nghiên cứu ảnh hưởng của nước thải khu công nghiệp sông công đến sự tích lũy kim loại nặng trong trầm tích suối văn dương, tỉnh thái nguyên

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Thị Minh Hải NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP SÔNG CÔNG ĐẾN SỰ TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG TRONG TRẦM TÍCH SU

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Trần Thị Minh Hải

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP SÔNG CÔNG ĐẾN SỰ TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG TRONG TRẦM TÍCH SUỐI VĂN DƯƠNG, TỈNH THÁI NGUYÊN

Chuyên ngành: Khoa học Môi trường

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 0

BẢNG DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC CÁC BẢNG 5

DANH MỤC CÁC HÌNH 7

MỞ ĐẦU 8

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 10

1.1.KHÁIQUÁT,ĐẶCĐIỂMVÀTÁCHẠICỦAKIMLOẠINẶNG 10

1.1.1 Khái niệm về kim loại nặng 10

1.1.2 Đặc điểm và tác hại của một số kim loại nặng 10

1.1.2.1 Đặc điểm chung của kim loại nặng 10

1.1.2.2 Hàm lượng và độc tính của một số kim loại nặng 11

1.2.ÔNHIỄMKIMLOẠINẶNGTRÊNTHẾGIỚIVÀVIỆTNAM 15

1.2.1 Nguồn gốc gây ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất, nước và trầm tích 15

1.2.1.1 Nguồn phát tán kim loại nặng trong môi trường nước 15

1.2.1.2 Nguồn gốc của kim loại nặng trong đất 18

1.2.1.3 Nguồn gốc phát tán kim loại nặng trong trầm tích sông hồ 20

1.2.2 Ô nhiễm kim loại nặng trong đất và nước trên thế giới và Việt Nam 24

1.2.2.1 Ô nhiễm kim loại nặng trong đất và trầm tích trên thế giới 24

1.2.2.2 Hiện trạng ô nhiễm môi trường đất, nước tại Việt Nam 25

1.3.CÁCDẠNG TỒNTẠI CỦA KIMLOẠI NẶNGTRONG ĐẤT,TRẦMTÍCH VÀPHƯƠNGPHÁPXÁCĐỊNH 26

1.4.ĐIỀUKIỆNTỰNHIÊN,KINHTẾXÃHỘIKHUVỰCNGHIÊNCỨU 32

1.4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội 32

1.4.1.1 Điều kiện tự nhiên 32

1.4.1.2 Địa hình, địa mạo 35

1.4.1.3 Điều kiện khí hậu, thủy văn 35

1.4.1.4 Tình hình kinh tế- xã hội khu vực thị xã Sông Công 37

1.4.1.5 Hiện trạng hạ tầng kỹ thuật 41

1.4.1.6 Hiện trạng sử dụng đất trên địa bàn thị xã Sông Công 41

1.4.2 Thực trạng hoạt động sản xuất của Khu công nghiệp Sông Công 43

1.4.2.1 Tình hình sản xuất của Khu công nghiệp sông Công 43

1.4.2.2 Thực trạng thu gom và xử lý chất thải của KCN sông Công 46

1.4.3 Đặc điểm suối Văn Dương 48

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 50

2.1.ĐỐITƯỢNGVÀPHẠMVINGHIÊNCỨU 50

2.2.NỘIDUNGNGHIÊNCỨU 50

2.3.PHƯƠNGPHÁP NGHIÊNCỨU 50

2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 50

2.3.2 Phương điều tra, phỏng vấn ngoài thực địa 50

2.3.3 Phương pháp thu mẫu và phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm 51

2.3.3.1 Phương pháp lấy mẫu nước, mẫu đất và trầm tích trên thực địa 51

2.3.3.2 Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm 55

2.2.4 Phương pháp kiểm soát chất lượng (QC) 57

2.2.5 Phương pháp xử lý số liệu 57

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 58

3.1.HIỆNTRẠNGMÔITRƯỜNG NƯỚCVÀĐẤT KHUVỰCNGHIÊNCỨU 58 3.1.1 Hiện trạng môi trường nước 58

3.1.2 Hiện trạng môi trường đất 61

3.2.ẢNH HƯỞNGCỦANƯỚCTHẢI KHUCÔNGNGHIỆPSÔNGCÔNGĐẾN CHẤTLƯỢNGNƯỚCSUỐIVĂNDƯƠNG 62

3.3 ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC THẢI ĐẾN SỰ TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG

TRONGTRẦMTÍCHSUỐIVĂNDƯƠNG 64

3.3.1 Một số tính chất của nước suối Văn Dương tại các điểm lấy mẫu trầm tích 64

3.3.2 Thành phần cấp hạt và chất hữu cơ tổng số trong trầm tích suối Văn Dương 65

3.3.3 Ảnh hưởng của nước thải đến sự tích lũy kim loại nặng trong trầm tích suối Văn Dương 67

3.3.3.1 Hàm lượng Pb, Cd, Zn tổng số trong trầm tích suối Văn Dương 68

3.3.3.2 Các dạng kim loại Pb, Zn, Cd trong trầm tích suối Văn Dương 71

3.3.3.3 Đánh giá ảnh hưởng của nước thải khu công nghiệp Sông Công đến môi trường nước và tích lũy kim loại nặng trong trầm tích suối Văn Dương 77

3.3.4 Quan hệ giữa các yếu tố môi trường đến sự tích lũy kim loại nặng trong trầm tích 78

3.4 ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP QUẢN LÝ VÀ KIỂM SOÁT Ô NHIỄM KIM LOẠINẶNGTRÊNSUỐIVĂNDƯƠNG 82

3.4.1 Biện pháp quản lý 82

3.4.2 Biện pháp kỹ thuật 82

3.4.2.1 Các phương án khống chế ô nhiễm không khí 82

3.4.2.2 Các phương án khống chế ô nhiễm nguồn nước 83

3.4.2.3 Xử lý chất thải nguy hại 83

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84

1.KẾTLUẬN 84

2.KIẾNNGHỊ 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

TÀILIỆUTIẾNGVIỆT 87

TÀILIỆUTIẾNGANH 88

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1 Nồng độ kim loại nặng trong một số loại nước thải……….16

Bảng 2 Hàm lượng kim loại nặng trong nước mưa ở một số vùng trên thế giới (g/l) 17 Bảng 3 Phát thải kim loại nặng do hoạt động khai thác mỏ trên toàn cầu ( 103 tấn) 18

Bảng 4 Sự tích lũy sinh học Hg theo chuỗi thức ăn ở hồ Paijanne (Phần Lan) 18

Bảng 5 Nguồn các kim loại nặng bổ sung vào đất nông nghiệp 19

Bảng 6 Tỷ lệ % các dạng tồn tại của Cd trong trầm tích ở các khu vực khác nhau 23

Bảng 7 : Quy trình chiết liên tục của A.Tessier (1979)[20] 28

Bảng 8 : Quy trình chiết liên tục của Galan (1999) 29

Bảng 9: Quy trình chiết liên tục của Hiệp hội Địa chất Canada (GCS) (Benitez và Dubois 1999) 30

Bảng 10: Quy trình chiết liên tục của J Zerbe (1999) [29] 31

Bảng 11: Quy trình chiết liên tục cải tiến của Tessier (Vũ Đức Lợi, 2010 [3]) 31

Bảng 12 Tổng lượng mưa các tháng trong năm 36

Bảng 13 Diện tích, dân số, mật độ dân số 2009 40

Bảng 14 Cơ cấu sử dụng đất của thị xã Sông Công năm 2009 42

Bảng 15 Các ngành nghề sản xuất hiện nay trong Khu công nghiệp Sông Công I 44

Bảng 16 Ký hiệu và đặc điểm của các mẫu nghiên cứu 52

Bảng 17 Thành phần nước thải của Khu công nghiệp sông Công 59

Bảng 18 Kết quả phân tích nước suối Văn Dương 60

Bảng 19 Thành phần các chất trong nước ngầm ở khu vực nghiên cứu 61

Bảng 20 Hàm lượng kim loại năng tổng số trong đất nghiên cứu 62

Bảng 21 Thành phần của nước suối Văn Dương trước và sau điểm tiếp nhận nước thải của Khu B- Khu công nghiệp sông Công I 63

Bảng 22 Một số tính chất của nước tại các vị trí lấy mẫu trầm tích 65

Bảng 23 Thành phần cơ giới của trầm tích suối Văn Dương 67

Bảng 24: Kết quả phân tích Cd, Pb, Zn trong mẫu trầm tích chuẩn 68Bảng 25 Nồng độ kim loại Pb, Zn, Cd tổng số trong trầm tích suối Văn Dương vào mùa khô và mùa mưa (mg/kg) 69 Bảng 26 Kết quả phân tích các dạng tồn tại của Pb trong trầm tích suối Văn Dương vào mùa khô 72 Bảng 27 Kết quả phân tích các dạng tồn tại của Pb trong trầm tích suối Văn Dương vào mùa mưa 72 Bảng 28 Kết quả phân tích các dạng tồn tại của Cd trong trầm tích suối Văn Dương vào mùa khô 73 Bảng 29 Kết quả phân tích các dạng tồn tại của Cd trong trầm tích suối Văn Dương vào mùa mưa 74 Bảng 30 Kết quả phân tích các dạng tồn tại của Zn trong trầm tích suối Văn Dương vào mùa khô 75 Bảng 31 Kết quả phân tích các dạng tồn tại của Zn trong trầm tích suối Văn Dương vào mùa mưa 75 Bảng 32 Một số tiêu chuẩn chất lượng trầm tích của Canada năm 2002 78 Bảng 33 Hệ số tương quan Pearson R2 giữa hàm lượng kim loại nặng và các yếu tố môi trường 80

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1 Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng trong đất và nước 15

Hình 2 Vị trí địa lý thị xã sông Công 33

Hình 3 Sơ đồ vị trí suối Văn Dương 48

Hình 4 Suối Văn Dương trước và sau điểm tiếp nhận nước thải của Khu công nghiệp sông Công 49

Hình 5 Sơ đồ vị trí lấy mẫu 54

Hình 6 Quy trình tách chiết các dạng kim loại nặng trong trầm tích 56

Hình 7 Hàm lượng Pb, Cd và Zn trong nước suối Văn Dương 64

Hình 8 Đồ thị biến thiên hàm lượng các kim loại tổng số Pb, Zn, Cd trong trầm tích suối Văn Dương vào mùa mưa và mùa khô 70

