Tài liệu đánh giá khả năng xử lý ô nhiễm chì ( pb) trong đất của một số loài thực vật tại làng nghề đông mai, tỉnh hưng yên

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------ Nguyễn Thị Mỹ Trang ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ Ô NHIỄM CHÌ (Pb) TRONG ĐẤT CỦA MỘT SỐ LOÀI THỰC VẬT TẠI LÀNG NGHỀ ĐÔNG MAI, TỈNH HƢNG YÊN LUẬN VĂN THẠC SỸ Hà Nội, 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------------ Nguyễn Thị Mỹ Trang ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ Ô NHIỄM CHÌ (Pb) TRONG ĐẤT CỦA MỘT SỐ LOÀI THỰC VẬT TẠI LÀNG NGHỀ ĐÔNG MAI, TỈNH HƢNG YÊN Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SỸ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Chu Thị Thu Hà PGS.TS. Nguyễn Kiều Băng Tâm Hà Nội - 2016 LỜI CẢM ƠN Em xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Chu Thị Thu Hà, hiện đang công tác tại Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật và PGS.TS. Nguyễn Kiều Băng Tâm, giảng viên trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, cùng các thầy cô, và anh, chị trong bộ môn Sinh thái Môi trƣờng đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ em trong quá trình thực hiện luận văn thạc sĩ. Em cũng xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu nhà trƣờng, Ban chủ nhiệm khoa Môi trƣờng – Trƣờng đại học Khoa học Tự nhiên đã quan tâm tạo điều kiện giúp em hoàn thành luận văn thạc sĩ. Luận văn này cũng khó có thể hoàn thành nếu không có sự giúp đỡ, trao đổi thông tin của các bạn trong tập thể lớp K22- KHMT và sự hỗ trợ từ gia đình. Luận văn trong quá trình hoàn thiện không thể tránh khỏi những sai sót và hạn chế, do vậy em rất mong nhận đƣợc sự góp ý, nhận xét, phê bình của quý thầy cô và các bạn. Ngƣời thực hiện Nguyễn Thị Mỹ Trang MỤC LỤC MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài.......................................................................................1 2. Mục tiêu đề tài .....................................................................................................2 3. Ý nghĩa đề tài.......................................................................................................2 Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................4 1.1. Tổng quan về chì ..............................................................................................4 1.1.1. Chì và ứng dụng của chì trong đời sống ....................................................4 1.1.2. Tác động của chì tới sức khỏe cộng đồng .................................................4 1.2. Thực trạng ô nhiễm chì trên thế giới và Việt Nam...........................................6 1.2.1. Thực trạng ô nhiễm chì trên thế giới .........................................................6 1.2.2. Thực trạng ô nhiễm chì tại Việt Nam ........................................................8 1.3. Các phƣơng pháp xử lý ô nhiễm chì trong đất ...............................................11 1.3.1. Phƣơng pháp hóa học ..............................................................................11 1.3.2. Phƣơng pháp vật lý ..................................................................................12 1.3.3. Phƣơng pháp sinh học: ............................................................................12 1.4. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phƣơng pháp xử lý đất ô nhiễm bằng thực vật tại Việt Nam.....................................................................................................16 1.5. Tổng quan về hai loài thực vật đƣợc chọn .....................................................17 1.5.1. Bấc nhọn ..................................................................................................17 1.5.2. Chút chít quả nhỏ .....................................................................................19 1.6. Tổng quan về địa bàn nghiên cứu...................................................................20 Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................23 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu .....................................................................................23 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................23 2.2.1. Phƣơng pháp thu thập, tổng hợp tài liệu ..................................................23 2.2.2. Phƣơng pháp lấy và xử lý mẫu đất ..........................................................23 2.2.3. Phƣơng pháp lấy và xử lý mẫu cây..........................................................27 2.2.4. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm ................................................................28 2.2.5. Phƣơng pháp xác định pH đất..................................................................29 2.2.6. Phƣơng pháp phân tích hàm lƣợng chì trong mẫu ...................................29 2.2.7. Phƣơng pháp xử lý số liệu .......................................................................29 Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN......................................30 3.1. Hiện trạng ô nhiễm chì trong đất làng Đông Mai ..........................................30 3.1.1. Độ pH của đất ..........................................................................................30 3.1.2. Hàm lƣợng chì trong đất ..........................................................................32 3.1.3. Đánh giá hiện trạng ô nhiễm chì trong đất ..............................................34 3.2. Hàm lƣợng chì (Pb) trong thực vật .................................................................37 3.2.1. Sự sinh trƣởng và hàm lƣợng chì trong thực vật trƣớc thí nghiệm .........37 3.2.2 Hàm lƣợng chì (Pb) sau thời gian trồng thực nghiệm ..............................38 3.3. Bàn luận ..........................................................................................................48 3.3.1. Đánh giá khả năng tích lũy chì của bấc nhọn và chút chít quả nhỏ so với các loài thực vật khác.........................................................................................48 3.3.2. Đánh giá khả năng xử lý ô nhiễm chì của bấc nhọn và chút chít quả nhỏ .....53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................59 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................61 PHỤ LỤC DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Hàm lƣợng Pb trong đất ở khu vực khai thác quặng Pb – Zn xã Tân Long – Đồng Hỷ - Thái Nguyên ...........................................................................................8 Bảng 1.2. Hàm lƣợng chì trong nƣớc uống tại khu vực mỏ Chợ Điền .......................9 Bảng 1.3. Hàm lƣợng chì trong đất tại Làng Hích ....................................................10 Bảng 1.4: So sánh các phƣơng pháp sử dụng thực vật xử lý ô nhiễm ......................15 Bảng 1.5: Đặc điểm thực vật học của bấc nhọn ........................................................18 Bảng 1.6: Đặc điểm thực vật học của chút chít quả nhỏ ...........................................19 Bảng 2.1. Tọa độ lấy mẫu đất ...................................................................................24 Bảng 2.2. Tọa độ lấy mẫu thực vật ...........................................................................27 Bảng 3.1: pH trung bình của các nhóm đất tại làng Đông Mai ................................31 Bảng 3.2: Hàm lƣợng Pb trong đất trồng lúa và rau .................................................33 Bảng 3.3: Hàm lƣợng Pb trong các loại đất khác .....................................................33 Bảng 3.4: Hàm lƣợng chì trong các mẫu gạo tại làng Đông Mai .............................35 Bảng 3.5: Chỉ tiêu sinh