diệp lục và các chất men Các bazơ nitơ là thành phần cơ bản của axit nucleic, trong các ADN và ARN của nhân tế bào, nơi cư trú các thông tin di truyền đóng vai trò quan trọng trong việc tổng hợp prôtêin

Do vậy N là yếu tố cơ bản trong việc đồng hoá C, kích thích sự phát triển của

bộ rễ và hút các yếu tố dinh dưỡng khác

Cây trồng được bón đủ đạm lá có màu xanh lá cây thẫm, sinh trưởng khỏe mạnh, chồi búp phát triển nhanh, năng suất cao

Theo Trần Vũ Hải (1998) [12]: Đối với rau, đạm là yếu tố tác động rất lớn đến sinh trưởng phát triển như chiều cao cây, diện tích lá Với cải bẹ xanh khi sử dụng lượng đạm từ 120N - 180 N/ha thì chiều cao cây, chỉ số diện tích lá tăng dần Nghiên cứu của Phạm Minh Tâm (2001) [32] với cải bẹ xanh trên nền đất xám cũng cho kết quả tương tự, chiều cao cây cải tăng dần khi tăng lượng đạm bón, ở mức

120 kg N/ha chiều cao cây là 23,70cm so với 10,50 cm khi không bón đạm, động thái ra lá, trọng lượng trung bình cây cũng tăng dần khi tăng lượng đạm bón, đạt cao nhất ở mức bón 120 kg N/ha

Cây thiếu đạm lá có màu vàng, sinh trưởng kém, còi cọc, có khi bị thui chột, thậm chí rút ngắn thời gian tích luỹ hoàn thành chu kỳ sống Theo Bùi Quang Xuân

và nnk (1996) [44]: với cải bắp liều lượng đạm có quan hệ chặt với năng suất ở mức

200 kg N/ha, năng suất cải bắp đạt cao nhất 430 tạ/ha, ở mức dưới 200 kg N/ha thì năng suất đạt thấp 320 tạ/ha

Bón thừa đạm lá cây có màu xanh tối, thân lá mềm, tỷ lệ nước cao, dễ mắc sâu bệnh, dễ lốp đổ và thời gian sinh trưởng kéo dài Bón nhiều đạm và không cân đối thì dẫn đến sự tích luỹ nitrat trong cây và làm ô nhiễm nitrat trong nước ngầm (Bùi Quang Xuân,1998 44 , Vũ Hữu Yêm, 2005 46 )

1.7.2 Quá trình chuyển hoá đạm trong cây

Việc cung cấp nitơ và các chu trình vật chất trong tự nhiên phụ thuộc nhiều vào quá trình phân huỷ sinh học các hợp chất chứa nitơ trong môi trường

Toàn bộ nitơ trong chu trình nitơ sinh học diễn ra chủ yếu qua hoạt động cố định đạm của các vi khuẩn sống trong cây, các tảo lục và các vi khuẩn cộng sinh trong rễ của một số loài thực vật (ví dụ như Rhizobium có ở trong nốt sần của rễ một số loài họ đậu) Những sinh vật này có khả năng chuyển hoá N2thànhN-NH4+, mặc dù chiếm tỷ lệ nhỏ dòng nitơ trên toàn cầu, quá trình cố định đạm là nguồn cung cấp nitơ cao nhất cho cả sinh vật trên cạn và sinh vật thủy sinh

-có tỷ lệ N-NO3-/N-NH4+ cao Nhiệt độ cũng ảnh hưởng rất lớn đến việc hấp thu

N-NO3- hơn N-NH4+, đặc biệt ở nhiệt độ 2-160

1996 [44]) Các acid amin trong môi trường acid yếu (pH = 3 - 6), đặc biệt với sự có

mặt của NO2

sẽ dễ dàng bị phân huỷ thành andehyt và acid amin bậc 2 từ đó tiếp tục chuyển thành nitrosamine Ngày nay nhiều tác giả nhắc đến nitrosamine như là một tác nhân làm sai lệch nhiễm sắc thể, dẫn đến truyền đạt sai thông tin di truyền gây nên các bệnh ung thư khác nhau

