Luận văn thạc sĩ vnua đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp tại phường châu khê thị xã từ sơn tỉnh bắc ninh

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu vnua đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp tại phường châu khê thị xã từ sơn tỉnh, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Nguyễn Khánh Tân
• Người hướng dẫn: PGS. Hồ Thị Lam Trà
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Đánh Giá Hàm Lượng Kim Loại Nặng Trong Đất Nông Nghiệp Tại Phường Châu Khê, Thị Xã Từ Sơn, Tỉnh Bắc Ninh
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC
• 1.1. Trích yếu luận văn
• 1.2. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.3. Mục đích và yêu cầu của đề tài
• 1.4. Tổng quan tài liệu
• 1.4.1. Khái niệm kim loại nặng
• 1.4.2. Thực trạng môi trường
• 1.4.2.1. Thực trạng môi trường thế giới
• 1.4.2.2. Thực trạng môi trường Việt Nam
• 1.4.3. Những nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới và ở Việt Nam
• 1.4.3.1. Những nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới
• 1.4.3.2. Những nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng ở Việt Nam
• 1.4.4. Tình hình ô nhiễm môi trường làng nghề
• 1.4.5. Các giải pháp kiểm soát hàm lượng kim loại nặng trong đất
• 1.5. Đối tượng, phạm vi, nội dung và phương pháp nghiên cứu
• 1.5.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.5.2. Thời gian nghiên cứu
• 1.5.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.5.4. Điều tra, khảo sát, thu thập các tài liệu, số liệu
• 1.6. Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong đất nông nghiệp
• 1.7. Đề xuất một số giải pháp nhằm hạn chế hàm lượng KLN trong đất nông nghiệp phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh
• 1.8. Phương pháp nghiên cứu
• 1.8.1. Phương pháp lấy mẫu
• 1.8.2. Phương pháp phân tích tính chất đất
• 1.8.3. Phương pháp phân tích hàm lượng KLN trong đất
• 1.8.4. Phương pháp xử lý số liệu
• 1.8.5. Phương pháp thu thập số liệu, tài liệu
• 1.9. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
• 1.9.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, hiện trạng sử dụng đất phường Châu Khê
• 1.9.1.1. Điều kiện tự nhiên
• 1.9.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội
• 1.9.1.3. Tình hình quản lý đất đai của phường Châu Khê
• 1.9.1.4. Một số tác động chính đến môi trường đất nông nghiệp tại phường Châu Khê
• 1.9.1.5. Tình hình hoạt động và sản xuất tái chế sắt của phường Châu Khê
• 1.9.1.6. Hoạt động sản xuất nông nghiệp của phường Châu Khê
• 1.9.2. Đánh giá tính chất đất nông nghiệp tại phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh
• 1.9.2.1. Một số tính chất hóa học đất nông nghiệp
• 1.9.2.2. Thành phần cơ giới đất
• 1.9.3. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng (Cd, Cu, Pb, Zn) trong đất nông nghiệp tại phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh
• 1.9.3.1. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng (Cd, Cu, Pb, Zn) tổng số trong đất
• 1.9.3.2. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng (Cd, Cu, Pb, Zn) di động trong đất
• 1.9.4. Biến động hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp tại phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh
• 1.9.5. Đánh giá chất lượng đất nông nghiệp theo QCVN03:2015
• 1.9.6. Tương quan giữa các hàm lượng kim loại nặng trong đất với nhau và với một số tính chất lý, hóa học của đất
• 1.9.6.1. Tương quan giữa các KLN trong đất với nhau
• 1.9.6.2. Tương quan giữa các KLN trong đất với một số tính chất lý, hóa học của đất
• 1.9.7. Đề xuất được một số biện pháp nhằm giảm thiểu kim loại nặng trong đất nông nghiệp của phường Châu Khê
• 1.10. Biện pháp bảo vệ môi trường
• 1.11. Biện pháp cải tạo sử dụng đất sản xuất nông nghiệp
• 1.12. Kết luận và kiến nghị
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đánh Giá Kim Loại Nặng Trong Đất Nông Nghiệp

Đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp là một vấn đề quan trọng trong bối cảnh ô nhiễm môi trường hiện nay. Tại phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh, việc nghiên cứu này không chỉ giúp xác định mức độ ô nhiễm mà còn đưa ra các giải pháp khắc phục hiệu quả. Nghiên cứu này được thực hiện nhằm cung cấp thông tin cần thiết cho các cơ quan quản lý và người dân trong việc bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

1.1. Khái Niệm Kim Loại Nặng Và Tác Động Của Chúng

Kim loại nặng là những nguyên tố có tỷ trọng lớn hơn 5mg/cm³, bao gồm các kim loại như chì (Pb), đồng (Cu), và kẽm (Zn). Những kim loại này có khả năng tích lũy trong môi trường và sinh vật, gây ra nhiều tác động tiêu cực đến sức khỏe con người và hệ sinh thái.

