MỞ ĐẦU 1.Tính cấp tiết của đề tài Những năm gần đây, cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp khai thác thì khai thác khoáng sản đang phát triển một cách mạnh mẽ do nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội của đất nước và trong điều kiện mở cửa của kinh tế thị trường, các hoạt động này đang được khai thác với quy mô ngày càng lớn. Hoạt động này đã đóng góp quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội, góp phần tích cực vào sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Tuy nhiên, sự phát triển của khai thác khoáng sản là tăng trưởng kinh tế - xã hội, tạo ra những thị trường mạnh để thu hút đầu tư từ nước ngoài thì nó cũng đang tạo ra những mặt tiêu cực gây ảnh hưởng xấu tới con người và hệ sinh thái xung quanh khu vực khai thác. Các hoạt động khai thác than, quặng, phi quặng và vật liệu xây dựng, như: tiến hành xây dựng mỏ, khai thác thu hồi khoáng sản, đổ thải, thoát nước mỏ… đã làm phá vỡ cân bằng điều kiện sinh thái được hình thành từ hàng chục triệu năm, gây ô nhiễm nặng nề đối với môi trường.
Đất và ngày càng trở nên vấn đề cấp bách mang tính chất xã hội và chính trị của cộng đồng. Đây là hiện trạng chung của nhiều tỉnh đang có cơ sở khai thác trên cả nước, và tỉnh Thái Nguyên là một trong số đó. Tình hình khai thác khoáng sản ở tỉnh Thái Nguyên trong những năm qua cho thấy, số lượng mỏ khoáng sản và sản lượng được đưa vào khai thác ngày càng tăng. Tuy nhiên đây cũng là một trong những ngành chiếm dụng diện tích đất sử dụng lớn.
Vì vậy ô nhiễm đất là không thể tránh khỏi và có những khu vực đã bị ô nhiễm nghiêm trọng không còn khả năng canh tác. Một số nguyên tố vi lượng và siêu vi lượng có tính độc hại tích luỹ trong nông sản phẩm, từ đó gây tác hại nghiêm trọng đối với động, thực vật và con người. Qua đó vấn đề cần quan tâm nhất trong hoạt n 2 động khai thác khoáng sản là những giải pháp khắc phục, đặc biệt là các giải pháp hiệu quả để khắc phục diện tích đất sau khai thác. Có rất nhiều phương pháp được đưa ra để giải quyết vấn đề ô nhiễm kim loại nặng (KLN), trong đó việc sử dụng các biện pháp sinh học đang được quan tâm đó là việc sử dụng cây Lau có khả năng hấp thụ KLN để phục hồi đất bị ô nhiễm.
Việc sử dụng cây Lau là xu hướng phổ biến trên thế giới do có nhiều ưu điểm vượt trội. Tuy nhiên vấn đề này ở Việt Nam vẫn còn là mới mẻ. Hoạt động chế biến khoáng sản tại xưởng tuyển thiếc thuộc xã Hà Thượng, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên là một trong những mỏ điển hình của việc hoạt động sản xuất không đi đôi với các biện pháp bảo vệ môi trường. Xí nghiệp kết thúc hoạt động khai thác tuyển thiếc và bắt đầu tiến hành công tác phục môi trường, khắc phục ô nhiễm từ sự quá tải của bãi thải mỏ thiếc xã Hà Thượng, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên – nơi lưu trữ chất thải từ quá trình nghiền, tuyển quặng.
Xí nghiệp thiếc Đại Từ đang phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm nước mặt, ô nhiễm môi trường đất từ chính hoạt động sản xuất của mình. Xuất phát từ thực tế trên, đồng thời góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sự sinh trưởng phát triển và khả năng hấp thụ kim loại nặng của cây lau để xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng sau khai thác khoáng sản tại mỏ thiếc xã Hà Thượng - Huyện Đại Từ - Tỉnh Thái Nguyên’’.Mục tiêu của đề tài 2. Mục tiêu chung Thực hiện đề tài này để đánh giá khả năng xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng của cây Lau tại đất ô nhiễm kim loại nặng sau khai thác khoáng sản nhằm cải tạo và phục hồi đất bị thoái hóa, ô nhiễm sau khai thác giúp tăng diện tích đất có chất lượng tốt cho sản xuất nông lâm nghiệp. Mục tiêu cụ thể - Xác định khả năng sinh trưởng, phát triển của cây Lau trên đất sau khai thác khoáng sản tại khu vực bãi thải mỏ thiếc – xã Hà Thượng – Huyện Đại Từ.
Xác định khả năng hấp thụ kim loại nặng trong thân, lá và rễ của cây Lau trên đất sau khai thác khoáng sản tại khu vực bãi thải mỏ thiếc Hà Thượng - huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên. - Xác định khả năng xử lý KLN trong đất của cây Lau trên đất sau khai thác khoáng sản tại khu vực bãi thải mỏ thiếc Hà Thượng - huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên. Ý nghĩa của đề tài 3. Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu sẽ đánh giá một phần hiện trạng tài nguyên đất sau khai thác khoáng sản tại Thái Nguyên.
Đề tài làm sáng tỏ khả năng sinh trưởng, phát triển và hấp thu KLN của một số loài thực vật được nghiên cứu. Trên cơ sở đó đánh giá hiệu quả cải tạo môi trường đất dưới khả năng hấp thu KLN của các loài thực vật được nghiên cứu. Đồng thời kết quả nghiên cứu đóng góp, làm cơ sở cho việc nghiên cứu và phát triển công nghệ thực vật xử lí ô nhiễm – công nghệ được đánh giá rất cao ở các nước phát triển, nhưng vẫn đang còn mới mẻ tại Việt Nam. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Đề tài xác định những tác động từ khai thác khoáng sản tới tài nguyên đất.