Trong máu NO2- ngăn cản sự kết hợp của O2 với hemoglobin ở quá trình hô hấp, quá trình này được lặp lại nhiều lần vì vậy mỗi iôn NO2- có thể biến rất nhiều phân tử hemoglobin thành methaemoglobin Methaemoglobin được tạo thành do oxyhemoglobin đã ôxyhoá Fe2+

thành Fe3+ làm cho phân tử hemoglobin mất khả năng kết hợp với oxy tức là việc trao đổi khí của hồng cầu không được thực hiện Cơ chế này dễ dàng xảy ra với trẻ nhỏ đặc biệt là trẻ có sức khoẻ yếu, tiêu hoá kém vì trẻ

em còn thiếu các enzym cần thiết để khử NO2

xuống N2 và NH3 rồi thải ra ngoài

1.7.4 Những yếu tố gây tồn dư NO 3 - trong rau xanh

Theo các nhà khoa học thì có đến 20 yếu tố gây tồn dư nitrat trong nông sản như: nhiệt độ, ánh sáng, đất đai, nước tưới, biện pháp canh tác… nhưng nguyên nhân chủ yếu được các nhà nông học khẳng định đó là phân bón đặc biệt là phân đạm, do sử dụng không đúng: bón với liều lượng quá cao, bón sát thời kỳ thu hoạch,

bón không cân đối với lân, kaly và vi lượng

1.7.4.1 Ảnh hưởng của phân bón

+ Phân đạm: Trong các loại phân bón dùng cho cây trồng thì phân đạm được

sử dụng nhiều nhất và cũng là yếu tố then chốt quyết định năng suất cây trồng Thực tế cây trồng được cung cấp đủ đạm sẽ phát triển mạnh, tổng hợp được nhiều chất tạo nên sinh khối và tăng sản phẩm Nhưng bón nhiều đạm trong điều kiện quang hợp, hô hấp kém, không đủ xetoaxid để chuyển hóa N-NO3- thành N-

NH4+ rồi thành axitamin, N sẽ tích luỹ trong cây ở dạng Nitrat hoặc Cyanogen

trong rau

Ở Việt Nam do chạy theo năng suất và lợi nhuận, người sản xuất đã lạm dụng phân đạm Trong khi sử dụng phân đạm theo chiều hướng gia tăng thì việc sử dụng phân lân và phân ka ly rất ít, phối hợp theo tỷ lệ không hợp lý điều đó đã làm cho hàm lượng nitrat trong thương phẩm rất cao

Kết quả điều tra ở 3 huyện Thanh Trì, Gia Lâm và Đông Anh của thành phố

Hà Nội năm 2000, Đinh Văn Hùng và nnk (2005) [21] cho biết: nông dân sử dụng lượng đạm lớn và mất cân đối với phân lân và kali; đặc biệt đối với cây rau đậu, lượng phân đạm sử dụng phổ biến ở mức 500 kg N/ha với xu hào, bắp cải là 550 kg N/ha, cà chua là 640 kg N/ha

Đặng Thu Hoà (2002) [17] khi khảo sát tình hình sử dụng phân bón cho rau ở một số vùng chuyên canh rau của Hà nội cũng cho kết quả tương tự, lượng phân đạm nông dân sử dụng thường gấp từ 2-3 lần so với qui trình sản xuất rau an toàn, trong khi đó phân lân và kali sử dụng rất ít thậm chí không sử dụng

Các kết quả nghiên cứu đều khẳng định sử dụng lượng lớn phân đạm và không hợp lý là nguyên nhân dẫn đến hàm lượng nitrat cao trong sản phẩm

Theo Tạ Thu Cúc (1996) [7] khi bón phân đạm vào đã làm tăng tồn dư NO3

-trong cà chua từ 370 mg/kg lên 485 mg/kg và hành tây từ 72,8 mg/kg lên 87,4 mg/kg

Tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của lượng đạm bón đối với sự tích luỹ nitrat trong rau cải bẹ xanh trên nền đất xám tại thành phố Hồ Chí Minh, Phạm Minh Tâm (2001) [32] cho thấy năng suất cải bẹ xanh tăng dần khi tăng lượng đạm bón, cao nhất ở mức bón 150 kg N/ha, tuy vậy thì hàm lượng NO3-

trong rau khi thu hoạch quan hệ chặt với lượng đạm bón, từ 31,7mg NO3-/kg rau tươi ở mức 0 kg N/ha lên 524,9 mg NO3-/kg ở mức 180 kg N/ha

