Xác định sự phân bố kim loại nặng zn, cd, cu, pb và as trong đất trồng rau sạch vùng kiến thụy hải phòng luận văn thạc sỹ hóa học

DANH MỤC CÁC BẢNGBảng 1.1: Hàm lượng cadimi có trong đá tự nhiên Bảng 1.2: Ảnh hưởng của kim loại Cu lên sự ra hoa và hoạt tính enzim của cây Bảng 1.3: Ảnh hưởng của đồng lên sự sinh trư

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

Tên học viên: Đỗ Thị Hảo

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tên đề tài:

XÁC ĐỊNH SỰ PHÂN BỐ KIM LOẠI NẶNG

Zn, Cd, Cu, Pb VÀ As TRONG ĐẤT TRỒNG RAU SẠCH

VÙNG KIẾN THỤY – HẢI PHÒNG

Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ - Khóa: 17

Người hướng dẫn khoa học: PGS-TS NGUYỄN HOA DU

Vinh, tháng 12 năm 2011

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu,kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trongbất kỳ công trình nào khác Nếu có xảy ra tranh chấp về quyền sở hữu đối vớimột phần hay toàn bộ luận văn, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Người làm luận văn

Đỗ Thị Hảo

LỜI CẢM ƠN

Luận văn này được hoàn thành tại khoa Hóa Học, trường Đại học Vinh.Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc đếnPGS-TS Nguyễn Hoa Du, người đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong suốtquá trình thực hiện đề tài

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Phan Thị Hồng Tuyết, TS;Nguyễn Quốc Thắng, TS; Nguyễn Xuân Dũng đã đóng góp những ý kiến quýbáu cho tôi trong quá trình làm luận văn

Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban chủ nhiệm Khoa Hóa – TrườngĐại học Vinh và quý thầy, cô kỹ thuật viên phụ trách phòng thí nghiệm đã tạomọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình nghiên cứu

Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến nhóm cao học Hóa vô cơ khóa 17 –Hải Phòng, các đồng nghiệp, bạn bè, gia đình và người thân luôn động viên

và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Vinh, tháng 01 năm 2012.

Đỗ Thị Hảo

MỤC LỤC

TRANG PHỤ BÌA……… 1

LỜI CAM ĐOAN……… 2

LỜI CẢM ƠN ……… 3

MỤC LỤC……….4

DANH MỤC VIẾT TẮT……… 7

DANH MỤC CÁC BẢNG ……… 8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ……… 9

MỞ ĐẦU……….10

Chương 1 TỔNG QUAN……… 14

1 Tầm quan trọng của đất và một số chỉ tiêu dinh dưỡng trong đất trồng trọt 14

1.1 Tầm quan trọng của đất……… 14

1.2 Một số chỉ tiêu dinh dưỡng trong đất ……… 14

1.2.1 Đạm……… 15

1.2.2 Lân……… 15

1.2.3 Mùn……… 15

1.2.4 Canxi và magiê trao đổi……… 16

1.2.5 Độ chua……… 16

1.2.6 Các nguyên tố vi lượng……… 16

2 Ảnh hưởng của các kim loại độc chì, cadimi đối với cây trồng………… 17

2.1 Ảnh hưởng chung của các kim loại độc đối với cây trồng……… 17

2.2 Ảnh hưởng của các kim loại độc với các enzim ……… 18

2.3 Ảnh hưởng của các kim loại độc đối với quá trình trao đổi chất……… 18

2.4 Ảnh hưởng của các kim loại độc đến quá trình sinh lý của thực vật… 19

3 Dạng tồn tại của kim loại độc Pb, Cd, Cu và As trong đất và ảnh hưởng của chúng đối với cây trồng……… 19

3.1 Nguyên tố Cd……… 19

3.1.1 Các nguồn gây ô nhiễm cadimi……….19

3.1.2 Ảnh hưởng và tác dụng sinh lý của cadimi 22

3.2 Nguyên tố chì 26

3.2.1 Dạng tồn tại của chì trong tự nhiên và các nguồn ô nhiễm chì 26

3.2.2 Chì trong thực vật 29

3.2.3 Tác dụng sinh lý của chì 31

3.2.4 Độc tính của chì 32

3.3 Nguyên tố Cu 34

3.3.1 Các dạng tồn tại của đồng trong tự nhiên và các nguồn gây ô nhiễm 34

3.3.2 Chức năng sinh lý của Cu 35

3.3.3 Tính độc của Đồng (Cu) 38

3.4.Nguyên tố kẽm 39

3.4.1 Dạng tồn tại của Zn trong đất 39

3.4.2 Chức năng sinh lí của kẽm 40

3.4.3 Tính độc của Kẽm (Zn) 41

3.5 Nguyên tố As 42

3.5.1.Nguồn gốc ô nhiễm sen

42 3.5.2 Độc tính của asen 45

4 Các phương pháp nghiên cứu 46

4.1 Phương pháp chung 46

4.2 Một số đặc điểm phương pháp cực phổ 46

4.2.1 Cơ sở của phương pháp 47

4.2.2 Cơ sở của phương pháp Vôn – Ampe 47

4.2.3 Các phương pháp định lượng bằng cực phổ 49

4.3 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 50

4.3.1 Cơ sở và nguyên lí của phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 50

4.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử .50

5 Điều kiện khí hậu đất đai của đất nông nghiệp

huyện Kiến Thụy–Hải Phũng 51

6 Một số thụng tin kết quả nghiờn cứu của cỏc tỏc giả về tỡnh trạng ụ nhiễm cỏc nguyờn tố Zn, Cu, Pb, Cd và As trong rau xanh 52

6.1 Khu vực huyện Đụng Anh – Hà nội 52

6.2 Khu vực ngoại ụ Thành phố Hồ Chớ Minh 53

Chương 2: KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM 54

2.1 Phương phỏp lấy mẫu và xử lý mẫu 54

2.1.1 Phương phỏp lấy mẫu đất 54

2.1.2 Xử lý mẫu 55

2 2 Húa chất và dụng cụ mỏy múc 55

2 3 Quy trỡnh thực nghiệm 56

2 3.1 Pha chế cỏc dung dịch cần cho phõn tớch 56

2 3.2 Xác định các chỉ tiêu chung của đất 60

2 3.3 Xác định hệ số khô kiệt của đất 60

2 3.4 Xác định tổng khoáng trong đất 61

2.3.5 Xác định pHH2 O và pHKCl của đất

62 2.3.6 Xác định độ chua thủy phân bằng phương pháp Kappen

63 2.3.7 Xác định tổng lượng mùn bằng phương pháp chiurin

64 2.3.8 Xỏc định khả năng trao đổi cation của đất (CEC) 66

2.3.9 Xỏc định Cu,Zn ,Pb, Cd trong mẫu đõt (H1 - H4; K1 - K4) và trong rau, hành, nước bằng phương phỏp cực phổ Vụn- Ampe hũa tan 67

2.3.10 Xỏc định hàm lượng As trong đất, nước và rau 70

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Cỏc chỉ tiờu chung của đất 72

3.2.Cỏc nguyờn tố kim loại nặng 77

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

DANH MỤC VIẾT TẮT

AAS: Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

CEC: Khả năng trao đổi cation của đất

ALA: Alpha linolenic acid

ADN: Acid Deoxyribo Nucleic

ARN: Axít RiboNucleic

WHO: Tổ chức Y tế thế giới

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

FAO: Tổ chức Nông - Lương của Liên hiệp quốcKLN: Kim loại nặng

KPH: Không phát hiện

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Hàm lượng cadimi có trong đá tự nhiên

Bảng 1.2: Ảnh hưởng của kim loại Cu lên sự ra hoa và hoạt tính enzim của

cây

Bảng 1.3: Ảnh hưởng của đồng lên sự sinh trưởng, hàm lượng protein, diệplục và quang hợp của cây cải xanh

Bảng 1.4: Ảnh hưởng của sự thiếu Zn, Mn và Cu lên hàm lượng amino axit tự

do và amit ở cây cà chua

Bảng 3.1: Hệ số khô kiệt của đất

Bảng 3.2 Tổng khoáng trong đất

Bảng 3.3: pHH2O và pHKCl của các mẫu đất

Bảng 3.4: Độ chua thủy phân của đất

Bảng 3.5 : Hàm lượng mùn của các mẫu đất

Bảng 3.6: Khả năng trao đổi cation của đất

Bảng 3.7 Hàm lượng các nguyên tố kim loại nặng Zn, Cu, Pb, Cd trong cácmẫu

Bảng 3.8: Giới hạn hàm lượng tổng số của một số kim loại nặng trong đất(theo TCVN 7209: 2002) của một số loại đất

Bảng 3.9: Mức giới hạn tối đa cho phép của một số chất trong nước tưới

Bảng 3.10: Mức giới hạn tối đa cho phép của một số vi sinh vật và hoá chấtgây hại trong sản phẩm rau tươi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Đồ thị đường chuẩn

Hình 1.2: Sơ đồ lấy mẫu tại các ruộng

Hình 1.3: Sơ đồ lấy mẫu trung bình

Hình 1.4: Sơ đồ lấy mẫu đất nghiên cứu tại xã Tú Sơn

Hình 3.1 Biểu đồ so sánh hệ số khô kiệt của các mẫu đất

Hình 3.2 Biểu đồ so sánh tổng lượng khoáng của các mẫu

Hình 3.3 Biểu đồ so sánh pHH2O và pHKCl của các mẫu đất

Hình 3.4 Biểu đồ so sánh độ chua thủy phân của các mẫu đất

Hình 3.5 Biểu đồ so sánh hàm lượng mùn trong các mẫu đất

Hình 3.7: Cực phổ xung vi phân của Zn, Pb, Cd, Cu trong mẫu H1, H2Hình 3.8: Cực phổ xung vi phân của Zn, Pb, Cd, Cu trong mẫu H3, H4Hình 3.9: Cực phổ xung vi phân của Zn, Pb, Cd, Cu trong mẫu K1, K2Hình 3.10:Cực phổ xung vi phân của Zn, Pb, Cd, Cu trong mẫu K3, K4Hình 3.11: Cực phổ xung vi phân của Zn, Pb, Cd, Cu trong mẫu đất

