Đặt vấn đề Đất đai là nguồn tài nguyên quý giá, là tư liệu sản xuất đặc biệt quan trọng. Ngoài ra, đất còn có tính cố định, tính giới hạn về không gian, tính vô hạn về thời gian sử dụng nhờ những đặc tính này mà không một loại tư liệu nào có thể thay thế trong quá trình sản xuất. Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển chung của đất nước các hoạt động khai khác khoáng sản đang góp phần to lớn vào công cuộc đổi mới đất nước. Ở Việt Nam, ngành khai khoáng là ngành kinh tế mũi nhọn, chiếm tỷ trọng GDP lớn.
Về lý thuyết, khai thác khoáng sản góp phần làm tăng trưởng kinh tế, tạo công ăn việc làm và cải thiện cơ sở hạ tầng. Những yếu tố này chính là động lực cho xóa đói, giảm nghèo. Nhưng, qua rất nhiều nghiên cứu, các nhà khoa học đều chỉ ra rằng: Hoạt động khai thác khoáng sản ở Việt Nam hiện nay bên cạnh những tác động tích cực còn có rất nhiều tác động tiêu cực đến đời sống kinh tế - xã hội, đặc biệt là vấn đề ô nhiễm môi trường. Các hoạt động khai khác mỏ và vật liệu xây dựng đã làm phá vỡ cân bằng hệ sinh thái, gây ô nhiễm nặng nề đến môi trường xung quanh , đặc biệt là môi trường đất, chủ yếu là do ô nhiễm kim loại nặng trong đất và các chất tẩy rửa trên khai trường, làm ảnh hưởng xấu đến tính chất của đất, làm giảm năng suất cây trồng và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người.
Chính vì vậy, việc phòng chống, xử lý ô nhiễm kim loại trong đất là cần thiết trong quá trình mỗi địa phương, mỗi quốc gia. Cùng với nhiều kim loại nặng (KLN) khác như Chì (Pb), Cacdimi (Cd), Đồng (Cu), Kẽm (Zn)…Asen cũng thuộc nhóm các KLN gây ô nhiễm môi trường đất. Asen nguyên tố và các hợp chất của Asen được phân loại là “độc” và “nguy hiểm cho môi trường”. 2 Theo quy chuẩn Việt Nam số 03: 2008/BTNMT, những vùng đất được coi là ô nhiễm Asen thì trong đất có nồng độ Asen vượt quá 12mg/kg đất khô đối với đất nông nghiệp, lâm nghiệp, đất thương mại và công nghiệp.
Sự ô nhiễm đất do kim loại này sẽ làm giảm năng suất cây trồng và gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người. Hiện nay có rất nhiều phương pháp được sử dụng để xử lý kim loại nặng trong đất như các phương pháp lý, hóa, cơ học…nhưng thường cho hiệu quả thấp mà giá thành cao, tốn nhiều công sức. Gần đây, nhờ những hiểu biết về cơ chế hấp thụ, chuyển hóa, chống chịu và loại bỏ KLN của một số loài thực vật, người ta chú ý đến khả năng sử dụng thực vật để xử lý môi trường như một công nghệ đặc biệt bởi chi phí đầu tư thấp, an toàn và thân thiện với môi trường. Ở Việt Nam và trên Thế giới, việc nghiên cứu dùng thực vật trong xử lý đất ô nhiễm do KLN trong đó có Asen cũng đã được thực hiện và áp dụng trên thực tế đối với một số loài cây như cỏ Linh lăng, cỏ Vetiver, Dương xỉ, Cải xoong, cây Thơm ổi, cây Sậy… Qua nghiên cứu cho thấy, cỏ Linh lăng là một loại cỏ có khả năng tồn tại và hấp thụ các kim loại nặng như Zn, Pb, As, Cd… Vậy khi ở môi trường đất bị ô nhiễm kim loại với nồng độ pH khác nhau cỏ Linh lăng sẽ sinh trưởng và hấp thụ kim loại như thế nào? Xuất phát từ những vấn đề trên, được sự đồng ý của Ban giám hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa Môi trường trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, em tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh trưởng, hấp thụ Asen (As) của cỏ Linh lăng (Medicago Sativa)”.
Mục tiêu đề tài - Xác định khả năng sinh trưởng của cỏ Linh lăng trong môi trường đất bị ô nhiễm As với nồng độ pH khác nhau - Xác định khả năng hấp thụ As của cỏ Linh lăng trong môi trường đất có nồng độ pH khác nhau - Đánh giá hiệu suất xử lý của cỏ Linh lăng trong môi trường đất có nồng độ pH khác nhau - Xác định mối tương quan giữa nồng độ pH trong đất và hàm lượng As trong cây cỏ Linh lăng 1. Yêu cầu của đề tài - Đánh giá chất lượng môi trường đất trong quá trình cải tạo của cỏ Linh lăng - Số liệu thu được phản ánh trung thực, khách quan 1. Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học - Nâng cao kiến thức, kỹ năng và rút ra kinh nghiệm phục vụ công tác học tập và nghiên cứu sau này - Vận dụng và phát huy được các kiến thức đã học tập và nghiên cứu.
