ĐẶT VẤN ĐỀ Thực phẩm là nguồn dinh dƣỡng không thể thiếu đối với đời sống của con ngƣời. Trong quá trình phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, con ngƣời đã tạo ra nhiều sản phẩm vật chất tốt đặc biệt là các sản phẩm về thực phẩm, đó là cơ sở để tạo nên một cuộc sống no đủ và dinh dƣỡng cho con ngƣời. Và nhu cầu của con ngƣời càng ngày càng thay đổi từ “ ăn no mặc ấm” sang “ăn ngon mặc đẹp”, cân bằng và đầy đủ về dinh dƣỡng. Tuy nhiên hiện nay trên thị trƣờng có rất nhiều loại thực phẩm không an toàn cho ngƣời tiêu dùng, có chứa hàm lƣợng kim loại nặng nhƣ: Fe, Zn, Pb, Cu, Cr, Mn, As, Hs, Cd, Ni…vƣợt quá mức cho phép.
KLN là thuật ngữ dùng để chỉ các kim loại có tỉ trọng lớn hơn 4 hoặc 5. Bao gồm : Pb (tỷ trọng 11,34), Cd (tỷ trọng 8,6), Ag (tỷ trọng 10,5), Cu, Cr,.Chúng có thể tồn tại trong khí quyển (dạng hơi), thủy quyển (các muối hòa tan), địa quyển (dạng rắn không tan, dạng muối,.) và sinh quyển (trong cơ thể ngƣời và động, thực vật). Cũng nhƣ nhiều nguyên tố khác, một số kim loại nặng có thể cần thiết cho sinh vật, chúng đƣợc xem là nguyên tố vi lƣợng. Một số không cần thiết cho sự sống, khi đi vào cơ thể sinh vật có thể không gây độc hại gì hoặc gây độc hại khi hàm lƣợng của chúng vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép.
KLN là một loại độc bản chất có ảnh hƣởng quan trọng trong môi trƣờng sinh thái. Ô nhiễm môi trƣờng nƣớc, đất bởi kim loại nặng ngày càng gia tăng và đang ở mức báo động. Theo tổ chức bảo vệ môi trƣờng của Mỹ (USEPA) thì 8 nguyên tố kim loại đƣợc xếp vào danh sách các chất độc hại hàng đầu: Pb, As, Hg, Cd, Cr, Ni, Cu, Be. Đồng, kẽm là những nguyên tố vi lƣợng cần thiết cho đời sống con ngƣời và thực vật, tuy nhiên ở hàm lƣợng cao chúng có thể gây độc, ảnh hƣởng không tốt đến sức khỏe của con ngƣời.
Chì là kim loại không cần thiết gây độc ngay khi ở nồng độ thấp. Những năm gần đây, vấn đề ngộ độc thực phẩm trong đó có ngộ độc rau xanh đang bùng phát, sự ngộ độc đã gây ra các bệnh cấp tính hay mãn tính ảnh hƣởng nghiêm trọng đến sức khoẻ con ngƣời. Rau xanh là nguồn thực phẩm quan trọng không thể thiếu trong bữa ăn 1 hàng ngày của dân Việt Nam. Do đó, việc đảm bảo chất lƣợng và an toàn về rau xanh cần phải đƣợc quan tâm hàng đầu.
Sử dụng rau an toàn vừa là nhu cầu, vừa là quyền lợi của ngƣời dân. Vì vậy, nghiên cứu về ảnh hƣởng và tích lũy kim loại nặng lên thƣơng phẩm rau xanh là cần thiết nhằm góp phần giải quyết vấn đề đảm bảo an toàn thực phẩm và bảo vệ sức khỏe cho ngƣời tiêu dùng. Để hiểu sâu hơn về quá trình tích lũy KLN và mong muốn đề xuất một số biện pháp trồng và sử dụng rau an toàn đối với vấn đề ô nhiễm KLN, em đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Đánh giá khả năng tích lũy Chì (Pb) của cây rau muống trong quy mô thí nghiệm và ngoài tự nhiên tại Xã An Mỹ - huyện Mỹ Đức - TP Hà Nội”. Đề tài vừa là một minh chứng cho khả năng tích lũy chì của rau muống, đồng thời đƣa ra các biện pháp sử dụng rau an toàn và hiệu quả.
2 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về chì và ô nhiễm chì ở Việt Nam 1.1 Các dạng tồn tại của chì trong môi trường Về tính chất vật lý: Chì là một nguyên tố hóa học trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học, viết tắt là Pb (Latin: Plumbum) và số thứ tự nguyên tử là 82. Chì là kim loại nặng (M = 207,1;d = 11,34 g/cm3) nóng chảy ở nhiệt độ 327°C, sôi ở nhiệt độ 1744°C và bay hơi ở 550 - 600°C. Chì có màu xám nhạt, không mùi, không vị, không hòa tan trong nƣớc, không cháy, dẫn điện kém so với các kim loại khác. Chì có tính mềm, dễ dát mỏng, dễ cắt và dễ định hình.
Về tính chất hóa học: Chì khó bị tác dụng bởi HCl, H2SO4 loãng nhƣng H2SO4 đặc đun nóng tác dụng với Chì thì tạo thành PbSO4 và tỏa khí SO2. Chì và các hợp chất của Chì đều độc, các hợp chất của chì càng dễ hòa tan thì độc tính càng cao. Ngay cả các muối không tan của chì nhƣ cacbonat, sunfat khi vào đƣờng tiêu hóa cũng bị axit HCl ở dạ dày hòa tan một phần và gây độc.[8] Chì trong môi trƣờng:[3],[6],[8],[9] - Chì tồn tại trong môi trƣờng bao gồm chì tự nhiên có trong các khoáng của vỏ Trái Đất và chì phát phải từ các hoạt động của con ngƣời. Chì không bị phân hủy trong môi trƣờng, chỉ chuyển hóa từ dạng hợp chất này sang dạng hợp chất khác và đƣợc vận chuyển giữa các thành phần trong môi trƣờng theo một chu trình khép kín.
Chì trong môi trƣờng không khí: - Chì trong môi trƣờng không khí xuất phát từ các nguồn chủ yếu sau: - Động đất, núi lửa; - Gió cuốn bụi chì từ đất; - Khí thải công nghiệp; - Khói thải giao thông; 3 Chì phát thải vào môi trƣờng không khí từ công nghiệp ở dạng các hợp chất vô cơ nhƣ oxit, nitrat, sulfat. Tetraelkyl chì trong xăng qua quá trình đốt cháy ở các động cơ đốt trong bị chuyển một phần thành các muối vô cơ nhƣ các halide, hydroxit, oxit và một phần nhỏ cacbonat và sulfat. Ngoài ra, tetraelkyl đƣợc phát thải ra ngoài không khí sẽ bị phân hủy dần dần, trƣớc tiên tạo thành các ion chì hữa cơ, cuối cùng tạo thành các hợp chất chì vô cơ. Nhƣ vậy, chì trong không khí chủ yếu tồn tại dƣới dạng các hợp chất vô cơ, còn gọi là các hạt bụi chì vô cơ.
Trong điều kiện tự nhiên, hàm lƣợng chì trong khí quyển thƣờng trong khoảng 5.10-5 mg/m3, trong khi đó hàm lƣợng chì trung bình tại các đô thị có mật độ giao thông lớn thƣờng trong khoảng 3. Bụi chì trong không khí đƣợc gió phát tán đi rất xa khu vực phát thải. Do đó, ô nhiễm chì trong không khí có tầm ảnh hƣởng rộng. Bụi chì sau đó đƣợc lắng xuống dƣới tác dụng của trọng lực hoặc do đƣợc kéo theo các hạt mƣa hoặc tuyết, tham gia vào khí quyển và địa quyển.
Bụi chì ở lớp bên dƣới, ngang tầm hoạt động cuả con ngƣời còn có khả năng xâm nhập vào cơ thể con ngƣời và động vật. Theo tính toán của các nhà khoa học, hàm lƣợng chì trung bình trong khí quyển từ thời kì tiền sử là 0,6 µg/m3 ; tới ngày nay đã tăng lên 3,7 µg/m3 ; chính là kết quả của các hoạt động nhân tạo. Hàm lƣợng chì trong khí quyển đô thị trung bình nằm trong khoảng từ 0,5 – 10 µg/m3. Trong đó có tới 30 – 50% hơi chì đƣợc hô hấp vào cơ thể sẽ hấp thụ trong ngƣời, trong máu tuần hoàn, do đó hít thở không khí có bụi chì lớn sẽ bị ngộ độc chì.
