Nghiên cứu sự tích luỹ kim loại nặng trong đất nông nghiệp và nước mặt xung quang khu công nghiệp Đình Trám tỉnh Bắc Giang

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Môi trường sống của chúng ta hiện nay đang ngày càng biến đối mạnh mẽ. Các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng, giao thông vận tải, hoạt động khai khoáng ngày càng tăng…, là nguyên nhân làm cho môi trường bị huỷ hoại nghiêm trọng, làm cho nhiệt độ trái đất tăng, lỗ thủng tầng ôzôn ngày càng lớn, mưa axít, nghịch đảo nhiệt.... Ô nhiễm môi trường, trong đó vấn đề ô nhiễm môi trường đất đang là một vấn đề bức xúc của toàn cầu. Từ trước tới nay người ta thường coi môi trường tự nhiên có khả năng tự làm sạch, tuy nhiên nó cũng chỉ xảy ra ở một ngưỡng nhất định, nếu quá ngưỡng đó thì sẽ gây ra ô nhiễm. Trong quá trình sinh hoạt, sản xuất hầu hết các phế thải đều quay trở lại môi trường đất, nước dưới các hình thức khác nhau. Sự tích luỹ kim loại nặng trong đất nông nghiệp nói chung và đất nông nghiệp ở các làng nghề nói riêng là một trong những hiểm họa cho môi trường đất. Vấn đề ô nhiễm KLN trong đất đang diễn ra phổ biến nhiều nơi trên thế giới. Đó là một trong những nguyên nhân làm cho diện tích đất nông nghiệp ngày càng bị thu hẹp. Trong môi trường nông nghiệp, đất đóng vai trò vô cùng quan trọng bởi đất là đối tượng chủ yếu trong sản xuất nông nghiệp. Hầu hết các hoạt động sản xuất nông nghiệp đều diễn ra trên bề mặt đất, đặc biệt là các hoạt động trồng trọt, đất đóng vai trò là vật mang đối với cây trồng. Đối với Bắc Giang, một tỉnh miền núi có nhiều khó khăn, với phần đa dân số hoạt động trong nông nghiệp thì vai trò của đất càng trở nên quan trọng, quyết định đến thu nhập và đời sống của người dân. Hiện nay, diện tích đất nông nghiệp bị suy giảm đáng kể cả về số lượng và chất lượng. Nguyên nhân chủ yếu là do hiện tượng ô nhiễm từ chất thải của sinh hoạt, của hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp. Khu công nghiệp Đình Trám tỉnh Bắc Giang, có diện tích 98,105 ha được xây dựng trên địa bàn 2 xã Hồng Thái và Hoàng Ninh thuộc huyện Việt Yên tỉnh Bắc Giang, với sự tập trung nhiều nghành sản xuất như sản xuất thiết bị xây dựng, sản xuất và chế biến thực phẩm, tráng mạ kẽm kim loại, sản xuất dây cáp điện, sản phẩm nhựa cao cấp, chế tạo máy hàn điện, sản xuất thiết bị điện và điện tử, sản xuất ôxýt kẽm, sản xuất mũ bảo hiểm và phụ tùng xe máy, … thì nguy cơ ảnh hưởng đến chất lượng đất nông nghiệp ở 2 xã và khu vực xung quanh là rất lớn. Xuất phát từ những yêu cầu khoa học và thực tiễn, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Hữu Thành chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sự tích luỹ kim loại nặng trong đất nông nghiệp và nước mặt xung quang khu công nghiệp Đình Trám tỉnh Bắc Giang”. 2. Mục đích, yêu cầu và phạm vi nghiên cứu của đề tài 2.1. Mục đích - Trên cơ sở nghiên cứu sự tích luỹ kim loại nặng trong đất nông nghiệp và nước mặt của khu vực xung quanh khu công nghiệp Đình Trám tỉnh Bắc Giang, đánh giá mức độ ô nhiễm chúng của đất. - Đề xuất các giải pháp khắc phục 2.2. Yêu cầu Lấy mẫu tại các vùng đất nông nghiệp chịu ảnh hưởng của khu công nghiệp. 2.3. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu sự tích luỹ Pb, Cu, Zn, Cd trong đất nông nghiệp và nước mặt xung quanh khu công nghiệp. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Thực trạng môi trường Việt Nam Cũng như nhiều nước đang phát triển khác trên thế giới, Việt Nam đang đối đầu với những vấn đề gay cấn do tài nguyên thiên nhiên bị thoái hóa và sự xuống cấp của chất lượng môi trường. Sự chuyển đổi từ một nền kinh tế sản xuất tập trung sang một nền kinh tế hướng theo thị trường đã đẩy nhanh sự tăng trưởng kinh tế. Nền kinh tế tăng trưởng tương đối nhanh, nhưng đồng thời nước ta cũng đang phải đối đầu với một số vấn đề nghiêm trọng, trong đó có vấn đề môi trường. 1.1. Ô nhiễm môi trường đất Ô nhiễm đất được xem là tất cả các hiện tượng làm nhiễm bẩn môi trường đất bởi các chất gây ô nhiễm. Đất bị ô nhiễm có thể phân loại theo nguồn gốc phát sinh, hoặc các tác nhân gây ô nhiễm: Do chất thải sinh hoạt, do hoạt động công nghiệp, do hoạt động nông nghiệp, do chất độc hoá học... Ô nhiễm đất sẽ làm đảo lộn cân bằng sinh thái, suy giảm các chất dinh dưỡng và phá huỷ cấu trúc của đất, dưới đây là một số nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm đất: 1.1.1. Ô nhiễm do chất thải công nghiệp Trong quá trình phát triển, các đô thị lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, đã và đang gặp phải nhiều vấn đề môi trường ngày càng nghiêm trọng do các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải và sinh hoạt gây ra. Theo kết quả tính toán, hoạt động của các khu công nghiệp (KCN) trọng điểm ở thành phố Hồ Chí Minh mỗi ngày thải vào hệ thống sông Sài Gòn - Đồng Nai tổng cộng 1.740.000 m3 nước thải công nghiệp, trong đó có khoảng 671 tấn cặn lơ lửng, 1.130 tấn BOD5 (nhu cầu ôxy sinh hoá), 1789 tấn COD (nhu cầu ôxy hoá học), 104 tấn Nitơ, 15 tấn photpho và kim loại nặng (KLN) [2]. Về ô nhiễm không khí, chỉ tính riêng ở thành phố Hồ Chí Minh, hàng năm các phương tiện vận tải trên địa bàn tiêu thụ khoảng 210.000 tấn xăng và 190.000 tấn dầu diezel. Như vậy đã thải vào không khí khoảng 1100 tấn bụi, 25 tấn chì, 4200 tấn CO2, 4500 tấn NO2, 116000 tấn CO, 1,2 triệu tấn CO2, 13200 tấn Hydrocacbon và 156 tấn Aldehyt. Tại Hà Nội, vào nhưng năm 1996-1997 ô nhiễm trầm trọng đã xảy ra ở xung quanh các nhà máy thuộc khu công nghiệp Thượng Đình với đường kính khu vực ô nhiễm khoảng 1700 mét và nồng độ bụi lớn hơn tiêu chuẩn cho phép (TCCP) khoảng 2 - 4 lần; xung quanh các nhà máy thuộc KCN Minh Khai – Mai Động, khu vực ô nhiễm có đường kính khoảng 2500 mét và nồng độ bụi cũng cao hơn TCCP 2-3 lần. Cũng tại KCN Thượng Đình, kết quả đo đạc các năm 1997-1998 cho thấy nồng độ SO2 trong không khí vượt TCCP 2 - 4 lần[2]. Nhìn chung, tại thành phố Hồ Chí Minh và vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, đến năm 2010, nếu tất cả 74 KCN đều sử dụng hết diện tích, thì sẽ thải ra một lượng chất thải rắn lên tới khoảng 3500 tấn/ngày tức lớn gấp 29 lần so với hiện nay, trong đó có khoảng 700 tấn chất thải độc hại...