Đánh Giá Hiện Trạng Sản Xuất Thành Phần Dinh Dưỡng Và Hàm Lượng Kim Loại Nặng Trong Cây Cải Xoong (Nasturtium Microphyllum) Tại Thái Nguyên

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI - Mục tiêu tổng quát của đề tài: Điều tra, đánh giá hiện trạng sản xuất; phân tích thành phần dinh dưỡng và hàm lượng các kim loại nặng chính trong cây cải xoong tạ

-

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP BỘ

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG VÀ

HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG TRONG CÂY CẢI XOONG

(NASTURTIUM MICROPHYLLUM) TẠI THÁI NGUYÊN

MÃ SỐ: B2010 – TN02 – 11

Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Nguyễn Khắc Thái Sơn

Người tham gia: TS Nguyễn Thị Lợi

ThS Nguyễn Quang Thi ThS Nguyễn Trọng Phương ThS Dương Minh Hòa

CN Vương Vân Huyền

THÁI NGUYÊN - 2012

MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Rau xanh là nguồn thực phẩm không thể thiếu trong đời sống hằng ngày của con người Nó không chỉ cung cấp một lượng lớn các vitamin mà còn cung cấp một phần các nguyên tố khoáng đa lượng, vi lượng rất cần thiết trong cấu tạo tế bào Đồng thời, rau còn là những loại cây trồng mang lại hiệu quả kinh tế cao và cũng là mặt hàng xuất khẩu quan trọng của nhiều nước trên thế giới

Hiện nay, một phần không nhỏ sản phẩm rau xanh trên thị trường chưa đảm bảo tiêu chuẩn an toàn vệ sinh thực phẩm Chính vì thế, xu hướng phát triển của ngành sản xuất rau xanh trên thế giới hiện nay là tăng tỷ trọng các loại rau bản địa để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng

Thái Nguyên là trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa của khu vực miền núi và trung du phía Đông Bắc Ý thức được việc sản xuất rau sạch cho địa phương và cho các vùng lân cận, năm 2008 Uỷ ban nhân dân tỉnh Thái

Nguyên đã phê duyệt “Đề án Phát triển rau an toàn tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 2008 - 2015”

Một số nghiên cứu trước đã cho thấy cây cải xoong là loại rau dại vừa

có giá trị dinh dưỡng cao, vừa có nhiều dược tính quý, lại vừa có khả năng hút nhiều kim loại nặng trong môi trường sống Có thể nói những loại cây có nhiều đặc tính quý như cây cải xoong là hiếm Trong khi ở Thái Nguyên, hiện tại nhiều vùng đất bị ô nhiễm kim loại nặng (KLN), cây cải xoong đang mọc hoang dại ở một số vùng núi Người dân ở các vùng này vẫn lấy về làm rau ăn như một loại rau dại Gần đây, bắt đầu xuất hiện một vài người trồng cây cải xoong để bán rau Tuy nhiên, hiện nay chưa có nhiều nghiên cứu xác định xem cây cải xoong có khả năng hấp thụ kim loại nặng nhiều hay ít và hấp thụ trong những bộ phận nào (thân, rễ, lá) là chủ yếu Mặt khác, khi xác định được khả năng hấp thụ kim loại nặng của cải xoong còn giúp đưa ra khuyến

cáo về việc sử dụng cải xoong theo đúng mục đích để phát huy được những tác dụng tích cực cũng như hạn chế những nhược điểm cho từng đối tượng sử dụng và từng mục đích sử dụng Cho đến nay ở nước ta chưa có một nghiên cứu đầy đủ toàn diện nào về cây cải xoong; đặc biệt, ở vùng Thái Nguyên cây cải xoong chưa từng được nghiên cứu

Vì vậy, nghiên cứu về thực trạng sản xuất, thành phần dinh dưỡng và hàm lượng kim loại nặng trong cây cải xoong tại Thái Nguyên để khuyến cáo cho người sản xuất và người tiêu dùng là hết sức cần thiết Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi tiến hành đề tài:

Đánh giá hiện trạng sản xuất, thành phần dinh dưỡng và hàm lượng kim

loại nặng trong cây cải xoong (Nasturtium microphyllum) tại Thái Nguyên.

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

- Mục tiêu tổng quát của đề tài: Điều tra, đánh giá hiện trạng sản xuất;

phân tích thành phần dinh dưỡng và hàm lượng các kim loại nặng chính trong cây cải xoong tại tỉnh Thái Nguyên để đưa ra những kết luận cho người quản lí, người sản xuất và người tiêu dùng cải xoong tại Thái Nguyên cũng như trong cả nước tham khảo

- Mục tiêu cụ thể: Đề tài nhằm 3 mục tiêu cụ thể sau:

+ Điều tra hiện trạng sản xuất cải xoong để đưa ra được kết luận về diện tích, năng suất, sản lượng, giá bán, hiệu quả kinh tế… của cải xoong tại tỉnh Thái Nguyên;

+ Phân tích thành phần các chất dinh dưỡng chính để đưa ra được kết luận về hàm lượng protein, gluxit, lipit… trong cải xoong tại các điểm nghiên cứu trong tỉnh Thái Nguyên;

+ Phân tích hàm lượng các kim loại nặng chính để đưa ra được kết luận về hàm lượng chì, cadmi, asen, kẽm… trong cải xoong tại các điểm nghiên cứu trong tỉnh Thái Nguyên; từ đó so sánh với tiêu chuẩn cho phép của từng nguyên tố để

đánh giá, nhận xét

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

1.1.1 Cơ sở lí luận của đề tài

Rau là nguồn thực phẩm không thể thiếu trong mỗi bữa ăn hàng ngày của con người nó cung cấp phần lớn các khoáng chất, vitamin và các chất dinh dưỡng khác cho con người Theo nghiên cứu của các nhà dinh dưỡng học thì hàng ngày chúng ta cần 2.300 - 2.500 calo cho năng lượng để hoạt động sống và làm việc Để có đủ năng lượng và vitamin thì mỗi ngày cần bổ sung thêm khoảng 300g rau (Sylvia S.Mader, 2004) [42] Từ nhu cầu về rau hàng ngày càng gia tăng, người nông dân đã không ngừng nâng cao năng suất rau nhờ áp dụng các biện pháp thâm canh tăng vụ, tăng cường phân bón và hoá chất bảo vệ thực vật Việc sử dụng một lượng lớn và không đúng quy định về phân bón và hoá chất bảo vệ thực vật đã làm giảm chất lượng của các loại rau Ngoài ra, do quá trình đô thị hoá và chất thải của các nhà máy xí nghiệp công nghiệp đã dẫn đến tình trạng nhiễm bẩn đất, nước và nông sản; đặc biệt là ở khu công nghiệp tập trung hay ở các thành phố lớn

Theo quy định về tiêu chuẩn chất lượng rau sạch của Bộ Nông nghiệp

và Phát triển nông thôn thì rau sạch có 2 tiêu chuẩn chung sau [24]:

- Rau quả sạch đảm bảo phẩm cấp, chất lượng; không dập, nát, héo, úa,

hư hại; không rấm, ủ bằng chất độc; sạch đất, cát bám bẩn

- Hàm lượng nitrat, kim loại nặng, dư lượng hoá chất bảo vệ thực vật và

vi sinh vật gây bệnh trong mức cho phép

Trong đề tài này chúng tôi chỉ đề cập tới tiêu chuẩn thứ 2, cụ thể là nghiên cứu hàm lượng kim loại nặng trong cải xoong

Thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các ion kim loại trong môi trường Có nhiều giả thuyết đã được đưa ra để giải thích cơ chế vận chuyển, hấp thụ và loại bỏ kim loại nặng trong thực vật,

chẳng hạn chúng hình thành một phức hợp tách kim loại ra khỏi đất, tích luỹ trong các bộ phận của cây, sau đó được loại bỏ qua lá khô, rửa trôi qua biểu

bì, bị đốt cháy hoặc đơn thuần là phản ứng tự nhiên của cơ thể thực vật

Cây cải xoong là một loại thực vật thủy sinh hay bán thủy sinh, sống lâu năm và lớn nhanh, có nguồn gốc từ châu Âu tới Trung Á Miền núi và trung du phía Bắc có mùa đông lạnh nên hoàn toàn có thể trồng được cải xoong

Hiện nay, xu hướng phát triển của ngành sản xuất rau xanh trên thế giới

là tăng tỷ trọng, sản lượng và chất lượng rau bản địa để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng

Đã có những nghiên cứu cho rằng cây cải xoong hút nhiều kim loại nặng Ở miền núi và trung du phía Bắc có rất nhiều vùng trong đất và nước bị

ô nhiễm kim loại nặng nhưng cải xoong vẫn sống bình thường trên các vùng

đó

Ở một số vùng núi trong tỉnh Thái Nguyên, nơi có suối nước chảy đã

có nhiều cây cải xoong mọc hoang dại, sinh trưởng và phát triển rất tốt mặc

dù không được bón phân và phun thuốc phòng trừ sâu bệnh

Hiện tại, trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên có nhiều vùng môi trường bị ô nhiễm kim loại nặng do khai thác khoáng sản hoặc sử dụng hóa chất trong công nghiệp và nông nghiệp không hợp lí mà cây cải xoong sống bình thường ngay trên các vùng đó

Mặt khác, nhu cầu tiêu thụ rau xanh, đặc biệt là các loại rau bản địa trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên cũng như các đô thị khác là rất lớn

Với những cơ sở lí luận trên thì việc nghiên cứu hiện trạng sản xuất, thành phần dinh dưỡng và hàm lượng kim loại nặng trong cây cải xoong là hết sức cần thiết

1.1.2 Cơ sở pháp lí của đề tài

Trong quá trình thực hiện đề tài dựa vào cơ sở là các văn bản pháp luật sau:

- Luật Bảo vệ môi trường 2005 có hiệu lực từ ngày 01 tháng 07 năm

2006 [16]

- Quyết định số 867/1998/QĐ-BYT ngày 04 tháng 04 năm 1998 của Bộ

trưởng Bộ Y tế về việc ban hành Danh mục tiêu chuẩn vệ sinh đối với lương thực, thực phẩm [22]

- Quyết định số 03/2006/QĐ-BKHCN ngày 10 tháng 01 năm 2006 của

Bộ trưởng Bộ Khoa học Công nghệ ban hành Quy định về công bố tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm, hàng hoá [23]

- Quyết định số 04/2007/QĐ-BNNPTNT ngày 19 tháng 01 năm 2007

của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn quy định về Sản xuất rau an toàn [24]

- Quyết định số 99/2008/QĐ-BNNPTNT ngày 15 tháng 10 năm 2008

của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn quy định về Quản lý sản xuất, kinh doanh rau, quả và chè an toàn [25]

- Quyết định số 16/2008/QĐ-BTNMT ngày 31 tháng 12 năm 2008 của

Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường [26]

- QCVN 08: 2008/BTNMT - Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành năm 2008 [20]

- QCVN 08: 2008/BTNMT - Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về giới hạn

cho phép của kim loại nặng trong đất do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban

hành năm 2008 [21]

1.2 NHỮNG VẤN ĐỀ VỀ BIỆN PHÁP XỬ LÍ MÔI TRƯỜNG BẰNG THỰC VẬT

1.2.1 Giới thiệu về công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm môi trường

Công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm (phytoremediation) là phương pháp

sử dụng thực vật để hấp thụ, chuyển hóa, cố định hoạc phân giải chất ô nhiễm

trong đất, nước Thuật ngữ “phytoremediation” bắt nguồn từ “phyto” (Theo

nghĩa Hy Lạp là thực vật) và “remediation” (theo nghĩa Latin là xử lý) (Trần

Kông Tấu và CS, 2005) [27]

