Luận văn thạc sĩ nghiên cứu mối quan hệ giữa đa dạng sinh học thân mềm chân bụnggastropodatrên cạn với hàm lượng kẽm cadimi trong đất tại xã bản thi huyện chợ đồn tỉnh bắc kạn

Nghiên cứu mối quan hệ giữa đa dạng sinh học thân mềm chân bụng và hàm lượng kẽm, cadimi trong đất tại xã Bản Thi, huyện Chợ Đồn, Bắc Kạn.

• Tác giả: Trịnh Thùy Linh
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Ngọc Khắc
• Trường học: Trường Đại Học Tài Nguyên Và Môi Trường Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa Học Môi Trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Mối Quan Hệ Giữa Đa Dạng Sinh Học Thân Mềm Chân Bụng (Gastropoda) Trên Cạn Với Hàm Lượng Kẽm, Cadimi Trong Đất Tại Xã Bản Thi, Huyện Chợ Đồn, Tỉnh Bắc Kạn
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• MỞ ĐẦU
• Mục tiêu nghiên cứu
• Nội dung nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về địa điểm nghiên cứu
• 1.1.1. Hoạt động khai khoáng chì kẽm tại Bản Thi
• 1.1.2. Đặc điểm địa chất, khoáng sản của các mỏ, điểm khoáng sản tại xã Bản Thi
• 1.1.3. Tình hình môi trường dân cư xã Bản Thi
• 1.2. Tổng quan về thân mềm chân bụng (ốc cạn)
• 1.2.1. Đặc điểm hình thái phân loại
• 1.2.2. Đặc điểm sinh học và sinh thái học
• 1.3. Tình hình nghiên cứu về ốc cạn trên thế giới và ở Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Xác định địa điểm và vị trí quan trắc
• 2.2. Phương pháp lấy mẫu
• 2.3. Quy trình chung về phân tích mối quan hệ đa dạng sinh học ốc cạn với hàm lượng kim loại nặng
• 2.4. Quy trình quan trắc, phân tích hàm lượng kẽm, cadimi trong đất
• 2.5. Quy trình quan trắc, phân tích chỉ số đa dạng sinh học
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Hàm lượng kẽm, cadimi trong đất tại xã Bản Thi, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn
• 3.2. Thành phần loài và mức độ đa dạng sinh học của ốc cạn ở khu vực nghiên cứu
• 3.2.1. Cấu trúc thành phần loài ốc cạn
• 3.3. Mối quan hệ giữa hàm lượng kẽm, cadimi trong đất với ĐDSH ốc cạn
• 3.3.1. Mối quan hệ giữa hàm lượng kẽm trong đất với ĐDSH ốc cạn
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Đa Dạng Sinh Học Thân Mềm Chân Bụng

Nghiên cứu đa dạng sinh học thân mềm chân bụng (Gastropoda) tại Bắc Kạn là một lĩnh vực quan trọng, đặc biệt khi xem xét mối liên hệ với kim loại nặng trong đất. Gastropoda Bắc Kạn đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái đất, tham gia vào quá trình phân hủy chất hữu cơ và là nguồn thức ăn cho nhiều loài động vật khác. Tuy nhiên, sự ô nhiễm kim loại nặng trong đất Bắc Kạn, do hoạt động khai thác khoáng sản và các hoạt động công nghiệp khác, có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến đa dạng sinh học Gastropoda. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá tác động của ô nhiễm kim loại nặng đến thành phần loài, mật độ và sự phân bố của thân mềm chân bụng tại khu vực này. Việc hiểu rõ mối quan hệ này là cần thiết để đưa ra các biện pháp bảo tồn và quản lý môi trường hiệu quả.

1.1. Giới Thiệu Chung Về Thân Mềm Chân Bụng Gastropoda

Thân mềm chân bụng (Gastropoda) là một lớp động vật đa dạng, bao gồm ốc và sên. Chúng có mặt ở hầu hết các môi trường sống, từ đại dương đến đất liền. Sinh thái học Gastropoda rất phong phú, với nhiều loài thích nghi với các điều kiện môi trường khác nhau. Phân loại Gastropoda dựa trên nhiều đặc điểm hình thái và sinh học, giúp các nhà khoa học xác định và phân biệt các loài khác nhau. Nghiên cứu về đa dạng loài Gastropoda cung cấp thông tin quan trọng về sức khỏe của hệ sinh thái.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Đa Dạng Sinh Học

Nghiên cứu đa dạng sinh học có vai trò quan trọng trong việc bảo tồn các loài và hệ sinh thái. Việc đánh giá đa dạng sinh học Gastropoda giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sự phong phú của các loài trong một khu vực cụ thể. Thông tin này có thể được sử dụng để xác định các khu vực quan trọng cần được bảo vệ và để theo dõi tác động của các hoạt động của con người đến môi trường. Nghiên cứu cũng giúp chúng ta hiểu rõ hơn về vai trò của Gastropoda trong hệ sinh thái đất.

II. Vấn Đề Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Ảnh Hưởng Gastropoda Bắc Kạn

Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng và thân mềm chân bụng là một thách thức lớn đối với môi trường tại Bắc Kạn. Hoạt động khai thác khoáng sản, đặc biệt là khai thác chì và kẽm, đã dẫn đến sự gia tăng nồng độ kim loại nặng trong đất. Điều này gây ảnh hưởng trực tiếp đến Gastropoda, vì chúng tiếp xúc trực tiếp với đất và có khả năng tích lũy các chất ô nhiễm trong cơ thể. Độc tính của kim loại nặng đối với Gastropoda có thể gây ra các vấn đề về sinh sản, phát triển và thậm chí là tử vong. Nghiên cứu này nhằm mục đích xác định mức độ ảnh hưởng của kim loại nặng đến Gastropoda và đánh giá rủi ro ô nhiễm đối với hệ sinh thái.