1.2. Tình Hình Ô Nhiễm Đất Nông Nghiệp Tại Châu Khê

Phường Châu Khê nổi tiếng với hoạt động tái chế sắt, dẫn đến sự tích lũy kim loại nặng trong đất nông nghiệp. Theo số liệu từ phòng Tài nguyên và Môi trường, diện tích đất nông nghiệp tại đây chiếm 57,99% tổng diện tích tự nhiên, tạo ra áp lực lớn lên môi trường đất.

II. Vấn Đề Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Trong Đất Nông Nghiệp

Ô nhiễm đất nông nghiệp do kim loại nặng là một thách thức lớn đối với sự phát triển bền vững. Các hoạt động sản xuất nông nghiệp và công nghiệp không kiểm soát có thể dẫn đến sự gia tăng hàm lượng kim loại nặng trong đất, ảnh hưởng đến chất lượng đất và an toàn thực phẩm.

2.1. Nguyên Nhân Gây Ô Nhiễm Kim Loại Nặng

Nguyên nhân chính gây ô nhiễm đất nông nghiệp bao gồm chất thải từ sản xuất công nghiệp, sử dụng phân bón hóa học và thuốc trừ sâu. Những yếu tố này không chỉ làm giảm chất lượng đất mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân.

2.2. Tác Động Của Ô Nhiễm Đất Đến Sức Khỏe Cộng Đồng

Ô nhiễm kim loại nặng trong đất có thể dẫn đến nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như ngộ độc, bệnh tật mãn tính và ảnh hưởng đến sự phát triển của trẻ em. Việc nhận thức và hành động kịp thời là rất cần thiết để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

III. Phương Pháp Đánh Giá Hàm Lượng Kim Loại Nặng Trong Đất

Để đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp, cần áp dụng các phương pháp khoa học và chính xác. Việc lấy mẫu đất và phân tích hóa học là những bước quan trọng trong quá trình nghiên cứu.

3.1. Phương Pháp Lấy Mẫu Đất

Mẫu đất được lấy từ các khu vực khác nhau trong phường Châu Khê, đảm bảo tính đại diện cho toàn bộ khu vực. Quy trình lấy mẫu tuân thủ theo tiêu chuẩn TCVN 5297-1997 để đảm bảo độ chính xác.

3.2. Phương Pháp Phân Tích Hàm Lượng Kim Loại Nặng

Hàm lượng kim loại nặng như Cd, Cu, Pb, Zn được phân tích bằng phương pháp hóa học, sử dụng axit HCl và HNO3 để xác định nồng độ chính xác trong mẫu đất.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Hàm Lượng Kim Loại Nặng

Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp tại phường Châu Khê có sự biến động rõ rệt. Một số kim loại như Zn có hàm lượng cao hơn mức cho phép, trong khi các kim loại khác như Pb có xu hướng giảm.

4.1. Biến Động Hàm Lượng Kim Loại Nặng Trong Đất

Hàm lượng tổng số của các kim loại nặng như Cu và Zn có xu hướng gia tăng theo thời gian, trong khi hàm lượng Pb và Cd lại giảm. Điều này cho thấy sự thay đổi trong hoạt động sản xuất và quản lý đất đai.

4.2. Đánh Giá Chất Lượng Đất Nông Nghiệp

Chất lượng đất nông nghiệp được đánh giá dựa trên các tiêu chuẩn QCVN 03:2015/BTNMT. Kết quả cho thấy một số khu vực có hàm lượng kim loại nặng vượt ngưỡng cho phép, cần có biện pháp khắc phục kịp thời.

V. Giải Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Trong Đất

Để giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng trong đất nông nghiệp, cần áp dụng các biện pháp quản lý hiệu quả. Việc nâng cao nhận thức cộng đồng và áp dụng công nghệ sạch là rất quan trọng.

5.1. Biện Pháp Quản Lý Chất Thải

Quản lý chất thải từ các hoạt động sản xuất công nghiệp và nông nghiệp là cần thiết để giảm thiểu ô nhiễm. Cần có các quy định nghiêm ngặt về xử lý chất thải và tái chế.

5.2. Khuyến Khích Sử Dụng Công Nghệ Sạch

Khuyến khích nông dân áp dụng công nghệ sạch trong sản xuất nông nghiệp, giảm thiểu việc sử dụng hóa chất độc hại. Điều này không chỉ bảo vệ môi trường mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm nông nghiệp.

VI. Kết Luận Và Tương Lai Của Đề Tài Nghiên Cứu

Nghiên cứu về kim loại nặng trong đất nông nghiệp tại phường Châu Khê đã chỉ ra những vấn đề nghiêm trọng về ô nhiễm môi trường. Cần có các biện pháp khắc phục kịp thời để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.

6.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu này không chỉ cung cấp thông tin về tình trạng ô nhiễm mà còn đề xuất các giải pháp thiết thực để cải thiện chất lượng đất nông nghiệp. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

6.2. Hướng Đi Tương Lai

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và giám sát tình trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất nông nghiệp. Việc áp dụng các công nghệ mới và nâng cao nhận thức cộng đồng sẽ góp phần bảo vệ môi trường bền vững.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa nông thôn tại Việt Nam đã thúc đẩy kinh tế phát triển nhanh chóng, nhưng đồng thời tạo ra những áp lực nghiêm trọng lên môi trường tài nguyên đất. Đất nông nghiệp cả nước chiếm khoảng 28,4% tổng diện tích tự nhiên (tương đương 9.346 nghìn ha), đóng vai trò cốt lõi trong an ninh lương thực. Tuy nhiên, sự phát sinh chất thải từ các làng nghề truyền thống đang khiến đất canh tác đứng trước nguy cơ thoái hóa và ô nhiễm kim loại nặng nghiêm trọng.

Phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh có tổng diện tích tự nhiên đạt 495,86 ha, trong đó diện tích đất nông nghiệp chiếm tới 57,99% (tương đương 287,56 ha). Địa phương này nổi tiếng toàn quốc với làng nghề tái chế sắt thép Đa Hội có truyền thống lâu đời, quy tụ hơn 1.767 hộ sản xuất kinh doanh đúc, cán, mạ, kéo sắt thép và giải quyết việc làm cho 5.000 đến 7.000 lao động. Hoạt động nấu luyện sắt ở nhiệt độ 1.200 - 1.500°C cùng quá trình tẩy rửa kim loại bằng axit đã phát tán lượng lớn bụi kim loại, khí thải độc hại và nước thải trực tiếp ra hệ thống thủy lợi nội đồng.

Luận văn thạc sĩ khoa học môi trường của tác giả Nguyễn Khánh Tân, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Hồ Thị Lam Trà tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam, được thực hiện nhằm đánh giá hiện trạng tích lũy các kim loại nặng gồm Cadimi (Cd), Đồng (Cu), Chì (Pb) và Kẽm (Zn) trong đất sản xuất nông nghiệp tại phường Châu Khê. Nghiên cứu thực hiện đánh giá diễn biến chu kỳ 5 năm (giai đoạn 2010 – 2015), từ đó đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật và quản lý môi trường khả thi nhằm bảo vệ độ phì nhiêu của đất, kiểm soát rủi ro an toàn nông sản và định hướng phát triển bền vững cho các vùng sản xuất nông nghiệp ven làng nghề kim khí.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên các lý thuyết nền tảng về độc chất học môi trường, thổ nhưỡng học và chu trình chuyển hóa sinh địa hóa của kim loại nặng trong hệ sinh thái đất - cây trồng. Theo định nghĩa chuẩn hóa của Liên hiệp Hóa học Thuần túy và Ứng dụng (IUPAC), kim loại nặng là những nguyên tố kim loại có tỷ trọng lớn hơn 5 g/cm³ (như Pb, Cu, Zn, Cd, Fe, Hg, Cr). Các nguyên tố này có tính bền vững nhiệt động lực học cao, không bị phân hủy sinh học tự nhiên và có khả năng tích lũy sinh học mạnh mẽ qua chuỗi thức ăn (đất – nước – cây trồng – động vật – con người).

Mô hình nghiên cứu phân định rõ hai trạng thái tồn tại của kim loại nặng trong đất: dạng tổng số (phản ánh trữ lượng tích lũy lâu dài từ nguồn gốc tự nhiên và nhân tạo) và dạng di động/dễ tiêu (phản ánh trực tiếp khả năng hòa tan, trao đổi cation và hấp thu của hệ rễ thực vật). Nghiên cứu áp dụng khung đối chiếu chất lượng môi trường đất theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 03-MT:2015/BTNMT và Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7209:2002 về giới hạn cho phép của kim loại nặng trong tầng đất mặt nông nghiệp. Đồng thời, cấu trúc các nhóm đất chính tại địa bàn gồm Đất phù sa glây (Phg - 40 ha, chiếm 8,0%), Đất phù sa có tầng loang lổ (Phf - 80 ha, chiếm 16,1%) và Đất phù sa không được bồi hàng năm (Ph - 143 ha, chiếm 28,85%) được tích hợp vào mô hình phân tích để đánh giá khả năng lưu giữ và đệm độc chất của từng loại chất nền.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng quy trình quan trắc và phân tích thổ nhưỡng nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế trong khung thời gian từ tháng 5/2015 đến tháng 10/2016:

• Phương pháp lấy mẫu và mạng lưới giám sát: Cỡ mẫu gồm 12 mẫu đất nông nghiệp hỗn hợp đại diện (từ BN1 đến BN12) được thu thập tại tầng đất mặt (độ sâu 0 - 20 cm) xung quanh các cánh đồng lúa tiếp giáp làng nghề tái chế sắt Đa Hội. Mỗi mẫu hỗn hợp được gộp từ 5 đến 7 điểm lấy mẫu đơn lẻ theo phương pháp đường chéo chữ nhật, tuân thủ đúng quy trình kỹ thuật TCVN 4046:1985 và TCVN 5297:1995. Mạng lưới 12 điểm lấy mẫu này kế thừa chính xác tọa độ GPS từ nghiên cứu nền tảng năm 2010 nhằm đảm bảo tính đồng nhất tuyệt đối cho phân tích chuỗi thời gian so sánh 5 năm (2010 - 2015).
• Phương pháp phân tích tính chất lý - hóa của đất: Thành phần cơ giới đất được xác định bằng phương pháp ống hút Robinson. Độ chua hiện tại (pH) được đo bằng điện cực thủy tinh theo tỷ lệ đất : nước cất là 1:5. Dung lượng mùn và hàm lượng cacbon hữu cơ (OM %) được định lượng theo phương pháp oxy hóa ướt Walkley - Black. Dung tích hấp thu cation (CEC = S + H) được xác định bằng phương pháp chiết rút cation kiềm trao đổi với dung dịch Amoni axetat CH₃COONH₄ 1M ở pH 7, kết hợp phương pháp Kappen xác định độ chua thủy phân.
• Phương pháp phân tích kim loại nặng: Mẫu đất được công phá triệt để bằng hỗn hợp cường thủy (HCl đặc và HNO₃ đặc theo tỷ lệ thể tích 3:1) để xác định hàm lượng kim loại nặng tổng số (Cd, Cu, Pb, Zn) theo TCVN 6649:2000. Dạng di động (dễ tiêu) được chiết tách bằng dung dịch axit HCl 0,1N theo tỷ lệ dung dịch : đất là 10:1. Hàm lượng các nguyên tố được đo đạc chính xác trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS ANA 182) tại các bước sóng đặc trưng: Cu (324,8 nm), Zn (213,9 nm), Pb (217,0 nm) và Cd (228,8 nm). Mọi phép phân tích đều thực hiện lặp lại hai lần với sai số đo kiểm soát dưới 5%.
• Xử lý số liệu: Thống kê mô tả và phân tích tương quan tuyến tính Pearson được thực hiện trên module Data Analysis của phần mềm Microsoft Excel 2007 nhằm xác định quy luật tương tác giữa các kim loại với các đặc tính lý hóa đất.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả phân tích 12 mẫu đất nông nghiệp tại phường Châu Khê giai đoạn 2010 – 2015 ghi nhận các phát hiện cốt lõi:

1. Hàm lượng trung bình chưa vượt quy chuẩn nhưng tiềm ẩn rủi ro cục bộ: Nồng độ trung bình của cả 4 kim loại nặng Cd, Cu, Pb, Zn trong đất canh tác lúa tại phường Châu Khê năm 2015 nhìn chung vẫn nằm trong ngưỡng giới hạn tối đa cho phép của QCVN 03-MT:2015/BTNMT đối với đất nông nghiệp. Tuy nhiên, sự phân bố hàm lượng giữa các vị trí có sự phân hóa mạnh mẽ phụ thuộc vào khoảng cách tới các cơ sở sản xuất và kênh xả thải.
2. Kẽm (Zn) ghi nhận mức tích lũy gia tăng đột biến 1,63 lần: Hàm lượng Zn tổng số trong đất nông nghiệp năm 2015 đã tăng vọt lên mức gấp 1,63 lần so với số liệu quan trắc năm 2010. Đây là kim loại có mức độ tích tụ nhanh nhất và có mối tương quan thuận mạnh mẽ với mật độ các lò nung, cán thép và mạ kẽm tại khu vực Đa Hội.
3. Xu hướng phân hóa biến động giữa các kim loại sau 5 năm: Trong khi Cu tổng số và Zn tổng số có xu hướng gia tăng đáng kể theo thời gian do tiếp nhận liên tục bụi thải cơ khí và nguồn nước tưới ô nhiễm, thì hàm lượng tổng số của Pb và Cd lại có xu hướng ổn định hoặc giảm nhẹ. Đối với dạng di động dễ tiêu, chỉ duy nhất Zn di động gia tăng đồng biến với tổng số, trong khi Cu, Pb và Cd di động có chiều hướng chuyển dịch giảm nhẹ.
4. Mối tương quan giữa dạng tồn tại kim loại với tính chất đất: Kết quả phân tích thống kê chỉ ra rằng dạng kim loại tổng số ít biểu hiện mối liên hệ chặt chẽ với các chỉ tiêu đất, nhưng hầu hết các dạng kim loại di động (dễ tiêu) đều có mối tương quan thuận và nghịch rất rõ rệt với độ pH đất, dung tích hấp thu cation (CEC) và hàm lượng chất hữu cơ (OM%).