Hiện nay, trong việc giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng các nhà khoa học đang hướng tới các phương pháp rẻ tiền hơn và thân thiện với môi trường hơn, đó là phương pháp xử lý ô nhiễm bằng thực vật - một trong những giải pháp quan trọng, có tính khả thi cao để xử lý các vùng đất, nước bị ô nhiễm kim loại nặng Ở Việt Nam, một số tác giả cũng đề xuất biện pháp làm sạch ô nhiễm kim loại nặng trong đất bằng cách sử dụng một số cây có khả năng tích

tụ các kim loại độc hại ở mức cao như cúc su si, ngũ gia bì, cây cải xoong có thể xử lý được Cr và Ni từ nước thải mạ điện, rong đuôi chó và bèo tấm lại có khả năng giảm thiểu được Pb, Zn, Fe và Cu có trong hồ Bẩy Mẫu Cây ổi

thơm và dưa leo (Herterostrema villosum) có khả năng hấp thụ Pb và Cd rất

cao, cây dương xỉ có thể làm sạch nước bị ô nhiễm As… (Trần Kông Tấu và

cs, 2005) [27]

Trong những năm gần đây, người ta quan tâm rất nhiều về công nghệ

sử dụng thực vật để xử lý môi trường Theo tài liệu nghiên cứu, thế giới có ít nhất 400 loài thuộc 45 họ thực vật có khả năng hấp thụ kim loại Các loài này

là thực vật thân thảo hoặc thân gỗ, có khả năng tích luỹ và không có biểu hiện

về mặt hình thái khi nồng độ kim loại trong thân cao hơn hàng trăm lần so với các loài bình thường khác [17]

Quá trình hút tách KLN nhờ thực vật hay còn gọi là quá trình tích lũy nhờ thực vật là quá trình hấp thụ và chuyển hóa các KLN trong đất thông qua

rễ vào các cơ quan khí sinh của thực vật Các loài thực vật có khả năng này được gọi là các loài thực vật siêu tích tụ, chúng có khả năng hấp thụ một lượng lớn các KLN một cách không bình thường so với các loài thực vật khác (ví dụ hấp thụ 0,1% đối với Cr, Cu, Ni hoặc 1% đối với Zn, Mn trong thân) Các loài siêu tích tụ phân bố rộng trong hệ thống thực vật, tuy nhiên về đặc điểm canh tác, phòng trừ dịch bệnh, nhu cầu dinh dưỡng, sinh lý của các đối tượng này chưa được biết nhiều (Võ Văn Minh, 2009) [17]

Quá trình hút tách các chất nhờ thực vật là việc sử dụng các loài thực vật siêu tích tụ để loại bỏ kim loại trong đất bằng cách hấp thụ kim loại từ rễ chuyển lên thân, sau đó các chất ô nhiễm trong thân sẽ được thu hoạch, xử lý tiếp như là các chất thải nguy hại hoặc xử lý bằng cách phục hồi kim loại Tùy thuộc vào KLN ô nhiễm mà lựa chọn một loài thực vật hay kết hợp nhiều loài

để trồng xử lí (Võ Văn Minh, 2009) [17]

Sau thời gian trồng nhiều tuần hoặc nhiều tháng, thực vật được phân tích hàm lượng kim loại, và nếu thích hợp, thu hoạch đem thiêu đốt hoặc ủ để phục hồi kim loại Nếu cần thiết quá trình này có thể lặp lại để loại bỏ các chất ô nhiễm đến dưới giới hạn cho phép Cũng có thể sử dụng nhiều loài thực vật trên cùng một vị trí hoặc là trồng theo thứ tự thời gian để loại bỏ được nhiều hơn một chất ô nhiễm Nếu thực vật thu hoạch được thiêu đốt, tro phải được xử lý như đối với chất thải nguy hại Tuy nhiên, lượng tro đem đi xử lý không quá 10% so với phương pháp chôn lấp chất ô nhiễm thông thường (Võ Văn Minh, 2009) [17]

Có thể nói vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất, nước tại các khu công nghiệp tập trung và các thành phố lớn hiện nay ở Việt Nam là một thực

tế đáng báo động Hiện tại, vẫn chưa có một qui trình công nghệ hữu ích nào

để xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất, nước Việc lựa chọn phương pháp

xử lý ô nhiễm các kim loại phải căn cứ loại cây trồng, đặc điểm hệ rễ, sinh khối, pH đất, loại kim loại nặng Xu hướng hiện nay các nhà nghiên cứu đi theo hướng lựa chọn các loại thực vật dễ trồng, chi phí thấp, có khả năng chịu được nồng độ ô nhiễm cao và nhất là có khả năng làm sạch môi trường với thời gian ngắn (Võ Văn Minh, 2009) [17]

Theo Dương Thanh Tú và cs (2008), Các nhà nghiên cứu trên thế giới

đã tiến hành sử dụng bèo tây trong việc xử lý ô nhiễm kim loại nặng và thu được kết quả rất tốt Bèo tây, còn gọi là bèo lục bình hoặc bèo sen Nhật (tên

khoa học: Echihornia crassipes) có nguồn gốc từ Nam Mỹ, có khả năng hấp

thụ rất mạnh Cr, tiếp đến Cu và Cd [29]

Tác giả Lê Đức và cs (2000), đã sử dụng bèo tây và rau muống trên nền đất ô nhiễm chì ở huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên, kết quả cho thấy cùng một sinh khối khả năng hút chì của bèo tây gấp 2,7 lần rau muống và hàm lượng chì trong đất giảm 39,5% sau 60 ngày thả bèo [17]

1.2.2 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ kim loại nặng của thực vật

Khả năng linh động và tiếp xúc sinh học của KLN chịu ảnh hưởng lớn bởi các đặc tính lý hóa của môi trường đất như: pH, hàm lượng khoáng sét, chất hữu cơ, CEC và nồng độ KLN trong đất Thông thường pH thấp, thành phần cơ giới nhẹ, độ mùn thấp, thực vật hút KLN mạnh [17]

Để phát triển hiệu quả công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm, các đặc tính của thực vật và các đặc tính của môi trường đất cần được khảo sát, đánh giá kĩ lưỡng Một số kết quả nghiên cứu cho thấy, thực vật có sinh khối cao trồng trong môi trường đất ô nhiễm và pH thấp, khả năng hấp thụ Zn tăng và tính độc của Zn đã làm giảm 50% sản lượng Ví dụ: ngô và cải trong điều kiện thuận lợi, các loài thực vật có thể đạt 20 tấn sinh khối khô/ha Trong trường hợp đất ô nhiễm đồng thời cả Zn và Cd ở mức 100mg Zn, 1mg Cd cây trồng

bị giảm sản lượng đáng kể khi hàm lượng Zn trong thân đạt 500mg/kg lúc thu hoạch Bởi vì Cd ít độc hơn Zn 100 lần, độc tính đối với thực vật của Zn là yếu tố kiểm soát sản lượng thực vật Khi sản lượng giảm 50% (10 tấn/ha), sinh khối khô chứa 500mg/kg, thực vật chỉ loại bỏ 5kg Zn/ha/năm [17]

Cây T.caerulescens có thể loại bỏ cả Zn và Cd, có sản lượng thấp hơn các loài trên nhưng có thể chống chịu cao đến 25,000mg Zn/kg mà không bị giảm sản lượng Thậm chí khi sản lượng thấp (5 tấn/ha) điểm bắt đầu giảm sản lượng - Zn được loại bỏ cũng tới 125kg/ha Như vậy, có thể kết luận rằng khả năng siêu tích tụ và chống chịu cao quan trọng hơn khả năng cho sinh khối cao Hơn nữa, việc tái chế kim loại trong thân với mục đích thương mại đối với các loài siêu tích tụ tốt hơn là phải trả tiền để xử lý sinh khối (Võ Văn Minh, 2009) [17]

Trong một số trường hợp, để xử lý một nguyên tố trong đất bằng thực vật đòi hỏi phải bổ sung vào đất các yếu tố khác, bởi vì hóa tính đất hoặc thực vật làm giảm khả năng hấp thụ và chuyển hóa lên thân Khi thêm yếu tố kìm như HEDTA, EDTA vào đất khả năng hòa tan và linh động của KLN tăng, tiếp xúc với thực vật dễ dàng hơn [27]

1.2.3 Cơ chế của công nghệ thực vật xử lý kim loại nặng trong đất

Công nghệ thực vật xử lý KLN trong đất là một dạng của công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm Đây là loại công nghệ bao gồm phức hệ các cơ chế khác nhau của mối quan hệ giữa thực vật và môi trường đất [17]:

* Cơ chế chiết tách chất ô nhiễm bằng thực vật

Quá trình chiết tách chất ô nhiễm bằng thực vật là quá trình xử lý chất độc đặc biệt là KLN, bằng cách sử dụng các loài thực vật hút chất ô nhiễm qua rễ, sau đó chuyển hóa lên các cơ quan trên mặt đất của thực vật Chất ô nhiễm tích lũy vào thân cây và lá, sau đó thu hoạch và loại bỏ khỏi môi trường

* Cơ chế cố định chất ô nhiễm bằng thực vật

Quá trình xói mòn, rửa trôi và thẩm thấu có thể di chuyển chất ô nhiễm trong đất vào nước mặt, nước ngầm Cơ chế cố định chất ô nhiễm nhờ thực vật là cách mà chất ô nhiễm tích lũy ở rễ cây và kết tủa trong đất Quá trình diễn ra nhờ chất tiết ở rễ thực vật cố định chất ô nhiễm và khả năng linh động của kim loại trong đất Thực vật được trồng trên các vùng đất ô nhiễm cũng

cố định được đất và có thể bao phủ bề mặt dẫn đến làm giảm xói mòn đất, ngăn chặn khả năng tiếp xúc trực tiếp giữa chất ô nhiễm và động vật

* Cơ chế xử lý chất ô nhiễm nhờ quá trình thoát hơi nước ở thực vật

Thực vật có thể loại bỏ chất độc trong đất thông qua cơ chế thoát hơi nước Đối với quá trình này, chất ô nhiễm hòa tan được hấp thụ cùng với nước vào rễ, chuyển hóa lên lá và bay hơi vào không khí thông qua khí khổng

1.2.4 Ưu điểm và hạn chế của công nghệ thực vật xử lý kim loại nặng trong đất

* Ưu điểm [17]

- Có thể sử dụng trên quy mô rộng, trong khi các công nghệ khác không thực hiện được Sinh khối thực vật chứa các chất ô nhiễm có thể chiết, phục hồi lại như một nguồn tài nguyên Ví dụ: sinh khối chứa Zn, một chất dinh dưỡng sẽ được chuyển đến những nơi thiếu Zn để bổ sung vào nguồn thức ăn cho động vật

- Có thể được sử dụng để xử lý tại chỗ hoặc chuyển chỗ Xử lý tại chỗ luôn được cân nhắc ưu tiên, bởi vì nó giảm thiểu mức độ xáo trộn đất và giảm mức độ phát tán ô nhiễm thông qua không khí và nước

- Công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm là công nghệ xanh, thân thiện với môi trường, tạo ra sự thẩm mỹ nên cộng đồng dễ chấp nhận