Hình 9 Phần trăm đóng góp của các dạng kim loại trong các mẫu trầm tích 76

Hình 10 Dạng trao đổi của các kim loại trong các mẫu trầm tích 76

Hình 11 Đồ thị tương quan giữa các kim loại Pb, Zn, Cd với sét và hợp chất hữu cơ 80

Hình 12 Mối tương quan giữa hàm lượng sét với Pb, Zn, Cd trong trầm tích suối Văn Dương 81

Hình 13 Sự tương quan giữa hàm lượng CHC với Pb, Zn, Cd trong trầm tích suối Văn Dương 81

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, sự phát triển kinh tế xã hội trong khu vực thị xã Sông Công và địa bàn Thành phố Thái Nguyên diễn ra rất mạnh mẽ, đem lại nhiều lợi ích cho nền kinh tế, góp phần giải quyết công ăn việc làm và nâng cao đời sống cho người dân Tuy nhiên, ngoài lợi ích kinh tế xã hội đạt được thì hiện trạng ô nhiễm môi trường

do mặt trái của những hoạt động trên gây ra đang ở mức báo động Môi trường nói chung và môi trường nước nói riêng đang bị ô nhiễm nghiêm trọng, đe dọa đến sức khỏe và chất lượng cuộc sống của cộng đồng dân cư trong vùng

Khu công nghiệp Sông Công tuy mới được hình thành và đi vào hoạt động nhưng đã tiềm ẩn nhiều nguy cơ gây ô nhiễm môi trường do chưa có hệ thống xử lý chất thải hoàn chỉnh Thực tế hiện nay, phần lớn nước thải của các cơ sở sản xuất trong Khu công nghiệp Sông Công chưa được xử lý đảm bảo tiêu chuẩn, xả thải trực tiếp vào suối Văn Dương, đã làm ô nhiễm nguồn nước và trầm tích gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống các sinh vật thủy sinh

Theo Báo cáo kết quả quan trắc hiện trạng môi trường tỉnh Thái Nguyên từ năm

2005 đến nay, nước thải Khu công nghiệp sông Công chủ yếu ô nhiễm các kim loại nặng, đây là một trong những chất gây ô nhiễm nghiêm trọng trong môi trường bởi độc tính, tính bền vững và khả năng tích lũy sinh học của chúng (Tam and Woong, 2000 [38]) Các nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng trong các sông, hồ trên thế giới chỉ ra rằng hàm lượng các kim loại nặng trong trầm tích thường lớn hơn rất nhiều so với trong nước (Forstner, 1979 [26]) Do đó, trầm tích được xem là một chỉ thị quan trọng đối với sự ô nhiễm môi trường nước (P S Harikumar, 2009)

Ở những hóa trị (trạng thái oxi hóa), dạng liên kết khác nhau thì độc tính, hoạt tính sinh học, sinh địa hóa… của các kim loại cũng khác nhau Chẳng hạn, dạng AsIIIđộc hơn dạng AsV; các dạng Asen vô cơ thường có độc tính cao hơn các dạng Asen cơ kim Với Asen, những dạng AsIII

được đào thải ra khỏi cơ thể qua nước tiểu, còn những dạng AsV được đào thải theo cơ chế giải độc của gan, nghĩa là chuyển sang dạng axít monometylarsenic và dimetylarsenic

Chính vì vậy, trong sinh-y học, sinh địa hóa, môi trường thì việc nghiên cứu về dạng tồn tại của các nguyên tố hàm lượng vết để hiểu được các quá trình tích lũy sinh học, sự vận chuyển, sự chuyển hóa sinh hóa, độc tính và sự tiến triển độc tính, bản chất sinh học của các độc chất là cực kỳ quan trọng Hàm lượng tổng của kim loại nặng đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá mức độ ô nhiễm trầm tích Tuy nhiên, hàm lượng tổng của kim loại trong trầm tích không cung cấp được các thông tin về khả năng tích lũy sinh học và khả năng di động của kim loại trong những điều kiện của môi trường khác nhau Do vậy, việc phân tích, đánh giá tổng hàm lượng dạng kim loại trong trầm tích là chưa đủ mà còn phải xác định các dạng tồn tại của chúng

Để đánh giá đầy đủ mức độ ô nhiễm kim loại nặng trên suối Văn Dương do khu

công nghiệp Sông Công gây ra, đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của nước thải khu công nghiệp Sông Công đến sự tích luỹ một số kim loại nặng trong trầm tích suối Văn Dương tỉnh Thái Nguyên” được thực hiện nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm kim

loại nặng trong nước suối Văn Dương, đặc biệt là trong trầm tích do tác động của khu công nghiệp Sông Công

Các mục tiêu nghiên cứu chủ yếu của đề tài bao gồm:

• Xác định mức độ ô nhiễm và các dạng tồn tại của một số KLN (Pb, Zn, Cd) trong mẫu trầm tích suối Văn Dương

• Đánh giá ảnh hưởng của nước thải từ KCN Sông Công đến sự tích luỹ KLN trong trầm tích suối Văn Dương

• Đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm KLN trong trầm tích suối nghiên cứu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 KHÁI QUÁT, ĐẶC ĐIỂM VÀ TÁC HẠI CỦA KIM LOẠI NẶNG

1.1.1 Khái niệm về kim loại nặng

Kim loại nặng là những kim loại có tỷ trọng lớn hơn 5g/cm3

và thông thường chỉ những kim loại hoặc các á kim liên quan đến sự ô nhiễm và độc hại Tuy nhiên chúng cũng bao gồm những nguyên tố kim loại cần thiết cho một số sinh vật ở nồng

độ thấp (Adriano, 2001)[18] Kim loại nặng được được chia làm 3 nhóm chính: các kim loại có độc tính cao (Hg, Cr, Pb, Ni, Cd, As, Sn,…), những kim loại quý (Pd, Pt,

Au, Ag, Ru,…), các kim loại phóng xạ (U, Th, Ra, Am,…) (Bishop, 2002)[21] Kim loại trong môi trường có thể tồn tại ở các dạng khác nhau như dạng muối tan, dạng ít tan như oxit, hydroxit, muối kết tủa và dạng tạo phức với chất hữu cơ Tùy thuộc vào dạng tồn tại đó mà khả năng tích lũy trong trầm tích và khả năng tích lũy sinh học của kim loại là khác nhau

Các cơ thể sống luôn cần một lượng rất nhỏ một số kim loại nặng (gọi là các nguyên tố vi lượng), nhưng nếu liều lượng vượt quá mức cho phép có thể gây hại cho

cơ thể Sự tích lũy của các kim loại này trong một thời gian dài trong cơ thể sống có thể gây nên nhiều bệnh tật nguy hiểm

1.1.2 Đặc điểm và tác hại của một số kim loại nặng

1.1.2.1 Đặc điểm chung của kim loại nặng

Kim loại nặng không bị phân hủy sinh học (Tam & Wong, 1995)[38], không độc khi ở dạng nguyên tố không hòa tan nhưng nguy hiểm đối với sinh vật sống khi ở dạng cation do khả năng gắn kết với các chuỗi cacbon ngắn dẫn đến sự tích tụ trong

cơ thể sinh vật (Shahidul & Tanaka, 2004)[36] Đối với con người, có khoảng 12 nguyên tố kim loại nặng gây độc hại cao như chì, thủy ngân, nhôm, arsen, cadmi và nicken… Một số kim loại nặng được tìm thấy trong cơ thể và có vai trò

thiết yếu cho sức khỏe con người, chẳng hạn như sắt, kẽm, coban, mangan, molybden và đồng nhưng với lượng rất ít Tuy nhiên, ở mức độ cao các nguyên tố này sẽ gây nguy hại đến đời sống của sinh vật Hầu hết các nguyên tố kim loại nặng đều có độc tính cao và gần như không có vai trò dinh dưỡng trong đời sống sinh vật như thủy ngân, niken, chì, arsen, cadmi, platin khi đi vào cơ thể sinh vật và tích lũy trong tế bào sẽ có khả năng gây độc rất cao Đối với con người, kim loại nặng có khả năng gây độc hại không chỉ ở hàm lượng cao mà ngay cả khi ở hàm lượng thấp nhưng thời gian kéo dài do quá trình tích lũy sinh học đạt đến hàm lượng gây độc Tính độc của các nguyên tố này có thể ở nồng độ rất thấp khoảng 0,1-10 mg/l

(Alkorta et al., 2004)[17]

1.1.2.2 Hàm lượng và độc tính của một số kim loại nặng

Tính độc của kim loại nặng đã được khẳng định từ lâu nhưng không phải tất cả chúng đều độc hại đến môi trường và sức khoẻ của con người Độ độc và không độc của kim loại nặng không chỉ phụ thuộc vào bản thân kim loại mà nó còn liên quan đến hàm lượng trong đất, trong nước và các yếu tố hoá học, vật lý cũng như sinh vật Một

số các kim loại như Pb; Cd; Hg khi được cơ thể hấp thu chúng sẽ làm mất hoạt tính của nhiều enzim, gây nên một số căn bệnh như thiếu máu, sưng khớp Trong tự nhiên kim loại nặng thường tồn tại ở dạng tự do, khi ở dạng tự do thì độc tính của nó yếu hơn

so với dạng liên kết, ví dụ khi Cu tồn tại ở dạng hỗn hợp Cu-Zn thì độc tính của nó tăng gấp 5 lần khi ở dạng tự do

- Cadmi (Cd)

Trong đất, Cd có mặt rất phổ biển trong tự nhiên nhưng với hàm lượng thấp, trung bình khoảng 0,1 mg/kg Tuy nhiên hàm lượng cao hơn có thể tìm thấy trong các loại đá trầm tích, đặc biệt là trong trầm tích phosphate biển, thường chứa khoảng 15 mg/kg Hàng năm sông ngòi vận chuyển một lượng lớn Cd khoảng 15.000 tấn đổ vào các đại dương (GESAMP, 1984 trích trong WHO, 1992)[41] Hàm lượng Cd đã được báo cáo

trầm tích biển (Korte, 1983 trích trong WHO, 1992)[41] Hàm lượng Cd trung bình trong đất ở những vùng không có sự hoạt động của núi lửa biến động từ 0,01 đến 1mg/kg, ở những vùng có sự hoạt động của núi lửa hàm lượng này có thể lên đến 4,5mg/kg (Korte, 1983, trích trong WHO, 1992)[41] Tuy nhiên theo Murray (1994) [33] hàm lượng Cd trong đất trung bình chỉ vào khoảng 0,06-1,1 ppm

