ô nhiễm đất và quản lí chất lượng môi trường đất

Là các hóa chất tổng hợp hoặc tự nhiên xuất hiện gần đây trong môi trường vàkhông được theo dõi thường xuyên, có khả năng xâm nhập vào môi trường, gây ra cáctác động bất lợi cho sức khỏe

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO MÔN QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

CHỦ ĐỀ:

Ô NHIỄM ĐẤT VÀ QUẢN LÍ CHẤT LƯỢNG

MÔI TRƯỜNG ĐẤT

Nhóm 5GVPT: TS Lê Ngọc Tuấn

Tp.HCM, tháng 11 năm 2018

1. Hình ảnh minh họa cho hiện trạng ô nhiễm đất

Báo cáo môi trường Việt Nam giai đoạn 2011 – 2015 cho thấy, phân bón hóa họcđược sử dụng phổ biến trong sản xuất nông nghiệp do ưu thế về chi phí và hiệu quảnhanh đối với cây trồng Theo kết quả nghiên cứu, cây trồng hấp thụ trung bìnhkhoảng 40 - 50% lượng phân bón (hấp thụ phân đạm khoảng 30 - 45%, phân lân 40 -45%, phân kali 50 - 60%) Lượng phân bón còn lại được thải ra môi trường Tại một

số vùng chuyên canh nông nghiệp, mức độ sử dụng phân bón khá cao, vượt so vớimức khuyến cáo nhiều lần, điều đó dẫn đến dư lượng phân bón tồn đọng trong đất khálớn, làm ô nhiễm môi trường đất

Người dân sử dụng thuốc bảo vệ thực vậtTrên toàn bộ lưu vực hệ thống sông Đồng Nai có 114 Khu công nghiệp (KCN) đanghoạt động tập trung ở 4 địa phương: Bình Dương, Đồng Nai, TP HCM, Bà Rịa -Vũng Tàu, chỉ có 79/114 KCN có hệ thống xử lý nước thải Sự gia tăng nước thải từcác KCN các tỉnh phía Nam trong những năm gần đây là rất lớn Theo thống kê mớinhất từ Sở TN&MT TP HCM, mỗi ngày các KCN trên địa bàn TP thải ra 6.700 tấnchất thải rắn Trong đó có 1.500 - 2.000 tấn chất thải rắn công nghiệp và nguy hại.Chính điều này đã và đang làm cho môi truờng đất ngày càng ô nhiễm Bên cạnh đó,môi trường đất của Việt Nam còn bị tác động bởi các điểm ô nhiễm chất độc hóa họctồn lưu do hậu quả của chiến tranh để lại Theo Danh mục điểm tồn lưu hóa chất bảo

vệ thực vật (BVTV) gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và đặc biệt nghiêm trọng,

hiện nay, toàn quốc có 240 điểm tồn lưu hóa chất BVTV tại 15 tỉnh/thành (trích: BáoTài nguyên và môi trường).

 Trường hợp điển hình

Người dân làng hoa Tây Tựu, phường Tây Tựu, quận Bắc Từ Liêm, Hà Nội về việc đấttrồng hoa nằm sát cạnh Cụm công nghiệp Lai Xá (CCNLX), xã Kim Chung, huyện HoàiĐức bị ô nhiễm do cụm công nghiệp này xả thải ra môi trường

Đất trồng hoa lâu năm, bỗng bị "ghẻ lạnh"

Tại làng hoa Tây Tựu, hầu hết những khu đất dọc theo con mương bên cạnh CCNLX đều

bị người trồng hoa bỏ hoang

Những người trồng cúc nhưng hoa chết nên ruộng đã bị bỏ hoang

Một người dân làng Tây Tựu giãi bày: “Đất thì ai cũng quý như vàng, nhưng tại làng TâyTựu này, những khu đất đó có cho không cũng chẳng ai làm được gì, bỏ hàng đống tiền

để cải tạo xong đâu cũng lại vào đó.”