trƣởng của bấc nhọn trƣớc thí nghiệm ................................37 Bảng 3.6: Chỉ tiêu sinh trƣởng của chút chít quả nhỏ trƣớc thí nghiệm ...................37 Bảng 3.7: Hàm lƣợng chì (Pb) trong bấc nhọn và chút chít quả nhỏ trƣớc thí nghiệm ...38 Bảng 3.8: Chỉ tiêu sinh trƣởng của bấc nhọn trên đất đối chứng sau 1,5 tháng .......38 Bảng 3.9: Chỉ số sinh trƣởng của bấc nhọn trồng trên đất nhiễm chì sau 1,5 tháng .....39 Bảng 3.10: Hàm lƣợng chì tích lũy trong bấc nhọn (mg/kg) trồng trên hai nhóm đất khác nhau...................................................................................................................42 Bảng 3.11: Chỉ số sinh trƣởng của chút chít quả nhỏ trên đất đối chứng sau 1,5 tháng .....44 Bảng 3.12: Chỉ số sinh trƣởng của chút chít quả nhỏ trên ........................................44 đất nhiễm chì sau 1,5 tháng .......................................................................................44 Bảng 3.13: Hàm lƣợng chì tích lũy trong chút chít quả nhỏ (mg/kg) trồng trên hai nhóm đất khác nhau ..................................................................................................47 Bảng 3.14: Sinh khối và hàm lƣợng Pb trong sinh khối dƣơng xỉ theo từng nồng độ ....49 Bảng 3.15: So sánh khả năng tích lũy chì của dƣơng xỉ, bấc nhọn, chút chít quả nhỏ trong thân qua 1,5 tháng ............................................................................................50 Bảng 3.16: Hàm lƣợng Pb trong đất là tích lũy trong cây sậy ..................................50 Bảng 3.17: Nồng độ Pb trong cỏ vetiver, bấc nhọn và chút chít quả nhỏ (ppm) ......51 Bảng 3.18: Sự tích lũy chì của bốn loài thực vật làng Đông Mai .............................53 Bảng 3.19: Hàm lƣợng chì đƣợc xử lý trên 1ha trồng cây ........................................56 DANH MỤC HÌNH Hình 3.1: Biểu đồ độ pH trong đất tại khu vực làng Đông Mai và lân cận ..............32 Hình 3.2: Biểu đồ hàm lƣợng Pb trung bình trong các loại đất trồng lúa và rau ......34 Hình 3.3: Biểu đồ hàm lƣợng chì trong một số mẫu đất khác tại làng Đông Mai và khu vực lân cận .........................................................................................................35 Hình 3.4: Biểu đồ so sánh chỉ tiêu sinh trƣởng trung bình của bấc nhọn trƣớc và sau khi trồng thực nghiệm trên đất đối chứng và đất ô nhiễm Pb. ..................................40 Hình 3.5: Sự phát triển của bấc nhọn sau một tháng (12/4/2016) ............................41 Hình 3.6: Biểu đồ sự tích lũy chì trong các mẫu bấc nhọn .......................................42 Hình 3.7: Biểu đồ hàm lƣợng Pb tích lũy trong bấc nhọn ........................................43 Hình 3.8: Biểu đồ so sánh chỉ tiêu sinh trƣởng trung bình của chút chít quả nhỏ trƣớc và sau khi trồng thực nghiệm trên đất đối chứng và đất ô nhiễm Pb. .............45 Hình 3.9: Sự phát triển của chút chít quả nhỏ sau một tháng (12/4/2016) ...............46 Hình 3.10: Sự tích lũy của chì trong các mẫu chút chít quả nhỏ ..............................47 Hình 3.11: Biểu đồ hàm lƣợng Pb tích lũy trong chút chít quả nhỏ. .......................48 Hình 3.12: Biểu đồ so sánh hàm lƣợng chì tích lũy trong ba loại cây ......................52 Hình 3.13: Lá non bị trắng ở cây bấc nhọn sau 2 tháng...........................................54 Hình 3.14: Biểu đồ so sánh hàm lƣợng Pb trong bấc nhọn và chút chít quả nhỏ .....55 Hình 3.15: Biểu đồ hàm lƣợng Pb đƣợc xử lý trên 1ha đất của ................................57 bấc nhọn và chút chít quả nhỏ ...................................................................................57 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT KLN: kim loại nặng WHO: World Health Organization – Tổ chức Y tế Thế giới CDC: The Centers for Disease Control and Prevention – Trung tâm kiểm soát và phòng