đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong rau xà lách tại vùng trồng rau xã điện minh và điện nam trung huyện điện bàn – tỉnh quảng nam

Những năm gần đây, đánh giá hàm lượng KLN trong đất và rau tại Việt Nam được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu nhưng còn rải rác và tập trung chủ yếu tại các thành phố lớn như Hà Nội,

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG

PHẠM THỊ THÚY NGÀ

ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG TRONG RAU XÀ LÁCH TẠI VÙNG TRỒNG RAU

XÃ ĐIỆN MINH VÀ ĐIỆN NAM TRUNG

HUYỆN ĐIỆN BÀN – TỈNH QUẢNG NAM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đà Nẵng – Năm 2015

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG

PHẠM THỊ THÚY NGÀ

ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG TRONG RAU XÀ LÁCH TẠI VÙNG TRỒNG RAU

XÃ ĐIỆN MINH VÀ ĐIỆN NAM TRUNG

HUYỆN ĐIỆN BÀN – TỈNH QUẢNG NAM

Chuyên ngành: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN – MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn: ThS ĐOẠN CHÍ CƯỜNG

Đà Nẵng – Năm 2015

LỜI CAM ĐOAN

công bố trong bất kỳ công trình nào khác

LỜI CẢM ƠN

của thầy Đoạn Chí Cường thuộc khoa Sinh – Môi trường, trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng Cảm ơn thầy đã hướng dẫn và sửa chữa để tôi hoàn thiện bài báo cáo khóa luận

Môi trường trong quá trình nghiên cứu và của người dân hai thôn Điện Minh và Điện Nam Trung trong quá trình khảo sát, lấy mẫu Tôi cũng cảm ơn gia đình và các bạn lớp 11CTM và 12CTM đã ủng hộ, giúp đỡ tôi trong những lúc khó khăn

để hoàn thành đề tài này

Phạm Thị Thúy Ngà

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu đề tài 2

2.1 Mục tiêu tổng quát 2

2.2 Mục tiêu cụ thể 2

3 Bố cục khóa luận 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI VÙNG NGHIÊN CỨU 3

1.2 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA RAU XÀ LÁCH 5

1.3 ĐẶC ĐIỂM TÍNH CHẤT MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG 7

1.3.1 Đặc điểm chung 7

1.3.2 Các dạng của KLN trong đất 8

1.3.3 Nguồn gốc phát sinh KLN trong đất 9

1.3.4 Đặc trưng và độc tính của một số KLN trong đất 10

1.3.5 Cơ chế hấp thụ KLN của thực vật 16

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 18

1.4.1 Một số nghiên cứu về đánh giá hàm lượng KLN trong đất và trong rau xà lách 18

1.4.2 Một số nghiên cứu về đánh giá rủi ro sức khỏe 22

1.5 CÁC LOẠI HÓA CHẤT BVTV THƯỜNG SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT RAU 24

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG – NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU 25

2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 25

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 25

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

2.3.1 Phương pháp hồi cứu số liệu 26

2.3.2 Phương pháp thu mẫu, xử lý và bảo quản mẫu đất 26

2.3.3 Phương pháp thu mẫu, xử lý và bảo quản mẫu rau 28

2.3.4 Phương pháp vô cơ hóa mẫu và phân tích mẫu 28

2.3.5 Phương pháp xác định pH của đất 29

2.3.6 Phương pháp xác định độ dẫn điện (EC) 30

2.3.7 Phương pháp xác định chất hữu cơ (OM) 30

2.3.8 Phương pháp xử lý số liệu 31

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 34

3.1 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM LÝ HÓA CỦA MÔI TRƯỜNG ĐẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 34

3.2 ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM KLN TRONG ĐẤT BẰNG CHỈ SỐ PLI 42

3.3 HÀM LƯỢNG KLN TRONG RAU XÀ LÁCH 45

3.3.1 Hàm lượng KLN trong phần ăn được (lá) 45

3.3.2 Hàm lượng KLN trong phần không ăn được (thân + rễ) 52

3.4 KHẢ NĂNG TÍCH LŨY KLN CỦA RAU XÀ LÁCH 54

3.5 ĐÁNH GIÁ RỦI RO SỨC KHỎE CỦA CÁC KLN TRONG RAU XÀ LÁCH BẰNG CHỈ SỐ HRI 56

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60

1 KẾT LUẬN 60

2 KIẾN NGHỊ 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

PHỤ LỤC 70

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Protection Agency)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Giá trị dinh dưỡng trong 100g rau xà lách 6

Bảng 1.2 Danh mục hóa chất bảo vệ thực vật sử dụng trong sản xuất rau 24

Bảng 2.1 Tọa độ khu vực lấy mẫu 27

Bảng 2.2 Phân loại đất ô nhiễm dựa vào CF 32

Bảng 3.1 Giá trị pH, EC, chất hữu cơ của đất và hàm lượng các KLN trong đất 35

Bảng 3.2 Một số nghiên cứu về hàm lượng KLN trong đất 38

Bảng 3.3 Hệ số CF và chỉ số PLI của các KLN vùng trồng rau xã Điện Minh 42

Bảng 3.4 Hệ số CF và chỉ số PLI của các KLN vùng trồng rau xã Điện Nam Trung 43

Bảng 3.5 Một số nghiên cứu về sử dụng chỉ số PLI để đánh giá chất lượng đất 44 Bảng 3.6 Hàm lượng KLN trong phần ăn được (lá) (mg/kg) 46

Bảng 3.7 Một số nghiên cứu về hàm lượng KLN trong lá rau xà lách 47

Bảng 3.8 Hàm lượng KLN trong phần không ăn được (mg/kg) 52

Bảng 3.9 Hệ số vận chuyển KLN của rau xà lách 55

Bảng 3.10 Giá trị DIM và chỉ số HRI của các KLN đối với nam và nữ tại xã Điện Minh và xã Điện Nam Trung 57

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ khu vực nghiên cứu 4

Hình 2.1 Rau xà lách khu vực nghiên cứu 25

Hình 2.2 Bản đồ vị trí thu mẫu tại hai vùng trồng rau 27

Hình 3.1 Hàm lượng Cu và Zn trong đất 39

Hình 3.2 Hàm lượng Cr và Pb trong đất 40

Hình 3.3 Hàm lượng Cu và Zn trong lá 48

Hình 3.4 Hàm lượng Cr và Cd trong lá 50

Hình 3.5 Hàm lượng Pb trong lá 51

Hình 3.6 Hàm lượng Cu, Zn, Cr, Cd và Pb trong thân và rễ 53

Hình 3.7 Giá trị TFĐR và TFRL của các KLN trong rau xà lách 56

Hình 3.8 Giá trị HRI của các KLN đối với nam và nữ tại xã Điện Minh 58 Hình 3.9 Giá trị HRI của các KLN đối với nam và nữ tại xã Điện Nam Trung.59

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Điện Bàn là huyện phát triển nhất của tỉnh Quảng Nam, với khu công nghiệp Điện Nam - Điện Ngọc và khu thị xã Vĩnh Điện sầm uất Trong những năm trở lại đây, kinh tế - xã hội Điện Bàn đã có những bước phát triển mạnh và vững chắc Cùng với sự phát triển của công nghiệp, dịch vụ, nông nghiệp địa phương cũng có những thay đổi đáng kể, người dân chuyển đổi từ sản xuất cây

trong đó phải kể đến hai vùng chuyên canh rau lớn nhất huyện là cánh đồng rau tại xã Điện Minh và xã Điện Nam Trung Rau xà lách là loại rau được người dân tại hai vùng này trồng quanh năm, phục vụ nhu cầu tiêu thụ của địa phương và

cung cấp cho các khu vực lân cận

Tuy nhiên, để đáp ứng năng suất và chất lượng sản phẩm cao của phương thức nông nghiệp thâm canh này, cần phải sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật thường xuyên với số lượng nhiều KLN (Zn, Cu, Mn, Cd…) trong các loại hóa chất này dễ dàng xâm nhập vào đất, được thực vật hấp thụ và thông qua chuỗi thức ăn tích lũy trong cơ thể người gây nên nhiều tác hại nghiêm trọng

Những năm gần đây, đánh giá hàm lượng KLN trong đất và rau tại Việt Nam được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu nhưng còn rải rác và tập trung chủ yếu tại các thành phố lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, trong khi đó chưa có nghiên cứu nào được thực hiện tại các vùng trồng rau của huyện Điện Bàn Đặc biệt đánh giá rủi ro sức khỏe do sử dụng rau bị nhiễm chất độc trong nước hầu như chưa có nghiên cứu sâu rộng và cụ thể

Vì vậy, nghiên cứu này được thực hiện nhằm đánh giá hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất cũng như trong rau xà lách được trồng tại vùng chuyên canh rau

xã Điện Minh và xã Điện Nam Trung, huyện Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam

Phân tích và đánh giá hàm lượng của kim loại nặng trong đất

Phân tích và đánh giá hàm lượng của kim loại nặng trong rau xà lách

3 Bố cục khóa luận

Khóa luận này ngoài hai phần Mở đầu và Kết luận, còn có ba chương Trong đó:

Chương 1 Tổng quan tài liệu

Chương 2 Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 Kết quả và bàn luận

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI VÙNG NGHIÊN CỨU

Điện Bàn là huyện đồng bằng ven biển phía bắc của tỉnh Quảng Nam, cách thành phố Tam Kỳ 48 km về phía bắc, cách thành phố Đà Nẵng 25 km về phía nam Phía bắc giáp huyện Hòa Vang và quận Ngũ Hành Sơn (thành phố Đà Nẵng), phía nam giáp huyện Duy Xuyên, phía đông nam giáp thành phố Hội An, phía đông giáp biển Đông, phía tây giáp huyện Đại Lộc Trong những năm trở lại đây, kinh tế - xã hội Điện Bàn đã có những bước phát triển mạnh và vững chắc, tốc độ tăng trưởng kinh tế phát triển khá cao ở ngành công nghiệp và dịch

vụ, làm cơ cấu lao động chuyển đổi nhanh theo hướng công nghiệp - dịch vụ - nông nghiệp (36.7% – 34.1% – 29.2%) [2] Mặc dù vậy nhưng nông nghiệp địa phương vẫn chiếm tỷ lệ cao và có nhiều thay đổi đáng kể, từ nông nghiệp chủ yếu thâm canh lúa nước, hiện nay người dân đang chuyển sang trồng các loại rau màu theo hướng chuyên canh mang lại thu nhập ổn định, góp phần vào việc cải thiện sinh kế và đời sống hằng ngày (với diện tích trồng rau hằng năm năm 2013

là 3,273.47 hecta, chiếm 36.85% đất canh tác của toàn huyện), trong đó phải kể đến hai cánh đồng rau tại xã Điện Minh và xã Điện Nam Trung

429.62 ha, trong đó đất trồng lúa chiếm 303.77 ha, đất trồng cây hằng năm chiếm 46.73 ha Năm 2013, tổng diện tích đất trồng rau các loại của xã là 174.40

ha, với sản lượng thu được 1,635.85 tấn [2] Cánh đồng rau của xã nằm ở thôn Khúc Lũy, đây là thôn có một nhánh của sông Thu Bồn chảy qua, tạo nên bãi bồi ven sông màu mỡ, thích hợp cho sản xuất nhiều loại rau Tại đây có khoảng 350

hộ thì có đến 2/3 số hộ trong thôn sản xuất rau theo hướng chuyên canh, gồm các loại rau như cải xanh, mồng tơi, xà lách, ớt, dền đỏ

Hình 1.1 Bản đồ khu vực nghiên cứu

Điện Nam Trung cũng là 1 xã của Điện Bàn, với diện tích tự nhiên là 8.04

trong đó đất trồng lúa chiếm 141.98 ha, đất trồng cây hằng năm chiếm 118.52

ha Tổng diện tích đất trồng rau các loại là 266 ha, với sản lượng thu được 2,253.63 tấn/năm, đứng thứ hai trong toàn huyện năm 2013 [2] Vùng chuyên canh rau của xã nằm ở thôn 8B, vùng rau này nằm dọc bên bờ sông Vĩnh Điện, hằng năm được bồi tụ lượng phù sa đáng kể tạo nên bãi bồi đất trống phù hợp để canh tác các loại cây trồng ngắn ngày Thôn 8B có 255 hộ gia đình thì có trên

200 hộ chuyên trồng cây rau màu, rau thực phẩm mang lại thu nhập cao, chủ yếu

là các loại rau như rau đắng, tần ô, xà lách, cải ngọt, hành ngò cùng nhiều loại rau gia vị khác

Với sự phát triển kinh tế của huyện Điện Bàn cùng với việc xây dựng nhiều các khu dân cư, khu công nghiệp, quỹ đất nông nghiệp của huyện Điện Bàn ngày càng thu hẹp dần qua các năm (với diện tích năm 2011 là 10,131.37 ha đến năm 2013 là 10,006.93 ha) trong khi sản lượng rau thu được ngày càng tăng (năm 2011 là 26,557.88 tấn đến năm 2013 là 38,999.25 tấn) [1, 2], điều này đồng nghĩa với việc tác động đến môi trường đất nhiều hơn như quá trình canh tác sử dụng phân bón và thuốc trừ cỏ để tăng năng suất thu hoạch Xà lách là loài cây thực phẩm được người dân trồng quanh năm để phục vụ cho nhu cầu tiêu thụ của địa phương và các khu vực lân cận, tuy nhiên quá trình canh tác loại rau này cần nhiều giai đoạn bón phân (bón lót, bón thúc) với các loại phân khác nhau (Ure, NPK, Super Lân) và các loại thuốc BVTV để hạn chế sâu bệnh hại (sâu xanh, ốc sên, bệnh thối nhũn thân cây, bệnh chết cây con), do vậy tác động đến chất lượng đất không nhỏ và gây hại cho người tiêu thụ với rau tồn dư các loại hóa chất này

1.2 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA RAU XÀ LÁCH

thuộc chi Rau diếp (Lactuca), họ Cúc (Asteraceae hay Compositae), bộ Cúc

(Asterales) [5] Tên nước ngoài là lettuce

Xà lách là cây thảo sống 1 – 2 năm, có thân thẳng hình trụ Lá mọc ngay

từ gốc thân, càng lên càng nhỏ dần, lá ở gốc có cuống còn lá ở thân không cuống Khác với các thứ xà lách khác là lá không cuộn bắp và lá mềm nhẵn, màu xanh thẫm Cụm hoa gồm nhiều đầu hoa hợp lại thành chuỳ kép, mỗi đầu có 10 – 24 hoa dạng lưỡi nhỏ màu vàng, ra hoa tháng 3 – 4 Quả bế hình trái xoan dẹp,

Xà lách vốn xuất xứ từ châu Âu, được nhập vào trồng ở nước ta Hiện ta

có các chủng như xà lách vàng, xà lách xanh, xà lách ngõ và xà lách lưỡi hổ So với các thứ rau cùng loài, xà lách có đầu lá cao hơn, xương lá thẳng và cứng hơn, đồng thời có khả năng chịu nhiệt tốt hơn, có thể trồng sớm muộn được

1 http://www.thaythuoccuaban.com/vithuoc/xalach.htm

Cây xà lách thích hợp trong khoảng nhiệt độ từ 15 – 20oC vào ban ngày

và đêm lạnh Ánh sáng ngày từ 10 – 12 giờ rất thuộc lợi để đạt năng suất cao Độ

ẩm thích hợp của đất từ 70 – 80% Bộ rễ của xà lách yếu, lá mỏng do đó ưa trồng trên đất giàu dinh dưỡng, tơi xốp, khả năng giữ nước tốt [15] Xà lách không chịu được hạn và đất chua, yêu cầu pH từ 5.8 – 6.5 Về nhu cầu dinh dưỡng khoáng, xà lách thuộc loại rau hút ít chất dinh dưỡng Sau khi trồng 28 – 40 ngày

có thể thu hoạch, do đó cần các loại phân dễ tiêu [16]

Bảng 1.1 Giá trị dinh dưỡng trong 100g rau xà lách

mì kẹp, hăm-bơ-gơ và nhiều món ăn khác, hoặc nấu chín như trong các món

ăn Trung Quốc Xà lách có vị đắng, tính lạnh, có tác dụng bổ gân cốt, lợi cho tạng phủ, thông kinh mạch, lợi khí làm thông miệng, sáng mắt, dễ ngủ và giải độc rượu Nó cũng được làm thuốc thông sữa, thông tiểu, sát trùng Ở Ấn Ðộ, người ta dùng xà lách làm thuốc gây buồn ngủ trong bệnh viêm khí quản, hen suyễn, còn dùng ngoài trị bỏng và loét nhức nhối

1.3 ĐẶC ĐIỂM TÍNH CHẤT MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG

1.3.1 Đặc điểm chung

thể tồn tại trong khí quyển (dạng hơi), thuỷ quyển (các muối hoà tan), địa quyển (dạng rắn không tan, khoáng, quặng ) và sinh quyển (trong cơ thể con người, động thực vật) Cũng như nhiều nguyên tố khác, các KLN có thể cần thiết cho sinh vật cây trồng hoặc động vật, hoặc không cần thiết Những kim loại cần thiết cho sinh vật nhưng chỉ có nghĩa “cần thiết ở một hàm lượng nhất định nào đó, nếu ít hơn hoặc nhiều hơn thì lại gây tác động ngược lại” Những kim loại không cần thiết, khi vào cơ thể sinh vật ngay cả ở dạng vết (rất ít) cũng có thể gây tác động độc hại Với quá trình trao đổi chất, những kim loại này thường được xếp loại độc

KLN trong môi trường thường không bị phân huỷ sinh học mà tích tụ trong sinh vật, tham gia chuyển hoá sinh học tạo thành các hợp chất độc hại hoặc

