Đánh giá hàm lượng và rủi ro sức khỏe của kim loại nặng trong gạo ở một số vùng sản xuất nông nghiệp tại tỉnh Quảng Nam.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH MÔI TRƯỜNG NGUYỄN THỊ KIM HUỆ ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG VÀ RỦI RO SỨC KHỎE CỦA KIM LOẠI NẶNG TRONG GẠO Ở MỘT SỐ VÙNG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP TẠI

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA SINH MÔI TRƯỜNG

NGUYỄN THỊ KIM HUỆ

ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG VÀ RỦI RO SỨC KHỎE CỦA KIM LOẠI NẶNG TRONG GẠO Ở MỘT SỐ VÙNG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP TẠI TỈNH

QUẢNG NAM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đà Nẵng - Năm 2015

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA SINH - MÔI TRƯỜNG

NGUYỄN THỊ KIM HUỆ

ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG VÀ RỦI RO SỨC KHỎE CỦA KIM LOẠI NẶNG TRONG GẠO Ở MỘT SỐ VÙNG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP TẠI TỈNH

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi

Các số liệu, kết quả trong khóa luận là trung thực và chƣa từng công bố trong bất kỳ công trình khác

Đà Nẵng, ngày tháng 5 năm 2015

Nguyễn Thị Kim Huệ

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận này, tôi xin chân thành cảm ơn thầy Đoạn Chí

Cường thuộc Khoa Sinh - Môi trường, trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng

đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong Khoa Sinh - Môi trường đã tạo

điều kiện cho tôi học tập, nghiên cứu để hoàn thành khóa luận này

Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, tất cả bạn bè đã bên cạnh

tôi, động viên và giúp đỡ tận tình trong thời gian qua

Tôi xin chân thành cảm ơn

Đà Nẵng, ngày tháng 5 năm 2015

Nguyễn Thị Kim Huệ

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC HÌNH ẢNH

MỞ ĐẦU 1

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 2

2.1 Mục tiêu tổng quát 2

2.2 Mục tiêu cụ thể 2

3 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 2

4 CẤU TRÚC CỦA KHÓA LUẬN 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 KHÁI QUÁT ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 4

1.2 ĐẶC TÍNH VÀ TÁC HẠI CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG 6

1.2.1 Chì (Pb) 6

1.2.2 Crom (Cr) 8

1.2.3 Cadimi (Cd) 8

1.2.4 Mangan (Mn) 10

1.2.5 Kẽm (Zn) 11

1.3 CƠ CHẾ HẤP THỤ VÀ ĐÀO THẢI KLN 12

1.3.1 Quá trình hấp thụ KLN vào cơ thể 12

1.3.2 Sự phân bố và khu trú KLN trong cơ thể 13

1.3.3 Biến đổi sinh hóa các KLN trong cơ thể 13

1.3.4 Quá trình đào thải các KLN 14

1.4 MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA CÂY LÚA NƯỚC 15

1.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC LIÊN QUAN

ĐẾN ĐỀ TÀI 17

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 17

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 19

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 22

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 22

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.3.1 Phương pháp hồi cứu số liê ̣u 22

2.3.2 Phương pháp thu và bảo quản mẫu 23

2.3.3 Phương pháp phân tích mẫu 23

2.3.4 Phương pháp xác đi ̣nh hê ̣ số vâ ̣n chuyển TF (Translocation factor) 24

2.3.5 Phương pháp đánh giá rủi ro sức khỏe 25

2.3.6 Phương pháp xử lý số liê ̣u 26

CHƯƠNG 3.KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 27

3.1 HÀM LƯỢNG KLN TRONG ĐẤT 27

3.2 HÀM LƯỢNG KLN TRONG GẠO, THÂN, RỄ 32

3.3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG 38

3.4 ĐÁNH GIÁ RỦI RO SỨC KHỎE CỦA KLN TRONG GẠO 40

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45

1 KẾT LUẬN 45

2 KIẾN NGHỊ 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 PHỤ LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BVTV Bảo vệ thực vật

IARC Cơ quan Quốc tế nghiên cứu về ung thƣ

(The International Agency for Research on Cancer) JECFA Uỷ ban chuyên viên IAO/WHO về phụ gia thực phẩm

(The Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) KCN Khu công nghiệp

KKT Khu kinh tế

KLN Kim loại nặng

OM Hàm lƣợng chất hữu cơ (Organic matter)

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TFĐR Hệ số vận chuyển KLN từ đất vào rễ

TFRT Hệ số vận chuyển KLN từ rễ lên thân

TFTG Hệ số vận chuyển KLN từ thân vào gạo

THQ Chỉ số nguy hại (Target hazard quotient )

DANH MỤC BẢNG BIỂU

3.1 Một số đặc điểm môi trư ờng đất khu v ực nghiên

cứu

27

3.2 Hàm lượng kim loại nặng tích lũy trong gạo 32 3.3 Hàm lượng kim loại nặng tích lũy trong thân, rễ 34 3.4 Giá trị TFĐR, TFRT và TFTG tại 3 khu vực nghiên

cứu

38

3.5 Giá trị EDI, THQ và HI của đối tượng người lớn

tại 3 khu vực nghiên cứu

41

3.6 Giá trị EDI, THQ và HI của đối tượng trẻ em tại 3

khu vực nghiên cứu

42

DANH MỤC HÌNH ẢNH

1.1 Bản đồ khu vực nghiên cứu 6 3.1 Hàm lượng Pb và Cr trong tất cả các mẫu đất tại

3 khu vực nghiên cứu

29

3.2 Hàm lượng Mn và Zn trong tất cả các mẫu đất tại

3 khu vực nghiên cứu

3.6 Giá trị THQ trung bình của Pb, Cd, Mn, Zn đối

với người lớn và trẻ em tại cả 3 khu vực nghiên cứu

43

3.7 Giá trị THQ trung bình của Cr đối với người lớn

và trẻ em tại cả 3 khu vực nghiên cứu

43

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Xã hội càng phát triển, vấn đề ô nhiễm môi trường càng được đặt lên hàng đầu Ô nhiễm môi trường từ nhiều nguồn khác nhau là mối đe dọa sự sống của Trái đất, là nguy cơ gây ô nhiễm kim loại nặng (KLN) cho nước, đất và không khí Sự nhiễm độc bởi các KLN như Zn, Cd, Pb, Cu… gây ra những bệnh âm ỉ và nguy hại đối với con người và động vật Thực phẩm là nguồn dinh dưỡng không thể thiếu đối

sự sống của con người Tuy nhiên hiện hay thực phẩm mà con người tạo ra lại có nhiều thực phẩm không tốt, có chứa nhiều hàm lượng các KLN [1] Sự phát thải KLN do hoạt động của con người có thể gia tăng nguồn cho các chất này được đưa vào môi trường đất, thâm nhập trực tiếp vào nước uống hoặc hấp thụ vào trong cây lương thực, rau quả, động vật, từ đó tiềm ẩn nguy cơ phơi nhiễm cho con người [22]

Quảng Nam là một tỉnh duyên hải miền Trung có nền nông nghiệp truyền thống và phát triển với đa số người dân sống ở nông thôn, số lao động trong nông nghiệp chiếm tỷ lệ cao (67,4%), giá trị nông nghiệp năm 2010 chiếm 21,4% so với tổng giá trị GDP toàn tỉnh Mặc dù chỉ chiếm ¼ giá trị trong tổng cơ cấu kinh tế nhưng nông nghiệp vẫn đóng vai trò quan trọng trong kinh tế xã hội và đời sống người dân Quảng Nam [20] Trong đó, Điện Bàn, Quế Sơn và Duy Xuyên là ba huyện có mật độ dân số tương đối cao và là các vùng sản xuất nông nghiệp khá lớn trong tỉnh

