Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình MỞ ĐẦU I Đặt vấn đề Vấn đề môi trường sức khỏe cộng đồng trở nên cấp bách đáng ý hết Xã hội phát triển, dân số giới tăng ảnh hưởng môi trường tới sức khỏe người mạnh mẽ bất thường Những ảnh hưởng xấu tới sức khỏe người vừa thiên nhiên (bản chất trình hình thành địa chất, vấn đề liên quan đến vũ trụ….) tác động, vừa thân người tạo (các chất thải sinh hoạt, trình khai thác, khu công nghiệp, bãi chôn lấp rác thải không hợp vệ sinh ) Hoạt động người đa dạng chất thải ô nhiễm phức tạp, nhiều lên Ngày nay, việc chất thải đổ sông biển làm ô nhiễm sông biển mà chôn xuống đất ngày phổ biến Mặt khác, môi trường nước, môi trường không khí, biển với môi trường đất có liên quan chặt chẽ với nhau, đặc biệt môi trường nước môi trường đất Vì ô nhiễm môi trường thành phần, đặc biệt hai môi trường đất nước làm ô nhiễm hai Ở nước ta năm gần đây, với phát triển mạnh mẽ ngành kinh tế trình đô thị hóa tình trạng ô nhiễm môi trường ngày trở nên trầm trọng, đặc biệt đô thị lớn Theo báo cáo diễn biến môi trường năm 2004 tổng lượng phát sinh chất thải rắn sinh hoạt nước khoảng 12,8 triệu tấn/năm, đô thị chiếm 50%, ước tính đến năm 2010 20 triệu tấn/năm, 63% từ đô thị Số liệu thống kê quan môi trường cho thấy: tổng lượng rác thải sinh hoạt thành phố Hà Nội ngày trung bình khoảng 5.000 tấn, thành phố Hồ Chí Minh thải trung bình khoảng 7.000 Vì tượng rác thải bị ứ đọng số thành phố địa phương khác trở thành vấn đề báo động Hầu tất bãi rác thành phố nước ta tình trạng tải Với nước công nghiệp phát triển Nhật, Mỹ, Đức, Hà Lan việc xử lý rác chủ yếu sử dụng phương pháp thiêu Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình huỷ công nghệ cao, đem chôn lấp Trong đó, nước ta phổ biến cách chôn lấp lộ thiên không đạt tiêu chuẩn vệ sinh Cách làm không giải lượng rác tồn đọng, mà gây ảnh hưởng xấu tới môi trường ô nhiễm nước, đất không khí xung quanh khu vực Ô nhiễm đất ảnh hưởng xấu tới sản xuất nông nghiệp chất lượng nông sản, mà thông qua lương thực, rau ảnh hưởng gián tiếp tới sức khoẻ người động vật Vì việc “Nghiên cứu phân hạng yếu tố tác động đến di chuyển chất ô nhiễm điển hình môi trường đất từ nguồn ô nhiễm cố định” cần thiết cho việc bảo vệ môi trường đất đưa giải pháp chống ô nhiễm đất trì tính sản xuất lâu dài đất, chiến lược quan trọng việc sử dụng hợp lý lâu bền nguồn tài nguyên thiên nhiên II Đối tượng phạm vi nghiên cứu Xác định yếu tố ảnh hưởng đến di chuyển chất ô nhiễm (Kim loại nặng) môi trường đất từ nguồn cố định (bãi rác), sở bước đầu nghiên cứu phân hạng cấp độ tác động yếu tố đến trình di chuyển chất ô nhiễm môi trường đất từ nguồn cố định nhằm đưa tiêu chí đánh giá đất ô nhiễm cách hợp lý III Mục tiêu ý nghĩa đề tài Mục tiêu đề tài - Xác định yếu tố ảnh hưởng đến trình di chuyển chất ô nhiễm môi trường đất - Nghiên cứu xây dựng mối quan hệ yếu tố tác động thông qua phương trình toán học làm sở cho việc phân hạng - Bước đầu nghiên cứu phân hạng cấp độ tác động yếu tố đến trình di chuyển chất ô nhiễm môi trường đất nhằm đưa tiêu chí đánh giá ô nhiễm đất cách hợp lý Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình Ý nghĩa đề tài - Xác định yếu tố ảnh hưởng tới trình di chuyển chất ô nhiễm môi trường đất từ giúp nhà quản lý kiểm soát trình ô nhiễm xảy môi trường đất - Bước đầu nghiên cứu đưa tiêu chí đánh giá ô nhiễm đất từ việc phân hạng cấp độ tác động yếu tố ảnh hưởng tới trình di chuyển chất ô nhiễm môi trường đất Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU I.1 TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM ĐẤT I.1.1 Hiện trạng ô nhiễm đất giới Theo nhà khoa học giới tất loại ô nhiễm: ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm không khí ô nhiễm đất đai vấn đề đáng báo động Hiện việc sử dụng nông dược phân hóa học gây ô nhiễm đất ảnh hưởng xấu tới sản xuất nông nghiệp chất lượng sản phẩm mà thông qua lương thực, rau