Mức chì vào khoảng 20 – 40µg trên 100g máu (0,2 – 0,4 ppm) thì chƣa gây tác hại gì đáng kể, nhƣng nếu hàm lƣợng đó lên đến 0,8 ppm thì sẽ phát sinh bệnh thiếu máu , hồng cầu giảm rõ rệt và gây rối loạn chức năng thận. Chì từ khói thuốc lá làm ô nhiễm không khí trong phòng và gây nhiễm độc chì cho những ngƣời hút thuốc và cả những ngƣời ngửi thụ động khói thuốc, nhất là phụ nữ mang thai và trẻ em. Trẻ em sống chung với ngƣời nghiện thuốc có hàm lƣợng chì trong máu cao gấp 4 lần trẻ không sống chung với ngƣời nghiện thuốc. Trẻ em và phụ nữ hấp thụ chì rất mạnh.
4 Chì trong môi trƣờng nƣớc: Chì trong môi trƣờng nƣớc là kết quả của các quá trình sau: - Quá trình phong hóa vỏ trái đất; - Quá trình xói mòn; - Quá trình tiếp nhận các dòng thải chứa chì từ hoạt động của con ngƣời; - Quá trình lắng đọng chì từ khí quyển; - Quá trình hòa tan, rửa trôi các hợp chất chì từ đất; Trong môi trƣờng nƣớc, chì tồn tại ở rất nhiều dạng hợp chất hóa học, tùy thuộc vào nguồn phát sinh. Chì phát thải từ các điểm khai khoáng và nghiền quặng xâm nhập vào môi trƣờng nƣớc dƣới dạng PbS, các oxit chì và các cacbonat chì. Ngoài ra, PbSO4 và Pb3(PO4)2 cũng tồn tại trong khí quyển với lƣợng nhỏ. Các hợp chất này ít tan trong nƣớc, có xu hƣớng lắng đọng xuống lớp bùn đáy.
Nhƣ vậy, trong khí quyển, chì thƣờng tồn tại ở dạng các hợp chất Pb2+ hòa tan, đƣợc hydrat hóa, hoặc ở dạng huyền phù… Các hợp chất này có xu hƣớng tham gia vào các quá trình sau: - Tạo phức với các phối tử vô cơ hoặc hữu cơ - Hòa tan hoặc kết tủa hợp chất chì - Hấp phụ các hợp chất chì lên các hạt rắn lơ lửng có tính keo - Tạo bông hoặc keo tụ - Sa lắng xuống lớp trầm tích, gia nhập địa quyển - Xâm nhập vào sinh quyển, phân bố và tích tụ trong các sinh vật thủy sinh Chì trong môi trƣờng nƣớc ngọt Trong nƣớc thiên nhiên chì chiếm khoảng 0,001 – 0,02 mg/l. Nguồn nƣớc máy có dấu vết của chì là do đƣờng ống nƣớc bằng chì. Nguồn ô nhiễm chì trong nƣớc chủ yếu từ nƣớc thải của công nghệ sản xuất chì, sản xuất molypden, và vonfram. Nồng độ chì cho phép của nƣớc uống < 0,01 mg/l; nƣớc tƣới trồng trọt < 0,5 mg/l (TCVN 5945-1995); nƣớc dùng cho chăn nuôi < 0,05 mg/l.
Trong nƣớc thải, chì có thể ở dạng hòa tan hoặc dạng khó tan lơ lửng nhƣ nƣớc muối cacbonate, sunfua, sunfat. Chì trong ống dẫn nƣớc có chứa hàm lƣợng cacbonic khá cao. Cacbonic tác dụng với chì làm ống dẫn trở thành cacbonat chì hòa tan trong nƣớc. Khi con ngƣời dùng loại nƣớc nhiễm chì này, thì sẽ lƣu lại trong cơ thể, phá hủy canxi trong xƣơng 5 và dẫn tới nhiều chứng bệnh mãn tính.
Nƣớc mềm, nghèo canxi nên không tạo thành các lớp chì cacbonat ở mặt trong các ống nƣớc bằng chì, vì thế chì tồn tại ở trạng thái hòa tan trong nƣớc. Chì trong môi trƣờng nƣớc biển - Từ năm 1961, nồng độ chì trong nƣớc biển đã đạt tới mức độ khá cao do hoạt động của con ngƣời. Sự ô nhiễm chì nƣớc biển gần bờ là do chất phụ gia trong xăng, nồng độ chì ở trong các đại dƣơng đã tăng lên 3 – 5 lần từ khi con ngƣời đƣa chất phụ gia xăng vào sử dụng.