- Công nghệ thực vật không đòi hỏi các dụng cụ đắt tiền, các chuyên gia có trình độ cao và tương đối dễ dàng thực hiện Nó có khả năng xử lý thường xuyên ở một vùng rộng lớn với nhiều chất ô nhiễm khác nhau

- Ưu điểm lớn nhất của công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm là chi phí thấp hơn so với các công nghệ thông thường

* Hạn chế [17]

- Xử lý chậm hơn phương pháp hóa lý, vì vậy phải mất thời gian dài Thực vật xử lý một lượng nhỏ chất ô nhiễm qua mỗi mùa trồng, do đó cần mất nhiều thập kỉ mới có thể làm sạch chất ô nhiễm và chất ô nhiễm vẫn không được xử lý hoàn toàn

- Khí hậu và các yếu tố vật lý, hóa học, nồng độ chất ô nhiễm ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng, phát triển của các loài thực vật Các nhà khoa học cho rằng, chỉ có những vùng đất ô nhiễm nhẹ mới có thể sử dụng được phương pháp này, vì hầu hết các loài thực vật không thể sinh trưởng trong điều kiện môi trường ô nhiễm nặng

- Chất ô nhiễm hòa tan có thể thẩm thấu ra ngoài vùng rễ phụ thuộc vào yếu tố ngăn chặn

- Thực vật dùng để xử lý ô nhiễm thường bị giới hạn về chiều dài rễ

- Sử dụng các loài thực vật nhập nội có thể ảnh hưởng đến đa dạng sinh học

- Xử lý thực vật sau xử lý ô nhiễm cũng cần được quan tâm Sinh khối thực vật thu hoạch từ quá trình xử lý ô nhiễm được xếp vào loại nào, xử lý ra sao? Vì vậy, cần phải tiêu thụ và xử lý thích hợp

1.2.5 Một số vấn đề môi trường cần quan tâm đối với công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm

Có rất nhiều vấn đề cần quan tâm về mặt môi trường liên quan đến việc

sử dụng công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm Một trong các mối quan tâm lớn nhất là vấn đề sức khỏe con người Liệu các loài thực vật tích lũy kim loại có tác động đến chuỗi thức ăn thông qua động vật ăn cỏ và côn trùng hay không?

Ví dụ, chất ô nhiễm trong phấn hoa của các loài thực vật tích tụ sau khi sử dụng để xử lý chất ô nhiễm có phát tán vào côn trùng khác nhau bằng ong và côn trùng khác hay không? Các loài côn trùng tiêu hóa KLN có đưa vào chuỗi thức ăn hay không?, …

Các vấn đề quan tâm khác bao gồm hậu quả tác động của các hoạt động

xử lý đến mùa màng và thực vật vùng lân cận như phát tán thuốc trừ sâu, các loài thực vật ngoại lai Sử dụng các loài thực vật nhập nội cần quan tâm bởi vì rủi ro tiềm tàng về tác động đến sự đa dạng sinh học thực vật ở vùng bản địa Vấn đề này có thể giải quyết bằng cách sử dụng các loài thực vật bản địa ở một vùng cụ thể hoặc sử dụng các loài nhập nội vô sinh

1.3 KHÁI QUÁT VỀ RAU AN TOÀN

1.3.1 Khái niệm về rau an toàn

Những sản phẩm rau tươi có chất lượng đúng như đặc tính của chúng, mức độ nhiễm các chất độc hại và các vi sinh vật gây hại không vượt quá chỉ tiêu cho phép, đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng và nuôi trồng được coi là

rau đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm, gọi tắt là “rau an toàn” (Bộ Nông

nghiệp và Phát triển nông thôn, 1993) [24]

1.3.2 Chất lượng của rau an toàn

Rau an toàn phải đạt được các yếu tố sau [24]:

- Chỉ tiêu hình thái: Sản phẩm được thu hoạch đúng lúc, đúng với yêu

cầu từng loại rau, không dập nát, hư thối, không lẫn tạp chất, sâu bệnh và có bao gói thích hợp (tuỳ loại)

- Chỉ tiêu nội chất: Chỉ tiêu nội chất được qui định cho rau tươi bao

gồm: Dư lượng hoá chất bảo vệ thực vật; hàm lượng Nitrat (NO3-); hàm lượng một số kim loại nặng chủ yếu: Cd, Pb, Cu, Zn…; mức độ nhiễm các vi

sinh vật gây bệnh (E.coli, Salmonella…) và ký sinh trùng đường ruột (như

trứng giun đũa) Tất cả các chỉ tiêu trong từng loại rau phải đạt dưới mức cho phép theo tiêu chuẩn quy định của FAO/WHO hoặc của Việt Nam

1.3.3 Ảnh hưởng của rau không an toàn đến sức khỏe con người và động vật

Rau xanh là một thực phẩm không thể thiếu được trong bữa ăn hàng ngày của con người, vì chúng không chỉ cung cấp các loại dinh dưỡng thiết yếu như: vitamin, khoáng chất và các chất dinh dưỡng khác… Rất cần thiết cho sự phát triển của cơ thể Hàng ngày, mỗi người cần khoảng 300g rau (Sylvia S.mader, 2004) [42] Từ nhu cầu về rau càng ngày càng gia tăng, mỗi người nông dân trồng rau đã không ngừng nâng cao năng suất trồng rau nhờ các biện pháp thâm canh tăng vụ, sử dụng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật làm cho năng suất và sản lượng các loại rau hàng ngày càng tăng mạnh Ngoài ra, do quá trình đô thị hóa và chất thải của các nhà máy xí nghiệp công nghiệp đã dẫn đến tình trạng nhiễm bẩn đất, nước, các loại sản phẩm nông nghiệp đặc biệt là ở khu công nghiệp tập trung, và các thành phố lớn Bên cạnh đó việc sử dụng một lượng lớn và không đúng quy định về phân bón và hóa chất bảo vệ thực vật đã làm giảm chất lượng của rau

Theo quy định về tiêu chuẩn chất lượng rau sạch của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn thì rau sạch gồm hai tiêu chuẩn chính như sau [24]:

- Rau sạch là rau không bị ô nhiễm bởi các tác nhân sinh học, hóa học, vật lý vượt quá quy định cho phép và không gây nguy hại tới sức khỏe cho người tiêu dùng

- Hàm lượng nitrat, kim loại nặng, dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật và vi sinh vật gây bệnh trong mức cho phép

Trong đề tài này tôi chỉ tiến hành nghiên cứu tới tiêu chuẩn thứ hai, cụ thể là hàm lượng kẽm trong rau cải xoong và ảnh hưởng của chúng

Kim loại nặng là nhóm kim loại có khối lượng riêng từ 5 trở lên, nghĩa là chúng nặng gấp 5 lần hoặc hơn nữa so với khối lượng riêng của nước Ví dụ cadmi, chì, kẽm và thủy ngân… Kim loại nặng có thể tự nhiên có sẵn ở trong đất hoặc được bổ sung thêm một khối lượng nhỏ qua công đoạn bón phân (nhất là phân lân), chất phụ gia cho đất (thạch cao, phân chuồng) và hóa chất sử dụng trong công nghiệp [9]

Nhiều quốc gia có quy định cụ thể về mức kim loại nặng tối đa trên rau quả tươi Các cây trồng thuộc nhóm nguy cơ cao này cần được kiểm tra hàm lượng kim loại nặng nếu điều kiện môi trường thuận lợi cho cây trồng hấp thu Trong trường hợp mức dư lượng chỉ bằng hoặc dưới một nửa ngưỡng cho phép thì cứ sau 3 năm, kiểm tra lại một lần Nếu mức dư lượng lớn hơn một nửa so với mức quy định thì tái kiểm tra hàng năm Trong trường hợp mức dư lượng vượt ngưỡng cho phép thì cần thay đổi địa điểm sản xuất hoặc điều chỉnh phương thức canh tác và các điều kiện khác làm hạn chế khả năng hấp thu [10]

1.3.4 Tiêu chuẩn môi trường để sản xuất rau an toàn

* Tiêu chuẩn đất [24]

Đất trồng rau phải ở địa hình cao, thoát nước, có thành phần cơ giới nhẹ, độ dày tầng đất trên 1 m, tầng canh tác dày trên 20 cm, pHKCl từ 6 - 7, hàm lượng chất hữu cơ khá

Về vị trí phải xa đường quốc lộ ít nhất 100 - 200 m, xa các khu công nghiệp, không bị ảnh hưởng bởi các nguồn nước thải thành phố

Đất phải được cày bừa kỹ làm sạch, không có các nguồn lây bệnh, đảm bảo các chỉ tiêu vệ sinh, trong đất không có dư lượng thuốc trừ sâu và KLN

* Tiêu chuẩn nước [24]

Vùng trồng rau an toàn phải chủ động tưới tiêu, nguồn nước tưới phải sạch, không có mùi hôi thối, tốt nhất là dùng nước giếng khoan đủ tiêu chuẩn, nước ao hồ sạch về tiêu chuẩn vệ sinh

Tuyệt đối không được sử dụng nguồn nước thải hoặc nguồn nước chảy qua khu công nghiệp và đô thị lớn để tưới cho rau an toàn Nước rửa rau phải dùng nước giếng khoan đã lọc qua bể lọc hoặc nước đã được qua xử lý

* Tiêu chuẩn không khí [24]

Vùng rau an toàn phải được bố trí trên khu vực có môi trường không khí trong sạch, cách xa các khu công nghiệp và các trục đường giao thông chính Các chỉ tiêu về môi trường không khí như lượng bụi, SO2, Pb, phải đạt tiêu chuẩn cho phép theo TCVN (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2007)

1.3.5 Quy trình chung để sản xuất rau an toàn

Mỗi một loại rau quả đều có một quy trình sản xuất riêng tuỳ theo nhu cầu sinh lý của chúng, để đảm bảo tiêu chuẩn rau an toàn cung cấp cho nhu cầu của thị trường cần phải thực hiện đầy đủ các quy định này Ngoài việc đảm bảo các yếu tố môi trường đất, nước, không khí để sản xuất rau an toàn cần tuân thủ các quy định sau [24]:

- Thời vụ: Phải sản xuất nhiều chủng loại rau an toàn để rải vụ và cung cấp đủ cho nhu cầu người tiêu dùng, tránh tình trạng thiếu rau thời kỳ giáp vụ

- Giống: Các loại rau ăn lá, hoa, thân, củ, quả, hạt đều có thể sản xuất theo quy trình rau an toàn Tuy nhiên, mỗi loại rau thích ứng với từng loại đất

và điều kiện sinh thái khác nhau Các loại hạt giống và cây con đều phải sạch sâu bệnh, giống nhập nội phải qua kiểm dịch thực vật trước khi đưa vào sản xuất Cần thiết phải xử lý hạt giống trước khi gieo trồng

- Phân bón: Tuyệt đối không được sử dụng phân tươi hoặc sử dụng nước bẩn để hoà tan phân và pha thuốc trừ sâu Hạn chế sử dụng phân đạm chứa gốc NO3-, nhất là thời kỳ gần thu hoạch Sử dụng phân chuồng ủ hoặc

phân rác ủ hoai mục và phân lân hữu cơ vi sinh để bón lót, tuỳ theo yêu cầu

cụ thể của từng loại rau mà có chế độ bón lượng phân khác nhau Chú ý bón cân đối các loại phân vô cơ N, P, K theo quy trình cụ thể của từng loại cây trồng Khuyến khích việc sử dụng các loại phân bón qua lá, kích phát tố, điều hoà sinh trưởng nhưng phải đúng liều lượng, đúng kỹ thuật