Hàm lượng của Cd trong phân lân biến động khác nhau tùy thuộc vào nguồn gốc của quặng phosphate Phân lân có nguồn gốc từ quặng phốt phát Bắc Carolina chứa khoảng 0,054 g Cd/kg, phân lân có nguồn gốc từ từ quặng Sechura chứa 0,012 g Cd/kg, trong khi đó phân lân có nguồn gốc từ quặng phosphate Gafsa chứa 0,07 g Cd/kg (Bolan et al., 2003)[22]

Cadmi ở hàm lượng cao có khả năng gây tổn hại đến thận và xương Nghiên cứu trên 1021 người bị nhiễm độc Cd ở Thụy Điển cho thấy nhiễm độc kim loại này có liên quan đến gia tăng nguy cơ gãy xương ở độ tuổi trên 50 (Tobias Alfvens, 2004)[39] Bệnh itai-itai là bệnh do ngộ độc Cd trầm trọng Tất cả những bệnh nhân với bệnh này

điều bị tổn hại thận; xương đau nhức, giòn và dễ gãy (Nogawa et al., 1999)[34]

- Chì (Pb)

Chì là kim loại tồn tại phổ biến trong tất cả các môi trường, trong nhiều pha khác nhau và trong tất cả các hệ thống sinh học Chì tồn tại ở dạng số oxi hóa +2 Ở pH cao, chì trở nên ít tan và khả năng tích lũy sinh học thấp do tạo phức với chất hữu cơ, liên kết với oxit và silica của sét, và kết tủa dạng cacbonat và hiđroxit [5, 6, 46]

Chì là một nguyên tố có độc tính cao với con người và động vật.Chì tác động lên hệ thống tổng hợp hem của hemoglobin do kìm hãm các enzim tham gia xúc tác ở các giai đoạn khác nhau trong quá trình tổng hợp hem Enzim Delta-aminolevulinic-dehydrotase (ALAD) bị kìm hãm khi nồng độ chì trong máu cao hơn 10 g/dl Khi nồng độ chì trong máu cao hơn 50 g/dl sẽ gây ra nguy cơ mắc triệu chứng thiếu máu, thiếu sắc tố da, màng hồng cầu kém bền vững [44]

Với nồng độ chì cao hơn 80 g/dl trong máu gây ra các bệnh về não với các biểu hiện lâm sàng là: mất điều hòa, vận động khó khăn, giảm ý thức, ngơ ngác, hôn

mê và co giật Khi phục hồi thường kèm theo các di chứng như động kinh, sự đần độn

và trong một vài trường hợp bị bệnh thần kinh về thị giác và mù Ở trẻ em, tác động này xảy ra khi nồng độ chì trong máu là 70 g/dl Ngoài ra, trẻ còn bị triệu chứng hoạt động thái quá (năng động), thiếu tập trung và sự giảm nhẹ chỉ số IQ [44]

Chì thâm nhập vào cơ thể qua đường nước uống, thực phẩm, hô hấp Khả năng loại bỏ chì khỏi cơ thể rất chậm, chủ yếu qua đường nước tiểu Chu kì bán rã của chì trong máu khoảng một tháng, trong xương 20-30 năm Tiêu chuẩn của FAO (Food and Agriculture Organization)cho phép là 3 mg/tuần [6]

Ở nước ta, lượng bụi chì trung bình trong không khí đô thị và nông thôn khoảng

1 mg/m3 và 0,1-0,2 mg/m3, và con người phải hít vào tương ứng là 1,5-20 mg/ngày và 1,5-4,0 mg/ngày Theo quy định Tổ chức sức khoẻ thế giới (WHO), giới hạn bụi chì nơi làm việc phải nhỏ hơn 0,01 mg/m3

không khí; còn ở khu dân cư thì phải nhỏ hơn 0,005 mg/m3 Tuy nhiên, bụi chì trong không khí khu sản xuất công nghiệp cao hơn nhiều lần cho phép Dọc các trục lộ giao thông, dù giờ đây không dùng xăng pha chì nữa, nhưng lượng bụi chì cũng không giảm đáng kể [43]

Theo Lê Huy Bá, chì có trong các nguyên liệu làm đồ chơi cho trẻ và cả những vật dụng hàng ngày Đây là một kiểu gây hại sức khoẻ ghê gớm cho trẻ nhưng lại khó nhìn, khó phát hiện, chỉ trừ khi ngộ độc cấp tính, mà lúc đó thì đã quá trễ [43]

Gần đây, Trung tâm Chống độc - Bệnh viện Bạch Mai đã tiến hành xét nghiệm một số loại thuốc cam, là vị thuốc đông y được sử dụng rất phổ biến tại các địa phương

để chữa trị bệnh cho trẻ bị hăm mông, hăm tã, lở loét miệng và cho kết quả trong loại

“thuốc cam” màu đỏ này có hàm lượng chì cao Một số trẻ em sử dụng loại thuốc cam này đã bị nhiễm độc chì, khiến trẻ chậm phát triển cả về thể chất và trí tuệ [48]

- Kẽm (Zn)

Kẽm cũng là một nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho cơ thể với trạng thái oxi hóa +2 Ở pH thấp, kẽm có độ linh động vừa phải, liên kết yếu với sét và chất hữu cơ Khi pH tăng, kẽm liên kết với oxit, aluminosilicat và mùn, khả năng hòa tan của nó thấp hơn Trong đất và trầm tích bị ô nhiễm bởi kẽm, kẽm thường tồn tại ở dạng kết tủa với oxit, hiđroxit và hiđro-cacbonat Các dạng này làm giới hạn khả năng hòa tan của kẽm ở pH > 6 Trong môi trường khử, sự linh động của kẽm cũng bị hạn chế bởi sự tạo thành ZnS ít tan [5, 6, 47]

Kẽm là một nguyên tố vi lượng rất cần thiết Có khoảng 100 loại enzim cần có kẽm để hình thành các phản ứng hóa học trong tế bào Trong cơ thể có khoảng 2-3 g kẽm, hiện diện trong hầu hết các loại tế bào và các bộ phận của cơ thể, nhưng nhiều nhất tại gan, thận, lá lách, xương, ngọc hành, tinh hoàn, da, tóc móng Kẽm cần thiết cho thị lực, còn giúp cơ thể chống lại bệnh tật, kích thích tổng hợp protein, giúp tế bào hấp thu chất đạm để tổng hợp tế bào mới, tăng liền sẹo, bạch cầu cần có kẽm để chống lại nhiễm trùng và ung thư Nhu cầu về kẽm hàng ngày khoảng 10-15 mg Nguồn thức ăn nhiều kẽm là từ động vật như sò, thịt, sữa, trứng, thịt gà, cá, tôm, cua và nước máy… [45]

Do kẽm là dinh dưỡng thiết yếu, nên việc thiếu hụt hay dư thừa kẽm sẽ gây ra các chứng bệnh như ngộ độc hệ thần kinh và hệ miễn nhiễm [6]

Việc thiếu hụt kẽm có thể làm đàn ông sụt cân, giảm khả năng tình dục và có thể mắc bệnh vô sinh Phụ nữ có thai thiếu kẽm sẽ giảm trọng lượng trẻ sơ sinh, thậm chí có thể bị lưu thai Thiếu kẽm dẫn đến chậm lớn, bộ phận sinh dục teo nhỏ, dễ bị các bệnh ngoài da, giảm khả năng đề kháng…Một số người có vị giác hay khứu giác bất thường do thiếu kẽm Điều này giải thích tại sao một số các loại thuốc chống kém ăn, điều trị biếng ăn có thành phần chứa kẽm [49]

Oxit kẽm (ZnO) ở kích thước nano là vật liệu được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và y học do khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, xúc tác Tuy nhiên, những nghiên cứu ban đầu của Minghong Wu và các cộng sự tại Đại học Thượng Hải

về độc tính của phần tử nano ZnO trên tế bào thần kinh của chuột cho thấy: sau 24 giờ,

nhiều tế bào biểu hiện dấu hiệu của quá trình chết như biến đổi hình thái, gãy nhân, vỡ màng, tỷ lệ tế bào có dấu hiệu của quá trình chết tỷ lệ với nồng độ ZnO đưa vào Tuy tác dụng gây độc mới được thử nghiệm trên tế bào trong môi trường nuôi cấy nhưng các nhà khoa học cũng khuyến cáo cần những nghiên cứu tiếp theo để khẳng định ảnh hưởng của các phần tử nano đến cơ thể con người - một vấn đề quan trọng trong sản xuất và sử dụng các vật liệu, chế phẩm nano [45]

1.2 Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.2.1 Nguồn gốc gây ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất, nước và trầm tích

1.2.1.1 Nguồn phát tán kim loại nặng trong môi trường nước

Kim loại nặng hiện diện trong tự nhiên đều có trong đất và nước, hàm lượng của chúng thường tăng cao do tác động của con người Đặc biệt là các nguyên tố như As,

Cd, Cu, Ni và Zn, lượng thải ra do các hoạt động sản xuất của con người là cao hơn nhiều lần so với nguồn phát thải trong tự nhiên, ví dụ như chì cao gấp 17 lần (Kabata-Pendias & Adriano, 1995)[30] Nguồn kim loại nặng đi vào đất và nước bằng nhiều con đường khác nhau như bón phân, bùn cống rãnh, thuốc bảo vệ thực vật, khai khoáng và quá trình lắng đọng từ không khí (Hình 1)

và bùn cống

Thuốc bảo vệ thực vật

Khai khoáng và giao thông

Lắng đọng từ khí quyển

Nước tưới

ĐẤT

NƯỚC DƯỚI ĐẤT

NƯỚC MẶT

Trầm tích

Nhiễm bẩn kim loại nặng trong nước có thể do nhiều con đường khác nhau Trước hết là do nước thải bẩn đổ vào các sông là tình trạng phổ biến hiện nay ở các thành phố, các khu công nghiệp Quá trình hòa tan và rửa trôi kim loại nặng trong đất sẽ dần dần gây