Cây lúa (Oryza Sativa L.) là một trong những cây cung cấp nguồn lương

thực quan trọng nhất của loài người, sử dụng lúa gạo làm thức ăn chính và ảnh hưởng đến đời sống của các gia đình Khoảng 70% khẩu phần ăn hàng ngày của người Viê ̣t Nam được chế biến từ ga ̣o [4] Tuy nhiên, trong thời gian gần đây, cùng với sự phát triển của các ngành kinh tế, ngành nông nghiệp nước ta đã tăng nhanh

về cả năng suất lẫn sản lượng Bên cạnh đó việc sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu đã gây sức ép lớn đối với môi trường như việc sử dụng các hóa chất này quá mức sẽ gây nên mất cân bằng dinh dưỡng làm đất nhanh chóng thoái hóa, tích lũy KLN

trong đất như Cd, Pb, Zn làm chua đất ảnh hưởng tới cây trồng và hơn nữa là ảnh hưởng tới sức khỏe con người [5]

Cd, Pb, Cr, Zn hay Mn là các kim loại có độc tính cao đối với động vật và con người, có thể gây ra bệnh ung thư, bệnh về xương Khi hàm lượng Pb trong máu cao sẽ làm giảm hấp thụ vi chất, gây thiếu máu, kém ăn và suy dinh dưỡng, từ

đó làm giảm trí tuệ của trẻ em [22] Mặc dù mức độ ô nhiễm KLN trong đất Việt Nam chưa tới mức báo động nhưng một điều dễ nhận thấy là kim loại nặng có tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến sức khỏe con người vì nó dễ dàng đi vào dây chuyền thực phẩm và về dài sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng cho con người

Ở nước ta, sự tích lũy KLN trong đất, trong nông sản và những tác động tiêu cực đến sức khỏe con người vẫn còn là vấn đề đang được thảo luận và nghiên cứu, tuy nhiên vẫn còn hạn chế, đặc biệt là những nghiên cứu về KLN trong gạo tại Quảng Nam còn rất ít và chưa được công bố

Xuất phát từ những lý do trên, em quyết định chọn đề tài “Đánh giá hàm lượng và rủi ro sức khỏe của kim loại nặng trong gạo ở một số vùng sản xuất nông nghiệp tại tỉnh Quảng Nam” nhằm xác định hàm lượng và đánh giá những

ảnh hưởng của KLN trong gạo đến sức khỏe con người nơi đây

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

2.1 Mục tiêu tổng quát

Nghiên cứu phân tích , xác định, đánh giá rủi ro sức khỏe con người thông

qua viê ̣c tiêu thu ̣ lúa ga ̣o ta ̣i mô ̣t số vùng sản xuất nông nghiê ̣p tỉnh Quảng Nam 2.2 Mục tiêu cụ thể

- Đánh giá được tình trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất và trong gạo tại 3 khu vực nghiên cứu

- Đánh giá rủi ro sức khỏe dựa trên chỉ số THQ (Target hazard quotient)

3 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

Các kết quả trong đề tài cung cấp các số liệu về hàm lượng các KLN trong đất và gạo, từ đó đánh giá rủi ro sức khỏe của con người thông qua việc tiêu thụ Bên cạnh đó, việc đánh giá này còn giúp chính quyền địa phương biết được thực

trạng và đề ra các giải pháp khắc phục kịp thời nhằm ngăn ngừa ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe người dân

4 CẤU TRÚC CỦA KHÓA LUẬN

Khóa luận này ngoài phần Mở đầu và Kết luận - Kiến nghị thì gồm có 3 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 biện luận

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 KHÁI QUÁT ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU

Quảng Nam là một tỉnh ven biển thuộc vùng phát triển kinh tế trọng điểm miền Trung, ở vào vị trí trung độ của đất nước, có nhiều điều kiện để phát triển về mọi mặt Nền kinh tế của tỉnh ngày một phát triển, cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng tăng tỉ trọng của ngành công nghiệp - xây dựng và dịch vụ, giảm dần tỉ trọng ngành nông lâm thủy sản Ở Quảng Nam hiện nay có nhiều KKT và KCN đã và đang hoạt động Trong đó, KKT mở Chu Lai có quy mô lớn và đi vào hoạt động sớm nhất của tỉnh Với diện tích 1.040,683 nghìn ha, tình hình thổ nhưỡng Quảng Nam gồm 09 loại đất khác nhau, quan trọng nhất là nhóm đất phù sa thuộc hạ lưu các con sông thích hợp với trồng lúa, cây công nghiệp ngắn ngày, rau đậu Thực trạng cơ cấu sử dụng đất cho thấy, việc sử dụng đất hiện nay chủ yếu vào nông nghiệp, lâm nghiệp Tuy nhiên, các chất thải từ các hoạt động công nghiệp hay việc

sử dụng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật tràn lan trên các cánh đồng đang là mối nguy hại và ảnh hưởng đến môi trường cũng như sức khỏe con người [20]

Điện Bàn, Quế Sơn và Duy Xuyên là ba huyện có các vùng sản xuất nông nghiệp khá lớn trong tỉnh với mật độ dân số tương đối cao Huyện Điện Bàn nằm về phía bắc của tỉnh Quảng Nam, có vị trí địa kinh tế đặc biệt quan trọng, huyện tập trung nhiều khu công nghiệp lớn nhỏ, bên cạnh đó còn có các làng nghề như đúc đồng, thủ công mỹ nghệ Theo Niên giám thống kê tỉnh Quảng Nam năm 2013, huyện Điện Bàn có diện tích tự nhiên là 587,09 km2, dân số trung bình 203.955 người, mật độ dân số khoảng 950 người/km2

, huyện có diện tích đất sản xuất nông nghiệp là 9.479 ha Trong năm 2012, sản lượng lúa toàn huyện đạt 65.276 tấn Đất đai huyện Điện Bàn khá tốt, có độ phì nhiêu cao, nhóm đất phù sa chiếm đến 69,67% tổng diện tích đất Tuy nhiên hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường tại nông thôn, đô thị và các cụm công nghiệp đang là vấn đề lớn đặt ra cần được quan tâm giải quyết Riêng KCN Điện Nam - Điện Ngọc có hệ thống xử lý nước thải, còn lại

các cụm công nghiệp hiện nay không đủ kinh phí để thực hiện, việc sử dụng nước tưới tiêu không đảm bảo gây ảnh hưởng đến chất lượng nông sản của huyện [7]

Huyện Duy Xuyên nằm bên bờ nam hạ lưu sông Thu Bồn, là vùng cửa sông - ven biển và là nơi hội tụ của các con sông lớn Huyện gắn liền với các làng nghề như: gốm sứ, vật liệu xây dựng, mây tre xuất khẩu, dệt chiếu, dệt lụa và trồng cây lương thực Huyện có diện tích tự nhiên là 214,71 km2

, dân số trung bình 123.816 người, mật độ dân số khoảng 414 người/km2

, diện tích đất sản xuất nông nghiệp là 6.963 ha, sản lượng lúa cả năm đạt 45.753 tấn trong năm 2012 Nhóm lao động trong độ tuổi trẻ chiếm tỷ lệ cao là một ưu thế và tiềm năng lớn của huyện Lực lượng lao động tập trung ở khu vực nông thôn Tuy nhiên trong sản xuất nông nghiệp hiện nay của huyện, xu thế thâm canh tăng vụ, tăng diện tích, thay đổi cơ cấu giống cây trồng nên tình hình sâu bệnh diễn biến phức tạp hơn Vì vậy số lượng

và chủng loại thuốc BVTV sử dụng cũng tăng lên Việc tăng liều lượng thuốc, tăng

số lần phun thuốc, dùng thuốc BVTV không theo hướng dẫn, lạm dụng thuốc đã dẫn đến hậu quả gây ra hiện tượng kháng thuốc, làm mất hiệu lực thuốc, để tồn dư lượng thuốc BVTV quá mức cho phép trong nông sản, thực phẩm, đất đai, nguồn nước là mối đe dọa thường trực đối với sức khỏe con nguời và môi trường nơi đây [8], [31]

