Xử lý đất nền yếu trong xây dựng

Tuy nhiên, gần đây phương pháp sử dụng thực vật đế xử lý kim loại nặng trong đất được các nhà khoa học quan tâm đặc biệt bởi chi phí đầu tư thấp, an toàn và thân thiện với môi trường.. •

VIỆN KHCN VÀ QL MÔI TRƯỜNG

**********

Đề Tài: XỬ LÝ ĐẤT BỊ NHIỄM KIM LOẠI NẶNG

GVHD : GS.TSKH LÊ HUY BÁ SVTH : TRẦN ĐỨC CHIÊU THÀNH

LỚP : ĐHMT3A MSSV : 07707261 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2010

Mục lục

1.Lời Mở Đầu 3

2.0 nhiễm môi trường đất 5

Lời Mở Đầu

Nguồn phát thải các KLN trước hết phải kể đến các ngành sản xuất công nghiệp có sử dụng xút, clo, có chất phế thải nhiều thủy ngân hay ngành công nghiệp than đá và dầu mỏ

có chất thải chứa chì, thủy ngân và cadimi Tại nhiều nơi, các chất thải độc hại này bị đổ thẳng ra môi trường mà không hề được xử lý

Tại TP HCM, kết quả phân tích hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất vùng trồng lúa khu vực phía Nam thành phố cho thấy hàm lượng đồng, kẽm, chì, thủy ngân, crôm trong đất trồng lúa chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước thải công nghiệp phía nam thành phố đều tương đương hoặc cao hơn ngưỡng cho phép (TCVN 7209:2002) đối với đất sử dụng cho

mục đích nông nghiệp Trong đó hàm lượng cadimi vượt quá tiêu chuấn cho phép 2,3 lần;

kẽm vượt quá 1,76 lần

Rác sinh hoạt, đặc biệt rác thải đô thị cũng là một nguồn gia tăng lượng kim loại nặng trong đất Tại đa số đô thị hiện nay, tỉ lệ thu gom rác còn thấp, thậm chí có một số đô thị chưa có đơn vị thu gom và nơi tập kết rác

Hà Nội, một trong những đô thị có tỉ lệ thu gom rác cao nhất, cũng chỉ đạt tỉ lệ dao động khoảng 70-80 phần trăm/năm Lượng rác thải còn lại tồn đọng ở các nước ao hồ, ngõ xóm, kênh mương, theo dòng nước mưa chảy tràn gây ô nhiễm môi trường

Theo các nhà khoa học, khoảng 70 - 80 phần trăm các nguyên tổ KLN trong nước thải lắng xuống bùn trên đường đi của nó Do đó việc sử dụng bùn thải làm phân bón được

coi là một trong những nhân tố cao có nguy cơ gây ô nhiễm KLN

Ngoài ra, hoạt động nông nghiệp cũng chính là một nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng Việc lạm dụng các loại phân bón hóa học, hóa chất bảo vệ thực vật đã làm gia tăng lượng

Hiện nay, vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất đang diễn ra phổ biến ở nhiều nơi trên Thế giới Có rất nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng đế xử lý kim loại nặng trong

đất Tuy nhiên, gần đây phương pháp sử dụng thực vật đế xử lý kim loại nặng trong đất được các nhà khoa học quan tâm đặc biệt bởi chi phí đầu tư thấp, an toàn và thân thiện với môi trường

Làm sạch đất ô nhiễm là một quá trình đòi hỏi công nghệ phức tạp và vốn đầu tư cao Để

xử lý đất ô nhiễm người ta thường sử dụng các phương pháp truyền thống như: rủa đất;

cố định các chất ô nhiễm bằng hoá học hoặc vật lý; xử lý nhiệt; trao đối ion, ôxi hoá hoặc

khử các chất ô nhiễm; đào đất bị ô nhiễm đế chuyển đi đến những nơi chôn lấp thích họp, Hầu hết các phương pháp đó rất tốn kém về kinh phí, giới hạn về kỹ thuật và hạn

1/ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐÁT

1.1/ Vai trò của môi trường đất

• Đất là nơi trú ngụ của con người và hầu hết các sinh vật cạn, là nền móng cho các

công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp và văn hóa của con người

