Bài giảng Ô nhiễm đất và các biện pháp xử lý (Phần 1)

Nội dung text: Bài giảng Ô nhiễm đất và các biện pháp xử lý (Phần 1)

1. 1 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí Bµi gi¶ng m«n häc « nhiÔm ®Êt vµ c¸c biÖn ph¸p xö lý (L•u hµnh néi bé) 1. Kh¸i qu¸t vÒ môc ®Ých, ý nghÜa vµ nhiÖm vô cña m«n häc 2. Kh¸i l•îc vÒ ph•¬ng ph¸p häc tËp trªn líp, t×m kiÕm c¸c tµi liÖu tham kh¶o Giíi thiÖu tµi liÖu tham kh¶o chÝnh: 1. C¸c tiªu chuÈn Nhµ n•íc ViÖt Nam vÒ MT 2002. TËp V phÇn chÊt l•îng ®Êt. 2. Gi¸o tr×nh §éc häc m«i tr•êng, 2000. Lª Huy B¸. NXB §HQG TP. HCM. 3. Lª V¨n Khoa, NguyÔn Xu©n Cù, Lª §øc, TrÇn Kh¾c HiÖp,TrÇn CÈm V©n. §Êt vµ M«i tr•êng. NXB Gi¸o dôc, 2000. 4. Gi¸o tr×nh Sinh th¸i vµ M«i tr•êng ®Êt, 2003. Lª V¨n Khoa. NXB §HQG HN 5. S. Ellis and A.Mellor. Soils and Environment. Routledge - London and NewYork, 1995. 6. Sheila M.Ross, John Wiley & Sons. Toxic metals in soil plant Systems, 1994 7. B. Yaron, R. Culvet, R. Prost. Soil pollution Processes and dynamics. Springer - Verlag Berlin Heidelberg, 1996. 8. R. Naidu, R.S. Kookana, D.P. Oliver, S. Rogers, M.J. Mclaughlin. Contaminants and the soil Environment in the Australia - Pacific Region. Kluwer academic pulicshers. Dordrecht/ Boston/ London, 1995. 9. 6 - 9 December 1992 Karlsruhe, Federal Republic of Germany. Soil decontamination Using biological Processes, 1994. 10. J.P. Vernet. Heavy metal in the Environment. University of Geneva, Versoix, Switzerland, 1995. 1
2. 2 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí 11. W. Salomons and P. Mader. Heavy Metals. Germany, 1995. 2. §iÒu kiÖn tiªn quyÕt Sinh viªn ph¶i cã nh÷ng kiÕn thøc c¬ së cña c¸c m«n häc: Thæ nh•ìng vµ M«i tr•êng ®Êt, ¤ nhiÔm m«i tr•êng vµ Hãa m«i tr•êng. 3. Tãm t¾t néi dung Ch•¬ng tr×nh giíi thiÖu nguån gèc c¸c chÊt g©y « nhiÔm trong ®Êt bao gåm: nguån gèc tù nhiªn vµ nh©n t¹o nh•: ho¹t ®éng c«ng nghiÖp, n«ng nghiÖp, giao th«ng, ; c¸c chÊt g©y « nhiÔm chÝnh lµ c¸c chÊt v« c¬ vµ h÷u c¬; t¸c ®éng gi÷a c¸c chÊt g©y « nhiÔm vµ dung dÞch ®Êt; sù chuyÓn ho¸ c¸c chÊt « nhiÔm trong ®Êt; ®¸nh gi¸ rñi ro m«i tr•êng ®Êt. Ch•¬ng 1. Nguån gèc c¸c chÊt g©y « nhiÔm ®Êt 1.1. Kh¸i niÖm « nhiÔm ®Êt Theo ®Þnh nghÜa cña tæ chøc Y tÕ thÕ giíi (WHO) th× "¤ nhiÔm m«i tr•êng lµ sù ®•a vµo m«i tr•êng c¸c chÊt th¶i nguy h¹i hoÆc n¨ng l•îng ®Õn møc ¶nh h•ëng tiªu cùc ®Õn ®êi sèng sinh vËt, søc kháe con ng•êi hoÆc lµm suy tho¸i chÊt l•îng m«i tr•êng". V× vËy: ¤ nhiÔm m«i tr•êng ®Êt ®•îc xem lµ tÊt c¶ c¸c hiÖn t•îng lµm nhiÔm bÈn m«i tr•êng ®Êt bëi c¸c chÊt g©y « nhiÔm, g©y ¶nh h•ëng ®Õn ®êi sèng cña sinh vËt vµ con ng•êi. Khi nghiªn cøu vÒ « nhiÔm m«i tr•êng ®Êt chóng ta cÇn ®Æc biÖt quan t©m ®Õn c¸c chÊt « nhiÔm tån t¹i d•íi nhiÒu d¹ng kh¸c nhau nh•: V« c¬, h÷u c¬, hîp chÊt, ®¬n chÊt, ion, d¹ng láng, d¹ng r¾n vµ d¹ng khÝ g©y t¸c dông xÊu ®Õn sù sinh tr•ëng vµ ph¸t triÓn cña sinh vËt trong ®Êt hay c¸c sinh vËt tiÕp xóc víi ®Êt còng nh• sù t•¬ng t¸c gi÷a c¸c chÊt « nhiÔm kh¸c nhau víi c¸c pha cña ®Êt. 2
3. 3 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí §Êt ®•îc h×nh thµnh do t¸c ®éng 5 yÕu tè KhÝ 25% V« c¬ 45% chÝnh: §¸ mÑ (P), sinh vËt (O), khÝ hËu (C), ®Þa h×nh (R), thêi gian (t) vµ thªm t¸c ®éng cña con ng•êi (H). S = f(P, O, C, R, H)t C¸c lo¹i ®Êt th•êng kh¸c nhau vÒ thµnh Láng 25% H÷u c¬ 5% phÇn vµ tÝnh chÊt do trong qu¸ tr×nh h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn chÞu t¸c ®éng cña nhiÒu yÕu tè nªn b¶n th©n nã lµ mét dÞ thÓ, gåm: thÓ r¾n; thÓ láng; thÓ khÝ vµ c¸c sinh vËt C¸c thµnh phÇn cña cïng c¸c tµn d• cña chóng (phÇn h÷u c¬ m«i tr•êng ®Êt lu«n cña ®Êt). Nh• vËy, vÒ b¶n chÊt ®Êt lµ mét lu«n t•¬ng t¸c víi hçn hîp thÓ vËt liÖu t¹o nªn mét m«i tr•êng t¬i xèp. §é xèp cña ®Êt chñ yÕu nhau rÊt phøc t¹p. ®•îc x¸c ®Þnh bëi c¸c hîp phÇn: Kho¸ng, h÷u c¬ vµ thÓ láng. Kh¶ n¨ng ph¶n øng gi÷a pha r¾n vµ pha láng ¶nh h•ëng rÊt lín ®Õn tÝnh bÒn v÷ng vµ æn ®Þnh cña m«i tr•êng xèp, ®Æc biÖt lµ khi cã sù t•¬ng t¸c cña c¸c chÊt « nhiÔm. M«i tr•êng ®Êt + Pha r¾n Pha r¾n ®Êt lµ mét hçn thÓ, nã ®•îc ®Æc tr•ng bëi nhiÒu cÊu tö nh• c¸c axit h÷u c¬ humic, fulvic, c¸c kho¸ng sÐt, c¸c oxit kim lo¹i vµ c¸c kho¸ng kh¸c, Pha r¾n phô thuéc rÊt nhiÒu vµo thµnh phÇn c¬ giíi, trong ®ã c¸c cÊu tö ®Êt vµ nh÷ng t¸c nh©n g¾n kÕt chi phèi ®Õn tr¹ng th¸i ®oµn l¹p ®Êt vµ t¹o nªn tæ hîp lç hæng ®Êt, c¸c kho¶ng kh«ng khÝ víi kÝch th•íc kh¸c nhau cßn gäi lµ c¸c kho¶ng hæng cña ®Êt. Chøc n¨ng cña c¸c lç hæng vµ ¶nh h•ëng cña kÝch th•íc lç hæng 3