Từ đó đem lại tính khả thi của việc ứng dụng của một số loài thực vật để cải tạo đất ô nhiễm ở các mỏ khai thác khoáng sản tại Việt Nam. Đây là những cơ sở cho việc lựa chọn loài thực vật có khả năng áp dụng tốt nhất trong công cuộc bảo vệ tài nguyên và môi trường, cũng như tăng cường nghiên cứu các ứng dụng các công nghệ thân thiện với môi trường theo tinh thần chủ trương chung của Nước ta trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. n 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Cơ sở khoa học của đề tài 2.
Tổng quan về ô nhiễm KLN trong đất và một số phương pháp xử lý ô nhiễm truyền thống * Khái niệm ô nhiễm kim loại nặng và ô nhiễm đất Thuật ngữ kim loại nặng được từ điển hoá học định nghĩa là các kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5 g/cm3. Đối với các nhà độc tố học, thuật ngữ “kim loại nặng” chủ yếu được dụng để chỉ các kim loại có nguy cơ gây nên các vấn đề về môi trường, bao gồm: Cu, Zn, Pb, Cd, Hg, Ni, Cr, Co, V, Ti,Fe, Mn, Fe, Ag, Sn. Ngoài ra, các á kim như As và Se cũng được xem là các KLN. Các KLN thường ở dạng vết trong môi trường đất tự nhiên.
Các KLN phổ biến nhất là: Cd, Cr, Cu, Hg, Pb và Zn. Trong đó, Cu và Zn là nguyên tố vi lượng, có vai trò quan trọng đối với quá trình trao đổi chất trong tế bào và là thành phần, cấu trúc của các protein và enzyme. Tuy nhiên, các nguyên tố vi lượng nói riêng và các KLN nói chung ở nồng độ cao là yếu tố cực kỳ độc hại đối với quá trình trao đổi chất của tế bào. Ô nhiễm đất được xem như là tất cả các hiện tượng làm nhiễm bẩn môi trường đất bởi các chất gây ô nhiễm gây ảnh hưởng xấu đến đời sống của sinh vật và con người, (Nguyễn Ngọc Châu, 2006)[1].
*Tính độc của một số loại kim loại nặng - Tính độc của Arsenic (As) + Đối với cây trồng: Arsenic được nhiều người biết đến do tính độc của một số hợp chất có trong nó. As khác hẳn với một số kim loại nặng bình thường vì đa số các hợp chất As hữu cơ ít độc hơn các As vô cơ. Lượng As trong các cây có thể ăn được thường rất ít. Sự có mặt của As trong đất ảnh n 5 hưởng đến sự thay đổi pH, khi độc tố As tăng lên khiến đất trồng trở nên chua hơn, nồng độ pH < 5 khi có sự kết hợp giữa các loại nguyên tố khác nhau như Fe, Al.
+ Đối với con người: Khi lượng độc tố As vượt quá ngưỡng, nhất là trong thực vật, rau cải thì sẽ ảnh hưởng đến sức khoẻ con người, nhiều hơn sẽ gây ngộ độc. Nhiễm độc As trong thời gian dài làm tăng nguy cơ gây ung thư bàng quang, thận, gan và phổi. - Tính độc của Kẽm (Zn) + Đối với cây trồng: Sự dư thừa Zn cũng gây độc đối với cây trồng khi Zn tích tụ trong đất quá cao. Sự tích tụ Zn trong cây quả nhiều cũng gây một số mối liên hệ đến mức dư lượng Zn trong cơ thể người và góp phần phát triển thêm sự tích tụ Zn trong môi trường mà đặc biệt là môi trường đất.
+ Đối với con người: Zn là dinh dưỡng thiết yếu và nó sẽ gây ra các chứng bệnh nếu thiếu hụt cũng như dư thừa. Trong cơ thể con người, Zn thường tích tụ chủ yếu là trong gan, là bộ phận tích tụ chính của các nguyên tố vi lượng trong cơ thể, khoảng 2g Zn được thận lọc mỗi ngày. Trong máu, 2/3 Zn được kết nối với Albumin và hầu hết các phần còn lại được tạo phức chất với λ –macroglobin -Tính độc của Chì (Pb) + Hàm lượng chì trong vỏ trái đất là 10-20mg/kg, trong nước biển là 0,03g/m3. Hàm lượng chì có trong các đá khoảng vài mg/kg, trong đất chì dao động từ vài đến 200 mg /kg.
Chì được coi là nguyên tố độc đối với hầu hết các sinh vật. Sự có mặt của chì làm giảm hoạt động của vi sinh vật đất, gây rối loạn quá trình tuần hoàn nitơ, (Lê Văn Khoa, 2004)[4]. + Là nguyên tố KLN có khả năng linh động kém có thời gian bán hủy trong đất từ 800-6000 năm. Theo thống kê của nhiều tác giả hàm lượng chì trong đất trung bình từ 15-25 ppm.
Trong môi trường trung tính hoặc kiềm, n 6 Pb tạo thành PbCO3 hoặc Pb3(PO4)2 ít làm ảnh hưởng đến cây trồng. Chì bị hấp phụ trao đổi chiếm tỉ lệ nhỏ (<5%) hàm lượng Pb có trong đất. Trong đất chì có độc tính cao, hạn chế hoạt động của các vi sinh vật và tồn tại khá bền vững dưới dạng phức hệ với các chất hữu cơ - Tính độc của Cadmium (Cd) + Đối với cây trồng: Trong các cây, Cd tập trung cao trong các rễ cây hơn các bộ phận khác ở các loài yến mạch, đậu nành, cỏ, hạt bắp, cà chua, nhưng các loài này sẽ không phát triển được khi tích luỹ Cd ở rễ cây.