ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Thị Hường ĐÁNH GIÁ SỰ TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG (As, Cd, Pb) TRONG ĐẤT TRỒNG RAU Ở HUYỆN ĐÔNG ANH, THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Thị Hường ĐÁNH GIÁ SỰ TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG (As, Cd, Pb) TRONG ĐẤT TRỒNG RAU Ở HUYỆN ĐÔNG ANH, THÀNH PHỐ HÀ NỘI Chuyên ngành : KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Mã số : 608502 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Trần Khắc Hiệp Hà Nội - 2012 Lª ThÞ H-êng K18 Cao häc M«i tr-êng ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vii MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 4 1.1. Điều kiện tự nhiên, cơ cấu sản xuất rau của vùng nghiên cứu 4 1.2. Quy định sản xuất rau an toàn 7 1.2.1. Khái niện về “rau ran toàn” 7 1.2.2. Yêu cầu chất lƣợng của rau an toàn 7 1.2.3. Hƣớng dẫn thực hành VietGAP trên rau 8 1.3. Các nghiên cứu về As liên quan đến môi trƣờng và sức khỏe cộng đồng 11 1.3.1. Độc tính As 11 1.3.2. Các nghiên cứu về As 12 1.3.3. Nguồn gây ô nhiễm As trong đất 18 1.3.3.1. Hàm lƣợng As trong đá mẹ 18 1.3.3.2. Sử dụng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật 18 1.3.3.3. Sử dụng nƣớc tƣới 20 1.4. Các nghiên cứu về Cd liên quan đếm môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời 21 1.4.1. Độc tính Cd 21 1.4.2. Các nghiên cứu về Cd 22 1.4.3. Nguồn gây ô nhiễm Cd trong đất 27 1.4.3.1. Bản chất đá mẹ 27 1.4.3.2. Sử dụng phân bón 29 1.4.3.3. Sử dụng nƣớc tƣới 31 1.5. Các nghiên cứu về Pb liên quan đến môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời 31 1.5.1. Độc tính Pb 31 1.5.2. Các nghiên cứu về Pb 33 1.5.3. Nguồn gây ô nhiễm Pb trong đất 37 Lª ThÞ H-êng K18 Cao häc M«i tr-êng iii 1.5.3.1. Bản chất đá mẹ 37 1.5.3.2. Sử dụng phân bón hóa học và thuốc trừ sâu 39 1.5.3.3. Nguồn gây ô nhiễm do nƣớc tƣới 40 1.6. Các phƣơng pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất 41 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 46 2.1. Đối tƣợng và nội dung nghiên cứu 46 2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu 46 2.1.2. Nội dung nghiên cứu 46 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu 46 2.2.1. Phƣơng pháp ngoài thực địa 46 2.2.2. Phƣơng pháp bảo quản và xử lý mẫu đất và phân tich mẫu 47 2.2.3. Địa điểm lấy mẫu đất, rau, nƣớc ở vùng nghiên cứu 48 2.2.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu 50 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 51 3.1. Hiện trạng sản xuất rau tại huyện Đông Anh, Hà Nội 51 3.1.1. Tình hình sản xuất rau 51 3.1.2. Sử dụng phân bón, hợp chất BVTV vùng sản xuất rau Đông Anh 53 3.2. Đánh giá hàm lƣợng As, Cd, và Pb trong đất 56 3.3. Hàm lƣợng As, Cd, Pb trong nƣớc tƣới trồng rau 60 3.4. Đánh giá hàm lƣợng As, Cd, và Pb trong một số loại rau 61 3.5. Hàm lƣợng kim loại nặng bổ sung từ nguồn phân bón 67 3.6. Giải pháp sản xuất rau hạn chế nhiễm kim loại nặng 69 