4. 4 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí ®Õn t×nh tr¹ng n•íc vµ c¸c chÊt hoµ tan trong m«i tr•êng ®Êt ®•îc thÓ hiÖn ë b¶ng 1.1 nh• sau: B¶ng 1.1: Ph©n lo¹i chøc n¨ng lç hæng ®Êt (Greenland, 1997) [7] §•êng kÝnh Tªn gäi Chøc n¨ng (m) Lç hæng chuyÓn ®éng (vËn chuyÓn VËn chuyÓn kh«ng khÝ vµ n•íc > 50 c¸c chÊt) L•u gi÷ n•íc chèng l¹i träng Lç hæng tÝch luü 0.5 - 50 lùc vµ tiÕt ra tõ rÔ c©y Lç hæng tµn d• L•u gi÷ vµ khuÕch t¸n c¸c vËt < 0.5 (cßn l¹i) chÊt d¹ng ion trong dung dÞch Kho¶ng hæng liªn T¹o ra c¸c lùc liªn kÕt c¸c h¹t < 0.05 kÕt ®Êt l¹i víi nhau Sù t¸c ®éng t•¬ng hç gi÷a c¸c cÊu tö kh¸c nhau cña pha r¾n ¶nh h•ëng m¹nh ®Õn ho¹t tÝnh bÒ mÆt h¹t ®Êt. Sù t•¬ng t¸c nµy th•êng x¶y ra m¹nh gi÷a c¸c kho¸ng sÐt vµ chÊt h÷u c¬. + Pha láng Pha láng ®•îc biÕt lµ phÇn dung dÞch ®Êt gåm cã n•íc trong ®Êt vµ c¸c hîp chÊt kh¸c nhau, chñ yÕu c¸c ph¶n øng ho¸ häc trong ®Êt x¶y ra ë pha nµy. Ng•êi ta chia lµm 2 lo¹i: phÇn dung dÞch ®Êt n»m gÇn h¹t ®Êt nhÊt vµ phÇn dung dÞch n»m xa c¸c h¹t ®Êt. C¸c qu¸ tr×nh ho¸ häc x¶y ra ë 2 phÇn dung dÞch nµy kh¸c nhau, thÓ hiÖn nh•: T¹i phÇn n»m gÇn h¹t ®Êt x¶y ra qu¸ tr×nh trao ®æi, hÊp phô, c¸c ph¶n øng liªn kÕt, t¹o phøc, + Pha khÝ Pha khÝ lµ phÇn kh«ng khÝ ®Êt chiÕm phÇn lç hæng kh«ng cã n•íc nªn hµm l•îng kh«ng khÝ phô thuéc vµo tæng ®é hæng vµ ®é Èm ®Êt. Pha khÝ chøa tÊt c¶ c¸c khÝ cã mÆt trong khÝ quyÓn: CO2, NOx, Sù kh¸c nhau c¬ b¶n gi÷a kh«ng khÝ trong ®Êt vµ khÝ quyÓn lµ hµm l•îng c¸c khÝ. ë ®Êt tho¸ng khÝ O2 kho¶ng 4
5. 5 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí 20% (khÝ quyÓn lµ 21%), CO2 kho¶ng 0.1 - 2% (khÝ quyÓn 0.035%) - ®èi víi nh÷ng ®Êt cã ®é Èm cao lªn ®Õn 10 - 15%. + HÖ sinh vËt ®Êt C¸c sinh vËt ®Êt lµ thµnh phÇn quan träng cña m«i tr•êng ®Êt, chóng xóc tiÕn mét c¸ch liªn tôc sù t¸c ®éng t•¬ng hç gi÷a nh÷ng hîp phÇn sèng vµ kh«ng sèng trong ®Êt. C¸c ho¹t ®éng sinh häc trong ®Êt còng lu«n t¸c ®éng ®Õn nh÷ng tÝnh chÊt lý - ho¸, ®Õn pha khÝ, pha láng cña ®Êt. Nh÷ng sinh vËt sèng tù do cña khu hÖ sinh vËt ®Êt bao gåm: vi khuÈn, x¹ khuÈn, nÊm, t¶o vµ hÖ ®éng vËt ®Êt, ngoµi