quả,… ảnh hưởng gián tiếp tới sức khỏe người động vật Nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm môi trường đất nói chung nhiều trước quan trọng phải nói việc thải bỏ không hợp lý chất thải dạng đặc hay lỏng từ hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt…, làm cho mặt đất bị nhiễm bẩn, chí hủy hoại môi trường đất, làm cho đất không khả sản xuất Rác nói riêng chất thải nói chung thành phần chủ yếu gây ô nhiễm môi trường đất Ở Nhật Bản đất bị ô nhiễm thủy ngân (Hg), Cadimi (Cd) nặng từ năm 1953 – 1967 toàn đất canh tác Sự kiện “Cadimi” xảy Nhật Bản năm 1955 ví dụ Nông dân vùng núi Phú Sĩ thời gian dài sử dụng nước thải nhà máy luyện kẽm gần để tưới ruộng, Cadimi chứa nước thải tích luỹ dần lúa gạo khu vực mà hàm lượng Cd lúa trồng vùng cao gấp 10 lần so với lúa trồng khu vực khác Hậu người nông dân bị chứng đau nhức khớp xương, 34 người chết, 280 người tàn phế Theo điều tra nông thôn Nhật Bản, năm 1970, diện tích đất ô nhiễm nước Nhật 190.000 Cho tới năm 1992 giải độc khoảng 36% diện tích ruộng đất bị ô nhiễm, chi phí làm đất chi phí bồi thường tổn thất nông nghiệp lên tới 19 triệu USD/năm [35] Trong năm 70, nông dân Ấn Độ sử dụng tràn lan nước thải thành thị chưa qua xử lý để tưới ruộng, khiến cho khả sản xuất đất giảm, Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình gây hại tới sức khoẻ nông dân Theo báo cáo, tỷ lệ nhiễm bệnh đường ruột người nông phẩm khu vực cao gấp lần nơi khác I.1.2 Hiện trạng ô nhiễm đất Việt Nam Việt Nam có diện tích tự nhiên 32.931.456 với 3/4 lãnh thổ đồi núi trung du, diện tích sông suối núi đá rừng 1,3 triệu (chiếm 4,06% diện tích đất tự nhiên), phần đất liền 31,2 triệu (chiếm 94,5% diện tích tự nhiên), xếp thứ 58 giới, nhiên dân số đông nên diện tích đất bình quân đầu người thuộc loại thấp, 1/6 bình quân giới [4] Hiện nay, hoạt động tự nhiên tác động mạnh mẽ người làm cho môi trường đất Việt Nam đứng trước thực trạng ô nhiễm nặng nề Nguồn gây ô nhiễm đất Việt Nam chất thải không qua xử lý vùng dân cư, đô thị khu công nghiệp, giao thông, sử dụng hoá chất bảo vệ thực vật không hợp lý phần chiến tranh để lại Mức độ ô nhiễm chất rắn, lỏng khí số nơi nghiêm trọng Tuy nhiên, quy mô, vùng bị ô nhiễm không lớn, xảy ven thành phố lớn, khu công nghiệp nơi gia công kim loại công nghệ xử lý chất thải độc hại nơi chuyên canh, thâm canh sử dụng phân bón hoá chất bảo vệ thực vật không hợp lý, quản lý chặt chẽ Nguồn ô nhiễm đất nước thải sinh hoạt công nghiệp: đất xung quanh thành phố Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Nam Định có dấu hiệu bị ô nhiễm rác thải công nghiệp sinh hoạt Tại thành phố Hồ Chí Minh, kim loại nặng tìm thấy nước bùn thải từ khu dân cư khu công nghiệp Hàng ngày có khoảng 600.000 m3 nước thải không qua xử lý thải từ 28.500 nhà máy, làng nghề trực tiếp gián tiếp hệ thống sông ngòi (N.M.Maqsud, 1998) Nước thải không qua xử lý từ hệ thống sông ngòi thường bị chảy tràn sử dụng làm nước tưới khu vực đất nông nghiệp Tiềm ngây ô nhiễm cao xác định số mẫu nước lấy từ ruộng lúa xung quanh Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh (Bảng 1.1) Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình Hàm lượng Cu đất TCVN, gần cao chút so với giới hạn cho phép tiêu chuẩn Hà Lan 1997 Tại số khu vực cụ thể, hàm lượng kim loại nặng cao (mẫu TH2- Thanh Trì, Hà Nội) Bảng 1.1 Ảnh hưởng nước thải tới tích luỹ kim loại nặng đất mặt Nông độ nguyên tố (mg/kg) Địa điểm theo dõi nguồn ô nhiễm Cu Zn Pb Cd Hg TH1: rác công nghiệp (Văn Điển) 43,5 158,0 44,5 0,95 0,045 TH2: rác sinh hoạt 337,0 110,0 38,2 0,75 0,115 TO1: rác sinh hoạt 32,5 106,5 34,5 0,93 0,106 QT: rác sinh hoạt 38,7 112,0 37,0 0,95 0,033 CN05- rác sinh hoạt công nghiệp 38,5 97,2 31,2 1,5 0,086 CN06- rác sinh hoạt công nghiệp 37,0 126,0 32,0 1,75 0,131 CN07- rác sinh hoạt công nghiệp 30,0 84,5 29,5 1,40 0,027 CN08- rác sinh hoạt công nghiệp 37,7 104,5 29,5 1,50 0,032 50 200 70 - 36-190** 140-720 85-530 0,8-12 0,3-10 Thanh Tri, Hanoi (1) Nha Be- HCM C (2) TCVN-7209-2002 Tiêu chuẩn Hà Lan, 1997 Nguồn: [22] Hồ Thị Lam Trà; [36] N.M Maqsud Sử dụng bùn thải: nguồn gây ô nhiễm đất quan tâm Chất ô nhiễm thường tích đọng bùn với hàm lượng lớn Việc sử dụng bùn từ hệ thống tiếp nhận nước thải sản xuất nông nghiệp nguyên nhân tiềm ẩn gây ô nhiêm môi trường đất Xác định hàm lượng kim loại nặng bùn thực số tác giả thành phố Hà Nội, số liệu Bảng 1.2 cho thấy hàm lượng số nguyên tố kim loại nặng khoảng từ giá trị vượt giá trị cho phép Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình Bảng 1.2 Hàm lượng kim loại nặng bùn thải Việt nam Nguồn ô nhiễm Hàm luợng tổng số, (mg kg-1) Địa điểm Chất thải sinh hoạt công nghiệp Sông Tô lịch Cd Zn Pb Cu (1) 1,76-2,41 930,5-1276,2 84,48-102,5 36,54-47.1 Hanel (1) 0,098-0,42 15,62-22,01 Chất thải sinh hoạt công nghiệp Thanh trì – Hà nội (2) 1,2-18,83 147-3699,15 52,13-403,5 26,75-95,75 TCVN 7209-2002 Chất thải công nghiệp 16,5-51,26 19,96-25.67 200 50 70 Nguồn: [11] Lê Văn Khoa, 1999 Nguồn gây ô nhiễm môi trường đất đến từ hoạt động sản xuất làng nghề truyền thống (tái chế kim loại) Hiện nước có 1450 làng nghề, phân bố 58 tỉnh thành phố nước Những tỉnh có mật độ làng nghề tập trung cao Hà Tây, Thái Bình, Bắc Ninh, Hưng Yên, Hải Dương, Nam Định, Thanh Hoá Tính trung bình hàng ngày có khoảng 100 m3 nước thải thải môi trường Chất thải rắn dự báo khoảng 11 nghìn tấn/năm Phế thải từ làng nghề truyền thống thường chứa đựng nhiều kim loại nặng, thải trực tiếp hệ thống kênh mương đất nông nghiệp xung quanh Số liệu Bảng 1.3 cho thấy hàm lượng kim loại nặng đất bùn thải cao, vượt giá trị cho phép TCVN 7209-2002 Bảng 1.3 Hàm lượng kim loại nặng đất bùn thải làng nghề tái chế KLN, (mg/kg) Địa điểm Văn môn Yên phong (1) TCVN Cd Zn Cu Pb Đất Bùn thải Đất Bùn thải Đất Bùn thải Đất Bùn thải 0,3 - 0,9 - 3,6 60,3 33,7 886,4 44,78032,5 20 216,7 19,7 2466,8 20,1 143,1 22,6 3127,1 200 50 70 Nguồn: [8] Phạm Quang Hà, 2002 Sử dụng phân bón hoá chất bảo vệ thực vật: nay, hàng năm nước sử dụng tới 30.000 tấn/năm hoá chất bảo vệ thực vật loại, có Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình khoảng 45 hợp chất với nhiều thương hiệu khác Ngoài lượng lớn thuốc nhập lậu Một số loại sử dụng phổ biến Aldrin, Diedrin, Iteptachlo, Lindan, Endrin, Wofatox, Monito, Bassa, Methamidophos, Parathion, Methyl Một vấn đề cộm tồn đọng hoá chất bảo vệ thực vật môi trường Theo thống kê Cục Bảo vệ Thực vật có khoảng 45-50% tổng lượng hoá chất bảo vệ thực vật bị tồn đọng kho cũ bị bỏ quên, buôn lậu, kho hàng đại lý công ty tư nhân Sử dụng liều lượng nguyên nhân dẫn đến tích đọng đất Tần suất phụn thuốc trừ sâu 1-3 lần cho vụ lúa, 28-30 lần cho trồng rau, 15-30 lần cho trồng chè Phân bón hoá học sử dụng Việt Nam nhiều urê, suphát amôn, NPK, supe lân Hiện môi trường đất chịu sứ ép lớn việc sử dụng phân bón hoá học Hàng năm nước sử dụng khoảng triệu phân bón Nhiều kế nghiên cứu trồng sử dụng hữu hiệu tối đa 30% lượng phân bón vào đất, phần lại bị rửa trôi theo nước năm lại đất gây ô nhiễm môi trường đất Giao thông: hoạt động giao thông gây nên nhiêm bẩn môi trường đất, đặc biệt khu vực ven đường quốc lộ đốt cháy nhiên liệu nhiên liệu phương tiện giới I.2 CÁC YẾU TỐ GÂY Ô NHIỄM ĐẤT Ô nhiễm đất xảy đất bị nhiễm chất hóa học độc hại (hàm lượng vượt giới hạn thông thường) Các chất ô nhiễm bị rò rỉ từ kho, bãi lưu giữ ngấm, thấm vào môi trường đất thông qua nhiều đường: ngấm trực tiếp, theo nước mặt chảy tràn, theo nước ngầm, từ môi trường không khí, v.v Một có mặt môi trường đất, chất ô nhiễm di chuyển để xuống tầng đất sâu hơn, vào nước ngầm theo dòng nước ngầm khuếch tán xa hơn, tích tụ bùn lắng trầm tích lớp nước mặt vào dòng nước mặt Quá trình diễn liên tục chất ô nhiễm giữ lại hoàn toàn lớp bùn lắng - trầm tích, rửa dòng nước ngầm ngấm xuống gần tầng đá gốc khu vực hay vào tích tụ hệ sinh