Nghiên cứu sự tích lũy kim loại nặng (Pb, As) trong đất và trong một số loài giun đất ở khu Kinh Tế

Các khu vực khai thác mỏ, khoáng sản, các khu công nghiệp và các thành phố lớn là những nguồn phát thải ra một lượng lớn KLN, chúng có khả năng tồn tại trong môi trường, vấn đề không đáng lo ngại nhiều nếu chúng không xâm nhập được vào cơ thể sinh vật và hệ sinh thái.

MỞ ĐẦU

Đất là nguồn tài nguyên có giới hạn, có vai trò đặc biệt quan trọng đối vớihoạt động nông nghiệp, bảo vệ môi trường và sự sống trên toàn cầu Thế nhưnghiện nay, chất lượng đất đang ngày một suy giảm, ô nhiễm môi trường đất đangdiễn ra trên quy mô rộng lớn Đặc biệt, ô nhiễm đất bởi các kim loại nặng (KLN)đang là vấn đề thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên toàn thế giới dotính chất độc hại và bền vững của chúng trong môi trường

Hầu hết, các nghiên cứu sớm về giun đất chủ yếu tập trung đến thành phần

và các khu hệ giun đất như công trình nghiên cứu về khu hệ giun đất ở Ấn Độ củaStephenson J, khu hệ giun đất ở New Zeland của Lee k.E, 1959,… công trìnhnghiên cứu về thành phần loài giun đất ở Việt Nam của Thái Trần Bái, của PhạmThị Hồng Hà Trong những năm gần đây, đã có nhiều nghiên cứu về mối quan hệgiữa sự tích lũy kim loại nặng trong đất và trong các loài giun đất ở các môi trườngđất ô nhiễm KLN nhưng chủ yếu tập trung ở các nước Anh, Pháp, Mỹ, Hà Lan,Trung Quốc, như công trình nghiên cứu của Quanying Wang, Dongmei Chu, LongCang, Lianzhenli, Haowen Zhu (Trung Quốc) về ảnh hưởng của đất ô nhiễm kimloại nặng tới sinh khối của giun đất; công trình nghiên cứu của André Amar và cộng

sự (2005) về sự thay đổi hàm lượng KLN trong giun đất ở các khu vực đất khácnhau Ở Việt Nam, chưa có một công trình nghiên cứu nào về mối tương quan giữahàm lượng kim loại nặng trong đất và trong các loài giun đất được công bố

Hiện nay, bên cạnh việc quan trắc ô nhiễm KLN trực tiếp bằng các phươngpháp lý, hóa thì việc sử dụng các sinh vật tích tụ làm chỉ thị sinh học để quan trắcmôi trường đã được quan tâm nghiên cứu và đưa lại nhiều kết quả có ý nghĩa chokhoa học và thực tiễn Do đó thông qua việc phân tích hàm lượng KLN tích lũytrong cơ thể giun đất có thể đánh giá được mức độ ô nhiễm KLN trong môi trườngđất, qua đó có thể tìm kiếm các giải pháp thích hợp nhằm kiểm soát và phục hồihiện trạng ô nhiễm môi trường đất Và hiện nay Kinh Tế Mở Chu Lai - Huyện NúiThanh- Tỉnh Quảng Nam đang phát triển nhanh và mạnh các ngành công nghiệp:thép, luyện kim, điện tử, bao bì, gạch men, cơ khí, khai khoáng, may mặc, chế biếnlâm sản nên nguy cơ đất bị ô nhiễm KLN rất cao Nhận thấy việc khảo sát ô nhiễm

KLN xung quanh khu Kinh Tế Mở Chu Lai là vấn đề hết sức cần thiết, xuất phát từ

cơ sở lý luận thực tiễn trên chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu sự tích lũy kim loại nặng (Pb, As) trong đất và trong một số loài giun đất ở khu Kinh Tế Mở Chu Lai - Huyện Núi Thành- Tỉnh Quảng Nam” nhằm đánh giá hiện trạng ô nhiễm

KLN trong môi trường đất, đánh giá mối tương quan về hàm lượng KLN tích luỹtrong giun đất và trong môi trường đất, đề xuất các cảnh báo về môi trường tại khuvực nghiên cứu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU1.1.Tình hình ô nhiểm KLN trên Thế giới và Việt Nam

1.1.1 Tình hình ô nhiểm KLN trên thế giới.

Các khu vực khai thác mỏ, khoáng sản, các khu công nghiệp và các thànhphố lớn là những nguồn phát thải ra một lượng lớn KLN, chúng có khả năng tồn tạitrong môi trường, vấn đề không đáng lo ngại nhiều nếu chúng không xâm nhậpđược vào cơ thể sinh vật và hệ sinh thái Điều đáng quan tâm là KLN có tính bềnvững khó phân hủy, có khả năng xâm nhập và tích lũy đến mức độ gây độc cho conngười, sinh vật và hệ sinh thái

Từ mức độ nhiễm chì trong đất trồng đến các độc tố trong nước và không khí

bị nhiễm phóng xạ, Học viện Blacksmith đã đưa ra các khu vực "thảm họa sinh tháihọc’’ của thế giới

Năm 2000, vụ tai nạn hầm mỏ xảy ra tai công ty Aurul (Rumani) đã thải ra

50-100 tấn xianua và kim loại nặng (như đồng) vào dòng sông gần Baia Mare(thuộcvùng Đông- Bắc) Sự nhiễm độc này đã khiến các loài thuỷ sản ở đây chết hàngloạt, tổn hại đến hệ thực vật và làm bẩn nguồn nước sạch, ảnh hưởng đến cuộc sốngcủa người dân Ở các khu vực luyện kim, vùng khai thác Pb thì hàm lượng Pb trongđất khoảng 1500 µg/g, cao gấp 15 lần so với mức độ bình thường như khu vực xungquanh nhà máy luyện kim ở Galena, Kansas (Mỹ), hàm lượng chì trong đất 7600µg/g Hàm lượng Pb trong bùn cống, rãnh ở một số thành phố công nghiệp tại Anhdao động từ 120 µg/g - 3000 µg/g (Berrow và Webber, 1993), trong khi tiêu chuẩncho phép tại đây là không quá 1000 µg/g

Tại La Oroya – một thành phố khai mỏ của Peru gần như 100% trẻ em ởđây có hàm lượng chì trong máu vượt mức cho phép của tất cả các loại tiêu chuẩntrên thế giới Còn ở Kabwe (Zambia) các mỏ khai thác và lò nấu chì đã ngừng hoạtđộng từ lâu, nhưng nồng độ chì ở đây vẫn ở mức khủng khiếp Tính trung bình thìtrẻ em ở Kabwe có nồng độ chì cao gấp 10 lần mức cho phép của Cơ quan bảo vệmôi trường Mỹ và có thể gây tử vong Khi các chuyên gia của Mỹ lấy mẫu máu củatrẻ em tại Kabwe để phân tích, các thiết bị của họ trục trặc liên tục vì mọi chỉ số đềuvượt ngưỡng tối đa

Tại Norilsk (Nga) các cơ sở khai thác và chế biến kim loại đã thải ra môitrường một lượng lớn các KLN vượt giới hạn cho phép, khu vực này là nơi có các

tổ hợp luyện kim lớn nhất thế giới với hơn 4 triệu tấn Cd, Cu, Pb, Ni, As, Se và Snđược khai thác mỗi năm

Thiên Anh, Trung Quốc là một thành phố công nghiệp, Thiên Anh chiếmkhoảng hơn một nửa sản lượng chì của Trung Quốc Thứ kim loại độc hại này ngấmvào nước và đất trồng của Thiên Anh và ngấm vào máu trẻ em sinh ra tại đây Đó

có thể là nguyên nhân dẫn tới việc các em nhỏ ở Thiên Anh có chỉ số IQ thấp Quakiểm tra, lúa mỳ trồng ở Thiên Anh chứa lượng chì cao gấp 24 lần chuẩn của TrungQuốc

Kabwe, Zambia khi các mỏ chì lớn được phát hiện gần Kabwe năm 1902,Zambia là một thuộc địa của Anh, và có rất ít quan tâm tới ảnh hưởng của kim loạiđộc hại với người dân nơi đây Đáng buồn thay, tình trạng này tới nay hầu nhưkhông được cải thiện Và cho dù công việc khai thác, chế biến chì không còn hoạtđộng nhưng mức ô nhiễm chì ở Kabwe là rất lớn Tính trung bình, mức nhiễm chì ởtrẻ em cao hơn chuẩn cho phép của Cơ quan Bảo vệ môi trường Mỹ từ 5-10 lần, và

có thể thậm chí còn cao hơn mức gây tử vong Song cũng có một tia hy vọng khiNgân hàng Thế giới gần đây đã thông báo một dự án làm sạch môi trường trị giá 40triệu USD cho thành phố

Sumgayit, Azerbaijan loại chất ô nhiễm là chất hữu cơ, dầu và KLN Hàngnăm, rất nhiều nhà máy của Sumgayit đã phát thải khoảng 120.000 tấn khí thải độchại có cả thủy ngân vào không khí Phần lớn các nhà máy này đã đóng cửa, nhưngvấn đề ô nhiễm vẫn còn