ra cßn cã c¸c virót chØ ph¸t triÓn trong nh÷ng tÕ bµo cña c¸c c¬ thÓ kh¸c, cßn c¸c vi sinh vËt chiÕm phÇn chñ yÕu ë trong ®Êt. C¸c sinh vËt ®Êt ®ãng vai trß quan träng trong c¸c chu tr×nh chuyÓn ho¸ vËt chÊt x¶y ra trong ®Êt. Chóng ph©n huû c¸c chÊt h÷u c¬, chuyÓn ho¸ c¸c chÊt ®éc h¹i lµm s¹ch m«i tr•êng ®Êt. Kh¶ n¨ng tù lµm s¹ch m«i tr•êng ®Êt phô thuéc chñ yÕu vµo thµnh phÇn vµ sè l•îng c¸c nhãm sinh vËt trong ®Êt, ®Æc biÖt lµ khu hÖ vi sinh vËt ®Êt. 1.2. Nguån gèc c¸c chÊt « nhiÔm trong ®Êt M«i tr•êng ®Êt cã thÓ bÞ « nhiÔm do sù lan truyÒn c¸c chÊt « nhiÔm tõ kh«ng khÝ, n•íc bÞ « nhiÔm hay c¸c x¸c h÷u c¬ ®éng thùc vËt tån d• l©u dµi trong ®Êt, lµm cho nång ®é c¸c chÊt t¨ng lªn v•ît qu¸ kh¶ n¨ng chÞu t¶i cña m«i tr•êng g©y « nhiÔm ®Êt. Cã thÓ xem 2 nhãm nguyªn nh©n chÝnh g©y « nhiÔm m«i tr•êng ®Êt: 1.2.1. Nguån gèc tù nhiªn Nh÷ng nguyªn nh©n n»m ngoµi sù can thiÖp cña con ng•êi nh•: + HiÖn t•îng nhiÔm phÌn HiÖn t•îng nhiÔm phÌn do n•íc phÌn tõ c¸c rèn phÌn (trung t©m sinh phÌn) theo dßng n•íc mÆt hoÆc n•íc ngÇm lan truyÒn ®Õn c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau g©y hiÖn t•îng nhiÔm phÌn. C¸c ®Êt nhiÔm phÌn chñ yÕu lµ nhiÔm c¸c chÊt ®éc 2+ 3+ 2+ Fe , Al , SO4 vµ ®ång thêi lµm cho nång ®é cña chóng t¨ng cao trong dung dÞch ®Êt, mËt ®é keo ®Êt t¨ng lªn cao, pH cña m«i tr•êng gi¶m xuèng. HËu qu¶ lµ g©y ngé ®éc cho c©y trång vµ c¸c sinh vËt ®Êt. 5
6. 6 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí + HiÖn t•îng nhiÔm mÆn HiÖn t•îng nhiÔm mÆn g©y ra do muèi trong n•íc biÓn, n•íc triÒu hay tõ + + - 2- c¸c má muèi, trong ®ã cã c¸c chÊt ®éc nh•: Na , K , Cl , SO4 . C¸c chÊt nµy g©y t¸c h¹i ®Õn m«i tr•êng ®Êt do t¸c ®éng cña c¸c ion hoÆc còng cã thÓ g©y h¹i do ¸p suÊt thÈm thÊu, nång ®é muèi cao trong dung dÞch ®Êt ®Õn c¬ thÓ sinh vËt, ®Æc biÖt lµ g©y ®éc sinh lý cho thùc vËt. + Qu¸ tr×nh gl©y ho¸ Qu¸ tr×nh gl©y ho¸ trong m«i tr•êng ®Êt lµ qu¸ tr×nh ph©n gi¶i c¸c hîp chÊt h÷u c¬ trong c¸c ®iÒu kiÖn ngËp n•íc yÕm khÝ, n¬i tÝch luü nhiÒu x¸c chÕt cña c¸c sinh vËt sinh ra nhiÒu chÊt ®éc nh•: CH4, H2S, FeS, NH3, ®ång thêi c¸c s¶n phÈm h÷u c¬ ®•îc ph©n huû dë dang d•íi d¹ng c¸c hîp chÊt mïn ®ãng vai trß gi¸n tiÕp trong viÖc g©y « nhiÔm ®Êt do sù liªn kÕt chÆt chÏ gi÷a chóng víi c¸c hîp phÇn « nhiÔm ®i vµo ®Êt. + C¸c qu¸ tr×nh kh¸c: C¸c qu¸ tr×nh vËn chuyÓn c¸c chÊt « nhiÔm theo dßng n•íc m•a lò, theo giã tõ n¬i nµy ®Õn n¬i kh¸c khi x¶y ra ho¹t ®éng nói löa hay c¸t bay. Ngoµi ra « nhiÔm ®Êt tõ qóa tr×nh tù nhiªn cßn do ®Æc ®iÓm, nguån gèc cña c¸c qu¸ tr×nh ®Þa ho¸. T¸c nh©n g©y « nhiÔm ®Êt chÝnh chñ yÕu lµ c¸c kim lo¹i nÆng. 1.2.2. Nguån gèc nh©n t¹o Chøc n¨ng chøa ®ùng phÕ th¶i lµ mét trong nh÷ng chøc n¨ng quan träng cña m«i tr•êng, trong ®ã ®Êt lµ n¬i chÊp nhËn mét khèi l•îng lín c¸c chÊt th¶i do con ng•êi mang ®Õn. XÐt theo nguån gèc ph¸t sinh th× « nhiÔm m«i tr•êng ®Êt do c¸c nguyªn nh©n chÝnh: - ¤ nhiÔm ®Êt do ho¹t ®éng n«ng nghiÖp - ¤ nhiÔm ®Êt do chÊt th¶i c«ng nghiÖp - ¤ nhiÔm ®Êt do chÊt th¶i sinh ho¹t - ¤ nhiÔm ®Êt do t¸c ®éng cña kh«ng khÝ tõ c¸c khu c«ng nghiÖp, ®« thÞ, c¸c khu vùc ®«ng d©n c• vµ ho¹t ®éng giao th«ng. - ¤ nhiÔm do n•íc th¶i ®o thÞ vµ khu c«ng nghiÖp vµ lµng nghÒ thñ c«ng. 6
7. 7 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí Do nhiÒu t¸c nh©n g©y « nhiÔm cã thÓ cã nguån gèc kh¸c nhau nh•ng l¹i g©y t¸c h¹i nh• nhau, nªn ®Ó thuËn lîi cho c«ng viÖc kh¶o s¸t, ®¸nh gi¸, kh¾c phôc xö lý « nhiÔm, ng•êi ta ph©n lo¹i « nhiÔm ®Êt theo t¸c nh©n g©y « nhiÔm: - ¤ nhiÔm do t¸c nh©n ho¸ häc - ¤ nhiÔm do t¸c nh©n sinh häc - ¤ nhiÔm do t¸c nh©n vËt lý Do sù tån d• qu¸ cao c¸c chÊt « nhiÔm khi sö dông ph©n v« c¬, thuèc trõ s©u, diÖt cá, chÊt th¶i n«ng nghiÖp vµ r¸c th¶i sinh ra tõ qu¸ tr×nh sö dông lµm cho m«i tr•êng ®Êt bÞ « nhiÔm. TÊt c¶ c¸c ho¹t ®éng nµy sÏ ¶nh h•ëng tíi c¶ c¸c ®Æc tÝnh ho¸ häc vµ lý häc cña ®Êt, lµm ®¶o lén c©n b»ng sinh th¸i, lµm « nhiÔm m«i tr•êng ®Êt, lµm mÊt c©n b»ng dinh d•ìng, röa tr«i vµ tho¸i ho¸ ®Êt. A/ C¸c nguån « nhiÔm v« c¬ + + 2+ 2+ - 2- - 2- C¸c muèi v« c¬: Na , K , Ca , Mg , Cl , SO4 , HCO3 , CO3 . 2- 2- C¸c anion: C¸c d¹ng anion chøa S , SO4 , (FeS, ZnS, CrSO4) C¸c ion Cl- hoµ tan m¹nh, ®éc h¹i nh• NaCl, KCl C¸c kim lo¹i nÆng Theo sè liÖu tÝnh to¸n cña FAO (1981), s¶n xuÊt ph©n ho¸ häc trung b×nh t¨ng kho¶ng 2 triÖu tÊn/ n¨m. N¨m 1990, tÝnh trung b×nh trªn thÕ giíi lµ 94,5 kg/ha vµ ViÖt Nam lµ 73,3 kg/ha so víi n¨m 1985 lµ 62,7kg/ha. C¸c lo¹i ph©n ho¸ häc thuéc nhãm chua sinh lý (NH4)2SO4, K2SO4, KCl, super ph«t ph¸t cßn tån d• axit, nÕu bãn liªn tôc mµ kh«ng cã biÖn ph¸p trung hoµ sÏ lµm thay ®æi thµnh phÇn vµ tÝnh chÊt ®Êt, nÕu kh«ng sö dông hîp lý sÏ lµm chua ®Êt, lµm thay ®æi c©n b»ng dinh d•ìng gi÷a ®Êt vµ c©y trång, nghÌo kiÖt c¸c ion baz¬ vµ xuÊt hiÖn nhiÒu ®éc tè ®èi víi c©y trång nh• (Al3+, Fe3+, Mn2+, ) lµm gi¶m ho¹t tÝnh sinh häc cña ®Êt. MÆt kh¸c khi ®Êt ®· b·o hoµ c¸c chÊt, chóng sÏ x©m nhËp vµo nguån n•íc, vµo khÝ quyÓn vµ g©y « nhiÔm m«i tr•êng. HËu qu¶, t×nh tr¹ng chua ho¸ ë tÇng ®Êt canh t¸c lµ phæ biÕn vµ ngµy nay, ngay c¶ nh÷ng n¬i ®Êt ph× nhiªu vµ cã tËp qu¸n th©m canh do sö dông l©u dµi ph©n kho¸ng còng ®· g©y chua ho¸ m«i tr•êng ®Êt. 7
8. 8 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí C¸c chÊt « g©y « nhiÔm v« c¬ chÝnh trong ®Êt do ho¹t ®éng canh t¸c n«ng + - - nghiÖp g©y ra nh•: c¸c d¹ng nit¬ trong ®Êt (N-h÷u c¬, N-v« c¬: NH4 , NO3 , NO2 ). Ng•êi ta •íc tÝnh chØ cã 50% nit¬ bãn vµo ®Êt ®•îc c©y trång sö dông, - l•îng cßn l¹i lµ nguån g©y « nhiÔm m«i tr•êng ®Êt. NO3 víi c¸c ®Æc tÝnh dÔ bÞ röa tr«i xuèng tÇng n•íc ngÇm vµ kh¶ n¨ng tÝch luü víi hµm l•îng cao vµo trong - c¸c n«ng s¶n, NO3 ®Æc biÖt nguy hiÓm, nã cã thÓ ¶nh h•ëng ®èi víi nh÷ng trÎ em tõ 3-6 th¸ng tuæi, lµm t¨ng hµm l•îng methaemoglobin lµm gi¶m sù liªn kÕt oxy vµ vËn chuyÓn oxy trong c¬ thÓ g©y bÖnh trÎ xanh ë trÎ em vµ víi ë ng•êi - lín tuæi th× g©y bÖnh ung th• d¹ dµy. Khi hµm l•îng NO3 n•íc uèng lµ 40 - 100 - mgN-NO3 /l ®•îc xem lµ g©y nguy h¹i cho ch¨n nu«i. Ph«t pho trong ®Êt th•êng tån t¹i ë d¹ng P-v« c¬ vµ P- h÷u c¬ (P-h÷u c¬ trong ®Êt chiÕm tõ 5 - 90% tæng sè trong ®Êt). Phèt pho chñ yÕu ë d¹ng P-Ca, P- Al, P-Fe phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn pH cña m«i tr•êng ®Êt. D¹ng hoµ tan tån t¹i - 2- 3- trong dung dÞch ®Êt: H2PO4 > HPO4 > PO4 . Phèt pho tæng sè trong ®Êt dao ®éng tõ 0,1 ®Õn 0,8 g/kg ®Êt, kh¶ n¨ng hoµ tan trong n•íc kÐm, th•êng chØ tõ 0,001 - 0,1 mgP/lit dung dÞch ®Êt. Ph«t pho ®•îc xem lµ nguyªn tè kh«ng g©y ®éc trùc tiÕp ®èi víi ng•êi vµ ®éng vËt. Nh•ng trong ho¹t ®éng canh