thái Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình khu vực, bao gồm thực vật động vật theo trình tích tụ sinh học Tích tụ sinh học định nghĩa trình mà thể sống tích tụ chất ô nhiễm trực tiếp từ môi trường đất, nước, không khí (đối với thực vật) gián tiếp qua chuỗi thức ăn (động vật) Theo đó, chất ô nhiễm vào thể người tích tụ (do không bị bị chuyển hóa thành dạng khác) đến mức bắt đầu gây hại cho người Trong nhiều trường hợp, chất ô nhiễm vừa chất thiết yếu cho thể để tồn phát triển, lại vừa chất có tiềm độc hại tùy thuộc vào liều lượng thể Với chất này, thể bị phơi nhiễm mức nhẹ xảy rối loạn tạm thời hoạt động sống, mức nặng gây bệnh tật, tử vong Các nhóm yếu tố gây ô nhiễm đất gồm: - Nhóm kim loại nặng - Nhóm hợp chất hữu (Hoá chất bảo vệ thực vật) - Nhóm hợp chất khác I.2.1 Kim loại nặng I.2.1.1 Khái niệm kim loại nặng Kim loại nặng nguyên tố kim loại có tỷ trọng lớn lần tỷ trọng nước Các nguyên tố kim loại nặng kể đến : Pb, Fe, Cu, Cd, Cr, … Chúng có thời gian lưu môi trường lâu, có nguy tăng tính độc độ bền vững cao tuỳ vào điều kiện môi trường, gây độc người hệ sinh thái mức độ khác tuỳ thuộc vào nồng độ song thường biểu tác động khoảng hẹp nồng độ, ranh giới mức đủ độc hẹp (theo Bowen, 1996) I.2.1.2 Nguồn gốc phát sinh a Quá trình phong hoá Kim loại vết tích tụ đất khu vực khác trình phong hoá chỗ khoáng vật Thông thường hàm lượng kim loại vết hình thành Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình đá macma lớn đá nguyên sinh, Mn, Cr, Co, Ni, Cu Zn tồn với hàm lượng cao số loại đá trình bày Bảng 1.4 Đá macma biến chất nguồn chứa nhiều kim loại vết tự nhiên nguồn cung cấp kim loại cho đất Các loại đá chiếm tới 95% bề mặt trái đất, lại 5% đá thứ sinh Đối với đá nguyên sinh, 80% đá phân lớp (shales), 15% đá cát kết, 5% đá vôi (Mitchell, 1964) Vai trò quan trọng đá thứ sinh khoáng vật mẹ trình hình thành đất chiếm đến 75% bề mặt trái đất Khả trao đổi kim loại vết với trồng hệ sinh thái quay vòng phụ thuộc vào trạng thái phong hoá đá Đá cát kết bao gồm nhiều khoáng vật khó bị phong hoá cung cấp lượng nhỏ kim loại vết đất Một vài loại khoáng dễ bị phong hoá từ đá macma metamorphic, bao gồm olivine, hornblende, augite, cung cấp lượng lớn kim loại Mn, Co, Ni, Cu, Zn cho đất (Bảng 1.4) Nhiều kim loại vết chủ yếu tìm thấy quặng sunfit Ví dụ, PbS (galena), HgS (cinnabar), CuFeS2 (chalcopyrite), ZnS (sphalerite) ((NiFe)9S8 (pentlandite) Cd Zn kim loại có mối quan hệ địa hoá gần gũi Chúng có cấu trúc ion , điện tích âm tương đồng tìm thấy phức khoáng sunfit khoáng cacbonat Các kim loại vết chỗ đồng hình mạng lưới khoáng silicat khoáng khác trường hợp cation kim loại khác có bán kính ion Ví dụ, chỗ Pb2+ cho K+ silicat, chỗ Mn2+ cho Fe2+ vi trí mặt tám cạnh khoáng Ferromagnesian, chỗ Ni2+ cho Fe2+ pyrít, chỗ Ni2+ Co2+ cho Mg2+ khoáng siêu bazơ, chỗ Cr3+ cho Fe3+ Cr6+ cho Al3+ khoáng đá macma Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường 10 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình III.3.4.3 Nhận xét Trong số 10 điểm khảo sát đánh giá theo tiêu chí lập có điểm ô nhiễm trình lan truyền xảy mức trung bình bãi rác Hà Khẩu, bãi rác Đèo Sen, bãi rác Quang Hanh, bãi rác Quảng Chính, bãi rác Cầu Cao bãi rác Đầm Hà Cả bãi rác thực tế có ảnh hưởng đến môi trường sống sức khỏe người dân, chí bãi rác Hà Khẩu bãi rác Đèo Sen có nhiều thông số vượt tiêu chuẩn cho phép Còn lại bãi rác trình lan truyền xảy chậm Tuy nhiên, bãi rác tác động liên tục từ bắt đầu hoạt động đóng bãi tiếp tục hoạt động nhiều năm sau Thậm chí với bãi chôn lấp chất thải rắn thiết kế theo an toàn kỹ thuật, rủi ro gây không nhỏ cho môi trường người, diện tích, quy mô khối lượng chất thải chôn lấp Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường 83 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ IV.1 KẾT LUẬN Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ công nghiệp, nhiều đô thị thành phố hình thành tình