Hình 3.12: Cực phổ xung vi phân của Zn, Pb, Cd, Cu trong mẫu T1 và nướcHình 3.13: Cực phổ xung vi phân của Zn, Pb, Cd, Cu trong mẫu P1, P2Hình 3.14: Cực phổ xung vi phân của Zn, Pb, Cd, Cu trong mẫu rau

MỞ ĐẦU

Đất là thành phần phức hợp đặc trưng bởi phần khí, phần lỏng và phầnrắn (các khoáng trong đất) Trong khoảng mười năm trở lại đây, cùng với sự

ra đời của hàng loạt các khu đô thị mới, diện tích đất nông nghiệp của HảiPhòng đã bị thu hẹp một lượng đáng kể Các sông thoát nước của Hải Phòng lànơi tiếp nhận toàn bộ nước thải công nghiệp và đô thị Với tập quán sử dụngnước trong hệ thống tiêu thoát nước của thành phố là nước tưới nông nghiệp,môi trường đất và trầm tích ở các vùng trồng rau ngoại thành Hải Phòng là đốitượng chịu ảnh hưởng không nhỏ Để góp phần làm sáng tỏ vấn đề này, chúngtôi tiến hành khảo sát nghiên cứu hàm lượng kim loại nặng trong đất và nguồnnước tưới ở vùng trồng rau thuộc huyện Kiến Thụy – Hải Phòng

Thành phố Hải Phòng hiện có trên 55.000 ha đất nông nghiệp tập trung ởcác huyện Tiên Lãng, Vĩnh Bảo, An Lão, Kiến Thụy Trên địa bàn thành phốphát triển nhiều vùng chuyên canh sản xuất nông sản hàng hoá đáp ứng nhucầu tiêu dùng ở đô thị và xuất khẩu, nâng giá trị sản xuất nhiều cánh đồng.Trong đó huyện Kiến Thụy có xã Tú Sơn chuyên canh sản xuất rau sạch cungcấp cho toàn thành phố

Huyện Kiến Thụy nằm ở phía Nam của Thành phố Hải Phòng, diện tích

tự nhiên 10.000 ha, thuộc vùng ngập nông, nguồn nước ngọt dồi dào, đất đaimàu mỡ thích hợp cho việc phát triển sản xuất nông nghiệp theo hướng đadạng hóa Xu thế địa hình toàn huyện bằng phẳng thuận lợi cho canh tác nôngnghiệp Địa hình của huyện ở ven sông Văn Úc là các dải đất phù sa ven sông

và ven các kênh rạch lớn lâu đời , nguồn nước ngọt dồi dào quanh năm, thuậnlợi phát triển chuyên canh rau sạch

Mang cấu trúc chung của thành phố Hải Phòng cũng như vùng Đồngbằng sông hồng là loại trầm tích ven sông Loại đất được hình thành trên phù

sa cổ có bề dày từ 2 – 7m chủ yếu là đất cát, cát pha thịt nhẹ, dễ bị rửa trôi,

nghèo chất dinh dưỡng Từ các đặc điểm địa chất và địa hình đã tạo nên lớp

vỏ thổ nhưỡng thể hiện cấu trúc đất đai khác nhau giữa các vùng trong huyện.Hiện toàn huyện Kiến Thụy có trên 3.000 ha đất nông nghiệp, trong đó cókhoảng 500 ha rau xanh, được trồng nhiều ở các xã Tú Sơn, Thụy Hương,Thuận Thiên, Kiến Quốc, Đại Đồng, Hữu Bằng Rau xanh ở xã Tú Sơn đã

có danh tiếng lâu đời và có giá trị kinh tế cao hơn so với các loại cây nôngnghiệp khác Rau xanh ở vùng này có đặc điểm phát triển nhanh hơn, cây rauxanh, non hơn, ít sâu bệnh hơn và ăn ngon hơn rau ở các vùng khác, do cónhững đặc điểm nổi trội hơn những loại cây khác nên được duy trì, nhân rộngđến nay Hiện nay ở khu vực huyện Kiến Thụy thì xã Tú Sơn có diện tíchtrồng rau nhiều nhất và rau trồng tại đây có màu sắc đẹp và hương vị đậm đàhơn những nơi khác, do có giá trị kinh tế cao nên đời sống của người dân ởđây ngày càng được nâng cao, bộ mặt nông thôn thay đổi rõ rệt, giao thông đilại thuận tiện dễ dàng

Xác định được những tiềm năng, lợi thế của rau sạch trong việc pháttriển kinh tế, kế hoạch sản xuất cây rau sạch trong thời gian tới là đưa nhiềugiống rau mới vào sản xuất và phát triển diện tích trồng rau lên 800 ha vàonăm 2020, khuyến khích đẩy mạnh sản xuất theo hướng hàng hoá đáp ứngnhu cầu tiêu dùng trong thành phố

Có nhiều yếu tố quyết định đến năng suất và chất lượng của cây rau như:cây giống, nguồn nước, kỹ thuật canh tác, phân bón, đất trồng,… Chất lượngmôi trường đang có xu hướng ngày càng bị suy thoái bởi nhiều nguyên nhântrong đó có ô nhiễm môi trường do chất thải sản xuất công nghiệp có chứacác kim loại nặng độc tính cao Kinh tế xã hội phát triển do hoạt động đô thịhoá - công nghiệp hoá cũng là nguy cơ gây ô nhiễm môi trường do chất thải.Khả năng bền vững, tồn lưu cũng như khuếch đại kim loại nặng trong môi

trường và hệ sinh thái chính là nguy cơ tiềm ẩn để gây ra các tác động xấu đốivới chất lượng môi trường và sức khoẻ con người

Các nguyên tố kim loại nặng được các nhà khoa học coi như một đề tàimới cần được nghiên cứu Tuy nhiên, theo những tài liệu và nguồn thông tin

mà chúng tôi có được, thì vấn đề nghiên cứu về các kim loại nặng trong đấttrồng rau sạch ở xã Tú Sơn – Kiến Thụy – Hải phòng còn chưa được nghiêncứu cụ thể, mặc dù chúng là yếu tố rất quan trọng đối với chất lượng, năngsuất nông sản và đặc biệt quantrọng với sức khỏe con người

Vì vậy chúng tôi thực hiện đề tài: “Xác định sự phân bố kim loại nặng

Zn, Cd, Cu, Pb và As trong đất trồng rau sạch vùng Kiến Thụy - Hải phòng" làm đề tài luận văn tốt nghiệp cao học, nhằm góp phần xác định

những số liệu cơ bản về thành phần của các nguyên tố kim loại nặng Cd, Cu,

Pb và As có trong đất và nước tưới, có cơ sở đánh giá nguy cơ ô nhiễm kimloại nặng trong rau xanh.

Với đề tài này chúng tôi nghiên cứu những nội dung nghiên cứu như sau:

1 Xác định một số thông số chung đặc trưng về thổ nhưỡng của các mẫuđất

2 Xác định hàm lượng tổng số của Zn, Pb, Cd, Cu và As trong đất bằngphương pháp cực phổ

3 Xác định hàm lượng tổng số của Zn, Pb, Cd, Cu và As trong nước tưới

và trong rau bằng phương pháp cực phổ, từ đó có nhận xét về mức kim loạinặng trong đất trồng rau và khả năng tích tụ của chúng trong rau

Trong phạm vi đề tài này mặc dù có thể chưa đánh giá một cách đầy đủ

sự ô nhiễm của đất trồng rau nơi đây, nhưng chúng tôi mong rằng những kếtquả thực nghiệm thu được trong đề tài này góp phần cung cấp một số số liệu

cơ bản về kim loại nặng trong đất trồng rau của vùng Kiến Thụy –Hải Phòng,tạo cơ sở cho việc khai thác sử dụng đất được hiệu quả và bền vững.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1 Tầm quan trọng của đất và một số chỉ tiêu dinh dưỡng trong đất trồng trọt.

1.1 Tầm quan trọng của đất.

Đất đai là tài nguyên vô cùng quý giá Đất là giá đỡ cho toàn bộ sự sốngcủa con người và là tư liệu sản xuất chủ yếu của ngành nông nghiệp Đặcđiểm đất đai ảnh hưởng lớn đến quy mô, cơ cấu và phân bố cuả ngành nôngnghiệp Vai trò của đất đai càng lớn hơn khi dân số ngày càng đông, nhu cầudùng đất làm nơi cư trú, làm tư liệu sản xuất… ngày càng tăng và nôngnghiệp phát triển, trở thành ngành kinh tế chủ đạo Vì vậy phải nghiên cứu,tìm hiểu quy mô, đặc điểm đất đai để bố trí cơ cấu cây trồng thích hợp nhằmphát triển sản xuất nông nghiệp, nâng cao đời sống nhân dân

Đất đai là sản phẩm của sự tác động đồng thời của nhiều yếu tố tự nhiên

và kinh tế-xã hội Địa hình đa dạng, khí hậu nhiệt đới, ẩm, gió mùa mang tínhchất chuyển tiếp, mạng lưới sông ngòi, nguồn nước ngầm khá phong phú,thảm thực vật khá đa dạng, dân số đông, lực lượng lao động dồi dào, tình hìnhkinh tế, xã hội ổn định đã có nhiều thuận lợi và cũng gây ra không ít khó khăncho đất đai

Mỗi loại đất phù hợp với những loại cây trồng, cơ cấu mùa vụ khác nhau

Vì vậy, cần nắm được đặc điểm của từng loại đất để đề ra phương hướng, giảipháp và mô hình sử dụng đất đai phù hợp.Trong đó một số loại đất thuận lợicho phát triển nông nghiệp nhưng cũng có những loại đất cần được cải tạo.Cho nên, cần nắm vững đặc điểm từng loại đất, lựa chọn cơ cấu cây trồng, cơcấu mùa vụ thích hợp nhất để nâng cao hiệu quả kinh tế trong quá trình sửdụng đất