Và ở Châu Á là một trong những nơi có tình trạng ô nhiễm KLN cao trêntrên thế giới, trong đó đặt biệt là Trung Quốc với hơn 10% đất bị ô nhiễm Pb, tạiThái Lan theo Viện Quốc Tế quản lý nước thì 154 ruộng lúa thuộc tỉnh Tak đãnhiễm Pb cao gấp 94 lần so với tiêu chuẩn cho phép Tuy vậy tại các nước phát triểnvẩn phải đối mặt với tình trạng ô nhiễm mà các ngành công nghiệp khác gây ra

1.1.2 Tình hình ô nhiểm KLN ơ Việt Nam

Ở việt nam gắn với quá trình công nghiệp hóa và hện đại hóa là trình trạng ô nhiễmmôi trường gia tăng, đặc biệt tại các trung tâm công nghiệp,các khu vực khai thác mỏ

và các thành phố lớn Sự phát thải một lượng lớn các KLN từ các khu công nghiệp tiềm

ẩn nguy cơ đe dọa đến sức khỏe của con người và hệ sinh thái xung quanh

Tại TP HCM, kết quả phân tích hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất vùng trồnglúa khu vực phía Nam thành phố cho thấy hàm lượng đồng, kẽm, chì, thủy ngân, crômtrong đất trồng lúa chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước thải công nghiệp phía Nam thànhphố 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 chuẩncho phép 2,3 lần; kẽm vượt quá 1,76 lần

Theo kết quả phân tích môi trường của Sở tài nguyên và môi trường tỉnh PhúThọ cho thấy một số khu vực ở thành phố công nghiệp Việt Trì đã có hiện tượng ônhiễm Asen trong đất và trong nước ngầm đặc biệt là tại phường Bạch Hạc là vùng

ô nhiễm Asen lớn nhất của Thành phố Việt Trì

Tình trạng ô nhiễm Pb cũng gia tăng nhanh chóng trong môi trường, mức độ

ô nhiễm Pb nghiêm trọng nhất vẫn là các thành phố lớn, các khu dân cư, khu côngnghiệp Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng Pb ở Sông Thị Vải vượt tiêu chuẩncho phép (TCCP) tới 4 - 5 lần Tại huyện Đông Anh, Hà Nội hàm lượng Pb, trongđất và nước tại các khu vực trồng rau đều vượt TCCP

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

Tại Thành phố Đà Nẵng, với 6 khu công nghiệp và 300 doanh nghiệp đanghoạt động, có tốc độ phát triển công nghiệp nhanh nhưng đi kèm với nó là dấu hiệu

ô nhiễm môi trường ngày một gia tăng Khu vực hạ lưu sông Cu Đê nơi nhận nguồnnước thải của khu công nghiệp Hòa Khánh và KCN Liên Chiểu có hàm lượng KLNvượt từ 1 - 10 lần Tiêu chuẩn cho phép

Ở mỏ than núi Hồng (xã Yên Lãng), mỏ thiếc (xã Hà Thượng, huyện ĐạiTừ), mỏ sắt Trại Cau và mỏ chì, kẽm làng Hích, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên.Kết quả phân tích mẫu đất cho thấy, mỏ than núi Hồng là điểm nóng về ô nhiễmasen trong đất, thường hàm lượng từ 202-3.690ppm (1ppm = 1 phần triệu), gấp 17-

308 lần tiêu chuẩn Việt Nam về hàm lượng asen trong đất Trong khi đó, mỏ kẽm,chì làng Hích có hàm lượng chì và kẽm tương ứng là 13.028ppm và 9.863ppm; gấp

186 lần tiêu chuẩn cho phép đối với chì và 49 lần đối với kẽm Mỏ thiếc xã HàThượng bị ô nhiễm asen nghiêm trọng, có nơi hàm lượng asen trong đất lên đến15.146 ppm, gấp 1.262 lần quy định

Có thể nói rằng vấn đề ô nhiễm nói chung và ô nhiễm KLN đã và đang tháchthức môi trường Việt Nam, các loại ô nhiễm thường thấy tại các đô thị Việt Nam là

ô nhiễm nguồn nước mặt,ô nhiễm bụi, ô nhiễm KLN và các chất độc hại như Pb,

Hg, As

Ô nhiễm KLN ở Việt Nam chưa xảy ra trên diện rộng tuy nhiên, đã có hiệntượng ô nhiễm cục bộ ở một số khu vực đặt biệt là một số KCN và các làng nghề táichế kim loại

1.2 Độc chất Asen(As) và chì (Pb)

1.2.1 Đ ộc ch ất Asen (As)

