MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài. Những hoạt động của ngành công nghiệp và phát triển nông nghiệp thƣờng là nguyên nhân gây ra ô nhiễm kim loại vào trong đất. Nó ảnh hƣởng trực tiếp tới môi trƣờng đất, nƣớc, cây trồng và sức khỏe con ngƣời.
Đất bị ô nhiễm kim loại nặng (KLN) là do con ngƣời sử dụng các loại hóa chất trong nông nghiệp và thải vào môi trƣờng đất các chất thải đa dạng khác nhau. Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, các hoạt động khai thác khoáng sản nhƣ than đá, quặng chì, quặng thiếc. đã làm cho môi trƣờng đất, môi trƣờng nƣớc bị ô nhiễm nghiêm trọng bởi các chất độc hại nhƣ: As, Pb, Zn, Cd, Cr.Và xu hƣớng ô nhiễm ngày càng tăng nếu không có biện pháp xử lí triệt để. Hiện nay, ô nhiễm Cd trong đất đã trở thành vấn đề môi trƣờng nghiêm trọng trên toàn cầu (Fasahat, 2015).
Xuất phát từ các nguyên nhân chính: tác hại của Cd đối với sức khỏe con ngƣời; từ nguồn gốc phát sinh và con đƣờng gây ô nhiễm; sự phổ biến của việc sử dụng rau xanh, rau ăn lá trong đời sống hàng ngày của ngƣời dân; tốc độ phát triển công nghiệp hóa – hiện đại hóa nhanh vừa là cơ hội và cũng vừa là thách thức trong việc xử lý ô nhiễm môi trƣờng và hạn chế của các phƣơng pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất. Trên thế giới, ô nhiễm Cd đƣợc tìm thấy với các hàm lƣợng khác nhau trong đất nông nghiệp Châu Á, Bắc Mỹ và Châu Âu (Phƣơng Trúc Huỳnh và cs. Cd xuất hiện trong đất, sau khi hòa tan tạo dạng Cd di động sẽ tham gia các phản ứng hóa học, di chuyển và chuyển hóa trong thực vật. So với chì, đồng, kẽm và asen, lƣợng Cd trong môi trƣờng nhỏ hơn nhiều nhƣng lại đƣợc cây trồng hấp thụ dễ dàng.
Điều này đƣợc giải thích do Cd có hệ số làm giàu cao hơn nên dễ di chuyển từ đất sang hơn các kim loại khác (Zhu et al. Lƣợng Cd có thể đƣợc đƣa vào đất thông qua các hoạt động của con ngƣời bằng nhiều con đƣờng nhƣ nƣớc thải công nghiệp, bón bùn thải trong sản xuất nông nghiệp và việc bón các loại phân bón không đảm bảo chất lƣợng (Phƣơng Trúc Huỳnh và cs. 2021); cây trồng trên đất bị ô nhiễm Cd là một trong 1 những con đƣờng vận chuyển Cd vào cơ thể con ngƣời (Đinh Thị Lan Phƣơng, 2021). Rau xanh nói chung, rau cải xanh, cải thìa…đƣợc sử dụng rất rộng rãi đối với ngƣời dân Việt Nam.
Tuy nhiên, chúng là những cây trồng ăn lá có khả năng tích lũy cao các nguyên tố kim loại nặng. Đó là một vấn nạn cần đƣợc quan tâm. Nhiều nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đã chỉ rõ mức độ nguy hiểm của việc ô nhiễm đất, làm cho kim loại nặng tích lũy trong thực vật. Nhiều nghiên cứu cho thấy, kim loại nặng tích tụ trong các phần ăn đƣợc của rau ăn lá nhiều hơn so với ngũ cốc hoặc cây ăn quả (Nguyễn Thị Giang và cs, 2021) (Lasat, 2000).
Nên khi trồng ở vùng đất có chứa hàm lƣợng KLN vƣợt ngƣỡng sẽ tiềm ẩn nguy cơ tích lũy trong rau, gây ảnh hƣởng đến sức khỏe của ngƣời tiêu dùng. Tiến hành nghiên cứu vùng đất trồng rau thuộc địa bàn phƣờng Hƣng Định, thành phố Thuận An. Với xu thế phát triển theo hƣớng công nghiệp hóa mạnh mẽ, việc tập trung nhiều khu công nghiệp, sự xuất hiện ngày càng dày đặc của nhiều ngành nhƣ ngành công nghiệp hóa chất, sản xuất nông nghiệp,… dẫn đến việc ô nhiễm ngày càng nhiều trên địa bàn thành phố. Theo các phân tích đã đƣợc công bố về đất trồng rau trên địa bàn phƣờng Thuận Giao, hàm lƣợng Cd vƣợt qua giới hạn cho phép về hàm lƣợng Cđ trong rau theo QĐ 106-BNN thông qua phân tích hóa học từ các mẫu rau: rau muống (hàm lƣợng Cd 0,22 mg/kg), rau lang (hàm lƣợng Cd 0,21 mg/kg) (Nguyễn Thành Hƣng, 2020).
