Đánh giá hàm lượng kim loại nặng (As, Cd, Pb, Cu, Zn) trong môi trường đất tại làng nghề đúc nhôm, chì Văn Môn – Yên Phong - Bắc Ninh

PHẦN 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Đất là một thành phần quan trọng của môi trường, là một tài nguyên vô giá mà tự nhiên đã ban tặng cho con người. Đất là tư liệu sản xuất đặc biệt, là đối tượng lao động độc đáo, là một yếu tố cấu thành của hệ sinh thái Trái Đất. Trên quan điểm sinh thái học, đất là một tài nguyên tái tạo, là vật mang của nhiều hệ sinh thái khác trên trái đất. Với sức ép ngày càng tăng về dân số đã kéo theo sự phát triển mạnh về công nghiệp, đô thị hoá, việc làm và giao thông, làm cho tài nguyên đất bị khai thác mạnh và sự suy thoái môi trường ngày càng trở nên nghiêm trọng. Con người tác động vào đất cũng chính là tác động vào các hệ sinh thái mà đất “mang” trên mình nó. Như vậy, tuỳ thuộc vào phương thức đối xử của con người đối với đất mà đất có thể phát triển theo chiều hướng tốt và cũng có thể phát triển theo chiều hướng xấu. Cho nên việc bảo vệ môi trường đất, duy trì sức sản xuất lâu dài của đất là một trong những chiến lược quan trọng của nước ta trong việc sử dụng hợp lý và lâu bền các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Ngày nay, Việt Nam trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước nói chung, khu vực nông thôn nói riêng, các làng nghề có tác dụng rất lớn đối với sự chuyển đổi cơ cấu kinh tế, tạo việc làm và tăng thu nhập cho người dân lao động. Chỉ riêng các tỉnh đồng bằng sông Hồng đã có 203 làng nghề truyền thống được khôi phục và phát triển, đồng thời có tới 523 làng nghề mới được hình thành trong thời gian gần đây. Nhưng sự phát triển các làng nghề trong thời gian qua còn mang tính tự phát, tình trạng ô nhiễm môi trường trong các làng nghề và các cơ sở sản xuất tại nông thôn ngày càng gia tăng. Tỉnh Bắc Ninh với 61 làng nghề trong đó có làng nghề đúc nhôm, chì Văn Môn có nhiều loại hình sản phẩm phong phú, đa dạng, với hình thức sản xuất linh hoạt đã tạo ra một lượng lớn hàng hoá, giải quyết công ăn việc làm và mang lại thu nhập cho người dân, góp phần phát triển kinh tế xã hội của xã Văn Môn nói riêng và của tỉnh Bắc Ninh nói chung. Tuy vậy, làng nghề Văn Môn cũng có những đặc trưng chung đối với các làng nghề khác như sự phát triển của làng nghề còn mang tính tự phát, không có quy hoạch, trình độ công nghệ còn thấp, lao động giản đơn, chưa được đào tạo đầy đủ cơ bản, chủ yếu dựa vào kinh nghiệm. Ý thức bảo vệ môi trường của dân làng nghề chưa cao, sản xuất chạy theo lợi nhuận và kinh tế, bất chấp độc hại, nguy hiểm gây ô nhiễm môi trường, thiếu các chính sách đồng bộ từ các cơ quan quản lý trung ương tới địa phương về hỗ trợ sản xuất và quản lý môi trường tại làng nghề. Tất cả các mặt hạn chế nêu trên đã tác động không chỉ tới sự phát triển chung của làng nghề mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất lượng môi trường và sức khoẻ cộng đồng. Mặt khác, do sản xuất quy mô nhỏ nằm rải rác trên khắp địa bàn xã đã tạo nên những nguồn thải nhỏ, khó tập trung và hầu như chưa được xử lý nên đã tác động tới môi trường đất toàn vùng. Vì vậy, để góp thêm tư liệu phân tích đánh giá hiện trạng môi trường đất ở các làng nghề tại tỉnh Bắc Ninh, chúng tôi tiến hành đề tài: “Đánh giá hàm lượng kim loại nặng (As, Cd, Pb, Cu, Zn) trong môi trường đất tại làng nghề đúc nhôm, chì Văn Môn – Yên Phong - Bắc Ninh”. 1.2. MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 1.2.1. Mục đích của đề tài - Xác định hàm lượng các kim loại nặng tổng số (As, Cd, Cu, Pb, Zn) trong môi trường đất tại làng nghề đúc nhôm, chì Văn Môn – Yên Phong - Bắc Ninh. - Đánh giá hiện trạng hàm lượng kim loại nặng trong đất tại Văn Môn. 1.2.2. Ý nghĩa của đề tài - Khuyến nghị cho UBND xã Văn Môn về tình trạng ô nhiễm kim loại nặng (KLN) trong môi trường đất từ đó xã có giải pháp hợp lý để xử lý chất thải rắn, chất thải lỏng. - Nâng cao nhận thức cho những người trực tiếp có liên quan đến sản xuất của làng nghề, cũng như tăng thêm vốn hiểu biết về phòng ngừa ô nhiễm môi trường trong các hoạt động sản xuất và đời sống sinh hoạt của nhân dân. - Góp phần tích cực vào việc bảo vệ sức khoẻ cộng đồng. - Góp phần nâng cao hiệu quả quản lý chất thải cho xã Văn Môn nói riêng và cho tỉnh Bắc Ninh nói chung, để thực hiện chỉ thị và quy chế quản lý chất thải của Chính phủ đã ban hành. PHẦN 2 TỔNG QUAN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1. KIM LOẠI NẶNG (KLN) VÀ CÁC DẠNG TỒN TẠI CỦA KLN TRONG ĐẤT, NGUỒN GỐC PHÁT SINH 2.1.1. Kim loại nặng và các dạng tồn tại của kim loại nặng trong đất Thuật ngữ KLN nhằm nói tới bất cứ một nguyên tố nào có khối lượng riêng lớn (d > 5 g/cm3) và thể hiện độc tính ở nồng độ thấp. Tuy nhiên, độ độc của KLN còn phụ thuộc vào các dạng tồn tại của chúng ở trong đất.[7] Khi nghiên cứu sự tích luỹ của KLN trong đất mà chỉ xem xét hàm lượng tổng số thì chưa thể đánh giá đúng độ độc của chúng đối với cây trồng cũng như chiều hướng biến đổi của chúng ở trong đất [7]. Chúng có thể tồn tại ở nhiều dạng khác nhau nhưng chủ yếu ở các dạng sau đây: dạng linh động, liên kết với hữu cơ, liên kết với gốc cacbonat, với oxit sắt, với oxit mangan.