ngừa dịch bệnh (Hoa Kỳ) UBND: Ủy ban nhân dân BTNMT: Bộ Tài nguyên Môi trƣờng BYT: Bộ Y tế EDTA: Ethylenediaminetetraacetic acid TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam QCVN: Quy chuẩn Việt Nam COD: Chemical Oxygen Demand FAO: Food and Agriculture Organization – Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp EC: European Commission - Ủy ban Châu Âu ppb: parts per billion – một phần tỷ ppm: parts per million – một phần triệu MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Chì là một kim loại nặng (KLN) có tính độc, có thể gây tổn hại cho hệ thần kinh, đặc biệt là ở trẻ em và có thể gây ra các chứng rối loạn não và máu. Ngộ độc chì chủ yếu từ đƣờng thức ăn hoặc nƣớc uống có nhiễm chì [55]. Chì cũng gây ra tác hại lâu dài ở ngƣời lớn nhƣ làm tăng nguy có thể gây sẩy thai, thai chết lƣu, sinh non và sinh thiếu cân cũng nhƣ các dị tật nhỏ [56]. Ảnh hƣởng của chì cũng làm giảm vĩnh viễn khả năng nhận thức của trẻ em khi tiếp xúc ở mức cực kỳ thấp [46]. Qua xét nghiệm của Trung tâm Chống độc và bệnh viện Nhi Trung Ƣơng, phát hiện 378 trẻ em tại làng Đông Mai bị nhiễm độc chì. Ngoài ra, theo kết quả lấy mẫu xét nghiệm nồng độ chì của Viện Sức khỏe nghề nghiệp và Môi trƣờng vào giữa năm 2015, cho thấy mẫu đất, nƣớc, không khí và rau xanh tại làng Đông Mai cao hơn nhiều lần cho phép, đặc biệt mẫu nƣớc lấy tại kênh và rãnh thoát nƣớc vƣợt 1.000 lần mức cho phép [66]. Tất cả những con số này đã cho thấy việc xử lý ô nhiễm chì trong đất của làng Đông Mai đang là vấn đề vô cùng cấp thiết. Trong năm 2013, Trung tâm Môi trƣờng và Phát triển cộng đồng (Hội Bảo vệ thiên nhiên và Môi trƣờng Việt Nam) đã phối hợp với Chi cục Bảo vệ Môi trƣờng và địa phƣơng thực hiện ―Dự án khắc phục ô nhiễm chì trong đất tại thôn Đông Mai‖ [17]. Tuy nhiên chi phí cho phƣơng pháp này rất cao, chỉ phù hợp khi thực hiện trên quy mô nhỏ. Trong khi đó, tình trạng ô nhiễm chì trong đất lại xảy ra trên diện rộng. Do vậy, vấn đề đặt ra là tìm một phƣơng pháp khác đơn giản, tiết kiệm chi phí hơn lại vừa có hiệu quả cao trong xử lý ô nhiễm chì trong đất. Trong nhiều năm trở lại đây, phƣơng pháp sử dụng thực vật để xử lý KLN trong đất đã đƣợc các nhà khoa học trong và ngoài nƣớc rất quan tâm bởi phƣơng pháp đơn giản, chi phí đầu tƣ thấp, có thể áp dụng trên phạm vi rộng và đặc biệt thân thiện với môi trƣờng, ít tạo ra sự xáo trộn đối với cấu trúc đất. Vậy nên đây sẽ là một hƣớng đi hợp lý và hiệu quả để xử lý ô nhiễm chì ở những vùng đất đã bị nhiễm độc. 1 Khảo sát tại tại làng Đông Mai, tỉnh Hƣng Yên, bấc nhọn (Hymenachne acutigluma) và chút chít quả nhỏ (Rumex microcarpus) đều phát triển rất tốt ở những khu vực đất nhiễm chì nặng. Xuất phát từ thực tế trên, tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Đánh giá khả năng xử lý ô nhiễm Chì (Pb) trong đất của một số loài thực vật tại làng nghề Đông Mai, tỉnh Hƣng Yên” nhằm góp phần tìm ra hƣớng đi thích hợp trong việc lựa chọn các loại cây phù hợp xử lý chì trong đất ô nhiễm tại làng Đông Mai nói riêng và ứng dụng thực vật xử lý KLN nói chung. 2. Mục tiêu đề tài • Mục tiêu tổng quát Bƣớc đầu thăm dò ở quy mô chậu vại để lựa chọn đƣợc loại cây có khả năng tích lũy, xử lý ô nhiễm chì trong đất hiệu quả nhất. Từ đó làm cơ sở đƣa ra hƣớng đề xuất loại cây thích hợp để ứng dụng rộng rãi trong xử lý ô nhiễm chì trong đất tại làng Đông Mai, tỉnh Hƣng Yên. • Mục tiêu cụ thể - Đánh giá khả năng sinh trƣởng và phát triển của bấc nhọn và chút chít quả nhỏ trong môi trƣờng đất ô nhiễm kim loại chì. - Đánh giá khả năng hấp thụ, tích lũy kim loại chì của bấc nhọn và chút chít quả nhỏ trên thân, lá để xử lý ô nhiễm. - Đề xuất loài thực vật có tính ứng dụng cao trong việc xử lý ô nhiễm chì trong đất. 3. Ý nghĩa đề tài • Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học - Nghiên cứu góp phần làm sáng tỏ khả năng sinh trƣởng, phát triển và tích lũy chì của hai loài thực vật đƣợc chọn. - Kết quả của đề tài là cơ sở đóng góp cho việc nghiên cứu, ứng dụng sử dụng thực vật xử lý ô nhiễm KLN trong đất. • Ý nghĩa trong thực tiễn 2 Đề tài là tƣ liệu tham khảo, làm cơ sở xác định tính khả thi trong việc sử dụng loại cây nào để ứng dụng rộng rãi để phục hồi đất ô nhiễm chì tại làng Đông Mai nói riêng và ở Việt Nam nói chung. 