Tiến Sĩ Khảo sát hiện trạng và biện pháp giảm sự tích lũy Cadimi, Asen trên cây trồng ở huyện An Phú, tỉnh A

-vii-
MỤC LỤC

Nội dung Trang
Trang phụ bìa
Lời cảm tạ i
Tóm lược ii
Abstract iv
Lời cam đoan vi
Mục lục vii
Danh mục các hình xi
Danh mục các bảng xii
Danh sách chữ viết tắt xvi
Chương 1: MỞ ĐẦU 1
1.1 Tính cấp thiết của luận án 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2
1.4 Giới hạn của đề tài 3
1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3
Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 4
2.1
Tổng quan về nước giếng khoan và ô nhiễm KLN trong nước 4
2.1.1 Nước giếng khoan 4
2.1.2 Nước bị ô nhiễm kim loại nặng 4
2.2 Tổng quan về ô nhiễm đất và ô nhiễm KLN trong đất 5
2.2.1 Khái niệm về ô nhiễm đất 5
2.2.2 Đất ô nhiễm KLN 6
2.2.3 Nguồn gốc các KLN trong đất 7
2.2.4 Tính độc hại của KLN trong hệ thống đất - cây 9
2.3 Asen 10
2.3.1 Asen và nguồn gốc 10
2.3.1.1 Asen 10
2.3.1.2 Nguồn gốc ô nhiễm As 12
2.3.2 Asen trong đất 12
2.3.3 Asen trong hệ thống sinh học 13
2.3.4 Asen trong nước giếng khoan 14
2.3.5 Asen ảnh hưởng sức khoẻ con người 16
2.3.6 Tình hình nghiên cứu asen trên thế giới 17
-viii-
2.3.7 Những nguy cơ gây nhiễm As ở Việt Nam và ĐBSCL 20
2.3.8 Những nguy cơ gây nhiễm As ở An Giang và ĐBSCL 22
2.4 Cadimi 23
2.4.1 Cadimi và nguồn gốc 23
2.4.2 Cadimi trong đất 24
2.4.3 Cadimi và cây trồng 25
2.4.3.1 Sự phân bố Cd trong cây trồng 29
2.4.3.2 Cây hút Cd như thế nào 29
2.4.3.3 Quản lý Cd trong nông sản 29
2.4.4 Cadimi và sức khoẻ con người 30
2.4.5 Vấn đề Cd ở Việt Nam và ĐBSCL 31
2.5 Xử lý đất ô nhiễm KLN 32
2.5.1 Kỹ thuật cố định KLN trong đất (Immobilization) 33
2.5.2 Kỹ thuật S/S (Solidification/Stabilization) 34
2.5.3 Thủy tinh hóa (Vitrification) 35
2.5.4 Rửa đất 35
2.5.5 Xử lý ô nhiễm kim loại trong đất bằng thực vật 36
2.5.5.1 Phytoextraction (Phytoaccumulation) 36
2.5.5.2 Phytostabilization 38
2.5.5.3 Phytofiltration 38
Chương 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP 40
3.1 Đặc điểm vùng nghiên cứu huyện An Phú tỉnh An Giang 40
3.1.1 Vị trí địa lý tỉnh An Giang 40
3.1.2 Đặc điểm các vùng nghiên cứu tại huyện An Phú 40
3.2 Phương tiện nghiên cứu 41
3.2.1 Địa điểm và đặc tính đất 41
3.2.2 Đối tượng nghiên cứu 42
3.2.3 Phương tiện phân tích 42
3.3 Phương pháp thực hiện nghiên cứu 42
3.3.1 Phương pháp thu mẫu nước 42
3.3.2 Phương pháp thu mẫu đất 43
3.3.3 Các qui trình phân tích 43
3.4 Nội dung và phương pháp thực hiện các thí nghiệm 44
3.4.1 Phần 1-Khảo sát thực trạng và đánh giá khả năng ô nhiễm As và Cd
trong đất, nước và cây trồng ở An Phú 44
-ix-
3.4.2 Phần 2-Nghiên cứu biện pháp giảm thiểu hút thu Cd và As trong nông
sản của lúa, đậu xanh và bắp

46
3.4.2.1 Nghiên cứu 2: Ảnh hưởng của đất trong đê, ngoài đê ở An Phú-An
Giang và nước tưới nhiễm As đến khả năng hút thu As và Cd của cây
lúa, bắp và đậu xanh 46
3.4.2.2 Nghiên cứu 3: Ảnh hưởng của biện pháp tưới khô ngập luân phiên trên
lúa và bón vôi đến khả năng hấp thu As và Cd trong cây trồng 47
3.4.2.3 Nghiên cứu 4: Ảnh hưởng của tưới nước sông, bón vôi và tưới khô ngập
luân phiên đến khả năng giảm thiểu hút thu As và Cd của lúa 49
3.4.2.4 Nghiên cứu 5: Ảnh hưởng của tưới nước sông và bón vôi đến khả năng
giảm thiểu hút thu As và Cd của cây bắp 50
3.4.2.5 Nghiên cứu 6: Ảnh hưởng của tưới nước sông và bón vôi đến khả năng
giảm thiểu hút thu As và Cd của cây đậu xanh 52
3.4.3 Phương pháp thu mẫu và phân tích số liệu 53
3.4.3.1 Thu thập số liệu 53
3.4.3.2 Xử lý số liệu 56
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 57
A PHẦN 1: KHẢO SÁT THỰC TRẠNG VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG Ô
NHIỄM AS VÀ CD TRONG ĐẤT, NƯỚC, CÂY BẮP, LÚA VÀ ĐẬU
XANH Ở HUYỆN AN PHÚ-AN GIANG
57
4.1 Nghiên cứu 1: Khảo sát mức độ ô nhiễm As, Cd trong đất, nước, cây
bắp, lúa và đậu xanh
57
4.1.1a Hiện trạng sử dụng nước giếng 57
4.1.1b Hàm lượng As trong nước giếng khoan 57
4.1.2 Hàm lượng As trong cây lúa, bắp, đậu xanh và đất tại huyện An Phú 59
4.1.2a Hàm lượng As trong đất 59
4.1.2b Hàm lượng As trong thân và hạt lúa, bắp và đậu xanh 60
4.1.3 Hồi qui giữa hàm lượng As và tính chất đất, nước 61
4.1.3a Hồi qui giữa As trong đất và As trong nước giếng khoan 61
4.1.3b Hồi qui giữa hàm lượng As trong đất và pH 61
4.1.3c Phân tích hồi qui giữa As và lân dễ tiêu, lân tổng số trong đất 62
4.1.4 Hàm lượng Cd trong đất và cây trồng tại huyện An Phú 63
4.1.4a Hàm lượng Cd trong đất 63
4.1.4b Hàm lượng Cd trong thân bắp, lúa và đậu xanh 64
4.1.4c Hàm lượng Cd trong hạt bắp, lúa và đậu xanh 65
4.1.5 Hồi qui giữa hàm lượng Cd và tính chất đất, nước 66
-x-
4.1.5a Hồi qui giữa hàm lượng Cd trong đất và pH 66
4.1.5b Hồi qui giữa hàm lượng Cd trong đất và lân dễ tiêu, lân tổng số 67
4.1.6 Ảnh hưởng của bón lân đến sự tích lũy Cd trong nông sản 69
4.1.6a Hàm lượng lân trong hạt bắp, lúa và đậu xanh 69
4.1.6b Lượng P lấy đi (hạt và thân) qua một vụ trồng của bắp, lúa và đậu xanh
trên đất An Phú
70
4.1.6c Cân đối giữa lượng lân cây hút thu và lượng lân bón cho đất 70
4.1.6d Khả năng hấp thu Cd của bắp, lúa và đậu xanh trồng trên đất phù sa,
huyện An Phú
71
B PHẦN 2: NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU HÚT THU CD
VÀ AS TRONG NÔNG SẢN CỦA LÚA, ĐẬU XANH VÀ BẮP 72
4.2 Nghiên cứu 2. Ảnh hưởng của đất trong đê, ngoài đê ở An Phú–An
Giang và nước tưới nhiễm As đến khả năng hút thu As và Cd của cây
lúa, bắp và đậu xanh. 72
4.3 Nghiên cứu 3: Ảnh hưởng của biện pháp tưới khô ngập luân phiên trên
lúa và bón vôi đến khả năng hấp thu As và Cd trong cây trồng 89
4.4 Nghiên cứu 4: Ảnh hưởng của tưới nước sông, bón vôi và tưới khô
ngập luân phiên đến khả năng giảm thiểu hút thu As và Cd của lúa 105
4.5 Nghiên cứu 5: Ảnh hưởng của tưới nước sông và bón vôi đến khả năng
giảm thiểu hút thu As và Cd của cây bắp. 111
4.6 Nghiên cứu 6: Ảnh hưởng của tưới nước sông và bón vôi đến khả năng
giảm thiểu hút thu As và Cd của cây đậu xanh 114
4.7 Hạch toán hiệu quả kinh tế 121
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 125
5.1 Kết luận 125
5.2 Đề xuất 126
TÀI LIỆU THAM KHẢO 127
PHỤ CHƯƠNG 1: THÍ NGHIỆM NHÀ LƯỚI 146
PHỤ CHƯƠNG 2: THÍ NGHIỆM NHÀ LƯỚI
PHỤ CHƯƠNG 3: THÍ NGHIỆM NGOÀI ĐỒNG
170
177
PHỤ CHƯƠNG 4: MỘT SỐ HÌNH ẢNH LẤY MẪU VÀ THÍ NGHIỆM 184
PHỤ CHƯƠNG 5: PHIẾU ĐIỀU TRA NÔNG HỘ VÀ BẢNG TÍNH
HIỆU QUẢ KINH TẾ
187

-xi-
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình Tựa hình Trang
2.1 Bản đồ phân bố hàm lượng As trong nước giếng khoan ở ĐBSCL 21
3.1 Bản đồ vị trí thu mẫu ở huyện An Phú, tỉnh An Giang 40
4.1
Tỷ lệ các nguồn nước sử dụng sinh hoạt tại 8 xã thuộc huyện An Phú.
Tháng 10 năm 2011
57
4.2
Hàm lượng As trung bình trong nước giếng khoan tại huyện An Phú.
Tháng 10 năm 2011
58
4.3
Tình trạng sử dụng nước tưới trong sản xuất nông nghiệp tại huyện An
Phú, Tháng 11 năm 2011.
59
4.4 Hàm lượng As trong đất nông nghiệp tại An Phú, tháng 11 năm 2011 60
4.5
Hàm lượng As trong (a) thân và (b) hạt của lúa, bắp, đậu xanh trồng
trên đất trong đê và ngoài đê bao. An Phú, tháng 11 năm 2011
61
4.6
Hồi qui giữa As trong đất và (a) As trong nước giếng; (b) pH đất; (c)
lân dễ tiêu; và (d) lân tổng số trong đất.
62
4.7
Hàm lượng Cd trong (a) thân và (b) hạt của lúa, bắp, đậu xanh trồng
trên đất trong đê và ngoài đê bao. An Phú, tháng 11 năm 2011
65
4.8 Hồi qui giữa hàm lượng Cd trong đất và pH 66
4.9 Hồi qui giữa hàm lượng Cd với lân dễ tiêu và lân tổng số trong đất 67
4.10
Hàm lượng lân (%P) trong hạt và thân của bắp, lúa và đậu xanh trồng
trên đất phù sa An Phú. Tháng 11 năm 2011
70
4.11
Hàm lượng Cd (ppb) trong: (a) thân; và (b) trong hạt của bắp, lúa và
đậu trồng trên đất phù sa An Phú
71
4.12 Ảnh hưởng của chế độ tưới và liều lượng vôi lên pH đất sau thí nghiệm 97




-xii-
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng Tựa bảng Trang
2.1 Giới hạn hàm lượng tổng số của một số KLN trong nước giếng khoan 5
2.2 Giới hạn hàm lượng tổng số của một số KLN trong một số loại đất 8
2.3 Giới hạn hàm lượng tổng số của một số KLN trong nông sản 9
2.4 Khối lượng AsO 3 sản xuất năm 2012 (Edelstein, 2013) 11
2.5 Hàm lượng Cd trong đất lúa ĐBSCL 32
3.1 Đặc tính hoá lý đất tại huyện An Phú, An Giang. Tháng 11/2011 41
3.2 Các phương pháp phân tích nước, thực vật và đất 44
3.3 Địa điểm và số lượng mẫu nước giếng khoan được thu thập 45
3.4 Địa điểm và số lượng mẫu đất, thân và hạt được thu thập 45
3.5 Nghiệm thức thí nghiệm 46
3.6 Qui cách trồng trong nhà lưới cho thí nghiệm 3 loại cây 46
3.7 Thí nghiệm được thực hiện tại nhà lưới của viện nghiên cứu lúa ĐBSCL 48
3.8 Các nghiệm thức thí nghiệm cây lúa bố trí trên đồng ruộng 49
3.9 Các nghiệm thức thí nghiệm cây bắp bố trí trên đồng ruộng 51
3.10 Các nghiệm thức thí nghiệm cây đậu xanh bố trí trên đồng ruộng 52
4.1
Tổng hợp tình hình nhiễm As trong nước giếng khoan tại 08 xã tại huyện An
Phú, tháng 10 năm 2011
58
4.2
Thông số xác định qua khảo sát hồi qui đa biến giữa As trong nước giếng
khoan, pH đất, lân dễ tiêu và lân tổng số và As trong đất
63
4.3
Hàm lượng Cd trong đất trồng lúa, bắp, đậu xanh trồng trong đê và ngoài đê tại
6 xã (Phước Hưng, Phú Hữu, Quốc Thái, Khánh Bình, Long Bình và Khánh
An) huyện An Phú. Tháng 11 năm 2011

4.4
Thông số xác định qua khảo sát hồi qui đa biến giữa pH đất, lân dễ tiêu và lân
tổng số và Cd trong đất
68
4.5
Hàm lượng lân (%P) trung bình (n=3) của cây bắp, lúa và đậu ở An Phú. Tháng
11 năm 2011
69
4.6 Tổng lượng lân lấy đi trong thân và hạt của bắp, lúa và đậu xanh 70
4.7 Hiện trạng lượng lân bón cho cây trồng ở huyện An Phú 71
4.8 Cân đối lượng lân cây trồng hấp thu với lượng nông dân bón vào đất 71
4.9
Các giá trị thống kê và số mẫu của từng loại cây trồng vượt trên ngưỡng cho
phép (100 µg/kg)
72
4.10 Hàm lượng Cd và As (µg/kg) trên 3 loại đất thí nghiệm. Tháng 8/2013 72
4.11
Ảnh hưởng tương tác của chế độ canh tác, đất và nước tưới lên hàm lượng Cd
trong hạt lúa, bắp và đậu xanh. Tháng 8/2013
74
4.12 Ảnh hưởng của canh tác, loại đất và nước tưới lên hàm lượng Cd trong hạt và 75
-xiii-
Bảng Tựa bảng Trang
thân của lúa, bắp và đậu xanh. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8,
năm 2013
4.13
Ảnh hưởng tương tác của chế độ canh tác, đất và nước tưới lên hàm lượng Cd
trong thân lúa, bắp và đậu xanh.Tháng 8/2013
76
4.14
Ảnh hưởng của canh tác, loại đất và nước tưới lên hàm lượng As trong hạt và
thân của lúa, bắp và đậu xanh. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8,
năm 2013.
78
4.15
Ảnh hưởng tương tác của chế độ canh tác, đất và nước tưới lên hàm lượngAs
trong hạt lúa, bắp và đậu xanh. Tháng 8/2013
79
4.16
Ảnh hưởng tương tác của chế độ canh tác, đất và nước tưới lên hàm lượng As
trong thân lúa, bắp và đậu xanh. Tháng 8/2013
79
4.17
Ảnh hưởng của canh tác, loại đất và nước tưới lên hàm lượng Cd và As trong
đất sau thí nghiệm. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8 năm 2013.
81
4.18
Ảnh hưởng tương tác của chế độ canh tác, đất và nước tưới lên hàm lượng Cd
trong đất, tháng 8 năm 2013.
82
4.19 pH đất trước thí nghiệm. Tháng 8/2013 82
4.20
Ảnh hưởng của đất và nước đến sinh khối và thành phần năng suất lúa. Thí
nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
83
4.21
Ảnh hưởng của đất và nước tưới đến số chồi trên lúa. Thí nghiệm nhà lưới Viện
Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013
84
4.22
Ảnh hưởng của đất và nước tưới đến chiều cao cây lúa. Thí nghiệm nhà lưới
Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013
85
4.23
Ảnh hưởng của đất và nước đến sinh khối và thành phần năng suất bắp. Thí
nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
85
4.24
Ảnh hưởng của đất và nước tưới đến chiều cao cây bắp. Thí nghiệm nhà
lướiViện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
87
4.25
Ảnh hưởng của đất và nước đến sinh khối và thành phần năng suất đậu xanh.
Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8 năm 2013.
87
4.26
Ảnh hưởng của đất và nước tưới đến chiều cao cây đậu xanh. Thí nghiệm nhà
lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
88
4.27
Ảnh hưởng của chế độ canh tác và liều lượng vôi lên hàm lượng Cd trong hạt
và thân của lúa, bắp và đậu xanh. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng
8, năm 2013.
90
4.28
Ảnh hưởng tương tác chế độ canh tác và liều lượng vôi đến hàm lượng Cd trong
hạt lúa, bắp và đậu xanh, Tháng 8/2013.
91
4.29 Ảnh hưởng của chế độ canh tác và liều lượng vôi lên hàm lượng As trong hạt và 92
-xiv-
Bảng Tựa bảng Trang
thân của lúa, bắp và đậu xanh. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8
năm 2013.
4.30
Ảnh hưởng tương tác chế độ canh tác và liều lượng vôi đến hàm lượng Cd trong
thân lúa, bắp và đậu xanh, Tháng 8/2013.
94
4.31
Ảnh hưởng của chế độ canh tác và liều lượng vôi lên hàm lượng Cd và As trong
đất. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
95
4.32
Ảnh hưởng tương tác chế độ canh tác và liều lượng vôi đến hàm lượng As trong
hạt lúa, bắp và đậu xanh, tháng 8, năm 2013
96
4.33
Ảnh hưởng tương tác chế độ canh tác và liều lượng vôi đến pH đất sau khi thí
nghiệm 2 năm 2013
97
4.34
Ảnh hưởng của chế độ tưới và liều lượng vôi đến sinh khối và thành phần năng
suất lúa. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
100
4.35
Ảnh hưởng của chế độ tưới và liều lượng vôi đến chiều cao lúa. Thí nghiệm nhà
lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
101
4.36
Ảnh hưởng của chế độ tưới và liều lượng vôi đến số chồi trên lúa. Thí nghiệm
nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
102
4.37
Ảnh hưởng của liều lượng vôi đến sinh khối và thành phần năng suất bắp. Thí
nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
103
4.38
Ảnh hưởng của liều lượng vôi đến chiều cao bắp qua các giai đoạn sinh trưởng
và phát triển. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
103
4.39
Ảnh hưởng của liều lượng vôi đến sinh khối (g/chậu) và thành phần năng suất
đậu xanh. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013.
104
4.40
Ảnh hưởng của liều lượng vôi đến chiều cao đậu xanh qua các giai đoạn sinh
trưởng và phát triển. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm
2013.
105
4.41
Ảnh hưởng của nước tưới và liều lượng vôi lên sự hấp thu As và Cd trong thân
và hạt của cây lúa. Thí nghiệm đồng ruộng tại thị trấn Long Bình, huyện An
Phú, tỉnh An Giang, vụ Hè Thu năm 201.3
106
4.42
Ảnh hưởng của nước tưới, biện pháp tưới và liều lượng vôi lên sinh khối và
năng suất của cây lúa. Thí nghiệm đồng ruộng tại thị trấn Long Bình, huyện An
Phú, tỉnh An Giang, vụ Hè Thu năm 2013.
109
4.43
Ảnh hưởng của nước tưới và liều lượng vôi lên sự hấp thu As và Cd trong thân
và hạt của cây bắp. Thí nghiệm đồng ruộng tại thị trấn Long Bình, huyện An
Phú, tỉnh An Giang, vụ Hè Thu năm 2013
112
4.44
Ảnh hưởng của nước tưới và liều lượng vôi lên sinh khối và năng suất cây bắp.
Thí nghiệm đồng ruộng tại thị trấn Long Bình, huyện An Phú, tỉnh An Giang,
vụ Hè Thu năm 2013.
113
-xv-
Bảng Tựa bảng Trang
4.45
Ảnh hưởng của nước tưới và liều lượng vôi lên sự hấp thu As và Cd trong thân
và hạt của cây đậu xanh. Thí nghiệm đồng ruộng tại thị trấn Long Bình, huyện
An Phú, tỉnh An Giang, vụ Hè Thu năm 2013.
116
4.46
Ảnh hưởng của nước tưới và liều lượng vôi lên sinh khối và năng suất của cây
đậu xanh. Thí nghiệm đồng ruộng tại thị trấn Long Bình, huyện An Phú, tỉnh
An Giang, vụ Hè Thu năm 2013.
117
4.47 So sánh hiệu quả kinh tế giữa các nghiệm thức lúa tưới nước giếng khoan 121
4.48 So sánh hiệu quả kinh tế giữa các nghiệm thức lúa tưới nước sông 122
4.49 So sánh hiệu quả kinh tế giữa các nghiệm thức canh tác bắp 123
4.50 So sánh hiệu quả kinh tế giữa các nghiệm thức canh tác đậu xanh 124