ít độc hại hơn Chúng cũng có thể tích tụ trong hệ thống phi sinh học (không khí, đất nước, trầm tích) và được chuyển hoá nhờ sự biến đổi của các yếu tố vật lý và hoá học như nhiệt độ áp suất dòng chảy, oxy, nước

Ảnh hưởng sinh học và hoá học của KLN trong môi trường còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ hoà tan của các muối, tính oxy khử, khả năng tạo phức

và khả năng tích tụ sinh học Một số hợp chất kim loại có tính oxy hoá mạnh sẵn sàng tham gia các phản ứng trao đổi tạo nên các chất mới Các dẫn xuất của N, S

dễ kết hợp với các cacbua KLN (Zn2+, Co2+, Mn2+, Fe2+ ) tạo thành các phức chất bền vững Một số KLN lại có thể tạo nên các bậc oxy hoá khác nhau bền vững trong điều kiện môi trường để tham gia phản ứng oxi hoá khử chuyển hoá

sinh học với thành phần trong cơ thể sống tạo nên các hợp chất cơ - kim loại

hại

Các KLN không phân bố đều trong các thành phần môi trường cũng như ngay cả trong một thành phần môi trường cho nên hàm lượng KLN ở một số khu vực địa phương thường rất có ý nghĩa trong quá trình tuần hoàn của kim loại Một số KLN tồn tại trong nước ở dạng hoà tan nhưng cũng có nhiều KLN lại tạo thành trong nước ở dạng khó hoà tan và tham gia vào các chuyển hoá sinh học Trong đáy biển có nhiều mỏ quặng kim loại (ví dụ Mangan ) [6]

1.3.2 Các dạng của KLN trong đất

Khi nghiên cứu sự tích luỹ của KLN trong đất mà chỉ xem xét hàm lượng tổng số thì chưa thể đánh giá đúng độ độc của chúng đối với cây trồng cũng như chiều hướng biến đổi của chúng ở trong đất Chúng có thể tồn tại ở nhiều dạng khác nhau nhưng chủ yếu ở các dạng sau đây: dạng linh động, liên kết với hữu

cơ, liên kết với gốc cacbonat, với oxit sắt, với oxit mangan và dạng còn lại [8]

- Dạng linh động: các KLN được hấp phụ trên bề mặt các hạt đất (hạt sét, các oxit sắt và oxit mangan bị solvat hoá, các axit mùn) Đây là dạng mà cây trồng

dễ hấp thu trong quá trình hút dinh dưỡng và nước vào cơ thể

trong đất Sự tồn tại và liên kết của các dạng này phụ thuộc rất nhiều vào pH của đất cũng như lượng cacbonat trong đất

- Dạng liên kết oxit sắt, oxit mangan: dạng này dễ hình thành do các oxit sắt và oxit mangan tồn tại trong đất như kết von đá ong, vật liệu gắn kết giữa các hạt đất Các oxit này là những chất loại bỏ rất tốt các KLN nhờ quá trình nhiệt động học không ổn định dưới điều kiện khử

- Dạng liên kết với chất hữu cơ: KLN liên kết với các chất hữu cơ khác nhau trong đất như: sinh vật đất, sản phẩm phân giải của chất hữu cơ, chất hữu cơ bao phủ bên ngoài hạt đất… Do đặc tính tạo phức và peptiz hoá của các chất hữu cơ làm cho các kim loại tích luỹ lại trong đất (các chất hữu cơ bị oxy hoá, phân giải dẫn đến sự giải phóng các KLN vào đất)

- Dạng còn lại: bao gồm các KLN nằm trong cấu trúc tinh thể của các khoáng vật nguyên sinh và thứ sinh Dạng này rất khó giải phóng ra môi trường dưới các

điều kiện tự nhiên bình thường Do tác dụng của các quá trình phong hoá, đặc biệt là phong hoá hoá học và phong hoá sinh học mà các KLN dần dần được giải phóng ra môi trường đất

1.3.3 Nguồn gốc phát sinh KLN trong đất

Kim loại trong đất ban đầu một phần được sinh ra từ các quá trình hoạt động địa hoá của khoáng vật mẹ và đi vào đất thông qua quá trình phong hoá hoá học Tuy nhiên, với quá trình phong hoá hoá học thì lượng kim loại đi vào đất là không đáng kể mà chủ yếu kim loại đi vào đất là do các hoạt động sản xuất của con người [8] Các hoạt động đó bao gồm:

- Hoạt động sản xuất công nghiệp

+ Công nghiệp nhựa: Co, Cr, Cd, Hg

+ Công nghiệp dệt: Zn, Al, Ti, Sn

+ Công nghiệp sản xuất vi mạch: Cu, Ni, Cd, Zn, Sb

+ Bảo quản gỗ: Cu, Cr, As

+ Mỹ nghệ: Pb, Ni, Cr

- Hoạt động sản xuất nông nghiệp

+ Sử dụng phân bón hoá học: As, Cd, Mn và Zn trong một số phân phốt phát + Sử dụng phân chuồng: As, Cu, As, Zn

+ Sử dụng hoá chất BVTV: Cu, Mn và Zn trong thuốc trừ nấm, As và Pb trong thuốc sử dụng đối với cây ăn quả

+ Nước tưới: có thể thải ra Cd, Pb, Se

- Hoạt động khai khoáng quặng chứa kim loại

+ Đào, xới và cặn thải - nhiễm bẩn thông qua phong hoá, xói mòn do gió thải

ra As, Cd, Hg, Pb Cặn thải khếch tán do sông - trầm tích trên đất do lũ, nạo vét sông… thải ra As, Cd, Hg, Pb

+ Vận chuyển trong quá trình tuyển quặng - vận chuyển theo gió lên trên đất thải ra As, Cd, Hg, Pb Khai khoáng - nhiễm bẩn do bụi thải ra As, Cd, Hg, Pb,

Sb, Se

+ Công nghiệp sắt thép: Cu, Ni, Pb

- Do trầm tích từ không khí

+ Nguồn từ đô thị và khu công nghiệp, bao gồm chất thải, thiêu huỷ cây trồng: Cd, Cu, Pb, Sn, Hg, V

+ Công nghiệp luyện kim: As, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb

+ Khói linh động: Mo, Pb cùng với Br, Cl và V

+ Đốt cháy xăng, dầu (bao gồm các trạm xăng): As, Pb, Sb, Se, U, Zn và Cd

- Kim loại từ rác thải

+ Bùn cặn: Cd, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, V, Zn

+ Rửa trôi từ đất: As, Cd, Fe, Pb

+ Phế thải: Cd, Cr, Cu, Pb, Zn

+ Đốt rác, bụi than: Cu và Pb

1.3.4 Đặc trưng và độc tính của một số KLN trong đất

Ngày nay, với tốc độ phát triển mạnh mẽ của công nghiệp và hình thành nhiều thành phố lớn, vấn đề ô nhiễm ngày càng trở nên nghiêm trọng Khói từ nhà máy, từ hoạt động giao thông làm ô nhiễm bầu khí quyển Nước thải từ các nhà máy, khu dân cư làm ô nhiễm nguồn nước Phế thải từ các khu công nghiệp, các làng nghề và việc sử dụng phân bón hoá học, bùn thải, thuốc BVTV trong nông nghiệp làm ô nhiễm nghiêm trọng nguồn tài nguyên đất Tất cả những nguồn gây ô nhiễm này đều là nguyên nhân của sự tích tụ quá mức hàm lượng KLN trong đất và nước

Với sự tích tụ quá mức lượng KLN trong môi trường đất đã làm cho thảm thực vật trên mặt đất bị mất đi, nhiều loài không thể sống được ở những vùng đất chứa lượng KLN quá cao Đất giảm lượng tích luỹ mùn và trở nên chặt hơn, nghèo dinh dưỡng hơn Các KLN tích luỹ trong đất từ đó đi vào nông sản, thực phẩm và theo chuỗi thức ăn KLN trong đất sẽ được tích tụ trong thực vật và vào

cơ thể con người Nếu cơ thể con người tích tụ lượng KLN càng lớn sẽ gây ra nhiều loại bệnh nguy hiểm ảnh hưởng tới sức khoẻ và tính mạng của con người [8]

a Chì (Pb) và độc tính của chì

huỷ trong đất từ 800 - 6000 năm Ở trong đất, Pb thường nằm ở dạng phức chất bền với các anion (CO3 ; Cl-, SO3 , PO43-) Trong môi trường trung tính

Theo một số tác giả, phản ứng cacbonat hoá hoặc đất trung tính sự ô nhiễm Pb được hạn chế Sự tăng độ chua có thể làm tăng độ hoà tan của Pb và sự giảm

độ chua thường tăng sự tích luỹ của Pb do kết tủa Chì bị hấp phụ trao đổi chiếm tỷ lệ nhỏ (< 5%) hàm lượng Pb có trong đất Chì cũng có khả năng kết

đất chì có tính độc cao, hạn chế hoạt động của các vi sinh vật và tồn tại khá bền vững dưới dạng phức hệ với các chất hữu cơ

nguồn gốc hữu cơ hoặc khoáng sét Khả năng hấp thu chì tăng dần theo thứ

tự sau: montmorillonit < axit humic < kaolinit < allophane < ôxyt Sắt Khả

hoà tan của Pb trong đất tăng lên do quá trình axit hoá trong đất chua [18]

Hàm lượng chì trung bình trong đất tự nhiên ở vào khoảng 10 – 40 µg/g, phụ thuộc vào hàm lượng chì trong đá mẹ Đối với đất bị ô nhiễm, hàm lượng chì cao hơn và phụ thuộc vào khoảng cách tới nguồn gây ô nhiễm Chì được phát thải từ các nguồn gây ô nhiễm có khuynh hướng tích lũy một cách tự nhiên trong lớp đất mặt, với độ sâu từ 0 – 15 cm Do đó, ở những vùng đất bị ô nhiễm, hàm lượng chì trong lớp đất mặt thường cao hơn so với lớp đất bên dưới

- Đối với cây trồng: sự dư thừa Pb cũng sẽ gây độc cho cây trồng khi hàm lượng

Pb trong đất quá cao

- Đối với con người: khi ăn phải một lượng Pb 25 – 30 g, nạn nhân thoạt tiên có

thể thấy vị ngọt rồi chát, nghẹn ở cổ, nôn ra chất trắng, đau bụng dữ dội, mạch yếu, tê chân tay, co giật và tử vong Khi cơ thể tích luỹ một lượng Pb đáng kể sẽ dần dần xuất hiện các biểu hiện nhiễm độc như hơi thở hôi, sưng lợi với viền đen

ở lợi, da vàng, đau bụng dữ dội, táo bón, đau khớp xương, bại liệt chi trên, mạch yếu, nước tiểu ít, thường gây sảy thai ở phụ nữ có thai [8]

b Cadimi (Cd) và độc tính của cadimi

ngoài ra Cd có thể tồn tại dạng phức như CdCl+, CdHNO3+, CdHCl-, CdCl4-,

nếu đất chứa nhiều Fe, Al, Mn, chất hữu cơ thì Cd lại bị chúng liên kết làm giảm khả năng linh động của Cd Trong đất trung tính hoặc kiềm do bón vôi, Cd

trao đổi chiếm 20 - 40%, dạng các hợp chất cacbonat là 20%, hyđrôxyt và ôxyt là 20%, phần liên kết các hợp chất hữu cơ chiếm tỷ lệ nhỏ

Quá trình hấp phụ Cd trong đất xảy ra khá nhanh, 80% Cd đưa vào đất

bị hấp phụ trong vòng 10 - 15 phút và 100% trong vòng 1 giờ Khả năng hấp phụ Cd của các chất trong đất giảm dần theo thứ tự: hyđrôxyt và ôxyt sắt, nhôm, halloysit > allphane > kaolinit > axit humic > montmorillonit [18]

- Đối với cây trồng: rau diếp, cần tây, củ cải, cải bắp có xu hướng tích luỹ Cd

khá cao, trong khi đó củ khoai tây, bắp, đậu tròn, đậu dài được tích luỹ một số lượng Cd nhiều nhất trong các loại thực phẩm, lá cà chua được tìm thấy tích luỹ

Cd khoảng 70 lần so với lá cà rốt trong cùng biện pháp trồng trọt giống nhau Trong cây đậu nành, 2% Cd được tích luỹ hiện diện trong lá và 8% ở chồi Cd trong mô cây thực phẩm là một yếu tố quan trọng trong việc giải quyết sự tích luỹ Cd trong cơ thể con người Sự tập trung Cd trong mô thực vật có thể gây ra thông tin sai lệch của quần thể

- Đối với con người: Cd trong môi trường thường không độc hại nhiều nhưng

nguy hại chính đối với sức khoẻ con người là từ sự tích tụ mãn tính của nó ở trong thận Ở đây, nó có thể gây ra rối loạn chức năng nếu tập trung ở trong thận lên trên 200 mg/kg trọng lượng tươi Nhiều công trình cho thấy Cd gây chứng

bệnh loãng xương, nứt xương, sự hiện diện của Cd trong cơ thể sẽ khiến việc cố định Ca trở nên khó khăn Những tổn thương về xương làm cho người bị nhiễm độc đau đớn ở vùng xương chậu và hai chân Thức ăn là con đường chính mà Cd đi vào cơ thể, nhưng việc hút thuốc lá cũng là nguồn ô nhiễm KLN, những người hút thuốc lá có thể thấm vào cơ thể lượng Cd dư thừa từ 20 – 35 μgCd/ngày [8]

c Đồng (Cu) và độc tính của đồng

Đồng là một kim loại có màu vàng ánh đỏ, có độ dẫn điện và độ dẫn nhiệt cao (trong số các kim loại nguyên chất ở nhiệt độ phòng chỉ có bạc có độ dẫn điện cao hơn) Đồng có thể được tìm thấy như là đồng tự nhiên hoặc trong dạng khoáng chất Các khoáng chất chẳng hạn như cacbonat azurit

cây Cu chủ yếu tham gia liên kết với các chất hữu cơ có trong chất nguyên sinh Hàm lượng đồng trong cây biến động từ 5 – 20 ppm Thời kỳ cây con hàm lượng đồng trong cây là cao nhất, sau đó giảm dần trong suốt quá trình sinh trưởng và phát triển Cu có vai trò trong trao đổi nitơ, hơn 70% đồng trong cây

là ở trong các phân tử diệp lục tố, nó có vai trò quan trọng trong quá trình đồng hóa của cây Đồng xúc tiến cho quá trình hình thành vitamin A, protein và trao đổi hydrat cacbon trong cây Cây trồng thiếu Cu thường có tỷ lệ quang hợp bất thường, quá trình oxit hoá acid acorbic bị chậm Triệu chứng thiếu đồng xuất hiện đầu tiên ở các loại lá non trên ngọn trong thời kỳ đẻ nhánh, nảy chồi Ban đầu các lá non trên ngọn chuyển màu vàng trắng, lá non xoắn lại, khô dần, cây lùn Ngoài những ảnh hưởng do thiếu Cu, thì việc thừa Cu cũng xảy ra những biểu hiện ngộ độc mà chúng có thể dẫn tới tình trạng cây chết Lý do của việc này là do dùng thuốc diệt nấm, thuốc trừ sâu, đã khiến cho chất liệu Cu bị cặn lại trong đất từ năm này qua năm khác, ngay cả bón phân Sulfat Cu cũng gây tác hại tương tự

- Đối với con người: tổng hàm lượng đồng trong cơ thể người khoảng 100 – 150

mg Đồng là một thành phần cần thiết cho cơ thể do thức ăn đưa vào hàng ngày

từ 0.033 đến 0.05 mg/kg thể trọng Liều lượng đồng chấp nhận hàng ngày cho người là 0.5 mg/kg thể trọng Đồng không gây ngộ độc tích luỹ, nhưng nếu ăn phải một lượng lớn muối đồng, thì bị ngộ độc cấp tính Triệu trứng biểu hiện ngay như nôn nhiều và như vậy sẽ làm thoát ra ngoài phần lớn đồng ăn phải Cũng vì vậy mà ít thấy trường hợp chết người do bị ngộ độc đồng Cu là thành phần của nhiều enzyme oxy hóa như cytochrome oxidase, superixode dismutase, tyrosinase, amine oxidase… Trong máu, Cu sẽ gắn với ceruloplasmin để tham

gan Thiếu đồng dẫn đến thiếu máu, da tái nhợt, chậm phát triển trí tuệ [8]

d Kẽm (Zn) và độc tính của kẽm

Kẽm là một kim loại hoạt động trung bình có thể kết hợp với oxy và các

á kim khác, có phản ứng với axit giải phóng hydro Trạng thái oxy hóa phổ biến của Zn là +2 Kẽm là kim loại được sử dụng phổ biến thứ 4 trên thế giới sau sắt, nhôm, đồng tính theo lượng sản xuất hàng năm Kẽm là nguyên tố phổ biến thứ 23 trong vỏ Trái Đất Các loại khoáng chất nặng nhất có xu hướng chứa khoảng 10% sắt và 40 - 50% kẽm [18]

- Đối với cây trồng: hàm lượng Zn trong các loại cây trồng biến động rất rộng

từ 1 - 10000 ppm tính theo hàm lượng chất khô Trong cây, rễ là bộ phận có hàm lượng kẽm cao nhất, sau đó là lá và thấp nhất là ở thân và cành Hàm lượng kẽm ở phần non của cây thường cao hơn ở những phần già Kẽm đóng vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp acid nucleic (ARN) và protein Thiếu Zn sự tổng hợp ARN giảm do ức chế sinh tổng hợp protein trong cây Triệu chứng thiếu Zn thể hiện rõ nhất trên lá, chủ yếu trên các lá non đã trưởng thành hoàn toàn Lá chuyển màu xanh lục nhạt, vàng nhạt hoặc xuất hiện những đốm bạc trắng ở phần giữa của lá Thiếu Zn làm sự hồi xanh chậm lại, cây còi cọc, cây hơi lùn, lá nhỏ bị xù ra và thường có xọc màu trắng ở giữa các

lá non Sự dư thừa Zn gây độc đối với cây trồng khi Zn tích tụ trong đất quá cao Dư thừa Zn cũng gây ra bệnh mất diệp lục Sự tích tụ Zn trong cây quá nhiều gây một số mối liên hệ đến mức dư lượng Zn trong cơ thể người và góp phần phát triển thêm sự tích tụ Zn trong môi trường mà đặc biệt là môi trường đất

- Đối với con người: Zn là thành phần tự nhiên của thức ăn và cần thiết cho

đời sống con người Tổng lượng Zn trong cơ thể xấp xỉ là 2 - 4 g Một khẩu phần mẫu cung cấp hàng ngày từ 0.17 đến 0.25 mgZn/kg thể trọng Hàm lượng

Zn được quy định giới hạn trong thức ăn (từ 5 đến 10 ppm) không ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng Zn cũng là thành phần của nhiều enzyme như alcohol dehrydrogenase, lactate dehydrogenase, glutamate dehydrogenase Sự thiếu hụt Zn trong cơ thể gây ra các triệu chứng như bệnh liệt dương, teo tinh hoàn, mù màu, viêm da, bệnh về gan và một số triệu chứng khác Kẽm liên quan đến sự phát triển của xương, lượng năng lượng và sự phát triển giới tính Thiếu kẽm làm cho vết thương khó lên da non và đau khớp xương Dư thừa Zn

có khả năng gây ung thư đột biến, gây ngộ độc thần kinh, gây độc đến hệ miễn

nhiễm [8]

e Crom (Cr) và độc tính của crom

lượng tự nhiên ở các vùng nước không bị ô nhiễm từ 1 𝜇g đến vài mg/lít Hàm lượng Cr trong các loại đá khác nhau với mức trung bình từ 5 mg/kg tới 1800 mg/kg Sự lắng đọng trên trái đất là hoặc ở dạng nguyên tố hoặc ở trạng thái oxy hóa hóa trị ba Trong hầu hết các loại đất, Cr ở nồng độ thấp (2 - 60 mg/kg), nhưng giá trị lên đến 4 g/kg đã được ghi nhận trong một số đất không bị ô nhiễm Chỉ có một phần nhỏ của Cr trong đất là có sẵn trong thực vật Các nghiên cứu không biết Cr có phải là một chất dinh dưỡng cần thiết cho cây không, nhưng tất cả thực vật đều có chứa nguyên tố này (lên đến 0.19 mg/kg trên

cơ sở trọng lượng tươi)

Tính di động của crom trong đất phụ thuộc vào sự biệt hóa của crom, đó

là một chức năng của khả năng oxi hóa khử và pH của đất Trong hầu hết các loại đất, crom sẽ có mặt chủ yếu ở trạng thái ôxi hóa crom (III), hình thức này có khả năng hòa tan rất thấp và độ phản ứng thấp, dẫn đến tính di động thấp trong môi trường Dưới điều kiện oxy hóa, crom (VI) có thể có mặt trong đất như dạng CrO42- và HCrO4- Trong dạng crom (VI) này, crom tương đối hòa tan và di động Một nghiên cứu về tính thấm lọc và so sánh tính di động của một số kim loại, bao gồm crom, cho thấy crom trong đất có tính di động nhỏ nhất trong tất

cả các kim loại nghiên cứu Nhiều nghiên cứu trước đây thấy rằng crom rất không di động trong đất, đặc biệt là trong tình trạng oxy hóa hóa trị ba

Các nghiên cứu về con người và động vật thí nghiệm đã cho thấy vai trò thiết yếu của Cr hóa trị ba trong việc duy trì sự chuyển hóa glucose diễn ra bình thường Thiếu crom đã được chứng minh với trẻ em bị suy dinh dưỡng, các vấn

đề về đường tiêu hóa, và trong các vấn đề ở tuổi trung niên như những xáo trộn

cơ bản là làm giảm hoạt động lưu hành của insulin Tuy nhiên với hàm luợng cao

Cr có thể làm kết tủa protein, các axit nucleic và ức chế hệ thống enzim cơ bản Nguồn phơi nhiễm với crom chủ yếu từ thực phẩm Tổng mức crom trong hầu hết các loại thực phẩm thường dao động từ < 10 đến 1.300 𝜇g/kg, với nồng độ cao nhất được tìm thấy trong thịt, cá, trái cây, và rau quả (WHO 2003) Thông thường, người dân được tiếp xúc với crom bằng cách hít không khí, nước uống, hoặc ăn thức ăn hoặc thực phẩm bổ sung có chứa crom [53]

1.3.5 Cơ chế hấp thụ KLN của thực vật

Các nguyên tố trong dung dịch đất được chuyển từ các lỗ khí trong đất tới

bề mặt rễ cây bằng hai con đường chính: sự khuếch tán và dòng chảy khối Sự khuếch tán xảy ra nhằm chống lại sự gia tăng gradien nồng độ bình thường đối với rễ cây bằng cách: hấp thụ các KLN trong dung dịch đất tại bề mặt tiếp giáp

rễ cây – đất Dòng chảy khối được tạo ra do sự di chuyển của dung dịch đất tới

bề mặt rễ cây như là kết quả của quá trình thở của lá Hai quá trình này xảy ra không đồng đều theo các tốc độ khác nhau tùy thuộc vào nồng độ dung dịch đất

Các KLN trong đất thường tồn tại ở trạng thái hòa tan, phân ly thành các ion mang điện tích dương (cation) và ion mang điện tích âm (anion) Các muối kim loại hòa tan trong nước được hấp thụ cùng với dòng nước từ đất vào rễ rồi lên lá Phần lớn các KLN được hấp thụ vào cây dưới dạng ion thông qua hệ thống rễ Có hai cách hấp thu ion vào rễ: hấp thụ chủ động và hấp thụ bị động + Hấp thụ thụ động

- Các ion của KLN khuếch tán theo sự chênh lệch nồng độ

- Các độc chất này hòa tan trong nước và vào rễ theo dòng nước

- Các kim loại này hút bám trên các bề mặt keo đất và trên bề mặt rễ trao đổi với nhau khi có tiếp xúc giữa rễ và dung dịch đất, cách này được gọi là hút bám trao đổi

+ Hấp thụ chủ động

Phần lớn các nguyên tố kim loại được hấp thụ vào cây theo cách chủ động Tính chủ động được thể hiện ở tính thấm chọn lọc của màng sinh chất và các KLN được vẩn chuyển vào rễ ngược với quy luật khuếch tán, vì cách hấp thụ này ngược với gradien nồng độ nên cần thiết phải cung cấp năng lượng, tức là phải có sự tham gia của ATP và của một chất trung gian, được gọi là chất mang ATP và chất mang được cung cấp từ quá trình chuyển hóa vật chất (chủ yếu là từ quá trình hô hấp)

Quá trình xâm nhập KLN vào trong cây trải qua 4 giai đoạn sau:

- Giai đoạn 1: KLN đi vào vùng tự do của rễ cây

Sự di chuyển của các ion kim loại không bị giới hạn tại bề mặt rễ cây Vùng màng của tế bào có khả năng dễ dàng cho dung dịch xâm nhập, tại đây các ion dương có thể khuếch tán tự do hoặc bị bẫy vào những tế bào mang điện âm Kim loại được vận chuyển vào khối hình cầu thân rễ - vùng rộng khoảng 1 - 2 mm giữa rễ và vùng đất xung quanh Cơ chế hấp thụ có thể biến đổi với các ion khác nhau, nhưng những ion được hấp thụ vào trong rễ bởi cùng một cơ chế sẽ cạnh

không bị hạn chế bởi Fe và Mn

- Giai đoạn 2: Các KLN bị hấp thụ trong tế bào có thể bị mất tính linh động hay tính độc trong tế bào chất, thông qua quá trình kết hợp tạo phức với các phân tử hữu cơ hoặc bị sa lắng xuống các khu vực giàu electron

- Giai đoạn 3: Các kim loại ở trong tế bào có thể được chuyển từ tế bào này sang

tế bào khác thông qua con đường hợp sẽ đi vào mao dẫn rễ và đưa tới mầm non

Sự di chuyển của các dung dịch trong mao dẫn rễ là nguyên nhân gây ra các dòng thở (sự di chuyển khối - dòng chảy khối) Các cation tự do có thể phản ứng với các nhóm mang điện âm của thành tế bào mao dẫn rễ, đây chính là lý do làm cản trở sự vận chuyển của KLN hay làm quá trình trao đổi bị chậm lại Ngoài ra, các nhóm tạo phức với kim loại tự do như các axit hữu cơ, aminoacid trong mao dẫn rễ sẽ làm giảm mức độ linh động của KLN và cho phép chúng di chuyển vào các mầm non