Quế Sơn là huyện trung du miền núi của tỉnh Quảng Nam, có diện tích tự nhiên 299,09 km2, dân số trung bình là 83.580 người, mật độ dân số khoảng 333 người/km2

Tỷ lệ lao động, diện tích đất canh tác nông nghiệp cũng như đóng góp của ngành nông nghiệp vào tăng trưởng kinh tế rất lớn Huyện có diện tích đất nông nghiệp là 7.959 ha Trong giai đoạn 2005 - 2010, sản xuất nông nghiệp tăng trưởng khá, giá trị bình quân hằng năm 3,6%, năng suất lúa, các loại cây trồng tăng lên đáng kể (lúa đạt 39 tạ/ha lên 45 tạ/ha), sản lượng lương thực đạt trên 35.000 tấn, bình quân lương thực đầu người trên 380 kg/năm Trong năm 2012, sản lượng lúa toàn huyện đạt 35.108 tấn Huyện có các hệ thống kênh kéo dài, các hồ chứa nước phục vụ cho sản xuất nông nghiệp và nước sinh hoạt cho nhân dân trên địa bàn Tuy nhiên, phát triển nông nghiệp của huyện chưa bền vững, việc thâm canh, ứng dụng

tiến bộ khoa học kỹ thuật, cơ giới hóa vào sản xuất còn rất nhiều hạn chế và làm ảnh hưởng đến năng suất cũng như chất lượng sống của người dân [23].

Hình 1.1 Bản đồ khu vực nghiên cứu

1.2 ĐẶC TÍNH VÀ TÁC HẠI CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG

1.2.1 Chì (Pb)

Pb là KLN (d = 11.3 g/cm3) mềm, độc ha ̣i , có tính tạo hình , có màu xám xanh [19] Pb thuộc nhóm IV trong bảng hê ̣ thống tuần hoàn và có 2 trạng thái oxi hóa bền là Pb (II) và Pb (IV) Trong môi trường Pb tồn ta ̣i chủ yếu dưới da ̣ng Pb 2+

trong các hợp chất vô cơ và hữ u cơ Pb là kim loa ̣i có tính tích lũy do đó , khi những sinh vâ ̣t sản xuất hấp thu ̣ chì , dù chỉ một lượng nhỏ , qua dây chuyền thực phẩm , Pb sẽ tích lũy dần dần và đến một lúc nào đó sẽ trờ thành chất độc không những vớisinh vâ ̣t tiêu thu ̣ mà ngay cả với sinh vâ ̣t sản xuất [3]

Pb là nguyên tố có khả năng linh đô ̣ng kém Pb tồn ta ̣i trong đất ở 10 dạng: hòa tan trong nước , trao đổi, cacbonat, dạng dễ khử , phức liên kết với chất hữu cơ , kết hơ ̣p với oxit Fe ở da ̣ng vô đi ̣nh hình - tinh thể, dạng sunfit và các dạng còn lại Dạng không tan: Pb(OH)2, PbCO3, PbO, PbS, Dạng gây ô nhiễm : PbClBr, PbSO4,

PbS, PbCO3, PbCrO4 Dạng di động : Pb2+ Trong tự nhiên Pb tồn ta ̣i dưới da ̣ng PbS và bi ̣ chuyển hóa thành PbSO 4 do quá trình phong hóa Pb2+ sau khi được giải phóng sẽ tham gia vào quá trình trong đất như bị hấp thụ bởi khoáng sét , CHC hoă ̣c oxit kim loa ̣i, hoă ̣c cố đi ̣nh trở la ̣i da ̣ng hợp chất Pb(OH)2, PbCO3, PbO, PbS [15]

Hàm lượng Pb trung bình trong thạch quyển ước khoảng 1.6x10-3 % trọng lượng, trong khi đó trong đất trung bình là 10-3

% Pb được phát thải trong công nghiê ̣p, xây dựng , viê ̣c đốt cháy nhiên liê ̣u chứa chì Pb được sử dụng trong pin, trong bình ăcqui, trong một số dụng cụ dẫn điện, một số hợp chất chì được thêm vào trong sơn, thủy tinh, đồ gốm như chất tạo màu, chất ổn định, chất kết gắn, các sản phẩm thải từ ứng dụng của chì nếu không được tái chế hợp lý thải vào môi trường làm gia tăng lượng kim loại độc hại này trong môi trường Độc tố Pb được hấp thụ vào cơ thể từ ăn uống, nước và không khí Mô ̣t số da ̣ng nhiễm đô ̣c Pb được biết đến

là nhiễm độc mãn tính, nhiễm đô ̣c nghiêm tro ̣ng Nhiễm đô ̣c Pb thường làm rối loa ̣n trí óc, nhẹ thì nhức đầu co giật, có thể dẫn đến động kinh, hôn mê, có thể dẫn đến tử vong, viêm thận , thấp khớp Pb còn ức chế enzim tổng hợp máu , dẫn đến phá vỡ hồng cầu, tương tác cùng với photphat trong xương thể hiê ̣n tính đô ̣c khi truyền vào các mô mềm của cơ thể [18], [19] KLN Pb ở dạng muối như axetat chì, cacbonat chì… rất nguy hiểm bởi độc tính của chúng rất cao Sự dư thừa Pb cũng sẽ gây đô ̣c cho cây trồng khi hàm lượng Pb trong đất quá cao [1]

Trong cơ thể người, Pb trong máu liên kết với hồng cầu, và tích tụ trong xương Khả năng loại bỏ Pb ra khỏi cơ thể rất chậm chủ yếu qua nước tiểu Chu kì bán rã của Pb trong máu khoảng một tháng, trong xương từ 20 - 30 năm Các hợp chất chì hữu cơ rất bền vững độc hại đối với con người, có thể dẫn đến chết người [18] Việc điều trị nhiễm độc chì rất phức tạp, tỷ lệ khỏi bệnh rất thấp Trẻ em có mức hấp thụ chì gấp 4 - 5 lần người lớn Mặt khác thời gian bán hủy sinh học chì ở trẻ em cũng lâu hơn nhiều so với người lớn Trẻ em từ 6 tuổi trở xuống và phụ nữ

có thai là những đối tượng mẫn cảm với những ảnh hưởng nguy hại đến sức khoẻ

do Pb gây ra Chì cũng kìm hãm chuyển hóa can xi bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua kìm hãm sự chuyển hóa vitamin D Chì gây độc cả hệ thống thần

kinh trung ương lẫn thần kinh ngoại biên Tuỳ theo mức độ nhiễm độc có thể gây ra những tai biến khác nhau [27]

1.2.2 Crom (Cr)

Cr là kim loa ̣i chuyển tiếp của khối D thuô ̣c nhóm VIb trong bảng tuần hoàn,

Cr có màu xám và dòn , có thể đánh bóng tốt [3] Cr có thể tồn tại ở dạng hóa trị +3 hoặc +6 Cr nói chung đươ ̣c biết đến trong trang trí của sản phẩm ma ̣ Cr , hầu hết các quặng Cr sản xuất được sử dụng trong sản xuất thép không rỉ, tạo màu, nhuô ̣m, điê ̣n cực nhôm, các quá trình mạ kim loại , mạ điện và trong các ngành công nghiệp hóa chất [29]

Nhìn chung, thực phẩm là nguồn chính đưa Cr vào cơ thể người Sự hấp thụ

Cr tùy thuộc trạng thái oxy hóa của chất đó Cr (VI) hấp thu qua dạ dày, ruột nhiều hơn Cr (III) và còn có thể thấm qua màng tế bào Các hóa chất hóa trị 6 của Cr dể gây viêm loét da, xuất hiện mụn cơm, viêm gan, viêm thận, thủng vách ngăn giữa hai lá mía, ung thư phổi, Cr đươ ̣c tích lũy trong gan thận, gây tổn thương gan thân

và các cơ quan khác Cr (III) không đô ̣c nhưng Cr (VI) rất đô ̣c IARC đã xếp Cr (VI) vào nhóm Tác nhân (hoặc hỗn hợp) chắc chắn gây ung thư cho người và Cr (III) vào nhóm Tác nhân hoặc hỗn hợp chưa thể xếp vào nhóm chất gây ung thư cho người [27], [29]