Tới huyện Hoài Đức, qua quan sát thực tế, việc xả thải của CNNLX khiến chúng tôi kinhhãi Cả khu đất rộng sau CCNLX tràn ngập rác thải Mỗi đêm đống rác khổng lồ này sẽđược đốt để nhường chỗ cho những đợt rác kế tiếp

Bãi rác lớn nằm sau CCNLX Mỗi buổi tối bãi rác này lại được đốt để tiêu hủy nhường

chỗ cho đợt rác tiếp theo

Đáng nói hơn là nước thải của CCNLX được xả trực tiếp vào con mương ngay sát đấttrồng hoa của người dân làng Tây Tựu

Con mương bị ô nhiễm nặng nề cạnh sát đất nông nghiệp trồng hoa của người dân Tây

Tựu

Đến hoa hồng cũng bị ung thư

Gia đình ông T (người dân làng Tây Tựu) phản ánh: “Cả mảnh đất trồng hoa hồng nhàtôi đến nay đã được hơn 8 năm thế mà giờ phải chặt hết đi vì có giữ cây lại, hoa cũngchẳng ra sao".

Ruộng trồng hoa giờ đã trở thành những cành củi khôCác anh chị đến thì thấy, nước bẩn ngấm vào đất như thế kia, ốc còn chết hết thì làm sao

mà cây sống nổi Cứ bảo hiện nay nhiều người bị ung thư do ô nhiễm, thế nhưng các câyhoa của chúng tôi cũng bị ung thư hết, sống cũng có cho ra được thành phẩm đâu, đànhchặt thôi!”

Người dân phải chặt, đốt những cây hoa chết vì hút nước ô nhiễm

Một người dân làng Tây Tựu bất lực: “Trời mưa ngập lụt và thấm vào cây dần dần câyhoa sẽ chết nên trồng thì cứ trồng thôi, nếu chết thì lại trồng lại”

Những người trồng hoa ở đây cho hay, đất bị ô nhiễm nên cây hoa hồng mọc 1 cái ugiống như người bị ung thư

Cục "u" mọc trên thân cây hoa

U mọc bám vào gốc cây Lúc đầu mọc nhỏ sau to bằng nắm tay và tự cây hồng phải chết.Nếu không cậy u mà cứ để đó thì dần dần cây hồng sẽ chết trong 2 năm

Cục "u" này lớn dần, sau 2 năm cây tự chết

2.1 Tổng quan về ô nhiễm đất

Ô nhiễm đất được định nghĩa là sự tích tụ trong đất của các hợp chất độc hạidai dẳng, hóa chất, muối, chất phóng xạ, hoặc tác nhân gây bệnh, có tác động bấtlợi đến sự tăng trưởng thực vật và sức khỏe động vật Phần lớn các chất gây ônhiễm có nguồn gốc từ con người, nhưng một số chất gây ô nhiễm có thể đượcsinh ra một cách tự nhiên trong đất (như thành phần khoáng chất) và có thể độc hại

ở nồng độ cao Ô nhiễm đất thường không thể được đánh giá trực tiếp hoặc quanhận thức trực quan, điều này khiến nó trở thành một mối nguy hiểm tiềm ẩn.Thể hiện:

− Bề mặt đất bị hư tổn, thay đổi thành phần và tính chất của đất

− Đất chua và chai cứng

− Thay đổi cân bằng dinh dưỡng giữa đất và cây trồng do hàm lượng nitơ còn

dư thừa trong đất

Sự suy giảm chất lượng đất có xu hướng tăng cả về quy mô và mức độ do cáctác động tiêu cực của BĐKH và các hoạt động phát triển KT - XH Tốc độ thoáihóa đất tự nhiên ở khu vực có địa hình đồi núi, sườn dốc hoặc các khu vực venbiển diễn biến mạnh hơn so với đất phù sa ở khu vực đồng bằng

 Kim loại nặng và á kim

Chủ yếu từ các khu vực công nghiệp, mỏ, khu xử lý chất thải kim loại nặng, từxăng, sơn pha chì, phân bón, phân động vật, bùn thải, thuốc trừ sâu, nước thải, dưlượng than, do tràn dầu và khí quyển và lặng đọng từ các nguồn khác nhau Kim loạinặng là loại chất ô nhiễm bền bỉ và phức tạp nhất, khó khắc phục trong tự nhiên.

 Nitơ và Phốt pho

Nitơ và phốt pho trở thành chất gây ô nhiễm khi bón phân vượt quá lượng cầnthiết cho cây trồng, hoặc trong các lĩnh vực chăn nuôi thâm canh Các chất dinhdưỡng này có thể thấm vào nước ngầm hoặc được vận chuyển đến các nguồn nướcmặt bằng dòng chảy, gây ra hiện tượng phú dưỡng hoặc dẫn đến nồng độ nitrat cao vàcác vấn đề liên quan đến môi trường và sức khỏe con người

 Thuốc trừ sâu

Thuốc trừ sâu được áp dụng để giảm tổn thất cây trồng do côn trùng gây hại, cỏdại và mầm bệnh, và đảm bảo nguồn cung cấp thực phẩm toàn cầu