2.1. Nguồn Gốc Và Mức Độ Ô Nhiễm Kim Loại Nặng

Nguồn gốc kim loại nặng trong đất tại Bắc Kạn chủ yếu từ hoạt động khai thác khoáng sản và các hoạt động công nghiệp liên quan. Mức độ ô nhiễm kim loại nặng có thể khác nhau tùy thuộc vào vị trí và loại hình hoạt động. Các khu vực gần các mỏ khai thác hoặc các nhà máy chế biến khoáng sản thường có nồng độ kim loại nặng cao hơn. Việc nghiên cứu ô nhiễm đất là cần thiết để xác định các khu vực bị ô nhiễm và đánh giá mức độ nghiêm trọng của vấn đề.

2.2. Tác Động Của Kim Loại Nặng Đến Sức Khỏe Gastropoda

Kim loại nặng có thể gây ra nhiều tác động tiêu cực đến sức khỏe của Gastropoda. Chúng có thể ảnh hưởng đến hệ thần kinh, hệ tiêu hóa và hệ sinh sản của các loài này. Gastropoda tích lũy kim loại nặng trong cơ thể, điều này có thể dẫn đến các vấn đề về sức khỏe và giảm khả năng sinh tồn. Nghiên cứu về Gastropoda và sức khỏe môi trường giúp chúng ta hiểu rõ hơn về tác động của ô nhiễm đến các loài này.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Gastropoda và Kim Loại Nặng Bắc Kạn

Nghiên cứu về Gastropoda và kim loại nặng tại Bắc Kạn đòi hỏi một phương pháp tiếp cận toàn diện, kết hợp giữa khảo sát thực địa, phân tích mẫu và đánh giá thống kê. Phương pháp nghiên cứu Gastropoda bao gồm việc thu thập mẫu thân mềm chân bụng tại các địa điểm khác nhau, xác định thành phần loài và đo đạc các chỉ số đa dạng sinh học. Đồng thời, mẫu đất cũng được thu thập để phân tích kim loại nặng trong đất. Dữ liệu thu thập được sẽ được phân tích thống kê để xác định mối tương quan giữa Gastropoda và kim loại nặng.

3.1. Thu Thập Mẫu Gastropoda Và Mẫu Đất

Việc thu thập mẫu Gastropoda và mẫu đất cần được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo tính đại diện và độ chính xác của dữ liệu. Các địa điểm thu thập mẫu cần được lựa chọn dựa trên các tiêu chí như loại đất, thảm thực vật và mức độ ô nhiễm tiềm năng. Nghiên cứu thực nghiệm Gastropoda có thể được thực hiện trong phòng thí nghiệm để đánh giá tác động của kim loại nặng đến các loài này.

3.2. Phân Tích Kim Loại Nặng Và Đánh Giá Đa Dạng Sinh Học

Phân tích kim loại nặng trong Gastropoda và trong đất được thực hiện bằng các phương pháp hóa học hiện đại để xác định nồng độ của các kim loại khác nhau. Phân tích thống kê Gastropoda và kim loại nặng được sử dụng để xác định mối tương quan giữa nồng độ kim loại nặng và các chỉ số đa dạng sinh học. Các chỉ số đa dạng sinh học như chỉ số Shannon-Wiener và chỉ số Margalef được sử dụng để đánh giá sự phong phú và đa dạng của các loài Gastropoda.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Phân Bố Gastropoda Theo Kim Loại Nặng

Kết quả nghiên cứu về phân bố Gastropoda theo kim loại nặng tại Bắc Kạn cho thấy có sự khác biệt đáng kể về thành phần loài và mật độ thân mềm chân bụng giữa các khu vực có mức độ ô nhiễm khác nhau. Các khu vực có nồng độ kim loại nặng cao thường có số lượng loài ít hơn và mật độ cá thể thấp hơn so với các khu vực ít bị ô nhiễm. Điều này cho thấy kim loại nặng có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến sự đa dạng sinh học của Gastropoda.

4.1. Thành Phần Loài Gastropoda Tại Các Khu Vực Nghiên Cứu

Thành phần loài Gastropoda khác nhau giữa các khu vực nghiên cứu, phản ánh sự khác biệt về điều kiện môi trường và mức độ ô nhiễm. Một số loài có khả năng chịu đựng kim loại nặng tốt hơn các loài khác, và chúng có thể chiếm ưu thế ở các khu vực bị ô nhiễm. Nghiên cứu về thành phần loài Gastropoda cung cấp thông tin quan trọng về sự thích nghi của các loài với môi trường ô nhiễm.

4.2. Mật Độ Gastropoda Và Mức Độ Ô Nhiễm Kim Loại Nặng

Mật độ Gastropoda thường giảm ở các khu vực có nồng độ kim loại nặng cao. Điều này có thể là do kim loại nặng gây ra các vấn đề về sinh sản, phát triển và sinh tồn của các loài này. Nghiên cứu về mật độ Gastropoda cung cấp thông tin quan trọng về tác động của ô nhiễm đến quần thể thân mềm chân bụng.