hình ô nhiễm môi trường ngày nghiêm trọng Khói thải từ nhà máy xe giới làm ô nhiễm bầu không khí Nước thải từ nhà máy khu dân cư đô thị làm ô nhiễm nguồn nước Khi không khí nước bị ô nhiễm đất bị ô nhiễm Ô nhiễm đất ảnh hưởng xấu tới sản xuất nông nghiệp chất lượng nông sản, mà thông qua chuỗi thức ăn ảnh hưởng tới sức khoẻ người Đề tài “Nghiên cứu phân hạng yếu tố tác động đến di chuyển chất ô nhiễm điển hình môi trường đất từ nguồn ô nhiễm cố định” cần thiết cho nhà quản lý nhằm đưa giải pháp kiểm soát quản lý khắc phục cố môi trường đất Trong khuôn khổ luận văn làm rõ số vấn đề sau: Tìm hiểu mô tả trạng ô nhiễm đất giới Việt Nam Từ cho thấy nguyên nhân gây ô nhiễm đất, nhóm yếu tố gây ô nhiễm gồm: Kim loại nặng, nhóm thuốc bảo vệ thực vật loại chất khác Đồng thời đưa ảnh hưởng nhóm yếu tố đến người hệ sinh thái Trong khuôn khổ luận văn tập trung sâu vào nghiên cứu nhóm yếu tố kim loại nặng Mô tả trình vận chuyển chất ô nhiễm môi trường đất mà cụ thể kim loại nặng Qua nghiên cứu đưa nhóm yếu tố ảnh hưởng tới trình di chuyển kim loại nặng môi trường đất Cụ thể luận tổng hợp đưa nhóm yếu tố là: Nguồn ô nhiễm, đặc trưng ô nhiễm thời gian xảy ô nhiễm Khả di chuyển kim loại nặng môi trường đất: chịu tác động yếu tố thành phần như: pH, Eh đất, nồng độ chất ô nhiễm, đặc tính đất thành phần hoá học đất Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường 84 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình Ảnh hưởng nước đất Từ nhóm yếu tố ảnh hưởng tới di chuyển kim loại nặng môi trường đất, bước đầu tiến hành nghiên cứu phân hạng cho điểm nhóm yếu tố yếu tố thành phần Từ tổng hợp hình thành tiêu chí đánh giá mức độ ảnh hưởng yếu tố tác động đến di chuyển kim loại nặng môi trường đất Tuy nhiên trình xây dựng tiêu chí gặp không khó khăn: Khó khăn việc tìm tài liệu thông tin liên quan đến trình vận chuyển, đất môi trường phức hệ đa dạng vô phức tạp Hơn Việt Nam chưa có nhiều nghiên cứu vấn đề Việc sử dụng tiêu chí nước hiệu chỉnh để phù hợp với Việt Nam không tránh sai sót khác điều kiện tự nhiên xã hội Việc phân loại phụ thuộc nhiều vào ý kiến chủ quan tác giả IV.2 KIẾN NGHỊ Qua trình nghiên cứu, tìm hiểu phân hạng yếu tố tác động đến di chuyển chất ô nhiễm môi trường đất từ nguồn cố định, luận văn muốn đưa số kiến nghị sau: Để khắc phục thiếu sót, hạn chế tiêu chí phân hạng cần: - Tiếp tục nghiên cứu thông tin nước nhằm tìm hiểu sâu yếu tố tác động đến di chuyển KLN môi trường đất để xây dựng sở khoa học hoàn chỉnh - Tiếp tục nghiên cứu tìm phương trình toán học để định tính yếu tố tác động từ có có mối liên hệ cụ thể xác - Tham khảo ý kiến chuyên gia, cấp quản lý tiêu chí cụ thể để xây dựng tiêu chí đơn giản xác - Cần trình áp dụng thực tế tiêu chí để đánh giá trình di chuyển KLN môi trường đất nhằm rút học kinh nghiệm để khắc phục hoàn thiện Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường 85 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình Cần mở rộng nghiên cứu thêm nhóm yếu tố tác động khác nhằm so sánh xây dựng tiêu chí đầy đủ đánh giá cách xác di chuyển chất ô nhiễm môi trường đất Quy định chặt chẽ việc quy hoạch môi trường quy hoạch kinh tế xã hội, phải đảm bảo tác động thấp mặt trái hoạt động phát triển kinh tế xã hội tới người hệ sinh thái Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường 86 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Đặng Thị An, Chu Thị Thu Hà, (2009), “Đất bị nhiễm Asen Đại Từ, Thái Nguyên”, tạp chí Khoa học đất, số 31, tr 88 - 90 Đặng Thị An, Trần Quang Tiến, (2008), “Ô nhiễm Chì Cađimi đất nông nghiệp số nông sản Văn Lâm, Hưng Yên”, tạp chí Khoa học đất, số 29, tr 56 – 58 Nguyễn Đức Anh, (2008), Nghiên cứu ứng dụng khoáng Zeolite Bentonite để kiểm soát trạng thái linh động Cd Pb đất, Khóa luận tốt nghiệp, đại học Nông nghiệp, Hà Nội Báo cáo trạng môi trường quốc gia năm 2005, (2005), Bộ Tài nguyên Môi trường, trang 15 – 23, 28 – 33 Bộ Khoa