• Đất là một nguồn tài nguyên quý giá, con người sử dụng tài nguyên đất vào hoạt động sản xuất nông nghiệp để đảm bảo nguồn cung cấp lương thực thực phấm

1.2/ Thế nào là ô nhiễm đất

♦♦♦ Ô nhiễm môi trường đất được xem là tất cả các hiện tượng làm nhiễm bân môi trường đất bởi các chất ô nhiễm

❖ 0 nhiễm môi trường đất là hậu quả các hoạt động của con người lam

thay đổi các nhân tố sinh thái vượt qua những giới hạn sinh thái của

các quần xã sổng trong đất

b) Phân loại Người ta phân đất bị ô nhiễm làm 5 loại:

♦♦♦ Do chất thải công nghiệp

♦> Do chất thải nông nghiệp

thành axit gây mưa axit làm mất cân bằng PH trong đất.

- Bụi chứa nhiều kim loại nặng (như chì, kẽm, ) sẽ lắng xuống đất sẽ làm

thay đối thành phần đất tại đó và nhiễm độc đối với cây trồng và vật nuôi

theo đường dây chuyền thực phẩm

- Nước thải CN chứa nhiều chất vô cơ,

các chất hữu cơ, dung môi hừu cơ, các

chất dầu mỡ, các chất tẩy rữa, Neu

không được xử lý trước khi thải ra

ngoài chúng sẽ được lưu giữ trong đất

nhờ sự di chuyển lắng đọng hay thấm

vào đất

Các chất thải rắn CN như xỉ, phần thừa

Như vậy ở VN nhìn chung đất đã bị thoái hóa trên bốn mặt:

• Thoái hóa hóa học : Đất trở nên chua dần, hàm lượng hừu cơ và lân dễ tiêu thấp, nghèo các ion kiềm như : Ca2+ và Mg2+

• Thoái hóa vật lý : tầng đất mỏng dần, mất cấu trúc hoặc cấu trúc kém, sức thấm nước kém, đất chặt không thuận lợi cho bộ rễ nhũng cây trồng ngắn ngày phát triên

• Thoái hóa sinh học : hoạt tính sinh học của đất kém do thiếu chất hữu cơ, đất chua

và nhiều độc tố

• Ô nhiễm môi trường đất các loại

> 0 nhiễm đất do chất thải nông nghiệp

• Do thuốc bảo về thực vật: Nhiều thuốc bảo vệ thực vật (TBVTV) có thể tồn

-• Ô nhiễm đất do tác nhân hóa học: Khi sử dụng phân bón dư thừa, phần dư

đó sẽ bị rữa

trôi theo nước hoặc nằm lại trên đất gây ô nhiễm môi trường

Đối với phân bón vô cơ: Trong phân supe lân thường có còn khoảng 5% axit

H2SO4 tự do, khi đi vào môi trường đất sẽ làm giảm độ PH của đất Do trong đất

có các ion Fe(III), Al(III) kết họp với lượng phân bón supe dư thùa tạo thành

phophat kim loại không tan làm cho đất chai cứng và hủy diệt các

vi sinh vật có

ích trong đất

> Ô nhiễm đất do các chất thải sinh hoạt

• Chất thải sinh hoạt rất phức tạp, nó bao gồm các loại thức ăn thừa, rác thải nhà bếp, làm vườn, đồ dùng hỏng, gỗ, thủy tinh, nhựa, các loại giấy thải, các loại rác đường phố bụi, bùn, lá cây Chúng được thu gom, tập trung,

phân loại và xử lý Sau khi xử lý, chế

biến thành phân hữu cơ hoặc chôn đốt

Cuối cùng vẫn ảnh hưởng đến môi

trường đất.Các bãi chôn lấp có mùi hôi

thối ảnh hưởng tới sinh vật trong đất,

giảm lượng oxy trong đất

> Ổ nhiễm đất do dầu mỏ

tới môi trường đất

Khi trên bề mặt đất có một lớp mỏng thì cũng cản trở quá trình trao đối chất

của các sinh vật trong đất, các sinh vật trong đất sẽ chết dần

Khi dầu xâm nhập vào đất, chúng làm thay đổi cấu trúc, đặc tính lý học và hóa học của đất, chúng biến các hạt keo thành “trơ”, không có khả năng hấp