Ý nghĩa trong thực tiễn - Xác định khả năng sinh trưởng, phát triển của cỏ Linh lăng trong môi trường pH khác nhau - Đánh giá được khả năng hấp thụ kim loại As trong thân, lá và rễ của cỏ Linh lăng trong các môi trường bị ô nhiễm với nồng độ pH khác nhau - Góp phần cung cấp cơ sở khoa học trong việc sử dụng thực vật xử lý ô nhiễm As trong đất 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Cơ sở khoa học 2.1 Một số khái niệm liên quan * Khái niệm đất: Đất hay thổ nhưỡng là lớp ngoài cùng của thạch quyển bị biến đổi tự nhiên dưới tác động tổng hợp của nhiều yếu tố như đá mẹ, sinh vật, khí hậu, địa hình, thời gian và con người. Khái niệm ô nhiễm đất: Ô nhiễm môi trường đất được xem là tất cả các hiện tượng làm nhiễm bẩn môi trường đất bởi các chất ô nhiễm. Ô nhiễm đất là quá trình làm biến đổi hoặc thải vào đất các chất ô nhiễm làm thay đổi tính chất và cấu trúc của nó theo chiều hướng không có lợi, mất khả năng đáp ứng nhu cầu của con người.
Khái niệm kim loại nặng (KLN): Có 2 quan điểm chính về KLN: - Quan điểm phân loại theo tỷ trọng: KLN là các loại kim loại có tỷ trọng (ký hiệu là d) lớn hơn 5, bao gồm Pb (d =11,34), Cd (d= 8,6), As (d= 5,72), Zn (d= 7,10)… Trong số các nguyên tố này có một số nguyên tố cần cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng, ví dụ như: Fe, Mn, Zn, Ca… Các nguyên tố này cây trồng cần hàm lượng nhỏ gọi là nguyên tố vi lượng, nếu hàm lượng cao sẽ gây độc cho cây trồng. - Quan điểm độc học: KLN là những kim loại có nguy cơ gây nên các vấn đề môi trường, bao gồm: Cu, Zn, Pb, Cd, Hg, Ni, Cr, Co, Vn, Ti, Fe, Mn, As, Se. Có 4 nguyên tố được quan tâm nhiều là Cd, As, Pb và Hg 4 nguyên tố 5 này hiện chưa biết vai trò sinh thái của chúng, tuy nhiên nếu dư thừa một lượng nhỏ 4 nguyên tố này tác hại của chúng ta là rất lớn. * Khái niệm về ô nhiễm KLN trong đất: Ô nhiễm KLN trong đất: Có một số hợp chất KLN bị thụ động và đọng lại trong đất, song có một hợp chất có thể hòa tan dưới tác động của nhiều yếu tố khác nhau, nhất là do độ chua của đất, của nước mưa.
Điều này tạo điều kiện để các KLN có thể phát tán rộng vào nguồn nước ngầm, nước mặt và gây ô nhiễm đất. Một số văn bản pháp luật liên quan - Luật Bảo vệ môi trường 2005 được Quốc hội nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam khóa XI, kỳ họp thứ 8 thông qua ngày 29 tháng 11 năm 2005. - Nghị định số 80/2006/NĐ - CP ngày 09 tháng 08 năm 2006 của Chính phủ quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trường 2005. - Nghị định số 21/2008/NĐ - CP ngày 28 tháng 02 năm 2008 của Chính phủ sửa đổi một số điều của Nghị định số 80/2006/NĐ - CP ngày 09 tháng 08 năm 2006 của Chính phủ về quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trường 2005.
Cơ sở thực tiễn 2. Nghiên cứu tổng quan về Asen và tình hình ô nhiễm As trong đất mỏ tại Việt Nam a, Nghiên cứu tổng quan về Asen As là á kim trong nhóm V-A có khối lượng phân tử 74,9. Tuy vậy, nó vẫn được xem như là KLN vì các nhà độc tố học cho rằng, KLN là những kim loại và á kim có liên quan đến vấn đề ô nhiễm môi trường và có độc tính cao đối với cơ thể sống như Cd, Cu, Cr, Hg, Ni, Pb, Zn, As. As có thể gây độc 6 với mức từ vài µg đến mg/l tùy thuộc vào từng loài sinh vật và mức độ tác động.
Khi tác động, As có thể gây chết, ức chế sinh trưởng. Đối với thực vật, As ảnh hưởng đến quá trình quang hợp, ra hoa, kết quả… Ở những khu vực bị nhiễm độc As thường có rất ít sinh vật có thể sống được. Vì vậy, có thể sử dụng những sinh vật này như những sinh vật chỉ thị. b, Tình hình ô nhiễm As trong đất mỏ ở Việt Nam Các dạng ô nhiễm môi trường tại các mỏ đã và đang khai thác khoáng sản rất đa dạng như ô nhiễm đất, nước mặt, nước ngầm và là một thực tế đáng báo động cần sớm có giải pháp xử lí.
Công đoạn nào của quá trình khai thác khoáng sản cũng gây nên ô nhiễm kim loại vào đất, nước, không khí và vào cơ thể sinh vật. Sự nhiễm bẩn kim loại không chỉ xảy ra khi mỏ đang hoạt động mà còn tồn tại nhiều năm sau khi mỏ ngưng hoạt động. Kết quả thăm dò địa chất đã phát hiện được khoảng 5000 mỏ và điểm quặng, trong đó mỏ khoáng sản kim loại là 90. Diện tích đất đã sử dụng trong khai thác thiếc là trên 300ha, trong khi đó diện tích được hoàn thổ chỉ là 55,8 ha, chiếm gần 20%.
Tuy nhiên, đất đã được hoàn thổ thì chất lượng kém chưa đáp ứng cho việc canh tác. Theo kết quả phân tích đất trồng ở khu vực mỏ thiếc Sơn Dương (Tuyên Quang) có hàm lượng As là 642mg/kg trong khi quy chuẩn của Việt Nam cho đất dân sinh là 12 mg/kg (QCVN 03: 2008). Trước đó, Nguyễn Văn Bình và cs, 2000 khi nghiên cứu sự phân bố của As trong khu vực mỏ thiếc này cũng đã xác định sự có mặt của As trong các mẫu đất, nước, bùn thải ven suối cao hơn tiêu chuẩn cho phép và là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường.