ĐẶT VẤN ĐỀ Chì (Pb) là một kim loại nặng độc hại và đang gây ra ô nhiễm trong môi trƣờng đất, nƣớc của nhiều quốc gia trên thế giới. Có rất nhiều phƣơng pháp khác nhau để xử lý đất bị nhiễm chì (Pb), trong đó phƣơng pháp sử dụng thực vật là phƣơng pháp đang đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm hiện nay bởi hiệu quả xử lý cao, chi phí thấp và thân thiện với môi trƣờng. Thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của của các ion kim loại trong môi trƣờng. Hầu hết, các loài thực vật đề rất nhạy cảm với sự có mặt của các ion kim loại, thậm chí là ở nồng độ thấp.
Tuy nhiên, vẫn có một số loài thực vật không chỉ có khả năng sống đƣợc trong môi trƣờng bị ô nhiễm bởi các kim loại nặng độc hại mà còn có khả năng hấp thụ và tích lũy các kim loại này trong các bộ phận khác nhau của chúng [3].TS Võ Văn Minh và Th.S Võ Châu Tuấn (2005), thế giới có ít nhất 400 loài thuộc 45 họ thực vật có khả năng hấp thụ kim loại. Các loài này là thực vật thân thảo hoặc thân gỗ, có khả năng tích luỹ và không có biểu hiện về mặt hình thái khi nồng độ kim loại trong thân cao hơn hàng trăm lần so với các loài bình thƣờng khác. Cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides) và cỏ Mần Trầu (Eleusine indica) là 2 loài thực vật có rất nhiều tính ƣu việt. Cỏ Vetiver, là một loài cây đƣợc đƣa vào Việt Nam vào những năm 1999, trên khắp cả nƣớc đã có 43 tỉnh thành sử dụng loài cây này với các mục đích khác nhau nhƣ: chống sạt lở, xói mòn, xử lý ô nhiễm,…Cỏ Mần trầu là một loài thân thảo, mọc phổ biến ở vƣờn, ruộng hay các khu đất ẩm trên khắp các vùng miền của Việt Nam.
Thông qua nhiều nghiên cứu nhƣ “Nghiên cứu sử dụng thực vật để cải tạo đất bị ô nhiễm kim loại nặng tại các vùng khai thác khoáng sản” (thuộc Chƣơng trình KHCN trọng điểm cấp nhà nƣớc về tài nguyên, môi trƣờng và thiên tai - KC 08/06-10) đƣợc các nhà khoa học Viện Công nghệ môi trƣờng (CNMT) tiến hành trong 2 năm 2007 và 2008, nghiên cứu của Randoff et al (1995), Chen 1 (2000); Knoll (1997) và các nghiên cứu khác, đã cho thấy cỏ Vetiver và cỏ Mần Trầu là 2 loại thực vật có nhiều đặc tính ƣu việt trong việc xử lý ô nhiễm KLN. Để hiểu sâu hơn về khả năng xử lý KLN trong đất và mong muốn đề xuất các giải pháp để sử dụng hiệu quả 2 loài thực vật này đối với vấn đề ô nhiễm KLN, em đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đánh giá khả năng xử lý chì (Pb) trong đất của cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides) và cỏ Mần trầu (Eleusine indica) với quy mô phòng thí nghiệm”. Đề tài vừa là một minh chứng cho khả năng cải tạo đất của cỏ Vetiver và cỏ Mần trầu, đồng thời đƣa ra các biện pháp để cải thiện chất lƣợng đất phù hợp với các mục đích khác nhau. 2 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.
Tổng quan về ô nhiễm chì trong đất 1. Khái quát về kim loại nặng 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 (tỷ trọng 8,96), Cr (tỷ trọng 7,10),.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 [3]. Chì là một loại độc bản chất có ảnh hƣởng quan trọng trong môi trƣờng sinh thái [2]. Về tính chất vật lý: Chì (tên La tinh là Plumbum, gọi tắt là Pb) là nguyên tố hóa học nhóm IV trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev, 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 327,4°C, sôi ở nhiệt độ 1.
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 [2]. Về tính chất hóa học: Chì khó bị tác dụng bởi HCl, H 2SO4 loãng nhƣng H2SO4 đặc đun nóng tác dụng với chì thì tạo thành PbSO4 và tạo khí aerosol (SO3). Chì hòa tan trong HNO3 tạo thành chì nitrat và khí NO2 [2].
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 [2]. Các hoạt động gây ra ô nhiễm chì trong đất Để đáp ứng nhu cầu cuộc sống ngày một nâng cao, con ngƣời không ngừng tham gia sản xuất nhƣng song song với những hoạt động này là sự phát thải các chất độc hại đến môi trƣờng. Trong đó, vấn đề ô nhiễm KLN trong đất xảy ra do các nguyên nhân chính nhƣ sau: Sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp nặng làm góp phần gia tăng nồng độ các KLN nhƣ Zn, Pb, As,.
vào trong môi trƣờng. Trong số các hoạt động công nghiệp gây ô nhiễm chì trong đất phải kể đến một số hoạt động nhƣ: Chì đựơc sử dụng trong pin, trong bình acquy, trong một số dụng cụ dẫn điện. Một số hợp chất chì đựơc thêm vào trong sơn, thuỷ tinh, đồ gốm nhƣ chất tạo màu, chất ổn định, chất kết gắn. Các dạng của chì có thể là PbClBr, PbSO4, PbS, PbCO3 (phát sinh từ hoạt động khai khoáng), PbCO3, Pb(OH)2, PbCrO4 (phát thải từ ngành công nghiệp sơn), các dạng trên đƣợc chuyển vào trong đất bằng quá trình vi sinh học và lan truyền chì vào hệ sinh thái đất.