- Giai đoạn 4: Với sự góp mặt của kim loại trong cây làm biến đổi gen và làm mất tính linh động của kim loại trong rễ KLN tích lũy trong rễ chiếm 80 - 90 % tổng lượng kim loại hấp thụ Hầu hết các kim loại được tích lũy trong rễ cây đều

ở trong không bào và được liên kết vào các hợp chất pectin và protein của thành

tế bào Ngoài ra một số loài cây có khả năng tích lũy KLN ở phần trên của cây [18]

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI

1.4.1 Một số nghiên cứu về đánh giá hàm lượng KLN trong đất và trong rau xà lách

Tại Việt Nam, công tác nghiên cứu xác định hàm lượng KLN trong đất chỉ thực hiện rải rác tại một số tỉnh thành trên cả nước và vấn đề ô nhiễm KLN xảy ra chủ yếu tại các khu vực gần khu công nghiệp, làng nghề tái chế Và các nghiên cứu về hàm lượng KLN trong còn khá hạn chế Trong đó có thể kể đến một số nghiên cứu như:

Năm 2005, nghiên cứu của Võ Văn Minh về xác định hàm lượng Cd trong một số loài rau cải và trong đất trồng rau tại phường Hòa Hiệp, Quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng Nghiên cứu tiến hành lấy mẫu tại 3 khu vực khác nhau trong vùng nghiên cứu, kết quả cho thấy hàm lượng Cd trong mẫu đất trồng rau dao động từ 0.1139 – 0.1172 mg/kg, hàm lượng Cd trung bình là 0.1154 mg/kg, thấp hơn 17 lần so với TCVN [13]

Năm 2007, nghiên cứu của Nguyễn Thị Ngọc Ấn và cộng sự về đánh giá hiện trạng ô nhiễm KLN trong rau xanh ở ngoại ô thành phố Hồ Chí Minh Nghiên cứu thực hiện cho 61 mẫu rau tại 13 xã khác nhau với nhiều loại rau màu khác nhau, hàm lượng Cu, Zn, Cd trong rau xà lách tại xã Đông Thạnh, Hốc Môn lần lượt là 1.38, 3.42, 0.056 mg/kg, vẫn nằm trong giới hạn cho phép của

Bộ Y Tế [4]

Năm 2008, nghiên cứu của Phan Thị Thanh Hằng về xác định hàm lượng nitrat và KLN trong đất, nước, rau và một số biện pháp nhằm hạn chế sự tích lũy của chúng trong rau tại Thái Nguyên Hàm lượng Pb trong đất dao động từ 0.024 – 9.672 mg/kg thấp hơn nhiều so với TCVN, tuy nhiên hàm lượng Cd trong đất

đã có biểu hiện cao Tác giả kết luận đất trồng rau tại địa điểm nghiên cứu vẫn

đủ điều kiện để sản xuất các loại rau màu, thực phẩm nông nghiệp [12]

Năm 2010, nghiên cứu của Nguyễn Xuân Hải và Ngô Thị Lan Phương về đánh giá sự phân bố, nguồn gốc các KLN trong môi trường đất và trầm tích ở vùng trồng rau ngoại thành Hà Nội Nghiên cứu thực hiện cho 40 vị trí lấy mẫu

và 11 KLN, kết quả hàm lượng trung bình trong đất của Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Cd,

Pb lần lượt là 23.9, 16237.7, 22.5, 29.7, 88.9, 0.9 và 23.7 mg/kg Nghiên cứu kết luận hàm lượng các KLN đều nằm trong TCCP trừ Cd, kết quả phân tích hàm lượng KLN di động cho thấy khả năng ô nhiễm đối với môi trường và sản phẩm rau không cao Mức độ linh động của các KLN giảm dần theo thứ tự: Cd > Cu >

Mn > Pb > Zn > As > Co > Ni > Fe > Cr > Hg [11]

Năm 2012, nghiên cứu của Cao Việt Hà về đánh giá tình hình ô nhiễm chì

và đồng trong đất nông nghiệp huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên Kết quả phân

tích hàm lượng trong 50 mẫu đất cho thấy Cu dao động từ 21.91 – 91.06 mg/kg

và Pb khá rộng 24.25 – 948.77 mg/kg, đất nông nghiệp gần kề các KCN đã bị ô nhiễm Cu và Pb ((hàm lượng đồng tổng số vượt so với QCVN 03.2008/BTNMT

từ 1.28 – 1.82 lần; hàm luợng chì tổng số vượt từ 2.14 - 13.55 lần) Ðất tại khu vực làng nghề của xã Chỉ Ðạo bị ô nhiễm chì rất nặng, hàm lượng chì trong đất ở đây vượt 10.03 – 13.55 lần so với TCCP [9]

Năm 2014, Lê Ngọc Chung nghiên cứu sự cạnh tranh tích lũy Cu, Pb, Zn trong rau xà lách do tưới nước ô nhiễm tại Đà Lạt Qua quá trình làm thí nghiệm

và phân tích ở các nồng độ khác nhau, tác giả kết luận hàm lượng Cu, Pb, Zn tích lũy trong rau thay đổi khi hàm lượng của chúng trong nước thay đổi, khi tăng nồng độ KLN trong nước tưới thì sự tích lũy trong rau cũng tăng theo Sự

có mặt của Cu, Pb trong hỗn hơp nước tưới đã làm cản trở sự hấp thụ Zn lên rau

xà lách cũng như sự có mặt của Zn đã kích thích sự hấp thu Cu, Pb lên rau xà lách [7]

Ô nhiễm KLN trong môi trường đất xảy ra ở nhiều nơi trên thế giới chủ yếu là do hoạt động của con người với nhiều nguyên nhân khác nhau như sử dụng phân bón hóa học, thuốc BVTV, ảnh hưởng từ các khu công nghiệp, khu tái chế, làng nghề đến đất nông nghiệp vùng lân cận, hoặc sử dụng nước thải để tưới tiêu trong quá trình canh tác Và khác với Việt Nam, trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu về xác định hàm lượng KLN trong rau xà lách Ví dụ như một

số nghiên cứu sau:

Nghiên cứu của Kachenko (2005) về đánh giá ô nhiễm KLN trong rau được trồng tại khu đô thị và khu vực lò luyện kim loại tại Úc Nghiên cứu thực hiện tại 4 vùng với 46 vị trí thu mẫu cho đất trồng nhiều loại rau khác nhau và đánh giá hàm lượng của 4 KLN (Cu, Zn, Cd và Pb) trong đất tầng mặt và tầng dưới Kết quả thu được cho thấy nhiều địa điểm trong nghiên cứu đã có dấu hiệu

ô nhiễm KLN và cao hơn so với tiêu chuẩn của Úc [42]

Nghiên cứu của Bagdatlioglu (2010) tại Thỗ Nhĩ Kỳ, nghiên cứu thu mẫu

13 loại rau ăn lá và 4 loại quả khác nhau, mỗi loại 10 mẫu và xác định hàm

lượng của 5 KLN ( Cu, Zn, Fe, Pb và Cd) trong chúng Hàm lượng KLN trung bình trong rau xà lách của Cu (0.48 mg/kg), Zn (2.41 mg/kg), Fe (24.46 mg/kg),

Pb (0.163 mg/kg) và (0.005 mg/kg) đều nằm trong ngưỡng giới hạn cho phép để con người tiêu thụ Nguyên nhân hàm lượng KLN trong rau quả tại khu vực nghiên cứu là do tưới nước thải có chất ô nhiễm, từ đất nông nghiệp và xe cộ từ đường cao tốc [23]

Nghiên cứu của Liang (2011) đánh giá ô nhiễm KLN trong đất và cây trồng được tưới nước thải ở vùng Dunhua, vùng này sử dụng nước thải để tưới tiêu ít nhất 20 năm Nghiên cứu thu 270 mẫu đất và 23 mẫu thực vật tại 5 vị trí khác nhau và xác định hàm lượng cho 3 KLN Hàm lượng KLN trung bình của

Cr, Cd và Pb lần lượt là 28.249, 1.247 và 37.468 mg/kg Nghiên cứu cũng tính toán hệ số vận chuyển PCF, đánh giá rủi ro tiềm năng sinh thái Tác giả kết luận hàm lượng Cd cao hơn 2 lần so với tiêu chuẩn quốc gia và là nguyên nhân chính gây rủi ro ô nhiễm cho môi trường đất [44]

Nghiên cứu của Adu và cộng sự (2012) về đánh giá hàm lượng KLN trong rau xà lách được trồng dọc đường cao tốc Badagry tại thành phố Lagos, Nigeria Nghiên cứu lấy mẫu đất và rau ở các khoảng cách khác nhau (5m, 10m, 15m) so với đường quốc lộ, mẫu đất lấy ở tầng mặt (độ sâu 0 - 10m) Kết quả nghiên cứu hàm lượng trung bình của 5 KLN Cu, Zn, Fe, Cr, Cd và Pb trong đất lần lượt là 0.021, 0.054, 37.284, 0.004, 0.013 và 0.009 mg/kg Đối với rau xà lách, nghiên cứu phân tích hàm lượng KLN trong cả phần ăn được (lá) và không ăn được (thân + rễ), kết quả hàm lượng trung bình của mỗi phần thu được như sau: Cu (0.015, 0.088 mg/kg), Zn ( 0.062, 0.119 mg/kg), Fe ( 12.873, 20,948 mg/kg), Cr ( 0.001, 0.002 mg/kg), Cd ( 0.004 , 0.008 mg/kg) và

Pb (0.01, 0.067 mg/kg) Tất cả kết quả đều nằm trong giới hạn an toàn theo TCCP của FAO và WHO [21]

Nghiên cứu của Yan-Bio Guo và cộng sự (2013), nghiên cứu xác định hàm lượng KLN trong đất và sản phẩm nông nghiệp gần khu công nghiệp của thành phố Dongguan, Trung Quốc Kết quả nghiên cứu cùa Cu (42.4 mg/kg), Zn

(129.9 mg/kg), Pb (71.4 mg/kg) và Cd (0.22 mg/kg) đều vượt so với giới hạn trong tiêu chuẩn của Trung Quốc Nghiên cứu cũng tính toán hệ số tích lũy sinh học BCF, kết quả BCF thấp cho các KLN chứng tỏ khả năng thực phẩm ít có nguy cơ bị ô nhiễm KLN từ đất thông qua quá trình hấp thụ của thực vật [34]

Nghiên cứu của Made Siaka và cộng sự (2014), nghiên cứu đánh giá hàm lượng KLN của các KLN Pb, Cu, Cr và Zn trong phần ăn được của 10 loại rau được canh tác ở vùng Candi Kuning, Bali và dự đoán mức độ ô nhiễm KLN trong đất Hàm lượng KLN trong phần ăn được của rau xà lách của Pb, Cu, Cr và

Zn lần lượt là 167.34, 73.22, 136.70, 90.69 mg/kg, kết quả này vượt so với hàm lượng tiêu chuẩn của FAO/WHO Nghiên cứu cho biết khả năng gây ô nhiễm của Pb và Cr trong đất của cao, trong khi Cu và Zn ít ô nhiễm hơn, do đó tác giả

dự đoán mức độ gây ô nhiễm của đất nông nghiệp vùng này nhìn chung khá cao [62]

1.4.2 Một số nghiên cứu về đánh giá rủi ro sức khỏe

thụ thực phẩm bị nhiễm KLN, những nghiên cứu đó được thực hiện trong khoảng hơn thập kỷ gần đây với nhiều nguyên nhân gây ra rủi ro khác nhau, cụ thể như các nghiên cứu sau:

Tại Ấn Độ, nghiên cứu của Rattan và các cộng sự (2005), tiến hành xác định hàm lượng của 7 KLN (Zn, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb và Cd) trong đất, rau xanh

và cả nước ngầm và rủi ro sức khỏe khi sử dụng rau tại khu vực nghiên cứu Qua tính toán chỉ số HQ cho thấy rằng không có rủi ro cho bất cứ KLN nào trong tất

cả các đối tượng nghiên cứu, trong đó, giá trị HQ của Ni là cao nhất trong 7 KLN và giá trị HQ của KLN trong các loại cây trồng khác nhau thì rất khác nhau [56]

Tại Rumani, nghiên cứu của Harmanescu (2011) đánh giá hàm lượng của các KLN (Fe, Mn, Zn, Cu, Ni, Cd and Pb) trong các loại cây thực phẩm phổ biến (dưa chuột, rau xà lách, đậu xanh, cà rốt và hành tây) trồng trong khu vực bị

ô nhiễm bởi chất thải từ vùng khai thác mỏ Sau đó tính toán lượng tiêu thụ hằng

ngày (DIM) và chỉ số rủi ro sức khỏe (THQ) cho đối tượng nam và nữ Kết quả hàm lượng KLN trong rau nằm trong giới hạn cho phép và giá trị THQ > 1 không có rủi ro sức khỏe cho con người khi sử dụng rau, giá trị THQ của nữ lớn hơn của nam trong tất các loại rau và KLN đang nghiên cứu Tác giả nhận xét sử dụng THQ để đánh giá cho cái nhìn rõ ràng và cụ thể về rủi ro sức khỏe hơn khi chỉ đánh giá hàm lượng KLN trong đất và trong rau [37]

Tại Trung Quốc, nghiên cứu của Yanchun Wang (2012), nghiên cứu thực hiện tại 2 thành phố Beijing and Tianjin, đây là 2 khu vực sử dụng nước thải tưới tiêu trong khoảng thời gian dài Nghiên cứu tính toán hệ số TF của 6 KLN Cu,

Zn, Pb, Cr, As and Cd từ đất vào thực vật và chỉ số PLI để đánh giá mức độ ô nhiễm của đất tại địa điểm nghiên cứu Nghiên cứu cũng ước tính lượng tiêu thụ KLN hằng ngày (EDI) và tính toán chỉ số THQ để xác định rủi ro sức khỏe khi tiêu thụ các loại rau, kết quả lượng tiêu thụ nhỏ hơn so với khuyến cáo và THQ

< 1 cho thấy chưa có nguy hại đến sức khỏe bởi các chất ô nhiễm [68]

Tại Pakistan, nghiên cứu của Muhammad Usman Khan và cộng sự (2013) thực hiện đánh giá rủi ro sức khỏe của 12 loại cây trồng cho 5 đối tượng KLN là

Cd, Cr, Ni, Mn và Pb Nghiên cứu xác định hàm lượng KLN trong đất, nước và phần ăn được của cây lương thực được tưới bằng cả nước thải và nước sạch Từ

đó tính toán hàm lượng KLN tiêu thụ hàng ngày (DIM) và chỉ số HRI, kết quả thu được HRI > 1 đối với Pb và Cd trong hầu hết các loại cây trồng khác nhau được tưới bằng nước thải và nước sạch Qua đó tác giả đã đề nghị cần phải xử

lý nước thải trước khi sử dụng tưới tiêu và thường xuyên theo dõi để hạn chế ô

nhiễm KLN cho các loại cây lương thực thực phẩm [31]

Như vậy, tại Việt Nam chưa có nghiên cứu được thực hiện tại vùng trồng rau Điện Minh và Điện Nam Trung của huyện Điện Bàn Các nghiên cứu về đánh giá rủi ro sức khỏe do tiêu thụ thực phẩm bị nhiễm KLN hầu như chưa có nghiên cứu được tiến hành

1.5 CÁC LOẠI HÓA CHẤT BVTV THƯỜNG SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT RAU

Một số loại hóa chất BVTV thường sử dụng trong quá trình sản xuất rau được trình bày dưới bảng sau [17]:

Bảng 1.2 Danh mục hóa chất bảo vệ thực vật sử dụng trong sản xuất rau Tác dụng Loại thuốc Số lần phun Thời gian cách ly

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG – NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành xác định hàm lượng của 5 KLN (Cu, Zn, Cr, Cd và Pb) trong đất và trong rau (gồm phần ăn được và không

ăn được) của rau xà lách (Lactuca sativa L.)

Hình 2.1 Rau xà lách khu vực nghiên cứu

(Ảnh: Phạm Thị Thúy Ngà) Nghiên cứu tiến hành thu mẫu tại 2 vùng chuyên canh rau thôn Khúc Lũy,

xã Điện Minh và thôn 8B, xã Điện Nam Trung của huyện Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam Nghiên cứu thực hiện trong thời gian 9 tháng, từ tháng 8/2014 đến tháng 4/2015

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Để đạt được những mục tiêu đề ra, chúng tôi thực hiện những nội dung sau: + Đánh giá một số đặc điểm lý hóa của môi trường đất tại khu vực nghiên cứu (pH, độ dẫn điện, chất hữu cơ và hàm lượng tổng số của các KLN)

+ Xác định hàm lượng KLN trong rau (phần ăn được và không ăn được)

+ Đánh giá ô nhiễm đất bằng chỉ số tải ô nhiễm (PLI)

+ Xác định khả năng tích lũy của rau xà lách bằng hệ số vận chuyển TF

+ Đánh giá rủi ro sức khỏe thông qua chỉ số rủi ro sức khỏe HRI

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

sau:

2.3.1 Phương pháp hồi cứu số liệu

Chúng tôi thực hiện hồi cứu số liệu để thu thập các thông tin sau:

+ Bản đồ khu vực nghiên cứu

+ Một số điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế - xã hội và dân số, tình hình sản xuất rau và tập quán canh tác của vùng nghiên cứu

+ Nguồn gốc phát sinh, các dạng tồn tại, đặc điểm, tính chất và cơ chế hấp thụ bởi thực vật của một số KLN

+ Đặc điểm, tính chất của rau xà lách

+ Tình hình nghiên cứu về đánh giá ô nhiễm KLN trong đất trong rau xà lách và đánh giá rủi ro sức khỏe trong và ngoài nước

2.3.2 Phương pháp thu mẫu, xử lý và bảo quản mẫu đất

Để xác định hàm lượng của 5 KLN (Cu, Zn, Cr, Cd và Pb) trong đất, chúng tôi thực hiện lấy mẫu đất theo hướng dẫn của TCVN 7538-2 : 2005 về Chất lượng đất – Lấy mẫu - Phần 2: Hướng dẫn kỹ thuật lấy mẫu Cụ thể:

+ Tiến hành lấy 20 mẫu đất, mẫu tổ hợp, trong đó có 8 mẫu được lấy tại thôn Khúc Lũy, 12 mẫu được lấy tại thôn 8B Mẫu đất được lấy ở tầng mặt, có độ sâu

từ 0 – 15 cm, kích thước 10x10x15 cm bằng dụng cụ chuyên dụng Mẫu sau khi thu được đựng trong túi polyethylene có khóa kéo ở miệng, dán nhãn, đựng trong thùng xốp và chuyển về phòng thí nghiệm khoa Sinh – Môi trường Tại đây, mẫu được xử lý sơ bộ như loại bỏ đất đá, các mảnh vụn, phơi khô tự nhiên dưới nắng và nghiền nhỏ bằng cối sứ, rây qua rây có kích thước 0.2 mm

Bảng 2.1 Tọa độ khu vực lấy mẫu Khu vực Vị trí Tọa độ

Mẫu được bảo quản tại nơi khô ráo, độ ẩm thấp và tránh ánh nắng gắt tại phòng thí nghiệm theo TCVN 7538-6 : 2010 về Chất lượng đất – Lấy mẫu – Phần 6: Hướng dẫn về thu thập, xử lí và bảo quản mẫu đất ở điều kiện hiếu khí

để đánh giá các quá trình hoạt động, sinh khối và tính đa dạng của vi sinh vật trong phòng thí nghiệm

2.3.3 Phương pháp thu mẫu, xử lý và bảo quản mẫu rau

Để xác định được hàm lượng các KLN trong rau, chúng tôi tiến hành lấy mẫu và bảo quản mẫu rau theo TCVN 9016 : 2011 về Rau tươi – Phương pháp

lấy mẫu trên ruộng sản xuất Cụ thể như sau:

+ Tiến hành lấy 20 mẫu rau tương ứng với 20 vị trị lấy mẫu đất tại địa điểm nghiên cứu, mỗi mẫu có kích cỡ khoảng 1 kg Mẫu được lấy bằng tay, có sử dụng găng tay dùng một lần, lấy mẫu nhẹ nhàng bằng cách nhổ cả rễ Rau được giữ không bị dập nát và không thay đổi thành phần hóa học cho đến khi xử lý Mẫu thu được đựng trong túi polyethylene có khóa kéo ở miệng, dán nhãn và đựng trong thùng xốp, không nén quá chặt và tránh ánh nắng mặt trời, sau đó chuyển về phòng thí nghiệm Khoa Sinh – Môi trường để xử lý và bảo quản + Mẫu được loại bỏ các lá già, lá hỏng và phân chia thành 2 phần: phần ăn được (lá) và phần không ăn được (gồm thân và rễ) Mẫu đã phân loại các phần được rửa sạch dưới vòi nước máy và rửa lại bằng nước cất 2 lần, sau đó để ráo nước và cân khối lượng tươi cho từng mẫu Mẫu tươi được phơi khô dưới nắng

được cân lại để xác định khối lượng khô Mẫu đã sấy khô được nghiền nhỏ và bảo quản tại nơi khô ráo, độ ẩm thấp và tránh ánh nắng gắt tại phòng thí nghiệm

2.3.4 Phương pháp vô cơ hóa mẫu và phân tích mẫu

a Phương pháp vô cơ hóa mẫu

Để phân tích hàm lượng các KLN trong mẫu đất và rau đã xử lý ở trên, tiến hành vô cơ hóa mẫu theo hướng dẫn của TCVN 6649 : 2000 về Chất lượng đất – Chiết các nguyên tố vết tan trong nước cường thủy Cụ thể:

+ Cân khoảng 1 g mẫu đất (rau) đã xử lý như trên, chính xác đến 0.001 g cho

vào bình phản ứng dung tích 250 ml Làm ướt với khoảng từ 0.5 ml đến 1.0 ml nước cất 2 lần và vừa trộn vừa cho thêm 7 ml axit clohidric, sau đó cho thêm 7/3

ml axit nitric và để yên 20 giờ ở nhiệt độ phòng

+ Sau đó đun sôi bằng máy công phá mẫu DK20 trong 2 giờ Để nguội và để yên bình phản ứng sao cho phần lớn các cặn không tan của huyền phù lắng xuống

+ Cẩn thận gạn một cách tương đối chất nổi phía trên không chứa cặn sang giấy lọc, thu lấy dịch lọc vào bình định mức 100 ml Dịch lọc được lọc qua lấy

b Phương pháp phân tích mẫu

Mẫu sau khi chiết được phân tích bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa trên máy Zenit 700P tại phòng thí nghiệm môi trường của khoa Sinh – Môi truờng Bước sóng tương ứng của các KLN Cu, Zn, Cr, Cd

và Pb là 324, 213, 357, 228 và 283 nm Áp dụng theo TCVN 6496 : 2009 về Chất lượng đất – Xác định Cadimi, Crom, Coban, Chì, Đồng, Kẽm, Mangan và Niken trong dịch chiết đất bằng cường thủy – Các phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa và nhiệt điện (không ngọn lửa)

pH – mét Giá trị pH được đọc khi đã đạt trạng thái ổn đinh và chính xác đến hai chữ số thập phân

2.3.6 Phương pháp xác định độ dẫn điện (EC)

Áp dụng theo TCVN 6650 : 2000 về Chất lượng đất – Xác định độ dẫn điện riêng

Cân 20 g mẫu đất và cho vào bình tam giác 250 ml, tiếp tục cho vào 100 ml nước cất 2 lần Lắc nhẹ sau đó cho hỗn hợp này lắc mạnh bằng máy lắc trong 30

và tiến hành đo bằng thiết bị đo độ dẫn điện, lấy kết quả chính xác đến hai chữ

số thập phân

2.3.7 Phương pháp xác định chất hữu cơ (OM)

Áp dụng theo TCVN 4050 : 1985 về Đất trồng trọt – Phương pháp xác định tổng số chất hữu cơ

+ Pha dung dịch K2Cr2O7 0.4N trong H2SO4 18N: cân chính xác 39.23 g

thành 1 lít dung dịch trong bình định mức 1 lít Sau đó rót dung dịch qua bình

được sử dụng làm dung dịch chuẩn

và cho vào bình định mức 1 lít, thêm nước cất đến vạch Khuấy đều dung dịch và bảo quản dung dịch trong lọ màu

+ Pha dung dịch axit phenyl antranilic: cân 0.2 g axit phenyl antranilic cho

Đun trên bếp điện có lưới amiăng cho sôi nhẹ trong 5 phút kể từ khi bắt đầu

sôi

Lấy bình tam giác ra khỏi bếp và để nguội bình đến nhiệt độ trong phòng

Thêm 3 giọt chỉ thị màu axit phenyl antranilic Chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn

muối Mo 0.2N cho đến khi màu chuyển từ tím sang xanh

+ Tính kết quả: tổng số chất hữu cơ (tính bằng % phần trăm khối lượng) được

tính theo nồng độ dung dịch kali bicromat theo công thức:

a g Trong đó:

a: thể tích dung dịch muối Mo chuẩn độ trắng (ml)

b: thể tích dung dịch muối Mo chuẩn độ lượng dư (ml)

g: khối lượng đất khô không khí cần để xác định (g)

0,003: mili đương lượng gam cacbon (g)

K: hệ số tính ra đất khô tuyệt đối

100: hệ số tính phần trăm

1,724: hệ số chuyển thành tổng số chất hữu cơ

2.3.8 Phương pháp xử lý số liệu

a Phương pháp đánh giá ô nhiễm đất bằng chỉ số tải ô nhiễm (PLI)

Mức độ ô nhiễm KLN trong đất trồng rau được xác định bởi chỉ số tải ô

nhiễm (PLI: pollution load index) của Tomlinson và cộng sự [65] Chỉ số này

dựa trên giá trị của hệ số ô nhiễm (CF: contamination factor) của mỗi KLN trong

đất CF được tính theo công thức:

Cf

Cf là hàm lượng KLN đối chiếu, giá trị Cf của Cu, Zn, Cr, Cd

và Pb lần lượt là 50, 175, 90, 1 và 70 mg/kg [36]