[2]. Các chất thải công nghiệp có thể ở dạng lỏng, khí hoặc rắn, có thể là chất vô cơ, hữu cơ, xà phòng, thuốc nhuộm, kiềm hay axít, …Đặc biệt nguy hiểm là các KLN như chì (Pb), thuỷ ngân (Hg), asen (As), … 1.1.2. Ô nhiễm do phân hoá học Theo Báo cáo Hiện trạng Môi trường (BCHTMT) Việt Nam năm 2005, ở Việt Nam, 80% phân hoá học dành cho lúa, lượng NPK bón còn thấp. Năm 2000 toàn bộ phân bón cả nước qui ra đơn vị dinh dưỡng nguyên chất là 211.000 tấn, đến năm 2005 dự kiến khoảng 2.708.000 tấn. Nếu tính trên mỗi ha: Năm 2000 tổng lượng NPK đã bón là 171,5 kg/ha (tỷ lệ N: P2O5: K2O = 1 : 0,38 : 0,31); bình quân năm từ 2001 – 2003 đã bón 172,6 kg/ha (tỷ lệ N: P2O5: K2O = 1 : 0,55 : 0,36); dự kiến giai đoạn 2004 – 2005 bón khoảng hơn 300 kg/ha (tỷ lệ N: P2O5: K2O = 1 : 0,58 : 0,37) so với bình quân thế giới còn thấp. Lượng phân bón bình quân sử dụng cho 1 ha gieo trồng rất thấp, đặc biệt ở vùng trung du và miền núi (khoảng 80 – 90 kg/ha), thấp hơn nhiều so với Hàn Quốc, Nhật Bản và Trung Quốc. Tuy chưa gây ra những tác động ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, nhưng việc bón phân vô cơ đơn độc, liên tục đã ảnh hưởng tới sự chua hoá ở tầng đất canh tác. Một số vùng sử dụng đạm nhiều có liên quan tới sự tích luỹ NO3- trong nước[3]. 1.1.3. Ô nhiễm do hoá chất bảo vệ thực vật Việc lạm dụng hoá chất và thuốc trừ sâu trong canh tác nông nghiệp, canh tác không đúng kỹ thuật đang gây ô nhiễm và suy thoái nhiều vùng đất trên phạm vi cả nước. Kết quả quan trắc cho thấy, một số vùng đất nông nghiệp bị ô nhiễm như là ở vùng rau thành phố Hồ Chí Minh, hàm lượng CO tầng đất mặt dao động từ 9,9 - 15 mg/kg, vượt ngưỡng cho phép về an toàn nông phẩm; Crom (Cr) tầng đất mặt đạt 23 - 59 mg/kg, vượt ngưỡng an toàn; vùng rau Hóc Môn hàm lượng chì (Pb) trong tầng đất mặt đạt 89 mg/kg, vượt ngưỡng cho phép; vùng Thanh Trì, Từ Liêm (Hà Nội) bị phú dưỡng nitơ (NH4 dao động từ 30,29 - 102,2 mgN/kg; NO3 6,49 - 7,7 mgN/kg). ở gần Nhà máy Phân lân Văn Điển có sự phú dưỡng phốt pho, các KLN như Cd, Cu, Pb và Zn đều xấp xỉ và vượt ngưỡng cho phép [3]. Đa số các hoá chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) phân huỷ trong nước rất chậm (từ 6 - 24 tháng), tạo ra dư lượng đáng kể ở trong đất. Trung bình có khoảng 50% lượng thuốc trừ sâu được phun đã rớt xuống đất và lôi cuốn vào chu trình đất - cây - động vật - người. Theo Lichtenstein (1961), 1 năm sau khi phun, DDT còn 80%, Lindan còn 60%, Aldrin còn 20%; sau 3 năm DDT còn 50%, Aldrin còn 5%. Clo hữu cơ tồn tại trong đất từ 4 - 15 năm, cacbonat từ 1 - 2 năm[3]. 1.1.4. Ô nhiễm do chất độc hoá học Theo thống kê của chính phủ Mỹ, gần 50% diện tích rừng và đất canh tác ở miền Nam Việt Nam đã bị rải chất độc hoá học từ 1 lần trở lên. Mỹ đã sử dụng 72 triệu lít chất làm rụng lá và diệt cỏ có nồng độ cao, trong đó chất độc màu da cam có chứa dioxin chiếm 60%, chất trắng chiếm 13% và chất xanh chiếm 27%. Cùng với 15 triệu tấn bom đạn cũng được thả xuống đã huỷ diệt hàng triệu ha rừng và đất trồng trọt, nhiễm độc nhiều nguồn nước, gây tổn hại nghiêm trọng về số lượng và chủng loại các sinh vật, về chế độ khí hậu thuỷ văn dòng chảy, đặc biệt gây hậu quả nghiêm trọng về sức khoẻ con người[3]. 1.2. Ô nhiễm môi trường nước Ô nhiễm nước mặt, nước ngầm và nước ven bờ ngày càng trở nên rõ rệt ở Việt Nam. Hạ lưu các con sông chính có chất lượng nước xấu, trong khi đó các ao, hồ, kênh mương nội thị thì đang nhanh chóng biến thành các bể chứa nước thải. Các tầng chứa nước dưới đất cũng có dấu hiệu ô nhiễm và nhiễm mặn ở một vài nơi. Nước ven bờ cũng bị ô nhiễm do các nguồn ô nhiễm trên đất liền, các hoạt động xây dựng cảng, sự cố tràn dầu và xói lở bờ biển. 1.2.1. Ô nhiễm nguồn nước mặt Nhìn chung chất lượng nước ở thượng lưu các con sông còn khá tốt, nhưng vùng hạ lưu phần lớn đã bị ô nhiễm, có nơi ở mức nghiêm trọng. Nguyên nhân là do nước thải của các cơ sở sản xuất, kinh doanh, nước thải sinh hoạt không được xử lý đã và đang thải trực tiếp ra các dòng sông. Chất lượng nước suy giảm mạnh, nhiều chỉ tiêu như BOD, COD, NH4+, tổng N, tổng P cao hơn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần. Mạng quan trắc môi trường quốc gia đã tiến hành quan trắc ở 4 con sông chảy qua các khu đô thị chính của Việt Nam là sông Hồng (Hà Nội), sông Cấm (Hải Phòng), sông Hương (Huế) và sông Sài Gòn (TP. Hồ Chí Minh). Kết quả cho thấy, giá trị đo được của 2 thông số ô nhiễm cơ bản là amôni (NH4+) và BOD dao động khá nhiều và vượt mức TCCP về chất lượng nước loại A của Việt Nam một vài lần[3]. Tình trạng ô nhiễm càng trở nên trầm trọng hơn vào mùa khô, khi mà các dòng chảy sông ngòi hạ thấp. Ngày càng có nhiều các kênh, ngòi, mương và ao hồ ở nội đô trở thành nơi chứa nước thải công nghiệp và sinh hoạt. Hầu hết các hồ ở Hà Nội có lượng BOD rất cao. Tương tự, 4 sông nhỏ ở nội đô Hà Nội và 5 con kênh ở thành phố Hồ Chí Minh có nồng độ DO rất thấp (0 - 2 mg/l), và nồng độ BOD ở mức cao (50 - 200 mg/l)[4]. Một số điểm cũng đã có dấu hiệu bị ô nhiễm KLN, coliform, HCBVTV, …Chỉ số coliform (MPN/100ml) tại một số sông lớn cũng đã vượt tiêu chuẩn cho phép loại A từ 1,5 – 6 lần [3]. 