Thảo luận kết quả

Sự biến động và tích lũy kim loại nặng trong đất nông nghiệp Châu Khê phản ánh trực tiếp bức tranh sản xuất công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp tại địa phương. Hoạt động nấu luyện sắt thép với hơn 1.767 cơ sở sử dụng công nghệ lò điện hồ quang và lò nung 800 - 1.500°C đã phát thải khối lượng khổng lồ bụi oxit sắt, bụi kẽm và các hợp chất bay hơi vào khí quyển. Những hạt bụi mịn này sau đó lắng đọng khô và ướt xuống bề mặt các ruộng lúa xung quanh trong bán kính 100 - 400 m.

Bên cạnh đó, việc sử dụng các bể axit để tẩy rửa gỉ sét kim loại trước khi cán, kéo và mạ kẽm đã sinh ra nguồn nước thải mang tính axit cao và chứa hàm lượng ion kim loại lớn. Nước thải không qua hệ thống xử lý tập trung mà thẩm thấu trực tiếp vào hệ thống mương tưới tiêu thủy nông, điển hình tại các điểm lấy mẫu BN3, BN4, BN5, BN6 nằm sát mương dẫn nước.

Nếu dữ liệu được trực quan hóa qua biểu đồ cột so sánh chuỗi thời gian 2010 - 2015 và biểu đồ phân tán tương quan (scatter plot), có thể nhận thấy rõ đường xu hướng đi lên rõ rệt của hàm lượng Zn và Cu tổng số. Sự suy giảm nhẹ của Pb và Cd có thể được giải thích do sự chuyển đổi cơ cấu nguyên liệu phế liệu đầu vào tại làng nghề (giảm tỷ lệ ắc quy chì phế thải) và cơ chế rửa trôi theo dòng chảy mặt trong mùa mưa bão có lượng mưa tập trung cao (chiếm hơn 80% lượng mưa cả năm vào các tháng 7, 8, 9). Mối tương quan chặt chẽ giữa dạng Zn di động với độ pH chứng minh rằng khi đất bị chua hóa (pH thấp), khả năng phóng thích các ion kim loại tự do hòa tan tăng cao, gây nguy cơ ngộ độc trực tiếp cho bộ rễ lúa và làm tăng khả năng hấp thu kim loại nặng vào hạt gạo.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả thực nghiệm, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý môi trường đồng bộ:

1. Cải tạo hóa học và nâng cao độ pH đất bằng biện pháp bón vôi định kỳ: Áp dụng kỹ thuật bón vôi bột nông nghiệp (CaCO₃) hoặc vôi nung (CaO) nhằm nâng độ pH đất lên mức trung tính (pH 6,5 - 7,0), từ đó làm kết tủa các ion kim loại nặng di động thành dạng khó tan. Định mức bón khuyến nghị: 10 - 15 kg vôi/sào Bắc Bộ (360 m²) đối với đất chua nhẹ, 20 - 25 kg/sào đối với đất chua trung bình, và 35 - 40 kg/sào đối với đất nhiễm chua nặng. Quy trình thực hiện: Rút cạn nước mặt, rải đều vôi, dùng máy bừa/trục nhận vôi sâu vào tầng đất canh tác, giữ ngập nước từ 1 - 2 ngày để vôi trung hòa độc chất sắt, nhôm và kim loại nặng, sau đó tháo xả nước chua trước khi gieo cấy bình thường.
2. Điều chỉnh chế độ phân bón và canh tác nông nghiệp: Cắt giảm việc lạm dụng phân hóa học có tính sinh lý chua; tăng cường sử dụng phân hữu cơ hoai mục, phân vi sinh với tỷ lệ tối thiểu 300 - 500 kg/sào/vụ nhằm nâng cao hàm lượng mùn (OM%) và dung tích hấp thu CEC của đất, tạo phức bền chelate hóa giữ chặt kim loại nặng. Thay thế các loại phân chua bằng phân trung tính hoặc kiềm như DAP, Ca(NO₃)₂, lân nung chảy Apatit.
3. Quy hoạch phân khu và kiểm soát nguồn thải làng nghề Đa Hội: Ủy ban nhân dân phường Châu Khê và UBND thị xã Từ Sơn cần đẩy mạnh di dời 100% các hộ sản xuất đúc, mạ, tẩy rửa axit xen cài trong khu dân cư vào Cụm công nghiệp tập trung Châu Khê trước năm 2020. Bắt buộc các cơ sở tái chế sắt lắp đặt hệ thống chụp hút, lọc bụi tay áo đạt hiệu suất thu gom trên 90% và xây dựng trạm xử lý nước thải công nghiệp tập trung đạt chuẩn xả thải trước khi đổ ra sông Ngũ Huyện Khê.
4. Thiết lập mạng lưới quan trắc chất lượng đất và nông sản định kỳ: Phòng Tài nguyên và Môi trường thị xã Từ Sơn cần duy trì tần suất lấy mẫu quan trắc đất mặt và kiểm nghiệm dư lượng kim loại nặng trong nông sản tại 12 điểm giám sát cố định với chu kỳ 1 lần/năm, đưa ra cảnh báo kịp thời cho người dân chuyển đổi cơ cấu cây trồng sang trồng hoa, cây cảnh nếu đất có dấu hiệu vượt ngưỡng an toàn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và số liệu thực nghiệm trong luận văn mang giá trị ứng dụng thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng chính:

1. Cán bộ quản lý môi trường và cơ quan ban ngành địa phương: Cung cấp cơ sở dữ liệu hiện trạng chuẩn xác cho Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh, Phòng Tài nguyên và Môi trường thị xã Từ Sơn và UBND phường Châu Khê trong việc xây dựng báo cáo hiện trạng môi trường, quy hoạch mạng lưới xử lý chất thải làng nghề và hoạch định chính sách bảo vệ đất đai.
2. Học viên cao học, nghiên cứu sinh và nhà khoa học môi trường: Đóng vai trò là tài liệu tham khảo khoa học giá trị về phương pháp quan trắc chuỗi thời gian, kỹ thuật công phá mẫu cường thủy phân tích AAS và mô hình đánh giá tương quan kim loại nặng trong đất nông nghiệp chịu tác động bởi làng nghề luyện kim.
3. Cán bộ khuyến nông và hợp tác xã nông nghiệp: Sử dụng trực tiếp quy trình bón vôi cải tạo đất chua, định mức phân bón hữu cơ và kỹ thuật quản lý nước ruộng để hướng dẫn nông dân giảm thiểu sự hòa tan của kim loại độc hại, đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm cho nông sản.
4. Các đơn vị tư vấn quy hoạch đô thị và khu công nghiệp: Nắm bắt quy luật phát tán bụi và chất thải kim loại trong bán kính 100 - 400 m quanh làng nghề để thiết lập hành lang cây xanh cách ly và vùng đệm môi trường hợp lý trong các dự án phát triển cụm công nghiệp tương lai.

Câu hỏi thường gặp

Hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp Châu Khê có vượt ngưỡng QCVN 03-MT:2015/BTNMT không?
Nồng độ trung bình của 4 kim loại Cd, Cu, Pb, Zn trong 12 mẫu đất phân tích năm 2015 đều nằm dưới ngưỡng giới hạn tối đa cho phép theo QCVN 03-MT:2015/BTNMT. Mặc dù chưa chạm ngưỡng ô nhiễm diện rộng, nhưng tốc độ tích lũy kim loại tại các chân ruộng sát mương thải và khu sản xuất đang gia tăng rõ rệt, đặc biệt là kẽm và đồng.

Nguyên nhân nào khiến hàm lượng Kẽm (Zn) trong đất tăng gấp 1,63 lần sau 5 năm?
Sự gia tăng đột biến của kẽm xuất phát từ sự bùng nổ quy mô sản xuất tại làng nghề Đa Hội với hơn 1.767 hộ gia đình hoạt động đúc, kéo dây thép và mạ kẽm. Khí thải lò nung ở nhiệt độ 800 - 1.500°C giải phóng lượng lớn bụi kẽm vào không khí kết hợp với việc xả tràn dung dịch tẩy rửa axit mạ kẽm trực tiếp ra kênh mương nội đồng.

Tại sao việc phân tích dạng kim loại di động (dễ tiêu) lại có ý nghĩa quan trọng hơn dạng tổng số?
Kim loại nặng dạng tổng số thể hiện tổng tích lũy trong đất nhưng phần lớn bị giữ chặt trong khoáng vật. Trong khi đó, dạng di động (chiết bằng HCl 0,1N) phản ánh trực tiếp lượng ion kim loại tự do hòa tan trong dung dịch đất mà rễ cây lúa có thể hấp thu được, quyết định nguy cơ nhiễm độc sinh học của nông sản.

Cơ chế cải tạo đất và cố định kim loại nặng bằng việc bón vôi nông nghiệp diễn ra như thế nào?
Bón vôi cung cấp ion Ca²⁺ và kiềm hóa môi trường đất, nâng độ pH lên mức 6,5 - 7,0. Khi pH tăng, các kim loại nặng như Zn²⁺, Cu²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺ sẽ bị chuyển hóa thành các hợp chất hydroxit kim loại hoặc cacbonat không tan, kết tủa lắng đọng lại trong đất, ngăn chặn hệ rễ cây trồng hấp thụ vào thân và hạt.

Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) được tiến hành với các bước sóng nào?
Dịch chiết sau khi công phá mẫu bằng cường thủy hoặc axit HCl 0,1N được phân tích trên máy AAS ANA 182 tại các bước sóng chuyên biệt chuẩn hóa: Cu ở bước sóng 324,8 nm, Zn ở bước sóng 213,9 nm, Pb ở bước sóng 217,0 nm và Cd ở bước sóng 228,8 nm với độ lặp lại sai khác dưới 5%.