3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan về chì 1.1.1. Chì và ứng dụng của chì trong đời sống Chì (Pb) là một KLN độc hại có sẵn trong tự nhiên, đƣợc công nhận là một mối nguy hiểm cho môi trƣờng và con ngƣời [37]. Chì nguyên chất hoà tan kém, nó thƣờng có hóa trị II và đôi khi là IV. Trong nƣớc chì chủ yếu tồn tại ở dạng hoá trị II. Chì từng đƣợc sử dụng phổ biến hàng ngàn năm trƣớc do sự phân bố rộng rãi của nó, dễ chiết tách và dễ gia công. Trong công nghiệp, nó là một kim loại có ích và vẫn đang đƣợc sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, ví dụ, trong sản xuất đạn chì, sản xuất pin, công nghiệp lọc chì, và đƣợc sử dụng trong quá trình luyện bạc và vàng [37]. Ứng dụng phổ biến nhất của chì là chế tạo pin và làm tấm điện cực trong ắc quy chì – axit. Chì đƣợc sử dụng trong ngành công nghiệp xây dựng để chống nƣớc cho những tấm lợp và tấm ốp. Khả năng hấp thụ tốt tia phóng xạ và tia Rơnghen của chì khiến nó đƣợc ứng dụng rộng rãi trong các sản phẩm nhƣ tấm ngăn chống phóng xạ hạt nhân, cửa chì, kính chì X quang sử dụng trong các bệnh viện, viện nghiên cứu… Ngoài ra chì cũng đƣợc sử dụng trong nhiều sản phẩm khác, ví dụ nhƣ bột màu, sơn, hàn, kính màu, thủy tinh pha lê, đạn dƣợc, men gốm, đồ trang sức, đồ chơi và trong một số mỹ phẩm và loại thuốc truyền thống...[56]. 1.1.2. Tác động của chì tới sức khỏe cộng đồng Chì là một kim loại độc có thể gây tổn hại cho hệ thần kinh và có thể gây ra các chứng rối loạn não và máu [56]. Đối với trẻ em, mức hấp thụ chì cao gấp 3 - 4 lần so với ngƣời lớn. Hơn nữa, trẻ em trong độ tuổi tò mò, thƣờng có động tác cho tay vào mồm, vì vậy trẻ em có nguy cơ nuốt phải chì cao hơn ngƣời lớn với cùng một nguồn ô nhiễm nhƣ đất nhiễm chì, sơn chứa chì… Chì có thể gây hậu quả nghiêm trọng cho sức khỏe của trẻ em. Ở mức độ phơi nhiễm cao, chì tấn công não 4 và hệ thống thần kinh trung ƣơng gây ra tình trạng hôn mê, co giật và thậm chí tử vong [56]. Sau ngộ độc chì, trẻ vẫn có thể bị chậm phát triển, rối loạn hành vi và ngƣời ta cho rằng những ảnh hƣởng từ chì tới hệ thần kinh nhƣ vậy là không thể khôi phục. Tiếp xúc với đất ô nhiễm chì, bụi chì do tái chế pin và khai thác khoáng sản đã gây ra nhiễm độc chì hàng loạt và nhiều trƣờng hợp tử vong ở trẻ em tại Nigeria, Senegal và các nƣớc khác [56]. Chì tích tụ ở xƣơng, cản trở chuyển hóa canxi bằng cách kìm hãm sự chuyển hóa vitamin D, gây độc cả cơ quan thần kinh trung ƣơng lẫn thần kinh ngoại biên [56]. Đặc biệt, chì gây tác động mãn tính tới phát triển trí tuệ. Ngộ độc chì còn gây ra biến chứng viêm não ở trẻ em [55]. Tiếp xúc lâu ngày với chì có thể làm cho chân, tay yếu đi. Đối với phụ nữ mang thai, khi tiếp xúc với chì ở mức cao có thể bị sẩy thai, sinh non, sinh thiếu cân. Tiếp xúc lâu dài và liên tục với chì làm giảm khả năng sinh sản ở nam giới [55]. Ngoài ra, chì còn tác động lên hệ thống enzyme vận chuyển hiđro gây nên một số rối loạn cơ thể, trong đó chủ yếu là rối loạn bộ phận tạo huyết (tủy xƣơng). Tùy theo mức độ nhiễm độc có thể gây ra những tai biến, nếu nặng có thể gây tử vong [56]. Bên cạnh đó, chì còn đƣợc xem là một trong những yếu tố dẫn tới sự gia tăng nguy cơ về các bệnh tim mạch, sự xơ vữa động mạch [44]. Chì trong cơ thể đƣợc phân tán đến não, gan, thận và xƣơng. Nó đƣợc giữ lại trong răng và xƣơng rồi tích lũy theo thời gian. Chì trong xƣơng đƣợc phân tán vào máu trong quá trình mang thai và trở thành một nguồn gây phơi nhiễm cho thai nhi. Khi