- Phòng trừ sâu bệnh: Chú trọng biện pháp phòng trừ sâu bệnh tổng hợp (IPM) đối với rau an toàn thì việc sử dụng thuốc BVTV là rất hạn chế, đặc biệt là các thuốc hoá học Ưu tiên dùng thuốc trừ sâu sinh học, thảo mộc hoặc một số thuốc BVTV ít độc hại, có thời gian phân huỷ nhanh ít gây độc hại cho thiên địch và con người

- Thu hoạch và bảo quản: Thu hoạch đúng thời gian theo quy trình kĩ thuật của từng loại cây để đảm bảo rau có chất lượng tốt nhất, không bị úa, dập nát, bảo quản đúng theo tiêu chuẩn kỹ thuật của rau an toàn

Ngoài những yêu cầu trên, khu vực trồng rau an toàn còn phải bố trí trên những địa bàn có truyền thống tập quán và kinh nghiệm sản xuất lâu đời, trình độ kỹ thuật thâm canh cao, có đủ cơ sở hạ tầng và cơ sở vật chất

kỹ thuật, phải cách ly với các khu vực sản xuất có nguy cơ gây ô nhiễm

1.3.6 Tình hình sản xuất rau và rau an toàn trên thế giới

Hiện nay trên thế giới nhu cầu về rau xanh rất lớn vì rau xanh là nguồn cung cấp chất khoáng và vitamin cần thiết đối với cơ thể con người

Theo tổ chức Nông - Lương thế giới (FAO), hiện nay trên thế giới có khoảng 15 triệu ha đất sử dụng cho trồng rau, bao gồm hơn 120 chủng loại rau khác nhau với sản lượng lên tới 426.187 triệu tấn Trong đó những chủng loại rau quan trọng chiếm diện tích lớn nhất là cà chua 2,7 triệu ha, dưa hấu 1,93 triệu

ha, hành 1,91 triệu ha, cải bắp 1,7 triệu ha, ớt 1,1 triệu ha Tuy nhiên, trình độ phát triển nghề trồng rau của các nước không giống nhau Ở các nước phát triển cây rau được chú trọng hơn so với các nước đang phát triển [5]

Ngày nay, cùng với mức độ tăng trưởng nhanh của sản xuất nông nghiệp, trình độ thâm canh cao, ngành trồng trọt đã bộc lộ những mặt trái của

nó Việc ứng dụng ồ ạt các chất hoá học (như phân bón, thuốc trừ sâu) và công nghệ sinh học đã gây ô nhiễm môi trường canh tác và cả các nông phẩm Rau xanh là đối tượng sử dụng các chất dinh dưỡng rất cao so với các loại cây trồng khác Điều đáng quan tâm là lượng sử dụng phân hoá học, thuốc trừ sâu bệnh trên cây rau ít được tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình đã khuyến cáo nên đã gây ra hiện tượng ô nhiễm sản phẩm này Vấn đề rau sạch

đã được những người nghiên cứu, người sản xuất và đông đảo những người tiêu dùng quan tâm nhiều hơn

Ở các nước phát triển và một số nước trong khu vực đã nghiên cứu

và hoàn thiện các quy trình kỹ thuật sản xuất rau an toàn, phương pháp đánh giá thuốc bảo vệ thực vật, nitrat, vi sinh vật gây hại, cấp chứng chỉ cho rau sản xuất an toàn Ở Nhật và các nước Tây Âu, rau sản xuất đại trà thường được sản xuất theo quy trình canh tác tiên tiến, hợp lý và được các

cơ quan quản lý, thanh tra nông nghiệp kiểm tra hết sức chặt chẽ Do vậy, chất lượng rau sản xuất đại trà của họ cũng tương đương chất lượng rau sạch của nước ta Còn rau sạch của các nước phát triển thường là rau sạch tuyệt đối, được sản xuất trong nhà kính Đối với loại rau sạch này giá thành sản xuất thường bằng 170 - 200% giá rau đại trà và việc tiêu thụ thường phải theo hợp đồng đặt hàng và có sẵn địa chỉ như: các bệnh viện, nhà an dưỡng, trường tiểu học, mẫu giáo, các nhà hàng khách sạn cao cấp Còn rau sản xuất đại trà hầu như đều qua các chợ mua buôn bán [5]

1.3.7 Tình hình sản xuất rau và rau an toàn ở Việt Nam

Việt Nam là một nước có tiềm năng phát triển ngành rau quả theo số liệu thống kê diện tích trồng rau cả nước năm 1985 là 224.000 ha, năm 1990

là 241.000 ha, năm 1997 là 377.000 ha, năm 2000 là 445.000 ha Tổng sản lượng rau xanh 10 năm gần đây tăng từ 3.225.000 tấn lên 6.007.000 tấn Trung bình cứ mỗi năm tăng 278.200 tấn Năng suất rau nước ta năm cao nhất (1997) đạt 138,8 tạ/ha bằng 74% so với năng suất trung bình toàn thế giới (178 tạ/ha) Nhưng năng suất rau vẫn bấp bênh, năm 2000 năng suất rau

của chúng ta là 135 tạ/ha Sở dĩ năng suất bếp bênh như vậy là do chúng ta chưa có bộ giống tốt chủ yếu là do nông dân tự để giống Chủng loại rau của chúng ta tuy phong phú nhưng cơ cấu cây trồng lại không phù hợp với nhu cầu của người tiêu dùng, cơ cấu canh tác của ta là 54% rau ăn lá, 26% rau ăn quả, 5% rau ăn củ, 7% rau ăn bắp thân, hoa, 8% là rau gia vị Trong khi đó thị hiếu của người tiêu dùng lại chuyển sang rau gia vị, rau ăn thân, ăn quả Ngoài ra mức độ an toàn của sản phẩm chưa cao, sản phẩm rau và môi trường canh tác bị ô nhiễm ngày một gia tăng Đó là nguyên nhân làm cho sản phẩm rau của chúng ta chưa hấp dẫn được người tiêu dùng trong nước cũng như người tiêu dùng quốc tế (Hoàng Thị Hoa, 2008) [10]

Tuy nhiên, việc nghiên cứu và sản xuất rau an toàn ở nước ta đã được triển khai ở một số thành phố như: Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Lạt đã thu được những kết quả nhất định đem lại hiệu quả kinh tế và hiệu quả môi trường cho người sản xuất và người tiêu dùng Nhưng vấn đề về vốn và lưu thông phân phối lại là một trở ngại lớn cho quá trình sản xuất khi chúng được sản xuất trên quy mô lớn

1.4 KHÁI QUÁT VỀ CÂY CẢI XOONG

1.4.1 Giới thiệu về cây cải xoong

Ngay từ cuối thế kỉ 19, người ta đã phát hiện ra loài cải xoong

(Nasturtium microphyllum), thuộc dòng Hyperaccumlators, biết ăn kim loại

nặng từ trong đất Những nông dân phát ruộng đã tìm thấy từ trong thân của loại này một lượng lớn KLN Sau này người ta phát hiện ra khoảng 20 loài cải dại thuộc loại này rất thích KLN như: Kẽm, đồng, chì… Hấp thụ chất độc đó chúng không chết mà ngược lại chúng phát triển rất nhanh [39]

Cải xoong có nguồn ngốc Châu Âu, ngày nay được trồng ở phía Tây Châu Á và nhiều nước trong vùng nhiệt đới như Mã Lai, Ấn Độ, In-đô-nê-xi-

a, Việt Nam,… và ở phía Bắc Châu Phi Cải xoong giàu Calcium (64 mg), sắt (1,1 mg), vitamin A, C,… [42]

Ở Việt Nam, cải xoong được trồng chủ yếu ở vùng cao, có khí hậu mát như miền Bắc Thân cải non, mềm, xốp dài 20 - 60 cm, mỗi lóng thân dài 1 -

5 cm tùy thuộc rất lớn vào thời tiết và sự chăm sóc, mỗi mắt có thể mọc một cành Lá kép có 3 - 9 lá phụ, lá đỉnh to nhất, lá cải hình tròn nhỏ màu xanh đậm, rìa lá răng cưa Cải xoong thuộc loại rễ chùm, có nhiều rễ phụ ở đốt thân

có thể hút chất dinh dưỡng và nếu đem trồng sẽ thành cây độc lập [24]

Cải xoong rất thích sống ở nơi nhiều đất bùn, sống dưới nước, độ ngập khoảng 4 - 5 cm nơi có dòng nước chảy như ở dưới chân của thác nước, mực nước sâu thì thân cải mọc dài Cây sinh trưởng tốt ở nhiệt độ 15 - 200C, ở độ cao trên 1000m so với mặt nước biển (như vùng Đà Lạt) Độ pH của đất thích hợp nhất 6 - 7, không sống được trong đất phèn, đất mặn hoặc đất cát trong mùa nắng Cây rất thích độ ẩm cao, cần nước tưới thường xuyên [24]

1.4.2 Những nghiên cứu về cây cải xoong

1.4.2.1 Giá trị dinh dưỡng của cây cải xoong

Cải xoong chứa một lượng đáng kể sắt, canxi và axít folic cùng với các vitamin A và C, và một số lợi ích cho việc ăn cải xoong, chẳng hạn việc nó có tác dụng như một chất kích thích nhẹ, một nguồn hóa chất thực vật, có tác dụng chống ôxi hóa, lợi tiểu, long đờm và trợ giúp tiêu hóa Ngoài ra rau cải xoong còn chứa rất nhiều các vitamin B1, B2, E, và phốt pho, iốt và một số khoáng chất vi lượng có tác dụng bảo vệ sức khỏe, chống bệnh tật, chống bệnh bướu cổ, nhiễm trùng, chống sự lão hóa, giữ gìn xuân sắc tươi trẻ Tại một số khu vực, cải xoong được coi là cỏ dại nhưng tại những khu vực khác thì nó lại được coi là rau ăn hay cây thuốc Cải xoong là một món ăn phổ biến

và không hạn chế của con người [39]

Kết quả phân tích các thành phần hoá học trong 100g rau cải xoong (phần dùng để ăn được) có giá trị dinh dưỡng như sau: Nước chiếm 93g, protein 1,7 - 2g, chất béo 0,2 - 0,3g, gluxit 3 - 4g, chất xơ 0,8 - 1g, vitamin A, B1, B2, C và nhiều chất khoáng khác Đặc biệt, lượng iôt trong rau cải xoong rất cao 20 -

30mg/100g rau cải xoong phần ăn được Vitamin C cao (40 - 50mg/100g rau)

Nhờ trong rau cải xoong chứa lượng vitamin C cao, lại có vitamine A, B1, B2 nên đã giúp bảo vệ sức khỏe, chống oxy hóa, chống độc, làm tăng sức đề kháng cho cơ thể, chống hiện tượng lão hoá bệnh lý, giữ gìn nét tươi trẻ Ngoài ra, nhiều yếu tố khoáng chất rất dễ hấp thu như canxi, iôt vì chúng đều ở dạng liên kết hữu cơ Nếu lượng canxi đầy đủ mỗi ngày cho cơ thể là 1.000 mg thì sẽ giúp người ta ít mắc bệnh tim và góp phần chống lão hoá Còn iôt cần cho tuyến giáp