V. Ứng Dụng Gastropoda Chỉ Thị Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Hiệu Quả

Thân mềm chân bụng chỉ thị ô nhiễm là một công cụ hữu ích để đánh giá chất lượng môi trường. Do khả năng tích lũy kim loại nặng, Gastropoda có thể được sử dụng làm chỉ thị sinh học (biomarker) kim loại nặng. Việc đánh giá rủi ro ô nhiễm kim loại nặng bằng cách sử dụng Gastropoda giúp chúng ta xác định các khu vực cần được ưu tiên xử lý và bảo vệ. Nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học cho việc sử dụng Gastropoda trong các chương trình giám sát môi trường.

5.1. Gastropoda Như Một Chỉ Thị Sinh Học Biomarker

Gastropoda có thể được sử dụng làm chỉ thị sinh học (biomarker) để đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường. Nồng độ kim loại nặng trong cơ thể Gastropoda có thể phản ánh mức độ ô nhiễm trong đất và nước. Việc sử dụng Gastropoda làm chỉ thị sinh học giúp chúng ta đánh giá nhanh chóng và hiệu quả chất lượng môi trường.

5.2. Đánh Giá Rủi Ro Ô Nhiễm Kim Loại Nặng Bằng Gastropoda

Việc sử dụng Gastropoda để đánh giá rủi ro ô nhiễm kim loại nặng giúp chúng ta xác định các khu vực cần được ưu tiên xử lý và bảo vệ. Thông tin này có thể được sử dụng để đưa ra các biện pháp quản lý môi trường hiệu quả và bảo vệ sức khỏe của con người và hệ sinh thái. Nghiên cứu về Gastropoda và quản lý ô nhiễm kim loại nặng cung cấp cơ sở khoa học cho việc bảo vệ môi trường.

VI. Bảo Tồn Đa Dạng Sinh Học Gastropoda Giải Pháp Quản Lý Ô Nhiễm

Việc bảo tồn đa dạng sinh học Gastropoda đòi hỏi các giải pháp quản lý ô nhiễm hiệu quả. Các biện pháp này bao gồm việc giảm thiểu nguồn gốc kim loại nặng trong đất, xử lý đất bị ô nhiễm và phục hồi các hệ sinh thái bị suy thoái. Quản lý ô nhiễm kim loại nặng cần được thực hiện một cách toàn diện, kết hợp giữa các biện pháp kỹ thuật và chính sách. Nghiên cứu này cung cấp các khuyến nghị về các biện pháp bảo tồn đa dạng sinh học Gastropoda và quản lý ô nhiễm hiệu quả.

6.1. Giảm Thiểu Nguồn Gốc Kim Loại Nặng Trong Đất

Việc giảm thiểu nguồn gốc kim loại nặng trong đất là một bước quan trọng trong việc bảo vệ đa dạng sinh học Gastropoda. Các biện pháp này bao gồm việc kiểm soát chặt chẽ hoạt động khai thác khoáng sản, xử lý chất thải công nghiệp và nông nghiệp một cách an toàn và sử dụng các phương pháp canh tác bền vững. Nghiên cứu về Gastropoda và hoạt động nông nghiệp cung cấp thông tin quan trọng về tác động của các hoạt động này đến môi trường.

6.2. Xử Lý Đất Bị Ô Nhiễm Và Phục Hồi Hệ Sinh Thái

Việc xử lý đất bị ô nhiễm và phục hồi hệ sinh thái là cần thiết để bảo vệ đa dạng sinh học Gastropoda. Các phương pháp xử lý đất bao gồm việc sử dụng các loại cây có khả năng hấp thụ kim loại nặng, sử dụng các chất cải tạo đất và loại bỏ đất bị ô nhiễm. Việc phục hồi hệ sinh thái bao gồm việc trồng lại cây bản địa và tạo ra các môi trường sống phù hợp cho Gastropoda. Nghiên cứu về Gastropoda và biến đổi khí hậu cung cấp thông tin quan trọng về tác động của biến đổi khí hậu đến các loài này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Xã Bản Thi thuộc huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn có diện tích tự nhiên 64,7 km2 với nguồn tài nguyên khoáng sản chì, kẽm có trữ lượng thuộc nhóm lớn nhất Việt Nam. Hoạt động công nghiệp khai khoáng và chế biến kim loại màu tại khu vực mỏ Chợ Điền diễn ra trên phạm vi 920 ha, mỗi năm sản xuất hơn 30.000 tấn quặng kẽm ôxít, 7.500 tấn tinh quặng kẽm và 1.500 tấn tinh quặng chì. Quy trình chế biến này phát sinh khoảng 43.000 m3 chất thải lỏng cùng 13.500 m3 chất thải rắn mỗi năm ra môi trường xung quanh. Tình trạng phát tán kim loại nặng đe dọa trực tiếp đến môi trường đất và đời sống của 1.796 người dân địa phương. Động vật thân mềm chân bụng trên cạn (Gastropoda) là nhóm sinh vật chỉ thị nhạy cảm, di chuyển chậm, gắn liền với tầng đất mặt và thảm mục, phản ánh trung thực mức độ ô nhiễm hóa sinh của môi trường sống. Luận văn thạc sĩ khoa học môi trường của tác giả Trịnh Thùy Linh, dưới sự hướng dẫn của Tiến sĩ Hoàng Ngọc Khắc tại Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, được thực hiện nhằm xác định mối quan hệ định lượng giữa độ đa dạng sinh học của ốc cạn với hàm lượng kẽm (Zn) và cadimi (Cd) trong đất. Nghiên cứu thực địa được triển khai tại hai thôn trọng điểm là Phia Khao và Than Tàu trong năm 2017. Công trình có ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp cơ sở dữ liệu quan trắc sinh học giúp đánh giá nhanh mức độ suy thoái môi trường đất mỏ, phục vụ quy hoạch khai thác bền vững và bảo tồn đa dạng sinh vật vùng Đông Bắc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng Lý thuyết chỉ thị sinh học (Bioindicator Theory) và Lý thuyết độc học sinh thái (Ecotoxicology), kết hợp mô hình tương quan tuyến tính giữa nồng độ kim loại nặng và cấu trúc quần xã sinh vật. Khung lý thuyết làm rõ cơ chế tích lũy kim loại nặng qua chuỗi thức ăn trên cạn, từ thảm mục đến động vật tiêu thụ bậc cao.

