Luận Văn Nghiên cứu ảnh hưởng của các độc chất trong bùn đáy kênh rạch tại tp.hcm lên quá trình sinh trưởng v

1.1 Giới thiệu
Hiện nay, hệ thống kênh rạch ở thành phố Hồ Chí Minh đang bị nhiễm bẩn nặng. Một trong những nguyên nân chính là hiệu quả thoát nước thải của hệ thống kênh rạch này hiện quá thấp. Theo số liệu thống kê của đài khí tượng thuỷ văn khu vực Nam Bộ, mỗi ngày các kênh rạch ở thành phố tiếp nhận trên 700.000 m3 nước thải không được xử lý của gần 5 triệu dân, hơn 700 cơ sở sản xuất công nghiệp và hơn 20000 cơ sở sản xuất tiểu thủ công nghiệp. Hàng trăm ngàn tấn rác thải hàng ngày ném xuống kênh rạch. Khoảng 26000 hộ với khoảng gần 220000 người sống dọc theo hai bên bề kênh rạch đang hàng ngày thải mọi thư’xuống dòng kênh.
Hiện tại, hơn 60% chiều dài kênh rạch bị lấp, hơn 50% kênh rạch không có oxy hoà tan, vì vậy nước có mùi hôi thối, ô nhiễm nặng. Theo số liệu thống kê của sở giao thông công chánh thành phố Hồ Chí Minh, tại kênh Tàu Hũ – Bến Nghé có khoảng 10000 hộ và khoảng 1600 hộ sống ở trên và ven sông Tham Lương – Bến Cát. Các kênh này đều nằm ở trung tâm khu vực thành phố , nên có mật dộ dân số cao, tải lượng chất thải đổ ra lớn, trong khi đó lưu thông nước kém nên bị ứ khi triều lên và lưu giữ nhiều chất thải, đặc biệt là kim loại nặng. Như chúng ta đã biết , các kim loại nặng này rất dễ bị hấp phụ trên bề mặt các chất lơ lửng dạng hữu cơ và vô cơ. Khi các chất này lắng xuống đáy kênh tạo thành bùn lắng thì các kim loại này cũng bị tích tụ trong bùn. Các kim loại nặng có thể kể đến như: Cd, Hg, Zn, Cu, Pb, Fe, . . . Tuy nhiên, không phải tất cả các kim loại nặng đều gây nguy hiểm cho đời sống vi sinh vật mà ngược lại có một số kim loại nặng giữ vai trò quan trọng trong cơ thể vi sinh vật như Zn, Cu, Fe, . . . chúng là những nguyên tố cần thiết cho cơ thể sống của vi sinh vật cũng như của con người. Tuy nhiên, các nguyên tố này nếu vượt quá cần thiết hoặc quá thiếu đối với cơ thể thì chúng gây nguy hiểm nhất là khi các nguyên tố đó ở dạng hợp chất. Tính độc của các kim loại phụ thuộc vào trạng thái liên kết và thành phần của kim loại đó có trong phân tử. Ngoài kim loại nặng, trong bùn đáy còn có các độc chất khác như: PAHs, PCBs một lượng lớn các dư lượng của của nhiều loại thuốc trừ sâu như : DDT, DDE, DDD.
Có hiện tượng bùn lắng trong các kênh rạch là do sự lắng đọng của các chất lơ lửng trog nước, các chất này có thể có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo. Đó là hiện tượng tự nhiên, đồng thời cũng là hệ quả tất yếu do các tác động của con người. Một số nguyên nhân chính tạo nên bùn lắng, gây bồi đắp lòng kênh như:
- Xói lở hai bên bờ kênh.
- Nước mưa chảy tràn bề mặt lôi cuốn đất, đá, cát, bụi, rác rưởi, . . . xuống kênh rạch và lắng đọng ở đáy kênh.
- Thuỷ triều đưa phù sa trong các con sông lớn vào kênh và lắng đọng lại khi gặp các điều kiện thuận lợi.