ô nhiễm các nguồn nước kể cả nước ngầm Những kim loại nặng gây ô nhiễm nước thường được nghiên cứu bao gồm As, Cd, Zn, Cu, Hg, Ni Trong đó tùy theo nguyên tố và các điều kiện cụ thể mà quá trình gây ô nhiễm xảy ra khác nhau Sự nhiễm bẩn Pb trong nước là do nguồn thải của công nghiệp in, ắc quy, đúc kim loại, giao thông Còn Cd lại có nguồn gốc chủ yếu từ các nguồn nước thải công nghệ mạ, nhà máy sơn, phân huỷ và đốt cháy nhựa, phân huỷ xăm lốp, cộng nghệ pin, công nghệ sản xuất phân bón và sử dụng phân bón đặc biệt là phân lân As xâm nhập vào nước chủ yếu từ các công đoạn khai khoáng, từ nước thải công nghiệp, nông nghiệp, thuốc trừ sâu diệt cỏ ở dạng các chất hữu

cơ như methylarsenic axit, dimethylarsinic axit, arsenocholine, arsenobentaine

Các nguồn nước thải công nghiệp, nước thải đô thị và từ các vùng khai khoáng thường chứa khá nhiều kim loại nặng (Bảng 1) Đây được xem là nguồn quan trọng gây ô nhiễm đất và nguồn nước trong tự nhiên

Bảng 1 Nồng độ kim loại nặng trong một số loại nước thải

Kim loại nặng Loại nước thải Địa điểm Hàm lượng (g/l)

Nguồn: Jack E.Fergusson, 1991 [28]

Bên cạnh đó, dòng chảy tràn đô thị cũng là một nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng quan trọng đối với nguồn nước Nguyên nhân do các sol khí kim loại trong khí quyển

có đường kính khác nhau từ 0,01-1,0 m (Pb trong khói dầu, khói luyện kim);

1,0-100m (tro nhiên liệu, bụi luyện kim) và 10-80m (tro đốt lò) được giải phóng vào khí

quyển trên mặt đất sau đó sẽ khuyếch tán lên cao Các phần tử kim loại lớn rơi xuống đất dưới dạng kết tủa khô Mưa mang phần kim loại hoà tan từ khí quyển như là kết tủa ướt Hàm lượng Hg trong nước mưa từ 0,001-4 g/l, hàm lượng cao hơn thường liên quan đến các khu công nghiệp Hàm lượng Pb trong giáng thuỷ thay đổi từ <0,1g/l ở vùng xa đến >1000 g/l trong các khu vực đông đúc, với giá trị tập trung trong khoảng

từ 5-30 g/l Hàm lượng kim loại nặng trong nước mưa, ở một số khu vực công nghiệp đạt tới 30-500g/l nhưng phần lớn <1g/l Độ hoà tan của Pb trong khí quyển tăng đáng kể khi pH nước mưa giảm từ 6,4 xuống 3,4 (Zingmerman, 1986), Groch (1986) cho rằng Pb và Cd chủ yếu được tìm thấy trong lắng đọng ướt (Bảng 2) Độ hoà tan thấp hơn của các kim loại nặng trong kết tủa khô sẽ gây nên sự tích luỹ kim loại nặng trên bề mặt lá cho đến khi bị nước mưa rửa đi

Bảng 2 Hàm lượng kim loại nặng trong nước mưa ở một số vùng trên thế giới (g/l)

Đông Bắc Scotlen 0,6-29 0,1-1,52 0,2-13 2,5-95 Balls (1987) Miền nam New

Jersey

4-118 <0,1-5,1 <1-16 - Swandon &

Johnson (1980) Miền bắc Đức 11-14 0,19-0,35 2,3-2,5 320 Schultz (1987) Miền nam Thuỵ

Điển

7,9-8,5 0,13-0,16 1,3-2,0 25-37 Bergkvist và nnk

(1989)

Nguồn: Jack E.Fergusson, 1991 [28]

Nguồn xâm nhập của kim loại nặng từ khí quyển có phạm vi phân tán rộng, quá trình lắng đọng xảy ra chậm, lâu dài và liên tục, chất ô nhiễm thường được tích lũy trên

bề mặt và gây tác động trực tiếp đến môi trường đất, nước và đời sống của các sinh vật Các hoạt động khai thác mỏ cũng thải ra một lượng lớn các kim loại nặng góp phần gây ô nhiễm đất và nước Phụ thuộc vào các loại mỏ và công nghệ khai thác khác nhau, mức độ gây ô nhiễm kim loại nặng cũng khác nhau Nhìn chung, các nguồn thải

từ khai thác khoáng sản đều ít nhiều có chứa các kim loại năng như Cu, Pb, Zn, Cd, … Nhiều nghiên cứu cho thấy mức độ phát thải các kim loại nặng gây ô nhiễm môi trường

do khai thác khoáng sản trên thế giới đã có sự gia tăng liên tục theo thời gian (Bảng 3)

Bảng 3 Phát thải kim loại nặng do hoạt động khai thác mỏ trên toàn cầu ( 10 3 tấn)

Bảng 4 Sự tích lũy sinh học Hg theo chuỗi thức ăn ở hồ Paijanne (Phần Lan)

1.2.1.2 Nguồn gốc của kim loại nặng trong đất

Sự ô nhiễm các kim loại nặng trong đất nông nghiệp rất ít khi bắt nguồn từ các

quá trình địa hoá mà thường do các hoạt động nhân tạo như khi mỏ, nấu quặng, đốt nhiên liệu hoá thạch hoặc sử dụng quá nhiều bùn thải, nước thải, phân bón hoá học không tinh khiết, khí thải từ các phương tiện giao thông và thuốc trừ sâu có chứa Cu,

Hg, As Ví dụ, ở Thuỵ Điển, trong giai đoạn 1900-1990, các nguồn kim loại nặng quan trọng xâm nhập vào đất nông nghiệp gồm có phân bón hoá học thương phẩm có chứa

Cd, thuốc diệt nấm có chứa Cu, Hg, lắng đọng từ khí quyển (chủ yếu là Cd, Pb, Hg), trong khi bùn thải là một nguồn kim loại nặng quan trọng đối với đất thường xuyên tiếp nhận bùn thải, Bảng 5

Bảng 5 Nguồn các kim loại nặng bổ sung vào đất nông nghiệp, mg/kg

Kim loại

nặng

Phân lân*

Phân đạm

Vôi Bùn

thải

Phân chuồng

Nước tưới

Thuốc trừ sâu **

Cd 0,1-190 <0,1-9 <0,05-0,1 2-3000 <0,1-0,8 <0,05-0,1 -

Nguồn: Jack E.Fergusson, 1991 [28]

 Photpho thương phẩm hay photphorit,

 **% nguyên tố trong thuốc trừ sâu

Cd có trong nguyên liệu dùng để sản xuất phân lân và vôi Hàm lượng Cd trong

đá Photphat được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất phân lân thay đổi theo nguồn gốc địa chất và loại đá Trong chế biến phân bón công nghiệp, khoảng 60-80% Cd trong đá photphat nằm lại trong thành phần của phân bón hoá học, tỷ lệ Cd phụ thuộc vào loại

đá và hàm lượng P2O5 của phân bón Hàm lượng thông thường của Cd trong phân photphat là 3-110 mgCd/kg P2O5 Với liều lượng sử dụng trung bình 50 kg

P2O5/ha/năm sẽ bổ sung vào đất 0,15-5,5 g Cd/ha/năm

Superphotphat là loại phân hoá học có chứa hàm lượng các chất Cd, Cu và Zn khá

nặng trong phân photphat là: Cu 1-300 mg/kg, Zn 50-1450 mg/kg; Pb 7-225 mg/kg và

Cd 1-170 mg/kg Phân nitrat có chứa Cd 0,05-8,5 mg/kg, hàm lượng Cd thấp hơn trong phân urê 0,008 mg/kg (Nguyễn Thị An Hằng (1998)[2] trích trong Alloway và nnk., 1988) Nguồn bổ sung qua các hoạt động nông nghiệp đáng kể nhất là đối với kim loại nặng Zn, Pb Hàm lượng Cu bổ sung vào đất (9kg/ha/năm) gần với giới hạn được xác định bởi luật của Cộng đồng châu Âu (12 kg/ha/năm) Giá trị tối đa cho phép đối với việc bổ sung Zn vào đất là 250 mg Zn/1g đất, nếu trước đó chưa có sự bổ sung nào và nếu pH đất được duy trì ≥6,5 (Greeland và Hayes, 1981) Các thí nghiệm nông hoá lâu dài nghiên cứu sự tích luỹ và chuyển hoá các kim loại nặng cho thấy việc sử dụng phân khoáng một cách có hệ thống có xu hướng tích luỹ kim loại nặng trong đất Đặc tính này được biểu hiện rõ nhất đối với hàm lượng Cd trong đất

Trong bùn thải có chứa đến gần 50% chất hữu cơ và nhiều chất dinh dưỡng khác như N (1-7%), lân (1-5% P2O5), kali (0,1-3% K2O) Do vậy, bùn thải được xem là loại phân bón tốt, rẻ tiền Đồng thời, với đặc tính giải phóng chậm, hạn chế được đáng kể mất chất dinh dưỡng do dòng chảy (thường xảy ra với các loại phân bón hoá học) nên bùn thải có vai trò quan trọng trong sản xuất nông nghiệp ở một số nước trên thế giới Tuy nhiên, hiện nay việc sử dụng bùn thải làm phân bón trong nông nghiệp đã giảm đáng kể do sự có mặt của các kim loại nặng với hàm lượng cao trong bùn thải

Do đó, giải pháp tốt nhất là ngăn chặn ngay từ đầu sự nhiễm bẩn đất bởi các kim loại nặng thông qua việc thiết lập giới hạn cho phép đối với hàm lượng các kim loại nặng trong bùn thải dùng trong nông nghiệp

1.2.1.3 Nguồn gốc phát tán kim loại nặng trong trầm tích sông hồ

Trầm tích là các vật chất tự nhiên bị phá vỡ bởi các quá trình xói mòn hoặc do thời tiết, sau đó được các dòng chảy chất lỏng vận chuyển đi và cuối cùng được tích tụ thành lớp trên bề mặt hoặc đáy của một khu vực chứa nước như biển, hồ, sông, suối Quá trình trầm tích là một quá trình tích tụ và hình thành các chất cặn lơ lửng để tạo nên các

lớp trầm tích Ao, hồ, biển, sông tích lũy các lớp trầm tích theo thời gian (Trần Nghi,

2003 [4])