Asen hay còn gọi là thạch tín, một nguyên tố hóa học có ký hiệu As và số

nguyên tử 33 Asen lần đầu tiên được Albertus Magnus (Đức) viết về nó vào năm

1250 Khối lượng nguyên tử của nó bằng 74,92 Vị trí của nó trong bảng tuần hoànđược đề cập ở bảng mé bên phải Asen là một á kim gây ngộ độc khét tiếng và cónhiều dạng thù hình: màu vàng (phân tử phi kim) và một vài dạng màu đen và xám(á kim) chỉ là số ít mà người ta có thể nhìn thấy Ba dạng có tính kim loại của asenvới cấu trúc tinh thể khác nhau cũng được tìm thấy trong tự nhiên (các khoáng vật

asen sensu stricto và hiếm hơn là asenolamprit cùng parasenolamprit), nhưng nói

chung nó hay tồn tại dưới dạng các hợp chất asenua và asenat Vài trăm loại khoángvật như thế đã được biết tới Asen và các hợp chất của nó được sử dụng như làthuốc trừ dịch hại, thuốc trừ cỏ, thuốc trừ sâu và trong một loạt các hợp kim

Trạng thái ôxi hóa phổ biến nhất của nó là -3 (asenua: thông thường trong cáchợp chất liên kim loại tương tự như hợp kim), +3 (asenat (III) hay asenit và phầnlớn các hợp chất asen hữu cơ), +5 (asenat (V): phần lớn các hợp chất vô cơ chứaôxy của asen ổn định) Asen cũng dễ tự liên kết với chính nó, chẳng hạn tạo thànhcác cặp As - As trong sulfua đỏ hùng hoàng (α-As4S4) và các ion As43- vuông trongkhoáng coban asenua có tên skutterudit Ở trạng thái ôxi hóa +3, tính chất hóa họclập thể của asen chịu ảnh hưởng bởi sự có mặt của cặp electron không liên kết

Asen về tính chất hóa học rất giống với nguyên tố đứng trên nó là phốtpho Tương

tự như phốtpho, nó tạo thành các ôxít kết tinh, không màu, không mùi như As2O3 và

As2O5 là những chất hút ẩm và dễ dàng hòa tan trong nước để tạo thành các dungdịch có tính axít Axít asenic (V), tương tự như axít phốtphoric, là một axít yếu.Tương tự như phốtpho, asen tạo thành hiđrua dạng khí và không ổn định, đó là arsin(AsH3) Sự tương tự lớn đến mức asen sẽ thay thế phần nào cho phốtpho trong cácphản ứng hóa sinh học và vì thế nó gây ra ngộ độc Tuy nhiên, ở các liều thấp hơnmức gây ngộ độc thì các hợp chất asen hòa tan lại đóng vai trò của các chất kíchthích và đã từng phổ biến với các liều nhỏ như là các loại thuốc chữa bệnh cho conngười vào giữa thế kỷ 18

1.2.2 Đ ộc chất Chì(Pb)

Chì là một chính nhóm phần tử với các Pb biểu tượng (từ tiếng Latinh :

plumbum) và số nguyên tử 82 Chì là một, mềm dẻokim loại nghèo Nó cũng đượctính là một trong những kim loại nặng Kim loại chì có màu xanh - trắng sau khimới cắt, nhưng nó nhanh chóng bị xỉn màu đến một màu xám đục khi tiếp xúc vớikhông khí Chì có một ánh bạc crôm sáng bóng khi nó tan chảy thành chất lỏng

Chì được sử dụng trong xây dựng xây dựng, pin axit chì, đạn và các mũichích ngừa, trọng lượng, như là một phần của các chất hàn, pewters, hợp kim dễnóng chảy và như là một lá chắn bức xạ Chì có cao nhất số nguyên tử của tất cả các

đó là quá dài (dài hơn nhiều so với tuổi của vũ trụ) mà nó có thể được coi là ổnđịnh Bốn đồng vị ổn định có 82 proton, một số kỳ diệu trong mô hình lớp hạt nhân

Chì là một chất độc đối với động vật Nó gây tổn thương hệ thần kinh và gây

ra não rối loạn, quá nhiều cũng gây ra rối loạn dẫn máu trong động vật có vú Cũnggiống như các phần tử thủy ngân, một kim loại nặng, chì là một tiềm năng chất độcthần kinh mà tích tụ trong cả hai mô mềm và xương Nhiễm độc chì đã được ghi từ

La Mã cổ đại, Hy Lạp cổ đại và cổ đại Trung Quốc

Chì là thường tìm thấy trong quặng với kẽm, bạc và (dồi dào nhất) bằngđồng, và được tách ra cùng với các kim loại này Các lãnh đạo chính khoáng sản làgalen (PbS), trong đó có 86,6% chì, phổ biến các giống khác được cerussite (PbCO

3) và anglesit (PbSO 4)

1.3 Tình hình nghiên cứu ô nhiễm KLN trên Thế giới và tại Việt Nam

1.3.1 Tình hình nghiên cứu ô nhiểm KLN ở thế giới.

Từ rất lâu người ta đã nghiên cứu giun đất và vai trò của nó trong tự nhiên như

Aristote, Darwin … nhưng nhiều nghiên cứu liên quan đến giun tập trung nhất vàonhững năm thuộc thế kỷ 20