phụ và trao đối

nữa, làm cho vai trò

đệm, tính oxy hóa,

tính dẫn điện, dẫn

nhiệt của môi

trường đất thay đổi

mạnh

> Ô nhiễm do chất phóng xạ

Chất phóng xạ hủy hoại các cơ thế sống bởi vì nó khơi mào các phản ứng hóa học

độc hại đối với các mô tế bào

Ví dụ: Các liên kết trong các cấu trúc cao phân tử sẽ bị bẻ gẫy Trong các trường

Pag e

/V nu r

2/ o nhiêm kim loại nặng trong đât

2.1/ Giới thiệu

Đất là thành phần chủ yếu của môi trường đô thị và nông thôn, việc quản lý đất là

hết sức quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng đất Các hoạt động của đô thị là nguyên nhân làm suy giảm chất lượng đất và cách thức quản bảo vệ là yêu cầu khẩn cấp Ớ đây tập trung xem xét sự ô nhiễm đất do kim loại nặng

2.2/ Kim loại nặng trong đất

Việc khai thác, sản xuất và sử dụng sản phấm hóa học (thuốc trù' sâu, thuốc sơn, ắc

quy, chất thải công nghiệp hay cặn bùn) gây ô nhiễm kim loại nặng trong đất đô thị và đất nông nghiệp Kim loại nặng cũng có trong đất tụ’ nhiên nhung hiếm khi

ở mức độ độc hại Đất ô nhiễm tiềm tàng có thế xảy ra ỏ' bãi chôn lấp cũ (noi chứa

chất thải công nghiệp): những vườn ăn trái cũ sử dụng chất diệt cỏ có chứa Arsenic như một thành phần hoạt động; những nơi sử dụng nước thải công nghiệp

và bùn thải của thành phố (thị xã); những vùng xung quanh đống chất thải mỏ; khu

công nghiệp nơi hóa chất được đổ thành đổng trên đất hoặc những vùng xui gió từ

khu công nghiệp

Pag e

ppm) cation Pb2+ ) như Hg, Cd, Pb, Niken, Cu, Zn, C1 và Mn Các anion xung quanh

thường là (những nguyên tố trong đất kết họp với oxy và có điện tích âm: Mn042‘

) Arsenic, molybdenum, Solenium và Bo

Nguồn phát thải các KLN trước hết phải kế đến các ngành sản xuất công nghiệp có

sử dụng xút, clo, có chất phế thải nhiều thủy ngân hay ngành công nghiệp than đá

và dầu mở có chất thải chứa chì, thủy ngân và cadimi Tại nhiều nơi, các chất thải

độc hại này bị đố thắng ra môi trường mà không hề được xử lý

Tại TP HCM, kết quả phân tích hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất vùng trồng lúa

khu vục phía Nam thành phố cho thấy hàm lượng đồng, kẽm, chì, thủy ngân, crôm

trong đất trồng lúa chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước thải công nghiệp phía Nam thành phố đều tương đương hoặc cao hơn ngưỡng cho phép (TCVN 7209:2002) đối với đất sử dụng cho mục đích nông nghiệp Trong đó hàm lượng cadimi vượt quá tiêu chuấn cho phép 2,3 lần; kẽm vượt quá 1,76 lần

Rác sinh hoạt, đặc biệt rác thải đô thị cũng là một nguồn gia tăng lượng kim loại

nặng trong đất Tại đa số đô thị hiện nay, tỉ lệ thu gom rác còn thấp, thậm chí có

một số đô thị chưa có đơn vị thu gom và nơi tập kết rác

Hà Nội, một trong những đô thị có tỉ lệ thu gom rác cao nhất, cũng chỉ đạt tỉ lệ dao