1.2.2. Ô nhiễm nguồn nước ngầm Nước ngầm là nguồn cung cấp nước rất quan trọng cho sinh hoạt, nông nghiệp và công nghiệp. Chất lượng nước ngầm vẫn còn tốt, tuy vậy nhiều nơi đã có dấu hiệu bị ô nhiễm. Một nghiên cứu ở Hà Nội đã cảnh báo về tình hình ô nhiễm amôni trong nước ngầm ở phía Nam Hà Nội. Nồng độ amôni trong nước đã qua xử lý của 3 nhà máy nước cao hơn TCCP 2 - 8 lần. Các nhà khoa học ước tính với mức khai thác 700.000 m3/ngày như hiện nay sẽ dẫn đến nguy cơ hạ thấp mực nước ngầm kéo theo sự lún mặt đất và hiện tượng ô nhiễm nguồn nước ngầm sẽ phổ biến ở Hà Nội. Việc hạ thấp mực nước ngầm đã làm tăng sự xâm nhập của nước mặn, nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp, thậm chí gây ra lún đất. Ở vùng đồng bằng Sông Hồng (ĐBSH), nồng độ nhiễm mặn cao hơn 3% đã thâm nhập vào sâu hơn 60 km trong đất liền kéo đến tận phía Bắc Hải Dương và Nam tỉnh Nam Định. Ở vùng đồng bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL), nước bị nhiễm mặn đã được ghi nhận trên một nửa diện tích cả vùng[4]. Suy thoái và ô nhiễm nước ngầm xảy ra mạnh mẽ ở các khu vực đô thị, nhất là ở các thành phố lớn, các KCN, khu trồng cây công nghiệp cần nhiều nước sinh hoạt và nước tưới. Ở vùng đồi núi, mặc dù mức độ ô nhiễm về nguồn nước còn chưa đáng lo ngại, nhưng đang có xu thế giảm dần trữ lượng và hạ thấp mực nước ngầm do mất rừng. 1.2.3. Ô nhiễm nước biển và ven biển Nước biển Việt Nam đã bị ô nhiễm bởi chất rắn lơ lửng (cao nhất là vùng ĐBSH và ĐBSCL), nitrat, nitrit, coliform (chủ yếu là khu vực ĐBSCL), dầu và kim loại kẽm. Sự cố tràn dầu gây ô nhiễm rất lớn đến các vùng biển ven bờ, khoảng 30% hàng hoá cập tại các bến cảng là dầu. Các hoạt động khai thác ngoài khơi cũng tăng lên hàng năm. Từ năm 1996 đến năm 2002, sản xuất dầu thô tăng từ 8,8 lên 17 triệu tấn/năm. Mỗi năm có khoảng 772.000 tấn dầu bị rò rỉ ra vùng biển Đông từ các hoạt động khai thác dầu. Trong giai đoạn 1995 - 2002 có ít nhất 35 vụ tràn dầu lớn đã xảy ra trên biển. Uớc tính có khoảng 92.000 tấn dầu từ các sự cố tràn dầu này chảy ra môi trường biển và ven biển[4]. 2. Nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng 2.1. Nghiên cứu kim loại nặng trên thế giới Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, KLN có nguồn gốc phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau. Trong đất, thông thường hàm lượng kim loại hình thành trong đá macma lớn hơn trong các đá trầm tích (bảng 2.1). Sự phát thải của các nguyên tố KLN vào môi trường do hoạt động của con người (khai khoáng, công nghiệp, giao thông...) lớn hơn rất nhiều lần so với hoạt động của các quá trình tự nhiên (núi lửa, động đất, sạt lở...), đặc biệt là Pb, Zn, Cu. (bảng 2.2) Bảng 2.1. Hàm lượng của một số kim loại nặng trong một số loại đất đá Đơn vị: mg/kg Nguyên tố  Đá macma  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) [5] 2.1.1. Ô nhiễm do công nghiệp và đô thị Ngày nay, với tốc độ phát triển mạnh mẽ của đô thị hoá và các KCN, vấn đề ô nhiễm ngày càng trở lên 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. Và chúng là nguyên nhân của sự tích tụ quá mức hàm lượng KLN trong đất và nước. Bảng 2.2. Sự phát thải toàn cầu của một số nguyên tố KLN Đơn vị: 108g/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   Ag  0,6  50   Sn  52  430   V  650  2.100   Zn  360  8.400   (Nguồn: Galloway & Freedmas - 1982) [6] Theo Thomas (1986), các nguyên tố KLN như: Cu, Zn, Cd, Hg, Cr, As... thường chứa trong phế thải của các ngành luyện kim màu, sản xuất ô tô. Khi nước thải chứa 13 mg Cu/l, 10 mg Pb/l, 1 mg Zn/l đã gây ô nhiễm đất nghiêm trọng. Ở một số nước như Đan Mạch, Nhật Bản, Anh, Ailen, hàm lượng Pb cao hơn 100mg/kg đã phản ánh tình trạng ô nhiễm Pb[23]. Kết quả điều tra đất của 53 thành phố, thị xã ở nước Anh thấy hầu hết đất có hàm lượng Pb tổng số vượt trên 200 ppm, ở nhiều vùng công nghiệp đã vượt quá 500 ppm[7]. Ở Nhật Bản, đất bị ô nhiễm thuỷ ngân và Cd rất nặng. Từ 1953 – 1967 trên toàn bộ đất canh tác, Nhật Bản đã sử dụng hơn 6800 tấn Hg, hàm lượng Hg trong gạo từ 0,02 ppm (1946) tăng lên 0,15 ppm (1966) Trong khi đó theo tiêu chuẩn vệ sinh quy định về hàm lượng Hg trong lượng thực không được vượt quá 0,02 ppm. Vì vậy người dân ở đây đã bắt đầu ngừng và hạn chế bón Hg. Tại tỉnh Toyama thuộc khu vực đầu nguồn sông Jinsu, hàm lượng Cd trong lúa được trồng ở vùng này cao hơn gấp 10 lần so với lúa trồng ở khu vực khác nên chúng đã bị huỷ bỏ. Nguyên nhân là môi trường đất vùng này bị nhiễm độc bởi nước thải của mỏ khoáng Shinkou (tinh luyện kẽm). Cho tới năm 1992 mới giải độc được khoảng 36% diện tích ruộng đất bị ô nhiễm, chi phí làm sạch đất và chi phí bồi thường tổn thất nông nghiệp lên tới 19 triệu USD/năm[8], [24]. Trong bùn các cống rãnh, lượng Cd không cao, sự độc hại của Cd trong môi trường đất rất nguy hiểm cho con người và động vật. Nó được bổ sung cho môi trường đất từ nguồn bùn cống nước thải qua nhiều năm. Theo Setevenson (1986) hàng năm có 20 tấn bùn/ha được đổ ra sau 20 năm sẽ có nồng độ trong dung dịch đất là 8 ppm Zn và cũng có khoảng 5 ppm Cd[8]. Phân tích các mẫu bùn cống rãnh người ta thu được kết quả KLN ở bảng 2.3. Các chất thải từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, khai khoáng... đã làm ô nhiễm chỉ những môi trường đất mà còn gây ô nhiễm môi trường nước ở các con sông, biển. Bảng 2.3. Trị số trung bình KLN 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) Ở Pakistan, người ta cũng phát hiện nồng độ đáng kể các KLN trong nước và các cặn lắng ở vùng ven bờ khu vực sông Indus[23]. 