Kết luận

• Luận văn đã hoàn thành đánh giá toàn diện hiện trạng tích lũy kim loại nặng (Cd, Cu, Pb, Zn) trên diện tích 287,56 ha đất nông nghiệp tại phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn qua chu kỳ quan trắc 5 năm (2010 – 2015).
• Nồng độ trung bình của các kim loại nặng nghiên cứu hiện vẫn nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 03-MT:2015/BTNMT, tuy nhiên hàm lượng Zn tổng số đã tăng vọt 1,63 lần so với năm 2010, cho thấy dấu hiệu tích tụ công nghiệp rõ nét.
• Xác định được mối tương quan tuyến tính chặt chẽ giữa dạng kim loại nặng di động với các tính chất thổ nhưỡng gồm độ pH, dung tích hấp thu cation CEC và hàm lượng hữu cơ OM%.
• Đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật bón vôi cải tạo (10 - 40 kg/sào), tăng cường phân hữu cơ kết hợp quy hoạch di dời các cơ sở tái chế sắt vào Cụm công nghiệp tập trung Châu Khê.
• Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu cần tiếp tục duy trì mạng lưới quan trắc thổ nhưỡng hàng năm nhằm kiểm soát chặt chẽ an toàn môi trường đất và chất lượng nông sản địa phương.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN KHÁNH TÂN ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT NÔNG NGHIỆP TẠI PHƯỜNG CHÂU KHÊ, THỊ XÃ TỪ SƠN, TỈNH BẮC NINH Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60.01 Người hướng dẫn khoa học: PGS. Hồ Thị Lam Trà NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP – 2016 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kì công trình nào khác. Tôi cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Nguyễn Khánh Tân i LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới cô giáo PGS.TS Hồ Thị Lam Trà đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn, Khoa Môi trường – Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ, nhân dân phường Châu Khê, phòng Tài nguyên và Môi trường thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Cuối cùng xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Nguyễn Khánh Tân ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] MỤC LỤC Lời cam đoan. ii Mục lục. iii Danh mục các từ viết tắt.

vi Danh mục bảng. vii Danh mục biểu đồ. viii Trích yếu luận văn. ix Thesis abstract.

Tính cấp thiết của đề tài. Mục đích và yêu cầu của đề tài. Tổng quan tài liệu. Khái niệm kim loại nặng.

Thực trạng môi trường. Thực trạng môi trường thế giới. Thực trạng môi trường Việt Nam. Những nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới và ở Việt Nam.

Những nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới. Những nghiên cứu về ô nhiễm kim loại nặng ở Việt Nam. Tình hình ô nhiễm môi trường làng nghề. Các giải pháp kiểm soát hàm lượng kim loại nặng trong đất.

Đối tượng, phạm vi, nội dung và phương pháp nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Thời gian nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu.

Điều tra, khảo sát, thu thập các tài liệu, số liệu. Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong đất nông nghiệp. Đề xuất một số giải pháp nhằm hạn chế hàm lượng KLN trong đất nông nghiệp phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh. Phương pháp nghiên cứu.

Phương pháp lấy mẫu. 25 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Phương pháp phân tích tính chất đất. Phương pháp phân tích hàm lượng KLN trong đất.

Phương pháp xử lý số liệu. Phương pháp thu thập số liệu, tài liệu. Kết quả nghiên cứu và thảo luận. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, hiện trạng sử dụng đất phường Châu Khê.

Điều kiện tự nhiên. Điều kiện kinh tế - xã hội:. Tình hình quản lý đất đai của phường Châu Khê. Một số tác động chính đến môi trường đất nông nghiệp tại phường Châu Khê.

Tình hình hoạt động và sản xuất tái chế sắt của phường Châu Khê. Hoạt động sản xuất nông nghiệp của phường Châu Khê. Đánh giá tính chất đất nông nghiệp tại phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh. Một số tính chất hóa học đất nông nghiệp.

Thành phần cơ giới đất. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng (Cd, Cu, Pb, Zn) trong đất nông nghiệp tại phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng (Cd, Cu, Pb, Zn) tổng số trong đất. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng (Cd, Cu, Pb, Zn) di động trong đất.

Biến động hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp tại phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh. Đánh giá chất lượng đất nông nghiệp theo QCVN03:2015. Tương quan giữa các hàm lượng kim loại nặng trong đất với nhau và với một số tính chất lý, hóa học của đất. Tương quan giữa các KLN trong đất với nhau.

Tương quan giữa các KLN trong đất với một số tính chất lý, hóa học của đất. Đề xuất được một số biện pháp nhằm giảm thiểu kim loại nặng trong đất nông nghiệp của phường Châu Khê. 57 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Biện pháp bảo vệ môi trường.