- Việc xả nước thải sinh hoạt và công nghiệp chưa được xử lý vào nguồn nước mang theo nhiều cặn bã vô cơ, hữu cơ, kim loại nặng và các tác nhân gây ô nhiễm khác. Khi gặp điều kiện thuận lợi các chất này sẽ lắng đọng lại xuống đáy kênh rạch.
- Việc vứt bỏ rác vô tội vạ từ các căn nhà lụp sụp xây cất ven kênh và trên kênh, từ các ghe xuồng neo đậu và vận chuyển trên kênh rạch. Theo thời gian các chất phân huỷ được sẽ phân huỷ tạo thành bùn và phần cón lại không phân huỷ được tạo thành rác trong bùn.
- Thành phần và tích chất của bùn đáy vì thế sẽ chịu ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố trên. Trong đó, nước thải công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp chưa qua xử lý và rác thải là nguyên nhân đầu tiên phải kể đến khi nói tới nguyên nhân gây ô nhiễm bùn đáy ở kênh rạch trong thành phố.
Với mức độ phát triển nhanh chóng của dân số (ước tính đến năm 2020 sẽ thêm khoảng 10 triệu người và công nghiệp tăng hơn 10% trên một năm) thì lượng nước thải và chất thải đổ xuống hệ thống kênh rạch thành phố Hồ Chí Minh sẽ rất lớn. Và như vậy, tình trạng ô nhiễm kênh rạch nếu không sớm được khắc phục sẽ ngày càng trầm trọng, ảnh hưởng đến sự phát triển của thành phố.
Theo các chuyên gia môi trường, việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường kênh rạch thành phố Hồ Chí Minh có thể chia làm 4 nhóm: xử lý nước thải trước khi đổ ra kênh rạch, tăng cường khả năng thoát nước của hệ thống kênh rạch, tiến hành nạo vét, loại trừ các nguồn bẩn tồn đọng ở lòng kênh, quy hoạch lại hệ thống kênh rạch.
Không chỉ riêng những người dân đang sống trong khu vực lân cận các dòng kênh chịu cảnh ô nhiễm mong mỏi thành phố sớm triển khai các giải pháp hiệu quả cải tạo các dòng kênh nội độ, tạo nên nét đẹp rất riêng cho thành phố Hồ Chí Minh.
Từ tính cấp thiết của nạn ô nhiễm kênh rạch, đề tài này sẽ phân tích kỹ hơn các độc chất có trong bùn đáy tại một số kênh rạch ở thành phố Hồ Chí Minh thể hiện qua quá trình sinh trưởng và phát triển của cây rau muống.
1.2 Mục tiêu
- Nghiên cứu ảnh hưởng của độc chất bùn đáy ở một số kênh rạch của thành phố Hồ Chí Minh đến quá trình sinh trưởng của cây rau muống và quá trình tích luỹ chất độc trong các bộ phận của cây.
- Góp phần đánh giá tác động do ộ nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất đối với một số cây trồng nông nghiệp.
- Xây dựng cơ sở khoa học cho các nghiên cứu về khả năng tích lũy của các kim loại nặng trong thực vật.
1.3 Tính cấp thiết của đề tài
- Vấn đề rau sạch đang là đang là vấn đề nóng bỏng ở nước ta do hiện tượng rau bị nhiễm thuốc bảo vệ thực vật hay tích luỹ quá nhiều kim loại nặng.
- Hệ thống kênh rạch thành phố đang bị ô nhiễm nặng bởi hàm lượng kim loại nặng có trong bùn đáy.
- Nước ta vẫn chưa có biện pháp tốt nhất để xử lý hàm lượng kim loại nặng này.
- Chiến lược Bảo vệ môi trường Quốc gia 2001 – 2010 đã đề ra mục tiêu xử lý triệt để 90% các nguồn gây ô nhiễm nước nghiêm trọng tại các khu công nghiệp, cải tạo 40% ( vào năm 2005) các dòng sông, kênh, hệ thống tiêu thoát nước.