Năm khái niệm nghiên cứu chính được chuẩn hóa gồm:

1. Thân mềm chân bụng trên cạn (Gastropoda): Nhóm sinh vật tiêu thụ mùn bã thực vật và là thức ăn cho các loài thú nhỏ, chim rừng.
2. Đa dạng sinh học đất: Chỉ mức độ phong phú và tính đồng đều của các loài sinh vật đất trong sinh cảnh.
3. Ô nhiễm kim loại nặng trong đất: Sự tích tụ vượt ngưỡng của kẽm và cadimi gây độc tế bào và ức chế sinh trưởng sinh vật.
4. Chỉ số phong phú loài Margalef (d) và chỉ số đa dạng Shannon-Wiener (H'): Thước đo độ giàu có và mức độ cân bằng cấu trúc loài.
5. Chỉ số đồng đều Pielou (J'): Thước đo phản ánh tỷ lệ tương đối giữa các cá thể trong quần xã.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập từ 30 điểm quan trắc thực địa (ký hiệu từ BT01 đến BT30), phân bố tại thôn Phia Khao (15 điểm) và thôn Than Tàu (15 điểm). Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 30 mẫu đất tầng mặt và 155 cá thể ốc cạn thu thập tại các ô tiêu chuẩn.

Phương pháp chọn mẫu đất thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 7538-2:2005 ở độ sâu 10 cm, khoảng cách giữa các điểm từ 200 đến 500 m. Mẫu ốc cạn được thu thập định lượng theo phương pháp ô tiêu chuẩn kết hợp ô mẫu nhỏ diện tích 1x5x50 cm và sàng lọc bằng lưới mắt 3 đến 8 mm để tách triệt để các cá thể siêu nhỏ trong thảm mục.

Phương pháp phân tích hóa học áp dụng quy trình phá mẫu chuẩn EPA-3050b bằng hỗn hợp axit HNO3 và HCl đặc theo tỷ lệ thể tích 3:1 trên bộ phá mẫu DK20, sau đó xác định hàm lượng kẽm và cadimi trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS của hãng Perkin Elmer. Phương pháp AAS được lựa chọn nhờ độ nhạy vượt trội, giới hạn phát hiện thấp và độ lệch chuẩn tương đối RSD dưới 2%, bảo đảm độ tin cậy khi phân tích kim loại dạng vết. Dữ liệu sinh học được tính toán các chỉ số d, H', J' và xử lý tương quan thông qua phần mềm sinh thái Primer 6.18 và Microsoft Excel. Thời gian khảo sát thực địa được hoàn thành qua hai đợt vào tháng 4 và tháng 6 năm 2017.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, hàm lượng kẽm trong đất tại khu vực nghiên cứu vượt ngưỡng quy chuẩn ở mức rất cao. Đối chiếu với QCVN 03-MT:2015/BTNMT về giới hạn kim loại nặng trong đất lâm nghiệp (mức tối đa của Zn là 200 mg/kg), hàm lượng kẽm tại thôn Phia Khao dao động từ 125,2 đến 504,0 mg/kg đất với 73,3% số mẫu (11/15 mẫu) vượt giới hạn; tại thôn Than Tàu dao động từ 130,2 đến 381,5 mg/kg đất với 66,7% số mẫu (10/15 mẫu) vượt giới hạn.

Thứ hai, mức độ ô nhiễm cadimi đạt mức nghiêm trọng đặc biệt. Toàn bộ 100% mẫu đất quan trắc (30/30 mẫu) tại cả hai thôn đều vượt giới hạn cho phép 3 mg/kg đất theo quy chuẩn quốc gia, với giá trị dao động từ 46,82 đến 138,5 mg/kg đất, vượt từ 15,6 đến hơn 46,1 lần ngưỡng an toàn.

Thứ ba, cấu trúc thành phần loài ốc cạn ghi nhận 16 loài và phân loài thuộc 11 giống, 5 họ và 2 bộ. Các chỉ số đa dạng biến động mạnh theo từng vị trí khảo sát: chỉ số phong phú Margalef (d) dao động từ 0,558 đến 1,820; chỉ số Shannon-Wiener (H') từ 0,562 đến 1,561; chỉ số đồng đều Pielou (J') từ 0,675 đến 1,000.

Thứ tư, xác lập mối tương quan nghịch giữa hàm lượng kim loại nặng và đa dạng sinh học ốc cạn. Hệ số tương quan Pearson r dao động từ -0,03 đến -0,28, chứng minh các vị trí có hàm lượng kẽm và cadimi cao luôn có số lượng cá thể và chỉ số đa dạng loài thấp hơn rõ rệt.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến ô nhiễm kim loại nặng là do quá trình khai thác, chế biến quặng sunphua và ôxít tại mỏ Chợ Điền. Nước sái quặng cùng bùn thải chứa hàm lượng kim loại cao chảy tràn khi mưa lớn, ngấm trực tiếp vào đất rừng. Cadimi và kẽm tích lũy làm thay đổi đặc tính hóa lý của đất, hủy hoại thảm rêu và mùn hữu cơ, làm mất nguồn thức ăn và ức chế khả năng sinh sản của ốc cạn.