Trầm tích là đối tượng thường được nghiên cứu để xác định nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng vào môi trường nước bởi tỉ lệ tích lũy cao các kim loại trong nó (Forstner et.al, 1979 [26]) Nồng độ kim loại trong trầm tích thường lớn gấp nhiều lần

so với trong lớp nước phía trên Đặc biệt, các dạng kim loại không nằm trong cấu trúc tinh thể của trầm tích có khả năng di động và tích lũy sinh học cao vào các sinh vật trong môi trường nước Các kim loại nặng tích lũy trong các sinh vật này sẽ trở thành một mối nguy hiểm cho con người thông qua chuỗi thức ăn Chính vì lí do đó, trầm tích được xem là một chỉ thị quan trọng đối với sự ô nhiễm môi trường nước

Nguồn gây nên sự tích lũy kim loại nặng vào trầm tích bao gồm nguồn nhân tạo

và nguồn tự nhiên

Nguồn nhân tạo: là các nguồn gây ô nhiễm từ hoạt động của con người như: nước thải từ sinh hoạt, các hoạt động nông nghiệp, và đặc biệt là quá trình sản xuất công nghiệp (nước thải, khí thải, bụi công nghiệp…) Hầu hết sự ô nhiễm kim loại nặng bắt đầu với sự phát triển của ngành công nghiệp Kết quả là hàm lượng nhiều kim loại từ các nguồn trên mặt đất và khí quyển đi vào môi trường nước đã và đang tăng lên đáng kể Sau khi đi vào môi trường nước, kim loại sẽ được phân bố trong nước, sinh vật và trầm tích

Nguồn tự nhiên: kim loại nặng từ đất, đá xâm nhập vào môi trường nước thông qua các quá trình tự nhiên, phong hóa, xói mòn, rửa trôi

Mức độ nền tự nhiên của kim loại nặng trong phần lớn trầm tích là do sự phong hóa các khoáng vật và sự xói mòn đất, do đó nó thường rất nhỏ Nhưng do hoạt động của con người mà mức độ nền này đã tăng lên đến mức gây ô nhiễm, có ảnh hưởng xấu đến môi trường

Trầm tích là một hỗn hợp phức tạp của của các pha rắn bao gồm sét, silic, chất hữu cơ, cacbonat và một quần thể vi khuẩn Phần lớn thành phần kim loại trong trầm tích đều nằm ở phần cặn dư, là phần của khoáng vật tự nhiên tạo thành trầm tích (USEPA, 2005 [40]) Những nguyên tố trong dạng liên kết này không có khả năng tích lũy sinh học Phần còn lại là các dạng phức chất của kim loại và dạng bị hấp phụ bởi nhiều thành phần của trầm tích đều có khả năng tích lũy sinh học (WHO, 2006 [42])

Sự tích lũy kim loại vào trầm tích có thể xảy ra theo ba cơ chế sau:

1 Sự hấp phụ hóa lý từ nước

2 Sự hấp thu sinh học bởi các chất hữu cơ hoặc sinh vật

3 Sự tích lũy vật lý của các hạt vật chất bởi quá trình lắng đọng trầm tích

Và nó chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, bao gồm yếu tố về đặc điểm vật lý và thủy văn của khu vực nghiên cứu, ảnh hưởng của điều kiện khí quyển, pH, các quá trình oxi hóa - khử, kết cấu của trầm tích, khả năng trao đổi cation…

Sự hấp phụ hóa lý trực tiếp từ nước xảy ra theo nhiều cách khác nhau Sự hấp phụ vật lý thường xảy ra khi các hạt vật chất hấp phụ trực tiếp kim loại nặng từ nước Hấp phụ hóa học và sinh học phức tạp hơn do được kiểm soát bởi nhiều yếu tố như pH

và quá trình oxi hóa

Sự tiếp xúc với oxi dẫn đến quá trình oxi hóa của sunfua trong trầm tích và làm giảm pH của nước Như vậy, điều kiện oxi hóa ảnh hưởng đến pH Schinder (1991) [37] cho rằng giá trị của pH là yếu tố chính ảnh hưởng đến sự hấp phụ kim loại trong trầm tích pH cao làm tăng sự hấp phụ và ngược lại pH thấp có thể ngăn cản sự lưu trữ kim loại trong trầm tích

Trong môi trường oxi hóa, các cation có thể bị hấp phụ bởi hạt sét, lớp phủ oxit của Fe, Mn, và Al trên hạt sét hoặc dạng hòa tan, và các hạt vật chất hữu cơ Khi nồng

độ oxi giảm, thường là do sự phân hủy của vật chất hữu cơ, các lớp phủ oxit bị hòa tan, giải phóng các cation Trong trầm tích thiếu oxi, nhiều cation phản ứng với sulfide tạo

ra bởi vi khuẩn và nấm, hình thành nên muối sunfua không tan

Rất nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các ion kim loại dễ dàng bị hấp phụ bởi các chất hữu cơ dạng rắn Tùy thuộc vào nguồn gốc mà cấu trúc và thành phần của chất mùn là khác nhau và do đó ảnh hưởng đến sự hấp phụ này

Tùy thuộc vào môi trường trầm tích, kích thước hạt trầm tích phân bố trong một khoảng rộng từ hạt keo rất nhỏ (đường kính < 0,1m) đến hạt mịn (đường kính

<63m), hạt cát lớn và hạt sỏi đường kính vài milimet Tam và Wong (2000) [38] phát hiện ra rằng hàm lượng cao của kim loại được tìm thấy trong phần hạt mịn của trầm tích chứ không phải trong phần có kích thước hạt cát Nguyên nhân là do diện tích bề mặt lớn và thành phần các chất mùn trong phần hạt mịn này

Hàm lượng các nguyên tố kim loại nặng trong trầm tích biến đổi rất lớn phụ thuộc vào vị trí cũng như đặc điểm khu vực Có nhiều yếu tố cùng tác động và hàm lượng của các nguyên tố kim loại nặng trong trầm tích phụ thuộc vào mức độ tham gia của từng yếu tố Các quá trình quan trọng ảnh hưởng đến sự tích lũy và dạng tồn tại của kim loại nặng trong trầm tích gồm các nguồn bổ sung, khả năng hấp phụ, kết tủa các hợp chất kim loại nặng Do ảnh hưởng của các yếu tố và quá trình khác nhau đến sự hình thành các hợp chất kim loại nặng nên sự tích lũy cũng như dạng tồn tại của của kim loại nặng trong các thuỷ vực cũng rất khác nhau (Bảng 6)

Bảng 6 Tỷ lệ % các dạng tồn tại của Cd trong trầm tích ở các khu vực khác nhau

Dạng tồn tại Cảng Los

Ageles

L Erie Ashtabula

L Moira Ontario

Vịnh San Francisco

Hàm lượng các nguyên tố kim loại nặng trong trầm tích giảm theo khoảng cách từ nguồn, do chúng bị kết tủa, lắng đọng trong quá trình vận chuyển trong sông Ví dụ sự tích lũy Cd trong trầm tích của sông Rhine có sự tăng nhanh ở gần nguồn nước thải từ nhà máy sản xuất đồng Duisburg, sau đó giảm dần đến khoảng cách 40-50km và gần như không thay đổi ở mức 15-20 g/g cho đến khi ra tới biển (Trịnh Thị Thanh (2002)[6])

Mức độ tích lũy kim loại nặng trong trầm tích sông hồ cũng có sự biến động theo thời gian phụ thuộc vào nguồn gây ô nhiễm Hàm lượng Cd, Hg và Pb đã tăng đáng kể trong trầm tích sông Rhine trong giai đoạn 1900-1958 Sau đó hàm lượng Pb giảm nhưng Hg vẫn tiếp tục tăng cho đến khoảng năm 1970 và Cd đến năm 1975 Nguyên nhân chủ yếu của những thay đổi này là do sự biến động của các nguồn xâm nhập Mức độ tích lũy kim loại nặng trong trầm tích sông hồ được đặc trưng bằng yếu tố

tích lũy tự nhiên CEF (culture enrichment factor) CEF được tính bằng tỷ lệ giữa hàm

lượng hiện tại của kim loại nặng trong trầm tích và hàm lượng nền Khi giá trị này lớn hơn 1 là biểu hiện của quá trình tích lũy kim loại nặng và ngược lại Khi giá trị này càng cao chứng tỏ mức độ tích lũy kim loại nặng cũng diễn ra càng mạnh Ví dụ như CEF của các nguyên tố Cd, Hg, Pb trong hồ Woods, một phần của vùng hồ chua Adrondack (Mỹ) có giá trị là 4,8 đối với Cd, giá trị 1,5 đối với Hg và 26 đối với Pb (Trịnh Thị Thanh (2002)[6])

1.2.2 Ô nhiễm kim loại nặng trong đất và nước trên thế giới và Việt Nam

1.2.2.1 Ô nhiễm kim loại nặng trong đất và trầm tích trên thế giới

Ô nhiễm kim loại nặng ở nhiều vùng cửa sông, ven biển trên thế giới đã được biết từ lâu bởi tính độc hại đe dọa đến sự sống của sinh vật thủy sinh, gây nguy cơ cho sức khỏe của con người Ô nhiễm kim loại ở môi trường biển đã gia tăng trong những năm gần đây do dân số toàn cầu gia tăng và sự phát triển công nghiệp

Ô nhiễm Pb và Zn ở vùng cửa sông ở Úc rất được quan tâm nghiên cứu do ảnh hưởng độc hại của chúng lên hệ sinh thái ở nước Hàm lượng chì và kẽm trong trầm tích ở đây lên tới 1000µg/gvà 2000 µg/g (MacFarlane & Burchett, 2002 [32]) Theo

Bryan et al., 1985 (được trích dẫn bởi Bryan & Langston, 1992 [23]), hàm lượng chì

vô cơ trong trầm tích cửa sông ở Anh biến động từ 25 µg/g ở khu vực không bị ô nhiễm đến hơn 2700 µg/g ở vùng cửa sông Gannel nơi nhận chất thải từ việc khai thác mỏ chì

Tương tự như Pb, hàm lượng As cũng đã được xác định có sự tích lũy cao ở nhiều vùng cửa sông, ven biển trên thế giới Hàm lượng As trong trầm tích cửa sông Axe dao động từ 5 µg/g đến trên 1000 µg/g ở các vùng cửa sông Restronguet Creek

và Cornwall nơi nhận nước thải từ các khu vực khai thác quặng mỏ kim loại (Langstone, 1985 trích trong Bryan & Langston, 1992 [23])