học Công nghệ - TCVN 7376: 2004 Chất lượng đất - Giá trị thị hàm lượng bon hữu tổng số đất Việt Nam Bộ Khoa học Công nghệ - TCVN 7377: 2004 Chất lượng đất - Giá trị thị pH đất Việt Nam Trần Văn Chính nnk, (2006), Giáo Trình Thổ Nhưỡng Học, Bộ môn Khoa học đất ĐHNN Hà Nội, Nhà xuất Nông Nghiệp, Hà Nội Phạm Quang Hà, (2002), “Nguyên cứu thiết lập tiêu chuẩn môi trường đất phù sa”, Viện Thổ nhưỡng – Nông hoá, trang 474-506 Hội Khoa Học Đất Việt Nam, (2000), Đất Việt Nam, NXB Nông Nghiệp, Hà Nội 10 Trịnh Quang Huy, (2007), Kim loại độc hệ thống đất trồng Bài giảng tồn dư hóa chất nông nghiệp, 11 Lê Văn Khoa, Nguyễn Thị An Hằng Phạm Minh Cường, (1999), “Đánh giá ảnh hưởng nhà máy pin Văn Điển, khu công nghiệp Hanel đất, nước bùn hệ thống sông ngòi”, tạp chí Khoa học đất, số 11, trang 124 Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường 87 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình 12 Nguyễn Đình Mạnh, (2000), Hóa chất dùng nông nghiệp ô nhiễm môi trường, NXB Nông nghiệp, Hà Nội 13 Nguyễn Đình Mạnh, (2007), Các yếu tố môi trường sử dụng đất bền vững, NXB Nông Nghiệp, Hà Nội 14 Ngô Đức Minh nnk, (2009), “Hàm lượng KLN đất nông nghiệp mối quan hệ với tích lũy gạo Thạch Sơn, Lâm Thao, Phú Thọ”, tạp chí Khoa học đất, số31, tr 91- 97 15 Trần Thị Phả, Đàm Xuân Vận, (2009), “Đánh giá tích lũy KLN môi trường nước, đất sản xuất nông nghiệp trồng khu công nghiệp Sông Công I, Thái Nguyên”, tạp chí Khoa học đất, số 32, tr 97 – 100 16 Trần Kông Tấu, (2005), Vật Lý Thổ Nhưỡng Môi Trường, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Hà Nội, 17 Trần Kông Tấu, Trần Kông Khánh, (2002), “Heavy metals and other elements in the mainsoil types in Viet Nam” Viet Nam science journal, No Welcome to the 17th world congress of soil science, pp13-22 18 Nguyễn Hữu Thành, (2006), Giáo trình hóa học đất, NXB Nông nghiệp, Hà Nội 19 Đào Châu Thu, (2006), “Khoáng sét liên quan chúng với vài tiêu lý hóa học số loại đất Việt Nam”, tạp chí Khoa học đất 20 Lê Thị Thủy nnk, (2009), “KLN đất gạo ảnh hưởng sử dụng phân hữu miền Bắc Việt Nam”, tạp chí Khoa học công nghệ, số 3, tháng 21 Hồ Thị Lam Trà, (2007), “Các dạng liên kết Cu, Cd, Pb, Zn đất nông nghiệp chịu ảnh hưởng làng nghề đúc đồng tái chế kẽm”, tạp chí Khoa học đất, số 21, trang 144 22 Hồ Thị Lam Trà, (1999), Heavy metal status of agricultural soils in Tuliem and Thanhtri districts of Hanoi, Vietnam, J.Fac.Kyushu Univ, 43 (3-4), 489-497 23 Nguyễn Công Vinh, Ngô Đức Minh, (2007), “Ảnh hưởng ô nhiễm từ làng nghề đến tích lũy Cd Zn đất lúa lúa số vùng đồng sông Hồng”, tạp chí khoa học đất Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường 88 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình 24 http://vietsciences1.free.fr/vietscience/giaokhoa/biology/moitruongvaconnguoi/o nhiemdat.htm Tiếng Anh 25 A.W.Warrick, Ph.D CRC Press, (2002), Soil physics companion, pp 85 26 Bittel, E J and R J Miller, (1984), Pb, Cd and Ca selectivitycoefficients on a montmorillonite, illite and kaolinite, J Env Qual.3: pp 250-252 27 B Ulrich, M.E Sumner, Soil Acidity, Springer – Verlag 28 C.A.J.Appeolo, D.Postma, (2005), Geochemistry, Groundwater and Pollution, 2ND Edition, A.A.Balkema Publishers, pp 72 29 Donald L Sparks, (2003), Environmental Soil Chemistry, Academic Press 30 Dinesh K Benbi, Rolf Nieder, (2003), Hand book of Processes and Modeling in the Soil-Plant System, Food Products Press 31 EPA, (1999), Understanding variation in partition coefficient, Kd, values, EPA 32 Garrison Sposito, (1989), The Chemistry of soil, Oxford university press 33 Henry D.Foth, John Wiley & Sons, (1990), Fundamentals of Soil Science, pp 61 34 Kim H Tan, (2003), University of Georgia Athens, Georgia, USA, Humic matter in soil and the environment (Principles and Controversies), Marcel Dekker, Inc 35 M.Mench, J Vangron Sveld, V Didier & H Clijsters, (1994), Evaluation of metal mobility, Planl