Biện pháp cải tạo sử dụng đất sản xuất nông nghiệp. Kết luận và kiến nghị. 62 Tài liệu tham khảo. 66 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường BVMT Bảo vệ môi trường BVTV Bảo vệ thực vật CB Chủ biên CCN Cụm công nghiệp CS Cộng sự ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long ĐBSH Đồng bằng sông hồng DĐ Di động GHCP Giới hạn cho phép HCBVTV Hợp chất bảo vệ thực vật KLN Kim loại nặng NXB Nhà xuất bản QCVN Quy chuẩn Việt Nam QLMT Quản lý môi trường TCCP Tiêu chuẩn cho phép TCVN Tiêu chuẩn việt nam TS Tổng số UBND Ủy ban nhân dân UPAC Liên hiệp Hóa học thuần túy và Ứng dụng VAC Vườn ao chuồng vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC BẢNG Bảng 2.

Sự phát thải toàn cầu của một số nguyên tố kim loại nặng. Thành phần kim loại nặng của một số khoáng vật. Hàm lượng kim loại nặng trong không khí tại các khu vực núi lửa. Hàm lượng kim loại nặng trong các nguồn nước thải (mg/l).

Hàm lượng KLN trong đất tại làng nghề Phong Khê. Hàm lượng KLN trong một số loại phân bón hữu cơ cho vùng trồng rau Hà Nội. Tọa độ của các vị trí lấy mẫu đất nông nghiệp tại phường Châu Khê. Hiện trạng sử dụng đất phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh năm 2015.

Kết quả quan trắc không khí CCN Châu Khê. Lượng phân bón và thuốc BVTV tính cho 1 ha ở phường Châu Khê. Một số chỉ tiêu chính của làng nghề sản xuất tái chế phế liệu sắt tại Đa Hội - Châu Khê – Từ Sơn – Bắc Ninh. Một số tính chất hóa học của đất nông nghiệp ở Châu Khê – Từ Sơn – Bắc Ninh.

Thành phần cơ giới đất nông nghiệp phường Châu Khê. Hàm lượng Cd, Cu, Pb, Zn dạng tổng số trong đất nông nghiệp ở phường Châu Khê – Từ Sơn – Bắc Ninh. Hàm lượng Cd, Cu, Pb, Zn dạng di động trong đất nông nghiệp ở phường Châu Khê – Từ Sơn – Bắc Ninh. So sánh biến động hàm lượng KLN dạng tổng số trong đất nông nghiệp chịu ảnh hưởng của làng nghề ở phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh.

So sánh biến động hàm lượng KLN dạng di động trong đất nông nghiệp chịu ảnh hưởng của làng nghề ở phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh. Bảng biểu hệ số tương quan giữa các KLN trong đất với nhau. Hệ số tương quan giữa kim loại nặng trong đất với một số tính chất lý, hóa học. 56 vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 4.

Hàm lượng Cd tổng số trong đất nông nghiệp. Hàm lượng Cu tổng số trong đất nông nghiệp. Hàm lượng Pb tổng số trong đất nông nghiệp. Hàm lượng Zn tổng số trong đất nông nghiệp.

So sánh hàm lượng Cd tổng số và di động. So sánh hàm lượng Cu tổng số và di động. So sánh hàm lượng Pb tổng số và di động. So sánh hàm lượng Zn tổng số và di động.

So sánh nồng độ trung bình của các KLN trong đất với QCVN03:2015/BTNMT. 55 viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Nguyễn Khánh Tân Tên Luận văn: “Đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp tại phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh” Ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60.01 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu - Đánh giá sự tích lũy kim loại nặng trong đất nông nghiệp tại phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh. - Đề ra một số giải pháp giảm thiểu tác động tới sự tích lũy hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp tại phường Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh. Phương pháp nghiên cứu * Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp: Các số liệu thứ cấp liên quan tới đặc điểm, tình hình sản xuất của làng nghề tái chế sắt Châu Khê được chúng tôi thu thập tại UBND phường Châu Khê; Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh.

Phương pháp lấy mẫu đất Để tiến hành nghiên cứu 12 mẫu đất nông nghiệp xung quanh làng nghề tái chế sắt Châu Khê đã được lấy tại hai thời điểm năm 2010 và 2015. Các mẫu đất được lấy tại tầng mặt tuân theo quy trình lấy mẫu của TCVN 5297-1997. Phương pháp phân tích đất Hàm lượng Cd, Cu, Pb và Zn tổng số được công phá bằng axit HCl và HNO3 đặc theo tỷ lệ 3:1. Các kim loại nặng (Cd, Cu, Pb và Zn) dễ tiêu được chiết rút bằng axit HCl nồng độ 0,1N theo tỷ lệ axit:đất là 10:1.

Phương pháp xử lý số liệu - Đánh giá chất lượng đất: Nồng độ các kim loại nặng trong đất được so sánh với QCVN03:2015/BTNMT. - Phân tích thống kê: Các dữ liệu nghiên cứu được tiến hành phân tích thống kê mô tả, phân tích tương quan. Kết quả chính và kết luận Điều tra, khảo sát, thu thập các tài liệu, số liệu và lấy mẫu.Điều tra điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của phường. Hiện trạng sử dụng đất của khu vực nghiên cứu và TCCP của các KLN trong đất nông nghiệp.