1.2 Một số chỉ tiêu dinh dưỡng trong đất.

1.2.1 Đạm

Nitơ trong đất ngoài nguồn từ phân bón còn do các nguồn khác, như tácđộng của các vi sinh vật cố định đạm, tác dụng của sấm sét có thể oxi hóađạm ở nitơ trong khí quyển và do nước tưới đưa đạm vào đất (chủ yếu là dạngmuối nitrat: NO3-) Đạm trong đất chủ yếu tồn tại ở dạng hữu cơ chiếmkhoảng 95 - 99%, còn lại một phần rất nhỏ dưới dạng vô cơ (các ion: NH4+,

NO3 - khoảng 1 - 5%) Đối với cây trồng và thảm thực vật nói chung đều chỉ

sử dụng đạm dưới dạng khoáng (NH4+, NO3 -), thường là dưới dạng nitơ dễtiêu Mặc dù đạm tổng ít, có ý nghĩa đối với dinh dưỡng trực tiếp nhưng vẫnđược phân tích đánh giá vì nó thể hiện độ phì nhiêu tiềm năng của đất

1.2.2 Lân

Lân trong đất tồn tại dưới ba dạng: Lân dễ tiêu, lân hữu cơ, lân vô cơ

- Lân hữu cơ phụ thuộc vào lượng mùn và hòa tan trong môi trườngkiềm

- Lân vô cơ tồn tại dưới dạng muối photphat và bị hòa tan trong môitrường axit

- Lân dễ tiêu trong đất: được cây hấp thụ dưới dạng các ion trong dungdịch như: H2PO4 - , HPO42 - , PO43 - Cây có thể lựa chọn hút loại ion nào trong

ba ion trên phụ thuộc vào pH của đất

Lân đóng vai trò quan trọng quyết định chiều hướng và cường độ các quátrình sinh trưởng, phát triển của cơ thể thực vật

mùn càng lớn thì tính đệm đất càng cao sẽ giúp đất chống chịu sự thay đổi độtngột về pH, đảm bảo các khả năng chuyển hóa của các phản ứng hóa học xảy

ra bình thường, giúp duy trì đặc tính trao đổi ion, lưu giữ chất dinh dưỡng củađất

1.2.4 Canxi và magiê trao đổi

Hai ion của nguyên tố kiềm thổ Ca2+ và Mg2+ có vai trò quan trọng về mặtdinh dưỡng đối với cây trồng, nó tham gia các hoạt động sinh lý, sinh hóa của

tế bào thực vật, đặc biệt ion Ca2+, Mg2+ được xem là chất đệm tham gia vàoquá trình kiềm hóa khi đất phải chống lại sự suy thoái do việc bón quá nhiềuphân vô cơ

1.2.5 Độ chua

pH là yếu tố ảnh hưởng đến chỉ tiêu dinh dưỡng của đất Nếu bón phânkhông cân đối và không chú ý đến cải tạo pH thì đó sẽ là nguyên nhân làmcho đất bạc màu và dẫn đến đất bị thoái hóa làm cho năng suất cây trồng bịgiảm

1.2.6 Các nguyên tố vi lượng

Trong cơ thể thực vật người ta tìm thấy 74 nguyên tố hóa học thì trong

đó có 11 nguyên tố đa lượng (chiếm 99,95% khối lượng đất khô), 63 nguyên

tố còn lại là vi lượng và siêu vi lượng, chỉ chiếm 0,05% Tuy nhiên chúng lại

có vai trò rất quan trọng đối với sinh trưởng và phát triển của cây trồng Do

đó, nhiều nghiên cứu về thành phần nguyên tố vi lượng của đất trồng đã đượcthực hiện, nhiều loại phân bón vi lượng cũng đã được sử dụng rộng rãi trongthực tế đem lại hiệu quả lớn cho nông nghiệp

2 Ảnh hưởng của các kim loại độc đối với cây trồng.

2.1 Ảnh hưởng chung của các kim loại độc đối với cây trồng.

Các kim loại độc ảnh hưởng đến sinh lý trong đời sống cây trồng vềnhiều mặt Chúng kìm hãm sự trao đổi chất trong cây, tác động xấu đến quátrình sinh lý và sinh hóa, ảnh hưởng đến quá trình quang hợp, tổng hợp chấtdiệp lục, làm giảm khả năng chống chịu của cây đối với các bệnh như: nấm,bệnh vi khuẩn, làm giảm sức đề kháng của cây đối với các điều kiện bất lợicủa môi trường như: nóng, lạnh, hạn, úng, ngập… Do đó khi các kim loại độcthay thế vai trò của các nguyên tố vi lượng, cây trồng sinh trưởng, phát triểnbất bình thường và cho năng suất thấp, chất lượng nông sản kém Khi nồng độcác kim loại độc tăng chúng dần thay thế vai trò quan trọng của các nguyên tố

vi lượng, dẫn đến tình trạng kìm hãm hoặc phá vỡ các quá trình sinh hóa củacây trồng, dẫn đến cây chậm phát triển và nhiễm bệnh ngay khi có đầy đủ cácnguyên tố đa lượng

Các kim loại độc còn có thể xâm nhập và tham gia vào các enzim củathực vật, các vitamin và các chất sinh trưởng làm chúng bị phá vỡ

2.2 Ảnh hưởng của các kim loại độc với các enzim.

Việc nghiên cứu và phát hiện khả năng kìm hãm, phá vỡ của các kim loạiđộc đối với hoạt tính của các enzim, là cánh cửa giải thích sự đầu độc của cáckim loại độc trong quá trình trao đổi chất và năng lượng Trong hệ thống cácenzim khác nhau, người ta thấy đều chứa kim loại hoặc được kim loại hoạthóa Mối quan hệ giữa kim loại và enzim thường hình thành một phức mànhân của phức chủ yếu là kim loại Nếu phức này chứa kim loại độc thì làmgiảm hoạt tính xúc tác của mỗi thành phần đi rất nhiều, làm rối loạn sinh lýcủa cây Trong mỗi phức giữa kim loại và enzim có ba mối quan hệ [10]

- Kim loại là thành phần cấu trúc của enzim, trong trường hợp này kimloại liên kết chặt chẽ với enzim, nếu thay đổi bằng kim loại khác thì tính chấtcủa enzim hoàn toàn thay đổi.

- Kim loại tạo liên kết kém bền vững đối với các enzim và không có tínhđặc trưng, vì mỗi enzim có thể kết hợp với các ion kim loại cùng hóa trị, ảnhhưởng đến quá trình xúc tác Dạng liên kết không bền vững giữa kim loại vàenzim là loại liên kết chelat

- Kim loại tự do trong môi trường cũng có tác dụng kích thích hoạt tínhcủa phức enzim trong tế bào (Payve, 1960), 10

2.3 Ảnh hưởng của các kim loại độc đối với quá trình trao đổi chất.

Quá trình trao đổi chất ở sinh vật nói chung và thực vật nói riêng, muốnthực hiện được phải có sự tham gia của các enzim Khi các kim loại độc thaythế vị trí của các nguyên tố vi lượng trong enzim, chúng sẽ ảnh hưởng tiêucực đến quá trình trao đổi chất, đến sự tổng hợp và phân giải các axit amin.Các kim loại độc kìm hãm quá trình phân giải tinh bột của hạt nảy mầm,giảm khả năng tổng hợp tinh bột, làm rối loạn chức năng hô hấp ở lá, phá vởcác chức năng dự trữ các aminoaxit không thay thế Các kim loại độc có ảnhhưởng mạnh mẽ đến quá trình tổng hợp protein - enzim từ đó ảnh hưởng đếnquá trình sinh trưởng, phân hóa tế bào Quá trình chuyển hóa, tổng hợp cáchợp chất có hoạt tính sinh học như: vitamin, leuxin, gluxit, … khi bị tác độngcủa các kim loại độc ảnh hưởng đến tác nhân hoạt hóa trong quá trình tổnghợp các vitamin quan trọng

2.4 Ảnh hưởng của các kim loại độc đến quá trình sinh lý của thực vật

Khi nghiên cứu các bệnh khó phát hiện của cây trồng người ta nhận thấycác kim loại độc, đặc biệt là chì và cadimi tham gia xúc tác và thay thế cáckim loại khác trong nhiều enzim tổng hợp Các kim loại độc không là thànhphần cấu trúc chính của các xúc tác enzim, nên khi chúng xâm nhập hoặc thaythế vai trò của một kim loại nào đó thì nó kìm hãm sự hô hấp, sự tổng hợptrao đổi chất và các biến đổi sinh lý của cây Khi đó chúng làm cho quá trìnhphosphoril hóa - oxi hóa tạo ATP trong quá trình hô hấp bị phá vỡ hay rốiloạn

Các kim loại độc ảnh hưởng mạnh mẽ đến quá trình trao đổi nước (vậnchuyển nước, thoát nước, hút nước) Các nguyên tố chì, cadimi làm giảm độngậm nước, do các nguyên tố này làm kìm hãm đến sự tổng hợp các chất ưanước như: protein, axitamin… làm cho cây dần héo và lá đổi màu

3 Dạng tồn tại của kim loại độc Pb, Cd, Cu và As trong đất và ảnh hưởng của chúng đối với cây trồng

3.1 Nguyên tố Cd

3.1.1 Các nguồn gây ô nhiễm cadimi

3.1.1.1 Cadimi có sẵn trong đất

Trong tự nhiên nguồn cadimi do đá mẹ sinh ra gồm các loại đá sau:

Bảng 1.1: Hàm lượng cadimi có trong đá tự nhiên (ppm):

bình

Trữ lượng của cadimi trong vỏ quả đất khoảng 7,7.10-6 % tổng số nguyên

tử Khoáng vật chính của cadimi là grenokit (CdS), khoáng vật này hiếm khi

ở độc lập riêng rẽ và thường lẫn với khoáng vật của Kẽm Trong môi trườngđất, tính di động của Cd phụ thuộc vào: pH, loại đất, thành phần vật lý Cácoxit kim loại trong đất, hàm lượng hữu cơ…trong đó pH được coi là chỉ tiêuquan trọng nhất quyết định tính di động của Cd Trong môi trường địa hoáthường Cd đi kèm với Zn và có ái lực lớn với S cadimi linh động trong môitrường axit hơn kẽm

Nhân tố quyết định hàm lượng Cd trong đất là đá mẹ Trong các lớp đá

mẹ, Cd thường chỉ đạt ở mức 0,2 mg/kg Các đá có nguồn gốc từ núi lửa hoặctrầm tích thường có hàm lượng Cd lớn hơn Hàm lượng Cd trong đá bazan là0,13 - 0,22 mg/kg, đá sét là 0,3 mg/kg Hàm lượng trung bình Cd trong đấtnằm trong khoảng 0,07 - 1ppm [35] Tuy nhiên, hàm lượng nền của Cd trongđất không vượt quá 0,5 ppm và tất cả những giá trị cao hơn giá trị trên đều dotác dụng của con người gây ra đối với lớp đất bề mặt Khi phân tích 1642 mẫuđất trên thế giới thì giá trị trung bình là 0,62 ppm [9] Theo những nghiên cứutrước đây cho thấy đất giàu chất hữu cơ như Histosol thì có hàm lượng Cd caonhất, một số đất có nguồn gốc từ phiến sét thì hàm lượng Cd lên đến 8 ppm[37]

Theo Page và Bingham [34] đất bắt nguồn từ đá núi lửa có chứa hàmlượng Cd trong khoảng 0,1 - 0,3 mg/kg, những đá chứa hàm lượng từ 0,1 - 1,0mg/kg và những loại đá xuất phát từ đá ngầm chứa hàm lượng khoảng 0,3 -1,0 mg/kg Nhìn chung các loại đất hầu hết có hàm lượng dưới 1 mg/kg, ngoạitrừ những chỗ bị ô nhiễm từ các nguồn riêng biệt hoặc phát triển trên nhữngđất chính với hàm lượng cadimi cao bất thường như những loại đá đen (hàmlượng khoảng 22 ppm)

3.1.1.2 Từ bùn của nước thải cống rãnh

Con người bài tiết cũng có hàm lượng cadimi hay các chất thải côngnghiệp do các xí nghiệp xản suất, được các cống thoát nước đưa đi và chúngtích tụ dưới các lớp bùn Hầu hết hàm lượng cadimi được tích tụ lại trongnước cống, chúng đựơc thải ra trong quá trình xử lý bùn quánh Người ta xácđịnh được hàm lượng trung bình cadimi trong các loại bùn này trong các cốngrãnh là rất lớn 23 mg/kg Theo Nriagu dự đoán hàm lượng cadimi bất thường

có trong môi trường từ sự thêm bùn vào đất khoảng 480 tấn/năm Sự tập trungkim loại trong các cống rãnh khác nhau rất cao, do quá trình thay đổi liên tụccủa các hợp chất do thể tích và khả năng xử lý nước thải đưa vào cống Người

ta đã khảo sát khoảng 70% các loại cống khác nhau đều tìm thấy có chứa hàmlượng cadimi nhất định trong mẫu bùn

Theo FAO khuyến cáo hàm lượng cadimi cho phép ô nhiễm trong đất là0,1 kg/ha/năm và mức cao nhất cho phép khoảng 0,15 kg/ha/năm Mặc dù khi

xử lí rác thải bùn cống rãnh tạo ra nguồn phân khoáng vi lượng, phân N và P,nhưng ngược lại nó cũng làm tăng nguy cơ đất nông nghiệp bi ô nhiễmcadimi và các kim loại khác, dẫn đến làm cho dinh dưỡng của cây trồng giảmsút, làm năng suất và sản lượng lương thực giảm

Sự ô nhiễm môi trường do Cd gây ra trong những năm gần đây do hậuquả của việc tăng sử dụng Cd trong công nghiệp Hiện nay với sự phát triểnkhông ngừng của khoa học công nghệ, ngày càng đưa các hợp chất kim loạinặng vào sản xuất ứng dụng đã gây ra các vùng ô nhiễm kim loại nặng cục bộ,đặc biệt là các khu công nghiệp Nhiều nghiên cứu cảnh báo rằng bón phânhữu cơ kể cả rác thải đô thị và các loại phân lân có thể làm gia tăng lượng Cdkhá cao, tính trung bình có chứa 7mg/kg phân, khi bón vào những đất ít đượccày xới thì lượng Cd này sẽ được tích luỹ nhiều hơn [35]

Hiện nay, trong công nghiệp còn sử dụng bùn thải, nước thải của các khucông nghiệp, đô thị làm phân bón cho cây trồng, việc này cũng đã mang vàođất một lượng Cd đáng kể Đã có nhiều tác giả nghiên cứu hàm lượng Cd có

trong bùn thải của các khu đô thị và đều cho kêt quả là trong bùn thải chứamột lượng đáng kể Cd khoảng từ 1mg/kg bùn Sự tập trung kim loại nặngtrong bùn thải và nước thải phụ thuộc vào đặc thù của từng ngành côngnghiệp cũng như tốc độ đô thị hoá Trước đây, những chất thải này thườngđược đổ thẳng vào hệ thống sông và môi trường biển, nơi mà những kim loạinày và rất nhiều chất dinh dưỡng khác trong chất thải, là nguyên nhân gây rarất nhiều hiện tượng ô nhiễm và phú dưỡng Người ta nhận thấy dinh dưỡngtrong nước thải là một nguồn tài nguyên quý, đồng thời bảo vệ chất lượngnước, đang đóng góp vào vòng tuần hoàn chất thải trong đất ở rất nhiều nướctrên thế giới [25] Tuy nhiên, tốc độ sử dụng nước thải thường khá lớn do đó

sự ô nhiễm Cd trong đất là điều không thể tránh khỏi ở những nơi có sử dụngnguồn chất thải Theo một nghiên cứu gần đây cho thấy nồng độ Cd trongcống rãnh được đưa vào dùng trong nông nghiệp ở vùng Netherlands daođộng từ 5mg/kg đến 20 mg/kg Việc sử dụng bùn thải, nước thải công nghiệp,

đô thị đã làm cho hàm lượng Cd trong đất tăng cao Vì thế, rất nhiều nước đãtìm cách hạn chế lượng Cd đưa vào đất theo bùn thải, nước thải bằng cáchquy định hàm lượng Cd tối đa được cho phép có trong bùn thải là 50 mg/kg

3.1.1.3 Các nguồn khác

Các nguồn khác có thể gây ô nhiễm Cd là các mỏ than, phân bón có xuất

xứ từ các quặng Cd và các quặng mỏ (các mỏ sielfhide có hàm lượng khoảng5% Cd) Sự tán xạ từ các nguồn này được gây ra bởi gió và nước và thôngqua sói mòn hạ nguồn các con sông từ các mỏ cũ và các nguồn phân khoáng.Đất bị ô nhiễm một cách nghiêm trọng bởi Pb và trong Zn đã tìm thấy hàmlượng Cd lên đến 450 mg/kg

3.1.2 Ảnh hưởng và tác dụng sinh lý của cadimi

3.1.2.1 Đối với thực vật và vi sinh vật trong đất

Cadimi được phát hiện là có ảnh hưởng tương đối lớn đến sự khoáng hóanitơ trong đất, được đánh giá theo thứ tự: Cr > Cd > Zn > Mn > Pd.

Sự tích lũy của cadimi trong nhóm cây thực phẩm ở mức độ cao lànguyên nhân liên quan đến sự gia tăng ngộ độc thực phẩm Theo Mitchellđánh giá thứ tự độc tố của các nguyên tố kim loại gây ảnh hưởng đến lúa mì

và rau diếp trên đất axit theo dãy: Cd > Ni > Cu > Zn Tuy nhiên, độc tính của

Cd gây cho cây nông nghiệp biểu hiện rõ nhất ở bệnh vàng lá, sự héo và tìnhtrạng ngừng phát triển, những biểu hiện này khó tìm ra nguyên nhân ngayđược

Mặc dù Cd được xem là nguyên tố không cần thiết đối với thực vật,nhưng nó vẫn được thực vật hấp thụ qua hệ thống rễ và lá Cd là kim loại độcvới cây trồng, khi vào cơ thể chúng được tích luỹ trong thân, ảnh hưởng đếnsinh trưởng và phát triển của cây Cd gây độc cho cây khi chúng tham giaphản ứng oxi hoá mà đáng lẽ chúng không nên có mặt Cây trồng nhiễm độc

Cd được thể hiện rất rõ ở chỗ mép lá có màu nâu, lá bị úa vàng, xoăn, rễ cómàu nâu, thân còi cọc, cây chậm phát triển Không những thế Cd còn ảnhhưởng đến quá trình trong cơ thể thực vật như làm thay đổi tính thấm củamàng tế bào, kìm hãm quá trình sinh tổng hợp prôtêin, ức chế một số enzim,ảnh hưởng đến quá trình hô hấp, quang hợp, ảnh hưởng đến quá trình mở lỗkhí và quá trình thoát hơi nước ở thực vật Theo Bigkan F.T và cộng sự(1975)[34] đối với thực vật thì sự đồng hoá Cd giảm theo thứ tự: Lúa mạch>cây họ đậu > lúa nước > cây rau

Nghiên cứu so sánh Cd trong rau sản xuất trong điều kiện không ô nhiễm

ở rất nhiều quốc gia đã cho thấy nồng độ Cd cao nhất trong lá rau cải bina(0,11 ppm, trọng lượng tươi); rau xà lách là 0,66ppm (trọng lượng khô) Khithực vật được trồng trên đất ô nhiễm, Cd được tập trung ở rễ Điều này chứng

tỏ rằng những loại rau ăn lá như rau cải bina, rau ăn củ như cải củ là conđường chính đưa Cd vào cơ thể người Hàm lượng nền của Cd trong hạt ngũ

cốc cũng như trong rau quả rất thấp và khá giống nhau Tính theo trọng lượngkhô thì hàm lượng Cd trong hạt ngũ cốc dao động trong khoảng 0,013 -0,22ppm [35].