động khoảng 70-80%/năm Lượng rác thải còn lại tồn đọng ở các nước ao hồ, ngõ

xóm, kênh mương, theo dòng nước mưa chảy tràn gây ô nhiễm môi trường

Theo các nhà khoa học, khoảng 70 - 80% các nguyên tố KLN trong nước thải

Pag e

2.3/ Ngăn chặn ô nhiễm KLN

Ngăn chặn ô nhiễm kim loại nặng rất quan trọng bởi vì công việc làm sạch đất ô nhiễm rất khó khăn và đắt tiền Việc sử dụng chất thải công nghiệp hay bùn phải tuân theo quy định giới hạn do ƯS.Environmental

Bảng 1: Quy định mức giới hạn kim loại nặng trong đất

(Adapted from USEPA , 1993)

Pag e

Sự ngăn chặn ô nhiễm kim loại nặng là phương pháp tốt nhất tránh ô nhiễm kim loại cho đất Với bản trên, sự cân bằng tương đối được dùng để chỉ ra tổng số bùn lớn nhất có thể được dùng Ví dụ, giúp cho các viên chức thành phố cung cấp tổng

số bùn lớn nhất (kg/ha) cho đất nông nghiệp Tốc độ tải ô nhiễm hàng năm cho kẽm là 140kg/ha/yr (tù' bảng 1) Phân tích bùn trong phòng thí nghiệm cho thấy nồng độ kẽm là 7500mg/kg, người ta có thế tính được bao nhiêu (tons/A) để không vượt quá 140kg/ha/yr

Nhũng kim loại được giới thiệu là gây ô nhiễm môi trường chúng sẽ luư lại Những kim loại không phân rã như phân tử bazơ cacbon (hừu cơ) Chỉ loại trừ Hg

và Selenium bằng cách biến đối thành hơi nhờ vi sinh vật Tuy nhiên rất khó loại

bỏ kim loại ra khỏi môi trường

Cách xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất theo phương pháp truyền thống có giá

3/ Các phương pháp xử lý đât bị ô nhiêm

• Xử lý bằng nhiệt độ cao (sản phấm thủy tinh, các dạng hạt,

không có rò rỉ kim loại)

• Những nhân tố hóa rắn (sản phấm vật chất giống xi măng)

• Cách thức làm sạch (lộc ô nhiễm ra ngoài)

Hiện nay người ta đang khuyến khích một phương pháp với chi phí thấp, an toàn

và thân thiện với môi trường là phương pháp: Xử lý kim loại nặng trong đât

Pag e

Arabidopsis haỉỉeri

(Cardaminopsis haỉleri)

13.600 Zn Emst, 1968

Thlaspi rotundỉfolỉum 8.200 Pb Reeves & Brooks,

1983

Thlaspi geosingense 12.000 Ni Reeves & Brooks,

1983

Alyssum bertholonii 13.400 Ni Brooks & Radíbrd,

1978

Alyssum pintodasilvae 9.000 Ni Brooks & Radíbrd,

1978

Berkheya codii 11.600 Ni Brooks, 1998

10.000 AI Watanabe et al., 1998

Salix KLN trong đất, nước Greger và Landberg,

1999

Populus Ni trong đất, nước và

nước ngầm

Punshon và Adriano, 2003

Brassica napus, B.

Juncea, B nigra

Chất phóng xạ, KLN, Se trong đất

Brown, 1996 và Banuelos etal, 1997

Cannabis sativa Chất phóng xạ, Cd trongOstwald, 2000

cao Đế xử lý đất ô nhiễm người ta thường sử dụng các phương pháp truyền thống như: rửa đất; cố định các chất ô nhiễm bằng hoá học hoặc vật lý; xử lý nhiệt; trao đối ion, ôxi hoá hoặc khử các chất ô nhiễm; đào đất bị ô nhiễm đế chuyển đi đến những nơi chôn lấp thích hợp, Hầu hết các phương pháp đó rất tốn kém về kinh phí, giới hạn về kỹ thuật và

hạn chế về diện tích, Gần đây, nhờ nhũng hiểu biết về cơ chế hấp thụ, chuyến hoá, chống chịu và loại bỏ kim loại nặng của một số loài thực vật, người ta đã bắt đầu chú ý đến khả năng sử dụng thực vật đế xử lý môi trường như một công nghệ môi trường đặc biệt Khả năng làm sạch môi trường của thực vật đã được biết từ thế kỷ XVIII bằng các thí nghiệm của Joseph Priestley, Antoine Lavoissier, Karl Scheele và Jan Ingenhousz Tuy nhiên, mãi đến những năm 1990 phương pháp này mới được nhắc đến như một loại công nghệ mới dùng đề xử lý môi trường đất và nước bị ô nhiễm bởi các kim loại, các hợp chất hữu cơ, thuốc súng và các chất phóng xạ Tuy nhiên, trong khuôn khổ của bài viết này chúng tôi chỉ tập trung giới thiệu về khả năng xử lý các kim loại nặng trong đất