để phòng chống bướu cổ và tăng khả năng tự vệ cho cơ thể, tăng sự trao đổi chất của tế bào, chống còi xương và bệnh béo phì, các bệnh ngoài da, bệnh xơ cứng động mạch ở người già Song lượng iôt cần cho cơ thể rất nhỏ chỉ 0,1 - 0,15mg/ngày, nhưng thiếu lại sinh bệnh, như vậy mỗi ngày cần ăn rau cải xoong

từ 9 - 10g là đủ lượng iôt trên Rau cải xoong giúp ta ăn ngon miệng lại tẩy độc, lợi tiểu, có nhiều chất xơ nên tác dụng tốt đối với dạ dày, có tác dụng thông gan mật và góp phần làm giảm bệnh ứ máu Món ăn rau cải xoong nấu với cá tươi vừa ngon, bổ, mát, có tác dụng giải nhiệt, phòng nhiệt, lợi tiểu, cầm máu, chữa bệnh phổi và một số bệnh khác [1]

1.4.2.2 Giá trị kinh tế của cây cải xoong

Hiện nay rau cải xoong rất được ưa chuộng để làm thực phẩm cải thiện bữa ăn hàng ngày đặc biệt được tiêu thụ rất nhiều cho các của hàng đặc sản, khách sạn… Vì nó là món ăn ngon miệng, bổ và hợp khẩu vị người Việt Nam

Do vậy, người dân đã bắt đầu mở rộng diên tích trồng rau cải xoong, phát triển sản xuất đại trà để phục vụ lợi ích kinh tế nhất là ở các tỉnh phía Bắc nước ta với khí hậu phù hợp cho sự phát triển của rau cải xoong Hiện tại, đã xuất hiện những vùng trồng cải xoong hàng vài ha (như chân đèo Mã Phục, Cao Bằng) Thu nhập của người trồng cải xoong thường cao hơn so với những loài rau thông dụng khác

1.4.2.3 Giá trị về xử lý môi trường của cây cải xoong

Hiện nay, trên thế giới có ít nhất 400 loài thuộc 45 họ thực vật có khả năng hấp thụ kim loại trong đó có rau cải xoong Các loài này là thực vật thân thảo hoặc thân gỗ, có khả năng tích luỹ và không có biểu hiện về mặt hình

thái khi nồng độ kim loại trong thân cao hơn hàng trăm lần so với các loài bình thường khác Có nhiều giả thuyết đã được đưa ra để giải thích cơ chế vận chuyển, hấp thụ và loại bỏ kim loại nặng trong thực vật, chẳng hạn chúng hình thành một phức hợp tách kim loại ra khỏi đất, tích luỹ trong các bộ phận của cây, sau đó được loại bỏ qua lá khô, rửa trôi qua biểu bì, bị đốt cháy hoặc đơn thuần là phản ứng tự nhiên của cơ thể thực vật Rau cải xoong cũng vậy [17]

Cải xoong là loài thực vật rất "nghiện" kim loại nặng Nhiều loài cải dại khác cũng lớn nhanh như thổi khi được "ăn" nhiều chất độc tính cao

như kẽm, niken [17]

Rau cải xoong có khả năng thích nghi cao đối với các KLN như: As, Zn, Ni, Cu…Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy, hầu hết các loài thực vật rất nhậy cảm với độc tính KLN và hầu hết có ngưỡng chịu đựng được với KLN thấp (As, Zn, Ni, Cu) Trong khi đó rau cải xoong có khả năng thích nghi được trong điều kiện môi trường có nồng độ KLN cao [17]

Hơn nữa, mặc dù rau cải xoong không phải là loài siêu tích tụ, nhưng nó có thể được sử dụng để xử lý một số KLN từ các vùng đất ô nhiễm hoặc chất thải một cách

an toàn, như rễ và thân lá của rau có thể tích lũy hơn 5 lần đối với Zn, Cr…Ngoài cải xoong, một số loài thực vật thông thường khác cũng có khả năng hấp thụ kim loại nặng như bèo tây, cỏ Vertiver , rau muống, dương xỉ kết hợp với nấm cộng sinh [17]

1.4.3 Sơ lược tình hình sản xuất và tiêu thụ rau cải xoong

1.4.3.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ rau cải xoong trên thế giới

và Việt Nam

Cải xoong có nguồn ngốc từ châu Âu, ngày nay được trồng nhiều ở phía tây châu Á, ở Bắc Phi, Bắc Mỹ và nhiều nước trong vùng khí hậu nhiệt đới như Malaixia,

Ấn Độ, In đô nê xi a, Việt Nam…

Ở việt nam cải xoong chủ yếu được trồng ở vùng cao có khí hậu mát mẻ như miền bắc các tỉnh miền núi phía bắc, ở Sa Pa, Đà Lạt, Bình Thuận, đồng bằng sông Cửu Long, Vĩnh Long đây là những vùng có truyền thống trồng và sử dụng rau cải

xoong có từ lâu đời Bên cạnh đó còn có rất nhiều địa phương trồng loại rau này nhưng diện tích không đáng kể

Cải xoong thuộc loại rễ chùm, nhiều rễ phụ ở đốt thân, cải xoong sống dưới nước, thích những vùng đất ngập nước có nhiều bùn, sống ngập nước khoảng 4 - 5 cm nơi có dòng chảy dưới chân các con thác, đầu nguồn các con suối nhỏ, các ổ đá, hang

đá dưới vách núi nơi có nước ngầm chảy ra Cây sinh trưởng và phát triển tốt nhất ở nhiệt độ từ 15 - 200c cây thích vùng có độ ẩm cao, với độ cao trên 1000m so với mực nước biển là phù hợp nhất như Sa Pa, Đà Lạt và các tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam Cải xoong một vụ có thể thu hoạch từ 6 - 8 lứa năng suất đạt khoảng 8 - 10 tấn/ha/vụ [19]

1.4.3.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ rau cải xoong trên ở tỉnh Thái Nguyên

Hiện nay, trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên diện tích trồng rau cải xoong con rất nhỏ chủ yếu là rau mọc tự nhiên ở khu vực đầu nguồn các con suối, các ổ đá tự nhiên dưới những vách núi đá nơi mà có nhũng con suối chảy qua Cải xoong phát triển thích hợp với nơi có khí hậu mát mẻ có nước chảy quanh năm, rau được trồng nhiều nhất ở các huyện như Đồng Hỷ, Phú Bình, Võ Nhai, Định Hóa Rau cải xoong tại tỉnh Thái Nguyên được tiêu thụ chủ yếu ở các trung tâm nơi tập chung nhiều dân cư, đặc biệt là khu vực thành phố và quanh khu vực các trường đại học nơi mà có số lượng dân cư đông đúc; chi

tiết sẽ được trình bày ở Phần 3 “Kết quả nghiên cứu và thảo luận” trong bản

báo cáo này

1.5 KIM LOẠI NẶNG VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN

1.5.1 Giới thiệu khái quát về các kim loại nặng

Kim loại nặng (heavy metals) là thuật ngữ để chỉ nhóm các kim loại có

tỉ trọng lớn hơn 4 g/cm3 Thuật ngữ này được sử dụng một cách rộng rãi và thường để chỉ các nguyên tố Cu, Pb, Zn, Hg, Cd, Cr, Mn, Ni, là những nguyên tố liên quan đến vấn đề ô nhiễm môi trường và vấn đề độc tố đối với con người Một số kim loại trong nhóm KLN là cần thiết cho sự sinh trưởng

của sinh vật, đó là “những nguyên tố thiết yếu” (essentialtrace elements) mà

thiếu chúng sinh vật sẽ bị chết hoặc kém phát triển, nhưng ở nồng độ lớn sẽ gây độc Vì thế, chúng được gọi là những nguyên tố “dinh dưỡng vi lượng”

(micronutrients) (Alloway B.J and Ayres D.C, 1997) [33]

Nồng độ KLN quá ngưỡng ảnh hưởng lớn đến sự sinh trưởng và sự phát triển của cây trồng cũng như của con người và động vật Khi hàm lượng KLN trong cơ thể thiếu hay thừa cũng đều gây ra những bệnh lý nguy hiểm Hàm lượng KLN đối với cơ thể khác nhau thì khác nhau (Mon Roe T Morgan, 1991) [39]

1.5.1.1 Chì và các vấn đề liên quan

Chì là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn hóa học viết tắt

là Pb (Plumbum) và có số nguyên tử là 82 Nhiễm độc chì rất khó cứu chữa, chì

có thể tích luỹ trong cơ thể người mà không bị đào thải Chì có thể xâm nhập vào

cơ thể người qua đường hô hấp và đường miệng

Chì là nguyên tố không cần thiết cho cơ thể sinh vật Hầu hết lượng chì (Pb) đi vào cơ thể người là do khẩu phần ăn uống (Mon Roe T Morgan, 1991) Khi nồng độ Pb trong máu đạt 0,3 ppm thì hiện tượng ngộ độc bắt đầu xuất hiện

và khi đạt > 0,8ppm thì gây thiếu thụt hẳn Hemoglobin dẫn đến máu rồi làm rối loạn chức năng thận [39]

Theo Khổng Thị Hồng, Đỗ Hàm, Dương Văn Thắng, Đàm Thu Duyên (Trường Đại học Y Bắc Thái) thì 37 trong số 69 người tiếp xúc trong dây chuyền luyện gang có nồng độ Pb trong nước tiểu cao, trong đó có 21 trường hợp ALA

> 10 mg/l nước tiểu Kết quả nghiên cứu còn cho thấy mối tương quan chặt chẽ giữa hàm lượng chì và các chỉ số ALA, Hb, hồng cầu hạt ái kiềm [30]

1.5.1.2 Cadmi và các vấn đề liên quan

Nguyên tố cadmi (Cd) là một kim loại chuyển tiếp tương đối hiếm Cadmi là một trong rất ít nguyên tố không có ích lợi gì cho cơ thể con người Nguyên tố này và các dung dịch các hợp chất của nó là những chất cực độc thậm chí chỉ với nồng độ thấp Chúng tích lũy sinh học trong cơ thể và nếu liều

lượng vượt quá 0,01ml/kg cơ thể có thể gây ngộ độc, suy thận, ung thư Theo nhiều nhà nghiên cứu, cadmi (Cd) là một trong ba kim loại được coi là nguy hiểm nhất đối với cơ thể con người (hai thứ còn lại là chì và thủy ngân) [31]

Với cadmium, khi vào cơ thể sẽ phá hủy canxi của xương, làm xương trẻ kém phát triển và có thể gây còi xương, tới khi già thì loãng xương; cadmium gây ung thư tiền liệt tuyến, ung thư phổi, ung thư vú Cadmium còn gây rối loạn sự hoạt động của các chất như kẽm, sebon, sắt trong cơ thể, dẫn đến sự đảo lộn của nhiều quá trình sinh học, gây nhiều tình trạng bệnh lý khác nhau và có thể gây tử vong [31]

1.5.1.3 Asen và các vấn đề liên quan

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

và số nguyên tử là 33 Asen và các hợp chất của nó được sử dụng như là thuốc trừ dịch hại, thuốc trừ cỏ, thuốc trừ sâu và trong một loạt các hợp kim (Nguyễn Hòa, 2010) [11], (Trần Đình Hoan, 1999) [12]

Asen xuất hiện trong chất thải của công nghiệp luyện kim, đốt than đá, sản xuất gốm, sản xuất thủy tinh, thuốc trừ sâu, chất bảo quản gỗ, sản xuất axit H2SO4 Asen là chất rất độc, xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu qua đường hô hấp và tiêu hóa, nó có thể gây tử vong với liều lượng rất nhỏ (Nguyễn Đình Hòe và cs, 2006) [13]