Sự hút thu Cd của cây trồng phụ thuộc rất nhiều vào pH của đất và hàmlượng chất hữu cơ trong đất Kitagishi và Yamane (1981), công bố những kếtquả nghiên cứu và chỉ ra rằng sự hấp thụ cadimi bởi cây mạ cao nhất trongkhoảng pH từ 4,5 - 5,5 [34] Bingham và các cộng sự (1980) [34] cũng chorằng hàm lượng Cd trong hạt thóc phụ thuộc nhiều vào pH đất, sự hấp thụ Cdcao nhất ở pH = 5,5 Tuy nhiên lại có những kết quả nghiên cứu lại mâu thuẫnnhau Có người lại cho rằng Cd trở nên linh động hơn trong môi trường kiềm

do quá trình hình thành những hợp chất phức hoặc che lát - kim loại, lúc đóthực vật hấp thụ Cd không phụ thuộc pH của môi trường đất

Theo sự nghiên cứu của Davis và Smith trên các cây lương thực cho rằng

củ cải, cải diếp, cần tây và bắp cải có xu hướng tích lũy cadimi với hàm lượngkhá cao, trong khi các cây lương thực khác như: đậu tròn, ngô, khoai tây vàđậu dài lại tích lũy với lượng ít cadimi Bingham [33] nghiên cứu và đưa rakết luận giảm ảnh hưởng độc tố cadimi trong một số loại rau màu theo thứ tựsau: củ cải > đậu nành > cải xoang > ngô > cà rốt > củ cải ngọt > đậu > lúa mì

> củ cải trắng > cà chua > bí > cải bắp > củ cải đường Thụy Sĩ > lúa vùngcao Sự hấp thụ và tích lũy Cd của cây trồng bằng con đường qua rễ cây rồi từ

đó vận chuyển đến lá cây, các mô, các chồi cây

Tuy nhiên, nồng độ Cd trong hạt lúa mạch và củ khoai tây được trồngtrên đất bị ô nhiễm không được cao hơn 0,6 - 1ppm tương ứng Dựa trênnhững phân tích rủi ro và có tính toán đến mô hình bão hoà của đất – mốiquan hệ kim loại với cây trồng, theo điều kiện thí nghiệm (pH của đất trunglập), các nhà khoa học đưa ra kết luận rằng, đất có nồng độ Cd lên đến 30ppmvẫn an toàn cho sản xuất của các cây trồng

Nồng độ cadimi trong các sản phẩm thực phẩm có thể được kiểm soát ởmức độ nhất định bằng cách giảm lượng hấp thu một số kim loại Cd khá phổbiến trong các nhà máy sản xuất hiện đại, do đó việc quản lý tồn dư của nótrong đất cần phải được xem xét Phân có chứa Cd hấp thụ trong một số loạicây trồng đã được khẳng định, nhưng tác dụng lâu dài của nó đối với nôngnghiệp vẫn còn ít được biết đến và chậm phát hiện Nói chung các hệ thốngtrồng trọt ảnh hưởng đến các tính chất lý - hoá học đất Chúng có thể tạo ra sựthay đổi liên tục về dạng di động của kim loại và tính chất sinh học củachúng Ảnh hưởng của thực hành nông nghiệp, ví dụ: luân canh cây trồng, chế

độ bón phân,… Những kết quả thí nghiệm ở các địa điểm khác nhau cho phépcác nhà khoa học chỉ ra rằng: nồng độ Cd trong hạt là cao nhất đối với lúa mì,thấp nhất đối với ngũ cốc; cadimi trong hạt lúa mì và củ khoai tây có thể tăngvới hàm lượng ngày càng cao trong quá trình luân canh cây trồng; hàm lượngcadimi trong hạt lúa mì có thể bị ảnh hưởng bởi việc bón phân vi lượng kẽm.Một số nghiên cứu cho thấy, sự hấp thu Cd của cây trồng giảm đi khi pH đấttăng Do đó người ta đưa ra giải pháp thêm vôi để làm giảm nồng độ Cd trong

củ và hạt

3.1.2.2 Đối với con người

Cd là nguyên tố thường đi kèm trong khoáng vật chứa kẽm Trong thập

kỷ 50 - 60 của thế kỷ trước đã xảy ra nhiều vụ nhiễm độc Cd ở Nhật Bản như:Jintsu Valley hay Toyama xuất hiện loại bệnh itai - itai làm xương trở nêngiòn Ở nồng độ cao Cd gây ra đau thận, thiếu máu và phá huỷ xương, có thểdẫn đến ung thư xương và tuỷ Phần lớn Cd thâm nhập vào cơ thể được giữlại ở thận và được đào thải Một lượng nhỏ tham gia liên kết mạnh với proteincủa cơ thể tạo thành metan - thionin có mặt ở thận, phần còn lại dần tích lũygiữ lại trong cơ thể và hàm lượng tăng dần theo tuổi tác Đến khi hàm lượng

Cd đủ lớn sẽ thay thế vị trí của Zn trong các enzim quan trọng gây ra sự rốiloạn trong quá trình trao đổi chất

Cd thâm nhập vào cơ thể qua con đường thực phẩm là chủ yếu Theonhiều nghiên cứu mới đây của các chuyên gia thì người hút thuốc lá cũng cónguy cơ bị nhiễm độc Cd Đã có nhiều bằng chứng cho thấy Cd có thể gâyung thư phổi qua đường hô hấp Tuỳ theo mức độ nhiễm độc Cd mà có thểthủng vách ngăn mũi hay ung thư mũi, đặc biệt có thể gây tổn thương tuyếnthận dẫn đến tổn thương tuyến tiết niệu Ngoài ra khi bị nhiễm độc Cd cònảnh hưởng đến tuyến nội tiết, máu, tim mạch…

3.2 Nguyên tố chì

3.2.1 Dạng tồn tại của chì trong tự nhiên và các nguồn ô nhiễm chì

Chì là nguyên tố tương đối phổ biến trong vỏ quả đất Trong tự nhiên chìtồn tại dưới các loại quặng galenit (PbS), cesurit (PbCO3) và anglesit (PbSO4).Trong môi trường nước, tính năng của các hợp chất chì được xác địnhchủ yếu thông qua độ tan của nó Độ tan của chì phụ thuộc vào pH của môitrường, pH tăng thì độ tan giảm Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào các yếu tốkhác như độ muối (hàm lượng các ion khác nhau) của nước, điều kiện oxi hóakhử Hàm lượng chì trong nước có nguồn gốc tự nhiên chiếm tỷ lệ khiêm tốn,chủ yếu là từ đường ống dẫn các thiết bị tiếp xúc có chứa chì

Trong khí quyển, hàm lượng chì tương đối giàu hơn so với các kim loạinặng khác Nguồn ô nhiễm chính của chì trong không khí là do sự đốt cháynhiên liệu của động cơ đốt trong, các động cơ này dùng nhiên liệu xăng cóchứa chì được thêm vào làm tăng chỉ số octan, giảm gây nổ dưới dạng cáchợp chất chì tetra metyl (Pb(CH3)4) và chì tetra etyl (Pb(C2H5)4) Cùng với cácchất ô nhiễm khác chì được loại khỏi khí quyển do quá trình sa lắng khô vàướt (mưa) Kết quả là bụi thành phố và đất ven đường ngày càng giàu chì vớihàm lượng điển hình vào khoảng 1000 - 4000 mg/kg

Ngày nay, những nguồn ô nhiễm chì khác có thể là do sản xuất đồ chơi

và trong các loại sơn có hàm lượng chì tương đối cao Chúng được các nhà

máy sản xuất kim loại nặng thải vào cống rãnh với hàm lượng lớn dưới sảnphẩm mạ điện Các nguồn ô nhiễm này đưa lượng lớn chì vào môi trường đất,dưới dạng tưới tiêu và phân bón làm từ rác thải mùn của cống rãnh.

Chì nguyên chất hoà tan kém Pb tồn tại chủ yếu ở dạng hóa trị II vàthường gặp trong tự nhiên cùng với Zn Lượng chì tăng thêm trong đất cónguồn gốc từ bụi không khí, sử dụng phân bón, hoá chất hay chất thải có chứa

Pb Trong công nghiệp và cuộc sống hiện nay chì được ứng dụng rất rộng rãi.Trong công nghịêp chì được ứng dụng trong sản xuất sơn ắc quy, được dùnglàm chất xúc tác và dùng trong xăng nhưng hiện nay đã cấm sử dụng Vớinhững ưu điểm trên chì càng được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất

Sự ứng dụng rộng rãi của chì đã làm cho môi trường sinh thái có nguy cơ

ô nhiễm chì, đặc biệt là môi trường đất Khi phát thải vào môi trường đất, chì

có thời gian tồn lưu lâu Những hợp chất của chì có khuynh hướng tích luỹtrong môi trường đất và trầm tích sông hồ, làm ô nhiễm chuỗi thức ăn và ảnhhưởng đến quá trình trao đổi chất trong cơ thể con người Chì phát thải trongmôi trường đất bằng nhiều con đường khác nhau

Trong khói thải của các phương tiện giao thông (ô tô, xe máy), khói thải

từ những nhà máy lọc dầu, nhà máy luyện kim, Pb được phát ra trong khôngkhí dưới dạng các hạt bụi khói Thời gian tồn tại của các hạt bụi này phụthuộc rất nhiều vào kích thước hạt bụi, thời tiết khu vực và độ cao của nguồnthải Theo thời gian bụi chì được lắng đọng trong đất, pH của nước mưa sẽquyết định dạng Pb lắng đọng Năm 1986, Zimmema, đã đưa ra nhận xét: độhoà tan của chì trong khí quyển tăng đáng kể khi pH của nước mưa giảm từ6,4 và cũng vào năm này Grosh cũng đưa ra rằng chì được tìm thấy chủ yếudưới dạng lắng đọng ướt

