Nghiên cứu xác định giới hạn kim loại nặng trong nước tưới cho rau ăn lá

Nghiên cứu xác định giới hạn kim loại nặng trong nước tưới, đánh giá ảnh hưởng đến rau ăn lá, đảm bảo an toàn thực phẩm và sức khỏe cộng đồng.

• Tác giả: Nguyễn Thị Giang
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Văn Dung
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước
• Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định hàm lượng tối đa cho phép của một số kim loại nặng trong nước tưới cho rau ăn lá
• Loại tài liệu: Luận án Tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái niệm về nước tưới rau và kim loại nặng

Nước tưới rau là nguồn nước quan trọng trong sản xuất nông nghiệp, đặc biệt đối với các loại rau ăn lá. Tuy nhiên, kim loại nặng như Đồng (Cu), Chì (Pb) và Cadimi (Cd) có thể tồn tại trong nước tưới từ các nguồn ô nhiễm công nghiệp, nước thải và tích tụ từ đất. Những kim loại nặng này có khả năng tích lũy trong thực vật và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người qua chuỗi thực phẩm. Việc xác định giới hạn an toàn cho phép hàm lượng kim loại nặng trong nước tưới là cần thiết để đảm bảo an toàn thực phẩm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

1.1. Nguồn gốc kim loại nặng trong nước tưới

Kim loại nặng có nguồn gốc từ hoạt động công nghiệp, nước thải sinh hoạt và nông nghiệp. Nước tưới từ các hệ thống thủy lợi có thể chứa Pb, Cu, Cd tích tụ từ môi trường. Các loại rau ăn lá như cải xanh, xà lách, mồng tơi dễ hấp thụ các kim loại nặng này qua rễ và tích lũy trong mô lá.

1.2. Tác động của kim loại nặng đến cây trồng

Các kim loại nặng ảnh hưởng đến sự tăng trưởng, năng suất và chất lượng rau. Đồng (Cu) ở nồng độ cao gây độc tính cho cây, Chì (Pb) và Cadimi (Cd) có độc tính cao, làm giảm năng suất và tích lũy trong rau, tạo nguy hiểm cho sức khỏe người tiêu dùng.

II. Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng tại Việt Nam

Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trong nước tưới tại Việt Nam, đặc biệt vùng đồng bằng sông Hồng, ngày càng trở nên nghiêm trọng. Các hệ thống thủy lợi được sử dụng cho tưới rau chứa nồng độ Cu, Pb, Cd vượt quá tiêu chuẩn cho phép ở một số địa phương. Khu vực trồng rau ăn lá như cải xanh, xà lách, mồng tơi thường sử dụng nước tưới từ sông và kênh có mức độ ô nhiễm kim loại nặng đáng lo ngại. Các nghiên cứu khoa học gần đây cho thấy cần thiết phải xác định rõ giới hạn an toàn cho hàm lượng kim loại nặng trong nước tưới để ngăn chặn tích lũy độc hại.

2.1. Tình hình ô nhiễm trong đất và nước tưới

Nước tưới tại các hệ thống thủy lợi vùng đồng bằng sông Hồng chứa Cu, Pb, Cd với nồng độ dao động. Đất phù sa sông Hồng cũng tích tụ kim loại nặng, làm tăng nguy hiểm khi kết hợp với nước tưới ô nhiễm. Cây rau ăn lá trồng trên đất này dễ tích lũy các kim loại nặng này.

2.2. Ảnh hưởng đến chất lượng rau và sức khỏe

Rau ăn lá tưới bằng nước chứa kim loại nặng có hàm lượng Cu, Pb, Cd cao, vượt tiêu chuẩn an toàn. Việc tiêu thụ rau ô nhiễm này gây tích lũy kim loại nặng trong cơ thể, gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe, đặc biệt trẻ em và phụ nữ mang thai.

III. Giới hạn an toàn cho phép của kim loại nặng trong nước tưới

Xác định giới hạn an toàn cho phép của kim loại nặng trong nước tưới là nội dung chính của các nghiên cứu khoa học hiện đại. Giới hạn an toàn này cần dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế và điều kiện cụ thể của Việt Nam, đặc biệt cho các loại rau ăn lá như cải xanh, xà lách, mồng tơi trồng trên đất phù sa sông Hồng. Các giới hạn cho phép cần xem xét hàm lượng Đồng (Cu), Chì (Pb), Cadimi (Cd) trong nước tưới sao cho vừa đảm bảo an toàn thực phẩm vừa không ảnh hưởng đến năng suất cây trồng. Cần thực hiện đánh giá rủi ro sức khỏe chi tiết để xác định ngưỡng an toàn dựa trên liều lượng hàng ngày có thể hấp thụ.

3.1. Tiêu chuẩn quốc tế và tiêu chuẩn Việt Nam

Giới hạn an toàn của kim loại nặng trong nước tưới ở các nước khác nhau có sự khác biệt. Tiêu chuẩn quốc tế quy định hàm lượng Cu, Pb, Cd trong nước tưới để bảo vệ cây trồng và sức khỏe. Việt Nam cần xây dựng tiêu chuẩn riêng dựa trên điều kiện đất phù sa và nước thủy lợi cục bộ.

3.2. Phương pháp xác định giới hạn tối đa cho phép

Phương pháp xác định giới hạn tối đa cho phép kết hợp phân tích hàm lượng kim loại nặng trong nước tưới, đất và rau. Đánh giá rủi ro sức khỏe dựa trên liều tham chiếu và tiêm thụ hàng ngày. Xét đến sự tích lũy kim loại nặng từ nước tưới vào rau ăn lá trong các điều kiện trồng trên đất phù sa.

IV. Các giải pháp giảm thiểu tích lũy kim loại nặng

Để giảm thiểu tích lũy kim loại nặng trong rau ăn lá từ nước tưới ô nhiễm, cần áp dụng nhiều giải pháp khoa học. Một trong những phương pháp hiệu quả là sử dụng chất cải tạo đất có nguồn gốc hữu cơ để giảm khả năng hấp thụ kim loại nặng bởi cây. Sử dụng vật liệu khoáng sét cũng giúp bó trích kim loại nặng trong đất, hạn chế sự di chuyển vào cây. Ngoài ra, cần lựa chọn nguồn nước tưới sạch hoặc xử lý nước tưới trước khi sử dụng, và quản lý tốc độ tưới để kiểm soát lượng kim loại nặng đưa vào đất. Việc giám sát định kỳ hàm lượng kim loại nặng trong nước tưới và rau cũng rất quan trọng.

4.1. Sử dụng chất cải tạo đất hữu cơ

Chất cải tạo đất hữu cơ như phân compost, phân chuồng giúp tăng khả năng bó trích kim loại nặng trong đất. Vật liệu hữu cơ giảm độ sinh khả dụng của Cu, Pb, Cd, hạn chế hấp thụ bởi cây rau ăn lá. Cải thiện cấu trúc đất phù sa sông Hồng nâng cao khả năng giữ nước và dinh dưỡng.

4.2. Ứng dụng vật liệu khoáng sét và xử lý nước tưới

Vật liệu khoáng sét như zeolite, bentonit bó trích kim loại nặng hiệu quả. Xử lý nước tưới bằng các phương pháp vật lý, hóa học như lọc, keo tụ loại bỏ kim loại nặng trước khi sử dụng tưới rau. Kết hợp các giải pháp này giảm hàm lượng kim loại nặng đưa vào hệ thống cây trồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HâC VIÆN NÔNG NGHIÆP VIÆT NAM NGUYàN THà GIANG NGHIÊN CĆU C¡ Sä KHOA HâC XÁC ĐàNH HÀM L£ĀNG TàI ĐA CHO PHÉP CĄA MÞT Sà KIM LO¾I N¾NG TRONG N£àC T£àI CHO RAU N LÁ LUÀN ÁN TI¾N S) HÀ NÞI - 2024 HâC VIÆN NÔNG NGHIÆP VIÆT NAM NGUYàN THà GIANG NGHIÊN CĆU C¡ Sä KHOA HâC XÁC ĐàNH HÀM L£ĀNG TàI ĐA CHO PHÉP CĄA MÞT Sà KIM LO¾I N¾NG TRONG N£àC T£àI CHO RAU N LÁ Ngành: Kỹ thuÁt tài nguyên n¤ác Mã sá: 9580212 Ng¤ãi h¤áng d¿n: PGS. NguyÅn Vn Dung PGS. NguyÅn Thá HÅng Nga HÀ NÞI - 2024 LâI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cāu cÿa riêng tôi, các kết quÁ nghiên cāu đ°ợc trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và ch°a từng dùng đß bÁo vệ lấy bất kỳ học vá nào. Tôi xin cam đoan các thông tin trích dẫn trong luận án này đều đ°ợc chß rõ nguồn gốc.