Ở nước Anh, Hàm lượng Cd ở các cửa sông không bị ô nhiễm chỉ là 0,2 µg/g, trong khi tại các cửa sông bị ô nhiễm hàm lượng này có thể lên đến 10 µg/g (Bryan & Langston, 1992 [23])

Hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích tại một số vùng cửa sông, ven biển trên thế giới nơi có rừng ngập mặn cũng đã ghi nhận bị ô nhiễm kim loại nặng từ nhẹ đến ô nhiễm nặng Tam & Wong (1995) [38] đã xác định hàm lượng Pb trong trầm tích rừng gập mặn Sai Keng ở Hồng Kông là 58,2 µg/g

1.2.2.2 Hiện trạng ô nhiễm môi trường đất, nước tại Việt Nam

Kết quả nghiên cứu của Trần Kông Tấu, Trần Kông Khánh, 1998 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

Kết quả điều tra khảo sát của Maqsud,1998 từ 8/1995 đến tháng 8/1997 tại một số kênh rạch ở Thành phố Hồ Chí Minh cho thấy hầu hết các kênh rạch của Thành phố Hồ Chí Minh đều bị ô nhiễm rất cao về các kim loại nặng, cụ thể: so sánh với tiêu chuẩn cho phép thì Cd cao gấp 16 lần, Zn gấp 90 lần, Pb gấp 700 lần Hàm lượng các kim loại nặng trong trầm tích cũng ở mức báo động As gấp 11,7 lần TCVN, Cd là 36 lần, Pb là 61 lần Theo Trần Công Tấu và cộng sự, 2000 sau một thời gian nghiên cứu và theo dõi hiện tượng nhiễm kim loại nặng cũng như sự thay đổi hàm lượng của chúng trong 16

ao, hồ trên địa bàn Hà Nội so sánh với TCVN 5945-1995, cột B đối với nước mặt thì tất cả các ao hồ của Hà Nội đều đã bị ô nhiễm kim loại nặng, đặc biệt là As, Pb và Hg

bị ô nhiễm đến 90 % mẫu kiểm tra

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; Nguyễn Kinh Quốc, Nguyễn Quỳnh Anh, 2000) 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; Trần Quang Thương, 2000)

Theo nghiên cứu của Đỗ Trọng Sự (2001), tại vùng Hà Nội và Việt Trì - Lâm thao, Phú Thọ có hàm lượng As trong nước ngầm rất cao, cụ thể: kiểm tra 19 mẫu tại các địa điểm khác nhau ở Hà Nội thì có đến 26 % số mẫu có hàm lượng As vượt quá qui định theo QCVN (> 0,05mg/l), đối với nước uống thì tại Hà Nội có đến 28% số mẫu kiểm tra có hàm lượng As vượt quá QCVN, còn tại Lâm Thao -Việt Trì, Phú Thọ

là 12 % số mẫu kiểm tra

Phạm Quang Hà (2002) 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 1,5 lần QCVN, còn lượng Cd trong các mẫu bùn rất cao gấp 5 lần QCVN 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)

1.3 CÁC DẠNG TỒN TẠI CỦA KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT, TRẦM TÍCH VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH

Tổng hàm lượng kim loại trong đất và trầm tích có thể tồn tại ở nhiều dạng khác nhau Tuy nhiên các dạng tồn tại của kim loại, đặc biệt là các dạng có khả năng tích lũy sinh học được quan tâm nhiều hơn Thuật ngữ “dạng” tồn tại được định nghĩa bởi Fillip

M Tack và Marc G Verloo [25] là: sự nhận dạng và định lượng các dạng, các hình thức hay các pha khác nhau mà trong đó kim loại tồn tại Định lượng các yếu tố ô nhiễm trong đất, trầm tích là việc sử dụng các dung dịch hóa học khác nhau, nhưng đặc trưng và dễ phản ứng để giải phóng kim loại từ các dạng khác nhau của mẫu đất và trầm tích Nếu các kim loại tồn tại trong các dạng linh động và có khả năng tích lũy sinh học được giải phóng từ đất và trầm tích sẽ làm tăng hàm lượng các kim loại có độc tính trong nước, dẫn đến nguy cơ gia tăng sự hấp thu các kim loại này đối với thực vật, động vật và con người (Amanda Jo Zimmerman, 2010 [19] và Fillip M Tack,

1995 [25])

Theo Tessier, kim loại trong trầm tích và đất tồn tại ở năm dạng sau:

- Dạng trao đổi: Kim loại trong dạng này liên kết với trầm tích hay các thành

phần chính của trầm tích (sét, hydrat oxit của sắt và mangan, axit humic) bằng lực hấp phụ yếu Sự thay đổi lực ion của nước sẽ ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ hoặc giải hấp các kim loại này, dẫn đến sự giải phóng hoặc tích lũy kim loại tại bề mặt tiếp xúc của nước và trầm tích

- Dạng liên kết với cacbonat: Các kim loại liên kết với cacbonat rất nhạy cảm

với sự thay đổi của pH, khi pH giảm thì kim loại tồn tại ở dạng này sẽ được giải phóng

- Dạng liên kết với Fe-Mn oxit: Ở dạng liên kết này kim loại được hấp phụ trên

bề mặt của Fe-Mn oxit và không bền trong điều kiện khử, bởi vì trong điều kiện khử trạng thái oxi hóa của sắt và mangan sẽ bị thay đổi, dẫn đến các kim loại trong trầm tích sẽ được giải phóng vào pha nước

- Dạng liên kết với hữu cơ: Các kim loại có thể liên kết với nhiều dạng hữu cơ

khác nhau như các cá thể sống, những mảnh vụn do sự phân hủy của sinh vật hay cây cối Kim loại ở dạng này sẽ không bền trong điều kiện oxi hóa, khi bị oxi hóa các chất hữu cơ sẽ phân hủy và các kim loại sẽ được giải phóng vào pha nước

- Dạng cặn dư: Phần này chứa các muối khoáng tồn tại trong tự nhiên có thể

giữ các vết kim loại trong nền cấu trúc của chúng Do đó, khi kim loại tồn tại trong phân đoạn này sẽ không thể hòa tan vào nước trong các điều kiện như trên

Việc xác định các dạng kim loại trong đất và trầm tích được thực hiện theo các phương pháp: chiết một giai đoạn (single extraction), chiết lên tục (sequential extraction procedure, SEP) và sử dụng nhựa trao đổi ion Nhiều quy trình chiết liên tục

đã được ứng dụng để phân tích dạng kim loại trong nhiều loại mẫu đất, trầm tích và đã cung cấp những thông tin hữu ích về nguồn gốc, cách thức tồn tại, khả năng tích lũy sinh học và địa hóa, tiềm năng di động, và sự chuyển hóa của kim loại trong trầm tích

Do đó, các quy trình này là một công cụ hữu dụng trong phân tích và đánh giá sự ô nhiễm (Amanda Jo Zimmerman, 2010 [19])

Quy trình của Tessier (1979) [20] là quy trình được sử dụng phổ biến Ngoài ra, còn có các quy trình chiết khác Tuy nhiên các quy trình đều có nguyên lý chung là kim loại ở dạng linh động nhất được chiết ra ở dạng đầu tiên (F1), và tiếp tục theo sự giảm dần độ linh động

Quy trình chiết của Tessier với các điều kiện về thuốc thử, hàm lượng và thời gian được trình bày cụ thể trong Bảng 7

Bảng 7 : Quy trình chiết liên tục của A.Tessier (1979)[20]

Dạng kim loại Điều kiện chiết (1g mẫu)

Trao đổi (F1) 8 ml MgCl2 1M (pH=7), khuấy liên tục trong 1giờ

Hoặc:8 ml NaOAc 1M (pH= 8,2), khuấy liên tục trong 1giờ

Liên kết với cacbonat

Hoặc:20 ml NH2OH.HCl 0,04M trong HOAc 25% (v/v), 96

± 3oC, thi thoảng khuấy, 6giờ Liên kết với hữu

cơ

(F4)

(1) 3 ml HNO3 0,02M + 5ml H2O2 30% (pH= 2 với HNO3),

85 ± 2oC, khuấy 2 giờ (2) Thêm 3 ml H2O2 30% (pH= 2 với HNO3), 85 ± 2oC, khuấy 3 giờ

(3) Sau khi làm nguội, thêm 5 ml NH4OAc3,2M trong HNO320% và pha loãng thành 20 ml, khuấy liên tục trong 30 phút Cặn dư (F5) (1) HClO4 (2 ml)+ HF (10 ml) đun đến gần cạn

(2) HClO4 (1 ml)+ HF (10 ml) đun đến gần cạn (3) HClO4 (1 ml)

(4) Hòa tan bằng HCl 12N, sau đó định mức thành 25 ml

Năm 1999, Galan đã đưa ra quy trình chiết gồm bốn dạng, gần giống như Tessier và BCR Tuy nhiên, quy trình này được sử dụng riêng cho mẫu đất bị ảnh hưởng bởi nước thải chứa axit của các mỏ khai thác, do đó thuốc thử sử dụng cũng có

sự khác biệt so với quy trình của Tessier Nghiên cứu của Galan cho thấy quy trình chiết này phù hợp hơn quy trình của Tessier và BCR đối với mẫu đất trên do kết quả chiết dạng kim loại có độ chính xác cao hơn (Galan et al, 1999), bảng 8

Bảng 8 : Quy trình chiết liên tục của Galan (1999)

Dạng kim loại Điều kiện chiết (0,5g mẫu)

Trao đổi và liên kết với

(2) Thêm 3 ml H2O2 30%, 3 giờ (3) Thêm 5 ml H2O2 30%, khuấy liên tục 30 phút Cặn dư (F4) 10 ml hỗn hợp HF : HNO3 : HCl (10: 3: 1), đun 2 giờ

Quy trình chiết của GCS phân chia dạng kim loại liên kết với Fe – Mn oxit thành hai dạng là dạng liên kết với Fe oxihydroxit vô định hình và dạng kim loại nằm trong cấu trúc tinh thể của oxit Do đó, số dạng kim loại tăng từ năm lên sáu Quy trình cải tiến được đề nghị bởi Benitez và Dubois (1999) với sự giảm đáng kể thời gian chiết được trình bày trong bảng 9 (Benitez và Dubois, 1999)

Bảng 9: Quy trình chiết liên tục của Hiệp hội Địa chất Canada (GCS) (Benitez và

oxihydroxit

vô định hình

(F4)

(1) 30 ml NH2OH.HCl 0,25M trong HCl 0,05 M; 60oC; 1,5 giờ

(2) 30 ml NH2OH.HCl 0,25M trong HCl 0,05 M; 60oC; 1,5 giờ

Quy trình của Tessier là một quy trình thông dụng, được rất nhiều tác giả sử dụng trong các nghiên cứu về phân tích dạng kim loại trong đất và trầm tích Các tác giả sau Tessier đã cải tiến một số điểm trong quy trình của Tessier sao cho phù hợp với đối tượng phân tích và kết quả phân tích chính xác hơn Các cải tiến chủ yếu là thay đổi loại và thể tích thuốc thử sử dụng, thay đổi thời gian chiết

Tác giả G.Glosinska [27], J Zerbe [29] đã thay thế MgCl2 1M trong bước chiết dạng trao đổi (F1) bằng NH4OAc 1M Theo tác giả J Zerbe thì việc thay thế này sẽ làm giảm tính mặn của dung dịch chiết, do đó phù hợp hơn với việc định lượng bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) Tác giả J Zerbe cũng thay thế NH4OAc 1M (pH=5) cho NaOAc (pH=5) trong bước chiết dạng liên kết với cacbonat Trong bước chiết này, thể tích thuốc thử sử dụng là 20ml lớn hơn 8ml theo Tessier với mục

đích tránh sự thay đổi pH Quy trình chiết của J Zerbe được trình bày trong bảng 10

Bảng 10: Quy trình chiết liên tục của J Zerbe (1999) [29]

Dạng kim loại Điều kiện chiết (1g mẫu)

Trao đổi (F1) 10 ml NH4OAc 1M (pH = 7), toC phòng, khuấy liên tục trong 1giờ Liên kết với

cacbonat (F2)

20 ml NH4OAc 1M (pH = 5 với HOAc), khuấy liên tục trong 5 giờ,

toC phòng Liên kết với

Gần đây, tác giả Vũ Đức Lợi cùng các cộng sự [5] đã nghiên cứu và lựa chọn một quy trình chiết liên tục của Tessier đã cải tiến để phân tích dạng một số kim loại nặng (Cd, Cu, Ni, Pb, Zn) trong trầm tích thuộc lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy bằng phương pháp AAS Kết quả đánh giá độ chính xác của quy trình chiết trên các mẫu chuẩn cho thấy hiệu suất thu hồi đạt trên 90%, phù hợp với phân tích lượng vết các kim loại trong mẫu môi trường Do đó, trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng quy trình chiết liên tục của Tessier đã cải tiến để phân tích dạng kim loại Cu, Pb, Zn trong mẫu trầm tích tại suối Văn Dương, tỉnh Thái Nguyên (Bảng 11)

Bảng 11: Quy trình chiết liên tục cải tiến của Tessier (Vũ Đức Lợi, 2010 [3])

Dạng kim loại Điều kiện chiết (1g mẫu)

Trao đổi (F1) 10 ml NH4OAc 1M (pH = 7), toC phòng, lắc liên tục trong 1giờ Liên kết với

cacbonat (F2)

20 ml NH4OAc 1M (pH = 5 với HOAc), lắc liên tục trong 5 giờ,

toC phòng Liên kết với

Fe - Mn oxit (F3)

(1) 5 ml HNO3 0,02M + 5ml H2O2 30% (pH = 2 với HNO3),

85oC, khuấy 2 giờ

(2) Thêm 3 ml H2O2 30% (pH = 2 với HNO3), 85oC, khuấy 3 giờ (3) Sau khi làm nguội, thêm 10 ml NH4OAC3,2M trong HNO3 20% khuấy 30 phút, nhiệt độ phòng

Dạng hữu cơ (F4) 10 ml NH4OAc3,2M trong HNO3 20%, lắc 30 phút, nhiệt độ

phòng Cặn dư (F5) Hỗn hợp cường thủy HCl: HNO3 (3:1)

1.4 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội

1.4.1.1 Điều kiện tự nhiên

Khu công nghiệp Sông Công nằm trên địa bàn thị xã Sông Công, tỉnh Thái Nguyên,

có toạ độ trong khoảng từ 210

26’20’’ đến 21032’00’’ vĩ độ Bắc và từ 105043’00’’ đến

105052’30’’ kinh độ Đông Phía Bắc giáp thành phố Thái Nguyên, phía Đông giáp huyện Phú Bình, phía Tây và Nam giáp huyện Phổ Yên Thị xã nằm trên trục Quốc lộ 3, là

vị trí trung chuyển giữa Hà Nội và các tỉnh phía Bắc

Hình 2 Vị trí địa lý thị xã sông Công

Thị xã sông Công

BẢN ĐỒ HÌNH CHÍNH THỊ XÃ SÔNG CÔNG

1.4.1.2 Địa hình, địa mạo

Thị xã Sông Công nằm trong vùng bậc thềm sông Cầu thuộc nhóm đất đồi, tầng đất mỏng phát triển trên đất phù sa cổ, quá trình xói mòn xảy ra mạnh, nhiều nơi trơ sỏi sạn tầng đất mặt hầu như không còn Đất có thành phần cơ giới nhẹ, cấu trúc kém, rời rạc khi khô hạn, kết dính ngập nước, đất chua với độ pH trong khoảng 4-5, nghèo chất dinh dưỡng và năng suất cây trồng thấp

Địa hình Sông Công tương đối bằng phẳng, nằm trên vùng đồi thấp xen kẽ đồng bằng, dốc dần từ Bắc xuống Nam, Tây sang Đông Độ cao trung bình so với mặt nước biển doa động từ 16 đến 18m

Thị xã Sông Công thuộc vùng trung du Bắc Bộ, được dòng sông Công chia thành hai khu vực là phía Đông và phía Tây:

- Khu vực phía Đông: Thuộc nhóm địa hình đồng bằng xen lẫn gò đồi nhỏ và thấp, có diện tích lớn hơn phần phía Tây Độ cao trung bình của khu vực này là 25÷30m, phân bố dọc theo thung lũng sông Bao gồm các đơn vị hành chính là xã Bá Xuyên, xã Tân Quang, phường Lương Châu, phường Mỏ Chè, phường Thắng Lợi, phường Cải Đan, phường Phố Cò

- Khu vực phía Tây: Thuộc nhóm địa hình gò đồi và núi thấp Nhóm cảnh quan này khá đặc trưng cho khu vực chân núi Tam Đảo, địa hình đồi dạng bát úp với độ cao

80 ÷ 100m Một số đồi cao, đỉnh hẹp, độ cao trung bình trên 150m Một số núi thấp có

độ cao trung bình trên 300m phân bố dọc ranh giới phía Tây của thị xã, trên địa bàn hai

xã Bình Sơn và Vinh Sơn Ngoài ra, khu vực này còn có đồng bằng thung lũng nhỏ tập trung chủ yếu ở gần các suối

1.4.1.3 Điều kiện khí hậu, thủy văn

Khu vực thị xã Sông Công có đặc trưng khí hậu của vùng trung du bán sơn địa, chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa Trong năm được chia thành 4 mùa, song chủ yếu chỉ có hai mùa chính rõ rệt: mùa nóng (còn gọi là mùa mưa) từ tháng 5 đến tháng 10, hướng gió chủ đạo là hướng Đông Nam; mùa lạnh (còn gọi mùa khô ) từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, hướng gió chủ đạo là hướng Đông Bắc

Nhiệt độ không khí trung bình hàng năm là: 23,8 oC; Nhiệt độ cao nhất trung bình của tháng nóng nhất: 29,1oC (tháng 7); Nhiệt độ thấp nhất trung bình của tháng lạnh nhất: 16,1oC (tháng 1)

Độ ẩm: Độ ẩm tương đối trung bình tháng của không khí: 81,5%; Độ ẩm tương đối trung bình tháng lớn nhất (tháng 3): 85,3%; Độ ẩm tương đối trung bình tháng thấp nhất (tháng 11): 77,2%

Lượng mưa trên toàn khu vực được phân bổ theo 2 mùa: mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10, lượng mưa tăng dần từ đầu mùa tới giữa mùa đạt tới cực đại vào tháng 7, tháng 8 (tháng nhiều bão nhất trong vùng), mùa khô (ít mưa) từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau

- Lượng mưa trung bình hàng năm: 1720,2 mm

- Số ngày mưa trong năm: 150 - 160 ngày

cũng như sản xuất cho khu công nghiệp và toàn thị xã Lưu vực Sông Công có diện tích

là 951km2, độ cao trung bình là 224m, độ dốc là 27,3%, tổng lượng nước sông trung bình năm khoảng 794.000m3, lưu lượng trung bình năm là 25m3/s và modul dòng chảy năm vào khoảng 26l/s.km2 Sông Công nằm trên vùng có mưa nhiều, nước dâng đột ngột và rút nhanh trong mùa mưa lũ và là nhánh cung cấp nước chủ yếu cho sông Cầu

Bên cạnh đó, trên địa bàn thị xã còn có nhiều nhánh sông, suối là phụ lưu của sông Công như: suối Thu Quang phía Nam xã Vinh Sơn dài trên 4 km, suối Cầu Gáo dài 2,5

km, suối Văn Dương, suối La Đan, Tân Tiến, và hệ thống kênh dẫn từ hồ Núi Cốc chảy qua địa bàn tạo nên mạng lưới sông ngòi phức tạp của thị xã Ngoài ra, thị xã còn có các

hồ, đầm lớn như: hồ Ghềnh Chè (82 ha), hồ Núc Nác (4,5 ha), đầm Cổ Rắn (6,2 ha)