- Nghiên cứu về vai trò của giun trong hệ sinh thái:

Tracey (1951) đã chứng minh sự hiện diện của các enzyne cellulaz và kitinazphân hủy cellulose và kitin Mitchell và cộng tác viên (1977), Hamil, Hanotiauxnghiên cứu khả năng mùn hóa chất hữu cơ của giun đất

Barley, Jenning (1959) … nghiên cứu phân giun và nhận thấy phân có lượngnitơ hữu dụng cho cây trồng tăng cao hơn Jacobson (1944), Graaf (1971) phân giuntăng nguyên tố trao đổi Ca, Mg, P, K …

- Nghiên cứu về các đặc điểm sinh trưởng, sinh sản của giun:

Edward (1972), Grove và Newell (1962) … nghiên cứu về hình thái và cấutạo của giun

Bonche (1972), Pussard, Fayolle (1983) nghiên cứu về phân loạI, khả năngtăng trưởng sinh sản của giun đất và môi trường sinh sống của chúng Từ việc nuôigiun đất để nghiên cứu, các nhà khoa học đã phát hiện ra những loài giun dễ nuôitrong điều kiện nhân tạo Từ đó họ bắt đầu nghiên cứu nuôi giun vì mục đích kinh tế

và cải tạo môi trường

Công việc nuôi giun đất đơn giản, không cần những kỷ năng và trình độ vănhóa cao Trẻ em, người già, người tàn tật đều nuôi giun được Người ta đã nuôi giun

ở nhiều nước trên thế giới như Mỹ, Canada, Pháp, Ý, Úc, Nhật, Hàn Quốc, TrungQuốc … Ở những nước này giun được nuôi để làm thức ăn cho gia súc, các loàithủy sản đặc sản, làm thức ăn cho người (cháo giun, lương khô) và thuốc trị bệnhcho người

Peter HF Hobbelen, Josée E Koolhaas và Cornelis PM van Gestel (Hà Lan)với công trình nghiên cứu về tác dụng của kim loại nặng trong tiêu thụ rác của loàiLumbricus rubellus (2005) đã khẳng định tầm quan trọng thực tế của việc tích lũyKLN của loài này Qua nghiên cứu đã nhận thấy rằng ở loài Lumbricus rubellusmức tiêu thụ rác thải gia tăng liên quan đến nồng độ Cd, Cu và Zn trong cơ thể của

nó (có nguồn gốc từ đất ô nhiễm KLN) có thể là do sự gia tăng về nhu cầu nănglượng cần thiết cho việc điều hoà, giải độc các kim loại nặng Cd, Cu và Zn

Theo nghiên cứu của một số tác giả ở Trung Quốc (Quanying Wang,Dongmei Chu, Long Cang, Lianzhenli, Haowen Zhu) về ảnh hưởng của đất ô nhiễmkim loại nặng tới sinh khối của giun đất và hệ vi sinh vật đất trong vùng lân cận củamột mỏ đồng bị bỏ hoang ở Đông Nam Kinh, Trung Quốc đã cho thấy giun đất cóthể sử dụng như chỉ thị sinh học trong việc đánh giá tình trạng đất ô nhiễm KLN.Nồng độ KLN trong giun đất ở các vị trí lấy mẫu là khác nhau Ngay cả trong cùngmột vị trí lấy mẫu, KLN tập trung ở các mô khác biệt đáng kể giữa các loài giun đấtkhác nhau Nồng độ Cu trong họ Moniligastridae tương quan chặt chẽ với nồng độ

Cu trong đất, trong khi nồng độ Cd và Zn trong Moniligastridae tương quan yếu Phương pháp nhằm khắc phục hiện tượng tích luỹ sinh học là nuôi giun tạicác khu vực nhiễm kim loại và chất hữu cơ Tại Ấn Độ, một dự án lớn áp dụngphương pháp này đã mang lại thành công Phương pháp sử dụng chất xúc tác là vitrùng và một loại giun đặc biệt đã đem lại kết quả khả quan trong việc cải tạo, tăng

độ phì nhiêu cho đất, đồng thời giảm đáng kể lượng kim loại nặng tích tụ

Theo Science Daily, nhóm nghiên cứu do nhà hóa học Meru Lue MarcoParra, ĐH Occidental Lisadro Alvarado (Venezuela) dẫn đầu đã tiến hành hainghiên cứu khả thi về việc sử dụng giun và sâu trong xử lý nước thải.Nghiên cứu đầu tiên dùng Vermicompost – dạng sản phẩm phân bón hữu cơ giàuchất dinh dưỡng, được tạo ra từ nhiều loại sâu và giun đất – để hấp thu nước thải bịnhiễm các kim loại niken, vanadium, crom và chì Nghiên cứu thứ hai dùng giun đấttrực tiếp cho việc cải thiện đất ở các bãi rác nhiễm asen và thủy ngân.Kết quả cho thấy giun đất giúp loại bỏ asen 42 - 72% và loại bỏ thủy ngân 7,5 -30,2% trong thời gian hai tuần