Trong đất asen tồn tại ở dạng hợp chất với Al, Fe, Ca và các hợp chất hữu

cơ Nguồn Asen trong đất có thể là từ sản phẩm phong hóa đá và khoáng vật chứa As, chất thải khi các nhà máy dùng than; chất thải rắn, lỏng; thuốc bảo vệ thực vật… Trung bình hàng năm ở Canada người ta phun thuốc diệt côn trùng vào vườn cây ăn quả đã mang đến 2,7 kg As/ha [15]

1.5.1.4 Kẽm và các vấn đề liên quan

Kẽm là một nguyên tố kim loại; nó được kí hiệu là Zn và số hiệu hóa học

là 30 Kẽm là nguyên tố cần thiết để duy trì sự sống của con người và động vật Sự thiếu hụt kẽm để lại những hiệu ứng rõ nét trong việc tăng trọng của động vật Thị giác, vị giác, khứu giác và trí nhớ có liên quan đến kẽm và sự

thiếu hụt kẽm có thể gây ra sự hoạt động không bình thường của các cơ quan này [6]

Việc thu nạp quá nhiều kẽm của cơ thể có thể sinh ra sự thiếu hụt của các khoáng chất khác trong dinh dưỡng Kẽm là dinh dưỡng thiết yếu và nó sẽ gây ra các chứng bệnh nếu thiếu hụt cũng như dư thừa đối với con người Kẽm có khả năng gây ung thư đột biến, gây ngộ độc hệ thần kinh, sự nhạy cảm, sự sinh sản, gây độc đến hệ miễn nhiễm 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 [6]

1.5.1.5 Niken và các vấn đề liên quan

Niken, còn được gọi là kền, là một nguyên tố kim loại, có ký hiệu là Ni

và số thứ tự trong bảng tuần hoàn là 28 Tất cả các hợp chất của niken đều được coi là độc hại Niken hợp chất rất độc hại cho cây trồng, động vật và con người Niken ảnh hưởng đến các hormon, các màng tế bào và các enzyme Chất thải chứa niken gây kích ứng đường hô hấp và có thể gây viêm phổi, khi tiếp xúc với niken và các hợp chất của nó có thể dẫn đến sự phát triển của bệnh viêm da được biết đến như ngứa niken thường găp đối với các cá nhân nhạy cảm Ảnh hưởng của hấp thụ số lượng quá lớn niken sẽ dẫn đến những hậu quả như: cơ hội phát triển của bệnh ung thư phổi, ung thư mũi, ung thư thanh quản và ung thư tuyến tiền liệt cao; chóng mặt và khó chịu, suy hô hấp;

dị tật bẩm sinh; hen suyễn và viêm phế quản mãn tính; rối loạn nhịp tim, suy tim (Mon Roe T Morgan, 1991) [39]

1.5.1.6 Thủy ngân và các vấn đề liên quan

Thủy ngân, là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu

Hg và số nguyên tử 80 Thủy ngân là chất độc tích lũy sinh học rất dễ dàng hấp thụ qua da, các cơ quan hô hấp và tiêu hóa Thủy ngân tấn công hệ thần kinh trung ương và hệ nội tiết và ảnh hưởng tới miệng, các cơ quai hàm và răng, kéo dài gây ra các tổn thương não và gây tử vong Nó có thể gây ra các rủi ro hay khuyết tật đối với các thai nhi Sự ngộ độc thủy ngân đối với con người là kết

quả của việc sử dụng lâu dài một số loại lương thực, thực phẩm nào đó có chứa thủy ngân Các nguồn nước tích lũy thủy ngân thông qua quá trình xói mòn của các khoáng chất hay trầm tích từ khí quyển [3], [6]

1.5.1.7 Sắt và các vấn đề liên quan [3]

Sắt là một trong những nguyên tố phổ biến nhất trên trái đất, chiếm khoảng 5% khối lượng vỏ trái đất Sắt là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Fe và số hiệu nguyên tử bằng 26

Sắt có vai trò rất cần thiết đối với mọi cơ thể sống, trừ một số vi khuẩn Trong cơ thể động vật, sắt liên kết trong các tổ hợp heme (là thành phần thiết

yếu của cytochromes), là những prôtêin tham gia vào các phản ứng ôxi

hóa-khử (bao gồm nhưng không giới hạn chỉ là quá trình hô hấp) và của các prôtêin chuyên chở ôxy như hêmôglôbin và myôglôbin

Việc hấp thụ quá nhiều sắt gây ngộ độc, vì các sắt II dư thừa sẽ phản ứng với các perôxít trong cơ thể để sản xuất ra các gốc tự do Khi sắt trong số lượng bình thường thì cơ thể có một cơ chế chống ôxi hóa để có thể kiểm soát quá trình này Khi dư thừa sắt thì những lượng dư thừa không thể kiểm soát của các gốc tự do được sinh ra

1.5.2 Tình hình nghiên cứu về kim loại nặng trong rau

Nếu trong rau chứa một lượng lớn kim loại nặng thì sẽ gây hại cho con người Sau đây là một số kết quả nghiên cứu cụ thể:

Theo Garcia Lopez De Sa (1994), hàm lượng Cd trong dung dịch dinh dưỡng ở mức 5 - 10ppm thì sự sinh trưởng của rau diếp tăng nhưng ở mức > 10ppm thì sự sinh trưởng của rau diếp giảm [37] Theo Singh và cs (1998), sự hấp thụ Cd của cây đậu Jill trên nền đất chịu ảnh hưởng của nước thải cho thấy hàm lượng Cd trong cây tỷ lệ với mức độ ô nhiễm Cd trong bùn thải, nước thải [41] Tương tự trong đất, sự hấp thu của cây trồng cũng có quan hệ tuyến tính với sự bổ sung Cd vào đất (Van Lune và cs, 1997) [43]

Nước nhiễm bẩn As sử dụng tưới lâu dài cho rau cũng làm tích lũy As trong rau Nhìn chung sự có mặt của các kim loại nặng trong môi trường đều

có quan hệ chặt chẽ với sự hấp thu của chúng trong cây trồng (Alam và cs,

2003 [32])

Sự tích luỹ Pb cao nhất ở rau rau diếp, vùng đất bị ô nhiễm Pb nặng thì hàm lượng Pb trong rau diếp có thể lên đến 0,15% tính theo chất khô Khi có mặt Pb trong dung dịch dinh dưỡng thì cây có củ có khả năng hút Pb mạnh nhất và sự hấp thu này sẽ tăng lên cùng với nồng độ Pb trong đất và thời gian trồng trọt (Robert, 1974) [40]

Theo nghiên cứu của Cheang Hong (2003), hàm lượng Pb và Cd trong nước tưới có quan hệ chặt chẽ với lượng chứa của chúng trong rau cải xanh, càng về vụ sau quan hệ này càng thể hiện rõ [14]

Ở Việt Nam, nghiên cứu về kim loại nặng trong nông sản chưa nhiều, tuy nhiên một số kết quả cho thấy những vùng đang sử dụng rác thải đô thị, bùn thải, nước thải bón ruộng hay những vùng cạnh các nhà máy xí nghiệp đều có ảnh hưởng tới chất lượng cây trồng

Theo Bùi Cách Tuyến và cs (1995), khi nghiên cứu tồn dư kim loại nặng trong nông sản ở khu vực thành phố Hồ Chí Minh, cho biết: Hệ số tương quan giữa kim loại nặng trong nước và rau muống là: 0,95 với Zn; 0,73 với Pb; 0,94 với Cd Hệ số tương quan giữa kim loại nặng trong đất và rau cải bông được trồng trên đó là: 0,98 với Zn; 0,12 với Pb; 0,99 với Cd Thực vật nói chung và cây rau nói riêng, hút kim loại nặng và tích lũy trong cây phần lớn từ nguồn đất, nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng và một phần nhỏ từ các loại nông dược và phân bón [30]

Theo Vũ Thị Đào (1999), khi khảo sát rau trên địa bàn Hà Nội đã đưa

ra kết luận “Tần suất phân bổ KLN trong số mẫu rau nghiên cứu ở các vùng đều có hàm lượng vượt quá giới hạn cho phép cụ thể: Zn là 3,75%; Pb là 10%; Cd là 33,75% và Hg là 2,5%; đặc biệt, nguồn rau Thanh Trì do sử dụng nguồn nước thải của thành phố Hà Nội nên có sự tích luỹ KLN rất cao, cao nhất là Cd và Hg” [7]

Phạm Quang Hà và cs (2004), đã tiến hành thí nghiệm bổ sung một số nguyên tố Cu, Zn, Cd cho đất bạc màu Mê Linh, Vĩnh Phúc và rút ra nhận xét: Hàm lượng Cu, Zn tồn dư trong đất cao có ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình sinh trưởng của bắp cải [38] Việc sử dụng nước thải đô thị để tưới cho rau sẽ gây tích luỹ kim loại nặng trong các sản phẩm rau và hàm lượng các chất độc hại trong sản phẩm rau nước cao hơn so với rau cạn (Phạm Tố Oanh, 2004) [18]

Phan Thị Thu Hằng (2008), Nghiên cứu hàm lượng nitrat và kim loại nặng trong đất, nước, rau và một số biện pháp nhằm hạn chế sự tích lũy của chúng trong rau tại Thái Nguyên thu được kết quả như sau: rau được trồng tại thành phố Thái Nguyên đã có đến 50 - 60% số mẫu kiểm tra bị ô nhiễm NO3-

và 25 - 45%; số mẫu bị ô nhiễm kim loại nặng Pb và Cd tập trung vào rau bắp cải, nhóm rau cải xanh, đậu côve và cải củ [9]

Hàm lượng kim loại nặng tích luỹ trong cây phụ thuộc vào khả năng đồng hoá kim loại nặng của cây trồng, phụ thuộc vào pH môi trường, lượng kim loại nặng trong đất và nước tưới, vào tuổi cũng như loại cây trồng và loại kim loại nặng khác nhau, phụ thuộc vào chất hữu cơ trong đất, khả năng trao đổi ion, thành phần sét Hàm lượng kim loại nặng trong cây còn phụ thuộc vào dạng hợp chất của chúng trong đất và nước tưới Sự hấp thu Cd vào cây trồng tập trung chủ yếu ở phần rễ cây, ngoài ra Cd còn bị hấp thu ở lá, nhưng chủ yếu lượng Cd bị hấp thu tập trung vào rễ (Cieslinski, 1996) [34], (Ejaz ul Islam và cs, 2007) [35]

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

- Đất và nước trồng rau cải xoong tại các điểm nghiên cứu trong tỉnh Thái Nguyên

- Cây cải xoong tại các điểm nghiên cứu trong tỉnh Thái Nguyên

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu

* Phạm vi về không gian: Nghiên cứu được tiến hành trong phạm

vi tỉnh Thái Nguyên Tùy từng nội dung nghiên cứu mà được giới hạn cụ

thể riêng, sẽ cụ thể ở mục “Phạm vi về nội dung” dưới đây

* Phạm vi về thời gian: Nghiên cứu được tiến hành vào 2 vụ cải

xoong là: vụ cải xoong Đông Xuân năm 2009-2010 và vụ cải xoong Đông Xuân năm 2010-2011

* Phạm vi về nội dung: Do thời gian có hạn và kinh phí hạn hẹp

nên chúng tôi giới hạn phạm vi về nội dung nghiên cứu như sau:

- Với nội dung 1 và nội dung 4: “Nghiên cứu tính chất cơ bản và hàm

lượng các kim loại nặng chính trong đất, nước tại các điểm nghiên cứu cải

xoong ở tỉnh Thái Nguyên” và “Nghiên cứu hàm lượng các kim loại nặng

chính trong cây cải xoong tại tỉnh Thái Nguyên”, chúng tôi chỉ chọn 3 điểm

trồng cải xoong đại diện trong tỉnh để nghiên cứu tính chất cơ bản của đất trồng và nước tưới cải xoong; nghiên cứu hàm lượng kim loại nặng trong đất, trong nước và trong cải xoong, đó là:

+ Xã Bảo Lý, huyện Phú Bình: đại diện cho vùng Đông Nam tỉnh Thái Nguyên

+ Thị trấn Đình Cả, huyện Võ Nhai: đại diện cho vùng Đông Bắc tỉnh Thái Nguyên

+ Xã Bảo Linh, huyện Định Hóa: đại diện cho vùng Tây Bắc tỉnh Thái Nguyên

- Với nội dung 2: “Đánh giá hiện trạng sản xuất cây cải xoong tại

tỉnh Thái Nguyên”, chúng tôi tiến hành điều tra, đánh giá trên phạm vi

toàn tỉnh ở cả 9 đơn vị huyện, thị xã, thành phố

- Với nội dung 3: “Nghiên cứu thành phần dinh dưỡng trong cây cải

xoong tại tỉnh Thái Nguyên”, chúng tôi chọn 4 điểm có nhiều cải xoong đại

diện cho toàn tỉnh để lấy mẫu nghiên cứu, đó là: xã Bảo Lý (Phú Bình), thị trấn Đình Cả (Võ Nhai), xã Bảo Linh (Định Hóa) và xã Khe Mo (Đồng Hỷ)

2.2 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU

2.2.1 Thời gian nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 01/2010 đến tháng 12/2011

2.2.2 Địa điểm nghiên cứu

Nghiên cứu được tiến hành điều tra và lấy mẫu trong tỉnh Thái Nguyên để phân tích và hoàn thiện tại Trường Đại học Nông lâm Thái

Nguyên

2.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Đề tài tiến hành nghiên cứu 4 nội dung lớn sau:

Nội dung 1: Nghiên cứu tính chất cơ bản và hàm lượng các kim loại

nặng chính trong đất, nước tại các điểm nghiên cứu cải xoong ở tỉnh Thái Nguyên

- Nghiên cứu tính chất cơ bản và hàm lượng các kim loại nặng chính trong đất tại xã Bảo Lý (Phú Bình), thị trấn Đình Cả (Võ Nhai) và xã Bảo Linh (Định Hóa)

- Nghiên cứu tính chất cơ bản và hàm lượng các kim loại nặng chính trong nước tại xã Bảo Lý (Phú Bình), thị trấn Đình Cả (Võ Nhai) và xã Bảo Linh (Định Hóa)

Nội dung 2: Đánh giá hiện trạng sản xuất cây cải xoong tại tỉnh Thái Nguyên Nội dung này điều tra, đánh giá ở cả 9 đơn vị huyện, thị, thành của

tỉnh về diện tích, năng suất, sản lượng, khả năng tiêu thụ

Nội dung 3: Nghiên cứu thành phần dinh dưỡng trong cây cải xoong tại tỉnh Thái Nguyên Nội dung này phân tích thành phần dinh dưỡng chính

trong phần ăn được của cây cải xoong tại tỉnh Thái Nguyên như: chất khô, gluxid, protein, chất béo, vitamin C

Nội dung 4: Nghiên cứu hàm lượng các kim loại nặng chính trong cây cải xoong tại tỉnh Thái Nguyên, bao gồm: chì, cadmi, asen, kẽm, niken, thủy

- Điều tra qua Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Hội Nông dân tỉnh Thái Nguyên;

- Điều tra qua các Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, các Hội Nông dân của 9 huyện, thị, thành trong tỉnh Thái Nguyên;

- Điều tra một số hộ trực tiếp trồng cây cải xoong và những người bán cải xoong ở cho trong tỉnh Thái Nguyên

Đề tài chia làm 3 nhóm đối tượng điều tra như sau:

- Nhóm cán bộ quản lí, gồm: cán bộ Sở Nông nghiệp tỉnh, cán bộ Hội Nông dân tỉnh, cán bộ các Phòng Nông nghiệp huyện, cán bộ các Hội Nông dân huyện

- Nhóm người trồng và bán cải xoong

- Nhóm người mua và sử dụng cải xoong

Đều tra cả 9 đơn vị cấp huyện, mỗi nhóm điều tra 30 người/huyện, điều tra ở những nơi có cải xoong trong huyện

2.4.2 Phương pháp thu thập thông tin về thành phần dinh dưỡng và hàm lượng các kim loại nặng chính trong cây cải xoong tại tỉnh Thái Nguyên

Lấy mẫu cải xong ở các điểm nghiên cứu trong tỉnh đem về phân tích tại Viện Khoa học sự sống - Đại học Thái Nguyên

* Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu

Chọn 3 huyện có trồng nhiều cải xoong, đại diện cho 3 vùng của tỉnh Thái Nguyên (như phần giới hạn về phạm vi nghiên cứu đã trình bày) Mỗi huyện chọn 1 xã trồng nhiều cải xoong làm điểm nghiên cứu; chọn 3 nhà trồng cải xoong để nghiên cứu Mỗi nhà chọn 1 ruộng để nghiên cứu, lấy mẫu đất, nước và cải xoong đem về phân tích tại Viện Khoa học sự sống - Đại học Thái Nguyên

- Mẫu đất: Mỗi nhà lấy 5 mẫu trên một ruộng chính trồng rau cải xoong theo đường chéo góc, lấy tại tầng đất canh tác từ 0 đến 20cm, mỗi điểm lấy 1

kg đất sau đó đem trộn đều, lấy 1/5 (là một mẫu) đem phân tích các chỉ tiêu lí tính, hóa tính và các kim loại nặng chính trong đất

- Mẫu nước: Mỗi nhà lấy 5 mẫu trên một ruộng chính trồng rau cải xoong theo đường chéo góc, lấy ở tầng nước mặt (sâu 10-15cm) chảy qua ruộng trồng cải xoong, mỗi điểm lấy 500ml, đem về phòng thí nghiệm trộn đều rồi lấy 1/5 (là một mẫu) đem phân tích các chỉ tiêu lí tính, hóa tính và các kim loại nặng chính trong nước

- Mẫu rau: Mỗi nhà lấy 5 mẫu trên một ruộng chính trồng rau cải xoong theo đường chéo góc vào thời điểm thu hoạch, mỗi mẫu lấy khoảng 1 kg

rau Mẫu rau sau khi lấy về loại bỏ tạp chất, rửa sạch, tráng bằng nước cất, để ráo nước, thái nhỏ, trộn đều, rồi lấy 1/5 (là một mẫu) đem phân tích thành phần dinh dưỡng và hàm lượng các kim loại nặng chính trong rau

Đối với mẫu phân tích hàm lượng các kim loại nặng trong từng bộ phần của cây cải xoong thì lấy cả cây rau rồi tách riêng từng phần rễ, thân, lá để phân tích riêng

* Chỉ tiêu theo dõi

- Các chỉ tiêu trong đất trồng cải xoong: Mùn tổng số (%), đạm tổng số (%), lân tổng số (%), kali tổng số (%), độ pH, hàm lượng chì (mg/kg), hàm lượng cadmi (mg/kg), hàm lượng asen (mg/kg), hàm lượng kẽm (mg/kg), hàm lượng niken (mg/kg), hàm lượng thủy ngân (mg/kg), hàm lượng sắt (mg/kg)

- Các chỉ tiêu trong nước trồng cải xoong: đạm tổng số (%), lân tổng số (%), kali tổng số (%), độ pH, tổng cặn (mg/lít), hàm lượng chì (mg/lít), hàm lượng cadmi (mg/lít), hàm lượng asen (mg/lít), hàm lượng kẽm (mg/lít), hàm lượng niken (mg/lít), hàm lượng thủy ngân (mg/lít), hàm lượng sắt (mg/lít)

- Các chỉ tiêu trong cải xoong: chất khô (%), gluxid (%), protid (%), lipid (%); vitamin C (mg/100g), hàm lượng chì (mg/kg tươi), hàm lượng cadmi (mg/kg tươi), hàm lượng asen (mg/kg tươi), hàm lượng kẽm (mg/kg tươi), hàm lượng niken (mg/kg tươi), hàm lượng thủy ngân (mg/kg tươi), hàm lượng sắt (mg/kg tươi)

* Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu

Các chỉ tiêu trên được phân tích theo các phương pháp sau:

- Cặn tổng số (TSS): được phân tích theo phương pháp khối lượng

- Độ chua (pH): được phân tích trên máy pH K900 theo phương pháp điện cực màng, theo TCVN 6625-2000

- Mùn tổng số (OM): được phân tích theo phương pháp Walley Black

- Nitơ tổng số (NTS) trong đất và nước: được phân tích theo TCVN 4328:2001 (ISO 5983:1997)

- Photpho tổng số (P2O5TS) trong đất và nước: được phân tích theo TCVN 1525:2001 (ISO 6491:1998)

- Kali tổng số (K2OTS) trong đất và nước:được phân tích theo TCVN6196-3:2000

- Vật chất khô: được phân tích theo TCVN 4326:2001 (ISO 6496:1999)

- Protein trong rau: được phân tích theo TCVN 4328:2001 (ISO 5983:1997)

- Lipit trong rau: được phân tích theo TCVN 4331:2001 (ISO 6492:1999)

- Gluxit trong rau: được phân tích theo phương pháp Bertrand

- Vitamin C: được phân tích theo phương pháp Iot

- Chì (Pb): được phân tích trên thiết bị cực phổ VA797

- Cadmi (Cd): được phân tích trên thiết bị cực phổ VA797

- Asen (As): được phân tích trên thiết bị cực phổ VA797

- Kẽm (Zn): được phân tích trên máy AAS, theo TCVN 6193:1996

- Niken (Ni): được phân tích trên máy AAS, theo TCVN 6193:1996

- Thủy ngân (Hg): được phân tích trên máy AAS, theo TCVN 7604:2007

- Sắt (Fe): được phân tích theo TCVN 6177-1996

2.4.3 Phương pháp tổng hợp và xử lý số liệu

Phân tích, đánh giá số liệu sẵn có, các số liệu phân tích được Tổng hợp các số liệu đó trên phần mềm Excel so sánh với tiêu chuẩn cho phép để đưa ra đánh giá, nhận xét chính xác và đầy đủ

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 TÌNH HÌNH CƠ BẢN CỦA VÙNG NGHIÊN CỨU

3.1.1 Điều kiện tự nhiên của tỉnh Thái Nguyên

3.1.1.1 Vị trí địa lý, địa hình [2], [28]

Tỉnh Thái Nguyên nằm ở giới hạn từ 20020' đến 22003' vĩ tuyến Bắc và

từ 105028' đến 106014' kinh tuyến Ðông, cách thủ đô Hà Nội 80 km về phía Bắc Phía Bắc giáp tỉnh Bắc Kạn, phía Tây giáp tỉnh Tuyên Quang, phía Nam giáp thành phố Hà Nội, phía Ðông giáp tỉnh Lạng Sơn Tỉnh Thái Nguyên có các đường giao thông quan trọng như đường Quốc lộ 3 nối Hà Nội - Thái Nguyên - Bắc Kạn - Cao Bằng tới biên giới Việt - Trung; Quốc lộ 1B nối Thái Nguyên - Lạng Sơn; quốc lộ 37 nối Tuyên Quang - Thái Nguyên - Bắc Giang Tuyến đường sắt Hà Nội - Thái Nguyên Các đường sông chính là sông Công và sông Cầu