Trong sản xuất nông nghiệp, sử dụng phân bón không những cung cấpcác chất dinh dưỡng cho cây mà còn đưa vào đất một lượng chì đáng kể Phânsupephotphat có chứa chì với hàm lượng 1000 mg/kg phân, trong phân N có

chứa 220 mg/kg phân, bón vôi cải tạo đất chua cũng là một hình thức đưa chìvào trong đất Trong nông nghiệp người ta còn sử dụng bùn thải, nước thảilàm phân bón cũng đưa vào đất một lượng chì đáng kể Hàm lượng chì cótrong bùn thải dao động từ 2 - 7000 mg/kg, nước thải có trong dòng chảy tràn

có tới 19% lượng chì do bụi đường phố đem lại Ở Mĩ người ta tính từ khi sửdụng xăng pha chì thì dòng nước mưa chảy tràn hàng năm đưa một lượng chì

là 8109 gam vào trong nước thải

Ô nhiễm chì thường cao ở tầng mặt do bụi Pb rơi từ không khí xuống tạo

ra các hợp chất tương đối bền vững với các chất hữu cơ Ngoài ra một số yếu

tố khác có ảnh hưởng đến hàm lượng chì trong đất như: pH, CEC, PO43 - , …Trong nhiều trường hợp bón phân hữu cơ và phân lân có tác dụng cố định chìtạm thời Trong đất chua và chứa nhiều axit fulvic, Pb có thể bị rửa trôi xuốngtầng dưới Theo Lidsay (1972) , lượng chì trung bình trong đất dao động từ2mg/kg đến 200 mg Pb/kg đất Theo Pendias và cộng sự (2001), chì có nhiềutrong các đá mẹ granit (24 mg/kg) và cát kết 12mg/kg), đá bazan có ít Pb (3mg/kg)

Trong đất, tính di động của Pb phụ thuộc vào Eh, pH, thành phần cấp hạtđặc biệt là sét, chất hữu cơ, xói mòn đất do nước và gió Các muối chì clorat,sunfat, nitrat rất dễ hoà tan, trong khi các hợp chất của chì với cacbonat lại rấtbền vững Khi vào đất Pb không giữ nguyên một trạng thái mà nó bị biến đổi,trong đất chì bị hấp phụ trên bề mặt các khoáng sét, chất hữu cơ hoặc các oxitkim loại hoặc có thể tồn tại dưới dạng các hợp chất với chất khác nhưPb(OH)2, PbO, PbCO3, Pb3(PO4)2… Trong đất chì hấp phụ trao đổi chiếm tỉ lệnhỏ (<5% lượng chì trong đất), các chất hữu cơ có vai trò lớn trong việc tíchluỹ chì do đất hình thành các phức hệ với chì đồng thời chúng cũng làm tăngtính linh động của chì khi các chất hưu cơ này có tính linh động cao Khi chìtồn tại trong dung dịch đất ở dạng linh động nó sẽ bị thực vật hấp thụ trực tiếp

và tích luỹ trong cây, gây ngộ độc cho cây trồng hoặc chúng theo chuỗi thức

ăn đi vào cơ thể người và gây ngộ độc Trong đất Pb2+ có khả năng thay thế

khoáng trong đất hấp phụ chì tăng theo thứ tự sau: Oxyt sắt > Allophan >Caolilit > Humic > Montmorillonit

Khả năng hấp thụ chì sẽ tăng dần đến một mức nào đó mà tại đó hìnhthành kết tủa Pb Trạng thái tồn tại của chì trong đất phụ thuộc rất nhiều vào

pH của đất, khi pH của đất thấp thì khả năng di động của chì tăng và ngượclại khi pH của đất cao thi khả năng di động của chì bị cố định dưới dạng kếttủa Pb(OH)2

3.2.2 Chì trong thực vật

Mặc dù chỉ xuất hiện rất tự nhiên trong tất cả các thực vật, nó khôngđóng vai trò quan trọng nào trong quá trình trao đổi chất Zimdahl và Hasset(1977), đã tìm ra sự hấp phụ Pb qua rễ và kết luận rằng Pb dược hút thu thụđộng và tỉ lệ hút thu bị giảm do bón vôi và nhiệt độ thấp Mặc dù Pb không bịhoà tan hoàn toàn trong đất nhưng nó vẫn được hấp thụ qua lông rễ và được

dữ trữ trong thành tế bào Khi chì xuất hiện ở dạng hoà tan trong dung dịchdinh dưỡng, rễ thực vật có khả năng hấp thụ một lượng lớn nguyên tố này, tỉ

lệ hút thu tăng tỷ lệ thuận với việc tăng nồng độ chất dinh dưỡng trong dungdịch với thời gian Sự di chuyển của Pb từ rễ đến với phần thực vật trên mặtđất khá giới hạn, chỉ 3% Pb trong rễ được chuyển đến các phần non

Zimdahl và Koeppe (1977), cho rằng mặc dù có ảnh hưởng nhẹ đến hàmlượng Pb trong mô thực vật, thực vật có khả năng hút thu Pb ở trong đất trongkhoảng giới hạn Các tác giả còn đưa ra giả thuyết để giải thích sự hút thu chì

từ đất trong tường hợp Pb không được hút thu trực tiếp từ đất bởi rễ thực vật,nhưng khá dễ hút thu từ thực vật đã chết những nguyên tố tích lũy gần bề mặt.Tuy nhiên có một sự thật hiển nhiên rằng Pb hấp thụ từ đất qua rễ dù ở nồng

độ thấp hay cao, thì quá trình này vẫn bị chi phối mạnh bởi các yếu tố của đất

và các thực vật khác

Mặc dù, không có điều gì chứng tỏ Pb là cần thiết cho thực vật, nhưngcũng có rất nhiều nghiên cứu cho rằng một số muối chì (đặc biệt Pb(NO3)2,tuy ở nồng độ thấp nhưng cũng gây ra ảnh hưởng đến sự phát triển của cây.

Do những phản ứng của Pb với các nguyên tố khác và với rất nhiều nhân tốmôi trường, vì vậy không dễ dàng để xác định nồng độ Pb gây độc cho cây.Vài nghiên cứu cho rằng Pb có ảnh hưởng độc trong một số quá trình nhưquang hợp, sự phân bào, sự hút thu nước, tuy nhiên dấu hiệu độc trong thựcvật là không đặc trưng những ảnh hưởng phụ của Pb đối với mô thực vật liênquan đến sự cản trở quá trình hô hấp và quang hợp do phá vỡ phản ứng truyềnđiện tử Những phản ứng này bị ảnh hưởng khi hàm lượng Pb thấp, ở nồng

độ 1ppm

Một vài loại thực vật, kiểu sinh thái giống vi khuẩn có thể phát triển, traođổi chất có Pb Ngưỡng chịu đựng này dường như có quan hệ với đặc tính củamàng tế bào Những thực vật nhạy cảm hoặc giống với vi khuẩn hút thunhiều Pb vào tế bào hơn những thực vật có khả năng chống chịu với nồng độ

Pb trong đất cao Sự tích luỹ Pb trong màng tế bào ở những dạng không hoạtđộng như Pb - pyrophotphat hoặc Pb - octophotphat

Sự biến động hàm lượng chì trong thực vật bị tác động bởi một số nhân

tố môi trường như là quá trình địa hoá, ô nhiễm, thay đổi màu và khả năng ditruyền Hàm lượng chì dễ tiêu tăng ở vùng không bị ô nhiễm được nhiều tácgiả công nhận ở thập kỷ 1970 - 1980, dao động trong khoảng 0,001 – 0,08ppm (trọng lượng tươi) hoặc 0,05 – 3 ppm (trọng lượng khô) Hàm lượng Pbtrong hạt ngũ cốc ở rất nhiều quốc gia có vẻ giống nhau và biến động trongkhoảng 0,01 – 2,28 ppm (trọng lượng khô) Một vài loại thực vật thích nghiphát triển trong điều kiện có Pb cao Sự tích luỹ sinh học cao nhất của Pb chủyếu là qua lá (đặc biệt là rau xà lách) Những thực vật phát triển ở khu vực táichế kim loại sẽ hút thu Pb cả từ không khí và đất Chì trong không khí là

nguồn gây ô nhiễm chính, ở dạng này Pb hấp thụ qua tán lá do Pb lắng đọngtrên bề mặt và lá và bị hấp thụ qua những tế bào lá này.

3.2.3 Tác dụng sinh lý của chì

Tác dụng sinh lý của chì chủ yếu là tác dụng của nó tới sự tổng hợp máudẫn tới phá vỡ hồng cầu Chì ức chế một số enzim quan trọng của quá trìnhtổng hợp máu do sự tích lũy các hợp chất trung gian của quá trình trao đổichất Hợp chất kiểu này thường gặp là delta - amino levunilicanxit (ALA –dehyrase) Một pha quan trọng của tổng hợp máu là do sự chuyển hóa delta -amino levunilicanxit thành porphobiliogen Chì gây ức chế ALA - dehyraseenzim, do đó giai đoạn tiếp theo tạo thành prôphbiliogen không thể xảy ra.Kết quả là phá hủy quá trình tổng hợp Hemoglobin cũng như các sắt tố hô hấpkhác cần thiết trong máu như cytochromes

Cuối cùng chì cản trở việc sử dụng oxi và glucoza để sản sinh nănglượng trong quá trình sống Sự cản trở này có thể tìm thấy khi nồng độ chìtrong máu khoảng 0,3ppm Ở các nồng độ cao hơn có thể gây hiện tượngthiếu máu, nếu hàm lượng chì trong máu khoảng 0,5 - 0,8ppm gây ra sự rốiloạn chức năng của thận và phá hủy não

Dạng tồn tại của chì trong nước điển hình là hợp chất Pb2+ có nồng độtrung bình 0,1mg/lít, làm kìm hãm các hợp chất oxi hóa vi sinh, các hợp chấthữu cơ và đầu độc các hợp chất vi sinh vật bậc thấp, nếu trong nước chứa hàmlượng đạt tới 0,5mg/lít thì nó kìm hãm quá trình oxi hóa amoniac thành nitratcũng như phần lớn các kim loại nặng, chì tích tụ lại trong cơ thể thực vật sốngtrong nước Đối với các loại thực vật bậc cao hệ số tích lũy làm giàu có thểlên đến 100 lần và ở loại béo có thể đạt tới trên 46 nghìn lần

Trong cơ thể người xương là nơi tập trung tàng trữ và tích tụ chì Cáclượng chì này tương tác với photphat trong xương, phá vỡ các mạng lướienzim và protein trong cấu trúc của xương, chì thể hiện độc tính độc hại khi

nó chuyển vào các mô mềm của cơ thể Chì có thể nhiễm vào cơ thể ngoàicon đường thực phẩm nó còn có thể nhiễm qua da, đường tiêu hóa, hô hấp.Người bị nhiễm độc chì mắc một số bệnh biểu hiện như: thiếu máu, đau đầu,chóng mặt, sưng khớp.