1.4.1.4 Tình hình kinh tế- xã hội khu vực thị xã Sông Công

1/ Điều kiện kinh tế

Kinh tế của thị xã Sông Công liên tục phát triển với mức tăng trưởng khá cao Tốc

độ tăng trường kinh tế bình quân 5 năm (2005-2010) đạt 19,19% trong đó công nghiệp

và xây dựng cơ bản tăng 26,5%; thương mại dịch vụ tăng 17%; nông - lâm nghiệp tăng 3,5% [5] Cơ cấu kinh tế tiếp tục chuyển dịch theo hướng tăng dần tỷ trọng công nghiệp, xây dựng và dịch vụ Tổng giá trị sản xuất năm 2009 (tính theo giá thực tế) đạt 3.956,9 tỷ đồng, trong đó công nghiệp và xây dựng cơ bản là 3.061,9 tỷ đồng; thương mại – dịch vụ là 700 tỷ đồng, nông – lâm nghiệp và thủy sản là 195 tỷ đồng

a) Tình hình sản xuất nông nghiệp

Về trồng trọt: Do diễn biến phức tạp của thời tiết, sâu bệnh phát sinh đã ảnh

hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp tại các địa phương Uỷ ban nhân dân thị xã đã chỉ đạo ngành nông nghiệp phối hợp với các ngành liên quan và Uỷ ban nhân dân các xã, phường triển khai đồng bộ các giải pháp, phấn đấu gieo trồng hết diện tích, thực hiện chăm sóc và bảo vệ cây trồng Tổng sản lượng lương thực cây có hạt ước đạt 17.165 tấn, bằng 104 % kế hoạch tỉnh giao, bằng 100,9 % kế hoạch thị xã, tăng 2 % so với năm 2008; sản lượng một số cây hoa màu đạt khá so với kế hoạch tỉnh giao

Về chăn nuôi: Cuối tháng 4 năm 2009 ngay sau khi phát hiện dịch cúm gia cầm

tái phát ở phường Cải Đan, Ủy ban nhân dân thị xã đã chỉ đạo các cơ quan chức năng

phối hợp, thực hiện nghiêm các biện pháp phòng chống, khoanh vùng và dập dịch kịp

thời tiêu huỷ 19.191 con gia cầm nhiễm dịch và 4.996 quả trứng Công tác tiêm phòng,

kiểm tra vệ sinh thú y, kiểm soát giết mổ được các địa phương triển khai thực hiện tốt;

đàn gia súc, gia cầm phát triển ổn định

b) Sản xuất công nghiệp và thu hút đầu tư

Tổng giá trị sản xuất công nghiệp trên địa bàn năm 2009 (theo giá thực tế) ước

đạt 2.651,9 tỷ đồng, tăng 19,29% so với năm 2008 Trong đó công nghiệp quốc doanh

trung ương 1.009,4 tỷ đồng, tăng 10,13% so với năm 2008; công nghiệp quốc doanh

địa phương 330 tỷ đồng, tăng 26,55% so với năm 2008; công nghiệp có vốn đầu tư

nước ngoài 112,6 tỷ đồng, tăng 5,86% so với năm 2008; công nghiệp, tiểu thủ công

nghiệp địa phương 1.199,9 tỷ đồng, tăng 27,72% so với năm 2008 Thu hút đầu tư trên

địa bàn có nhiều chuyển biến tích cực Tổng số dự án đã thu hút và vận động đầu tư

trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp là 8 dự án, vốn đăng ký đầu tư 473,6 tỷ đồng

c) Hoạt động thương mại - dịch vụ

Hoạt động kinh doanh thương mại, dịch vụ trên địa bàn tiếp tục phát triển Tổng

giá trị sản xuất ước đạt 700 tỷ đồng tăng 19,05% so với năm 2008 [17] Công tác kiểm

tra, kiểm soát thị trường được duy trì góp phần ổn định thị trường, đảm bảo lợi ích cho

người tiêu dùng

2/ Điều kiện xã hội

a) Tình hình dân số

Năm 2010, tổng dân số thị xã là 49840 người, trong đó dân số nam là 25280

người (chiếm 50,7%); nữ là 24 560 người (chiếm 49,3%); dân số khu vực thành thị

26577 người (chiếm 53,3%), khu vực nông thôn 23263 người (chiếm 46,7%) Công tác

dân số và kế hoạch hóa đã được các cấp, các ngành và các địa phương tập trung quan

tâm Chỉ đạo thực hiện tốt chiến dịch chăm sóc sức khoẻ sinh sản, kế hoạch hoá gia

đình tại các xã, phường Năm 2009 tỷ suất sinh thô ước thực hiện 15,60/00, giảm 1,140/00

so với kế hoạch (chỉ tiêu tỉnh giao giảm 0,20

/00); số người sinh con thứ 3 là 17, giảm 7 người so với năm 2008

b) Giáo dục - đào tạo

Triển khai thực hiện tốt các cuộc vận động do Bộ và Sở Giáo dục - Đào tạo phát động Hoàn thành mục tiêu nhiệm vụ năm học 2008 – 2009, triển khai nhiệm vụ năm học 2009 - 2010 Công tác đào tạo, bồi dưỡng cán bộ quản lý, giáo viên các cấp học luôn được quan tâm Thực hiện Đề án kiên cố hoá trường, lớp học và nhà công vụ cho giáo viên, năm 2009 xây dựng được 32 phòng học cao tầng và 35 gian nhà công vụ cho giáo viên Công nhận thêm 4 trường đạt chuẩn quốc gia, trong đó 100% trường Tiểu học đạt trường chuẩn quốc gia mức độ 1 Năm học 2008 - 2009 ngành giáo dục thị xã xếp thứ 3 trong toàn tỉnh

c) Về y tế

Công tác kiểm soát dịch bệnh và thực hiện các chương trình y tế quốc gia được

thực hiện theo kế hoạch Các cơ sở y tế trên địa bàn tiếp tục đầu tư xây dựng cơ sở vật chất, trang thiết bị y tế cùng với đội ngũ thầy thuốc có trình độ đáp ứng ngày càng tốt

hơn nhu cầu chăm sóc sức khoẻ cho nhân dân Tính đến nay toàn thị xã có 5/9 xã,

phường đạt chuẩn quốc gia về y tế xã, tỷ lệ suy dinh dưỡng trẻ em dưới 5 tuổi còn 14,9% giảm 1,6% so với năm 2008 Công tác phòng, chống dịch bệnh đặc biệt là phòng, chống dịch cúm A (H1N1) ở người được triển khai và duy trì thường xuyên Công tác kiểm tra chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm, quản lý các cơ sở hành nghề

y, dược tư nhân được thực hiện theo quy định

d) Công tác lao động và thực hiện chế độ chính sách xã hội

Triển khai thực hiện đồng bộ các chương trình giảm nghèo, giải quyết việc làm

và các chế độ chính sách xã hội Năm 2009 hỗ trợ hộ nghèo xoá được 15 nhà dột nát; xây mới 4 nhà tình nghĩa; tỷ lệ hộ nghèo còn 6,03%, giảm 3,48% so với cuối năm

2008; giải quyết việc làm cho 1.115 lao động, đạt 111,5% kế hoạch; đào tạo nghề cho

698 lao động, đạt 155% kế hoạch Tổ chức thực hiện tốt các hoạt động đền ơn đáp nghĩa, thăm hỏi, tặng quà, cứu trợ, chi trả trợ cấp kịp thời đến các đối tượng người có công và đối tượng thuộc diện chính sách xã hội theo quy định Thực hiện hỗ trợ 30 hộ nghèo về nhà ở theo Quyết định 167 của Thủ tướng Chính phủ, ngân sách thị xã hỗ trợ

242 triệu đồng Tổ chức công tác tuyên truyền giáo dục, phòng chống tệ nạn xã hội đến các xã, phường và các cơ quan, đơn vị trên địa bàn thị xã Năm 2009, đã tổ chức cai nghiện ma tuý tại Trung tâm Giáo dục Lao động Xã hội của tỉnh 10 đối tượng; cai

nghiện tại gia đình 20 đối tượng

Bảng 13 Diện tích, dân số, mật độ dân số 2009

Diện tích (Km 2 )

Số thôn (ấp, bản,

tổ nhân dân)

Dân số trung bình (Người)

1.4.1.5 Hiện trạng hạ tầng kỹ thuật

Trên địa bàn thị xã hệ thống giao thông nội thị xã đã được đầu tư cải tạo và xây

dựng theo quy hoạch, đáp ứng nhu cầu đi lại của người dân trong và ngoài thị xã

- Đường bộ: Đoạn đường Quốc lộ 3 nối Hà Nội với Thái Nguyên chạy qua phía Đông của thị xã Sông Công có chiều dài 7km Hệ thống đường giao thông nội thị đạt tiêu chuẩn cấp một gồm: Đường Cách Mạng Tháng Mười nối từ nhà máy Diezel với Quốc lộ 3 chiều dài toàn tuyến là 6km lộ giới quy hoạch là 41m, đây là tuyến đường chính của khu công nghiệp, các lô nhà máy sẽ được quy hoạch bám sát trục đường này Các lô nhà máy còn lại được tổ chức bám theo các trục đường nhánh dạng xương cá, nhìn chung giao thông nội thị đã đáp ứng được nhu cầu đi lại của người dân Hàng năm thị xã đã phối hợp với ngành chủ quản tiếp tục đầu tư xây dựng hệ thống giao thông của thị xã ngày càng hoàn thiện và đồng bộ hơn như: đường Thống Nhất đoạn từ ngã tư Việt Đức đi trung đoàn 209, đường 262 và nhiều tuyến đường liên xã, phường thực hiện theo nguồn vốn đối ứng từ nguồn thu tiền cấp quyền sử dụng đất

- Đường sắt: Đường sắt Hà Nội - Quán Triều chạy qua phía Nam của thị xã Sông Công, tại ga Lương Sơn có ga hành khách

- Thuỷ lợi: Đảm bảo tưới tiêu phục vụ kịp thời sản xuất nông nghiệp, hàng năm thường xuyên triển khai nạo vét kênh mương nội đồng đạt 100% kế hoạch

- Hệ thống cấp nước: Công ty TNHH một thành viên kinh doanh nước sạch Sông Công được xây dựng từ năm 1978, công suất thiết kế 30.000m3/ ngày đêm Cung cấp nguồn nước sinh hoạt và sản xuất của toàn thị xã

- Hệ thống cấp điện: Nguồn điện cấp cho thị xã được lấy từ lưới điện quốc gia thông qua trạm hạ thế 110/36/6KVA

1.4.1.6 Hiện trạng sử dụng đất trên địa bàn thị xã Sông Công

Thị xã Sông Công thuộc tỉnh Thái Nguyên nằm trong vùng trung du miền núi phía Bắc, địa hình tương đối bằng phẳng xen kẽ nhiều quả đồi bát úp Phần lớn toàn bộ diện tích của thị xã đã được đưa vào sử dụng phục vụ hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, đất ở và vui chơi giải trí của người dân thị xã

Đất trên địa bàn thị xã Sông Công gồm các nhóm chính sau (Bảng 14):