- Chương trình nghị sự Agenda 21 có bàn về hiện trạng chất thải rắn và sự ô nhiễm do chất thải công nghiệp và sinh hoạt thải ra trên các dòng kênh, và đề ra biện pháp để khắc phục.
- Nhiệm vụ phát triển kinh tế – xã hội năm 2006 do Chính Phủ Quốc Hội đề ra (18/10/2005) có bàn về việc bảo vệ môi trường và các dự án nhằm cải thiện môi trường.
1.4 Nội dung nghiên cứu
- Thu thập tài liệu có liên quan đến ảnh hưởng của độc chất trong bùn đáy.
- Điều tra thực địa nghiên cứu.
- Bố trí thí nghiệm.
- Phân tích mẫu tại phòng thí nghiệm.
- Khảo sát ảnh hưởng độ độc của bùn đến sự sinh trưởng, phát triển của cây tại
khu vực nuôi trồng.
- Nghiên cứu khả năng tích luỹ của kim loại nặng trong các bộ phận của cây.
- Xử lý số liệu thống kê bằng phần mềm Stagraphics, Excel.
1.5 Giới hạn của đề tài
- Khảo sát, nghiên cứu các độc chất do nước thải sinh hoạt và công nghiệp có ở trong bùn đáy ở kênh Tàu Hũ – Bến Nghé, kênh Tham Lương – Bến Cát và khả năng tích luỹ kim loại nặng trong cây cải xanh.
- Do kinh phí có hạn nên mẫu phân tích còn ít, chỉ phân tích hàm lượng một số KLN trong mẫu và khả năng tích lũy KLN trong than và lá của thực vật khảo sát.
1.6 Phương pháp nghiên cứu
1.6.1 Phương pháp luận
Nước ta ngày càng phát triển, quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày càng được đẩy mạnh, nhiều nhà máy xí nghiệp ra đời. Trong quá trình hoạt động và sản xuất, các khu công nghiệp, nhà máy đã thải ra một lượng lớn chất ô nhiễm, đặc biệt quan trọng nhất là hàm lượng các chất KLN khá lớn có trong nước thải. Lâu dần các KLN này tích tụ lại trong bùn đáy và môi trường đất, nếu sử dụng đất này trồng cây nông nghiệp thì các KLN sẽ theo chuỗi thức ăn xâm nhập vào cơ thể động thực vật và con người và gây tác động xấu đấn sinh vật và con người.
Còn ở những vùng nông thôn người dân thường sử dụng trực tiếp nguồn nước mặt ( sông, ao, hồ ) để ngâm ủ hạt giống trước khi gieo trồng và tưới tiêu cho cây trồng. Do quá trình lan truyền chất ô nhiễm những nguồn nước này có thể sẽ bị ô nhiểm KLN, khi người dân sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm KLN để ngâm, ủ hạt giống thì những kim loại hòa tan trong nước nó sẽ tích lũy trong hạt giống,sau đó theo dây chuyền thức ăn gây tác động đến người và động thực vật.
Trong môi trường đất này, có hai nhóm độc chất đối với cây trồng, đó là chất độc bản chất và chất độc không bản chất. Nhóm 1 là những ion thiết yếu cho sự sinh trưởng và phát triển của cây, nếu vượt quá một giới hạn nhất định nào đó thì chúng sẽ là chất độc. Nhóm 2 không đóng góp vai trò như nhóm 1, nếu ít chúng không ảnh hưởng nhưng nhiều chúng sẽ gây độc cho cây trồng.
Để tìm ra giới hạn gây độc của các kim loại nặng trong môi trường bùn đáy, trước tiên chúng ta phải xem xét ảnh hưởng cùa các kim loại nặng này đến môi trường bùn đáy như thế nào. Các đề tài trước đây chỉ tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của các kim loại nặng trong môi trường dung dịch gây nhiễm hay nuôi trồng trong cát nhưng có các dưỡng chất và ion độc cần thiết. Tuy nhiên, xét về mặt thực tiễn thì các khảo sát đó có những mặt hạn chế nhất định vì cây trồng nông nghiệp không sống trong môi trường nước mà sống trong môi trường đất – đây là hệ thống phức tạp hơn nhiều, bởi vì những tính chất của đất và các đặc trưng hoá, lý, sinh học biến đổi rất lớn giữa các hệ thống đất khác nhau. Vì thế tôi chọn phương pháp nuôi trồng thực vật khảo sát ( cây rau muống ) trong môi trường đất bị nhiễm KLN và thí nghiệm được tiến hành ngoài trời có các biện pháp khống chế các điều kiện tự nhiên hỡp lý, nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho cây trồng phát triển trong điều kiện bình thường, điều này rất sát với thực tế vì đa số người dân trồng rau ở điều kiện tự nhiên, đồng thời phương pháp này cũng khống chế được một số tác động xấu từ môi trường bên ngoài.
Việc chọn đối tượng nghiên cứu là bùn đáy ở hai kênh Tham Lương – Bến Cát và kênh Tàu Hũ – Bến Nghé vì hiện nay lượng bùn ở các kênh rạch thành phố ta ngày càng nhiều và chứa khá lớn hàm lượng KLN ( trong đó nhiều nhất là Cd, Cu, Pb, Hg ), gây ô nhiễm nguồn nước và môi trường đất. Mặt khác, kênh Tham Lương-Bến Cát là kênh tiếp nhận chủ yếu nguồn nước thải công nghiệp, còn kênh Tàu Hũ-Bến Nghé tiếp nhận chủ yếu nguồn nước thải sinh hoạt. Qua việc khảo sát độc tính của từng loại bùn đáy ta có thể so sánh được hai loại bùn đặc trưng cho công nghiệp và sinh hoạt.
Cây rau muống là cây lương thực chủ yếu ở nước ta, được trồng khắp nơi, lại là cây có khả năng tích lũy hàm lượng KLN khá cao cả từ nguồn trong đất và trong không khí. Rau muống là loại rau ăn lá và thân, đây cũng là một trong những bộ phận chứa nhiều KLN, nên rất đáng quan tâm vì các KLN sẽ theo dây chuyền thực phẩm tác động đến con người.
Mặt khác, ở Việt Nam tiêu chuẩn về hàm lượng KLN trong đất vẫn còn khá mới mẻ và chưa đầy đủ, hay mới chỉ là các tiêu chuẩn tạm thời do Bộ Y tế và Bộ nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đưa ra dựa hoàn toàn trên tiêu chuẩn của quốc tế. Với đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng của các độc chất trong bùn đáy kênh rạch tại TP HCM lên sự sinh trưởng và phát triển của cây rau muống “ sẽ cung cấp thêm những tư liệu cần thiết cho quá trình xây dựng bộ tiêu chuẩn về hàm lượng KLN trong đất.
1.5.1 Phương pháp thực tế
- Tổng hợp biên hội tài liệu : thu thập các tài liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, hiện trạng môi trường tại khu vực khảo sát ( đặc biệt là vấn đề nước thải và chất thải rắn từ các khu công nghiệp ven các kênh). Các tông tin được tập hợp và xử lý theo chủ đề nhằm xây dựng cơ sờ dữ liệu cho quá trình nghiên cứu.
- Điều tra thực tế tại khu vực lấy mẫu: khảo sát nền môi trường tự nhiên, điều tra về hoạt động sản xuất của các nhà máy ven các kênh, tập quán trồng trọt của người dân nơi đây.
- Lấy mẫu bùn và đất để sử dụng cho quá trình nghiên cứu: lấy mẫu đất tại khu vực trồng rau của người dân ven kênh ( Quận 12 ), lấy mẫu bùn ở nhiểu điểm khác nhau trên 2 kênh Tham Lương- Bến Cát và Tàu Hũ- Bến Nghé.
- Phân tích mẫu bùn và đất tại phòng thí nghiệm: phân tích các chỉ tiêu : OM, mùn, độ chua, các dạng tồn tại của Fe và nhôm trong mẫu nghiên cứu.
- Tiến hành nuôi trồng thực vật :lựa chọn và ủ giống, xây dựng mô hình thí nghiệm, tiến hành gieo trồng, theo dõi sự sinh trưởng và phát triển từng bộ phận của thực vật khảo sát.
- Ưùng dụng các phần mềm tin học trong việc xử lý số liệu: phần mềm Excel, Stagraphics.
- Đánh giá ảnh hưởng của bùn đáy đến quá trình sinh trưởng, phát triển của rau muống và quá trình tích lũy một số KLN trong thân, lá cây rau muống
- Trao đổi ý kiến với chuyên gia và giáo viên hướng dẫn: thảo luận về kết quả nghiên cứu.
1.7 Đối tượng nghiên cứu
- Bùn đáy ở kênh Tàu Hũ – Bến Nghé và kênh Tham Lương – Bến Cát.
- Cây rau muống.
1.8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học:
- Góp phần nghiên cứu ảnh hưởng của các độc chất trong bùn đáy đối với cây rau muống.
- Khả năng tích luỹ của một số kim loại nặng trong các bộ phận của cây.
Ý nghĩa thực tiễn:
- Đánh giá khả năng sử dụng bùn làm phân bón cho cây trồng.
- Đánh giá mức độ ô nhiểm KLN của bùn đáy kênh TL-BC và TH-BN.
- Đánh giá khả năng sử dụng rau trồng ven các kênh TL-BC và TH-BN.
1.9 Phương hướng phát triển của đề tài
- Mở rộng khu vực nghiên cứu đối với các kênh rạch khác của thành phố Hồ
Chí Minh.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các độc chất trong bùn đáy đến quá trình sinh
trưởng và phát triển của cây trồng nông nghiệp.
1.10 Bố cục của luận văn
Luận văn gồm 6 chương:
+ Chương 1: Mở đầu
+ Chương 2: Tổng quan tài liệu
+ Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu
+ Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
+ Chương 5: Đánh giá một số tiêu chuẩn KLN trong đất và rau
+ Chương 6: Kết luận và kiến nghị
+ Phần phụ lục: Kết quả phân tích, kết quả xử lý thống kê số liệu, một số hình ảnh khi tiến hành
MỤC LỤC
Trang phụ bìa i
Nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp ii
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn iii
Lời cảm ơn iv
Tóm tắt đề tài v
Mục lục vii
Danh mục các kí hiệu, chữ viết tắt xi
Danh mục các bảng xii
Danh mục các biểu đồ xv
Danh mục các hình xvii
CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU
1.1 Giới thiệu 1
1.2 Mục tiêu của đề tài 3
1.3 Tính cấp thiết của đề tài 4
1.4 Nội dung nghiên cứu 4
1.5 Giới hạn của đề tài 5
1.6 Phương pháp nghiên cứu 5
1.6.1 Phương pháp luận 5
1.6.2 Phương pháp thực tế 9
1.7 Đối tượng nghiên cứu 10
1.8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 10
1.9 Phương hướng phát triển của đề tài 10
1.10 Bố cục của luận văn 11
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Tổng quan về kim loại nặng 12
2.1.1 Khái niệm về bùn đáy 12
2.1.2 Nguồn gốc kim loại nặng 15
2.1.3 Sơ lược về một số loại kim loại nặng: Cd, Pb, Hg, Cu 19
2.1.4 Khả năng lan truyền ô nhiễm của kim loại nặng 25
2.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính độc của kim loại nặng trong đất 26