3.6.1. Giải pháp kỹ thuật 69 3.6.2. Giải pháp kinh tế 70 3.6.3. Giải pháp quản lý 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72 Kết luận 72 Kiến nghị 73 PHỤ LỤC 76 Lª ThÞ H-êng K18 Cao häc M«i tr-êng iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU Chữ viết tắt Nghĩa của từ viết tắt BVTV Bảo vệ thực vật Cd Cadimi As Asen Pb Chì KLN Kim loại nặng QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam BTNMT Bộ Tài Nguyên Môi trƣờng LOD Giới hạn phát hiện của thiết bị GHCP Giới hạn cho phép RAT Rau an toàn PTNT Phát triển nông thôn IPM Quản lý dịch hại tổng hợp ICM Quản lý cây trồng tổng hợp Lª ThÞ H-êng K18 Cao häc M«i tr-êng v DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Đánh giá nhu cầu tiêu thụ rau của Hà Nội các năm 2000, 2005, 2010 1 Bảng 2: Hàm lƣợng As ở lớp đất mặt ở nơi có biểu hiện ô nhiễm 12 Bảng 3: Hàm lƣợng As trong đất bề mặt ở một số nƣớc (ppm) 13 Bảng 4: Hàm lƣợng Arsen trong các bộ phận khác nhau của cây (ppm) 15 Bảng 5: Hàm lƣợng KLN trong mẫu rau ở Vân Nội, Đông Anh (mg/kg rau tƣơi) 16 Bảng 6: Kết quả phân tích hàm lƣợng As trung bình trong đất, nƣớc và rau 17 Bảng 7: Hàm lƣợng Asen trong một số loạt đá chính và đất 18 Bảng 8: Hàm lƣợng một số KLN trong một số phân bón thông thƣờng 19 Bảng 9 : Hàm lƣợng Cd (mg/kg) trong đất tầng mặt ở một số nƣớc trên thế giới 22 Bảng 10: Hàm lƣợng Cd trung bình trong một số cây thực phẩm (ppm) 23 Bảng 11: Hàm lƣợng Cd trung bình trong đất và rau ở Hà Nội 25 Bảng 12: Lƣợng chứa Cd trong một số mẫu chất 28 Bảng 13: Hàm lƣợng Cd trong một số loại phân bón 30 Bảng 14 : Hàm lƣợng Cd trong mẫu phân ở một số tỉnh miền Bắc Việt Nam. 30 Bảng 15: Hàm lƣợng Pb ở những vùng khác nhau ở Nam Ninh, Trung Quốc 34 Bảng 16: Hàm lƣợng chì trong cây thực phẩm (ppm) 35 Bảng 17: Hàm lƣợng chì trong hạt ngũ cốc (ppm chất khô) 35 Bảng 18: Kết quả phân tích hàm lƣợng Pb trong đất tại vùng ngoại thành 36 Bảng 19: Hàm lƣợng Pb trong các loại đá hình thành đất quan trọng 38 Bảng 20: Hàm lƣợng Pb trong một số loại đá chủ yếu 38 Bảng 21:Hàm lƣợng Pb trong một số chất dùng làm phân bón trong nông nghiệp 39 Bảng 22: Hàm lƣợng Pb trong một số loại phân bón và thuốc BVTV 40 Bảng 23: Danh sách mẫu đất, mẫu rau 49 Bảng 24: Diện tích, năng suất, sản lƣợng rau các loại của Đông Anh năm 2012 51 Bảng 25: Năng suất và lƣợng phân bón của một số cây trồng chính (/ha/năm) 54 Bảng 26: Lƣợng phân bón trên đất trồng rau theo các địa bàn sản xuất (/ha/năm) 55 Bảng 27: Hàm lƣợng As, Cd, và Pb trong đất của huyện Đông Anh 56 Lª ThÞ H-êng K18 Cao häc M«i tr-êng vi Bảng 28: Hàm lƣợng Cd và Pb trong mẫu nƣớc của huyện Đông Anh 60 Bảng 29: Hàm lƣợng As trong mẫu rau một số xã trồng rau của huyện 62 Đông Anh 62 Bảng 30: Hàm lƣợng Cd trong mẫu rau một số xã trồng rau của huyện 64 Đông Anh 64 Bảng 31: Hàm lƣợng Pb trong mẫu rau một số xã trồng rau của huyện 66 Đông Anh 66 Bảng 32: Hàm lƣợng Cd và Pb trong phân bón đƣợc sử dụng canh tác rau tại huyện Đông Anh 68 Bảng 