Kết quả nghiên cứu của Đặng Thu Hoà (2002) [17] trên đất phù sa Sông Hồng cũng cho kết quả tương tự, tăng lượng đạm bón làm tăng sự tích luỹ nitrat trong rau, với rau muống tăng mức đạm bón từ 120 kg N/ha lên 180 kg N/ha thì hàm lượng

NO3- trong rau tăng lên thêm 250 mg/kg rau

* Ảnh hưởng của thời gian bón thúc đạm lần cuối đến thu hoạch tới mức độ

trong rau xanh

Ngoài việc sử dụng một lượng lớn phân đạm thì thời gian kết thúc bón đạm trước thu hoạch cũng là một hiện tượng rất phổ biến ở tất cả các vùng trồng rau trong cả nước Nông dân thường thu hoạch rau chỉ sau khi bón đạm 3 - 7 ngày (Tạ Thu Cúc, 1996 [7]),(Trần Vũ Hải, 1998 [12]), (Đặng Thu Hòa, 2002 [17]), (Phạm

Minh Tâm, 2001 [32]) Người sản xuất hầu như không quan tâm đến tồn dư nitrat trong rau mà thời gian thu hoạch do thị trường quyết định, đặc biệt vào mùa khan hiếm rau

Nhiều kết quả nghiên cứu đã chứng minh rằng, tồn dư NO3

trong rau liên quan chặt chẽ tới sự cung cấp đạm và quá trình quang hợp trước lúc thu hoạch Nếu

có đủ thời gian và điều kiện để cây quang hợp mạnh tạo ra glucid và hô hấp tạo ra acetoacid thì hàm lượng NO3-

trong cây không đến mức gây độc Do đó thời gian bón đạm trước khi thu hoạch quyết định đến tồn dư nitrat trong rau Tuy vậy khả năng hấp thụ N và tích luỹ NO3-

nhanh hay chậm còn phụ thuộc vào từng loại rau Hầu hết các loại rau có hàm lượng NO3- đạt cao nhất sau khi bón thúc đạm lần cuối

Khi nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian bón thúc đạm lần cuối đối với một số loại rau trồng phổ biến tại Tỉnh Lâm Đồng, tác giả Bùi Cách Tuyến (1998) [40] cho biết: + Đối với xà lách: tồn dư nitrat đạt cao nhất khoảng 21 ngày khi ngừng bón (1569 mg NO3-/kg rau tươi) sau đó giảm dần theo thời gian và đến 25 ngày thì giảm hẳn dưới ngưỡng cho phép (426 mg NO3-/kg rau tươi)

+ Đối với đậu Hà lan, đậu côve: tồn dư nitrat đạt cao nhất vào thời điểm 7 ngày sau bón thúc lần cuối và được giảm dần ở các ngày sau đó, nhưng nếu bón đạm ở mức cao (>300 kg N/ha) thì sau 10 ngày tồn dư nitrat mới giảm tới mức cho phép

+ Đối với cà rốt: tồn dư nitrat được tích luỹ cao nhất ở thời điểm 20 ngày sau khi ngừng bón N và sẽ giảm dần ở các ngày tiếp theo

Kết quả nghiên cứu của Bùi Quang Xuân (1998) [45] cũng cho thấy hàm lượng nitrat trong cải bắp thực sự giảm sau 16 - 20 ngày bón N lần cuối, nếu hoà phân đạm vào nước tưới thì thời gian bón thúc lần cuối rút ngắn hơn từ 2 - 4 ngày Phạm Minh Tâm (2001) [32] khi nghiên cứu trên rau cải xanh tại thành phố

Hồ Chí Minh cũng cho kết quả: với mức bón 90 kg N/ha thì hàm lượng nitrat trong cải bẹ xanh đạt cực đại ở 16 ngày sau bón thúc đạm lần cuối và giảm mạnh ở các ngày tiếp theo