Nguyên nhân là do khu vực này là nơi này tập trung nhiều nhà máy xí nghiệp nên lƣợng nƣớc thải, khói bụi thải ra cao từ đó xâm nhập tích tụ trong đất bị rau hấp thụ vào; địa hình thấp, trũng nên quá trình xói mòn, rửa trôi xảy ra nhiều làm cho sự tích tụ Cd trong đất cao. Tác giả chọn khu vực nghiên cứu giới hạn trong địa bàn phƣờng Hƣng Định, do nhận thấy có sự tƣơng đồng về vị trí địa lý, là 2 phƣờng tiếp giáp, cùng nằm trong Thành phố Thuận An; đồng thời là khu vực tập trung đông dân cƣ và khu công nghiệp. Ở Việt Nam và trên thế giới đã có rất nhiều phƣơng pháp giảm thiểu độc chất Cd trong đất nhƣ bằng các phƣơng pháp từ vật lí, hóa học đến sinh học nhƣ rửa đất, nhiệt, phá hủy, dùng thực vật hấp thụ, dùng vi sinh vật,.Các phƣơng 2 pháp này tuy có làm giảm hàm lƣợng các chất ô nhiễm trong đất, tuy nhiên các giải pháp này có rất nhiều nhƣợc điểm nhƣ: chi phí cao, làm thay đổi tính chất đất, khó áp dụng trên diện rộng, khó khăn trong việc lựa chọn thực vật hấp thụ thích hợp. Selen (Se) là một nguyên tố vi lƣợng cần thiết cho sức khỏe của con ngƣời và động vật.
Tuy nhiên, nó cần thiết trong phạm vi phù hợp về mặt sinh lý bởi vì sự thừa hoặc thiếu hụt đều dẫn đến các tác động có hại cho con ngƣời và động vật (Bùi Duy Hƣng, 2017). Vai trò quan trọng nhất của selen là chống oxy hóa, chúng đảm nhiệm vai trò chủ yếu trong việc bảo vệ cơ thể chống các gốc tự do và tổn thƣơng oxy hóa (Thangavel et al, 1999). Ngoài ra, Se có thể làm giảm độc tính của nhiều kim loại nặng, bao gồm Hg, As và Pb,. Ngoài ra, các phế phẩm trong nông nghiệp nhƣ rơm rạ, thân ngô… có thể giảm nguy cơ gây độc của các kim loại cũng nhƣ giảm sự hấp thụ của thực vật đối với các kim loại theo các cơ chế khác nhau với hàm lƣợng thích hợp.
Tuy nhiên, một số nghiên cứu lại cho thấy một số vật liệu hữu cơ có khả năng tăng khả dụng sinh học của kim loại trong đất. Điều này có thể liên quan đến tính chất đất cũng nhƣ loại vật liệu hữu cơ đƣợc sử dụng. Sinh khả dụng của kim loại nặng trong điều kiện axit cao phần lớn hơn kiềm do tăng kết tủa kim loại với sự trợ giúp của các nhóm hydroxyl và carboxyl (Appel and Ma, 2002) (Đậu Thế Nhu và Hà Thị Hồng Điệp 2008). Bên cạnh đó, đất có hàm lƣợng sét cao có khả năng làm giảm các hình thái kim loại có sẵn, đồng thời nhiều nghiên cứu cho thấy với việc tăng lƣợng bùn thải sinh học dẫn dến tăng hàm lƣợng Cd tích lũy trong mô thực vật (Đậu Thế Nhu và Hà Thị Hồng Điệp, 2008).