Kết quả này hoàn toàn nhất quán với các nghiên cứu quốc tế của Swaileh và Ezzughayyar (2000, 2001) về tác động tiêu cực của cadimi và kẽm lên tốc độ tăng trưởng của loài ốc Helix engaddensis, đồng thời củng cố phát hiện của tác giả Hoàng Ngọc Khắc năm 2016 về tương quan nghịch giữa kim loại nặng với đa dạng ốc cạn tại Bắc Giang. Mối quan hệ này được trực quan hóa qua biểu đồ hồi quy tuyến tính (Scatter Plot) và bảng ma trận tương quan, thể hiện rõ độ dốc âm của chỉ số H' và d khi nồng độ kẽm, cadimi tăng vọt tại các điểm mỏ Po Pen và Phia Khao.

Đề xuất và khuyến nghị

Một là, hiện đại hóa hệ thống xử lý nước thải mỏ. Công ty Trách nhiệm hữu hạn Một thành viên Kim loại màu Bắc Kạn cần xây dựng hệ thống hồ lắng chống thấm đạt chuẩn và trạm xử lý hóa lý tuần hoàn, thu gom triệt để 43.000 m3 nước thải mỗi năm, loại bỏ 95% nồng độ ion kim loại nặng trước khi xả ra môi trường, thực hiện trong giai đoạn 2018 - 2020.

Hai là, quy hoạch và đóng cửa bãi tập kết quặng hở. Ủy ban nhân dân huyện Chợ Đồn chủ trì phối hợp với các cơ quan chức năng yêu cầu doanh nghiệp di dời toàn bộ bãi quặng thô tại bờ suối Bản Thi và thôn Hợp Tiến vào kho chứa có mái che kín, lót đáy chống thấm, ngăn chặn 100% nước mưa rửa trôi quặng vào đất và nguồn nước sinh hoạt trước quý IV năm 2019.

Ba là, ứng dụng công nghệ sinh học xử lý đất ô nhiễm (Phytoremediation). Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Kạn chủ trì phối hợp với các viện nghiên cứu trồng thử nghiệm các loài thực vật có khả năng siêu tích lũy kẽm và cadimi trên 920 ha khu vực chịu ảnh hưởng của mỏ, đặt mục tiêu giảm 30% hàm lượng kim loại nặng trong đất tầng mặt vào năm 2025.

Bốn là, thiết lập mạng lưới quan trắc sinh học định kỳ. Chi cục Bảo vệ Môi trường tỉnh Bắc Kạn cần đưa chỉ thị ốc cạn vào quy trình giám sát chất lượng đất định kỳ với tần suất 2 lần/năm (vào tháng 4 và tháng 10), duy trì chỉ số đa dạng Shannon-Wiener (H') tại các khu rừng tự nhiên trên mức 1,500.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Thứ nhất, cán bộ quản lý môi trường tại các cơ quan nhà nước. Chi cục Bảo vệ Môi trường, Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh trung du miền núi phía Bắc có thể sử dụng dữ liệu từ 30 điểm quan trắc làm căn cứ thực tiễn để thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM), thanh tra xả thải và xây dựng quy chuẩn kiểm soát ô nhiễm mỏ.

Thứ hai, ban giám đốc và kỹ sư môi trường tại các doanh nghiệp khai khoáng. Các công ty khai thác kim loại màu có thể tham khảo phương pháp nhận diện điểm nóng ô nhiễm để thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn, nước thải và lập phương án hoàn nguyên môi trường mỏ tối ưu chi phí.

Thứ ba, nhà nghiên cứu và giảng viên chuyên ngành Môi trường và Sinh thái học. Tài liệu cung cấp cơ sở phương pháp luận chuẩn xác về ứng dụng động vật thân mềm làm sinh vật chỉ thị, kỹ thuật phá mẫu EPA-3050b và quy trình xử lý số liệu bằng phần mềm chuyên dụng Primer 6.18.

Thứ tư, học viên cao học và sinh viên các ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Đất đai và Sinh học. Luận văn là mẫu hình tiêu biểu cho nghiên cứu liên ngành giữa địa hóa học môi trường và sinh thái học thực địa.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao ốc cạn được lựa chọn làm sinh vật chỉ thị chất lượng môi trường đất?

Ốc cạn là loài động vật di chuyển chậm, sống cố định tại tầng mặt và tiêu thụ mùn bã thực vật. Cơ thể ốc hấp thu trực tiếp độc chất từ đất và thảm mục, phản ứng rất nhạy bén với sự thay đổi hóa sinh. Khi đất ô nhiễm cadimi vượt mức 46,82 mg/kg, quần xã ốc cạn bị suy giảm rõ rệt cả về số lượng và số loài.

Thực trạng ô nhiễm kẽm và cadimi tại xã Bản Thi ở mức độ nào?

Mức độ ô nhiễm tại xã Bản Thi đang ở mức báo động theo QCVN 03-MT:2015/BTNMT. Toàn bộ 100% mẫu đất quan trắc đều vượt giới hạn cadimi từ 15 đến hơn 46 lần (46,82 đến 138,5 mg/kg đất). Đồng thời, có 70% tổng số mẫu đất tại hai thôn Phia Khao và Than Tàu có hàm lượng kẽm vượt ngưỡng tối đa 200 mg/kg.

Kim loại nặng ảnh hưởng ra sao đến các chỉ số đa dạng sinh học của ốc cạn?

Hàm lượng kẽm và cadimi cao làm suy thoái sinh cảnh và giảm nguồn rêu tảo thức ăn, kìm hãm sự phát triển của ốc. Hệ số tương quan Pearson r từ -0,03 đến -0,28 thể hiện tương quan nghịch rõ nét. Tại các điểm ô nhiễm cao, chỉ số phong phú Margalef giảm xuống 0,558 và chỉ số Shannon-Wiener giảm chỉ còn 0,562.

Quy trình phân tích hóa học nào được áp dụng để xác định kẽm và cadimi trong đất?

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phá mẫu EPA-3050b bằng hỗn hợp axit đặc HNO3 và HCl tỷ lệ 3:1 trên bộ phá mẫu DK20. Dung dịch sau lọc được định lượng trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS của Perkin Elmer với độ lệch chuẩn tương đối RSD dưới 2%, bảo đảm độ chính xác cao cho các nồng độ kim loại vết.

Chỉ số cân bằng Pielou (J') phản ánh điều gì về cấu trúc quần xã ốc cạn tại Bản Thi?

Chỉ số Pielou dao động từ 0,675 đến 1,000 cho thấy mức độ đồng đều giữa các loài tại một số sinh cảnh rừng tự nhiên vẫn được bảo tồn. Tuy nhiên, tại các khu vực gần mỏ quặng, tính đồng đều giảm sút do một vài loài có khả năng chống chịu độc chất cao chiếm ưu thế số lượng cá thể.

Kết luận

• Luận văn đã xác định toàn diện mức độ ô nhiễm kim loại nặng tại xã Bản Thi với 100% mẫu đất vượt ngưỡng Cadimi từ 15 đến 46 lần và 70% mẫu đất vượt ngưỡng Kẽm theo QCVN 03-MT:2015/BTNMT.
• Khảo sát và phân loại cấu trúc quần xã gồm 16 loài và phân loài ốc cạn thuộc 11 giống, 5 họ, với chỉ số Shannon-Wiener (H') dao động từ 0,562 đến 1,561.
• Chứng minh mối tương quan nghịch giữa hàm lượng kẽm, cadimi trong đất với các chỉ số đa dạng sinh thái của ốc cạn thông qua hệ số tương quan Pearson r từ -0,03 đến -0,28.
• Khẳng định giá trị khoa học của động vật thân mềm chân bụng trên cạn như một công cụ chỉ thị sinh học hữu hiệu trong giám sát chất lượng môi trường đất vùng mỏ.
• Lộ trình giai đoạn 2018 - 2025 cần mở rộng hệ thống quan trắc sinh thái định kỳ kết hợp xử lý triệt để nguồn thải mỏ và cải tạo đất bằng thực vật. Hãy liên hệ đơn vị đào tạo hoặc tác giả để tiếp cận toàn văn công trình nghiên cứu và bộ dữ liệu thực nghiệm chi tiết.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Ốc cạn là nhóm động vật Thân mềm chân bụng sống ở trên cạn, môi trường sống chủ yếu là trên mặt đất. Ốc cạn có đặc điểm di chuyển chậm, do đó chịu ảnh hưởng nhiều bởi các nhân tố môi trường sống, đặc biệt là các nhân tố trong môi trường đất, như kim loại nặng trong đất dẫn tới thay đổi về ĐDSH ở từng cấp độ. Ốc cạn có vai trò rất lớn trong hệ sinh thái vì bản thân nó là một mắt xích trong chuỗi thức ăn ở cạn, vừa là sinh vật tiêu thụ thức ăn có nguồn gốc từ thực vật bậc thấp và mùn bã ở tầng thảm mục, vừa là thức ăn cho động vật có xương sống như loài thú ăn thịt nhỏ hay một số loài chim, nếu thiếu đi mắt xích này sẽ có tác động mạnh đến hệ sinh thái. Trong hệ sinh thái, ốc cạn đóng vai trò là yếu tố chỉ thị sinh cảnh, chỉ thị về sự tác động của con người lên thảm thực vật.

Loài ốc cạn là nhóm động vật rất nhạy cảm với các tác động của con người cũng như BĐKH gây ra. Việc sử dụng ốc cạn làm sinh vật chỉ thị có thể đánh giá nhanh hàm lượng một số kim loại nặng trong đất, qua đó cảnh báo, dự báo ô nhiễm môi trường, từ đó có kế hoạch bảo tồn, bảo vệ ĐDSH, khai thác hợp lí nguồn lợi tự nhiên, bảo vệ môi trường giữ vững tính ổn định của hệ sinh thái. Bắc Kạn là một tỉnh thuộc vùng Đông Bắc của Việt Nam, có nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú cả về trữ lượng và chất lượng như: quặng sắt, quặng chì, kẽm, vàng… Trên địa bàn tỉnh hiện có nhiều nhà máy đang hoạt động như: nhà máy tuyển luyện chì, kẽm Ngân Sơn; Khu liên hiệp gang thép của Công ty Cổ phần Khoáng sản và Luyện kim Vạn Lợi; Nhà máy Luyện kim phi cốc của Công ty Cổ phần và Thiết bị toàn bộ Matexim… Đặc biệt là khu vực Chợ Đồn thuộc tỉnh Bắc Kạn hiện có các mỏ quặng sắt, chì, kẽm… với trữ lượng lớn. Những ngành công nghiệp này phát triển dẫn đến việc chất 2 lượng môi trường bị giảm thiểu do quá trình phát tán các kim loại nặng, chất ô nhiễm ra môi trường xung quanh.

Với tình hình như vậy ít nhiều cũng có ảnh hưởng nhất định đến môi trường đất và ĐDSH các nhóm sinh vật, trong đó có ốc cạn. Thành phần, dạng tồn tại, thời gian tác động và hàm lượng kim loại nặng trong đất có ảnh hưởng tới ĐDSH nói chung và ĐDSH ốc cạn nói riêng ở các mức độ khác nhau. Các kim loại nặng có thể tác động đến hình thái, sinh sản, tập tính, ảnh hưởng đến số lượng cá thể, sự phân bố, mật độ và đa dạng về thành phần loài ốc cạn. Do đó việc: “Nghiên cứu mối quan hệ giữa đa dạng sinh học thân mềm chân bụng (Gastropoda) trên cạn với hàm lượng kẽm, cadimi trong đất tại xã Bản Thi, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn” có ý nghĩa lí luận và thực tiễn rất lớn.

Mục tiêu nghiên cứu Xác định được mối quan hệ giữa ĐDSH thân mềm chân bụng trên cạn (ốc cạn) với hàm lượng kẽm, cadimi trong đất tại xã Bản Thi, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn. Nội dung nghiên cứu Để thực hiện các mục tiêu nghiên cứu đã đề ra cần tập trung thực hiện các nội dung nghiên cứu cụ thể như sau: 1. Nghiên cứu, xác định hàm lượng kẽm, cadimi trong đất tại các điểm khảo sát thuộc xã Bản Thi, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn; 2. Nghiên cứu, xác định các chỉ số đa dạng sinh học gồm thành phần loài, chỉ số đa dạng loài Margalef (d), chỉ số cân bằng Peilou (J'), chỉ số đa dạng Shannon-Wiener (H') của ốc cạn tại các điểm khảo sát thuộc xã Bản Thi, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn; 3.

Nghiên cứu, xác định mối quan hệ giữa đa dạng sinh học thân mềm chân bụng trên cạn (ốc cạn) với hàm lượng kẽm, cadimi trong đất tại xã Bản Thi, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về địa điểm nghiên cứu Bản Thi là một xã thuộc huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn. Xã Bản Thi có diện tích 64,7 km², dân số năm 1999 là 1796 người mật độ dân số đạt 28 người/km² [1].

Xã có vị trí: - Phía Bắc giáp xã Sơn Phú (Na Hang, Tuyên Quang), xã Xuân Lạc; - Phía Đông giáp xã Đồng Lạc, xã Quảng Bạch, xã Ngọc Phái; - Phía Nam giáp xã Yên Thượng, xã Yên Thịnh; - Phía Tây giáp xã Yên Thịnh, xã Thanh Tương (Na Hang, Tuyên Quang). Xã Bản Thi được chia thành các thôn bản: Hợp Tiến, Khuổi Kẹn, Kéo Nàng, Bản Nhượng, Than Tàu, Bản Nhài, Phia Khao, Phiêng Lằm. Hoạt động khai khoáng chì kẽm tại Bản Thi [1] Vùng mỏ chì - kẽm Phia Khao qua Pù Ngần - Nà Túm đến Lủng Váng của huyện Chợ Đồn là vùng mỏ lớn nhất Việt Nam, bên cạnh thành phần chính là chì (Pb), kẽm (Zn), còn có các quặng khác như: Fe, Ag, Au. nằm trong đá vôi, đá hoa, đá phiến - vôi.

Các mỏ chì - kẽm ở Chợ Đồn đã được khảo sát, thăm dò từ lâu. Nhiều mỏ đã được khai thác từ thời Pháp thuộc như Phia Khao, Chợ Điền. Hàm lượng Pb + Zn chiếm gần 80%, trữ lượng thăm dò của toàn vùng có hàm lượng hơn 14%. Ngoài các quặng chì kẽm Nà Tùm, Ba Bồ, Chợ Đồn còn có khoáng sắt và sắt - mangan có nguồn gốc phong hoá, hàm lượng không đồng đều giữa các mỏ.

Bản đồ hành chính xã Bản Thi, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn (Nguồn: maps.com) 5 Việc khai thác mỏ chì kẽm Chợ Điền được Công ty TNHH MTV Kim loại màu Thái Nguyên giao cho Công ty TNHH MTV Kim loại màu Bắc Kạn (địa chỉ xã Bản Thi, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn), là công ty con của Công ty TNHH MTV Kim loại màu Thái Nguyên. Công ty đang tiến hành khai thác tại các địa điểm Phia Khao, Lũng Hoài, Mán – Suốt, Po Pen, Bình Chai, Cao Bình, Sơn Thịnh, Lapointa với tổng diện tích là 920 ha, trong đó Phia Khao là điểm nằm trên địa bàn xã Bản Thi. Sản lượng khai thác từ năm 2009 đến tháng 5/2013 là: Sản lượng khai thác theo năm (Tấn quặng) TT Loại quặng 2009 2010 2011 2012 8/2013 1 Quặng o xít 10.225 Theo kết luận Thanh tra số 2404/KLTT-ĐCKS của Bộ Tài nguyên Môi trường ngày 15/10/2013 về việc chấp hành pháp luật về khoáng sản trong hoạt động khai thác tại mỏ kẽm chì Chợ Điền, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn của Công ty TNHH MTV Kim loại màu Thái Nguyên cho thấy: Công tác an toàn trong khai thác đã được Công ty TNHH MTV Kim loại màu Bắc Kạn thực hiện, đủ điều kiện về phòng cháy, chữa cháy, đảm bảo điều kiện an ninh trật tự đối với các kho VLNCN, đủ điều kiện về an ninh trật tự để làm ngành nghề kinh doanh có điều kiện, có giấy phép sử dụng VLNCN. Về lĩnh vực bảo vệ môi trường, công ty đã ký quỹ đủ số tiền 199.000 đồng, thực hiện quan trắc khu vực sản xuất, môi trường xung quanh đúng tần suất quy định trong báo cáo ĐTM.