sinh ra trẻ có khả năng bị dị tật bẩm sinh hoặc chậm phát triển [56]. Chì không đóng bất kể một vai trò sinh lý và tham gia phản ứng sinh hóa nào trong cơ thể, ngƣỡng an toàn dành cho chì là không hề có. Mức độ tiếp xúc với chì tăng sẽ làm tăng mức độ nghiêm trọng của các triệu chứng ngộ độc chì. Thậm chí ngay cả nồng độ chì trong máu thấp là 5 µg/dL (từng là mức an toàn theo WHO) cũng có thể dẫn đến tình trạng suy giảm trí thông minh ở trẻ em, rối loạn hành vi và gây khó khăn trong quá trình học tập [56]. Bất kể một lƣợng nhỏ của chì nào cũng sẽ gây hại cho cơ thể [55]. 5 1.2. Thực trạng ô nhiễm chì trên thế giới và Việt Nam 1.2.1. Thực trạng ô nhiễm chì trên thế giới Nguồn quan trọng của ô nhiễm chì bao gồm khai thác mỏ, luyện kim, hoạt động sản xuất và tái chế chì. Bên cạnh đó, một số quốc gia vẫn tiếp tục sử dụng sơn pha chì, xăng pha chì và nhiên liệu hàng không pha chì. Hơn ba phần tƣ số lƣợng tiêu thụ chì trên toàn thế giới là để sản xuất ắc quy chì-axít cho xe có động cơ [56]. Nƣớc uống đƣợc cung cấp qua các đƣờng ống dẫn có chứa chì hoặc ống nối bằng mối hàn chì [64]. Tuy nhiên, phần lớn nguyên nhân gây ô nhiễm chì là do các hoạt động tái chế chì [56]. Đầu tháng tƣ năm 2014, bang Michigan (Mỹ) quyết định tiết kiệm ngân sách bằng cách chuyển nguồn cung cấp nƣớc cho thành phố Flint từ hồ Huron ở Detroit sang sông Flint, một dòng sông từng bị ô nhiễm rất nặng. Nƣớc sông có đặc tính ăn mòn lại không đƣợc xử lý đúng tiêu chuẩn nên khi chảy qua hệ thống đƣờng ống cũ làm từ sắt và chì ở Flint, chì đã phát tán vào trong nƣớc [64]. Tháng 2/2015, các nhà nghiên cứu tại Đại học Virginia Tech, Mỹ, tiến hành thử nghiệm tại một hộ gia đình và phát hiện hàm lƣợng chì trong nƣớc ở mức từ 200 ppb đến 13.200 ppb trong khi hàm lƣợng chì tối đa cho phép trong nƣớc uống của WHO là 10 ppb. Khi tình trạng ô nhiễm nƣớc chính thức đƣợc xác nhận, thành phố Flint bắt đầu thực hiện các giải pháp an toàn và sử dụng lại nguồn nƣớc hồ Huron, Detroit kể từ tháng 10/2015 [65]. Sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế Trung Quốc có một phần rất lớn do sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp nƣớc này, đồng thời kéo theo sự gia tăng việc tiêu thụ năng lƣợng và ô nhiễm môi trƣờng. Trong tháng 6 năm 2010, 51 trẻ em dƣới 16 tuổi ở tỉnh Giang Tô phía đông Trung Quốc đã đƣợc phát hiện có nồng độ chì trong máu vƣợt mức. Đặc biệt là trƣờng hợp một cậu bé 4 tuổi đo đƣợc lƣợng chì trong máu ở mức 36,4 µg/dL [50]. Năm 2011, chính quyền tỉnh An Huy, Trung Quốc đã đóng cửa hai nhà máy pin vì cho rằng đây là nguyên nhân gây ngộ độc chì của ngƣời dân sống ở gần đấy. Trong số những ngƣời bị ảnh hƣởng có những trẻ chỉ mới vài tháng tuổi, phát hiện nồng độ chì trong máu là 24,5 µg/dL, và các triệu chứng của nhiễm độc chì, nhƣ chán ăn và 6 mệt mỏi [36]. Trong khi đó, theo Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa dịch bệnh (CDC), ngƣỡng an toàn của chì trong máu trẻ em là 10 µg/dL (1997) và giảm xuống còn 5 µg/dL (tháng 5 năm 2012). Tức là trẻ đã bị nhiễm vƣợt ngƣỡng an toàn từ 7 – 5 lần. Theo Hiệp hội Công nghiệp pin Trung Quốc, có hơn 1.400 nhà sản xuất pin tại Trung Quốc, trong đó sản xuất đƣợc hơn 30,5 tỷ quả pin trong năm 2005 và 13,9 tỷ trong số đó đƣợc sử dụng ở Trung Quốc [38]. Công nghệ để xử lý ắc quy chì-axit ở Trung Quốc vào những năm 2005 -2008 còn lạc hậu. Có rất nhiều trƣờng hợp, pin đƣợc đổ vào các bãi chôn lấp, hoặc tồn lại trong kho do thiếu các phƣơng tiện xử lý thích hợp [38]. Chính vì vậy tình trạng ô nhiễm chì là không thể tránh khỏi. Vào khoảng năm 2000, tại thành phố Haina (Cộng hòa Dominica), có một công việc rất phổ biến của ngƣời dân là tái chế ắc- quy. Theo Liên Hiệp Quốc, ngƣời dân Haina đƣợc đánh giá là có lƣợng chì trong máu cao nhất trên Thế giới vào thời điểm đó. Và hầu nhƣ toàn bộ ngƣời dân Haina khi đó đều có dấu hiệu