[7] - Dạng linh động: Các kim loại nặng được hấp phụ trên bề mặt các hạt đất (hạt sét, các oxit sắt và oxit mangan bị solvat hoá, các axit mùn). Đây là dạng mà cây trồng dễ hấp thu trong quá trình hút dinh dưỡng và nước vào cơ thể. - Dạng liên kết cacbonat: Các kim loại nặng tồn tại dưới dạng các muối cacbonat (CO32-) trong đất. Sự tồn tại và liên kết của các dạng này phụ thuộc rất nhiều vào pH của đất cũng như lượng cacbonat trong đất. - Dạng liên kết oxit sắt, oxit mangan: Dạng này dễ hình thành do các oxit sắt và oxit mangan tồn tại trong đất như kết von đá ong, vật liệu gắn kết giữa các hạt đất. Các oxit này là những chất loại bỏ rất tốt các KLN nhờ quá trình nhiệt động học không ổn định dưới điều kiện khử. - Dạng liên kết với chất hữu cơ: KLN liên kết với các chất hữu cơ khác nhau trong đất như : sinh vật đất, sản phẩm phân giải của chất hữu cơ, chất hữu cơ bao phủ bên ngoài hạt đất,…Do đặc tính tạo phức và peptiz hoá của các chất hữu cơ làm cho các kim loại tích luỹ lại trong đất (các chất hữu cơ bị oxy hoá, phân giải dẫn đến sự giải phóng các kim loại nặng vào đất). - Dạng còn lại: Bao gồm các KLN nằm trong cấu trúc tinh thể của các khoáng vật nguyên sinh và thứ sinh. Dạng này rất khó giải phóng ra môi trường dưới các điều kiện tự nhiên bình thường. Do tác dụng của các quá trình phong hoá, đặc biệt là phong hoá hoá học và phong hoá sinh học mà các KLN dần dần được giải phóng ra môi trường đất. 2.1.2. Nguồn gốc phát sinh kim loại nặng trong môi trường đất Kim loại trong đất ban đầu một phần được sinh ra từ các quá trình hoạt động địa hoá của khoáng vật mẹ và đi vào đất thông qua quá trình phong hoá hoá học. Tuy nhiên, với quá trình phong hoá hoá học thì lượng kim loại đi vào đất là không đáng kể mà chủ yếu kim loại đi vào đất là do các hoạt động sản xuất của con người [8]. Các hoạt động đó bao gồm: - Hoạt động sản xuất công nghiệp + Công nghiệp nhựa: Co, Cr, Cd, Hg + Công nghiệp dệt: Zn, Al, Ti, Sn + Công nghiệp sản xuất vi mạch: Cu, Ni, Cd, Zn, Sb + Bảo quản gỗ: Cu, Cr, As + Mỹ nghệ: Pb, Ni, Cr - Hoạt động sản xuất nông nghiệp + Sử dụng phân bón hoá học: As, Cd, Mn, U, V và Zn trong một số phân phốt phát. + Sử dụng phân chuồng: As, Cu, As, Zn + Sử dụng hoá chất bảo vệ thực vật: Cu, Mn và Zn trong thuốc trừ nấm, As và Pb trong thuốc sử dụng đối với cây ăn quả. + Nước tưới: có thể thải ra Cd, Pb, Se - Hoạt động khai khoáng quặng chứa kim loại + Đào, xới và cặn thải - nhiễm bẩn thông qua phong hoá, xói mòn do gió thải ra As, Cd, Hg, Pb. Cặn thải khếch tán do sông - trầm tích trên đất do lũ, nạo vét sông…thải ra As, Cd, Hg, Pb. + Vận chuyển trong quá trình tuyển quặng - vận chuyển theo gió lên trên đất thải ra As, Cd, Hg, Pb. Khai khoáng - nhiễm bẩn do bụi thải ra As, Cd, Hg, Pb, Sb, Se. + Công nghiệp sắt thép: Cu, Ni, Pb - Do trầm tích từ không khí + Nguồn từ đô thị và khu công nghiệp, bao gồm chất thải, thiêu huỷ cây trồng : Cd, Cu, Pb, Sn, Hg, V. + Công nghiệp luyện kim: As, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb + Khói linh động: Mo, Pb cùng với Br, Cl và V + Đốt cháy xăng, dầu (bao gồm các trạm xăng): As, Pb, Sb, Se, U, V, Zn và Cd - Kim loại từ rác thải + Bùn cặn: Cd, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, V, Zn + Rửa trôi từ đất: As, Cd, Fe, Pb + Phế thải: Cd, Cr, Cu, Pb, Zn + Đốt rác, bụi than: Cu và Pb Dựa vào nguồn gốc phát sinh kim loại trong môi trường đất ở trên, ta có thể thấy rằng, lượng kim loại nặng trong môi trường đất của làng nghề Văn Môn có được ngoài do hoạt động phong hoá hoá học của quá trình hoạt động địa hoá của khoáng vật mẹ, còn do hoạt động sản xuất nông nghiệp và hoạt động sản xuất làng nghề mà chủ yếu là từ phế thải của làng nghề gây nên. Nguyên nhân chủ yếu là từ phế thải của làng nghề đổ ra môi trường. Chính vì vậy, vấn đề cấp bách hiện nay của xã Văn Môn nói riêng và của tỉnh Bắc Ninh nói chung là phải tìm ra cách quản lý và xử lý lượng phế thải do hoạt động sản suất làng nghề thải ra môi trường phù hợp với điều kiện thực tế của xã Văn Môn và của tỉnh Bắc Ninh. 2.2. SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA KIM LOẠI NẶNG TỚI CÂY TRỒNG VÀ SỨC KHOẺ CON NGƯỜI Ngày nay, với tốc độ phát triển mạnh mẽ của công nghiệp và hình thành nhiều thành phố lớn, vấn đề ô nhiễm ngày càng trở nên nghiêm trọng. Khói từ nhà máy, từ hoạt động giao thông làm ô nhiễm bầu khí quyển. Nước thải từ các nhà máy, khu dân cư làm ô nhiễm nguồn nước. Phế thải từ các khu công nghiệp, các làng nghề và việc sử dụng phân bón hoá học, bùn thải, thuốc bảo vệ thực vật trong nông nghiệp làm ô nhiễm nghiêm trọng nguồn tài nguyên đất. Tất cả những nguồn gây ô nhiễm này đều là nguyên nhân của sự tích tụ quá mức hàm lượng KLN trong đất và nước.[7] Với sự tích tụ quá mức lượng KLN trong môi trường đất đã làm cho thảm thực vật trên mặt đất bị mất đi, nhiều loài không thể sống được ở những vùng đất chứa lượng KLN quá cao. Đất giảm lượng tích luỹ mùn và trở nên chặt hơn, nghèo dinh dưỡng hơn. Những cây có thể mọc được ở những vùng đất chứa lượng KLN cao thì ngay trong bản thân chúng cũng sẽ chứa lượng KLN nhất định, và lượng KLN nhất định này cao hơn mức bình thường mà chúng có được do chúng hút các chất dinh dưỡng trong đất. Các KLN tích luỹ trong đất từ đó đi vào nông sản, thực phẩm và theo chuỗi thức ăn KLN trong đất sẽ được tích tụ trong thực vật và vào cơ thể con người. Nếu cơ thể con người tích tụ lượng KLN càng lớn sẽ gây ra nhiều loại bệnh nguy hiểm ảnh hưởng tới sức khoẻ, và tính mạng của con người.[21] Tính độc của một số KLN tồn dư trong rau và trong cơ thể con người: * Tính độc của kẽm (Zn) - Đối với cây trồng: Sự dư thừa Zn gây độc đối với cây trồng khi Zn tích tụ trong đất quá cao. Dư thừa Zn cũng gây ra bệnh mất diệp lục. Sự tích tụ Zn trong cây quá nhiều gây một số mối liên hệ đến mức dư lượng Zn trong cơ thể người và góp phần phát triển thêm sự tích tụ Zn trong môi trường mà đặc biệt là môi trường đất.[1, 21] - Đối với con người: Zn là dinh dưỡng thiết yếu và nó sẽ gây ra các chứng bệnh nếu thiếu hụt cũng như dư thừa. Trong cơ thể con người, Zn thường tích tụ chủ yếu ở trong gan, là bộ phận tích tụ chính của các nguyên tố vi lượng trong cơ thể, khoảng 2 g Zn được thận lọc mỗi ngày. Zn còn có khả năng gây ung thư đột biến, gây ngộ độc thần kinh, sự nhạy cảm, sự sinh sản, gây độc đến hệ miễn nhiễm. Sự thiếu hụt Zn trong cơ thể gây ra các triệu chứng như bệnh liệt dương, teo tinh hoàn, mù màu, viêm da, bệnh về gan và một số triệu chứng khác.[1, 21] * Tính độc của đồng (Cu) - Đối với cây trồng: Theo kết quả nghiên cứu của nhiều công trình cho thấy Cu có vai trò rất quan trọng đối với phát triển của cây trồng. Cây trồng thiếu Cu thường có tỷ lệ quang hợp bất thường, điều này cho thấy Cu có liên quan đến mức phản ứng oxit hoá của cây. Trong cây thiếu chất Cu thì quá trình oxit hoá Acid Ascorbic bị chậm, Cu hình 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 ra những biểu hiện ngộ độc mà chúng có thể dẫn tới tình trạng cây chết . Lý do của việc này là do dùng thuốc diệt nấm, thuốc trừ sâu, đã khiến cho chất liệu Cu bị cặn lại trong đất từ năm này qua năm khác, ngay cả bón phân Sulfat Cu cũng gây tác hại tương tự.