Sự tích tụ các chất thải rắn cũng như các kim loại độc hại từ những máy tínhlỗi thời, thiết bị cầm tay điện tử bỏ đi… trong các bãi rác sẽ gây ô nhiễm nghiêmtrọng đất, nước ngầm và tầng nước mặt Nghiên cứu trên vì vậy có ý nghĩa quantrọng, có thể mở ra một phương pháp xử lý sinh học hiệu quả, rẻ tiền thay thế cácphương pháp phức tạp và tốn kém

Với những đặc tính vốn có của động vật đất - sống đào hang và ăn các chấtmùn bã trong đất, có khả năng tích lũy các KLN mà không bị ngộ độc, phân bố

rộng, có số lượng phong phú, dễ thu mẫu, có kích thước phù hợp cho việc phân tích,các loài giun đất đã và đang được nghiên cứu sử dụng làm sinh vật quan trắc môitrường đất bị ô nhiễm KLN có hiệu quả ở nhiều nước trên thế giới.

1.3.2 Tình hình nghiên cứu ô nhiểm KLN ở Việt Nam

Nghiên cứu cơ bản về giun đất ở Viêt Nam đã triển khai từ trước năm 1979: TháiTrần Bái và các cộng sự ở Đại học Sư phạm I Hà Nội Nghiên cứu sử dụng giun làm dượcliệu: giáo sư Đỗ Tất Lợi đã sưu tầm những bài thuốc có sử dụng giun Trước năm 1975,dược sĩ Hồ Thị Thu đã nghiên cứu sản xuất những dược phẩm từ giun Năm 1987 trườngĐại học Y dược TP Hồ Chí Minh nghiên cứu những hoạt chất chủ yếu, thành phần đạm,các acid amin, khoáng vi lượng trong thịt giun

Nghiên cứu nuôi giun: năm 1983 tiến sĩ nông hóa Nguyễn Văn Chuyển, một Việtkiều ở Nhật đã giới thiệu trên đài truyền hình TP Hồ Chí Minh kỹ thuật nuôi giun đất đểlấy đạm động vật Năm 1986, nghiên cứu nuôi giun sớm nhất ở Viêt Nam là phòng sinhhọc thực nghiệm, Đại học Sư phạm I Hà Nội, nghiên cứu thành công việc thuần hóa giunquế, Perionyx excavatus, có trong tự nhiên ở Việt Nam, thành vật nuôi Tiến sĩ NguyễnVăn Bảy, trường Cán bộ quản lý nông nghiệp và phát triển nông thôn TP Hồ Chí Minh đãnhập giun quế về Việt Nam để nghiên cứu nhân giống từ năm 1995 Một nhóm tác giảkhoa sinh, Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh đã thí nghiệm nuôi giun bằng chấtthải từ nghề trồng nấm

Đến nay việc nuôi giun đất đã được triển khai tại nhiều tỉnh, TP – từ năm

1990 các tỉnh Cao Bằng, Hà Giang, Bắc Thái; 1996 ở Bảo Lộc – Lâm Đồng, TP HồChí Minh, Long An, các tỉnh miền Tây Nam bộ Nhiều nơi thành trang trại, nuôitheo công nghiệp

Các nhà khoa học Việt Nam đã thử nghiệm thành công phương pháp nuôigiun bằng rác thải, nhằm giải quyết nạn ô nhiễm môi trường do rác gây ra, đồngthời cung cấp thức ăn cho gia súc Loài giun này được nhập từ Philippines, có ưuđiểm là dễ nhân nuôi, sinh sản nhanh, thích nghi tốt với khí hậu nước ta.Tiến sĩ Huỳnh Thị Kim Hối, thuộc Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, đã nghiêncứu kinh nghiệm dân gian, kết hợp với các kiến thức khoa học hiện đại để cho rađời một quy trình xử lý rác thải nhờ giun đất Phillipinnes Loài giun này có tên khoahọc là perionyx excavalus, có thể tiêu hoá chất thải rất tốt

Theo tính toán, để phân hủy 1 tấn rác hữu cơ trong một năm, nguời ta cầnkhoảng 1.000 con giun giống và các thế hệ con cháu của chúng Hiện tại, đề tàinghiên cứu đã được ứng dụng cho việc xử lý rác thải ở các thành phố lớn