Hình 2.2 Thuốc trừ sâu trong môi trường

 Chất ô nhiễm hữu cơ bền (POP)

Là các chất hóa học tồn tại trong môi trường, tích lũy sinh học qua chuỗi thức ăn

và có tác động bất lợi đến sức khỏe con người và môi trường

Chủ yếu là các hợp chất kỵ nước và ưa mỡ, và do đó có ái lực lớn với chất hữu cơ

và màng lipid của tế bào và do đó chúng có thể được lưu trữ trong mô mỡ

Các chất ô nhiễm hữu cơ bền cũng có tính biến đổi cao: chúng có thể dễ dàng xâmnhập vào nước trong giai đoạn khí của nó trong thời tiết ấm áp và bay hơi từ đất vàokhí quyển, sau đó điều này có thể dẫn đến lắng đọng nhiều dặm của chúng đi từ điểmphát hành như nhiệt độ mát

Hình 2.3 Quá trình di chuyển và biến đổi của POP

Là các hóa chất tổng hợp hoặc tự nhiên xuất hiện gần đây trong môi trường vàkhông được theo dõi thường xuyên, có khả năng xâm nhập vào môi trường, gây ra cáctác động bất lợi cho sức khỏe con người

Bao gồm các hóa chất như dược phẩm, chất gây rối loạn nội tiết, hormone và độc

tố, và các chất gây ô nhiễm sinh học như vi chất trong đất, bao gồm vi khuẩn và virus

Vì nguồn Eps rất đa dạng nên tính chất vật lý, hóa học của chúng cũng đa dạng,bao gồm sự biến động, phân cực, tính chất hấp phụ, tính bền và tương tác của chúngvới môi trường

Các nhóm chính của các chất ô nhiễm hữu cơ mới:

− Dược phẩm và các sản phẩm chăm sóc cá nhân (PPCPs)

 Các sinh vật gây bệnh

Chúng hoạt động hoặc như là những mầm bệnh lợi dụng những cá thể nhạy cảm lànhững cá thể thiếu khả năng đề kháng, hoặc những mầm bệnh mà bắt buộc phải lâynhiễm cho con người để hoàn thành chu kì sống, có khả năng tồn tại trong đất trongkhoảng thời gian dài trước khi lây nhiễm cho con người khi tiếp xúc với đất nhiễmbẩn, trong khi số khác xảy ra sự lây nhiễm ngay lập tức

 Vi khuẩn kháng sinh và gen

Kháng sinh (AMR) là một trong những vấn đề lớn mà xã hội đang phải đối mặt,nếu vấn đề không được giải quyết người ta đã dự đoán rằng chúng sẽ giết nhiều ngườihơn là ung thư, và chi phí, toàn cầu, nhiều hơn quy mô của nền kinh tế toàn cầu hiệntại.

2.3.1 Sự hấp phụ các chất ô nhiễm

Sự hấp phụ là một quá trình mà nhờ đó các phân tử của chất lỏng tương tácvới chất rắn và được giữ lại trên bề mặt chất rắn trong một thời gian, có thể là hóahọc trong tự nhiên hoặc hoàn toàn thuộc về vật lý Chất hữu cơ trong đất vàkhoáng sét là nguồn trao đổi cation trong đất Các ion âm (anion) hoặc phân tử, bịràng buộc yếu hơn trong đất và phản ứng với các chất hữu cơ trong đất chủ yếuthông qua liên kết hydro và trao đổi ligand (gốc phức chất) Sự hấp phụ của cácphân tử này cũng phụ thuộc vào pH

Hàm lượng chất hữu cơ của đất (đặc biệt là hàm lượng mùn có tính phảnứng cao) kiểm soát chủ yếu sự hấp phụ, cung cấp các vị trí tích điện cho các phảnứng ion và cấu trúc rất phức tạp giúp tăng cường các quá trình hấp phụ vật lý;tương tác với các hạt nano, thay đổi tính chất bề mặt và trạng thái tập hợp củachúng, do đó làm tăng tính di động và khả dụng sinh học của các hạt nano Hàmlượng sét và khoáng sét cũng kiểm soát thứ cấp sự hấp phụ, phần đất hạt mịn thểhiện xu hướng hấp phụ ion lớn hơn so với đất hạt thô vì các hạt đất có diện tích bềmặt lớn như khoáng sét, sắt và mangan oxy-hydroxit, và axit humic Do đó, đất cát

có hàm lượng chất hữu cơ thắp không có khả năng giữ, lọc các chất ô nhiễm.2.3.2 Tính khả dụng sinh học, tính biến đổi và suy thoái chất gây ô nhiễm

Là các tương tác vật lý, hóa học và sinh học xác định sự tiếp xúc của sinhvật đối với các hóa chất liên quan đến đất Bao gồm:

Kim loại: Khả năng hấp phụ có ảnh hưởng lớn đến khả dụng sinh học của

kim loại nặng và á kim, chỉ xảy ra khi kim loại ở dưới dạng ion Nhiều quá trìnhhấp thu kim loại phụ thuộc vào pH Kim loại được hấp thu cao nhất trong đất ítchua, trong khi các điều kiện axit có hỗ trợ cho việc phân giải và giải phóng kim

loại thành dạng ion hòa tan trong dung dịch Có thể giảm thiểu khả dụng sinh học

của kim loại nặng trong đất bằng cách tăng số lượng các vị trí gắn kết và thôngqua sự trao đổi pH của đất.

Hạt nhân phóng xạ: Vi sinh vật đóng một vai trò quan trọng trong sự thay

đổi địa hóa học thành hạt nhân phóng xạ bằng cách xúc tác các biến đổi hóa học ởtầng đất dưới Hệ số phân phối Kd (hoặc phân vùng) được sử dụng để mô tả xuhướng của hạt nhân phóng xạ được hấp thu; giá trị Kd thấp thì sự hấp thu của cáchạt nhân phóng xạ càng thấp

Thuốc trừ sâu: Hệ số (Kd) của thuốc trừ sâu là nông độ của thuốc trừ sâu

có trong đất chia cho nồng độ trong dung dịch Trong nhiều loại đất, lượng chấthữu cơ chủ yếu kiểm soát khả năng hấp phụ của đất và hệ số hấp phụ (Koc) đượctính bằng cách chia giá trị Kd cho lượng carbon hữu cơ trong đất Điều kiện hiếukhí hoặc yếm khí cũng ảnh hưởng đáng kể đến sự tồn tại của chất gây ô nhiễm vàkhả dụng sinh học

Chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy: Chúng có khả năng chống thoái hóa

trong đất do các yếu tố như hấp phụ mạnh, kỵ nước, hoặc một cấu trúc có khảnăng chống suy thoái vi sinh vật Polyiplorinated bephenyls là kỵ nước, khôngphân cực và trơ, cũng như PCDD và PCDF Đối với PAHs mức độ về kỵ nước vàphản ứng hóa học giảm khi tăng trọng lượng phân tử; do đó, một khái quát về sốphận của chúng là khó khăn (Burgess, 2013)

Nitơ và phốt pho:

Nitơ có sẵn trong đất ở bốn dạng chính:

• Chất hữu cơ trong đất

• Sinh vật đất và vi sinh vật

• Ion amoni (NH4+) liên kết với các hạt đất

• dạng khoáng N trong dung dịch đất bao gồm NH4+, nitrat (NO3-) vàmột lượng nhỏ nitrit (NO2-)

Thực vật có thể hấp thu được là dạng nitrat ở điều kiện hiếu khí và amonitrong đất ngập nước hoặc đất chua Anion NO3- không kết hợp mạnh và nitratthấm qua đất làm giảm hoặc mất đi sự màu mỡ đất và đe dọa đến môi trường vàsức khỏe con người Sự bay hơi amoni liên quan đến bổ sung phân bón N và nướctiểu động vật và lắng đọng phân, khí nhà kính N2O được giải phóng, phát sinhnhiều là từ quá trình khử nitơ trong đất bão hòa

Phốt pho trong đất tồn tại chủ yếu trong orthophosphate (HPO42-, H2PO4 -)

và các dạng hữu cơ Phốt pho được giữ lại mạnh trên pha rắn và vận chuyển nhưcác hạt rắn bị xói mòn và thông qua vận chuyển phân và chất thải của con người.2.4 Nguyên nhân gây ô nhiễm đất

Xét về phạm vi ô nhiễm, ta có:

• Nguồn điểm (point-source pollution)

Ô nhiễm đất có thể được gây ra từ các tác nhân cụ thể hoặc hàng loạt cáctác nhân trong một khu vực cụ thể mà chất gây ô nhiễm được thải ra đất,chúng có thể dễ dàng xác định nguồn gốc cũng như dễ dàng xác định dạng ônhiễm Dạng ô nhiễm này gọi là ô nhiễm nguồn điểm Các hoạt động nhântạo đại diện cho các nguồn điểm ô nhiễm

Ô nhiễm đất nguồn điểm phổ biến ở các khu đô thị Các loại đất gầnđường ô nhiễm do kim loại nặng, các hydrocarbon thơm đa vòng và các chấtgây ô nhiễm khác Các bãi rác cũ hoặc bất hợp pháp là nơi chất thải khôngđược xử lý đúng cách hoặc theo độc tính của nó cũng như không xử lý hiệuquả bùn thải và nước thải cũng là những nguồn điểm gây ô nhiễm nghiêmtrọng cho đất Bên cạnh đó, ô nhiễm nguồn điểm do các hoạt động côngnghiệp có thể gây ra rủi ro cho sức khỏe của con người

• Nguồn khuếch tán (diffuse pollution)

Nguồn ô nhiễm khuếch tán là ô nhiễm lan rộng trên các khu vực rộng lớn,tích tụ trong đất, chúng có nguồn gốc phức tạp và khó xác định Ô nhiễmkhuếch tán xảy ra khi phát thải, biến tính và pha loãng chất gây ô nhiễm trêncác phương tiện khác đã xảy ra trước khi chuyển sang đất Ô nhiễm khuếchtán liên quan đến việc chuyển đổi các chất ô nhiễm thông qua các môi trườngkhông khí, đất, nước Nhiều chất ô nhiễm gây ô nhiễm cục bộ có thể liênquan đến ô nhiễm khuếch tán, vì chúng có thể bị sự tác động môi trường làmthay đổi bản chất trong vòng đời của nó Ô nhiễm khuếch tán có tác độngđáng kể đến môi trường và sức khỏe của con người nhưng mức độ tác độngthường không được xác định chính xác.

Xét về nguồn gốc gây ra ô nhiễm, ta có:

• Nguồn tự nhiên

Một số vùng đất tự nhiên có chứa kim loại nặng và các nguyên tố khác cóthể gây nguy hiểm cho môi trường và sức khỏe con người ở nồng độ cao.Các hoạt động tự nhiên như phun trào núi lửa hoặc cháy rừng cũng có thểgây ô nhiễm tự nhiên khi nhiều nguyên tố độc hại được thải vào môi trường.Những nguyên tố độc hại bao gồm các hợp chất giống dioxin và cáchydrocacbon thơm đa vòng (PAHs) Tuy nhiên, sự ô nhiễm tự nhiên nàythường không gây ra các vấn đề về môi trường do khả năng phục hồi và khảnăng thích nghi của thực vật Các vấn đề phát sinh khi các hệ sinh thái chịu

áp lực bên ngoài, làm thay đổi khả năng phục hồi và khả năng đáp ứng củachúng

Quá trình lắng đọng trầm tích là một quá trình địa mạo tự nhiên hoạt độngthông qua dây chuyền từ xói mòn đất, vận chuyển trầm tích (vật liệu bị xóimòn) và lắng đọng của các vật liệu bị xói mòn theo những con đường khácnhau của dòng nước chảy

• Nguồn nhân tạo

Hình 2.4 Tiềm năng gây ô nhiễm đất

 Hoạt động công nghiệp

Các hoạt động công nghiệp thải ra các chất ô nhiễm vào khí quyển, nước vàđất Đất công nghiệp cũ có thể bị ô nhiễm do lưu trữ hóa chất không đúng hoặc

do thải trực tiếp chất thải vào đất, nước và các chất lỏng khác được sử dụng đểlàm mát trong các nhà máy nhiệt điện và nhiều quá trình công nghiệp khác cóthể được thải ra sông, hồ và đại dương, ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh vàcác nguồn nước khác Kim loại nặng từ các hoạt động nhân tạo cũng thườngxuyên xảy ra ở các khu công nghiệp và có thể phát sinh từ bụi và sự chảy tràncác nguyên liệu thô, chất thải, sản phẩm cuối cùng, tro nhiên liệu và đám cháy.Những chất ô nhiễm có thể xâm nhập vào chuỗi thức ăn của con người từ đấthoặc nước, ảnh hưởng các quá trình sinh hóa và cuối cùng dẫn đến hậu quảnghiêm trọng lên cơ thể sống

 Khai thác mỏ

Quá trình luyện kim để tách các khoáng chất tạo ra nhiều chất gây ô nhiễmvào đất Các cơ sở khai thác và luyện kim thải ra một lượng lớn kim loại nặng