Availability and Immobilization by chemimcal Agents in alimed – Silty soil Enviromental pollution, pp 279 – 286 36 N.M.Maqsud, (1998), Heavy metal accumulation in canal water and sediments of Ho Chi Minh city- a response to urbane suburban environmental pollution Soil Science 37 N.Nirmala Khandan, (2002), Modeling tools for environmental engineers and scientists, CRC Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường 89 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình 38 Schwertmann, U and Taylor, R M., (1977), Iron oxides, in Minerals in Soil Environments, Dixon, J B.and Weed, S B., Eds., Soil Science Society of America, Madison, WI, 145 39 Sheila M Ross, (1994), Toxic Metals in Soil-Plant Systems, JOHN WILEY & SONS 40 Quirk, J P and Posner, A M., (1975), Trace element adsorption by soil minerals, in Trace Elements in Soil-Plant-Animal Systems, Nicholas, D J D., Ed., Academic Press, New York, , 95 41 Shingo Iwata, Toshio Tabuchi, Benno P.waekentin, (1995), Soil- Water Interactions, Marcel Bekker, pp 271 42 Tessier A.P., Campbell G.C and Bisson M., (1979), Sequential extraction procedure for the speciation of pảticulate Trace metals, Analytical chemistry, Vol.51, No 7.June, PP 844 – 851 43 V P EVANGELOU, (1998), Environmental Soil and water chemistry, John Weley Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường 90 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ix MỞ ĐẦU I Đặt vấn đề II Đối tượng phạm vi nghiên cứu III Mục tiêu ý nghĩa đề tài Mục tiêu đề tài 2 Ý nghĩa đề tài CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU I.1 TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM ĐẤT I.1.1 Hiện trạng ô nhiễm đất giới I.1.2 Hiện trạng ô nhiễm đất Việt Nam I.2 CÁC YẾU TỐ GÂY Ô NHIỄM ĐẤT I.2.1 Kim loại nặng I.2.1.1 Khái niệm kim loại nặng I.2.1.2 Nguồn gốc phát sinh I.2.1.3 Dạng tồn KLN môi trường đất 16 I.2.1.4 Ảnh hưởng trình lan truyền KLN đất 17 I.2.2 Hóa chất bảo vệ thực vật 21 I.2.2.1 Nguồn gốc phát sinh 21 I.2.2.2 Tồn dư hóa chất BVTV môi trường đất 23 I.2.2.3 Tác hại hóa chất BVTV 25 Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường 91 iii Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình I.2.3 Các chất khác 28 I.2.3.1 Phóng xạ 28 I.2.3.2 Khí thải công nghiệp giao thông 29 I.2.3.3 Sự cố tràn dầu 29 I.2.3.4 Tàn tích thực vật 30 CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 II.1 Nội dung nghiên cứu 31 II.2 Phương pháp nghiên cứu 31 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 32 III.1 Quá trình vận chuyển chất ô nhiễm đất 32 III.1.1 Quá trình vận chuyển nước đất bão hòa 34 III.1.2 Quá trình vận chuyển nước chất ô nhiễm qua tầng đất bão hòa 36 III.1.3 Quá trình vận chuyển nước chất ô nhiễm qua tầng đất không bão hòa 40 III.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới trình lan truyền KLN môi trường đất 41 III.2.1 Nguồn ô nhiễm, đặc trưng ô nhiễm thời gian lưu 41 III.2.1.1 Nguồn ô nhiễm 41 III.2.1.2 Đặc trưng ô nhiễm 44 III.2.1.3 Thời gian lưu 46 III.2.2 Khả di chuyển KLN đất 47 III.2.2.1 Ảnh hưởng khoáng vật đất 47 III.2.2.2 Ảnh hưởng oxit, hydroxit oxihydroxit kim loại 51 III.2.2.3 Ảnh hưởng hợp chất hữu 52 III.2.2.4 Nồng độ chất ô nhiễm phát tán vào đất 54 III.2.2.5 Giá trị pH đất 56 III.2.2.6 Kích thước hạt 58 III.2.2.7 Nhiệt độ đất 58 Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường 92 iv Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình III.2.3 Ảnh hưởng nước đất 58 III.3 Phân hạng yếu tố ảnh hưởng đến di chuyển KLN đất 62 III.3.1 Cơ sở tiêu chí phân hạng 62 III.3.2 Xác định nhóm yếu tố phân hạng 64 III.3.2.1 Các nhóm yếu tố 64 III.3.2.2 Các nhóm yếu tố thành phần 65 III.3.2.2.1 Đặc trưng ô nhiễm 65 III.3.2.2.2 Đặc tính đất 68 III.3.2.2.3 Đặc trưng vận chuyển môi trường đất 72 III.3.2.3 Cách phân hạng 74 III.3.3 Một số vấn đề tồn 77 III.3.4 Áp dụng tiêu chí đánh giá số bãi rác Quảng Ninh 78 III.3.4.1 Kết điều tra