[1, 21] - Đối với con người: Nguyên liệu dẫn đến ngộ độc Cu của con người có thể do uống nước qua hệ thống dẫn nước bằng Cu, ăn thực phẩm có chứa lượng Cu cao như Chocolate, nho, nấm, tôm,…, bơi trong các hồ bơi có sử dụng thuốc diệt tảo (Algaecides) có chứa Cu để làm vệ sinh hồ, uống bia hay rượu. Cu là một chất độc đối với động vật: Đối với người 1 g/kg thể trọng đã gây tử vong, từ 60 – 100 mg/1kg gây buồn nôn. Cu ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ do 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.[1, 21] * Tính độc của Cadmium (Cd) - Đối với cây trồng: Rau diếp, cần tây, củ cải, cải bắp có xu hướng tích luỹ Cd khá cao, trong khi đó củ khoai tây, bắp, đậu tròn, đậu dài được tích luỹ một số lượng Cd nhiều nhất trong các loại thực phẩm, lá cà chua được tìm thấy tích luỹ Cd khoảng 70 lần so với lá cà rốt trong cùng biện pháp trồng trọt giống nhau. Trong các cây, Cd tập trung cao trong các rễ cây hơn các bộ phận khác ở các loài yến mạch, đậu nành, cỏ, hạt bắp, cà chua, nhưng các loài này sẽ không phát hiện được khi tích lũy Cd ở rễ cây. Tuy nhiên, trong rau diếp, cà rốt, cây thuốc lá, khoai tây, Cd được chứa nhiều nhất trong lá. Trong cây đậu nành, 2 % Cd được tích luỹ hiện diện trong lá và 8 % ở chồi. Cd trong mô cây thực phẩm là một yếu tố quan trọng trong việc giải quyết sự tích luỹ chất Cd trong cơ thể con người. Sự tập trung Cd trong mô thực vật có thể gây ra thông tin sai lệch của quần thể.[1, 21] - Đối với con người: Cd trong môi trường thường không độc hại nhiều nhưng nguy hại chính đối với sức khoẻ con người từ Cd là: sự tích tụ mãn tính của nó ở trong thận. Ở đây, nó có thể gây ra rối loạn chức năng nếu tập trung ở trong thận lên trên 200 mg/kg trọng lượng tươi. Thức ăn là con đường chính mà Cd đi vào cơ thể, nhưng việc hút thuốc lá cũng là nguồn ô nhiễm KLN, những người hút thuốc lá có thể thấm vào cơ thể lượng Cd dư thừa từ 20 – 35 μgCd/ngày. Cd đã được tìm thấy trong Protein mà thường ở trong các khối của cơ thể và những Protein này có thể tìm thấy trong nấm, đậu nành, lúa mì, cải bắp và trong một số loại thực vật khác. Cd là một KLN có hại, nó vào cơ thể qua thực phẩm và nước uống, Cd dễ dàng chuyển từ đất lên rau xanh và bám chặt ở đó. Khi xâm nhập vào cơ thể Cd sẽ phá huỷ thận. Nhiều công trình cho thấy Cd gây chứng bệnh loãng xương, nứt xương, sự hiện diện của Cd trong cơ thể sẽ khiến việc cố định Ca trở nên khó khăn. Những tổn thương về xương làm cho người bị nhiễm độc đau đớn ở vùng xương chậu và hai chân. Ngoài ra, tỷ lệ ung thư tiền liệt tuyến và ung thư phổi cũng khá lớn ở nhóm người thường xuyên tiếp xúc với nhóm chất độc này.[1, 21] * Tính độc của Arsenic (As) - Đối với cây trồng: Arsenic được nhiều người biết đến do tính độc của một số hợp chất có trong nó. Sự hấp thụ As của nhiều cây trồng trên đất liền không quá lớn, thậm chí ở trên đất trồng tương đối nhiều As, cây trồng thường không chứa lượng As gây nguy hiểm. As khác hẳn một số KLN bình thường vì đa số các hợp chất As hữu cơ ít độc hơn các As vô cơ. Lượng As trong các cây có thể ăn được thường rất ít. Sự có mặt của As trong đất trồng trở nên chua hơn, nồng độ pH < 5 khi có sự kết hợp giữa các loại nguyên tố khác nhau như Fe, Al. Chất độc ảnh hưởng từ As làm giảm đột ngột sự chuyển động trong nước hay làm đổi màu của lá kéo theo sự chết lá cây, hạt giống thì ngừng phát triển. Cây đậu và những cây họ Đậu rất nhạy cảm đối với độc tố As.[1, 21] - Đối với con người: Khi lượng độc tố As vượt quá ngưỡng, nhất là trong thực vật, rau sẽ ảnh hưởng đến sức khoẻ con người, nhiều hơn sẽ gây ngộ độc. Nhiễm độc As trong thời gian dài làm tăng nguy cơ gây ung thư bàng quang, thận, gan, phổi. As còn gây ra những chứng bệnh tim mạch như cao huyết áp, tăng nhịp tim và các vấn đề thần kinh. Đặc biệt khi uống nước có nhiễm As cao trong thời gian dài sẽ gây hội ứng đen da và ung thư da. [1, 21] * Tính độc của chì (Pb) - Đối với cây trồng: Sự dư thừa Pb cũng sẽ gây độc cho cây trồng khi hàm lượng Pb trong đất quá cao. - Đối với con người: Khi ăn phải một lượng Pb 25 – 30 g, nạn nhân thoạt tiên có thể thấy vị ngọt rồi chát, nghẹn ở cổ, nôn ra chất trắng, đau bụng dữ dội, mạch yếu, tê chân tay, co giật và tử vong. Khi cơ thể tích luỹ một lượng Pb đáng kể sẽ dần dần xuất hiện các biểu hiện nhiễm độc như hơi thở hôi, sưng lợi với viền đen ở lợi, da vàng, đau bụng dữ dội, táo bón, đau khớp xương, bại liệt chi trên, mạch yếu, nước tiểu ít, thường gây sảy thai ở phụ nữ có thai.[1, 21] 2.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 2.3.1. Tình hình nghiên cứu kim loại nặng trong đất trên thế giới Việc nghiên cứu KLN trong môi trường đất ở trên thế giới đã được tiến hành từ rất sớm. Năm 1964, Alter Mitchell đã tiến hành nghiên cứu và phân tích hàm lượng một số KLN trong một số loại đất đá (xem bảng 1).[8] Bảng 1. Hàm lượng của một số kim loại nặng trong một số loại đất đá Đơn vị: mg/kg Nguyên tố  Đá măcma  Đá trầm tích    Siêu bazơ (Serpentine)  Bazơ (Basalt)  Axit (Granite)  Đá vôi  Đá cát kết  Đá phân lớp   Cr  2.000-2.980  200  4  10-11  35  90-100   Mn  1.040-1.300  1.500-2.200  400-500  620-1.100  4-60  850   Co  110-150  35-50  1  0,1-4  0,3  19-20   Ni  2.000  150  0,5  7-12  2-9  68-76   Cu  10-42  90-100  10-13  5,5-15  30  39-50   Zn  50-58  100  40-52  20-25  16-30  10-120   Cd  0,12  0,13-0,2  0,09-0,2  0,028-0,1  0,05  0,2   Sn  0,5  1-1,5  3-3,5  0,5-4  0,5  4-6   Hg  0,004  0,01-0,08  0,08  0,05-0,16  0,03-0,29  0,18-0,5   Pb  0,1-0,4  3-5  20-24  5,7-7  8-10  20-23   (Nguồn: Alter Mitchell, 1964 [8]) Dựa vào bảng 1 ta thấy tuỳ từng loại đá mà hàm lượng kim loại chứa trong chúng là khác nhau. Thông thường hàm lượng kim loại hình thành trong đá macma lớn hơn trong đá trầm tích. Hàm lượng KLN trong đất được tích luỹ ngoài quá trình phong hoá tại chỗ của các khoáng vật và đá mẹ, còn do các hoạt động sản suất của con người mang lại, mà nguyên nhân này là chủ yếu. Vì vậy, năm 1982 Galloway và Freedmas đã tiến hành nghiên cứu sự phát thải toàn cầu của một số nguyên tố KLN do tự nhiên và do nhân tạo (bảng 2).