ngộ độc chì. Các nghiên cứu của Viện Blacksmith cho thấy rằng ít nhất 28% trẻ em cần điều trị thải độc chì ngay lập tức và 5% có nồng độ chì trong máu > 79 µg /dL, khiến các em có nguy cơ di chứng thần kinh nghiêm trọng tại thời điểm nghiên cứu [62]. Vào tháng 3 năm 2016, Malaysia đã tiến hành một loạt các nghiên cứu nhằm xác định nồng độ chì trong các loại sơn ở nƣớc này. Trong khi tiêu chuẩn an toàn về hàm lƣợng chì trong sơn ở Malaysia là không quá 90 ppm thì kết quả là 41% các mẫu sơn có hàm lƣợng chì tổng số cao hơn 600 ppm (gấp 6,6 lần tiêu chuẩn), 31% có hàm lƣợng chì trên 10.000 ppm (gấp 111 lần tiêu chuẩn). Đặc biệt mẫu có hàm lƣợng chì cao nhất lên đến 150.000 ppm (gấp 1666 lần tiêu chuẩn) [45]. Kết quả này cho thấy thực trạng đáng báo động về tình trạng sử dụng sơn chứa chì tại Malaysia. Và chỉ ra nguy cơ phơi nhiễm chì, ảnh hƣởng lớn đến sức khỏe của ngƣời dân. Tại Indonesia, tính tới năm 2016, có hơn 200 lò tái chế chì, trong đó có 71 lò với quy mô lớn ở Jakarta, nơi có hơn 20 triệu ngƣời đang sinh sống. Tại làng Pesarean (Indonesia), một ngôi làng chuyên tái chế chì, hàm lƣợng Pb trong không khí lên tới 128.672 μg/m3 gấp 55 lần so với khu vực không có hoạt động tái chế chì là 2317 μg/m3. Nồng độ Pb trong đất tại 82 điểm khảo sát tại làng Pesarean dao 7 động ở mức thấp nhất là 0 ppm và cao nhất 398.000 ppm (gấp 995 lần mức khuyến nghị của WHO). Một nửa trong số các mẫu thí nghiệm đều cao hơn mức khuyến nghị 400 ppm của WHO [28]. 1.2.2. Thực trạng ô nhiễm chì tại Việt Nam Tại Việt Nam tình trạng ô nhiễm KLN, đặc biệt là chì xuất hiện ở rất nhiều địa phƣơng với những nguyên nhân khác nhau. Việc khai khoáng các mỏ kim loại chì – kẽm [20]; nƣớc thải công nghiệp từ các nhà máy, khu công nghiệp; rác thải đô thị; lạm dụng hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu [2] và việc sản xuất pin, ắc quy và hoạt động tái chế chì. Hoạt động khai thác khoáng sản trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên đang phát triển nhanh chóng. Riêng nhóm khoáng sản kim loại có 47 mỏ và điểm quặng. Những mỏ kim loại có trữ lƣợng lớn là mỏ chì làng Hích, mỏ sắt Trại Cau, mỏ Barit – Hợp Tiến I ở Đồng Hỷ… [21]. Tuy nhiên, do sử dụng công nghệ lạc hậu, đa phần khai thác theo kiểu lộ thiên… nên đất tại các khu vực khai khoáng đều bị ô nhiễm, ảnh hƣởng trực tiếp đến chất lƣợng đất và gián tiếp ảnh hƣởng đến sức khỏe, đời sống của ngƣời dân trong khu vực. Kết quả thí nghiệm của Lƣơng Thị Thúy Vân (2012) cho thấy rõ tình trạng ô nhiễm đất tại xã Tân Long, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên [19]. Bảng 1.1. Hàm lƣợng Pb trong đất ở khu vực khai thác quặng Pb – Zn xã Tân Long – Đồng Hỷ - Thái Nguyên Ký hiệu mẫu Pb (mg/kg) TL1 0,035 TL2 13028,00 TL3 81,500 TL4 2991,50 TL5 5412,37 TL6 1535,78 TL7 6156,56 QCVN 03:2008/BTNMT 70 (Nguồn: [19]) 8 Có thể thấy hàm lƣợng Pb cao nhất lên tới 13.028 mg/kg, gấp 186 lần so với quy chuẩn Việt Nam (QCVN). Điều này cho thấy tình trạng ô nhiễm kim loại chì trong đất tại khu vực mỏ khai khoảng vô cùng nặng nề, và tất yếu sẽ ảnh hƣởng đến nguồn nƣớc và sức khỏe ngƣời dân ở khu vực lân cận. Kết quả của một nghiên cứu ở khu vực mỏ Chợ Điền, một trong những mỏ chì và kẽm lớn nhất ở tỉnh Bắc Kạn, đã chỉ ra rằng ô nhiễm Pb trong nƣớc uống và nƣớc mặt tại đó đang là một vấn đề rất đáng quan tâm khi có tới 45% các mẫu xét nghiệm có chứa Pb lên tới 0,05 mg/l gấp 5 lần so với tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) [47]. Bảng 1.2. Hàm lƣợng chì trong nƣớc uống tại khu vực mỏ Chợ Điền Loại nƣớc Hàm lƣợng Pb (mg/L) Giếng khoan 30 (0-121) Suối 12 (0-32) Giếng đào 13,5 (9-18) 1329/2002/BYT/QĐ 10 Tiêu chuẩn nƣớc uống của Mỹ 15 (USA drinking water standard) (Nguồn: [47]) Theo kết quả trên, không phải tất cả các mẫu đều nhiễm Pb nhƣng loại nƣớc nào cũng đều có mẫu nhiễm Pb. Cao nhất là tại mẫu nƣớc giếng khoan, hàm lƣợng Pb lên tới 121 mg/L, gấp 12 lần so với tiêu chuẩn của Bộ Y tế. Kết quả nghiên cứu của Đặng Thị An và các cs (2008) tại Làng Hích, Tân Long, Thái Nguyên cũng cho thấy tình trạng ô nhiễm chì tại khu vực này [1]. 