Cr (VI) thì luôn độc cho thực vật Nồng độ Cr ở da ̣ng sẵn có rất nhỏ trong cây trồng trên phần lớn các loa ̣i đất Mô ̣t số nghiên cứu cho rằng Cr (VI) làm ức chế sự phát triển của cả rễ và chồi của cây lúa ma ̣ch non nhiều hơn là Cr (III) mă ̣c dù đã

có ghi chú là việc hấp thụ Cr ở dạng Cr (III) lớn hơn da ̣ng Cr (VI) ở rễ cây Sự khác nhau ở tính đô ̣c giữa 2 hình thái này được giải thích là do tính hấp thụ bề mặt sinh học đã giảm sút nhiều của Cr (III) tại nơi có nồng độ pH > 5 [2]

1.2.3 Cadimi (Cd)

Cd (d = 8.6 g/cm3) là một KLN phổ biến thuộc nhóm II B trong bảng phân loại tuần hoàn Cd là kim loa ̣i màu trắng sáng sỉn , có nguồn gốc địa chất tự nhiên

Cd tự nhiên trong đất thường ở da ̣ng hóa tri ̣ II Tính di động của Cd phụ thuộc vào

pH, loại đất, thành phần vật lý , Cd thườ ng đi kèm vơi Zn và có ái lực với S Cd tồn

tại ở dạng không tan : CdO, CdC3, Cd3(PO4)2 trong điều kiện oxi hóa Trong môi trường axit Cd tồn ta ̣i ở da ̣ng linh đô ̣ng Cd 2+ Quá trình hấp thụ Cd trong đất xảy ra khá nhanh, 95% Cd đưa vào bi ̣ hấp phu ̣ trong vòng 10 phút Cd tồn ta ̣i ở da ̣ng trao đổi 20 - 40%, dạng hợp chất cacbonat 20%, dạng hiroxit và oxit là 20%, phần liên kết với phức hữu cơ chiếm tỉ lê ̣ nhỏ Cd gây đô ̣c cho cây trồng thường biểu hiê ̣n rất rõ ở mép lá có màu nâu , lá bị úa vàng , rễ có màu nâu , thân còi co ̣c , cây châ ̣m phát triển, làm thay đổi tính thấm của màng tế bào , kìm hãm quá trình sinh tổng hợp Pr ,

Mg, Cu, Fe, Se, Ca, Mn và P trong đất và cây trồng đã được báo cáo trong nhiều nghiên cứu Mức thấp nhất của Cd trong mô thực vật mà tại đó nó có tác động đ ộc hại là 5 mg/kg [34]

Tổ chức Lương Nông của Liên Hiê ̣p Quốc (FAO) và Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đề nghị lượng Cd có thể chấp nhâ ̣n đươ ̣c tối đa là 400 - 500 µg/tuần, tương đương khoảng 70 µg/ngày Tính chất hóa học đất có ảnh hưởng lớn đến tác động Cd đối với cây trồng Thông qua dây chuyền thực phẩm (rau, củ , quả, gạo ) sẽ lại ảnh hưởng không nhỏ lên sức khỏe con người Nhiễm đô ̣c Cd biểu thi ̣ bê ̣nh vàng lá , sự héo và tình trạng ngưng phát triển nhưng mà lại hiếm khi tìm ra nguyên nhân (Bá, 2008) Đối với cây lúa, nồng độ Cd 0.1 ppm có tác du ̣ng kích thích phát triển nhưng khi Cd ≥ 30 ppm sẽ ảnh hưởng ma ̣nh, hạn chế cây [43]

Cd là 1 trong 3 kim loa ̣i được coi là nguy hiểm nhất đối với con người , thực phẩm là nguồn Cd chính nhiễm vào cơ thể người Sự tích tụ Cd trong các loại cây

lương thực thì rất đáng chú ý vì một lượng lớn Cd được cơ thể con người qua con đường ăn các sản phẩm từ các loại cây này Sự hấp thụ hợp chất Cd tùy thuộc vào

độ hòa tan của chúng Cd tích tụ phần lớn ở thận và có thời gian bán hủy sinh học dài, từ 10 - 35 năm Đã có chứng cứ cho thấy Cd là ch ất gây ung thư qua đường hô hấp Cd có độc tính cao đối với động vật thủy sinh và con người Khi người bị nhiễm độc Cd, tuỳ theo mức độ nhiễm sẽ bị ung thư phổi, thủng vách ngăn mũi, đặc biệt là gây tổn thương thận dẫn đến protein niệu Ngoài ra còn ảnh hưởng tới nội tiết, máu, tim mạch, ở nồng độ cao, Cd gây đau thận, thiếu máu và phá hủy tủy xương Cd tích tu ̣ vào cơ thể con người và tồn ta ̣i rất lâu Nó thường nằm ở gan và thận Một sự tiếp xúc lâu dài với nồng đô ̣ nhỏ của Cd có khả năng dẫn đến các bê ̣nh về phổi và các rối loa ̣n về thâ ̣n [30] IARC đã xếp Cd và hợp chất của nó vào nhóm Tác nhân (hoặc hỗn hợp) có thể gây ung thư cho người [27]

lò than cốc, ứng dụng thuốc diệt nấm

Về mặt đinh dưỡng Mn là một nguyên tố vi lượng, nhu cầu dinh dưỡng mỗi ngày từ 30-50 µg/kg thể trọng Tỉ lệ hấp thụ Mn trong cơ thể tuỳ thuộc vào số lượng

Mn thâm nhập, sự hiện diện của các kim loại khác như Fe và Cu trong chế độ ăn uống v.v Người ta đã ghi nhận được chứng cứ về tính nhiễm độc thần kinh ở công nhân mỏ do tiếp xúc lâu dài với bụi có chứa Mn Độc tính mạnh với nguyên sinh chất của tế bào, đặc biệt là tác dụng lên hệ thần kinh trung ương, gây tổn thương thận và bộ máy tuần hoàn, phổi, ngộ độc nặng có thể dẫn tới tử vong [27]

Mă ̣c dù chỉ chiếm hàm lượng nhỏ trong đất , Mn vẫn đóng vai trò quan tro ̣ng đối với đô ̣ phì nhiêu của đất Cây trồng hấp thu ̣ Mn ở da ̣ng Mn (II), thành phần đất

có ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của đất và khả năng cung cấp Mn cho cây Tính

đô ̣c ha ̣i của Mn nhìn chung là do đất chua và khí hâ ̣u nóng ẩm [2]

1.2.5 Kẽm (Zn)

Zn là mô ̣t nguyên t ố hóa học tồn tại ở dạng rắn , được coi là yếu tố cần thiết cho con người, đô ̣ng vâ ̣t và thực vâ ̣t bâ ̣c cao [3] Zn được tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm và nước uống dưới hình thức các phức chất hữu cơ Các muối Zn hòa tan đều độc Khi ngộ độc Zn sẽ cảm thấy miệng có vị kim loại, đau bụng, mạch chậm,

co giật Chế độ ăn thường là nguồn cung cấp Zn chính cho cơ thể JECFA đã đề nghị giá trị tạm thời cho lượng Zn tiếp nhận tối đa hàng ngày có thể chịu đựng được

là 1 mg/kg thể trọng Nhu cầu dinh dưỡng về Zn hàng ngày ở người lớn là 12 -20 mg/l [27]

Ngoài cháy rừng , Zn đươ ̣c phát thải ra ngoài môi trường bởi các hoa ̣t đô ̣ng khai thác quặng mỏ, luyện kim, mỗi năm trên thế giới có khoảng 1-3 triệu tấn Zn từ các hoạt động này đi vào môi trường đất Sử dụng phân bón hoá học cũng là một trong những nguyên nhân làm gia tăng hàm lượng Zn trong môi trường Lượng Zn