[10] Bảng 2. Sự phát thải toàn cầu của một số nguyên tố kim loại nặng Đơn vị: 108 g/năm Nguyên tố  Tự nhiên  Nhân tạo   Sb  9,8  380   As  28  780   Cd  2,9  55   Cr  580  940   Co  70  44   Cu  190  2,600   Pb  59  20,000   Mn  6,100  3,200   Hg  0,4  110   Mo  11  510   Ni  280  980   Se  4,1  140   Ag  0,6  50   Sn  52  430   V  650  2,100   Zn  360  8,400   (Nguồn: Galloway & Freedmas, 1982 [10]) Theo Thomas (1986), các nguyên tố KLN như: Cu, Zn, Cd, Hg, Cr, As,…thường chứa trong phế thải của các nhà máy luyện kim màu, sản suất ô tô. Cũng theo Thomas khi nước thải chứa 13 mg Cu/l, 10 mg Pb/l, 1 mg Zn/l sẽ gây ô nhiễm đất nghiêm trọng. Ở một số nước như Đan Mạch, Nhật Bản, Anh, Ailen hàm lượng Pb cao hơn 100 mg/kg đã phản ánh tình trạng ô nhiễm Pb nghiêm trọng [29]. Ở nước Anh, kết quả điều tra môi trường đất của 53 thành phố, thị xã về các KLN đặc biệt là các KLN như Pb, Zn, Cu, Ni cho thấy: các KLN trên thường có nhiều ở khu vực khai thác mỏ, và có hàm lượng Pb tổng số vượt trên 200 ppm, ở nhiều vùng công nghiệp đã vượt quá 500 ppm.[5] Các chất thải từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, khai khoáng…đã làm ô nhiễm không chỉ môi trường đất mà còn làm ô nhiễm môi trường nước ở các con sông, biển. Theo Setevenson (1986), nếu hàng năm có 20 tấn bùn được đổ ra trên 1 ha đất và sau 20 năm dung dịch đất sẽ có khoảng 8 ppm Zn, và 5 ppm Cd [2]. Phân tích các mẫu bùn cống rãnh người ta thu được kết quả KLN ở bảng 3. Bảng 3. Trị số trung bình kim loại nặng trong bùn cống rãnh thành phố Đơn vị: ppm Bùn cống rãnh  Al  Fe  Mn  Cu  Zn  Pb  Ni  Cd  Cr  Hg   Bùn cống rãnh thành phố  7280  2370  150  565  2220  520  100  28  1040  5   Bùn nhà máy dệt  -  -  -  394  864  129  63  4  2490  -   Bùn nhà máy rượu  -  -  -  81  255  29  18  2  117  -   Bùn nhà máy chế biến gỗ  -  -  -  53  122  42  119  2  81  -   Bùn cống rãnh ở Anh  -  -  -  800  3000  700  80  -  250  -   (Nguồn: Tan et al., 1971; Wild, 1993) Đất bị ô nhiễm KLN làm giảm năng suất cây trồng ảnh hưởng đến nông sản dẫn tới tác động xấu đến sức khoẻ con người. Vì vậy, nhiều nước trên thế giới đã quy định mức ô nhiễm KLN (bảng 4). Do đó việc đánh giá và phân loại ô nhiễm đất bởi KLN rất quan trọng trong việc bảo vệ nguồn tài nguyên này cũng như bảo vệ sức khoẻ cộng đồng.[9] Bảng 4. Hàm lượng tối đa cho phép (MAC) của các kim loại nặng được xem là độc đối với thực vật trong đất nông nghiệp Đơn vị: mg/kg Nguyên tố  Áo  Canada  Balan  Nhật  Anh  Đức   Cu  100  100  100  125  50  50   Zn  300  400  300  250  150  300   Pb  100  200  100  400  50  500   (Nguồn: Kabata- Pendias, 1992 [9]) 2.3.2. Tình hình nghiên cứu kim loại nặng trong đất ở Việt Nam Ở Việt Nam đã có những nghiên cứu bước đầu về KLN trong đất, và đã chỉ ra rằng hàm lượng của các nguyên tố KLN (Cu, Pb, Zn, Cd,…) trong đất phụ thuộc nhiều vào nguồn gốc đá mẹ và mẫu chất hình thành nên các loại đất đó. Các tác giả Trần Công Tấu và Trần Công Khánh (1998) đã công bố hàm lượng KLN dạng tổng số và dễ tiêu ở tầng đất mặt 0 – 20 cm của một số loại đất đã đưa ra 7 độc tố (Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn) tập trung chủ yếu ở hai loại đất chính ở Việt Nam (bảng 5), trong đó đất feralit phát triển trên đá bazan có hàm lượng các nguyên tố trên (trừ Pb) cao nhất.[14] Bảng 5. Hàm lượng kim loại nặng ở tầng đất mặt trong một số loại đất ở Việt Nam Đơn vị: mg/kg Loại đất  Dạng  Co  Cr  Fe  Mn  Ni  Pb  Zn   Đất Feralit phát triển trên đá bazan  TS  59,5  257,6  125091  1192  227,1  9,0  81,0    DĐ  0,46  <0,36  <0,83  55,5  0,96  <0,51  <0,51   Đất phù sa vùng ĐBSCL  TS  6,1  30,8  17924  239  18,6  29,1  36,2    DĐ  0,52  <0,36  1,45  134,7  <0,57  <0,51  1,1   Đất phù sa vùng ĐBSH  TS  13,6  43,2  42280  227  34,9  37,1  86,7    DĐ  0,24  <0,36  <0,83  43,8  <0,57  0,29  0,6   Đất xám phát triển trên Granit miền Trung  TS  1,2  9,9  5848  26,0  2,6  9,3  11,6    DĐ  <0,1  <0,36  <2,83  0,42  0,62  <0,51  <0,51   Đất phèn  TS  1,9  25,9  8823  26,0  12,4  23,4  21,4    DĐ  0,48  <0,36  19,8  14,5  1,14  <0,51  4,89   (Nguồn: Trần Công Tấu & Trần Công Khánh, 1998 [14]) Ghi chú: TS: Tổng số DĐ: Di động Nghiên cứu của tác giả Lê Đức (1998) cũng chỉ ra rằng hàm lượng KLN trong các loại đất khác nhau có giá trị thành phần nguyên tố khác nhau phụ thuộc vào nguồn gốc đá mẹ. Trong đất Ferrasols phát triển trên đá vôi hàm lượng các nguyên tố Cu, Mn, Mo tương ứng đạt: 52 mg/kg; 827 mg/kg; 2,51 mg/kg. Trên đất Ferrasols có nguồn gốc Gnai thì hàm lượng của Cu và Mn có xu hướng ít hơn, tương ứng hàm lượng các nguyên tố này trong đất là 28 mg/kg và 758 mg/kg.[3] Các kết luận tương tự cũng được Hồ Thị Lam Trà và Kazuhiko Egashira (2001) đưa ra khi nghiên cứu hàm lượng các KLN của nhiều loại đất khác nhau (bảng 6). Theo tác giả, đất phát triển trên đá vôi có hàm lượng Cu và Zn khá cao: 106 mg/kg và 53 mg/kg nhưng lại thấp ở đất phát triển trên đá cát: 16 mg/kg và 32 mg/kg. Hàm lượng Pb ở mức trung bình và Cd có hàm lượng thấp ở tất cả các loại đá.