9 Bảng 1.3. Hàm lƣợng chì trong đất tại Làng Hích STT Địa điểm Hàm lƣợng Pb so với trọng lƣợng khô (ppm) 1 Bãi thải mới 5300 – 9200 2 Khu đất giáp bãi thải mới 164 – 904 3 Vƣờn nhà dân gần bãi thải mới 27,9 – 35,8 4 Bãi thải cũ 1100 – 1300 5 Ruộng lúa giáp bãi thải cũ 1271 – 3953 6 Vƣờn nhà dân gần bãi thải cũ 230 – 360 TCVN 7209 – 2002 70 (Nguồn: [1]) Theo kết quả nghiên cứu trên, tất cả các mẫu đất tại làng Hích đều nhiễm chì. Cao nhất là ở khu vực bãi thải mới, gấp 131 lần TCVN. Phần đất duy nhất trong giới hạn cho phép là đất vƣờn nhà dân gần bãi thải mới. Điều này có lẽ do tại thời điểm đo, bãi thải mới hoạt động chƣa đủ lâu khiến lƣợng chì ô nhiễm chƣa có khả năng phát tán rộng. Các nhà máy sản xuất pin, ắc-quy cũng là một nguồn gây ô nhiễm chì. Trong một nghiên cứu của Diệp Thị Mỹ Hạnh (2007) đã xác định hàm lƣợng chì trong đất xung quanh đƣờng cống thoát nƣớc thải của nhà máy pin ắc-quy Đồng Nai. Kết quả phân tích cho thấy hàm lƣợng chì trong đất ở khu vực này lên tới 10.900 mg/kg [6]. So với hàm lƣợng chì cho phép trong đất công nghiệp là 300 mg/kg (theo QCVN 03-MT:2015/BTNMT) thì mẫu đất ở khu vực nhà máy pin này có hàm lƣợng chì cao gấp 36 lần. Một nguồn gây ô nhiễm chì khác đó là từ việc tái chế chì. Điển hình ở đây chính là làng nghề tái chế chì Đông Mai. Theo kết quả nghiên cứu của Takashi Fujimori và các c.s (2016) ở làng Đông Mai vào năm 2013, 98% các mẫu đất đều có hàm lƣợng chì vƣợt quá tiêu chuẩn của Việt Nam. 95% các mẫu có hàm lƣợng trên 500 mg/kg và 35% các mẫu có hàm lƣợng trên 2000mg/kg. Năm 2011, kiểm tra hàm lƣợng chì trong máu của 93 ngƣời dân làng Đông Mai (trong đó có 23 trẻ em) 10 cho thấy hàm lƣợng Pb trong khoảng 14 -122 µg/dL [34] cao hơn gấp 12 lần so với mức khuyến nghị của WHO. 1.3. Các phƣơng pháp xử lý ô nhiễm chì trong đất 1.3.1. Phương pháp hóa học 1.3.1.1. Phương pháp rửa đất Phƣơng pháp lọc, rửa đất bị ô nhiễm sử dụng nƣớc, chất phản ứng, và các dung dịch hoặc các loại khí khác. Dựa vào trao đổi ion, kết tủa, hấp phụ, các KLN từ đất đi vào pha lỏng [54]. Dung dịch làm sạch đất có thể trung tính hoặc chứa các yếu tố hoạt tính bề mặt. Các chất thƣờng dùng trong các dung dịch làm sạch đất là HCl, EDTA, HNO3 và CaCl2 [24]. Tuy nhiên việc sử dụng EDTA thƣờng rất tốn kém và có thể gây ô nhiễm thứ cấp vì thế ngƣời ta sử dụng một axit hữu cơ khác là EDDS (ethylenediaminedisuccinic acid) để rửa đất ô nhiễm với nồng độ Pb = 1350 mg/kg [39]. Quá trình này sẽ làm giảm nồng độ kim loại trong đất và tạo ra một dịch lỏng với nồng độ kim loại cao để tiếp tục xử lý. 1.3.1.2. Phương pháp cố định hóa học Phƣơng pháp cố định hóa học (chemiscal fixation) là thêm thuốc thử hoặc vật liệu vào trong đất bị ô nhiễm để khiến các KLN trở nên không hòa tan hoặc tính di động thấp, theo đó làm giảm sự di chuyển của các KLN vào nƣớc, thực vật và môi trƣờng khác để phục hồi đất [61]. Phƣơng pháp này phù hợp với đất ô nhiễm với nồng độ thấp KLN, tuy nhiên nó có thể làm thay đổi cấu trúc đất tại một số nơi và gây ảnh hƣởng đến các vi sinh vật trong đất [60]. 1.3.1.3. Kỹ thuật thủy tinh hóa Nguyên tắc của phƣơng pháp này là nung chảy đất ở nhiệt độ 1400 – 2000oC đồng thời xử lý các chất hữu cơ bị bay hơi và phân hủy. Hơi nƣớc, các chất khí đƣợc thu bằng hệ thống xử lý khí thải. Những chất rắn bị nóng chảy sau khi làm nguội sẽ ở dạng tinh thể thủy tinh đồng thời ―khóa‖ các KLN ở bên trong [60]. Theo nghiên cứu, loại thủy tinh này bền vững gấp 10 lần so với bê tông. Nhìn chung, công nghệ này có hiệu quả cao trong việc loại bỏ KLN, tuy nhiên phức tạp, cần quá nhiều năng lƣợng để nung chảy và tốn kém, khó ứng dụng rộng rãi [33]. 11