2.1.2. Ô nhiễm do hoạt động giao thông Giao thông là một trong những nguyên nhân gây tích lũy KLN ở Châu Âu, người ta ước tính có tới 76% tổng lượng Pb thoát ra môi trường là do xăng chì làm nhiên liệu[26]. Nghiên cứu nước mưa chảy ra từ các đường cao tốc một số vùng Tây Nam Scotland của hai tác giả A. Mc Neill & S. Olley (1998)[25] cho thấy rằng do ảnh hưởng của hoạt động giao thông, các chất thải ra từ các động cơ đốt trong của các phương tiện tham gia giao thông chính là nguồn gây nhiễm KLN cho nước mặt, kết quả được thể hiện ở bảng 2.4. Bảng 2.4. Kết quả trung bình của Cu, Zn và chất rắn lơ lửng Chỉ tiêu theo dõi  Số lượng mẫu  Giá trị trung bình (mg/l)  Nồng độ thấp nhất (mg/l)  Nồng độ cao nhất (mg/l)  TCCP   Cu (không hòa tan)  63  0,011  0,001  0,036  0,007   Zn (tổng số)  63  0,029  0,001  0,132  0,025   Chất rắn lơ lửng  51  32  1  256  40   (Nguồn: Mc Neill & S. Olley - 1998) Theo một nghiên cứu ở Thụy Sĩ, trong một vùng công nghiệp, những ai sống ở gần đường cao tốc với lưu lượng giao thông lớn (từ 5.000 – 6.000 ô tô đi qua trong một ngày) nguy cơ bị ung thư cao gấp 9 lần cao hơn so với những người sống cách con đường đó 400 m. Tuy nhiên Pb không phải nguyên nhân duy nhất nhưng Pb là nguyên nhân chủ yếu. Ngày nay, hàm lượng Pb trong cơ thể người Mỹ cao hơn 400 lần so với mức độ tự nhiên của cơ thể. Phân tích các chất thải hữu cơ trong các khu vực đông dân cư có thể thấy hàm lượng Pb lên tới hàng trăm mg/kg. Ở Đan Mạch, hàm lượng Pb trong cặn bể lắng lên tới 4700 mg/kg[9]. 2.1.3. Ô nhiễm kim loại nặng do nông nghiệp Sử dụng chế phẩm trong sản xuất nông nghiệp bao gồm phân hữu cơ, phân vi sinh, HCBVTV và thậm chí nước tưới cũng dẫn tới việc vận chuyển các KLN vào đất nông nghiệp. Hàm lượng KLN sẽ tăng lên trong đất theo thời gian. Nồng độ thường thấy kim loại nặng trong một số chế phẩm nông nghiệp được liệt kê trong bảng 2.5. Bảng 2.5. Nồng độ thường thấy của các KLN trong một số loại chế phẩm nông nghiệp Đơn vị: mg/kg  Cr  Mn  Co  Ni  Cu  Zn  Cd  Hg  Pb   Bùn cặn  8 - 46.000  60 - 3.900  1 - 260  6 - 5.300  50 - 8.000  91 - 49.000  <1 - 3.410  0,1 - 55  2 - 7.000   Phân ủ  1,8 - 410  -  -  0,9 - 279  13 - 3.580  82 - 5.894  0,01 - 100  0,09 - 21  1,3 - 2.240   Phân chuồng  1,1 - 55  30 - 969  0,3 – 24  2,1 - 30  2 - 172  15 - 566  0,1 - 0,8  0,01 - 0,36  0,4 - 27   Phân photphat  66 - 245  40 - 2.000  1 – 12  7 - 38  1 - 300  1 - 42  0,1 - 190  0,01 - 2  4 - 1.000   Phân nitrat  3,2 - 19  -  5,4 – 12  7 - 34  -  10 - 450  0,005 - 8,5  0,3 - 2,9  2 - 120   Vôi  10 - 15  40 - 1.200  0,4 – 3  10 - 20  2 - 125  -  0,04 - 0,1  0,05  20 - 1.250   HCBVTV  -  -  -  -  -  -  -  0,6 - 6  11 - 26   Nước tưới  -  -  -  -  -   <0,05  -  <20   Đánh giá hàm lượng Cu, Zn, Cd, Pb trong các loại phân hóa học và ước tính khối lượng kim loại nặng bón vào đất trồng lúa ở Valencia (Tây Ban Nha) cho thấy: Phân phốt phát là loại phân hóa học có chứa hàm lượng các KLN lớn nhất: Cu 1-3000 mg/kg, Zn 50-1400 mg/kg, Pb 7-225 mg/kg, Cd 0,1-170 mg/kg; phân nitrat có chứa 0,05-8,5 mg/kg Cd, phân urê có chứa 0,008 mg/kg Cd[7]. Ở Mỹ, Anh, Hà Lan khi nghiên cứu một số chế phẩm sử dụng trong nông nghiệp người ta xác định được nồng độ Pb trong bùn thải biến động từ 50 - 3.000 mg/kg, phân lân từ 7 - 225 mg/kg, vôi từ 20 - 1.250 mg/kg, phân đạm 2 - 27 mg/kg, phân chuồng 6,6-15 mg/kg và thuốc bảo vệ thực vật là 60 mg/kg[27]. Đất bị ô nhiễm kim loại nặng làm giảm năng suất cây trồng mà còn ảnh hưởng đến nông sản dẫn tới tác động xấu đến sức khỏe con người. Vì vậy nhiều nước trên thế giới đã quy định mức ô nhiễm KLN (bảng 2.6). Bảng 2.6. Hàm lượng tối đa cho phép (MAC) của các KLN 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 Zn Pb Cd Hg  100 300 100 5 5  100 400 200 8 0,3  100 300 100 3 5  125 250 400 - -  50 150 50 1 2  50 300 500 2 10   (Nguồn: Kabata-Pendias,1992)[27] 2.2. Nghiên cứu ô nhiễm KLN ở Việt Nam Ở Việt Nam, các nghiên cứu về ô nhiễm KLN còn rất hạn chế và đang phát triển trong nhiều năm gần đây. Theo tác giả Trần Kông Tấu và Trần Công Khánh (1998)[10] khi nghiên cứu KLN dạng tổng số đã chỉ ra 7 độc tố (Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn) tập trung chủ yếu ở 2 loại đất là đất phù sa thuộc ĐBSH và ở đất ferralsols - tức đất feralit nâu đỏ phát triển trên bazan - đây là hai loại đất có nguồn nước ngầm cũng rất phong phú. Acrisols có nguồn gốc là đất xám bạc màu - một loại đất thoái hoá điển hình ở Tây Nguyên có hàm lượng các KLN ít nhất. KLN dạng linh động có xu hướng tập trung ở đất phèn ĐBSCL, kết quả nghiên cứu được thể hiện ở bảng 2.7. Bảng 2.7. Hàm lượng KLN 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 DĐ  59,5 0,46  257,6 <0,36  125091 <0,83  1192 55,5  227,1 0,96  9,0 <0,51  81,0 <0,51   Đất phù sa vùng ĐBSCL  TS DĐ  6,1 0,52  30,8 <0,36  17924 1,45  239 134,7  18,6 <0,57  29,1 <0,51  36,2 1,1   Đất phù sa vùng ĐBSH  TS DĐ  13,6 0,24  43,2 <0,36  42280 <0,83  227 43,8  34,9 <0,57  37,1 0,29  86,7 0,6   Đất xám phát triển trên Granit miền Trung  TS DĐ  1,2 <0,1  9,9 <0,36  5848 <2,83  26,0 0,42  2,6 0,62  9,3 <0,51  11,6 <0,51   Đất phèn  TS DĐ  1,9 0,48  25,9 <0,36  8823 19,8  26,0 14,5  12,4 1,14  23,4 <0,51  21,4 4,89   Hàm lượng các nguyên tố KLN của nhiều loại đất khác nhau cũng được Hồ Thị Lam Trà và Kazuhiko Egashira (2001)[28] nghiên cứu. Kết quả thể hiện ở bảng 2.8 cho thấy, sự khác nhau giữa hàm lượng KLN của các khu vực có thể do sự khác biệt giữa đá mẹ và mẫu chất. Trong đá vôi có hàm lượng Cu và Zn khá cao (106 mg/kg và 153 mg/kg) nhưng lại thấp ở đá cát (16 mg/kg và 32 mg/kg). Hàm lượng Pb ở mức trung bình trong các loại đá và đất trên còn Cd lại có hàm lượng khá thấp. Bảng 2.8. Hàm lượng một số kim loại nặng trong đất nông nghiệp ở một số vùng của Việt Nam (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  195  0,09   Hà Giang  Phù sa  Lúa  24  21  57  0,05   Bắc Giang  Đá cát  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  Đỏ 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  -   2.2.1. Ô nhiễm KLN do công nghiệp và đô thị Nguồn phát tán các KLN trước hết phải kể