[27] Bảng 6. Hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp ở một số vùng của Việt Nam Đơn vị: mg/kg Địa điểm  Đá mẹ và mẫu chất  Cây trồng  Cu  Pb  Zn  Cd   Hải Phòng  Phù sa  Lúa  24  33  89  0,09   Hà Nội  Phù sa  Lúa – rau  22  24  159  0,09   Hà Giang  Phù sa  Lúa  24  21  57  0,05   Bắc Giang  Đá vôi  Cây ăn quả  16  19  32  0,07   Sơn La  Đá vôi  Cây ăn quả  58  27  144  0,04   Ninh Bình  Đá vôi  Mía  106  33  153  0,02   Nghệ An  Đá bazan  Cao su  47  24  159  0,02   Đắc Lắc  Đá bazan  Lúa  90  10  124  0,08   Gia Lai  Đá bazan  Cao su  83  11  105  -   Lâm Đồng  Đá bazan  Cà phê  49  11  80  -   (Nguồn: Hồ Thị Lam Trà & Kazuhico Egashira, 2001 [27]) Hiện nay Việt Nam đang đẩy mạnh phát triển kinh tế - xã hội, nhiều khu đô thị, khu công nghiệp được mở ra dẫn tới tình trạng ô nhiễm môi trường đất do hoạt động sản xuất của con người ngày càng trở nên nghiêm trọng. Theo kết quả nghiên cứu của tác giả Lê Văn Khoa và cộng sự (1999) ở khu vực công ty Pin Văn Điển và công ty Orion – Hanel (bảng 7) cho thấy: nước thải của hai khu vực trên đều có chứa các KLN đặc thù trong quá tình sản xuất, với hàm lượng vượt quá TCVN 5945/1994 đối với nước mặt loại B (Pin Văn Điển, Hg vượt 9,04 lần; Orion – Hanel, Pb vượt 1,12 lần). Trong trầm tích mương Hanel, 2 KLN có hàm lượng vượt quá hàm lượng nền là Pb (3,3 – 10,25 lần); Hg (1,56 – 2,24 lần). Đất gần công ty Pin Văn Điển có hàm lượng Zn cao hơn hàm lượng tối đa gây độc cho thực vật ở đất nông nghiệp, theo tiêu chuẩn của Anh từ 1,33 – 1,79 lần.[10] Bảng 7. Hàm lượng kim loại nặng trong đất tại khu vực công ty Pin Văn Điển và Orion – Hanel Đơn vị: mg/kg Độ  Khu vực Văn Điển  Khu vực Hanel    Cu  Pb  Zn  Cd  Hg  Cu  Pb  Zn  Cd  Hg   0 – 20  31,42  32,63  268,25  0,985  0,122  21,34  27,93  44,50  0,312  0,078   20 - 40  25,54  25,28  256,08  0,910  0,096  18,22  21,46  39,25  0,275  0,034   (Nguồn: Lê Văn Khoa & cộng sự, 1999 [10]) Kết quả nghiên cứu của tác giả Nguyễn Ngọc Nông (2003) (bảng 8) cho thấy rằng, hàm lượng của các nguyên tố Cd, Pb As trong đất ở Bắc Cạn và ở Thái Nguyên càng lớn đối với vùng gần đô thị, khu công nghiệp và khu dân cư tập trung. Tuy hàm lượng các nguyên tố chưa vượt quá TCCP nhưng hàm lượng Cd, Pb, As khá cao trong vài loại đất ở vùng thành phố Thái Nguyên đang là sự cảnh báo về môi trường.[12] Bảng 8. Hàm lượng Cd, Pb, As trong đất ở Bắc Cạn và Thái nguyên Đơn vị: mg/kg Nguyên tố  Bắc Cạn  Thái Nguyên   Cd  0,46 – 1,05  0,78 – 1,59   Pb  1,87 – 3,12  1,25 – 2,98   As  1,25 – 2,98  1,88 – 5,12   (Nguồn: Nguyễn Ngọc Nông, 2003 [12]) Năm 2002, Nguyễn Ngọc Quỳnh, Lê Huy Bá và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của các khu công nghiệp tới hàm lượng KLN trong tầng đất mặt. Các mẫu được lấy tại các huyện Nhà Bè, Bình Chánh, khu vực gần các khu công nghiệp, nơi có nguy cơ ô nhiễm Cd và Zn rất cao thì hàm lượng của chúng có thể đạt từ 7,6 – 25,5 mg/kg. Ở các khu công nghiệp phía Bắc của thành phố Hồ Chí Minh (quận Thủ Đức, quận 2, quận 9) có khả năng gây ô nhiễm Zn rất cao. Hàm lượng Zn thực tế đã xác định dao động từ 161 – 390 mg/kg trong tầng đất mặt ở quận 2, từ 356 – 679 mg/kg trong đất mặt ở quận 9.[13] Theo tác giả Hồ Thị Lam Trà và Kazuhiko Egashira (1999) khi nghiên cứu hàm lượng một số kim loại nặng trong đất nông nghiệp của các huyện Từ Liêm và Thanh Trì – Hà Nội cho thấy hàm lượng các kim loại nặng dao động trong khoảng: 0,16 – 0,36 mg/kg Cd; 40,1 – 73,2 mg/kg Cu; 3,19 – 5,30 mg/kg Pb; 98,2 – 137,2 mg/kg Zn. Nói chung đất nông nghiệp của hai huyện Từ Liêm và Thanh Trì chưa bị ô nhiễm kim loại nặng (theo TCVN 1995) trừ Cu. Tại vùng đất chuyên rau của Tây Tựu - Từ Liêm hàm lượng Cu đã cao hơn từ 20 – 30 mg/kg so với đất khác (73,2 mg/kg).[26] Tác giả Hồ Thị Lam Trà và Nguyễn Hữu Thành (2003) khi nghiên cứu hàm lượng Cu, Zn, Ni (tổng số và di động) trong đất nông nghiệp của huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên cũng cho thấy: hàm lượng tổng số của Cu dao động từ 21,85 – 149,34 mg/kg; Zn từ 59,45 – 188,65 mg/kg; Ni từ 27,38 – 55,71 mg/kg. Trong 15 mẫu đất nghiên cứu có 2 mẫu bị ô nhiễm Cu, các tác giả cũng cảnh báo về nguy cơ ô nhiễm Zn, nhưng chưa tìm thấy sự ô nhiễm và tích luỹ Ni.[22] Theo tác giả Lê Đức và Lê Văn Khoa (2001) một số mẫu đất ở làng nghề tái chế chì Chỉ Đạo – Văn Lâm – Hưng Yên có hàm lượng Cu: 43,68 – 69,68 mg/kg; Pb: 147,06 – 661,2 mg/kg; Zn: 23,6 – 42,3 mg/kg (thuộc loại đất có hàm lượng Zn di động cao). Trong số 9 mẫu nước phân tích Pb có 7 mẫu vượt quá giới hạn cho phép dùng cho nước sinh hoạt (0,05 mg/l) từ 0,07 - 10,83 mg/kg chiếm 77,78 %; 5 mẫu vượt quá giá trị giới hạn nước dùng cho các mục đích khác (0,1 mg/l). Môi trường bị ô nhiễm đã ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất cây trồng và đặc biệt là đến sức khoẻ của người dân trong xã.[4] Theo tài liệu thu thập được, tác giả Phạm Quang Hà và cộng sự (2000) đã nghiên cứu về đất nông nghiệp ở làng nghề đúc nhôm, chì Văn Môn và đã có kết luận như sau: Hàm lượng KLN trong đất nông nghiệp của làng nghề này khá cao, trung bình hàm lượng Cu là 41,1 mg/kg (dao động từ 20,0 – 216,7 mg/kg); Pb là 39,7 mg/kg (dao động từ 20,1 – 143 mg/kg); Zn là 11,3 mg/kg (dao động từ 33,7 – 887,4 mg/kg).[6] PHẦN 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Hiện trạng hàm lượng tổng số của các kim loại nặng (As, Cd, Pb, Cu, Zn) trong môi trường đất tại xã Văn Môn - huyện Yên Phong - tỉnh Bắc Ninh. - 23 mẫu đất được lấy tại các vị trí khác nhau trên toàn bộ đất nông nghiệp, và đất dân sinh, vui chơi giải trí của xã Văn Môn (hình 1). Các thông tin cơ bản của các mẫu đất nghiên cứu được trình bày ở bảng 9, trong đó: + Mẫu 1: Được lấy ở dạng bùn tại cống thải chung của xã, đây là nơi tiếp nhận nguồn nước thải sinh hoạt và nước thải từ các lò đúc nhôm, chì của xã. Đồng thời đây cũng là nơi cung cấp nước tưới cho các cánh đồng Bên Đông, Đồng Năng, Khóm Nấm của xã. + Mẫu 2: Mẫu đất nghiên cứu được lấy ở dạng bùn tại ao Nấm thuộc thôn Phù Xá. Cạnh ao Nấm có một đường mòn và nhà ở của các hộ dân cư có hoạt động sản xuất đúc nhôm ngay tại nhà và bã thải của hoạt động sản xuất này được đổ trực tiếp ra bờ ao. Ngoài ra, ao Nấm còn gần khu nghĩa trang, nghĩa địa của thôn Phù Xá. + Mẫu 3: Mẫu đất nghiên cứu được lấy ở dạng bùn tại mương Trung Hồ thuộc thôn Phù Xá, cạnh mương là ao nuôi trồng thuỷ sản và các hộ dân cư trong thôn. + Mẫu 4: Mẫu đất được lấy ở dạng bùn tại ao nuôi trồng thuỷ sản thuộc xóm Giếng thôn Quan Độ. Xung quanh ao là các đường mòn, phía Tây Nam của ao còn gần khu đất tín ngưỡng, phía Đông có bãi tập kết phế liệu của các hộ dân trong thôn. Bảng 9. Đặc điểm của mẫu đất phân tích Mẫu đất  Loại đất  Vị