Trên thực tế, việc nuôi giun đất để xử lý ô nhiễm môi trường đã được nhândân ta áp dụng từ lâu Kinh nghiệm này đã được phổ biến rộng rãi nhất ở Hà Đông.Nhân dân ở đây thường làm chuồng gà phía trên và nuôi giun đất phía dưới, vì phân

do gà thải ra là nguồn thức ăn tốt cho giun đất Mặt khác nhờ giun đùn đất, tiêu hoá

và thải ra chất hữu cơ, mà sau một thời gian, đất ở phía dưới chuồng gà sẽ tơi xốp,rất tốt cho cây trồng Khi đó, người ta lại chuyển chuồng gà ra chỗ khác, cứ nhưvậy Chu trình khép kín này khiến cho việc nuôi gia cầm không gây ô nhiễm môitrường

Theo nghiên cứu của Đặng Văn Minh, Trường Đại Học nông lâm TháiNguyên về mối quan hệ giữa giun đất và chất lượng đất trồng chè tại huyện Đồng

Hỷ, Thái Nguyên cho thấy rằng sự thay đổi về số lượng giun đất phụ thuộc vào độ

ẩm đất, sự thay đổi về số lượng giun tỉ lệ thuận với sự thay đổi hàm lượng cacbonhửu cơ và tỉ lệ nghịch với giun trong đất

Việc nghiên cứu sử dụng giun đất làm chỉ thị còn mới mẻ ở Việt Nam do dóvấn đề nghiên cứu sự tích lũy KLN và mối tương quan giữa hàm lượng KLN trong

cơ thể giun đất và trong môi trường đất có tính thực tiễn hệ thống chỉ thị sinh học vàtăng cường hiệu quả công tác giám sát môi trường đất ở Việt Nam

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯƠNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU2.1 Đối t ượng nghiên cứu

Các loài giun đất thuộc giống pheretima,họ Megascolecidae, bộ Lumbricimorpha thuộc lớp giun ít tơ Oligochaeta, phân ngành có đai (Clitellata), ngành giun đốt (Annelida),sống ở trong bùn vá đất.

Hình 2.1 Giun đất (giống pherentima)

2.2 Địa điểm nghiên cứu

Đề tài tiến hành nghiên cứu ở 3 khu vực xung quanh khu Kinh Tế Mở ChuLai - huyện Núi Thành - tỉnh Quảng Nam

- Khu vưc 1: Khương Thọ - Tam Hiệp

- Khu vực 2: Khương Đại - Tam Hiệp

- Khu vực 3: Tam Giang - Tam Hiệp

2.3 Phương pháp nghiên cứu.

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu thực địa.

- Thu mẫu giun đất: Tiến hành thu mẫu ở khu vực Kinh Tế Mở Chu lai-huyện NúiThanh - tỉnh Quảng Nam lấy 3 địa điểm theo 2 mùa, mùa mưa (tháng 11), mùa khô (tháng 3), giun đất được thu trong các hố đào có kích thước 50 × 50cm mẫu đượcthu theo từng lớp 10cm cho đến khi hết giun đất Mẫu sau khi thu thập sẽ được bảoquản và đưa về phân tích ở phòng thí nghiệm Môi trường khoa CNSH&MT,TrườngCao Đẳng Đức Trí Đà Nẵng

- Thu mẫu đất: Mẫu đất được thu đồng thời với mẫu giun đất Lấy mẫu đất tầng mặt0-30cm theo từng khu vực Mẫu sau khi thu thập sẽ được bảo quản và phân tích tạiphòng thí nghiệm Môi Trường,

Hình 2.2 phẫu diện thu mẩu

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

- Mẫu giun đất được tiến hành định loại dựa theo khóa phân loại giun đất của TháiTrần Bái (1983), Phạm Thị Hồng Hà (1995)

- Xác định khối lượng bằng phương pháp cân đo thông thường

- Xác định chỉ tiêu pH đất bằng máy đo pH INOLAB S6

- Xử lý mẫu động vật: Mẫu được sấy khô đến độ khô tuyệt đối, nghiền nhỏ thànhbột sau đó cân chính xác một lượng mẫu khoảng 5 gam, vô cơ hóa mẫu bằng dungdịch HNO3 đặc + H2SO4 + H2O2 [7], [9]

- Xử lý mẫu đất: Mẫu đất để khô tự nhiên, nghiền bằng cối sứ thành bột, rây quarây có kích thước 63µm, cân 5 gam mẫu đất khô, vô cơ hóa bằng axit HNO3 + H2O2

trong bình Kendal [3], [7], [9]

- Phân tích xác định hàm lượng tổng các kim loại As và Pb trong mẫu giun đất vàmẫu đất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS ở những bước sóngthích hợp cho từng nguyên tố.