2. Công nghệ xử lý kim loại nặng trong đất bằng thực vật

Thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đổi với sự có mặt của các ion kim loại

trong môi trường Hầu hết, các loài thực vật rất nhạy cảm với sự có mặt của các ion kim loại, thậm chí ở nồng độ rất thấp Tuy nhiên, vẫn có một số loài thực vật không chỉ có khả năng sống được trong môi trường bị ô nhiễm bởi các kim loại độc hại mà còn có khả

năng hấp thụ và tích các kim loại này trong các bộ phận khác nhau của chúng[l]

Trong thực tế, công nghệ xử lý ô nhiễm bằng thực vật đòi hỏi phải đáp úng một số

điều kiện cơ bản như dễ trồng, có khả năng vận chuyển các chất ô nhiễm từ đất lên thân nhanh, chống chịu được với nồng độ các chất ô nhiễm cao và cho sinh khối nhanh [1,3,6] Tuy nhiên, hầu hết các loài thực vật có khả năng tích luỹ KLN cao là những loài phát triến chậm và có sinh khối thấp, trong khi các thực vật cho sinh khối nhanh thường rất nhạy cảm với môi trường có nồng độ kim loại cao

Xử lý KLN trong đất bằng thực vật có thế thực hiện bằng nhiều phương pháp khác

Pag e 15

úng được điều kiện thứ nhất (bảng 1), nhưng không đáp ứng được điều kiện thứ hai Vì vậy, các loài có khả năng tích luỹ thấp nhung cho sinh khối cao cũng rất cần thiết (bảng 2) Khi thu hoạch các loài thực vật này thì các chất ô nhiễm cũng được loại bỏ ra khỏi đất

và các kim loại quý hiếm như Ni, Tl, Au, có thế được chiết tách ra khỏi cây

- Phương pháp sử dụng thực vật đế cố định kim loại trong đất hoặc bùn bởi sự hấp

thụ của rễ hoặc kết tủa trong vùng rễ Quá trình này làm giảm khả năng linh động của

Bủng 1 Một sổ loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao [1]

Pag e 16

Trong nhũng năm gần đây, người ta quan tâm rất nhiều về công nghệ sử dụng thực vật đế

xử lý môi trường bởi nhiều lý do: diện tích đất bị ô nhiễm ngày càng tăng, các kiến thức khoa học về co chế, chức năng của sinh vật và hệ sinh thái, áp lực của cộng đồng, sự quan tâm về kinh tế và chính trị, Hai mươi năm trước đây, các nghiên cún về lĩnh vục này còn rất ít, nhưng ngày nay, nhiều nhà khoa học đặc biệt là ở Mỹ và châu Âu đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu cơ bản và ứng dụng công nghệ này như một công nghệ mang tính chất thương mại Hạn chế của công nghệ này là ở chồ không thế xem như một công nghệ xử lý tức thời và phố biến ở mọi nơi Tuy nhiên, chiến lược phát triến các chương trình nghiên cứu cơ bản có thể cung cấp được các giải pháp xử lý đất một cách thân thiện với môi trường và bền vũng Năm 1998, Cục môi trường Châu Âu (EEA) đánh giá hiệu quả kinh tế của các phương pháp xử lý KLN trong đất bằng phương pháp truyền thống và phương pháp sử dụng thực vật tại 1.400.000 vị trí bị ô nhiễm ở Tây Âu, kết quả cho thấy chi phí trung bình của phương pháp truyền thống trên 1 hecta đất từ 0,27 đến 1,6 triệu USD, trong khi phương pháp sử dụng thực vật chi phí thấp hơn 10 đến 1000 lần [1]

Pag e 17