trí  MĐ sử dụng  Toạ độ X (48Q)  Toạ độ Y (UTM)   Mẫu 1  Đất bùn  Cống thải chung của xã  Nông nghiệp  544858  2342128   Mẫu 2  Đất bùn  Ao Nấm  Nông nghiệp  544771  2342109   Mẫu 3  Đất bùn  Mương Trung Hồ  Nông nghiệp  544687  2341995   Mẫu 4  Đất bùn  Xóm Giếng – Quan Độ  Nông nghiệp  543872  2341469   Mẫu 5  Đất bùn  Thôn Quan Độ  Nông nghiệp  543946  2341424   Mẫu 6  Đất bùn  Thôn Quan Đình  Nông nghiệp  544918  2342061   Mẫu 7  Đất bùn  Thôn Mẫn Xá  Nông nghiệp  544952  2342185   Mẫu 8  Đất bùn  Ngòi phải cầu Tó  Nông nghiệp  544039  2341424   Mẫu 9  Đất bùn  Ngòi trái cầu Tó  Nông nghiệp  544053  2341541   Mẫu 10  Đất bùn  Khu vực giữa cầu Tó  Nông nghiệp  544010  2341632   Mẫu 11  Đất bùn  Thôn Phù Xá  Nông nghiệp  544354  2341647   Mẫu 12  Đất bùn  Thôn Mẫn Xá  Nông nghiệp  544657  2342072   Mẫu 13  Đất bùn  Ao cá bãi Hồ  Nông nghiệp  544708  2342166   Mẫu 14  Đất canh tác  Đồng Mả Xây  Nông nghiệp  544797  2341760   Mẫu 15  Đất canh tác  Thôn Quan Độ  Nông nghiệp  543836  2341552   Mẫu 16  Đất canh tác  Cánh đồng Cầu Bống  Nông nghiệp  544113  2341414   Mẫu 17  Đất canh tác  Thôn Tiền  Nông nghiệp  544107  2341648   Mẫu 18  Đất khu vực  Khu di tích đền Bắc  Dsinh, VCGT  544633  2341931   Mẫu 19  Đất khu vực  Sân vận động Mẫn Xá  Dsinh, VCGT  544774  2341881   Mẫu 20  Đất khu vực  Chợ Văn Môn  Dsinh, VCGT  544861  2341874   Mẫu 21  Đất khu vực  Đình làng Mẫn Xá  Dsinh, VCGT  544673  2341838   Mẫu 22  Đất khu vực  Đầu làng Mẫn Xá  Dsinh, VCGT  544357  2341823   Mẫu 23  Đất khu vực  Trường mầm non Mẫn Xá  Dsinh, VCGT  544328  2341865   Hình 1. Sơ đồ các điểm lấy mẫu đất tại xã Văn Môn – Yên Phong - Bắc Ninh + Mẫu 5: Mẫu đất được lấy ở dạng bùn của sông Ngũ Huyện Khê thuộc thôn Quan Độ (thôn Quan Độ là nơi thu mua và tập chung các phế liệu phế thải, đồng thời cũng là nơi cung cấp nguyên liệu sản xuất đúc nhôm, chì cho thôn Mẫn Xá. Sông Ngũ Huyện Khê là nơi tiếp nhận nguồn nước thải từ các nhà máy sản xuất giấy của xã Phong Khê). + Mẫu 6: Mẫu đất được lấy ở dạng bùn tại ao nuôi trồng thuỷ sản (cạnh ao có đường giao thông, nhà ở và cánh đồng trồng lúa) của thôn Quan Đình. Trước kia cạnh ao có bãi đổ rác của thôn. + Mẫu 7: Mẫu đất được lấy ở dạng bùn tại ao nuôi trồng thuỷ sản thuộc thôn Mẫn Xá – đây là thôn có hoạt động sản xuất làng nghề chủ yếu của xã. Xung quanh ao là các hộ dân cư có hoạt động sản xuất đúc nhôm. + Mẫu 8: Mẫu đất nghiên cứu được lấy ở dạng bùn tại ngòi phải cầu Tó thuộc sông Ngũ Huyện Khê của thôn Tiền (sông Ngũ Huyện Khê là nơi tiếp nhận nguồn nước thải của các cơ sở sản xuất giấy Phong Khê). + Mẫu 9: Mẫu đất nghiên cứu được lấy ở dạng bùn tại ngòi trái cầu Tó thuộc sông Ngũ Huyện Khê của thôn Quan Độ, gần với nhà dân và khu đất sản xuất kinh doanh của các hộ dân trong thôn. + Mẫu 10: Mẫu đất được lấy ở dạng bùn tại khu vực giữa cầu Tó, nơi tiếp giáp của thôn Tiền và thôn Quan Độ. + Mẫu 11: Mẫu đất được lấy ở dạng bùn tại ao nuôi trồng thuỷ sản của nhà ông Duy thuộc thôn Phù Xá. Xung quanh ao giáp với trường học và nhà dân. + Mẫu 12: Mẫu đất được lấy ở dạng bùn tại ao nuôi trồng thuỷ sản thuộc thôn Mẫn Xá. Xung quanh ao giáp với nhà dân, đường mòn và cánh đồng (nơi thường xuyên có hoạt động đốt phế liệu). + Mẫu 13: Mẫu đất được lấy ở dạng bùn tại ao cá bãi Hồ thuộc thôn Phù Xá. Xung quanh ao giáp với nhà dân và mương Trung Hồ. + Mẫu 14: Mẫu đất được lấy ở tầng đất canh tác thuộc cánh đồng Mả Xây thôn Mẫn Xá. Đây là nơi thường xuyên có hoạt động đốt phế liệu. + Mẫu 15: Mẫu đất được lấy ở tầng đất canh tác khu cánh đồng thôn Quan Độ - gần bãi tập kết phế liệu của người dân trong thôn. + Mẫu 16: Mẫu đất nghiên cứu được lấy ở tầng đất canh tác khu cánh đồng Cầu Bống - gần bãi đổ phế liệu của các hộ dân trong thôn. + Mẫu 17: Mẫu đất nghiên cứu được lấy ở tầng đất canh tác khu cánh đồng Vùng 1 thuộc thôn Tiền. + Mẫu 18: Mẫu đất nghiên cứu được lấy ở dạng viên (khô) thuộc khu di tích đền Bắc thôn Phù Xá. Xung quanh đền là cánh đồng, đường đi và trường học. + Mẫu 19: Mẫu đất được lấy ở dạng viên (khô) thuộc sân vận động thôn Mẫn Xá, xung quanh sân vận động là các hộ dân cư có hoạt động sản xuất đúc nhôm tại nhà. + Mẫu 20: Mẫu đất được lấy ở dạng viên (ướt) thuộc khu chợ của xã Văn Môn, xung quanh chợ là đường đi, nhà dân và khu cánh đồng thuộc thôn Quan Đình. + Mẫu 21: Mẫu đất được lấy ở dạng viên (khô) thuộc khu đất Đình làng thôn Mẫn Xá, xung quanh Đình làng các hộ dân cư có hoạt động sản xuất đúc nhôm. + Mẫu 22: Mẫu đất được lấy ở dạng viên (khô) của khu đất đầu làng thuộc thôn Mẫn Xá, xung quanh khu đất lấy mẫu là các hộ dân cư có hoạt động sản xuất đúc nhôm ngay tại nhà. + Mẫu 23: Mẫu đất được lấy ở dạng viên (khô) thuộc khu đất trường mầm non thôn Mẫn Xá, xung quanh trường là các hộ dân cư có hoạt động sản xuất đúc nhôm ngay tại nhà. 3.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Thu thập các thông tin cơ bản về hoạt động sản xuất của làng nghề Văn Môn. Điều tra, khảo sát hoạt động sản xuất và hiện trạng môi tường đất của làng nghề Văn Môn. Tập hợp và xử lý các số liệu về chất thải có chứa KLN do nghiên cứu trước đây đã thực hiện. Xác định địa điểm lấy mẫu và tiến hành lấy mẫu phân tích. Phân tích mẫu đất với các thông số sau: - H+TĐ - As - Cd - Pb - Cu - Zn Tập hợp và xử lý các số liệu đã phân tích được từ trên. So sánh với TCVN về hàm lượng KLN trong môi trường đất. Đánh giá chung hàm lượng KLN trong môi trường đất của xã Văn Môn. 3.