khảo sát sơ số bãi rác Quảng Ninh 78 III.3.4.2 Áp dụng tiêu chí đánh giá 80 III.3.4.3 Nhận xét 83 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 IV.1 KẾT LUẬN .84 IV.2 KIẾN NGHỊ .85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường 93 v Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT BTNMT Bộ tài nguyên môi trường BVTV Bảo vệ thực vật CON Chất ô nhiễm DDT Dichloro Diphenyl Trichloroethane ĐHNN Đại học Nông nghiệp KLN Kim loại nặng MTĐT Môi trường đô thị NNK Những người khác NXB Nhà xuất ÔNKK Ô nhiễm không khí SDĐ Sử dụng đất PCB Policlobiphenyl POPs Các hợp chất hữu ô nhiễm khó phân huỷ TCCP Tiêu chuẩn cho phép TCN Tiêu chuẩn ngành TCVN Tiêu chuẩn Việt nam UBND Uỷ ban nhân dân VN Việt Nam VSV Vi sinh vật Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường 94 vi Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Ảnh hưởng nước thải tới tích luỹ kim loại nặng đất mặt Bảng 1.2 Hàm lượng kim loại nặng bùn thải Việt nam Bảng 1.3 Hàm lượng kim loại nặng đất bùn thải làng nghề tái chế KLN Bảng 1.4 Hàm lượng KLN thông thường số loại đá đặc biệt 11 Bảng 1.5 Nguồn kim loại độc môi trường 12 Bảng 1.6 Khoảng nồng độ thông thường kim loại vết không khí khu vực núi lửa 14 Bảng 1.7 Số lượng thuốc BVTV sử dụng qua năm 22 Bảng 1.8 Độ bền hóa chất BVTV đất (tính theo tuần) 23 Bảng 1.9 Tính linh động số hóa chất BVTV (theo nhóm) 24 Bảng 3.1 Các trình tự nhiên tác động đến lan truyền chất ô nhiễm 34 Bảng 3.2 Giá trị sức dẫn thủy lực số loại đất khác 35 Bảng 3.3 Thành phần kim loại vết đá thông thường khoáng vật đất 48 Bảng 3.4 Các đặc tính bề mặt số khoáng vật đất 49 Bảng 3.5 Diện tích bề mặt số loại đất 50 Bảng 3.6 Thứ tự ưu tiên tạo phức dạng oxit Fe, Mn với ion KLN 52 Bảng 3.7 Hàm lượng Cacbon hữu (%OC) nhóm đất Việt Nam 52 Bảng 3.8 Sự biến đổi giá trị CEC keo sét mùn ảnh hưởng giá trị pH 54 Bảng 3.9 Giá trị thị pH nhóm đất Việt Nam 57 Bảng 3.10 Điểm số nhóm tiêu chí 65 Bảng 3.11 Thang phân loại ô nhiễm theo số ô nhiễm hoá học tổng hợp 67 Bảng 3.12 Quan hệ tính linh động kim loại với pH Eh 69 Bảng 3.13 Thang phân loại ảnh hưởng pH đến khả di chuyển KLN đất 69 Bảng 3.14 Thang đánh giá hàm lượng chất hữu đất 71 Bảng 3.15 Ảnh hưởng khoáng vật đến khả di chuyển KLN đất 72 Bảng 3.16 Ảnh hưởng sức dẫn thuỷ lực đến khả di chuyển KLN đất 73 Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường 95 vii Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình Bảng 3.17 Điểm trọng số tiêu chí 75 Bảng 3.18 Tóm tắt thông tin điều tra sơ bãi chôn lấp chất thải rắn địa bàn Quảng Ninh 79 Bảng 3.19 Bảng áp dụng tiêu chí đánh giá khả lan truyền CON môi trường đất 81 Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường 96 viii Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoàng Văn Trình DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Ô nhiễm kim loại nặng vào môi trường đất tương tác đất vây qua môi trường rễ (Rhzosphere), cây, dung dịch đất… 20 Hình 3.1 Quá trình lan truyền tác động CON từ điểm ô nhiễm tồn lưu đến môi trường 32 Hình 3.2 Sơ đồ chế phân tán học 33 Hình 3.3 Sơ đồ phân tán chất ô nhiễm trường hợp nguồn liên tục 34 Hình 3.4 Sơ đồ phân tán chất ô nhiễm trường hợp nguồn điểm 34 Hình 3.5 Các tầng đất 39 Ngành Kỹ thuật Môi trường 2008 – 2010 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường 97 ix ... việc Nghiên cứu phân hạng yếu tố tác động đến di chuyển chất ô nhiễm điển hình môi trường đất từ nguồn ô nhiễm cố định cần thiết cho việc bảo vệ môi trường đất đưa giải pháp chống ô nhiễm đất. .. trường đất từ nguồn cố định (bãi rác), sở bước đầu nghiên cứu phân hạng cấp độ tác động yếu tố đến trình di chuyển chất ô nhiễm môi trường đất từ nguồn cố định nhằm đưa tiêu chí đánh giá đất ô nhiễm. .. vật môi trường đất Tóm lại, điểm ô nhiễm tồn lưu, môi trường đất vừa nguồn ô nhiễm (như bãi chôn lấp rác), vừa môi trường di chuyển chất ô nhiễm, vừa nguồn tiếp nhận chất ô nhiễm Các chất ô nhiễm