Các kết quÁ cÿa luận án đã đ°ợc tác giÁ công bố khoa học trên t¿p chí chuyên ngành với sự đồng ý cÿa đồng tác giÁ, phù hợp với các quy đánh hiện hành. Việc sử dụng các nguồn thông tin, số liệu này chß phục vụ cho mục đích nghiên cāu, học thuật. Hà Nội, ngày …. năm 2024 Tác giÁ luận án Nguyán Thá Giang iii LâI CÀM ¡N Trong suốt thßi gian học tập, nghiên cāu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận đ°ợc sự h°ớng dẫn, chß bÁo tận tình cÿa thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên cÿa b¿n bè, đồng nghiệp và gia đình.

Nhân dáp hoàn thành luận án, cho phép tôi đ°ợc bày tỏ lòng kính trọng và biết ¡n sâu sắc PGS. Nguyễn Văn Dung, Học viện Nông nghiệp Việt Nam và PGS. Nguyễn Thị Hằng Nga, Tr°ßng Đ¿i học Thÿy lợi đã tận tình h°ớng dẫn, dành nhiều công sāc, thßi gian và t¿o điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ¡n chân thành tới Ban Giám đốc, Ban QuÁn lý đào t¿o, Ban Chÿ nhiệm Khoa, Bộ môn QuÁn lý Tài nguyên - Khoa Tài nguyên và Môi tr°ßng - 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 án.

Tôi xin trân trọng cÁm ¡n tới PGS. Nguyán Thá Hằng Nga - Chÿ nhiệm đề tài nghiên cāu khoa học cấp Bộ, mã số HĐ 89-2019/KHCN-BNN<Nghiên cứu cơ sá khoa học xây dựng bộ thông số chất lượng nước tưới cho một số lo¿i cây trồng chính lúa, ngô, đậu tương, l¿c và rau= đã cho tôi đ°ợc tham gia và kế thừa một phần số liệu cÿa đề tài. Xin chân thành cÁm ¡n gia đình, ng°ßi thân, b¿n bè, đồng nghiệp đã t¿o điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày …… tháng …… năm 2024 Nghiên cću sinh NguyÅn Thá Giang iv MĂC LĂC Lßi cam đoan.

iv Mục lục. v Danh mục chữ viết tắt. viii Danh mục bÁng. ix Danh mục hình.

xii Trích yếu luận án. xiv Thesis abstract. Tính cấp thiết cÿa đề tài. Mục tiêu nghiên cāu.

Mục tiêu tổng quát. Mục tiêu cụ thß. Ph¿m vi nghiên cāu. Những đóng góp mới cÿa luận án.

Ý nghĩa khoa học và thực tián cÿa đề tài. Ý nghĩa khoa học. Ý nghĩa thực tián. Tång quan các vÃn đÁ nghiên cću.

Tổng quan về rau ăn lá. Tình hình sÁn xuất và tiêu thụ rau trên thế giới và Việt Nam. Đặc đißm sinh học cÿa lo¿i rau thí nghiệm. Tổng quan về tích lũy kim lo¿i nặng trong rau.

Nguồn gốc, các d¿ng tồn t¿i cÿa kim lo¿i nặng (Cu, Pb, Cd) trong n°ớc t°ới. KhÁ năng lan truyền ô nhiám kim lo¿i trong trong đất. C¡ chế tích lũy kim lo¿i nặng vào thực vật. Các yếu tố Ánh h°áng đến sự tích lũy và lan truyền kim lo¿i nặng trong rau.

Ành h°áng cÿa kim lo¿i nặng đến chất l°ợng rau và sāc khỏe con ng°ßi. Thực tr¿ng ô nhiám kim lo¿i nặng trong đất và n°ớc t°ới t¿i việt nam. Ô nhiám kim lo¿i nặng trong đất. Ô nhiám kim lo¿i nặng trong n°ớc t°ới.

Tổng quan các nghiên cāu trong và ngoài n°ớc về giới h¿n an toàn kim lo¿i nặng trong n°ớc t°ới cho rau. Nhu cầu n°ớc t°ới cho rau. Ô nhiám kim lo¿i nặng trong rau do sử dụng nguồn n°ớc t°ới bá ô nhiám. Giới h¿n an toàn về kim lo¿i nặng trong n°ớc t°ới cho rau.

Tổng quan giÁi pháp giÁm thißu tích lũy kim lo¿i nặng trong đất và thực vật. Sử dụng chất cÁi t¿o đất có nguồn gốc hữu c¡. Sử dụng vật liệu khoáng sét. Đánh h°ớng nghiên cāu.

Nßi dung và ph¤¢ng pháp nghiên cću. Đối t°ợng và vật liệu nghiên cāu. Đối t°ợng nghiên cāu. Vật liệu nghiên cāu.

Nội dung nghiên cāu. Ph°¡ng pháp nghiên cāu. Ph°¡ng pháp thu thập thông tin và khÁo sát thực đáa. Ph°¡ng pháp bố trí thí nghiệm.

Ph°¡ng pháp theo dõi các chß tiêu. Ph°¡ng pháp xác đánh giới h¿n tối đa cho phép hàm l°ợng Cu, Pb, Cd trong n°ớc t°ới. Ph°¡ng pháp đánh giá rÿi ro sāc khỏe. Ph°¡ng pháp lấy mẫu và xử lý mẫu.

Ph°¡ng pháp phân tích mẫu. Xử lý số liệu. K¿t quÁ nghiên cću và thÁo luÁn. Đánh giá hiện tr¿ng cu, pb, cd trong n°ớc t°ới và rau t¿i khu vực sử dụng n°ớc t°ới từ hệ thống thÿy lợi vùng đồng bằng sông hồng.

Hiện tr¿ng Cu, Pb, Cd trong n°ớc t°ới trên một số hệ thống thÿy lợi vùng đồng bằng sông Hồng. Hàm l°ợng kim lo¿i nặng trong rau t¿i khu vực sử dụng n°ớc t°ới cÿa một số hệ thống thÿy lợi. Giới h¿n an toàn hàm l°ợng Cu, Pb, Cd trong n°ớc t°ới cho rau cÁi xanh, xà lách, mồng t¡i trồng trên đất phù sa sông Hồng. Ành h°áng cÿa hàm l°ợng kim lo¿i nặng trong n°ớc t°ới đến tăng tr°áng và năng suất cÿa rau ăn lá.

Ành h°áng cÿa hàm l°ợng kim lo¿i nặng trong n°ớc t°ới đến sự tích lũy trong rau ăn lá. Ành h°áng cÿa hàm l°ợng kim lo¿i nặng trong n°ớc t°ới đến sự tích lũy trong đất trồng. Đánh giá tích lũy kim lo¿i nặng cÿa rau ăn lá qua thí nghiệm đồng ruộng. Đánh giá rÿi ro sāc khỏe khi sử dụng rau đ°ợc t°ới n°ớc nhiám Cu, Pb, Cd.

Giới h¿n an toàn về nồng độ kim lo¿i nặng trong n°ớc t°ới cho rau ăn lá. GiÁi pháp giÁm thißu tích lũy kim lo¿i nặng trong rau ăn lá do t°ới n°ớc ô nhiám. Ành h°áng cÿa khoáng sét zeolite, than sinh học và r¡m ÿ đến hàm l°ợng Pb và Cd dá tiêu trong đất. Ành h°áng cÿa khoáng sét zeolite, than sinh học và r¡m ÿ đến tích lũy Pb, Cd trong rau ăn lá do sử dụng n°ớc t°ới ô nhiám.

K¿t luÁn và ki¿n nghá. 135 Công trình khoa học đã công bố. 136 Tài liệu tham khÁo. 137 vii DANH MĂC CHČ VI¾T TÂT Chč vi¿t tÃt ThuÁt ngč BOD5 Nhu cầu oxy sinh học BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi tr°ßng BYT Bộ Y tế CEC Dung tích hấp phụ trao đổi cation (Cation Exchange Capacity) CODEX Tiêu chuẩn an toàn thực phẩm do FAO/WHO xây dựng CT Công thāc LSD0,05 Least Significant Difference - Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa với độ tin cậy 95% ĐBSH Đồng bằng Sông Hồng EU Liên minh Châu Âu (European Union) FAO Tổ chāc Nông l°¡ng thế giới (Food and Agriculture Organization of the United Nations) HTTL Hệ thống thuỷ lợi KLN Kim lo¿i nặng NPK Đ¿m, lân, kali OC Hàm l°ợng Cacbon hữu c¡ (Organic Carbon) PTN Phòng thí nghiệm QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Quốc gia WHO Tổ chāc Y tế thế giới (World Health Organization) GHCP Giới h¿n cho phép SPAD Soil and plant analyzer development - Chß số đánh giá hàm l°ợng diệp lục trong lá viii DANH MĂC BÀNG BÁng 2.