đi vào môi trường đất hàng năm từ việc sử dụng phân bón trên thế giới khoảng 260

- 1100 tấn Ngoài ra nguồn đáng kể Zn đi vào môi trường đất hàng năm trên thế giới khoảng 640 - 1914×103 tấn từ những chất thải có chứa Zn như chất thải động vật, chất thải nông nghiệp, phân bón, bùn thải cống rãnh, bụi than, nông dược [18]

Đối với cây trồng : sự dư thừa Zn gây đô ̣c đối với cây trồng khi Zn tích tu ̣ trong đất quá cao Dư thừa Zn cũng gây ra bê ̣nh mất diê ̣p lu ̣c , sự tích tu ̣ Zn trong cây quá nhiều gây mô ̣t số mối liên hê ̣ đến mức dư lượng Zn trong cơ thể người và góp phần phát triển thêm sự tích tụ Z n trong môi trường mà đă ̣c biê ̣t là môi trường đất [27] Giá trị bình thường của Zn trong thực vật là 20 - 100 mg/kg, trong khi hơn

100 mg Zn/kg được coi như là quá nhiều, và trên 400 mg/kg được đề xuất như là độc hại đối với một số loại cây trồng [27]

Đối với con người : Zn là dinh dưỡng thiết yếu và nó sẽ gây ra các chứng

bê ̣nh nếu thiếu hu ̣t cũng như dư thừa Trong cơ thể người, Zn thường tích tu ̣ chủ yếu

ở trong gan, là bộ phận tích tụ chính của các nguyên tố vi lượ ng cơ thể , khoảng 2g

Zn đươ ̣c thâ ̣n lo ̣c mỗi ngày Zn còn có khả năng gây ung thư đô ̣t biến , gây ngô ̣ đô ̣c

thần kinh, sự nha ̣y cảm , sự sinh sản , gây đô ̣c đến hê ̣ miễn nhiễm Sự thiếu hu ̣t Zn trong cơ thể gây ra các triê ̣u chứng như bê ̣ nh liê ̣t dương , teo tinh hoàn , mù màu , viêm da, bệnh về gan và mô ̣t số triê ̣u chứng khác Tác hại của Zn đối với sức khỏe con người: Hấp thụ nhiều kẽm có thể gây nôn, tổn hại thận, lách làm giảm khả năng hấp thu đồng và gây bệnh thiếu máu liên quan đến sự thiếu hụt đồng Hấp thụ kẽm trong khẩu phần ăn hàng ngày > 1000 mg gây nôn, sốt, tổn hại thận và lách, từ 200 -

500 mg/ngày gây xáo trộn dạ dày, buồn nôn, hoa mắt Hấp thụ kẽm > 100 mg/ngày gây giảm sự hấp thụ đồng [18]

1.3 CƠ CHẾ HẤP THỤ VÀ ĐÀO THẢI KLN

1.3.1 Quá trình hấp thụ KLN vào cơ thể

Các KLN trong môi trường làm việc và môi trường sống có thể xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp, tiêu hoá và da [27]

- Qua đường hô hấp: Sự hấp thụ qua phổi là đường thâm nhập chính của KLN ở dạng hơi, khói, bụi trong không khí

+ Hệ thống hô hấp gồm các đường dẫn khí : mũi - họng, khí - phế quản, phần dưới gồm phế quản nhỏ dẫn tới phế nang hợp thành các tiểu thuỳ

+ Khí, hơi hoà tan trong nước dễ dàng phân rã trong dịch niêm mạc đường

hô hấp trên Khí, hơi ít hoà tan hơn được hấp thụ ở phế nang Khí hơi hoà tan trong

mỡ qua các màng phế nang - mao, mạch lành

+ Khí, hơi hoà tan trong máu dễ bị hấp thụ Các hạt không bị hoà tan bị giữ lại trong đường hô hấp có thể thải ra theo ba cơ chế: bằng lớp mao dịch, bằng thực bào và bằng xâm nhập trực tiếp qua biểu mô phế nang

- Qua đường tiêu hoá: Hấp thụ KLN có thể theo đường thức ăn, đồ uống hoặc nuốt phải khi các hạt hoà tan hít vào đường hô hấp bị đẩy theo hệ thống mao dịch lên miệng:

+ Dạ dày hấp thụ các chất không phân cực bằng khuyếch tán tự động

+ Ruột có chức năng hấp thụ, thuận lợi cho quá trình khuyếch tán và hấp thụ tích cực, kéo dài nhiều giờ Phần lớn các KLN được hấp thụ qua đường tiêu hoá sẽ

đi vào trong các mao mạch, đến gan, có thể được thải vào mật và hấp thụ lại vào ruột

- Hấp thụ qua da: Da gồm 3 lớp: biểu bì, da, mô dưới da

+ Xâm nhập của các KLN qua da có thể bằng: Hấp thụ qua biểu bì do khuyếch tán qua màng lipit (các hợp chất không phân rã) Hấp thụ qua nang quanh chân lông Xâm nhập tự do qua các vết tổn thương cơ học hoặc bệnh ngoài da + Sự thẩm thấu của chất độc phụ thuộc vào tính chất hòa tan trong mỡ, đặc tính phân cực, kích thước phân tử và tính phân rã

1.3.2 Sự phân bố và khu trú KLN trong cơ thể

Cơ thể người được cấu tạo bởi nhiều mô, cơ quan và thể dịch nên chất độc được phân bố và tích luỹ ở các nhóm, các ngăn khác nhau Các KLN đi vào cơ thể gây ức chế hoạt tính các enzym và tích lũy ở một số mô như xương, gan, thận, lông, tóc, móng

- Gan: phần lớn các ion vô cơ được giữ, chuyển hóa và biến đổi ở gan, mật

và thải qua đường tiêu hóa

- Thận: các KLN như Cd, Pb, Hg, As thường được tích lũy ở thận

- Bám vào các mô mỡ: các chất hoà tan trong mỡ có ái lực lớn đối với các

mô, cơ quan giàu lipit, chất béo, tuyến nội tiết, thần kinh

- Bám trên xương: nhiều KLN có ái lực đặc biệt đối với xương Các chất độc này bám trên xương bằng cơ chế: trao đổi ion và hấp thụ chất keo trên bề mặt

- Bám trên tóc và móng: Một số KLN (Pb, Zn, Cd, Hg, As ) có ái lực liên kết với tóc và móng

1.3.3 Biến đổi sinh hóa các KLN trong cơ thể

Các chất độc này tác động, gây biến đổi sự chuyển hóa của cơ thể và ngược lại, cơ thể tác động lại và làm biến đổi các chất độc Do đó, có thể định lượng các chất độc và các chất chuyển hóa trong môi trường sinh học giúp cho việc phát hiện tình trạng thấm nhiễm chất độc

Các chất chuyển hóa mới sinh sẽ không còn tính độc hoặc tính độc thấp hơn chất độc xâm nhập cơ thể nhưng có khi chất chuyển hóa lại độc hơn, nguy hiểm

hơn Quá trình biến đổi sinh hóa rất phong phú như oxy hóa - khử, thủy phân, di chuyển nguyên tử, metyl hóa, liên kết,…

1.3.4 Quá trình đào thải các KLN

Đa số các kim loại đào thải qua thận và phân, một số đào thải qua phổi, nước bọt, sữa, mồ hôi, da, lông, tóc và móng chân tay

Việc đào thải các chất độc từ các tế bào và cơ thể cũng diễn ra theo cùng một cơ chế như trong hấp thụ Sự đào thải này phụ thuộc vào các tính chất của các KLN, nồng độ và cách liên kết của chúng trong ngăn

- Thận: đây là con đường đào thải quan trọng, theo cơ chế lọc tiểu cầu, vận chuyển chủ động qua ống thận và khuyếch tán thụ động theo ống

- Phổi: chủ yếu đối với chất độc bay hơi, khi mà chất độc không kết hợp ngay với các chất trong cơ thể hoặc không phân giải để tạo thành những chất chuyển hóa không bay hơi hoặc bay hơi không đáng kể