Chính vì những tác hại nguy hiểm của chì đối với con người như vậy,nên các nước và các tổ chức trên thế giới đều đưa ra các quy định chặt chẽ đốivới hàm lượng chì tối đa cho phép trong các tiêu chuẩn sau:

+ TCVN: 6773 - 2000 quy định cho phép tối đa hàm lượng chì có trongnước không quá 0,1 mg/lít

+ TCVN: 6498 - 1999 quy định cho phép tối đa hàm lượng chì có trongđất nông nghiệp là 70mg/kg

+ TCVN: 5649 - 2006 quy định cho phép hàm lượng chì tối đa tronglượng thực, thực phẩm không quá 0,1 mg/kg chất khô

3.2.4 Độc tính của chì

Có thể nói chì là kim loại độc điển hình hay gặp nhất Hầu như mọi sinhvật đều không có nhu cầu sinh học về chì, chứng thiếu máu do nhiễm độc chì,cũng như thiếu máu do thiếu sắt còn do kìm hãm enzim pyrimidin - 5 -nucleosidase vốn có liên quan tới sự gia tăng số lượng hồng cầu lưới Ngưỡngchì có khả năng ức chế enzim này là 44 mg/dl

Hệ thống thần kinh cũng là một cơ quan rất dễ bị tấn công bởi chì khi bịnhiễm độc chì, với hàm lượng chì trong máu cao hơn 80 mg/dl có thể xảy racác bệnh về não Qua nghiên cứu người ta nhận thấy chì là yếu tố gây tổnthương đến các tiểu động mạch và mao mạch dẫn tới phù não, tăng áp suấtdịch não tủy, gây thoái hóa các neuron thần kinh và có sự tăng sinh thần kinhđệm Trạng thái này được kết hợp với các biểu hiện lâm sàng mật điều hòa,vận động khó khăn, giảm ý thức, ngơ ngác, hôn mê và co giật Khi phục hồi

thường kéo theo các di chứng như động kinh, sự đần độn và trong vài mộttrường hợp bị bệnh thần kinh thị giác dẫn đến mù lòa.

Chì gây ung thư thận ở chuột, nhưng cho đến nay chưa có nghiên cứunào cho thấy chì gây ung thư thận ở người Nhiễm độc cấp tính do chì thườnglàm thay đổi hình thái và chức năng của các tế bào ống thận Chì ảnh hưởngđộc hại đến các chức năng sinh sản, chủ yếu là do độc tính của nó gây nên đốivới giao tử của con đực và con cái, dẫn đến xuất hiện, hiện tượng vô sinh, sảythai và thai chết lưu

Các hợp chất hữu cơ của chì như: chì tetremetyl (Pb(CH3)4) và chìtetraetyl (Pb(C2H5)4) chúng dễ dàng xâm nhập vào cơ thể qua con đường hôhấp hay tiếp xúc qua da Chúng thâm nhập trực tiếp vào dây thần kinh gâynên các bệnh về não

Trong sản xuất công nghiệp chì có vai trò quan trọng, tuy nhiên nó lànguyên tố kim loại có tính độc hại đối với cơ thể người và sinh vật Việc bịnhiễm độc chì có thể là cấp tính hoặc tích lũy nhiều năm qua chuỗi thức ăncủa hệ sinh thái Không khí, nước, lương thực và thực phẩm bị ô nhiễm chìđều rất nguy hiểm, nhất là trẻ em đang phát triển và động vật Chì ảnh hưởngđến sự phát triển não bộ của trẻ em, chì gây ức chế các hoạt động của cácenzim, không chỉ ở não mà còn ở các bộ phận sản sinh ra hồng cầu, nó là tácnhân phá hủy hồng cầu

Vì thế tốt nhất là tránh những nơi có hàm lượng chì nhiều ở bất kỳ dạngnào, đồng thời trong dinh dưỡng chú ý dùng các loại thực phẩm có hàm lượngchì dưới quy định cho phép, như loại thực phẩm giàu canxi và magiê làm hạnchế tác động của chì Vì dù chúng ta không muốn thì luôn luôn có một hàmlượng chì rất nhỏ nhất định vẫn thâm nhập vào cơ thể chúng ta qua các conđường chủ yếu là ăn uống và hô hấp Vì thế nên uống sữa và ăn nhiều rauxanh, các loại lương thực, thực phẩm có nhiều vitamin B1 và vitamin C như:

gạo, ngô, khoai, cam, rau cải… có lợi cho việc chống lại và hạn chế sự ảnhhưởng của chì đối với cơ thể.

Chì là nguyên tố không cần thiết đối với con người, động vật và các loạicây lương thực Trung bình hàm lượng chì do thức ăn, thức uống cung cấpcho khẩu phần ăn hàng ngày từ 0,0033 - 0,005 mg/kg thể trọng Nghĩa là mỗingày trung bình một người có lớn hấp thu vào cơ thể từ 0,25 - 0,35 mg chì.Với liều lượng đó hàm lượng chì tích lũy sẽ tăng dần theo thời gian, nhưngcho đến nay chưa có nghiên cứu nào cho thấy chứng tỏ rằng lượng chì tíchlũy liều lượng trên có thể gây độc đối với người bình thường khỏe mạnh.Ngộ độc chì cấp tính thì thường ít gặp Ngộ độc thường diễn ra là do ănphải thức ăn có chứa một lượng chì, tuy ít nhưng liên tục hàng ngày Chỉ cầnhàng ngày cơ thể hấp thu 1mg chì trở lên, sau một vài năm sẽ có những triệuchứng như: hơi thở thối, sưng lợi với viềm đen ở lợi, da vàng, đau bụng dữdội, táo bón, đau khớp xương, bại liệt chi trên (tay bị biến dạng), mạch yếu,nước tiểu ít, trong nước tiểu có poephyrin, đối với phụ nữ dễ bị xẩy thai

3.3 Nguyên tố Cu

3.3.1 Các dạng tồn tại của đồng trong tự nhiên và các nguồn gây ô nhiễm

3.3.1.1 Dạng tồn tại của Cu trong đất

Trong vỏ trái đất hàm lượng đồng là 0,01%, tồn tại dưới dạng hợp chấthoá học và đồng kim loại tự sinh Ion đồng có thể sẵn sàng tạo kết tủa với cácanion cacbonat, sunfat, hiđroxit…Đồng hấp thụ các chất hữu cơ, polysilicat,các oxit ngậm nước của nhôm, sắt, mangan Các quặng đồng có ý nghĩa quantrọng trong công nghiệp là: chancopirit CuFeS2, chancozit Cu2S, covelin CuS,malakhit CuCO3 Cu(OH)2, azurit 2Cu(OH)2… Tỷ lệ đồng trong quặng daođộng từ 0,5 đến 2% Quặng đồng là nguyên liệu phức hợp của nhiều nguyên

tố Đồng được tách ra khỏi quặng bằng phương pháp hoả luyện hoặc thuỷluyện

Đồng là một kim loại nặng tương đối ít di động trong đất, rất khó chiếtđồng ở các tầng đất sâu Mật độ Cu2+ trong dung dịch đất bị khống chế bởi sựhấp thụ đồng với các tác nhân vô cơ và hữu cơ được giữ rất chặt chẽ trongđất Sự di động của đồng xảy ra chủ yếu trong môi trường bề mặt và đồngđược xem là cation có nhiều loại ion có thể xuất hiện trong đất như: Cu2+,

Cu+, CuOH+, Cu(OH)22+, Cu(OH)2, …

Nhiều loại hợp chất hữu cơ tạo các phức tan và không tan với đồng, dovậy khả năng hòa tan đồng phụ thuốc rất lớn vào loại và số lượng chất hữu cơtrong đất Theo Stevenson và Fitch (1981)[29] thì số lượng Cu2+ lớn nhất mà

có thể liên kết được với axit humic và fulvic xấp xỉ bằng với nhóm chức axit.Nhìn chung điều này tương ứng với tỉ lệ 48 → 160 mg Cu trong 1g axit

humic và than bùn làm cho Cu2+ khó di động trong sự phối trí trực tiếp với cácoxi nhóm chức của hợp chất hữu cơ

Tính tan toàn diện ở cả 2 dạng cation và anion của Cu giảm ở khoảng

pH từ 7 → 8 Nó bị giới hạn bởi các sản phẩm thủy phân của Cu2+ ở dạngCu(OH)+ và Cu2(OH)22+ là các loại có ý nghĩa nhất dưới pH = 7 trong khi pH

>8 các phức anion hyđroxyl của Cu trở nên quan trọng Các dạng phức hữu

cơ của Cu hình thành trên một dải pH rộng

Tóm lại: Phần lớn đồng liên kết với các hợp chất vô cơ và hữu cơ.Nồng độ đồng trong dung dịch đất khoảng 0,01 μg[7] g[7] thường cây hấp thụđồng dưới dạng Cu2+ và Cu(OH)+, khả năng hấp thụ bị ảnh hưởng một số yếu

tố nhưng chủ yếu là pH của môi trường Trong đất ít chua, trung tính hoặckiềm yếu thì độ tan và khả năng dễ tiêu của Cu bị giảm Tính di động của Cuthấp là do trong đất có nhiều chất hữu cơ và hàm lượng mùn, đạm cao Ngoài

ra tính linh động và khả năng dễ tiêu của Cu tùy thuộc vào lượng mưa, nhiệt

độ, nếu đất đủ độ ẩm thì tính linh động của Cu tăng còn khô hạn thì giảmxuống Lượng Cu ở dạng dễ tiêu trong đất cỡ 0,05 →14 μg[7] g/kg đất[7] Mức độ

linh động của Cu trong đất có thành phần cơ giới nhẹ lại thường cao còn trongđất thịt nặng thường thấp.