Giới h¿n pH đối với quá trình kết tÿa Cu, Pb, Cd. Các d¿ng tồn t¿i cÿa kim lo¿i nặng trong đất và cách xác đánh. Ành h°áng cÿa các kim lo¿i nặng độc h¿i đối với thực vật. Tác động độc h¿i cÿa Cu, Pb, Cd lên các c¡ quan c¡ thß.

Hàm l°ợng Cd và pH cÿa n°ớc t°ới trên các hệ thống thuỷ lợi vùng Đồng bằng sông Hồng. Khuyến cáo giới h¿n cao nhất các thông số kim lo¿i nặng trong n°ớc t°ới. Giới h¿n nồng độ cÿa kim lo¿i nặng đ°ợc khuyến nghá trong n°ớc t°ới á Canada. Giá trá tiêu chuẩn Cu, Pb, Cd trong n°ớc t°ới cho rau cÿa Trung Quốc và Australia.

Māc giới h¿n tối đa cho phép cÿa một số kim lo¿i nặng trong n°ớc t°ới. Māc tối đa quy đánh Cd, Pb, Cu trong các lọai rau cÿ. Giá trá tối đa cho phép cÿa FAO/WHO cÿa kim lo¿i nặng trong rau ăn lá. Giới h¿n ô nhiám Cd và Pb trong rau cÿ.

Māc giới h¿n tối đa cho phép cÿa một số hoá chất gây h¿i trong sÁn phẩm rau, quÁ. Hàm l°ợng Cu, Pb, Cd trong n°ớc t°ới trên một số hệ thống thÿy lợi vùng đồng bằng sông Hồng. Thßi gian gieo trồng cÿa rau trong thí nghiệm. L°ợng n°ớc t°ới cho rau.

Thßi gian gieo trồng rau trong thí nghiệm. Mô tÁ công thāc thí nghiệm. L°ợng n°ớc t°ới cho rau. Ph°¡ng pháp phân tích các chß tiêu cÿa đất, n°ớc và rau.

Hàm l°ợng Cu, Pb, Cd trong n°ớc t°ới á một số hệ thống thÿy lợi. Hàm l°ợng Cu, Pb, Cd trong rau khu vực sử dụng n°ớc t°ới từ hệ thống thÿy lợi Bắc Đuống. Ành h°áng cÿa hàm l°ợng Cu (ppm) trong n°ớc t°ới đến chiều cao(*) cÁi xanh. Ành h°áng cÿa hàm l°ợng Cu (ppm) trong n°ớc t°ới đến chiều cao(*) xà lách.

Ành h°áng cÿa hàm l°ợng Cu (ppm) trong n°ớc t°ới đến chiều cao(*) mồng t¡i. Ành h°áng cÿa hàm l°ợng Cu trong n°ớc t°ới đến số lá(*) cÿa rau cÁi xanh. Ành h°áng cÿa hàm l°ợng Cu trong n°ớc t°ới đến số lá(*) cÿa rau xà lách. Ành h°áng cÿa hàm l°ợng Cu (ppm) trong n°ớc t°ới đến số lá(*) mồng t¡i.

Ành h°áng cÿa Cu trong n°ớc t°ới đến chß số SPAD cÿa rau. Ành h°áng cÿa Cu trong n°ớc t°ới đến năng suất cÁi xanh. Ành h°áng cÿa Cu trong n°ớc t°ới đến năng suất xà lách. Ành h°áng cÿa Cu trong n°ớc t°ới đến năng suất mồng t¡i.

Ành h°áng cÿa hàm l°ợng Pb (ppm) trong n°ớc t°ới đến chiều cao(*) cÁi xanh. Ành h°áng cÿa hàm l°ợng Pb (ppm) trong n°ớc t°ới đến chiều cao(*) xà lách. Ành h°áng cÿa hàm l°ợng Pb (ppm) trong n°ớc t°ới đến chiều cao(*) mồng t¡i .