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp kế thừa: Khai thác và kế thừa các kết quả điều tra về chất thải trên toàn quốc, các kết quả điều tra hiện trạng môi trường tỉnh Bắc Ninh. - Phương pháp khảo sát thực địa: Điều tra khảo sát thực địa, thu thập các thông tin mới nhất về tình hình kinh tế - xã hội của xã. Làm việc với các cơ quan, ban ngành của xã để thu thập số liệu thực tế về phát triển kinh tế - xã hội của xã. - Phương pháp quan trắc: trên cơ sở hiện trạng kinh tế - xã hội của xã, lấy mẫu đất đánh giá sơ bộ hàm lượng KLN trong môi trường đất của xã. + Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu: Sử dụng phương pháp chuẩn đối với đánh giá chất lượng đất (áp dụng TCVN 7538_2: 2005; TCVN 7538_3: 2005; TCVN 6647: 2000). Dựa vào bản đồ hiện trạng sử dụng đất và hướng dẫn của cán bộ trong xã, tiến hành khoanh điểm lấy mẫu trên bản đồ (sơ đồ lấy mẫu), mẫu đất được lấy theo phương pháp lấy mẫu đất hỗn hợp (lấy theo đường chéo). Khu vực gần nguồn gây ô nhiễm số lượng mẫu đất được lấy dầy hơn, xã nguồn gây ô nhiễm số mẫu đất lấy ít hơn. Mẫu đất được lấy để phân tích được lấy ở tầng đất mặt (tầng đất mặt có chiều sâu 0 - 20 cm) bằng cách gạn bỏ đất bề mặt sâu khoảng 3 – 4 cm, sau lấy đất bằng dụng cụ lấy mẫu (xẻng, dao,…) và cho vào túi nilong có ghi ký hiệu mẫu, có phiếu mẫu ghi ký hiệu mẫu, độ sâu, địa điểm và ngày lấy mẫu. Mẫu đất được xử lý bằng cách phơi khô trong điều kiện phòng (200 – 250C), sau nhặt kỹ sỏi, đá, kết von. Đất được đem đi nghiền trong cối sứ bằng chày sứ bọc cao su, và rây qua dụng cụ rây có kích thước lỗ 0.1mm. Đất sau khi nghiền được trộn đều và đựng trong túi nilong có nhãn ghi rõ ký hiệu mẫu. + Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm: 23 mẫu được lấy, xử lý và phân tích trong phòng thí nghiệm * H+TĐ: Chiết đất bằng dung dịch KCl 1M (pH = 5,6 - 5,8) theo tỷ lệ đất/dịch là 1/5, dịch chiết được đo bằng máy đo pH điện cực thuỷ tinh. * As: sử dụng phương pháp Quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) * Cd, Pb, Cu, Zn: sử dụng phương pháp cực phổ Von – Ampe hoà tan. PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI CỦA LÀNG NGHỀ VĂN MÔN 4.1.1. Điều kiện tự nhiên Xã Văn Môn thuộc huyện Yên Phong tỉnh Bắc Ninh nằm dọc sông Ngũ Huyện Khê, là đơn vị hành chính nằm trên giáp ranh Hà Nội - Bắc Ninh (thể hiện ở bản đồ phía sau). Xã Văn Môn có: - Phía Đông giáp xã Đông Thọ - Yên Phong - Bắc Ninh - Phía Tây giáp thành phố Hà Nội - Phía Nam giáp huyện Từ Sơn - Bắc Ninh - Phía Bắc giáp xã Yên Phụ - Yên Phong - Bắc Ninh Một phần phía Đông Bắc giáp thị trấn Chờ - Yên Phong - Bắc Ninh. Địa hình của xã Văn Môn tương đối đồng nhất- địa hình bằng phẳng. Nhìn chung, địa hình có hướng dốc từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông được thể hiện qua dòng chảy mặt sông Ngũ Huyện Khê có hướng chảy đổ về sông Đuống và sông Thái Bình. Về mặt khí hậu, Văn Môn mang đầy đủ các đặc trưng của khí hậu đồng bằng Bắc Bộ - khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm, có sự phân hoá khí hậu theo hai mùa chính và hai mùa chuyển tiếp. Mùa hè kéo dài từ tháng 5 đến tháng 9, khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều. Mùa đông kéo dài từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, sang mùa chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới lục địa đã biến tính nhiều trong quá trình di chuyển xong vẫn khá lạnh. Nhiệt độ không khí hàng năm dao động trong khoảng từ 23,90 – 24,40C (tính trung bình theo niên gián thống kê năm 2006). Tháng có nhiệt độ trung bình thấp nhất là tháng 1 (nhiệt độ từ 15,90 – 19,80C), tháng có nhiệt độ trungbình lớn nhất là tháng 6, 7, 8 (nhiệt độ từ 28,70 – 29,60C) (bảng 10). Bảng 10. Nhiệt độ không khí trung bình, số giờ nắng, lượng mưa, độ ẩm Tháng  Nhiệt độ (0C)  Số giờ nắng (Giờ)  Lượng mưa (mm)  Độ ẩm (%)    2003  2004  2005  2006  2003  2004  2005  2006  2003  2004  2005  2006  2003  2004  2005  2006   TB năm  23,9  24,4  24,0  23,9  1.302,8  1.714,4  1.481,2  1.387,3  1.537,3  1.386,8  1.224,4  1.639,4  83,8  81,7  81,7  83,2   Tháng 1  17,1  16,4  19,8  15,9  69,9  116,5  31,6  31,6  19,3  39,5  7,7  13,9  79  75  79  80   Tháng 2  18,9  20,3  17,7  17,6  30,4  76,5  62,0  18,3  7,1  46,2  34,4  37,6  86  86  83  86   Tháng 3  21,9  21,3  20,1  18,9  25,7  77,1  36,4  25,3  10,1  7,8  37,2  29,5  84  82  84  87   Tháng 4  25,1  25,6  23,9  24,0  116,3  120,7  79,7  77,6  26,0  46,9  121,1  9,8  86  86  87  86   Tháng 5  27,1  28,3  26,1  28,7  162,6  175,8  147,1  202,6  331,3  181,1  204,2  220,7  85  86  85  83   Tháng 6  29,1  29,7  29,1  29,6  135,0  187,8  194,8  129,5  241,6  255,8  112,9  357,2  85  83  81  80   Tháng 7  29,3  29,5  28,8  29,5  121,2  249,1  117,4  214,6  272,1  240,5  290,0  229,6  84  82  83  80   Tháng 8  28,2  28,8  28,9  28,7  173,3  138,2  184,6  165,9  324,8  303,7  218,4  428,8  85  88  86  89   Tháng 9  27,0  27,2  27,9  28,4  156,6  166,3  167,2  177,0  115,6  167,7  80,5  257,1  83  86  84  86   Tháng 10  24,6  25,4  24,9  25,9  147,9  159,1  168,5  148,4  85,0  95,3  -  5,7  83  78  75  83   Tháng 11  20,6  22,9  22,5  22,2  104,7  140,3  129,8  132,1  65,3  -  17,9  17,9  82  76  78  85   Tháng 12  18,4  17,5  18,6  16,8  59,2  107,0  162,1  64,4  39,1  2,3  100,1  31,6  84  72  75  73   (Nguồn: Niên gián thống kê 2006 )[12] Xã Văn Môn có tổng số giờ nắng trong năm dao động từ 1387,3 – 1481,2 giờ, tháng có nhiều giờ nắng nhất trong năm là tháng 6, 8, tháng có ít giờ nắng nhất là tháng 1 (bảng 10). Lượng mưa trung bình của các tháng dao động từ 5,7 – 428,8 mm. Tổng lượng mưa trung bình cả năm dao động từ 1.224,4 – 1.639,4 mm, càng về sau càng giảm. Tháng có lượng mưa trung bình thấp nhất là tháng 10, tháng có lượng mưa trung bình lớn nhất là tháng 6, 8 (bảng 10). Độ ẩm tương đối lớn, độ ẩm tương đối trung bình các tháng trong năm luôn lớn hơn 73%, độ ẩm tương đối cao nhất trung bình khoảng 86 - 89% nằm rải rác ở các tháng trong năm. Tốc độ gió trung bình là 2 m/s và ít chênh lệch trong năm. 4.1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội 4.1.2.1. Tình hình sử dụng đất đai Xã Văn Môn với diện tích đất tự nhiên là 424,84 ha trong đó đất dùng cho sản xuất nông nghiệp là 265,36 ha (62,47%), đất phi nông nghiệp là 159,15 ha (37,46%), đất chưa sử dụng là 0,33 ha (0,07%) (Biểu đồ 1). Bên cạnh ngành sản xuất chính là sản xuất nông nghiệp thì Văn Môn còn có nghề phụ là đúc nhôm chì, nghề phụ này có truyền thống từ lâu đời.