đến sản xuất công nghiệp, công nghiệp có sử dụng sút, clo là nguồn phế thải nhiều thuỷ ngân; ngành công nghiệp sử dụng than đá và vật liệu mỏ như dầu... là nguồn thải Pb, Hg và Cd... Trong đó, các nguyên nhân gây tích đọng KLN gây ô nhiễm môi trường một phần là do tác động trực tiếp từ nguồn thải, một phần là do quá trình quản lý và xử lý các nguồn thải chưa chặt chẽ, không được coi trọng đã gián tiếp gây ô nhiễm dần dần môi trường. Qua kết quả nghiên cứu của tác giả Lê Văn Khoa và các cộng tác viên (1999)[11] ở khu vực công ty Pin Văn Điển và công ty Orionel-Hanel cho thấy: nước thải của 2 khu vực trên đều có chứa các KLN đặc thù trong quy trình sản xuất, với hàm lượng vượt quá TCVN 5945/1995 đối với nước mặt loại B (Pin Văn Điển Hg: vượt 9,04 lần; Orionel-Hanel: Pb vượt 1,12 lần). Hàm lượng các KLN trong trầm tích sông Tô Lịch cao hơn hàm lượng nền 13,88 - 20,5 lần (Pb); 1,7 - 4,02 lần (Cd) và 3,9 - 18 lần (Hg). 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. Kết quả được thể hiện ở bảng 2.9. Bảng 2.9. Hàm lượng kim loại nặng trong đất tại khu vực công ty Pin Văn Điển và Orionel-Hanel Đơn vị: ppm Độ sâu (cm)  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   Khi nghiên cứu hàm lượng của các nguyên tố kim loại nặng trong bụi không khí và một số mẫu đất ở thành phố Hồ Chí Minh, tác giả Phạm Bình Quyền và cộng tác viên (1994)[13] cho thấy các nguyên tố KLN trong đất, trong không khí đã được tích lũy (bảng 2.10). Hàm lượng Pb trong bụi không khí vào mùa khô khá cao (246 (g/m3), cao gấp đôi so với mùa mưa. Hàm lượng các kim loại nặng khác như As, Cu, Mn tích luỹ trong đất cũng khá lớn và theo tiêu chuẩn về hàm lượng các kim loại trong đất và trong không khí đã cho chúng ta thấy cần có sự cảnh báo về môi trường. Bảng 2.10. Hàm lượng của các nguyên tố kim loại nặng trong bụi không khí và một số mẫu đất ở thành phố Hồ Chí Minh Nguyên tố  Đất bề mặt (mg/kg)  Không khí ((g/m3)     Mùa khô  Mùa mưa   As  11,60  1,50  1,00   Cd  0,6  -  -   Cu  160  -  -   Fe  5,00  2960  2130   Hg  0,12  -  -   Mn  670  32,30  30,00   Pb  123  246  127   Nghiên cứu của tác giả N.M.Maqsud (1998)[12] (đại học tổng hợp Mainz_Đức) về hàm lượng KLN tích tụ trong nước và bùn của các kênh rạch ở vùng nội ô và ngoại ô thành phố Hồ Chí Minh, kết luận: Nồng độ các KLN độc hại trong nước ô nhiễm của các kênh rạch vượt quá giá trị cho phép so với nước sông rạch không ô nhiễm tăng từ 16 đến 700 lần. Nước ở các kênh rạch Nhiêu Lộc - Thị Nghè, Cầu Bông, Ucay so với giá trị tiêu chuẩn có hàm lượng Cd gấp 16 lần, Cr gấp 60 lần, Zn gấp 90 lần, Pb gấp 700 lần. Hàm lượng các KLN trong trầm tích của kênh Nhiêu Lộc tại địa điểm cầu Ông Tá rất cao: Tích luỹ As (18,3%), Pb (7460 ppm), Cu (1090 ppm), Zn (2200 ppm). Nguyên nhân gây nên sự ô nhiễm trên là do nước thải sinh hoạt, nước thải của các sông nhánh không được xử lý với lượng nước độc hại khoảng 600.000 m3/ngày và với chất thải của khoảng 20.000 cơ sở sản xuất công nghiệp và tác nhân ô nhiễm phân tán do các cơ sở công nghiệp nhỏ và tiểu thủ công đều trực tiếp hoặc gián tiếp thải nước vào các dòng chảy kênh rạch. Nhìn chung, đất ở vùng ngoại vi thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh chưa bị ô nhiễm KLN. Sự ô nhiễm KLN mang tính chất cục bộ, xảy ra ở những khu công nghiệp tập trung hoặc những nơi gia công kim loại mà việc xử lý khí thải, nước thải và phế thải chưa được quan tâm đúng mức. Kết quả nghiên cứu của tác giả Nguyễn Ngọc Nông (2003)[14] cho rằng, hàm lượng Cd dao động từ 0,46 - 1,05 mg/kg trong đất ở Bắc Kạn và từ 0,78 - 1,59 mg/kg trong đất ở Thái Nguyên; hàm lượng Pb dao động từ 1,87 - 3,12 mg/kg với đất Bắc Kạn, từ 1,97 - 4,45 mg/kg với đất Thái Nguyên; hàm lượng As dao động từ 1,25 - 2,98 mg/kg ở đất Bắc Kạn và từ 1,88 - 5,12 mg/kg ở đất Thái Nguyên. Hàm lượng các nguyên tố này trong đất càng lớn đối với các vùng gần đô thị, khu công nghiệp và khu dân cư tập trung. 2.2.2. Ô nhiễm KLN do hoạt động sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam Trong quá trình sản xuất nông nghiệp, con người đã làm tăng đáng kể các nguyên tố KLN trong đất. Các loại thuốc bảo vệ thực vật thường có chứa các KLN như As, Pb, Hg. Các loại phân bón hoá học đặc biệt là phân phốtpho thường chứa nhiều As, Cd, Pb. Các loại bùn nước thải cũng là nguồn có chứa nhiều các KLN khác như As, Pb, Cd, Bi, Hg, Zn (bảng 2.11)[19]. Khi phân tích 6 kim loại nặng ( Cd, Cu, Pb, Hg, Zn, Cr) từ 126 mẫu đất trồng lúa bị ô nhiễm bởi nước tưới từ các kênh thoát nước của TP Hồ Chí Minh, Nguyễn Ngọc Quỳnh, Lê Huy Bá và các cộng sự (2001)[16] đã chỉ ra rằng: Cr, Pb, Hg, Cu ở một số mẫu đã bị ô nhiễm nhưng khi so sánh với tiêu chuẩn cho phép của một số nước châu Âu thì chúng vẫn trong giới hạn cho phép. Còn Zn lạ rất cao, đặc biệt là các khu vực gần nhà máy và khu công nghiệp. Cd đã có sự tích luỹ cao trong đất với nồng độ từ 9,9 – 10,3 mg/kg, vượt quá 5 lần mức độ cho phép. Theo tác giả Hồ Thị Lam Trà và Kazuhiko Egashira (1999)[28] khi nghiên cứu hàm lượng một số KLN trong đất nông nghiệp tại huyện Từ Liêm và Thanh Trì - Hà Nội cho thấy: Hàm lượng các KLN dao động trong khoảng sau: 0,16 - 0,36 mg Cd/kg; 40,1 - 73,2 mg Cu/kg; 31,9 - 5,3 mg Pb/kg; 98,2 - 137,2 mg Zn/kg. Nói chung đất nông nghiệp của hai huyện Từ Liêm và Thanh Trì chưa bị ô nhiễm KLN (theo TCCP - 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 Cu/kg). Nguyên nhân của hiện tượng này có thể do người dân sử dụng nhiều phân hoá học có chứa Cu trong quá trình trồng rau. Bảng 2.11. Hàm lượng một số kim loại nặng trong các sản phẩm dùng làm phân bón trong nông nghiệp Đơn vị: ppm Kim loại  Phân Phốtpho  Phân Nitơ  Đá vôi  Bùn cống thải  Phân chuồng  Nước tưới  Thuốc BVTV   As  < 1- 120  2 -120  0,1 - 24  2 - 30  < 1 - 25  < 10  3 - 30   Bi  -  -  -  < 1- 1000  -  -  -   Cd  0,1 - 190  <0,1-9  <0,05-0,1  2 - 3000  <0,1 - 0,8  20,05  -   Hg  0,01 - 2  0,3 - 3  -  < 1 - 56  20,01-0,2  -  0,6 - 6   Pb  4 - 1000  2 -120  20 -1250  2 - 1000  0,1 - 16  < 20  11- 26   Sb  < 1 - 10  -  -  2 - 44  <0,1 - 0,5  -  -   Se  0,5 - 25  -  < 0,1  1 - 17  0,2 - 2,4  <0,05  -   Te  20 - 23  -  -  -  0,2  -  -   Tác giả Hồ Thị Lam Trà và Nguyễn Hữu Thành (2003)[26], khi nghiên cứu hàm lượng một số KLN (tổng số và di động) trong đất nông nghiệp của huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên cho thấy: Hàm lượng các KLN tổng số dao động trong khoảng sau: Cu từ 21,85 đến 149,34 mg/kg; Zn từ 59,45 đến 188,65 mg/kg và Ni từ 27,38 đến 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, chưa tìm thấy sự ô nhiễm và tích luỹ Ni. Theo tác giả Lê Huy Bá cho biết: Đã có bằng chứng khoa học cho thấy tồn lưu một hàm lượng lớn gấp nhiều lần cho phép các loại hoá chất độc, KLN từ thuốc trừ sâu trong đất, nước và nông sản tại Tây Ninh, Long An, Trà Vinh và một số vùng ngoại thành ở TP.HCM...Tại tất cả các điểm khảo sát thuộc sông Nhật Tảo, sông Rạch Cát và rạch thuộc ấp Mỹ Bình, rạch thuộc huyện Cần Đước... ở các huyện Tân Trụ và Cần Giờ (Long An), đã phát hiện hàm lượng KLN có trong nước như: arsen (As), Cadmium (Cd), chì (Pb), đồng (Cu) và kẽm (Zn). Đối với huyện Tân Trụ, hàm lượng KLN trong nước đã ở mức gây độc đối với vật nuôi. Cụ thể: Hàm lượng Cadmium từ 2-8mg/l, gấp 40-60 lần tiêu chuẩn cho phép. Chì: 0,7 - 2,7mg/l, gấp 7 - 27 lần. Kẽm: 32 - 197mg/l, gấp 1,3 - 8,2 lần. Đồng: 11,24 - 97,5mg/l, gấp 23 - 195 lần. Ô nhiễm nguồn nước không chỉ báo động ở việc tôm chết hàng loạt mà còn là mối nguy hại đối với việc sử dụng nước kênh làm nước uống cho gia cầm (heo, gà, vịt...)[1]. Theo các chuyên gia, mỗi năm Việt Nam sử dụng đến 9 triệu tấn hóa chất thuộc 500 loại khác nhau, trong đó phần lớn là thuốc trừ sâu và còn lại là trừ cỏ, trừ bệnh. Do đó, không kể một số lượng lớn ước tính hàng triệu tấn hoá chất được nhập lậu từ Trung Quốc và Thái Lan, Việt Nam hiện nay phải đối mặt với hai vấn nạn lớn: Môi trường thoái hóa nhanh, và sức khỏe con người[1]. 2.2.3. Ô nhiễm KLN do chất thải làng nghề Hiện nay, ở Việt Nam vấn đề ô nhiễm môi trường đất và nước xảy ra khá nghiêm trọng ở các làng nghề tái chế kim loại. Theo nghiên cứu của các nhà khoa học thì hàm lượng các KLN trong nước thải của các làng nghề tái chế kim loại hầu hết đều cao hơn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần và đều thải trực tiếp vào môi trường mà không qua xử lý. Khi nghiên cứu về môi trường đất ở làng nghề cô đúc nhôm, đồng Văn Môn - Yên Phong - Bắc Ninh, tác giả Phạm Quang Hà cùng cộng sự (2000)[24] cho thấy hàm lượng KLN khá cao: Trung bình hàm lượng Cd là 1,0 mg/kg (dao động từ 0,3 - 3,1 mg/kg), 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 - 143,1 mg/kg) và Zn là 100,3 mg/kg (dao động từ 33,7 - 886,4 mg/kg). Kết quả cụ thể được thể hiện ở bảng 2.12. Bảng 2.12. Hàm lượng các kim loại nặng trong đất ở Văn Môn Đơn vị: mg/kg Chỉ tiêu Mức độ  Cu  Pb  Zn  Cd   Trung bình của xã  41,1  39,7  100,3  1,0   Độ lệch chuẩn  40,7  24,2  176,5  0,6   Tối thiểu  20,0  20,1  33,7  0,3   Tối đa  216,7  143,1  886,4  3,1   Ngưỡng độc (CCME - 1997)  63,0  70,0  200,0  1,4   Trung bình toàn huyện  27,9  27,8  85,0  0,6   Theo tác giả Lê Đức và Lê Văn Khoa (2001)[18] 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 TCCP dùng cho nước sinh hoạt (0,05 mg/l) từ 0,07 ppm đến 10,83 ppm chiếm 77,78%; 5 mẫu vượt quá giá trị giới hạn nước dùng cho các mục đích khác (0,1mg/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 xã Chỉ Đạo. Cũng theo tác giả Lê Đức và các cộng tác viên (2003)[20] khi nghiên cứu về ô nhiễm ở làng nghề cơ kim khí Phùng Xá, Thạch Thất (Hà Tây) cho thấy các quá trình sản xuất cũng ảnh hưởng rất lớn đến môi trường nước và đất, hàm lượng Cu, Pb và Zn trong nguồn nước thải rất cao. Đặc biệt là Pb trong nước thải cao gấp 100 lần TCCP. Đây là những nguy cơ gây ô nhiễm đất và các nguồn nước mặt trong khu vực. Hàm lượng Zn và Pb trong đất chịu ảnh hưởng của nguồn nước thải đã cao gấp 3 đến 10 lần so với vùng đối chứng. Các KLN trong đất đã thể hiện xu thế tích luỹ cao ở các khu vực chịu ảnh hưởng của nước thải từ làng nghề. Trong đó sự tích luỹ Pb, Zn và Fe là rất đáng chú ý. Hàm lượng Zn và Pb đã ở mức báo động trong đất sản xuất nông nghiệp. PHẦN 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Nội dung nghiên cứu 1.1. Điều tra tình hình sản xuất và xử lý môi trường của khu công nghiệp Đình Trám tỉnh Bắc Giang 1.2. Xác định một số tính chất cơ bản của đất nghiên cứu - Thành phần cơ giới đất - pH đất - Hàm lượng chất hữu cơ trong đất (OM) - Dung tích trao đổi cation của đất (CEC) 1.3. Xác định hàm lượng tổng số và dễ tiêu của các kim loại Pb, Cu, Zn, trong đất nông nghiệp xung quanh khu công nghiệp. 1.4. Xác định pH, hàm lượng tổng số của Pb, Cu, Zn, trong nước mặt xung quanh khu công nghiệp. 1.5. Đánh giá mức độ ô nhiễm Pb, Cu, Zn, trong đất nông nghiệp và nước mặt xung quanh khu công nghiệp Đình Trám. 1.6. Đề xuất một số biện pháp khắc phục ô nhiễm Pb, Cu, Zn, trong đất và nước. 2. Phương pháp nghiên cứu 2.1. Điều tra số liệu thứ cấp: Thu thập số liệu tại các phòng ban chuyên môn của huyện Việt Yên và khu công nghiệp Đình Trám. 2.2. Lấy mẫu đất và lấy mẫu nước - Lấy mẫu đất mặt của đất sản xuất nông nghiệp có độ sâu khoảng 0 – 20 cm, theo tiêu chuẩn TCVN 5297 - 1995. - Lấy mẫu nước theo tiêu chuẩn TCVN 5944 – 1995 và tiêu chuẩn TCVN 5996 – 1995. 