Bên cạnh đó, việc mở rộng các làng nghề tái chế kim loại nhƣ: Làng nghề tái chế pin, ác quy,…cũng là nguyên nhân gây ra ô nhiễm chì trong đất [26]. Hoạt động sản xuất nông nghiệp: Nguồn phát thải chì trong nông nghiệp chủ yếu là từ thuốc trừ sâu và từ khói thải của các máy nông nghiệp chạy bằng nhiên liệu xăng pha chì [2]. Hoạt động giao thông cũng phát thải một lƣợng chì tƣơng đối lớn vào trong khí quyển. Khi khí quyển bị ô nhiễm sẽ trở thành nguồn chính dẫn vào đất theo con đƣờng lắng đọng.
Theo ƣớc tính của các nhà khoa học Châu Âu, vào thời kỳ cao điểm sử dụng xăng pha chì, khoảng từ năm 1970 - 1980, lƣợng chì phát thải ra môi trƣờng không khí lên tới mức cao nhất là 400. Theo ƣớc tính của Ủy ban bảo vệ môi trƣờng nhà nƣớc Trung Quốc thì từ năm 1986 - 1995, trên các tuyến đƣờng cả nƣớc đã có hơn 15.800 tấn Pb thải ra do 4 các phƣơng tiện giao thông. Một nghiên cứu khác tại Balan cũng chỉ ra rằng, đất gần đƣờng giao thông có hàm lƣợng Pb cao hơn so với các vùng đất ở xa [26]. Bùn thải: Đây là sản phẩm của quá trình xử lý thứ cấp nƣớc thải, trong bùn thải có chứa khá nhiều chất độc hại trong đó có các KLN điển hình nhƣ: Pb, Zn, Cu, Cd,.
Nếu bùn thải không đƣợc quản lý và xử lý thì chính là nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm KLN trong đất [26]. Do rác thải sinh hoạt: Các nguồn phát thải chì trong lĩnh vực này thƣờng rải rác, không tập trung, khó kiểm soát nhƣng lại gây ảnh hƣởng trực tiếp nhất đến sức khỏe con ngƣời. Một số nguồn điển hình nhƣ: Vỏ đựng đồ hộp, ắc quy, sơn, sách báo, mỹ phẩm,. Tất cả các vật dụng chứa chì này sau khi hết hạn sử dụng đều đƣợc thải bỏ tại bãi chôn lấp rác, nếu không đƣợc phân loại và xử lý hợp vệ sinh sẽ trở thành tác nhân gây ô nhiễm KLN trong đất [2].
Trên đây, là các nguyên nhân chính dẫn đến vấn đề ô nhiễm chì trong đất. Đất ô nhiễm chì là đất có hàm lƣợng chì vƣợt mức giới hạn cho phép đƣợc quy định trong QCVN 03: 2008/BTNMT (xem tại phụ biểu 01). Giới hạn hàm lƣợng tổng số của chì trong một số loại đất. Đơn vị tính: mg/kg đất khô Đất thƣơng Đất nông Đất lâm Đất dân Đất công Thông số mại, dịch nghiệp nghiệp sinh nghiệp vụ Chì (Pb) 70 100 70 300 200 (Nguồn: QCVN 03:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn kim loại nặng cho phép trong đất) [1].
Ảnh hưởng của chì đến con người và môi trường 1. Ảnh hưởng của chì đến con người Con đƣờng xâm nhập Chì xâm nhập vào cơ thể con ngƣời và động vật thông qua những con đƣờng chính sau: hô hấp, tiêu hóa, qua da và qua nhau thai. 5 Xâm nhập qua đƣờng tiêu hóa: Số lƣợng và tốc độ hấp thụ chì qua đƣờng tiêu hóa của cơ thể phụ thuộc vào dạng tồn tại hóa học của chì, kích thƣớc hạt bụi chì, trạng thái no hoặc đói của cơ thể, chế độ dinh dƣỡng và độ tuổi. Cơ thể ngƣời trƣởng thành có khả năng hấp thụ 5% lƣợng chì có trong thức ăn hoặc nƣớc uống.
Trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ là những đối tƣợng nhạy cảm với chì, khoảng 50% lƣợng chì có trong thức ăn và nƣớc uống đƣợc cơ thể trẻ hấp thụ. Chế độ ăn nghèo canxi, sắt, đồng, kẽm, photpho sẽ làm tăng khả năng hấp thụ chì qua đƣờng tiêu hóa [2]. Xâm nhập qua hô hấp: Bụi chì và các hợp chất của chì trong không khí có khả năng xâm nhập vào cơ thể con ngƣời qua đƣờng hô hấp. Khoảng 30 - 50% lƣợng chì có trong thành phần không khí do con ngƣời hít vào đƣợc lắng đọng trong phổi ngƣời.
Tỷ lệ này phụ thuộc vào đặc tính hóa học, kích thƣớc hạt bụi chì và khả năng hòa tan của chúng. Khi đã lắng đọng trong phổi, phần lớn bụi chì đƣợc hấp thụ và tiếp tục xâm nhập vào các bộ phận cơ thể ngƣời [2]. Xâm nhập qua da: Chì xâm nhập qua da khi bụi chì bám vào vùng da bị tổn thƣơng hoặc khi có sự tiếp xúc với các chất có chứa chì, mà điển hình là xăng pha chì [2]. Tuy nguy cơ chì xâm nhập qua da kém hơn so với đƣờng hô hấp và tiêu hóa nhƣng vẫn gây ngộ độc, đặc biệt khi tiếp xúc với thời gian kéo dài [26].