Hiện nay, ở nƣớc ta chƣa có nghiên cứu sử dụng Se kết hợp với phế phẩm nông nghiệp để giảm hàm lƣợng Cd trong môi trƣờng đất. Xuất phát từ thực tế đó, đề tài “Nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng Selen (Se) kết hợp phế phẩm nông nghiệp ức chế độc chất Cadium (Cd) hấp thụ lên cây cải thìa (Brassica rapa chineniss) trong điều kiện giả định đất ô nhiễm” đƣợc đề xuất. Đề tài có ý nghĩa lý luận và thực tiễn rất rõ ràng trong việc giải quyết vấn đề ô nhiễm KLN Cd trong đất, bƣớc đầu làm cơ sở khoa học cho những nghiên cứu tiếp theo để 3 việc ứng dụng Se kết hợp với rơm rạ xử lí ô nhiễm KLN ngày càng đạt hiệu quả. Mục tiêu nghiên cứu.
Mục tiêu tổng quát. Nghiên cứu, đánh giá khả năng ức chế độc chất Cd hấp thụ lên cây cải thìa của Selen kết hợp với phế phẩm nông nghiệp trong điều kiện đất giả định ô nhiễm. Mục tiêu cụ thể. - Đánh giá khả năng và hiệu quả của Se đối với việc giảm hàm lƣợng Cd trong dung dịch đất và hạn chế sự hấp thụ lên cây; - Xác định ảnh hƣởng của vật liệu hữu cơ kết hợp với Se (rơm rạ) đối với việc giảm hàm lƣợng Cd trong dung dịch đất và hạn chế sự hấp thụ lên cây.
- Xem xét quá trình giải độc Cd trong đất với Se và loại vật liệu hữu cơ kết hợp (rơm rạ) - Đề xuất hàm lƣợng Se và các loại vật liệu kết hợp (rơm rạ) sử dụng tối ƣu nhằm đạt hiệu quả tốt nhất cho tăng trƣởng của thực vật và sản xuất an toàn. Tổng quan quá trình nghiên cứu. Quá trình nghiên cứu của tác giả tập trung nghiên cứu chủ yếu các đối tƣợng: Cadimi (Cd) là một trong rất ít nguyên tố không cần thiết cho cơ thể con ngƣời (Đinh Thị Lan Phƣơng, 2021). Giới hạn hàm lƣợng Cd trong đất liên quan đến việc giảm sinh khối cho phần lớn các loại cây nông nghiệp đƣợc báo cáo là từ 5 đến 15 mg/kg (Phạm Thị Mỹ Phƣơng và cs, 2016).
Khi thêm 4 mg/kg Cd vào trong đất trồng rau diếp cá thì năng suất rau giảm sự 23% (Nguyễn Văn Chƣơng, 2015). Cadimi tích tụ trong đất, sau đó hấp thụ lên cây trồng, thông qua chuỗi thức ăn và gây ra rủi ro đáng kể cho sức khỏe con ngƣời. Ở hàm lƣợng cao Cd gây các bệnh thiếu máu, đau thận và phá hủy tủy xƣơng. Selen (Se) là một nguyên tố vi lƣợng cần thiết cho sức khỏe của con ngƣời và động vật.
Tuy nhiên, nó cần thiết trong phạm vi phù hợp về mặt sinh lý bởi vì sự thừa hoặc thiếu hụt đều dẫn đến các tác động có hại cho con ngƣời và động vật (Huỳnh Phƣơng Trúc và cs. 2021) Vai trò quan trọng nhất của Se là chống oxy 4 hóa, chúng đảm nhiệm vai trò chủ yếu trong việc bảo vệ cơ thể chống các gốc tự do và tổn thƣơng oxy hóa. Ngoài ra, Se có thể làm giảm độc tính của nhiều kim loại nặng, bao gồm Hg, As và Pb,… Xem xét tính hiệu quả của Se đối với quá trình giải độc Cd trong đất, đồng thời xem xét ảnh hƣởng đến sự phát triển của cây trồng. Xem xét sự ảnh hƣởng của của việc kết hợp rơm rạ và Se đến quá trình giải độc Cd và sự ảnh hƣởng đến năng suất cây trồng, cụ thể là cây cải thìa.
Một số nghiên cứu có kết quả ứng dụng tƣơng tự cũng nhƣ liên quan đến hƣớng nghiên cứu của đề tài đƣợc liệt kê dƣới đây: a. Hiện tại, trong nƣớc vẫn chƣa ứng dụng Se để xử lý kim loại nặng trong đất. Công nghệ đang xử dụng phổ biến hiện nay thƣờng dùng sinh vật. Chỉ có một số nghiên cứu sử dụng phế phẩm nông nghiệp để giảm thiểu việc ô nhiễm kim loại nặng trong đất.