3.3.2 Chức năng sinh lý của Cu

Ý nghĩa của đồng đối với cây trồng được phát hiện ra cách đây trên 30năm Một số loài cây cần đồng một cách mạnh mẽ là các loại ngũ cốc nhưngô, kê…, các loại đậu, các loại rau, lanh, củ cải đường và các loại cây ănquả Đồng có vai trò đặc biệt trong đời sống thức vật nó không thể thay thếbằng một hoặc bằng tập hợp một số nguyên tố khác Cu tham gia vào các quátrình oxi hóa, làm tăng cường độ quá trình hô hấp Cu tham gia vào các quátrình trao đổi nitơ, thiếu Cu làm giảm quá trình tổng hợp protein, khi thừa nitơthì dấu hiệu thiếu Cu càng rõ Trong cây, lượng Cu chiếm từ 1,3 → 8,1[8]mg/kg chất khô

Vai trò sinh lý của đồng chủ yếu là tham gia vào quá trình oxi hóa khửtrong cơ thể Đồng là thành phần bắt buộc của nhiều hệ men oxi hóa khử quantrọng như poliphenoloxidaza, uriccooxydaza, xytocromoxydaza,… và có thểbiến đổi từ Cu2+ đến Cu+ khi trao đổi electron

Ngoài ra, đồng cũng góp phần tích cực cho quá trình hình thành và bảođảm độ bền vững của diệp lục Trong lục lạp cũng như ti thể hàm lượng đồngthường rất cao so với các thành phần khác của tế bào sống ( khoảng 70% tổnglượng đồng ở trong lá tập trung trong lục lạp) và hầu như một nửa số lượng

đó ở trong thành phần của plaxtioxiamin là chất mang electron

Đồng có ảnh hưởng mạnh mẽ với quá trình tổng hợp và chuyển hóagluxit, photphatit, nucleoprotit, quá trình trao đổi protit, sinh tố, kích thíchyếu tố sinh trưởng

Đồng có khả năng tạo phức rất lớn đối với các chất hữu cơ có trọnglượng phân tử thấp và với protein Đồng xuất hiện trong nhiều enzim có chứcnăng sống trong sự trao đổi chất của thực vật Đồng có vai trò quan trọng

trong nhiều quá trình sinh lý – quang hợp, thoát hơi nước, sự phân bố, sự ổnđịnh và sự giảm nitơ, trao đổi chất protein và trao đổi vách tế bào.

Đồng kiểm soát sự sản xuất ADN, ARN và sự thiếu hụt nó làm kìmhãm sự sinh sản ở thực vật như sản xuất giống, tính bất thụ phấn

Đồng ảnh hưởng đến sự thảm thấu các ống Xilem bởi vậy nó kiểm soátđến các mối quan hệ của nước

Đồng có liên quan đến cơ thể của sự kháng lại bệnh Cũng có bằngchứng rằng thực vật có mật độ đồng cao thì nhạy cảm một vài loại bệnh.Những hiện tượng này có thể chỉ định rằng vai trò của đồng trong kháng bệnh

là một yếu tố gián tiếp

Vậy trong môi trường thiếu đồng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của câycũng như hoạt tính của nhiều enzim Davies và cộng sự 1978 đã nghiên cứuảnh hưởng của đồng đến sự ra hoa và hoạt tính enzim ở cây chrisanthmummorifolium [10]

Bảng 1.2: Ảnh hưởng của kim loại Cu lên sự ra hoa và hoạt tính enzim

của cây Chrysanthmum morifolium

Bảng 1.3: Ảnh hưởng của đồng lên sự sinh trưởng, hàm lượng protein,

diệp lục và quang hợp của cây cải xanh (Botrill, 1970) [10]

3.3.3 Tính độc của Đồng (Cu)

- Đối với cây trồng: Theo kết quả nghiên cứu nhiều công trình cho thấy

Cu có vai trò rất quan trọng đối với sự phát triển của cây trồng Cây trồngthiếu Cu thường có tỷ lệ quang hợp bất thường, điều này cho thấy Cu cóliên quan đến mức phản ứng oxit hoá của cây Lý do chính của điều này làtrong cây thiếu chất Cu thì quá trình oxit hoá Acid Ascorbic bị chậm, Cuhình thành một số lớn chất hữu cơ tổng hợp với protein, Acid amin và một

số chất khác mà chúng ta thường gặp trong nước trái cây

- Ngoài những ảnh hưởng do thiếu Cu, thì việc thừa Cu cũng xảy ranhững biểu hiện ngộ độc mà chúng có thể dẫn tới tình trạng cây chết Lý docủa việc này là do dùng thuốc diệt nấm, thuốc trừ sâu, đã khiến cho chấtliệu Cu bị cặn lại trong đất từ năm này qua năm khác, ngay cả bón phânSulfat Cu cũng gây tác hại tương tự

- Đối với con người: Nguyên liệu dẫn đến ngộ độc Cu của con người cóthể là do: uống nước thông qua hệ thống ống dẫn nước bằng Cu, ăn thựcphẩm có chứa lượng Cu cao như Chocolate, nho, nấm, tôm…, bơi trongcác hồ bơi có sử dụng thuốc diệt tảo (Algaecides) có chứa Cu để làm vệsinh hồ, uống bia hay rượu đế mà cả hai được lọc với Cu sulfides

Đây là một chất độc đối với động vật: Đối với người 1g/1kg thể trọng đã

gây tử vong, từ 60 -100mg/1kg gây buồn nôn.

Cu ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ do sự thiếu hụt cũng như dư thừa

Cu thiết yếu cho việc sử dụng sắt (Fe), bệnh thiếu máu do thiếu hụt Fe ở trẻ

em đôi khi cũng được kết hợp với sự thiếu hụt Cu

3.4.Nguyên tố kẽm

3.4.1 Dạng tồn tại của Zn trong đất

Trong đất kẽm ở dạng liên kết, hàm lượng thấp và phụ thuộc vào độ

pH Kẽm thường ở dạng Zn2+, ZnOH+, ZnCl+ và một số ion khác Kẽm lànguyên tố khá phổ biến trong tự nhiên, chiếm khoảng 1,5.103% thành phần vỏtrái đất Kẽm tồn tại trong một số khoáng vật chứa kẽm như xphalerit (ZnS),zinkit (ZnO), xmixônit (ZnCO3)… Kẽm được tách ra khỏi quặng sunfua bằngphương pháp thủy luyện hay hỏa luyện

Qua một số công trình nghiên cứu thấy kẽm giảm đáng kể trong đá axit( từ 40 đến 60 ppm) Kẽm tập trung trong trầm tích đất pha sét và đất sét.Trong lúc ở đá cát và đá chứa cacbon thì hàm lượng kẽm thấp chỉ từ 10 đến

30 ppm Trong silicat kẽm chủ yếu ở dạng sunfua

Các nhân tố quyết định dẫn đến kẽm di động trong đất là rất tương tựđồng nhưng kẽm xuất hiện nhiều hơn ở dạng tan

Sự hấp thụ Zn2+ có thể có thể bị giảm bởi pH thấp (<7) nên các loại axitnhẹ thì dễ chiết kẽm hơn, theo giá trị pH cao làm tăng rõ rệt lượng hợp chấthữu cơ trong dung dịch đất nên phức kẽm với phối tử hữu cơ có thể là mộtnguyên nhân của sự hòa tan kim loại này

Tóm lại: Khoáng sét, oxit ngậm nước và pH là các yếu tố quan trọng

quyết định sự hòa tan của kẽm trong đất, còn các phức hữu cơ của kẽm và sựkết tủa kẽm hiđroxit, cacbonat, sunfit thì góp phần rất ít

3.4.2 Chức năng sinh lí của kẽm

Kẽm thể hiện vai trò sinh lí ở trong cây có nhiều mặt Kẽm có vai tròquan trọng trong các quá trình oxi hóa khử xảy ra trong cơ thể thực vật vàđộng vật, nó tham gia vào thành phần nhiều men, tham gia quá trình trao đổiprotein, hiđratcacbon, trao đổi P, vào quá trình tổng hợp vitamin và các chấtsinh trưởng – các ausin, hoạt hóa một số enzim đặc biệt là enzim Fructo 1,6diphosphatase Thiếu kẽm sẽ phá vỡ quá trình trao đổi hiđratcacbon, kìm hãm

sự tạo đường saccaro, tinh bột và chất diệp lục Kẽm đống vai trò khôngnhững chỉ tham gia hình thành enzim mà còn là nhân tố điều hòa cấu trúc vàchức năng hàng loạt enzim giúp cho quá trình trao đổi chất diễn ra mạnh mẽ,trong một số phản ứng enzim thì Mg2+ và Mn2+ có thể thay thế Zn2+

Hodgson và cộng sự (1966) Để thấy rõ tầm quan trọng của Zn trongquá trình tổng hợp protein ta so sanh với các nguyên tố vi lượng khác như

Mn, Cu được thống kê ở bảng sau:

Bảng 1.4: Ảnh hưởng của sự thiếu Zn, Mn và Cu lên hàm lượng amino

axit tự do và amit ở cây cà chua (possinyham, 1957) [10]