Thái Nguyên là tỉnh miền núi và trung du có diện tích vùng núi là 315.949,72 ha, chiếm 90,73 %; diện tích vùng trung du là 38.160,28 ha, chiếm 9,27 % Ðịa hình chủ yếu là đồi núi thấp, cao nhất là núi Tam Ðảo (1.591 m), nằm trên đường chia nước của dãy Tam Ðảo, đồng thời là địa giới của 3 tỉnh Thái Nguyên, Tuyên Quang và Vĩnh Phúc

3.1.1.2 Điều kiện khí tượng thuỷ văn [2], [28]

Thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, được chia thành bốn mùa rõ rệt, nên khí hậu Thái Nguyên có những đặc điểm sau:

- Mưa bão tập trung vào tháng 7 và tháng 8 hàng năm Lượng mưa trung bình từ 1.500 - 2.250 mm

- Tần suất gió dao động khoảng từ 4 - 30 m/s Bão vào mùa hè có thể đạt 20 - 30 m/s

- Nhiệt độ trung bình hàng năm trên địa bàn tỉnh là 23,2 0C Tần suất sương muối thường xảy ra vào cuối tháng 12 và tháng 1 hàng năm

- Độ ẩm tương đối cao, tới 80 - 85 %

Như vậy, khí hậu tỉnh Thái Nguyên tương đối thuận lợi cho việc phát triển một hệ sinh thái đa dạng, thuận lợi cho phát triển ngành nông lâm nghiệp

và thuận lợi cho việc xây dựng

3.1.1.3 Tài nguyên thiên nhiên [2], [28]

* Tài nguyên đất: Tỉnh Thái Nguyên có 354.110 ha diện tích đất tự

nhiên Trong đó: diện tích đất nông nghiệp là 94.563 ha, chiếm 26,70 %; diện tích đất lâm nghiệp có rừng là 152.275 ha, chiếm 43 %; diện tích đất chuyên dùng là 20.539 ha, chiếm 5,8 %; diện tích đất ở là 8.198 ha, chiếm 2,3 %; diện tích đất chưa sử dụng và sông suối đá là 78.535 ha, chiếm 22,17 %

* Tài nguyên rừng: Tính đến năm 2002, toàn tỉnh có 152.679 ha rừng

Trong đó, rừng tự nhiên là 105.127 ha, rừng trồng là 47.552 ha Hiện toàn tỉnh không còn rừng giầu, chỉ còn một số diện tích rừng trung bình ở Ðại Từ, Ðịnh Hoá, Võ Nhai; chủ yếu rừng của tỉnh là rừng nghèo

* Tài nguyên khoáng sản:

- Khoáng sản là nguyên liệu, vật liệu xây dựng có: cát, sỏi, đất sét, đá hoa…

- Khoáng sản phi kim loại có: barít, pirít, đôlômít, phốtphorít tập trung

ở huyện Ðại Từ, Võ Nhai, Ðồng Hỷ

- Khoáng sản kim loại gốm có: quặng sắt, vàng sa khoáng, quặng thiếc, quặng thiếc sa khoáng, quặng chì kẽm

* Tài nguyên du lịch: Thái Nguyên có nhiều lợi thế trong việc phát triển

các dịch vụ du lịch, có thể khai thác bao gồm:

- Du lịch sinh thái: Ðịa điểm đáng kể nhất của Thái Nguyên tập trung vào khu du lịch hồ Núi Cốc Bên cạnh đó, Thái Nguyên còn có tiềm năng du lịch chưa được quy hoạch và đầu tư như hang Phượng Hoàng (Võ Nhai), Động Linh Sơn (Ðồng Hỷ), núi Võ (Ðại Từ)

- Du lịch lịch sử: Tỉnh Thái Nguyên có nhiều di tích lịch sử quý giá như khu di tích lịch sử chiến khu Việt Bắc (ATK), khu di tích lịch sử Ðội Cấn, khu di tích lịch sử Dương Tự Minh và Lưu Nhân Chú

3.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội của tỉnh Thái Nguyên

3.1.2.1 Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội

Năm 2009, hầu hết các mục tiêu kinh tế - xã hội đều đạt và vượt kế hoạch đề ra: Tốc độ tăng trưởng kinh tế (GDP) trên địa bàn 12,46 % Khu vực công nghiệp và xây dựng có tốc độ tăng trưởng kinh tế cao nhất với mức đóng góp lớn nhất là 6,81 %, trong đó giá trị sản xuất công nghiệp đạt 7.095 tỷ đồng; tiếp đến là khu vực dịch vụ, mức đóng góp 4,11 % vào tốc độ tăng chung, và khu vực nông, lâm nghiệp và thuỷ sản có mức đóng góp là 1,24 %, riêng ngành nông nghiệp chiếm tỷ lệ lớn nhất và có vai trò quyết định đến tốc

độ tăng trưởng chung của khu vực này, mức đóng góp của ngành nông nghiệp tăng khoảng 4,75 % so với năm 2008 GDP bình quân đầu người năm 2009 đạt 10,6 triệu đồng/người/năm, tăng 1,5 triệu đồng/người/năm [28]

Như vậy, tình hình kinh tế - xã hội trên địa bàn tỉnh những năm gần đây, đặc biệt là năm 2009, tiếp tục phát triển theo hướng tích cực, các chỉ tiêu kinh

tế - xã hội chủ yếu của tỉnh đều hoàn thành so với kế hoạch và tăng khá so với cùng kỳ Một số lĩnh vực xã hội cũng có sự cải thiện đáng kể

3.1.2.2 Kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội đến năm 2020

Xây dựng tỉnh Thái Nguyên trở thành một trong những trung tâm kinh tế

(công nghiệp, thương mại, du lịch), văn hoá, giáo dục, y tế của vùng trung du

và miền núi Bắc Bộ; với một số mục tiêu cụ thể như sau [28]:

- GDP bình quân đầu người đạt trên 1.300 – 1.400 USD vào năm 2015

và 2.200 - 2.300 USD vào năm 2020

- Cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng tăng tỷ trọng các ngành công nghiệp, xây dựng, dịch vụ và giảm tỷ trọng ngành nông nghiệp (nông nghiệp, lâm nghiệp, thuỷ sản), cụ thể: công nghiệp và xây dựng chiếm 46 – 47 %, 39 – 40 %,

13 – 14 % vào năm 2015; đạt 47 – 48 %, 42 – 43 %, 9 – 10 % vào năm 2020

- Kim ngạch xuất khẩu đạt trên 132 triệu USD vào năm 2015 và trên 250 triệu USD vào năm 2020; tốc độ tăng xuất khẩu bình quân trong cả thời kỳ

2006 – 2020 đạt 15 – 16 %/ năm

- Tốc độ tăng dân số trong cả thời kỳ 2006 – 2020 đạt 0,9 %/năm; trong

đó, tốc độ tăng dân số tự nhiên đạt 0,8 – 0,82 %/năm và tăng cơ học đạt 0,08 %

- 0,1 %/năm

- Trước năm 2020, hoàn thành phổ cập giáo dục trung học phổ thông

- Giải quyết việc làm bình quân hàng năm cho ít nhất 15.000 lao động trong thời kỳ 2011 – 2020

- Bảo đảm đạt 100 % số hộ gia đình được dùng nước sạch vào năm 2020; 100 % số hộ có điện sử dụng vào trước năm 2010

- Tỷ lệ đô thị hoá đạt 45 % vào năm 2020

- Nâng cao chất lượng rừng và tỷ lệ che phủ rừng đạt 50 % vào năm

1999 là 4,4 người/hộ) Chỉ số già hóa (bằng số người từ 60 tuổi trở lên/100 người dưới 15 tuổi) là 39,5 % cao hơn rất nhiều so với thời điểm 1999 (22,07

%) Tỷ lệ dân số từ 15 tuổi trở lên biết đọc và biết viết chiếm 96,53 % [28]

Qua tổng điều tra cho thấy lực lượng lao động trong độ tuổi chiếm 55,3

% dân số, cao hơn bình quân chung cả nước, trong đó lao động nữ chiếm 48,6

%; lực lượng lao động phân bổ không đều trong các ngành kinh tế: ngành nông nghiệp, thủy sản chiếm tỷ trọng cao nhất (66,5 %), ngành du lịch (23,1

%), ngành xây dựng (10,4 %) [28]

Như vậy, với điều kiện xã hội thuận lợi, có nguồn lao động dồi dào và kinh nghiệm sản xuất lâu đời cộng với lực lượng lao động ngày càng được mở

mang về dân trí và kiến thức tạo cơ sở tốt thúc đẩy sản xuất của tỉnh ngày càng phát triển

3.1.3 Tình hình cơ bản của 3 xã nghiên cứu trong tỉnh Thái Nguyên

- Thị trấn Đình Cả, huyện Võ Nhai: Đình Cả là thị trấn huyện lị của

huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên, Việt Nam; nằm ven quốc lộ 1B và tỉnh lộ

242, cách ranh giới với tỉnh Lạng Sơn khoảng 10 km

Trong khi hầu hết diện tích tỉnh Thái Nguyên nằm trên lưu vực sông Cầu thì thị trấn Đình Cả nằm trên lưu vực sông Rong, thuộc lưu vực sông Thương Thị trấn Đình Cả giáp với xã Phú Thượng ở phía Bắc và phía Đông, giáp với xã Tràng Xá ở phía Nam và xã Lâu Thượng ở phía Tây

Huyện lị Võ Nhai thời trước đặt ở xã Lâu Thượng, đến đời Đồng Khánh chuyển vào xã Chàng (Tràng Xá) Ngày 25/10/1990, theo Quyết định

số 454/TCCP của Ban Tổ chức Chính phủ Việt Nam, thị trấn Đình Cả được thành lập và trở thành huyện lị huyện Võ Nhai Thị trấn Đình Cả gồm 5 xóm,

2 tổ dân phố: Cổ Rồng, Làng Lường, Bãi Lai, Tiền Phong, Hùng Sơn, Thái Long, Đình Cả Theo niên giám thống kê tỉnh Thái Nguyên 1999-2003, thị trấn Đình Cả có diện tích 10,15 km², dân số là 3430 người, mật độ dân cư chỉ đạt 338 người/km² Tính đến hết tháng 12 năm 2011, dân số Đình Cả là gần 4 nghìn người

- Xã Bảo Lý, huyện Phú Bình: Bảo Lý là một xã thuộc huyện Phú Bình, tỉnh Thái Nguyên, Việt Nam Bảo Lý nằm ở gần trung tâm của huyện và có

hệ thống sông Máng - một kênh tưới tiêu nhân tạo được xây dựng từ thời Pháp thuộc chảy qua Sông Cầu chảy qua đoạn ranh giới phía Tây Nam của

xã Bảo Lý

Bảo Lý giáp với xã Tân Khánh ở phía Bắc, giáp với xã Tân Kim ở phía Đông, giáp với xã Xuân Phương ở phía Đông Nam, giáp với xã Nhã Lộng ở phía Tây Nam qua sông Cầu, giáp với xã Thượng Đình ở phía Tây và giáp với

xã Đào Xá ở phía Tây Bắc Bảo Lý gồm 12 xóm là: Vạn Già, Đồng Áng, Đại

Lê, Cầu Gỗ, Ngược, Hóa, Cổ Dạ, Quyên, Đinh, Đình Thượng, Thượng, Mới