33: Hàm lƣợng Cd và Pb trong phân lân đƣợc bón vào trong đất trồng rau tại huyện Đông Anh 69 Lª ThÞ H-êng K18 Cao häc M«i tr-êng vii DANH MỤC HÌNH Hình 1: Vòng tuần hoàn Cd trong hệ thống nông nghiệp 28 Hình 2: Đồ thị hàm lƣợng As trong đất trồng rau của huyện Đông Anh 58 Hình 3: Đồ thị hàm lƣợng Cd trong đất trồng rau của huyện Đông Anh 59 Hình 4: Đồ thị hàm lƣợng Pb trong đất trồng rau của huyện Đông Anh 60 Lª ThÞ H-êng K18 Cao häc M«i tr-êng 1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Rau là loại thực phẩm rất cần thiết cho đời sống của con ngƣời. Không một loại thực phẩm nào có thể thay thế vị trí quan trọng của cây rau trong khẩu phần ăn hàng ngày. Nó cung cấp chất dinh dƣỡng bao gồm: vitamin; hydratcacbon; protein, muối khoáng (cả đa lƣợng và vi lƣợng) trong bữa ăn hàng ngày của mọi ngƣời dân từ nông thôn đến thành thị. Bảng 1: Đánh giá nhu cầu tiêu thụ rau của Hà Nội các năm 2000, 2005, 2010 Lƣợng tiêu thụ (tấn/ngày) Năm 2000 2005 2010 Tổng lƣợng rau tiêu thụ của thành phố 572,88 645,84 753,00 Tổng lƣợng rau tiêu thụ ở nội thành 262,57 296,01 345,13 Tổng lƣợng rau tiêu thụ ở ngoại thành 310,31 349,83 407,87 Nguồn: Tạ Thu Cúc và các cộng sự (2000) Rau là một loại hàng hóa mà ngƣời dân thủ đô không tự trồng đƣợc, họ phải mua ngoài chợ, siêu thị… từ nơi khác mang tới nhƣ: Đông Anh, Thanh Trì, Hoài Đức, Hƣng Yên …và cả rau Trung Quốc. Nguồn gốc xuất xứ rau nhƣ thế nào, có an toàn hay không thì thực sự họ không biết, hoặc có biết xuất xứ thì cũng không rõ ràng. Chỉ đến khi chế biến rau thành các món ăn, chúng đi vào cơ thể, khi đó các biểu hiện ngộ độc mới xảy ra, dân gian gọi đó là ngộ độc thức ăn. Có hai loại ngộ độc chính là ngộ độc cấp tính và ngộ độc mãn tính. Ngộ độc cấp tính là do một lƣợng lớn các chất độc đi vào cơ thể cùng một lúc nên biểu hiện rất rõ ràng nhƣ: nôn mửa, ngất sửu….Ngộ độc mãn tính khó nhận biết hơn, hàng ngày một lƣợng chất độc đi vào cơ thể lâu dài, số lƣợng ít một nên biểu hiện kín đáo: Nhức đầu, chóng mặt, ăn uống khó tiêu…. Đây mới chính là nỗi lo ngại vì chất độc tích lũy Lª ThÞ H-êng K18 Cao häc M«i tr-êng 2 dần dần, độc chất kim loại nặng trong rau đi vào cơ thể con ngƣời theo cơ chế gây độc này. Đất bị ô nhiễm kim loại nặng chủ yếu do hoạt động của các khu công nghiệp, do lƣu thông buôn bán hàng hóa, do nhu cầu sinh hoạt của con ngƣời và do kỹ thuật canh tác hiện đại sử dụng nhiều loại phân bón lá, kích thích tăng trƣởng, thuốc bảo vệ thực vật trên các loại rau quả. Kim loại nặng trong đất nói chung và điển hình là As, Cd và Pb nói riêng là những nguyên tố vết có độc tính rất cao, nó tích lũy hoặc gây hại trực tiếp cho cây rau và theo chuỗi thức ăn đi vào cơ thể con ngƣời. Đối với sức khỏe con ngƣời thì kim loại nặng có những ảnh hƣởng khác nhau phụ thuộc vào bản chất của từng nguyên tố nhƣ: Pb đƣợc ghi nhận là mối nguy hiểm đối với sức khoẻ cộng đồng bởi độc tính của nó, đặc biệt là trẻ nhỏ. Pb làm giảm chỉ số IQ, suy giảm thính giác, phù nề não, các bệnh về tim phổi, thận, máu …Khi bị nhiễm Cd, ngƣời ta có thể bị nôn mửa, ỉa chảy, rỏ nƣớc dãi, hay co giật. Nhiễm độc As gây ra cho con ngƣời nhiều bệnh hiểm nghèo nhƣ: ung thƣ da, phổi và ung thƣ các cơ quan nội tạng khác. Ở Việt Nam những năm gần đây, ô nhiễm kim loại nặng trong đất nói chung và trong đất trồng rau nói riêng đã và đang đƣợc nhiều nhà nghiên cứu quan tâm. Song phần nhiều mới chỉ là những nghiên cứu về hiện trạng mà chƣa đƣa đƣợc phƣơng pháp canh tác nhằm hạn chế sự tích lũy kim loại nặng trong cây rau. Huyện Đông Anh có diện tích trồng rau cả năm 2012 toàn huyện đạt 2565 ha với năng suất bình quân 241,7 tạ/ha trong có 787 ha rau an toàn (chiếm 30,68%), gần 60% diện tích đất trồng rau còn lại chƣa đƣợc kiểm soát, đánh giá. Do vậy, việc “Đánh giá sự tích lũy kim loại nặng (As, Cd, Pb) trong đất trồng rau ở huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội” là rất cần thiết để làm cơ sở khoa học cho việc kiểm soát phẩm chất nguồn rau đảm bảo an toàn thực phẩm cho ngƣời dân. Mục đích, yêu cầu nghiên cứu - Đánh giá hiện trạng sản xuất rau ở huyện Đông Anh - Hà Nội [...]... định hàm lƣợng As, Cd, Pb tổng số trong đất, trong rau và trong nƣớc tƣới - Đƣa ra các đề xuất canh tác rau an toàn nhằm hạn chế sự tích lũy As, Cd, Pb trong rau Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Đánh giá đƣợc thực trạng hàm lƣợng As, Cd, Pb trong đất, trong rau và cảnh báo ô nhiễm As, Cd, Pb đề xuất hƣớng giải quyết nhằm giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm As, Cd, Pb trong đất trồng rau ở Đông Anh, Hà Nội -... phía tây giáp xã Vân Nội và phía đông giáp thị trấn Đông Anh Xã Tiên Dƣơng có diện tích tự nhiên là 1.000,72 ha, trong đó diện tích đất nông nghiệp là 529,04 ha, diện tích đất trồng rau là 162 ha, với dân số 15539 ngƣời Đông Anh là một trong những địa phƣơng đi đầu trong việc triển khai các hoạt động sản xuất và tiêu thụ sản phẩm rau an toàn của thành phố Hà Nội Theo quy hoạch của thành phố thì Đông Anh... nằm ở phía Bắc của huyện Đông Anh, phía bắc và phía tây giáp tỉnh Vĩnh Phúc, phía Nam giáp xã Kim Nỗ và Kim Trung , phía Đông giáp xã Bắc Hồng và Vân Nội Nam Hồng có diện tích tự nhiên là 859,5 ha, trong đó diện tích đất nông nghiệp là 326,04 ha, diện tích đất trồng rau là 97 ha, với dân số 10658 ngƣời 3 Xã Đại Mạch Xã Đại Mạch nằm ở phía Tây huyện Đông Anh, nằm cạnh đƣờng quốc lộ 23B, phía đông giáp... cấp số liệu đủ tin cậy về hàm lƣợng As, Cd, Pb trong đất và trong rau ở Đông Anh, Hà Nội 3 Lª ThÞ H-êng K18 Cao häc M«i tr-êng CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1 Điều kiện tự nhiên, cơ cấu sản xuất rau của vùng nghiên cứu Vị trí địa lý: Đông Anh là huyện ngoại thành của thành phố Hà Nội, cách thủ đô Hà Nội 20 km về phía Bắc, có tổng diện tích tự nhiên 18.230,32 ha Đông Anh có hệ thống giao... nhiên trong trƣờng hợp này chƣa phát hiện thấy có sự tƣơng quan giữa kim loại nặng tổng số trong đất với kim loại nặng trong rau, do vậy cần có các nghiên cứu sâu hơn để xác định nguồn gốc ô nhiễm kim loại nặng trong rau Tại Vân Nội nhóm tác giả Nguyễn Xuân Hải, 2009 [12] tiến hành lấy 07 mẫu, trong đó có 04 mẫu đất ruộng và 03 mẫu trầm tích ở các ruộng ngập nƣớc và mƣơng nƣớc tƣới Kết quả phân tích hàm... phía Nam giáp với xã Liên Mạc huyện Từ Liêm, phía Tây giáp với xã Tiền Phong Mê Linh, phía Bắc giáp với xã Kim Chung Đại Mạch có diện tích tự nhiên là 919,39 ha, trong đó diện tích đất nông nghiệp là 529,04 ha, diện tích đất trồng rau là 66 ha, với dân số 9721 ngƣời 4 Xã Vân Nội Xã Vân Nội nằm ở phía Bắc của huyện Đông Anh, phía nam giáp xã Vĩnh Ngọc, phía đông giáp xã Tiên Dƣơng, của huyện Đông Anh... ở các điểm nghiên cứu thuộc huyện Gia Lâm, khoảng giá trị dao động trong khoảng 0,036 – 0,195mg/kg rau khô Giá trị Cd trung bình trong rau thấp nhất đạt 0,067mg/kg rau 26 Lª ThÞ H-êng K18 Cao häc M«i tr-êng khô nằm trong huyện Đông Anh, và giá trị cao nhất đạt 0,198 mg/kg rau khô đƣợc tìm thấy ở hầu hết mẫu rau của huyện Từ Liêm 1.4.3 Nguồn gây ô nhiễm Cd trong đất 1.4.3.1 Bản chất đá mẹ Kim loại nặng. .. cảng hàng không quốc tế Nội Bài và thành phố Hà Nội Trên địa bàn có hệ thống Sông Hồng và Sông Đuống chạy dọc theo hƣớng Tây - Nam của huyện, ranh giới của huyện bao gồm: - Phía Bắc giáp với huyện Sóc Sơn - Phía Nam giáp tỉnh Vĩnh Phúc - Phía Tây Nam giáp với Sông Hồng, Sông Đuống và nội thành Hà Nội - Phía Đông giáp với Bắc Ninh Trên địa phận huyện có các tuyến đƣờng bộ: đƣờng cao tốc Bắc Thăng Long Nội. .. kể trong đất và bị lôi cuốn vào chu trình đất, nƣớc, cây trồng, vật nuôi và con ngƣời và gây nên hiện tƣợng mất cân bằng đối với vi sinh vật và sinh học trong đất (Jagk E Fergusson, 1991) [30] 1.3.3.3 Sử dụng nước tưới Theo tác giả Tạ Văn Cƣờng (2009) [20] khi nghiên cứu đánh giá mức độ ảnh hƣởng của kim loại nặng trong đất, nƣớc đến sự tích luỹ của chúng trong một số loại rau tại Hà Nội đƣa ra: hàm... Đông Anh Từ Liêm Nguồn: Đề tài ACIAR[28] Nhìn bảng trên cho thấy, hàm lƣợng Cd tích lũy trong đất ở 3 huyện Gia Lâm, Đông Anh và Từ Liên rất khác nhau, thấp nhất ở huyện Đông Anh có giá trị Cd trung bình đạt 0,07 mg/kg và cao nhất ở huyện Từ Liêm đạt giá trị trung bình là 0,2 mg/kg Tuy nhiên so với quy chuẩn cho phép đều nằm trong ngƣỡng an toàn đối với đất sản xuất nông nghiệp Hàm lƣợng Cd trong rau . 60% diện tích đất trồng rau còn lại chƣa đƣợc kiểm soát, đánh giá. Do vậy, việc Đánh giá sự tích lũy kim loại nặng (As, Cd, Pb) trong đất trồng rau ở huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội là rất. QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Thị Hường ĐÁNH GIÁ SỰ TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG (As, Cd, Pb) TRONG ĐẤT TRỒNG RAU Ở HUYỆN ĐÔNG ANH, THÀNH PHỐ HÀ NỘI . Hà Nội - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Thị Hường ĐÁNH GIÁ SỰ TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG (As, Cd, Pb) TRONG ĐẤT TRỒNG RAU Ở HUYỆN ĐÔNG ANH,