2.3. Phương pháp phân tích mẫu đất - Phân tích thành phần cơ giới đất: Phương pháp ống hút Robinson. - Xác định pHH20 đất: Chiết đất theo tỷ lệ đất/nước là 1/5, đo pH bằng máy đo pH. - Xác định dung tích hấp phụ (CEC) của đất: Phương pháp amon axetat pH = 7. - Xác định hàm lượng chất hữu cơ trong đất (OM) bằng phương pháp Wakley – Black. - Xác định Pb, Cu, Zn, tổng số trong đất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử, công phá mẫu bằng hỗn hợp cường thuỷ. Quy trình thực hiện như sau: + Cân 3 gam đất khô trong không khí + 21ml HCl + 7 ml HNO3 đặc cho vào cốc teflon. + Đậy bằng kính đồng hồ ngâm 16h. + Đun hồi lưu trên bếp 2h ở nhiệt độ 2000C + Để nguội lên thể tích nước đến 100 ml + Lọc cặn, lấy dịch trong đem đo hàm lượng kim loại nặng Cu, Pb, Zn bằng máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử. - Xác định Pb, Cu, Zn, dễ tiêu trong đất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử, chiết mẫu bằng HCl pha loãng (HCl 0,1 M). 2,5 g đất khô đã qua rây 2 mm cho vào bình tam giác dung tích 100ml. Thêm 50 ml HCl 0,1 M vào rồi lắc trong 30 phút (tốc độ lắc là 120 vòng/phút). Lọc lấy dịch trong, đo Cu, Pb, Zn trong dịch lọc bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử. 2.4. Phân tích nước - Xác định pH nước: Đo pH bằng điện cực thuỷ tinh. - Xác định hàm lượng các kim loại Pb, Cu, Zn, trong nước bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử, công phá mẫu bằng hỗn hợp cường thuỷ. Quy trình thực hiện như sau: + Lấy 100ml mẫu nước vào cốc teflon rồi cô cạn + Sau đó cho 21 ml HCl + 7 ml HNO3 đặc cho vào cốc teflon. Đậy bằng kính đồng hồ ngâm 16h. + Đun hồi lưu trên bếp 2h ở nhiệt độ 2000C + Để nguội lên thể tích nước đến 100 ml + Lọc cặn, lấy dịch trong đem đo hàm lượng kim loại nặng Cu, Pb, Zn bằng máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử. 2.5. Đánh giá mức ô nhiễm Pb, Cu, Zn, trong đất nông nghiệp chịu ảnh hưởng của phế thải khu công nghiệp theo TCVN 7209 – 2002. 2.6. Đánh giá mức ô nhiễm Pb, Cu, Zn, trong nước mặt theo TCVN 5945 – 2005. 2.7. Xử lý số liệu bằng phần mềm Excel. PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội ở địa bàn khu công nghiệp Đình Trám 1.1. Điều kiện tự nhiên 1.1.1. Vị trí địa lý Khu công nghiệp Đình Trám có quy mô 98,105 ha, được xây dựng trên địa bàn 2 xã Hồng Thái và Hoàng Ninh thuộc huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang. Ranh giới khu công nghiệp: Phía Đông giáp khu dân cư xã Hoàng Ninh Phía Tây song song và cách đường quốc lộ 37 kéo dài 20 mét. Phía Nam song song và cách đường quốc lộ 1A mới 70 mét. Phía Bắc giáp đường quốc lộ 1A cũ (khoảng 300 mét) và khu dân cư xã Hồng Thái. 1.1.2. Đặc điểm khí hậu Địa bàn khu công nghiệp nằm trong khu vực chuyển tiếp giữa miền núi và đồng bằng Bắc Bộ nên vừa chịu ảnh hưởng của khí hậu đồng bằng Bắc Bộ, vừa mang tính chất của khí hậu miền trung du. Mùa đông thường lạnh hơn so với các khu vực có cùng vĩ tuyến. Sự chuyển tiếp còn được thể hiện ở chế độ nhiệt: Biên độ dao động nhiệt độ ngày và đêm lớn hơn ở các vùng đồng bằng Bắc Bộ, trung bình chênh lệch khoảng 0,50C. Thời tiết được chia thành 4 mùa rõ rệt: Xuân, hạ, thu, đông. *. Nhiệt độ không khí Nhiệt độ không khí trung bình nhiều năm dao động trong khoảng 23,3 – 23,70C. Nhiệt độ trung bình lớn nhất trong năm là 27,30C, nhiệt độ trung bình nhỏ nhất trong năm là 20,30C. Biến đổi nhiệt độ cao nhất và thấp nhất trong tháng đạt 13 – 140C. Tháng 6 là tháng có nhiệt độ cao nhất năm, đạt từ 27,6 – 27,80C. Tháng 12 có nhiệt độ trung bình thấp nhất, đạt từ 160C đến 17,20C. Nhiệt độ tối cao từ 36,50C đến 37,80C xảy ra vào tháng 7, nhiệt độ thấp nhất đạt từ 6,2 – 6,40C tại khu vực Bắc Giang. *. Độ ẩm không khí Độ ẩm tương đối trung bình nhiều năm là 83%. Hai thời kỳ có độ ẩm cao nhất là tháng 3, 4 và tháng 8, 9. Hai tháng có độ ẩm thấp nhất là tháng giêng và tháng 5. Độ ẩm cao nhất trong tháng đạt 89% và thấp nhất là 16%. *. Bức xạ mặt trời Bức xạ tổng cộng trung bình nhiều năm tại các khu vực thuộc tỉnh Bắc Giang đạt 122,8 Kcal/cm2. Tổng cân bằng bức xạ có thể đạt 71,1 Kcal/cm2. Tổng tích ôn khoảng 8.600 – 90000C. Số giờ nắng và cường độ chiếu sáng biến đổi theo mùa, nhưng nói chung là lớn, đáp ứng nhu cầu quang hợp của nhiều loại cây. Tổng số giờ nắng trung bình trong năm đạt khoảng 1.722 giờ, số giờ nắng trung bình cực đại 6 – 7 giờ/ngày và thường xuất hiện trong các tháng 6, 7 và 8. *. Chế độ mưa Tổng lượng mưa trung bình hàng năm dao động trong khoảng 1.500 – 1.900 mm. Lượng mưa lớn nhất hàng năm đạt 2.700 mm, thấp nhất là 1.300 mm. Mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10 và chiếm tới 85% lượng mưa cả năm. Lượng mưa phân phối đều trong các tháng 5, 6, 7 ,8 ,9 (khoảng 250 mm/tháng), đặc biệt tháng 8 thường có lượng mưa lớn hơn cả (xấp xỉ 300 mm). Các tháng mùa khô (từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau) chỉ xuất hiện những trận mưa nhỏ với lưu lượng trung bình 25 – 40 mm/tháng. Kết quả thống kê lượng mưa trung bình nhiều năm tại Bắc Giang như sau: Lượng mưa (mm): 1.533 Số ngày mưa/năm (ngày): 121 Lượng mưa ngày lớn nhất: 206 *. Bốc hơi Lượng bốc hơi trung bình năm là 989,1 mm. Độ bốc hơi lớn nhất thường xảy ra vào các tháng 5, 6, 7. *. Chế độ gió Tốc độ và hướng gió tại khu vực nói chung rất ổn định theo mùa trong năm. Hai hướng gió chủ đạo trong năm là Đông Bắc với tần suất 15% và Đông Nam với tần suất 30 – 35%, ngoài ra còn có 2 hướng gió Đông và Bắc với tần suất nhỏ hơn. Gió Đông Bắc thường xuất hiện từ tháng 10 đến tháng 3 với tốc độ trung bình ghi được tại trạm Hiệp Hoà là 2,3 m/s. Gió Đông Nam chủ yếu xuất hiện từ tháng 4 đến tháng 8. Tốc độ gió Đông Nam lớn hơn tất cả các hướng gió khác, với giá trị đo được ở trạm Hiệp Hoà là 2,6 m/s. 1.1.3. Đặc điểm địa hình, địa chất Huyện Việt Yên nói chung nằm trong vùng tương đối thấp so với địa hình tỉnh Bắc Giang vì địa hình của Bắc Giang thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông. Khu công nghiệp Đình Trám - tỉnh Bắc Giang có địa hình tương đối bằng phẳng, nơi tiếp giáp giữa vùng đồng bằng và đồi núi thấp với độ cao trung bình 5,2 m so với mực nước biển. Theo Báo cáo địa chất, công trình KCN Đình Trám gồm các lớp đất theo thứ tự từ trên xuống dưới như sau: Lớp 1: Là đất canh tác phân bố trên toàn bộ khu đất dự án, lớp có bề dày lớn nhất là 0,9 m, mỏng nhất là 0,4 m. Lớp này ít có ý nghĩa về địa chất công trình nhưng lại rất quan trọng trong đánh giá về hiện trạng chất lượng môi trường nền. Lớp 2: Lớp sét pha màu xám trắng, xám vàng, nâu trắng, trạng thái dẻo cứng, chiều dầy thay đổi từ 2,2 – 3,2 m. + Độ ẩm: 28,3% +Khối lượng riêng: ∆ = 2,74 g/cm2 + Khối lượng thể tích: γ = 1,93 g/cm3 + Sức chống cắt: C = 0,267 kg/cm2; Φ = 7035’ Lớp 3: Lớp sét pha màu xám xanh, xám ghi, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng, chiều dầy thay đổi 3,6 – 7,1 m. + Độ ẩm: 33,2% + Khối lượng riêng: ∆ = 2,71 g/cm2 + Khối lượng thể tích: γ = 1,84 g/cm3 Lớp 4: Lớp cát hạt mịn đến trung, màu xám xanh đến xám ghi, trạng thái xốp, chiều dầy thay đổi từ 3,4 – 10,8 m. + Khối lượng riêng: ∆ = 2,66 g/cm2 Lớp 5: Lớp đá sét bột kết màu xám đen, đen phong hoá trung bình, chặt axít, chiều dầy chưa xác định. Nói chung, các lớp đất đá đều có khả năng chịu tải cao, đặc biệt là lớp đá sét bột kết màu xám đen là lớp có khả năng chịu tải rất cao. Với các công trình có quy mô và tải trọng lớn thì lớp 5 là lớp chịu lực chính của công trình. 1.1.4. Chế độ thuỷ văn Có thể lấy chế độ dòng chảy của sông Thương để phản ánh điều kiện thuỷ văn của khu vực KCN Đình Trám. Sông Thương là một trong 3 con sông lớn nhất chảy qua địa bàn tỉnh Bắc Giang với chiều dài khoảng 87 km. Sông Thương có độ dốc vừa phải, nước chảy điều hoà, tổng lưu lượng nước bình quân hàng năm khoảng 2,5 tỷ m3. Chế độ dòng chảy sông Thương được chia thành 2 mùa rõ rệt: Mùa lũ và mùa kiệt. Mùa lũ trùng với mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10. Mùa kiệt từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Mực nước trung bình mùa cạn từ 0,6 m – 0,8 m. Mực nước cao nhất đạt 4,8 m. Sông Thương có vai trò rất quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Bắc Giang. Ngoài chức năng vận chuyển hàng hoá, sông Thương còn là nguồn cung cấp nước tưới nông nghiệp quan trọng. Mặc dù lưu lượng lớn, khả năng tự làm sạch của dòng chảy tương đối cao, song chất lượng nước sông đang có xu hướng ngày càng xấu đi do sự phát thải từ các KCN và rác thải sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, …Sông Thương là nơi tiếp nhận hầu hết nguồn nước thải sản xuất nông nghiệp trên địa bàn tỉnh Bắc Giang và nước thải sinh hoạt. Các nguồn thải từ KCN Song Khê Nội Hoàng, nhà máy phân đạm Hà Bắc, KCN Đình Trám, dây truyền sản xuất tinh bột sắn công suất 60tấn/ngày tại nhà máy ép dầu Hà Bắc, …. Nếu các nguồn thải nói trên không được xử lý triệt để mà đổ thẳng xuống lòng sông thì nguy cơ sông Thương bị ô nhiễm nặng hoàn toàn có thể xảy ra, ảnh hưởng đến các mục đích sử dụng nước. 1.2. Điều kiện kinh tế xã hội 1.2.1. Cơ cấu hành chính, dân số và đất đai Diện tích đất tự nhiên của tỉnh Bắc Giang là 3.822 km2. Tính đến năm 2007, tổng dân số toàn tỉnh là 1.807.713 người, mật độ dân số trung bình 302 người/km2, tỷ lệ tăng dân số tự nhiên khoảng 1,2%. Về cơ cấu hành chính, tỉnh Bắc Giang có 1 thành phố và 9 huyện. Về cơ cấu sử dụng đất: Đất nông nghiệp chiếm tỷ lệ lớn nhất khoảng 33,16%, tiếp theo là đất lâm nghiệp 32,73%, đất chưa sử dụng 15,96%, đất chuyên dùng 14,90% và đất ở chỉ chiếm 3,25%. Huyện Việt Yên có tổng diện tích đất tự nhiên là 171,4 km2. Dân số tính đến năm 2007 là 155.265 người, trong đó khu vực thành thị có 6.267 người, nông thôn là 148.998 người. Mật độ dân số trung bình 903 người/km2, cao thứ 3 trong toàn tỉnh sau thành phố Bắc Giang và huyện Hiệp Hoà. Huyện Việt Yên có 18 đơn vị hành chính gồm: 2 thị trấn và 16 xã. Nói chung, cơ cấu dân số trẻ, lực lượng lao động dồi dào. Số dân ở tuổi sinh đẻ chiếm 40%. Dự báo nguồn nhân khẩu bổ sung vào lực lượng đến năm 2010 là 79.300 người. Tuy nhiên, lực lượng lao động có trình độ khoa học còn ít (thấp hơn 8%), trong đó lao đoọng có trình độ sơ cấp chiếm 1,2%, công nhân kỹ thuật 1,8%, trung học chuyên nghiệp 3,4% và người có trình độ đại học 1%. 1.2.2. Tình hình phát triển kinh tế Bắc Giang là một tỉnh miền núi có nhiều khó khăn, công nghiệp kém phát triển, cơ cấu kinh tế nông nghiệp vẫn chiếm tỷ trọng lớn. Tuy nhiên, do những thuận lợi về địa lý (nằm liền kề khu kinh tế trọng điểm phía Bắc; cách Hà Nội không xa, …) Bắc Giang có nhiều triển vọng để phát triển kinh tế - xã hội trong những năm tới. Tính đến nay, nông nghiệp vẫn đóng vai trò chủ yếu trong nền kinh tế địa phương. Điều này được thể hiện rõ trong cơ cấu GDP của tỉnh với tỷ lệ nông - lâm - thuỷ sản chiếm khoảng 48% (các năm trước 2000 là hơn 50%); công nghiệp - xây dựng chiếm 20,8% (số liệu năm 2006). Nền kinh tế của Bắc Giang nói chung và các huyện Yên Dũng, Việt Yên nói riêng đang có nhiều cơ hội để phát triển, nhất là từ khi Cụm công nghiệp Song Khê Nội Hoàng, Cụm công nghiệp Đồng Vàng, KCN Đình Trám được xây dựng và đi vào hoạt động. Nằm cách không xa thủ đô Hà Nội (khoảng 40 km) và cửa khẩu biên giới Việt Nam – Trung Quốc (khoảng 100 km), có hệ thống đường giao thông đạt tiêu chuẩn quốc gia (quốc lộ 1A) cùng với các tiềm năng khác của địa phương là những điều kiện rất thuận lợi để thu hút các nhà đầu tư trong và ngoài nước. Đây là cơ hội tốt để địa phương chuyển đổi và phát triển kinh tế hoà nhập vào quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá của đất nước. Người dân sẽ có nhiều công ăn việc làm mới và có điều kiện phát triển các nghành dịch vụ, thương mại.