Biểu đồ 1. Cơ cấu sử dụng đất đai xã Văn Môn năm 2007 4.1.2.2. Tình hình phát triển của các ngành kinh tế * Nông nghiệp Lĩnh vực sản xuất nông nghiệp cũng được xã đầu tư. Năm 2006, tổng diện tích gieo cấy là 237,24 ha. Năng suất bình quân là 54,2 tạ/ha; màu quy thóc đạt 138,8 tạ/ha. Tổng sản lượng quy thóc đạt 2.940 tấn. Cơ cấu cây trồng vật nuôi cũng được thay đổi phù hợp với điều kiện tự nhiên của xã và yêu cầu của nền kinh tế thị trường. Chăn nuôi phát triển: Đàn lợn có khoảng 10.600 con, trong đó lợn nái có 108 con. Đàn trâu bò có 117 con, trong đó có 40 con vừa cầy kéo vừa sinh sản. Đàn gà có 9.450 con (có 13 hộ nuôi theo phương pháp công nghiệp với 2.400 con). Ngan có 12 hộ nuôi với 280 con, vịt có 9 hộ nuôi với 2.050 con. Thực hiện chuyển dịch cơ cấu kinh tế, có 19,18 ha nuôi trồng thuỷ sản giao cho 41 tổ chức đoàn thể quản lý bước đầu đi vào sử dụng và khai thác có hiệu quả. Tình hình sản xuất nông nghiệp của xã Văn Môn được thể hiện rõ qua bảng 11. Bảng 11. Tình hình sản xuất nông nghiệp của xã Văn Môn giai đoạn 2004 - 2007 Năm Tổng giá trị sản xuất  2004  2005  2006  2007   Trồng trọt (triệu đồng)  6800  7000  7700  8974   Chăn nuôi (triệu đồng)  8600  9300  14700  19096  
Biểu đồ 2. Tỷ lệ phần trăm (%) tổng giá trị sản xuất nông nghiệp của xã Văn Môn giai đoạn 2004 – 2007 * Thủ công nghiệp Những hộ làm nghề tiểu thủ công nghiệp trong làng nghề nói chung đều có thu nhập cao hơn hộ thuần nông. Thu nhập từ ngành nghề này ngày càng đóng vai trò chủ yếu trong thu nhập của người dân. Thu nhập bình quân của các hộ sản xuất từ 400.000 – 800.000 đ/người/tháng. Sự phát triển của làng nghề đã làm cho mức sống của người dân trong vùng cao hơn hẳn so với thuần nông. Số hộ giàu ngày một tăng lên, số hộ nghèo chiếm tỷ lệ nhỏ và không có hộ đói. Như vậy, phát triển làng nghề là động lực làm chuyển dịch cơ cấu xã hội nông thôn theo hướng tăng hộ giàu, giảm hộ nghèo, nâng cao phúc lợi cho người dân và góp phần vào công cuộc công nghiệp hoá nông thôn. * Dịch vụ thương mại Cùng với quá trình phát triển kinh tế, nâng cao mức sống của người dân trong xã, dịch vụ thương mại có phát triển hơn. Tuy nhiên, mức độ phát triển của dịch vụ thương mại trong xã vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu của người dân. 4.1.2.3. Cơ sở hạ tầng * Giao thông Công tác xây dựng cơ cấu hạ tầng được các cấp lãnh đạo xã hết sức quan tâm. Các tuyến đường giao thông liên xã, liên thôn được đầu tư cải tạo về cơ bản, tu bổ san lấp ổ gà, rải sỏi cấp phối. Tổng vốn đầu tư xây dựng đường giao thông là 1.682,22 triệu đồng. * Thuỷ lợi Công tác xây dựng và quản lý hệ thống thuỷ lợi được các cấp lãnh đạo xã hết sức quan tâm. Các kênh mương được xây mới và tu bổ hoàn toàn, đảm bảo nhu cầu tưới nước vào mùa cấy và nhu cầu tiêu nước vào mùa khô. Ngoài ra, phía Nam của xã có sông Ngũ Huyện Khê, là nơi cung cấp nước tưới cho các cánh đồng trong xã. Tuy nhiên, nước sông hiện nay đang ngày càng ô nhiễm do chất thải của các nhà máy giấy xã Phong Khê đổ ra, điều này làm ảnh hưởng tới chất lượng đất và năng suất cây trồng trong xã. * Điện Trong xã hệ thống lưới điện được lắp đặt tới từng hộ gia đình, đảm bảo cung cấp đủ nhu cầu điện của người dân trong xã. 4.1.2.4. Dân số và lao động Mặc dù với diện tích đất tự nhiên không lớn, nhưng dân số xã Văn Môn đang ngày gia tăng qua các năm. Mật độ dân số của Văn Môn thuộc loại cao trong tỉnh, tính trên toàn xã là 2148 người/km2. Bảng 12. Tốc độ gia tăng dân số của xã Văn Môn giai đoạn 2004 - 2007 Năm  2004  2005  2006  2007   Số người  9216  9350  9458  9622   Từ bảng 10 ta có thể tính được tỷ lệ tăng dân số tự nhiên qua các năm 2005, 2006, 2007 của xã Văn Môn như sau:
Biểu đồ 3. Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên của xã Văn Môn giai đoạn 2005 - 2007 4.1.2.5. Y tế và giáo dục Công tác y tế: Trạm y tế của xã đã tổ chức việc khám chữa bệnh cho người dân trong xã, duy trì trực trạm 24/24, khám chữa bệnh cho gần 9000 lượt người. Xã đã hoàn thành các chương trình y tế Quốc gia là chủ động phòng chông dịch bệnh, tích cực xây dựng cơ sở vật chất, mua sắm trang thiết bị nhằm nâng cao chất lượng khám chữa bệnh cho người dân. Xã đã được Trung tâm y tế huyện xếp loai xã có phong trào y tế mạnh. Công tác giáo dục của xã đã đạt được những thành tích đáng kể: Đảng, chính quyền và nhân dân luôn chăm lo xây dựng cơ sở vật chất, có các hình thức khuyến khích và tạo các điều kiện cần thiết từ đó nâng cao chất lượng dậy và học. Số học sinh thi tốt nghiệp bậc tiểu học đạt 100 %. Xã đã hoàn thành phổ cập giáo dục THCS giai đoạn 2, các trường đều đạt danh hiệu tiên tiến. 4.2. THỰC TRẠNG LÀNG NGHỀ Ở XÃ VĂN MÔN 4.2.1. Tình hình sản xuất của làng nghề Làng nghề đúc nhôm, chì Văn Môn xuất hiện từ rất sớm. Từ những năm 60 – 80 nghề đúc nhôm, chì ở Văn Môn đã phát triển mạnh và sản phẩm đồ gia dụng bằng đồng, nhôm có mặt ở nhiều nơi. Hiện nay, hoạt động chủ yếu của làng nghề là đúc nhôm. Cả xã hiện có khoảng 450 hộ làm nghề cô đúc nhôm (có trên 100 hộ sản xuất lớn), ngoài ra còn có 236 hộ chuyên thu gom phế liệu. Sản lượng nhôm, đồng phế liệu chế biến hàng năm khoảng trên 3000 tấn. Các mặt hàng sản xuất gồm: - Đúc nhôm: 450 hộ sản xuất gồm các mặt hàng như đồ gia dụng, nhôm thỏi… - Đúc chì: 01 hộ sản xuất chì kẹp công tơ điện với sản lượng khoảng 100 kg/ngày. - Đúc kẽm: 02 hộ sản xuất với lượng trên 2 tấn/ngày. - Sản xuất đồng: 01 hộ sản xuất kéo dây cáp điện. Nguyên liệu sử dụng là các loại phế liệu kim loại màu (nhôm, đồng, chì) như: dây điện, dụng cụ gia đình, vỏ máy các loại…Với lượng tiêu thụ khoảng trên 4000 tấn/năm. Do nguồn nguyên liệu rất phong phú nên khi cô đúc nhôm, chì chất thải chứa nhiều kim loại nặng và các tạp chất khác. Nhiên liệu tiêu thụ trong quá trình nung chảy phế liệu và đúc là than và điện với lượng tiêu thụ khoảng 870 tấn than/năm. Vì vậy, trong quá trình sản xuất đã thải ra môi trường một lượng khí thải và chất thải rắn lớn. Trung bình mỗi ngày làng nghề thải ra 1500m3 khí thải bao gồm CO, CO2, SO2, Nox, bụi và bụi kim loại. Do lượng than chỉ cháy hết khoảng 75 % nên lượng xỉ than thải ra khoảng 217.5 tấn/năm, điều này gây nguy hại trực tiếp tới môi trường đất của xã Văn Môn.