Kết quả nghiên cứu trong thí nghiệm chậu vại trên nền đất phù sa Sông Hồng tại

Hà Nội, Đặng Thu Hoà (2001) [17] cho biết: Đối với rau muống ở mức bón 120 - 210

kg N/ha thì hàm lượng nitrat trong rau muống đạt cao nhất trong khoảng 7 - 10 ngày sau bón thúc đạm lần cuối giảm dần ở những ngày tiếp theo, với xà lách và dưa chuột hàm lượng nitrat đạt cao nhất ở ngày thứ 3 - 5

* Ảnh hưởng của dạng đạm bón đến tồn dư nitrat trong rau

Bón dạng đạm khác nhau (NH4+ hoặc NO3-) cũng có ảnh hưởng khác nhau đến

sự tích luỹ nitrat trong cây Các tác giả Chuphan và cs (1967) [54] Venter và cs (2007) [72] cho rằng bón phân đạm dạng NO3- làm tích luỹ NO3- trong rau cao hơn dạng đạm NH4+

và sử dụng phân bón CaCN2 (canxixianamit) thì hàm lượng NO3trong rau đạt thấp nhất

-Theo Phạm Minh Tâm (2001) [32] cùng với mức đạm bón là 90N/ha, với cải

bẹ xanh khi bón dạng đạm NH4NO3và urê sự tích luỹ đạm trong rau cao hơn so với khi bón phân NPK và (NH4)2SO4

+ Phân lân: Trong cây tỷ lệ P biến động từ 0,1 – 0,4% chất khô, trong đó P

ở dạng hữu cơ là chính Lân hữu cơ đa dạng đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất, hút chất dinh dưỡng Dạng hợp chất cao năng chứa lân quan trọng nhất, phổ biến nhất là ATP và ADP cần cho quá trình quang hợp, khử NO3trong cây, tổng hợp prôtêin và các hợp chất quan trọng khác

Vai trò của lân đối với sự tích luỹ NO3

trong cây cũng đã được rất nhiều nghiên cứu khẳng định Khi sử dụng phân lân ở các mức khác nhau đối với bắp cải

và cà chua trên nền bón đạm tại Đông Anh (Hà Nội), Bùi Quang Xuân và cs (1996) [44] cho thấy: Với cải bắp, cùng với mức bón đạm nếu không bón lân hàm lượng N

- NO3- trong rau khi thu hoạch là 982 mg/kg tươi Nếu bón 60 P2O5/ha thì hàm lượng N-NO3- trong rau giảm xuống 540 mg/kg, và ở mức bón 120 P2O5/ha thì hàm lượng N- NO3-

trong rau khi thu hoạch với rau cải bắp là 480 mg/kg tươi

Như vậy bón phân lân có tác dụng tăng cường chuyển hoá đạm khoáng thành đạm prôtit làm giảm sự tích luỹ NO3- trong rau

Tuy vậy tại các vùng trồng rau hiện nay lượng phân lân sử dụng rất ít thường chỉ đạt khoảng 50% so với qui trình sản xuất rau an toàn, như cà chua 21 - 40 kg

P2O5/ha trong khi qui trình rau an toàn là 85 kg P2O5/ha, đậu côve là 30 - 40 kg

P2O5/ha so với qui trình là 60 kg P2O5/ha (Đặng Thu Hoà, 2003[17]) Như vậy sử dụng phân lân ít trong khi đó phân đạm sử dụng với mức cao nên dẫn đến sự tích luỹ nitrat cao trong sản phẩm

+ Phân kali: Cũng như lân, nông dân hầu như chưa có thói quen sử dụng phân

kaly Các kết quả điều tra đều cho thấy lượng phân kaly bón cho rau thường rất ít, thậm chí không bón Các nghiên cứu đã khẳng định cùng với phân lân, phân kali được bón kết hợp cùng với phân đạm cũng có tác dụng làm giảm sự tích luỹ nitrat trong thương phẩm:

Tạ Thu Cúc (1996) [7], khi tăng liều lượng kali, hàm lượng NO3

trong cải bắp giảm xuống, bón thúc phân kali cho rau khi sinh trưởng và phát dục mạnh sẽ làm giảm hàm lượng nitrat trong cây

Theo Bùi Quang Xuân và nnk (1996) [45]: nếu bón đạm đơn độc ở mức 90 kg N/ha cho cải bắp thì hàm lượng nitrat trong rau là 930 mg NO3-/kg, nhưng nếu vẫn mức bón đạm đó được kết hợp thêm 100 K2O/ha thì hàm lượng nitrat trong cải bắp giảm xuống chỉ còn 480 mg NO3-

/kg

+ Phân hữu cơ: Việc bón phân hoá học chỉ là biện pháp trước mắt, tức thời,

nếu chỉ bón đơn thuần phân hoá học thì về lâu dài đất sẽ bị bạc màu, sức sản xuất của đất giảm Bón phân hữu cơ nhằm cân đối dinh dưỡng và cơ chất cho đất tăng cường độ màu mỡ tự nhiên của đất Hướng tới mục tiêu “nông nghiệp bền vững” thì biện pháp ổn định hàm lượng hữu cơ trong đất là rất quan trọng Đối với đất trồng rau nếu thời gian canh tác lâu dài và liên tục, sử dụng phân đạm hóa học, sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật, không bón phân hữu cơ sẽ làm cho đất chai cứng, giảm độ

xốp, độ thoáng khí, giảm khả năng thấm thoát nước, khi sự phát triển của hệ rễ bị giới hạn sẽ ảnh hưởng đến hấp thu dinh dưỡng của rau Ngoài ra phân hữu cơ còn là nguồn cung cấp dinh dưỡng tổng hợp đa, trung, vi lượng, các vitamin, kích thích tố sinh trưởng…làm tăng chất lượng nông sản, tăng cường hoạt động các vi sinh vật đất, các quá trình chuyển hóa, tuần hoàn chất dinh dưỡng, sự cố định đạm, sự nitrat hóa và sự phân hủy các chất độc hại…Phân hữu cơ ở một thời điểm nhất định có sự giải phóng đạm vì vậy ngoài chức năng cải tạo đất phân hữu cơ còn là nguồn cung cấp đạm cho cây, vì vậy cũng như đạm nếu sử dụng phân hữu cơ với lượng quá cao, đạm được giải phóng nhiều vào giai đoạn cuối sẽ gây tồn dư NO3-

cao trong sản phẩm Theo Bùi Quang Xuân và cs (1996) [45] cùng với liều lượng phân vô cơ, bón thêm phân chuồng đã làm tăng hàm lượng nitrat trong cải bắp, nếu bón liều lượng quá cao 45 tấn PC/ha thì hàm lượng nitrat trong cải bắp tăng mạnh, liều lượng thích hợp nhất để tăng năng suất và an toàn là 15 tấn PC/ha

Phương pháp bón phân chuồng cũng ảnh hưởng rõ đến hàm lượng nitrat trong rau: bón lót 50% và bón thúc 50% lượng phân chuồng làm tăng hàm lượng nitrat trong bắp cải lên 834 mg NO3-/kg so với 529mg NO3-/kg khi bón lót 100% lượng phân chuồng (Bùi Quang Xuân và cs, 1996 [44])

Thực tế hiện nay lượng phân chuồng sử dụng cho cây trồng rất ít do nguồn phân hữu cơ và nguy hại hơn là tập quán rất phổ biến ở hầu hết các vùng trồng rau trong cả nước là bón phân tươi, nước giải trực tiếp cho rau theo định kỳ 3 - 5 ngày một lần (Đặng Thu Hoà, 2002[17]), Đinh Văn Hùng và cs, 2005 [21]), đây cũng là một nguyên nhân gây tích luỹ nitrat và các hoá chất độc hại trong rau

+ Phân vi lượng: Sự tích luỹ NO3

gắn liền với quá trình khử NO3- và quá trình đồng hoá đạm trong cây Các quá trình này liên quan chặt chẽ đến các quá trình khác như quang hợp, hô hấp và chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của hệ enzim và các hợp chất cao năng Hiện nay có khoảng 1000 hệ enzim trong đó có khoảng 1/3 số hệ enzim này được hoạt hoá bằng các nguyên tố vi lượng Điển hình là các enzim tham gia trong chuỗi phản ứng khử NO3-

thành NH4+ như Nitratreductaza chứa Mo, Cu

và Hydrôylaminreductaza chứa Mn, Mo Cây trồng nghèo Bo dẫn đến tích luỹ NO3

-trong thân và rễ, lá do bị ức chế quá trình khử NO3- tổng hợp aminoacid Thiếu Mn