Tuy nhiên một số kết quả quan trắc tiếng ồn (đợt 1/2013), Chì (đợt 1/2012, IV/2012), BOD5 và COD (đợt 11/2013) cao hơn giới hạn cho phép. Công ty TNHH MTV Kim loại màu Thái Nguyên đã có Báo cáo về việc khắc phục tồn tại trong hoạt động khai thác mỏ chì kẽm Chợ Đồn. Bản đồ khoáng sản xã Bản Thi, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn [2] 7 1. Đặc điểm địa chất, khoáng sản của các mỏ, điểm khoáng sản tại xã Bản Thi [2]  Điểm khoáng sản sắt - mangan tây bắc Keo Nàng 4.

Vị trí, tọa độ địa lý: 22o16'11"; 105o28'07" 5. Đặc điểm địa chất, khoáng sản: Đã phát hiện được 4 mạch quặng sắt mangan chạy theo phương TB - ĐN nằm trong đá phiến silic, phiến sericit, xen đá vôi thuộc hệ tầng Pia Phương (D1pp2). Trong đó có 3 mạch dài 2 - 3m, dày 0,1 - 0,4m và 1 vỉa lớn nhất dài 1700m, dày 0,2 - 0,7m. Các mạch quặng đều cắm về TN với góc dốc từ 20- 70o cá biệt tới 50-60o.

Các mạch quặng dạng thấu kính và dạng ổ càng xuống sâu theo hướng cắm Bề dày giảm. Quặng màu nâu đen, xám đen dạng bở rời, dạng bột, giả phân lớp xen trong mạch thạch anh mỏng và dăm kết thạch anh. Ngoài quặng gốc còn có mangan dạng thứ sinh lắng đọng trong các khe hẻm dày từ vài cm đến 50cm. Khoáng vật quặng chủ yếu là: psilomelan, piroluzit, manganit, ngoài ra còn có kẽm, thạch anh và calcit.

Nguồn gốc trầm tích.  Điểm khoáng sản sắt - mangan tây nam Đèo An 6. Vị trí, tọa độ địa lý: 22o14'30"; 105o32'40" 7. Đặc điểm địa chất, khoáng sản: Quặng phân bố trong đá phiến silic, đá phiến sericit xen đá vôi thuộc hệ tầng Pia Phương (D1pp).

Đã phát hiện 1 thân quặng sắt - mangan dài 1000m, dày 5-7m, cắm về Nam -ĐN với góc dốc 20-25o. Quặng màu xám, xám tro, xám nhạt, nâu nhạt không có từ tính. Khoáng vật quặng gồm: psilomelan 75%, gơtit, limonit 24%. Hàm lượng: Fe = 38,63-46,56%, trung bình là 42,15%; Mn = 10,31- 20,79%, trung bình là 15%; Fe+Mn trung bình là 57%; SiO2 =4,33-30,93%, trung bình là 19,55%.

 Điểm khoáng sản sắt - mangan Than Tàu 8. Vị trí, tọa độ địa lý: 22o14'10"; 105o32'30" 8 9. Đặc điểm địa chất, khoáng sản: Quặng phân bố trong đá phiến silic, đá phiến sericit xen đá vôi thuộc hệ tầng Pia Phương (D1pp). Đã phát hiện được 2 vỉa quặng sắt - mangan nằm xen trong đá phiến.

Vỉa 1 dạng thấu kính dày 7-17m, chỗ phình ra to nhất tới 50m. Hai vỉa quặng này có thế nằm cắm về Nam -ĐN với góc dốc 40-50o, dài 1-1,4km. Quặng phân lớp có màu nâu, nâu nhạt. Cấu tạo dạng bột, dạng đất.

Thành phần khoáng vật quặng chủ yếu là psilomelan 80%, limonit 20%, ít thạch anh. Hàm lượng: Fe=24,20-40,88%, trung bình là 30%; Mn=13,81-22,41, trung bình là 18,27%, Fe+Mn=40,49-54,67%, trung bình là 43,23%; SiO2=4,46-26,93%, trung bình là 8,35%. Ngoài ra mẫu quang phổ đá gốc cho Pb=0,03-3%; Zn=0,03-2%.  Điểm khoáng sản sắt – mangan Bản Thi 10.

Vị trí, tọa độ địa lý: 22o13'31"; 105o30'48" 11. Đặc điểm địa chất, khoáng sản: Cách Bản Thi về phía tây nam 1km, đã phát hiện 2 vỉa quặng sắt-mangan nằm trong đá phiến sericit, đá phiến silic, đá vôi thuộc hệ tầng Pia Phương (D1pp). Vỉa 1 dài 1km, dày 20m chạy theo phương á vĩ tuyến, cắm về tây nam với góc dốc 20-30o. Vỉa 2 ở phía tây Bản Thi có chiều dài trên 100m, Bề dày 1-10m.

Quặng cấu tạo phân lớp không có từ tính, quặng màu xám, xám tro xen trong đá phiến. Thành phần khoáng vật quặng: psilomelan, limonit, gơtit.