- Tiêu hóa: một số KLN như Pb, Cd theo máu đến gan, thải qua mật vào ruột Phần chất độc không được tái hấp thu sẽ thải ra phân

- Nước bọt: một số KLN thải qua nước bọt nhờ quá trình khuyếch tán thụ động và thải nhờ tích tụ ở tóc

- Sữa: Trẻ em nhất là trẻ sơ sinh uống sữa bị ô nhiễm sẽ bị các hậu quả nghiêm trọng do chúng rất mẫn cảm với nhiều KLN có trong sữa như As, Hg,

- Lông, tóc, móng: KLN kết hợp với chất sừng do có ái tính với lưu huỳnh chứa trong chất sừng ở tỷ lệ cao Phân tích lông, tóc, móng có giá trị như việc thử tiếp xúc với điều kiện loại trừ chắc chắn sự ô nhiễm từ bên ngoài (bụi)

- KLN thải qua da phần lớn nhờ bài tiết mồ hôi

Tùy theo đặc tính của các KLN mà quá trình đào thải diễn ra nhanh hay chậm Việc đào thải chậm sẽ dẫn đến tích lũy độc chất trong cơ thể Một số yếu tố ảnh hưởng đến nhịp điệu đào thải, trước hết là tình trạng thận Những người yếu thận, tổn thương thận mẫn cảm với KLN hơn nhất là khi hấp thu nhiều lần

Sự hấp thu và đào thải KLN phụ thuộc vào nồng độ và tính chất hóa lý của chúng Tốc độ đào thải các KLN phụ thuộc vào thời gian bán hủy sinh học Các KLN thường có thời gian bán hủy dài (trong nhiều tuần hay nhiều tháng)

1.4 MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA CÂY LÚA NƯỚC

Lúa là một trong ba loại cây lương thực quan trọng nhất của thế giới, về mặt

phân loại thực vật, cây lúa thuộc họ Poaceae, chi Oryza, loài Oryza Sativa., tên khoa học Oryza Sativa L Ngoài loại lúa trồng chiếm đại bộ phận diện tích lúa thế giới là Oryza Sativa L., một loài lúa trồng nữa là Oryza glaberrima Steud., chỉ được

trồng giới hạn ở một số quốc gia Tây Phi Châu và hiện đang bị thay thế dần bởi

Oryza sativa L Cây lúa là loại cây lương thực có lịch sử trồng trọt lâu đời nhất

(7000 –10000 năm) Trung tâm khởi nguyên cây lúa là Trung Quốc và Ấn Độ Hiện nay cây lúa là cây lương thực có diện tích lớn thứ 2 trên thế giới Khoảng 40% dân

số trên thế giới lấy lúa gạo làm nguồn lương thực chính Trên thế giới có hơn 110 quốc gia có sản xuất và tiêu thụ gạo với các mức độ khác nhau và giá gạo xuất khẩu tính trên đơn vị trọng lượng cao hơn rất nhiều so với các loại hạt ngũ cốc khác [12]

Oryza sativa L là một loài cây thân thảo, sinh sống hàng năm, được trồng

nhiều ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, thời gian sinh trưởng của các giống dài, ngắn khác từ 60 - 250 ngày Về phương diện thực vật học, lúa trồng hiện nay là do

lúa dại Oryza fatua hình thành thông qua quá trình chọn lọc nhân tạo lâu dài Cây

lúa thích nghi rất rộng với nhiều điều kiện sinh thái khác nhau từ vĩ độ 350 Nam -

530 Bắc Điều kiện sinh thái có ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của cây, nó quyết định loại hình, cơ cấu giống, thời vụ gieo cấy, biện pháp canh tác và hình thành các vùng trồng lúa khác nhau [13]

Nhiệt độ có tác dụng quyết định đến tốc độ sinh trưởng của cây lúa nhanh hay chậm, tốt hay xấu Trong phạm vi giới hạn (20 -30 0C), nhiệt độ càng tăng cây lúa phát triển càng mạnh Nhiệt độ trên 400C hoặc dưới 170C, cây lúa tăng trưởng chậm lại Dưới 130C cây lúa ngừng sinh trưởng, nếu kéo dài 1 tuần lễ cây lúa sẽ chết Phạm vi nhiệt độ mà cây lúa có thể chịu đựng được và nhiệt độ tối hảo thay đổi tùy theo giống lúa, giai đọan sinh trưởng, thời gian bị ảnh hưởng là tình trạng sinh lý của cây lúa Nói chung, các giống lúa ôn đới chịu đựng nhiệt độ thấp giỏi hơn các giống lúa nhiệt đới và ngược lại Cây lúa già chịu đựng giỏi hơn cây lúa non; thời gian bị ảnh hưởng càng dài, cây lúa càng suy yếu thì khả năng chịu đựng càng kém [12], [13]

Cường độ ánh sáng ảnh hưởng trực tiếp đến sự quang hợp của cây lúa, thể hiện chủ yếu bằng năng lượng ánh sáng mặt trời chiếu trên đơn vị diện tích đất (lượng bức xạ) Thông thường, cây lúa chỉ sử dụng được khoảng 65 % năng lượng ánh sáng mặt trời chiếu tới ruộng lúa Trong điều kiện bình thường, lượng bức xạ trung bình từ 250-300 cal/cm2/ngày thì cây lúa sinh trưởng tốt và trong phạm vi này thì lượng bức xạ càng cao thì quá trình quang hợp xảy ra càng mạnh Bức xạ mặt trời ảnh hưởng lớn đến các giai đoạn sinh trưởng khác nhau và năng suất lúa Ngoài

ra, gió cũng là nhân tố làm ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa

Ở giai đoạn lên đòng và trổ bông, gió mạnh ảnh hưởng xấu đến quá trình hình thành

và phát triển của đồng lúa, sự trổ bông, thụ phấn, thụ tinh và sự tích lũy chất khô trong hạt bị trở ngại làm tăng tỉ lệ hạt lép, hạt lửng làm giảm năng suất lúa Tuy nhiên, gió nhẹ giúp cho quá trình tự thụ phấn trong quần thể ruộng lúa tốt hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình quang hợp và hô hấp của ruộng lúa góp phần tăng năng suất [13]

Đất trồng lúa cần giàu dinh dưỡng, nhiều hữu cơ, tơi xốp, thoáng khí, khả năng giữ nước, giữ phân tốt, tầng canh tác dày để bộ rễ ăn sâu, bám chặt vào đất và huy động nhiều dinh dưỡng nuôi cây Loại đất thịt hay đất thịt pha sét, ít chua hoặc trung tính (pH = 5,5 - 7,5) là thích hợp đối với cây lúa Tuy nhiên, muốn trồng lúa đạt năng suất cao, đất ruộng cần bằng phẳng và chủ động nước tưới Tùy thuộc vào giống lúa mà điều kiện tồn tại khác nhau, có những giống lúa có thể thích nghi được trong những điều kiện đất đai khắc nghiệt như: phèn, mặn, khô hạn, ngập úng rất tốt [13]

Lúa là cây lương thực quan trọng nhất của người dân châu Á Các nước có diện tích lúa lớn nhất theo thứ tự phải kể là Ấn Độ, Trung Quốc, Indonesia, Bangladesh, Thái Land, Việt Nam đứng hàng thứ 6 trước Miến Điện Nước ta có tổng sản lượng lúa hàng năm đứng thứ 5 trên thế giới nhưng lại là nước xuất khẩu gạo đứng hàng thứ 2 thế giới hiện nay với sản lượng gạo xuất khẩu bình quân trên dưới 4 triệu tấn/năm Trong những năm qua, gạo xuất khẩu của Việt Nam tăng trưởng về số lượng và chất lượng cũng như mở rộng thị trường Đồng bằng sông Cửu Long là vựa lúa lớn nhất của cả nước, đã góp phần quan trọng trong thành quả chung đó [13]

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

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Ô nhiễm KLN là vấn đề quan tâm hàng đầu của nhiều nước trên thế giới vì mức độ ảnh hưởng nguy hiểm đến sinh vật nói chung và con người nói riêng Đã có rất nhiều nghiên cứu đề cập đến sự ô nhiễm cũng như rủi ro sức khỏe con người từ việc tiêu thụ gạo được tiến hành ở một số nước điển hình như Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Malaysia

Một nghiên cứu của Roongrawee Kingsawat và Raywadee Roachanakanan tại Thái Lan khi tiến hành nghiên cứu sự tích tụ và phân bố của một số KLN trong nước, đất và gạo tại tỉnh Samut Songkhram Kết quả cho thấy pH đất ở đây dao

đô ̣ng từ 5.99 đến 7.68, EC nằm trong khoảng 21.8 - 27.9 và hàm lượng chất hữu cơ

OM từ 1.24 đến 2.17% Hàm lượng Cd, Cu, Zn trung bình trong nước lần lượt trong khoảng 0.1 - 1.31, 3.06 - 8.52, 5.39 - 59.81 mg/ml và nguyên nhân chính ảnh hưởng đến sự chênh lệch này là do giá trị pH của nước, giảm pH nước sẽ làm tăng sự hấp thu KLN trong nước và thực vật [49]

Cũng tại Thái Lan, một nghiên cứu khác được thực hiện trên các cánh đồng lúa hữu cơ Bangkok của Nanthana Chinoim và Nusara Sinbuathong Mục tiêu của nghiên cứu này là để điều tra nồng độ kim loại nặng (Cd, Cr, Pb, Cu, Ni, Zn) trong ruộng lúa được sử dụng để sản xuất gạo hữu cơ ở Thái Lan Các nhà nghiên cứu đánh giá các mẫu đất từ bốn địa điểm nằm ở phía bắc và phía tây của Bangkok Từ đánh giá trực quan và nghiên cứu lịch sử, các địa điểm có vẻ không bị ảnh hưởng bởi chất thải công nghiệp Các mẫu đất được lấy từ độ sâu 0 - 15 cm, không khí khô, và mặt đất để vượt qua một cái rây 2 mm Kim loại nặng được chiết xuất từ các mẫu đất bằng hỗn hợp axit và sau đó được xác định bởi nguyên tử hấp thụ quang phổ Nồng độ kim loại nặng đo trên các mẫu đất dao động 0 - 0,0727 mg Cd / kg, 0

- 1,92 mg Cr / kg, 0,186 - 1,39 mg Pb / kg, 0,372 - 2,57 mg Ni / kg, 0,698 - 2,90 mg

Cu / kg , và 0,987 - 14,4 mg Zn / kg Tất cả các hàm lượng KLN trong đất này đo được thấp hơn nhiều so với mức cho phép của các kim loại nặng [44]

Nghiên cứu Abul Khaer Mohammad Rezaur Rahman và cộng sự tại Bangladesh để tìm hiểu sự ô nhiễm kim loại nặng chịu ảnh hưởng từ các hoạt động công nghiệp Kết quả chỉ ra rằng KLN có thể có tác động nghiêm trọng khi phát thải vào môi trường thậm chí với số lượng nhỏ, có thể nhập vào chuỗi thức ăn từ các hệ sinh thái thủy sản, nông nghiệp và đe dọa sức khỏe con người một cách gián tiếp

Sự phân bố của các kim loại nặng trong các bộ phận khác nhau đã được phân tích Thứ tự của các hàm lượng trung bình của các kim loại trong gạo là Zn > Rb > Se >

Sc > Cr > Cs Nồng độ là 1,92 - 7,78 ppm Se, Sc 0,01 - 0,04 ppm, Rb 2,25 - 16,1 ppm, Fe - BDL, Zn 62,7 - 102,5 ppm TF có giá trị cao nhất thu được cho Fe là 0,24

và giá trị thấp nhất cho Sc là 0,02 Các nồng độ trong giới hạn chấp nhận được [33] Zuo-Wen Zhang cùng cộng sự đã tiến hành thu các mẫu ngũ cốc và đậu đỗ tại chợ ở phía đông bắc Trung Quốc và được phân tích bằng máy quang phổ Kết quả cho được hai kim loại nặng có khả năng nguy hiểm nhất là Pb và Cd Trong đó, hàm lượng Pb trung bình là 31,3 ng Pb/g, hàm lượng Cd là 55,7 ng Cd/g [56] Cũng tại Trung Quốc, nghiên cứu của Hang Zhou và cộng sự được tiến hành tại một khu vực thuộc thành phố Chenzhou Sau khi phân tích thu được các kết quả khác nhau

về sự phân bố của kim loại trong các bộ phận cây lúa: hàm lượng Pb trong rễ > thân

> gạo (hơn 56% Pb được tìm thấy trong rễ, chỉ có 3.9% được tìm thấy trong gạo),

Cd trong rễ > thân > gạo (khoảng 60% Cd có trong rễ, 10% trong gạo), Zn trong thân > gạo > rễ Hàm lượng trung bình của Pb, Cd và Zn trong các mẫu gạo là 0.55, 0.56, 26.44 mg/kg [41]

Một nghiên cứu khác của Qing-Long Fu tại thành phố Fuzhou, Trung Quốc

có kết quả hàm lượng Pb, Cd, Cr trong gạo lần lượt là 0.069, 0.1, 0.1 mg/kg [47] Nghiên cứu của Zhu Huang (2013) tại Zhejiang cho thấy hàm lượng Cd và Pb được tìm thấy trong gạo là 0.037, 0.06 mg/kg và đều thấp hơn so với tiêu chuẩn của Trung Quốc

Tại Malaysia, D.W Yap cùng các cộng sự của ông đã tiến hành nghiên cứu ở Kota Marudu, Sabah Mục tiêu của nghiên cứu này là xác định và so sánh hàm lượng KLN trong các phần khác nhau của cây lúa, cụ thể là các hạt, vỏ, lá, thân và

rễ so với mức giá trong đất xung quanh vùng rễ Nghiên cứu được tiến hành ở một

số ruộng lúa gần Marudu, Sabah, Malaysia Các KLN đã nghiên cứu là Cd, Cr, Cu,

Fe, Mn, Pb và Zn Các KLN có trong cây lúa và các loại đất đã được phát hiện bằng cách sử dụng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS Các thông số khác đã nghiên cứu là các kích thước hạt đất, tỷ lệ carbon hữu cơ và pH Kết quả cho thấy Fe là kim loại chiếm ưu thế nhất trong hạt gạo và rễ, trong khi Mn là một kim loại chủ yếu nhất trong trấu, lá và chồi Tỷ lệ trung bình cao nhất ghi nhận cho các loại đất như sau: carbon hữu cơ (8,02%), kích thước hạt (85,92%) và pH (5.91) Tuy nhiên, nồng

độ của kim loại nặng trong gạo vẫn còn dưới mức tối đa theo quy định của Luật Malaysia Thực phẩm (1983) và Quy định thực phẩm [37]

Các nghiên cứu đã được tiến hành ở rất nhiều khu vực trong nước trên thế giới, đã phần nào phản ánh được hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng hiện nay Nguyên nhân chủ yếu là do ảnh hưởng từ các Khu công nghiệp, đặc biệt là nước và khí thải, các hoạt động sản xuất, từ việc bón phân gieo trồng, sử dụng hóa chất làm tích tụ ngày càng nhiều hàm lượng kim loại nặng trong đất và nông phẩm, làm ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Ở Việt Nam hiện nay , vấn đề KLN đã và đang được quan tâm , chú trọng do ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người và cây trồng Các nghiên cứu về ô nhiễm KLN trư ớc đây còn rất ha ̣n chế , tuy nhiên đang phát triể n trong nhiều năm gần đây Trong quá trình sản xuất nông nghiệp, con người đã làm tăng đáng kể KLN trong đất Các loại thuốc bảo vệ thực vật thường có chưa các KLN như As,

Pb, Hg Các loại phân bón hóa học đặc biệt đặc biệt là phân photpho thường chứa nhiều As, Cd, Pb Các loại bùn nước thải cũng là nguồn có chứa nhiều các KLN như Pb, Cd, Hg, Zn [10]

Lê Thị Thủy và Phạm Quang Hà đã tiến hành nghiên cứu lấy mẫu, đánh giá thực trạng Cu, Pb, Zn, Cd trong đất nông nghiệp Việt Nam giai đoạn 2002 - 2007 Mục tiêu nghiên cứu nhằm xây dựng dữ liệu về chất lượng nền đất nông nghiệp phục vụ sản xuất bền vững, bảo vệ môi trường đất nông nghiệp Tác giả đã thu 213 mẫu tại 32 tỉnh với các loại đất khác nhau Kết quả cho thấy lượng Cu trung bình trong các nhóm đất tăng dần theo thứ tự sau: đất cát biển (6.2 ppm), đất xám (9.6

ppm), đất phù sa (22.4 ppm), đất phèn (24.6 ppm), đất mặn ( 41.9 ppm) và đều dưới ngưỡng cho phép của Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 7209:2002) Chỉ có đất đỏ có hàm lượng Cu vượt TCVN (58.3 ppm) Hàm lượng Pb, Zn và Cd trong các mẫu đất thấp hơn ngưỡng cho phép, trong đó cao nhất trong đất đỏ, thấp nhất trong đất cát biển Kết luận rằng trong các loại đất nông nghiệp nước ta, hàm lượng Cu, Pb, Zn

và Cd tổng số tương quan thuận với tỷ lệ sét trong đất, đất có tỷ lệ sét càng cao càng chứa nhiều kim loại nặng [28]

Nghiên cứu xây dựng một số chỉ tiêu độc chất KLN trong môi trường đất đối với cây trồng nông nghiệp của Lê Huy Bá và Võ Đình Long được tiến hành vào năm 2007 Kết quả đã chỉ ra rằng, với hàm lượng 0.1 ppm, Cd sẽ có tác dụng kích thích sự tăng trưởng phát triển của cây lúa thể hiện qua chiều cao cây, chiều dài rễ Như vậy, hàm lượng Cd ≤ 0.1 ppm thì sẽ là nguyên tố vi lượng cần thiết cho cây lúa Đối với Pb, ở nồng độ 10 ppm, Pb có tác dụng kích thích sự phát triển chiều cao cây lúa, từ nồng độ 100 ppm trở đi, Pb bắt đầu có dấu hiệu ảnh hưởng, gây nên hiện tượng vàng lá và cây bắt đầu ngưng phát triển [2]

Một nghiên cứu khác của Lê Huy Bá, Nguyễn Ngọc Quỳnh cùng các tác viên (2001) khi tiến hành phân tích 126 mẫu đất trồng lúa bị ô nhiễm nước tưới từ các kênh thoát nước của thành phố Hồ Chí Minh đã chỉ ra rằng: Cr, Pb, Hg, Cu ở một

số mẫu đã bị ô nhiễm nhưng khi so sánh với tiêu chuẩn cho phép của một số nước châu Âu thì chúng vẫn nằm trong giới hạn cho phép Còn hàm lượng Zn lại rất cao,

Cd có sự tích lũy cao trong đất với nồng độ từ 9.9 - 10.3 mg/kg, vượt quá 5 lần mức

độ cho phép Cd là kim loại có nguy cơ gây ô nhiễm vùng đất trồng lúa cao nhất và vùng đất này chịu ảnh hưởng từ các cụm công nghiệp gần đó, nhiều nhất là nước thải từ các cơ sở chưa qua xử lý xả trực tiếp ra các kênh rạch, vào các vùng sản xuất nông nghiệp, gây ô nhiễm đất và nguồn nước tưới cho nông nghiệp [3]

Hồ Thị Lam Trà và Kazuhiko Egashira (1999) đã nghiên cứu hàm lượng một

số KLN trong đất nông nghiệp tại huyện Từ Liêm và Thanh Trì - Hà Nội và cho kết quả: hàm lượng các KLN dao động trong khoảng sau: 0.16 - 0.36 mg Cd/kg; 40.1 - 73.2 mg Cu/kg; 31.9 - 53 mg Pb/kg; 98.2 - 137.2 mg Zn/kg Nói chung đất nông nghiệp ở đây chưa bị nhiễm KLN (theo TCCP - 1995), trừ Cu Nguyên nhân được

giải thích là có thể do người dân sử dụng nhiều phân hóa học có chứa Cu trong quá trình trồng rau [10]

Nghiên cứu của Ngô Đức Minh và cộng sự về việc sử dụng phân lợn tại huyện Đan Phượng, Hà Nội cho thấy hàm lượng trung bình của Cu = 37,3 ppm; Zn

= 102,6 ppm; Cd = 0,2 ppm; Pb = 42,7 ppm Hàm lượng trung bình các KLN trong đất lúa sử dụng phân gà trên đất bạc màu tại huyện Mê Linh, Hà Nội lần lượt là Cu

= 11,9 ppm; Zn = 53,2 ppm; Cd = 0,1 ppm; Pb = 12,6 ppm Nghiên cứu chỉ ra rằng, các chất hữu cơ, phân bón đều có khả năng gây ô nhiễm KLN trong môi trường đất, làm ảnh hưởng đến hoạt động trồng trọt cây lúa [21]

Một nghiên cứu khác của Cái Văn Tranh tại làng nghề tái chế Pb ở xã Chỉ Đạo, Mỹ Văn, Hưng Yên đã cho kết quả hàm lượng Pb trong đất trồng lúa gần nơi nấu Pb là 387,6 ppm Hoạt động sản xuất của làng nghề tái chế kim loại gây ô nhiễm mạnh đến môi trường đất nông nghiệp kéo theo sự tích lũy KLN trong lúa gạo và gây ảnh hưởng gián tiếp đến sức khỏe người dân xung quanh [30]

Tình trạng ô nhiễm KLN ở Việt Nam đang diễn ra ngày càng phổ biến, không chỉ ở những khu vực sản xuất nông nghiệp lớn mà còn ở những làng nghề tái chế, chịu ảnh hưởng từ các hoạt động xả thải hay việc sử dụng phân bón, hóa chất không hợp lý trong quá trình chăm sóc cây trồng, từ đó gây tác động tiêu cực đến sức khỏe người tiêu dùng.

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 nghiên cứu hàm lượng và đánh giá rủi ro sức khỏe của một số kim loại nặng: Pb, Cd, Zn, Cr và Mn trong cây lúa

(Oryza Sativa L.)

Nghiên cứu được tiến hành tại 3 huyện Điện Bàn, Duy xuyên và Quế Sơn tỉnh Quảng Nam vào tháng 10/2014

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Để đạt được những mục tiêu của đề tài, chúng tôi tiến hành thực hiện một số nội dung sau:

- Đánh giá hàm lượng KLN trong đất và gạo tại một số vùng tỉnh Quảng Nam thông qua việc xác định nồng độ của 5 chỉ tiêu kim loại nặng: Cd, Pb, Cr, Zn

và Mn

- Xác định một số tính chất cơ bản của đất vùng nghiên cứu: pH đất, hàm lượng chất hữu cơ trong đất OM, độ dẫn điện EC và hàm lượng các KLN : Cd, Pb,

Cr, Zn và Mn

- Xác định hàm lượng tích lũy KLN trong gạo, thân lá, rễ

- Đánh giá rủi ro sức khỏe bằng chỉ số rủi ro sức khỏe THQ (Target hazard quotient)

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1 Phương pha ́ p hồi cứu số liê ̣u

- Tìm hiểu các nguồn có thể gây ô nhiễm cho vùng nghiên cứu

- Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của từng vùng

- Đặc điểm của cây lúa

- Đặc tính của các KLN (Cd, Pb, Cr, Zn, Mn)

- Các nghiên cứu về KLN trên thế giới và Việt Nam