2.1.6 Aûnh hưởng của kim loại nặng 28
2.1.6.1 Quá trình hấp thụ KLN của thực vật 28
2.1.6.2 Cơ chế gây độc của kim loại nặng trong đất 30
2.1.6.3 Aûnh hưởng có lợi của kim loại nặng đến thực vật 31
2.1.6.4 Aûnh hưởng có hại của kim loại nặng đối với cây trồng 32
2.1.7 Khả năng làm phân bón của kim loại nặng 33
2.2 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước 34
2.2.1 Các kết quả nghiên cứu ngoài nước 34
2.2.2 Các kết quả nghiên cứu trong nước 38
2.3 Quá trình sinh trưởng và phát triển của cây rau muống 42
CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Vị trí địa lý và khí hậu tại khu vực tiến hành thí nghiệm 43
3.2 Đối tượng và vật liệu nghiên cứu 44
3.2.1 Đất nghiên cứu 44
3.2.1.1 Mẫu đất làm thí nghiệm 44
3.2.1.2 Xử lý và phân tích đất trong phòng thí nghiệm 44
3.2.1.3 Xử lý mẫu bùn sử dụng cho quá trình tiến hành thí nghiệm 47
3.2.2 Vật liệu và thực vật thử nghiệm 48
3.2.2.1 Vật liệu 48
3.2.2.2 Thực vật thử nghiệm 49
3.3 Nội dung nghiên cứu 50
3.4 Lựa chọn mô hình thí nghiệm 50
3.5 Bố trí thí nghiệm 51
3.5.1 Địa điểm và thời gian tiến hành thí nghiệm 51
3.5.2 Hình thức bố trí thí nghiệm 51
3.5.2.1 Quy trình khảo sát 51
3.5.2.2 Bố trí thí nghiệm 52
3.6 Đo đạc thông số và xử lý số liệu 54
3.6.1 Thu và xử lý mẫu rau sau nghiên cứu 54
3.6.2 Đo đạc các chỉ tiêu 55
3.6.3 Xử lý số liệu thống kê 56
3.7 Qui trình đánh giá ảnh hưởng của độc chất đối với cây trồng 57
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
4.1 Kết quả bố trí thí nghiệm thăm dò 58
4.2 Kết quả bố trí thí nghiệm chính thức 58
4.2.1 Aûnh hưởng của Pb, Hg, Cd, Cu đến tỉ lệ nảy mầm của cây rau muống 58
4.2.2 Aûnh hưởng của Pb, Hg, Cd, Cu đến chiều cao của cây rau muống 62
4.2.3 Aûnh hưởng của Pb, Hg, Cd, Cu đến số lượng lá thật của cây rau muống 66
4.2.4 Aûnh hưởng của Pb, Hg, Cd, Cu đến chiều dài các lá thật của cây rau muống 68
4.2.5 Aûnh hưởng của KLN khảo sát đến chiều rộng các lá thật của Cây rau muống 69
4.2.6 Aûnh hưởng của KLN khảo sát đến độ ẩm thân cây rau muống sau 28 ngày gieo 70
4.2.7 Aûnh hưởng của KLN khảo sát đến chiều dài rễ cây rau muống sau 28 ngày gieo 72
4.2.8 Aûnh hưởng của KLN khảo sát đến tỉ lệ sống sót của cây rau muống sau 28 ngày gieo 75
4.2.9 Hàm lượng KLN có trong mẫu và trong các bộ phận của cây rau muống 78
CHƯƠNG 5 ĐÁNH GIÁ TIÊU CHUẨN KLN TRONG ĐẤT VÀ RAU CỦA VIỆT NAM
5.1 Các tiêu chuẩn về KLN trong đất ở trên thế giới 90
5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước và tiêu chuẩn đất, rau 94
5.2.1 Tình hình nghiên cứu 90
5.2.2 Tiêu chuẩn tạm thời về hàm lượng cho phép KLN trong rau và trong đất của Việt Nam 96
5.3 Đánh giá các tiêu chuẩn KLN trong đất và rau trong điều kiện mẫu đất nghiên cứu 98
CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
6.1 Kết luận 100
6.2 Những điểm còn tồn tại của công trình nghiên cứu 101
6.3 Ứng dụng của công trình nghiên cứu 102
6.4 Kiến nghị 102
TÀI LIỆU THAM KHẢO 103
PHỤ LỤC