3.4.3 Phương pháp xử lý số liệu

- Xử lý số liệu thống kê và vẽ biểu đồ bằng phần mềm Exel, Origin 6.0

- So sánh các giá trị trung bình bằng phương pháp phân tích Phương Sai và kiểmtra LSD với mức ý nghĩa α = 0,05

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BIỆN LUẬN

3.1 Một số tính chất môi trường đất tại khu vực nghiên cứu

Các yếu tố môi trường như :pH, hàm lượng KLN trong đất ảnh hưởng dến

sự tích luỹ các KLN trong cơ thể sinh vật Ở môi trường có độ pH thấp thì sự hòatan và tính linh động của các KLN tăng lên, và ngược lại môi trường có độ pH caothì tính linh động của các KLN giảm xuống Do đó KLN sẽ tồn tại dưới dạng hợpchất kết tủa và lắng đọng, chúng rất khó phân hủy qua thời gian (theo Lê Huy Bá) Trong nghiên cứu này chúng tôi tiến hành khảo sát tính chất môi trường đấtthông qua các chỉ tiêu pH và hàn lượng KLN As và Pb nhằm xác định mức độ ảnhhưởng của các yếu tố môi trường đến sự tích lũy KLN trong các loài giun đất vàđánh giá hiện trạng ô nhiễm KLN tại các vùng đất xung quanh khu Kinh Tế MởChu Lai - huyện Núi Thành - tỉnh Quảng Nam

Qua 2 đợt thu mẩu, số mẩu đất thu được tại khu vực Khương Thọ là 6 mẩu ,tại Khương Đại là 6 mẩu, và tại Tam Hiệp là 6 mẩu, phân tích tổng cộng là 36 mẩu

để xác định chỉ số pH và hàm lượng KLN As và Pb

3.1.1 pH môi trường đất tại khu vực nghiên cứu

Theo kết quả ở bảng 3.1 và hình 3.1 cho thấy chỉ số pH dao động từ 5,15 7,44 Trung bình pH tại khu vực 1 - Khương Thọ là 6,06 ±0,51; Tại khu vực 2Khương Đại là 6,55 ± 0,4; tại khu vực 3 Tam Giang là 6,16± 0,53 Và nói chung độ

-pH tại các khu vực này tương đối thấp, môi trường đất ở đây có tính axit, và điềunày có thể làm tăng độ linh động của các KLN trong đất và tăng khả năng tích luỹKLN trong cơ thể sinh vật

Bảng 3.1 Chỉ số pH trong đất qua 2 đợt thu mẫu

Hình 3.1 Biến đọng pH qua 2 đợt thu mẫu

3.1.2 Hàm lượng KLN As và Pb trong môi trường đất

Nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm As và Pb trong môi trường đất tại khu vựcnghiên cứu, đề tài tiến hành xác định hàm lựơng As và Pb trong đất qua 2 đợt thumẩu Và kết quả đạt được trình bày ở bảng 3.2, hình 3.2 và hình 3.3

Hàm lượng As trong môi trường đất ở ba khu vực nghiên cứu, qua phân tíchphương sai và kiểm tra LSD ở mức α = 0,05 cho thấy không có sự khác nhau về sựtích lũy As trong đất qua các đợt thu mẫu của ba khu vực nghiên cứu, hàm lượng Asđạt mức trung bình cao nhất tại khu vực Khương Thọ là 3,27 ± 1,66 mg/kg, thấphơn 3.67 lần so với Quy Chuẩn kĩ thuật quốc gia về giới hạn của KLN cho phéptrong đất (mức giới hạn tối đa của As trong đất nông nghiệp là < 12 mg/kg) (QCVN03: 2008/ BTNMT).Tiếp đến là Tam Giang là 3.04 ± 2.51 mg/kg thấp hơn 3.95 lần

so với quy chuẩn cho phép và thấp hất là Khương Đại 2.025 ± 1.053 mg/kg thấphơn 5,93 lần so với quy chuẩn cho phép Như vậy, môi trường đất tại ba khu vựcnghiên cứu không vượt QCVN 03: 2008/BTNMT

Đối với hàm lượng Pb trong môi trường đất ở 3 khu vực nghiên cứu, quaphân tích phương sai và kiển tra LSD ở mức α = 0,05 cho thấy, tại khu vực TamGiang không có sự khác nhau về sự tích lũy Pb trong đất qua các đợt thu mẫu, hàmlượng Pb trung bình 66,14±4,85 mg/kg so sánh với QCVN 03: 2008/BTNMT (mứcgiới hạn tối đa của Pb trong đất nông nghiệp ≤ 70mg/kg) thì hàm lượng Pb tại khuvực này nằm trong giới hạn cho phép và thấp hơn quy chuẩn 1,06 lần Tại khu vựcKhương Thọ và Khương Đại, qua phân tích Phương Sai cho thấy có sự khác nhau

về sự tích lũy Pb trong đất qua các đợt thu mẫu Ở khu vực Khương Thọ có hàmlượng Pb trung bình 51.3 ± 4.88 mg/kg, so sánh với QCVN 03:2008/BTNMT (≤