t¸c n«ng nghiÖp ®· g©y ra mét hËu qu¶ gi¸n tiÕp, ®ã lµ lµm gia t¨ng hµm l•îng P trong n•íc, g©y hiÖn t•îng phó d•ìng nguån n•íc, lµm t¨ng sù ph¸t triÓn cña t¶o, thùc vËt thuû sinh, g©y thiÕu hôt oxy trong n•íc. B/ Nguån g©y « nhiÔm sinh häc Nh÷ng t¸c nh©n sinh häc cã thÓ lµm « nhiÔm ®Êt, g©y ra c¸c bÖnh ë ng•êi vµ ®éng vËt nh• trùc khuÈn lþ, th•¬ng hµn, amip, ký sinh trïng (giun,s¸n, ). Sù « nhiÔm nµy do nh÷ng ph•¬ng ph¸p ®æ bá c¸c chÊt th¶i mÊt vÖ sinh hoÆc sö dông ph©n b¾c t•¬i, bïn ao t•¬i, bïn kªnh dÉn chÊt th¶i sinh ho¹t bãn trùc tiÕp vµo ®Êt. ë n•íc ta, do tËp qu¸n sö dông ph©n b¾c vµ ph©n chuång t•¬i trong canh t¸c n«ng nghiÖp cßn phæ biÕn. HiÖn nay, tËp qu¸n sö dông ph©n b¾c t•¬i theo c¸c h×nh thøc sau: 8
9. 9 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí - 50% l•îng ph©n b¾c trén tro bÕp ®Ó bãn lãt, 10% l•îng ph©n b¾c ®•îc pha lo·ng b»ng n•íc ®Ó t•íi cho c©y trång (rau, lóa). - 40% ph©n b¾c trén tro bÕp céng v«i bét vµ ñ trong kho¶ng 10 - 14 ngµy, sau ®ã bãn cho c©y trång. C¸ch bãn ph©n t•¬i nµy ®· g©y « nhiÔm sinh häc nghiªm träng cho m«i tr•êng ®Êt, kh«ng khÝ vµ n•íc. ChØ tÝnh riªng thµnh phè Hµ Néi, hµng n¨m l•îng ph©n b¾c th¶i ra kho¶ng 550.000 tÊn, trong ®ã 2/3 l•îng ph©n ®ã ®•îc dïng ®Ó bãn cho c©y trång, g©y « nhiÔm m«i tr•êng ®Êt vµ n«ng s¶n. VÝ dô, ë huyÖn Tõ Liªm nhiÒu hé n«ng d©n ®· dïng ph©n b¾c víi liÒu l•îng tõ 7 ®Õn 12 tÊn hoµ víi n•íc t•íi cho 1 ha, do vËy khi kh¶o s¸t trong 1 lit m•¬ng m¸ng khu trång rau cã tíi 360 CFU E.coli, n•íc giÕng c«ng céng lµ 20, cßn trong ®Êt lªn tíi 2.105 CFU/100 g ®Êt. V× thÕ, khi ®iÒu tra søc khoÎ ng•êi trång rau th•êng xuyªn sö dông ph©n b¾c t•¬i cã tíi 60% sè ng•êi tiÕp xóc víi ph©n b¾c tõ 5 - 20 n¨m; 26,7% tiÕp xóc trªn 20 n¨m vµ lµm cho 53,3% sè ng•êi ®•îc ®iÒu tra cã triÖu trøng thiÕu m¸u vµ 60% sè ng•êi bÞ m¾c bÖnh ngoµi da. C/ ¤ nhiÔm ®Êt do nhãm t¸c nh©n vËt lý Nguån g©y « nhiÔm nhiÖt trong ®Êt do sù th¶i bá n•íc lµm m¸t cña c¸c thiÕt bÞ nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn, nhµ m¸y ®iÖn nguyªn tö vµ c¸c nhµ m¸y c¬ khÝ. N•íc lµm m¸t khi th¶i vµo ®Êt cã thÓ lµm cho nhiÖt ®é cña ®Êt t¨ng lªn tõ 5 - 150C g©y ¶nh h•ëng ®Õn m«i tr•êng ®Êt, ®Æc biÖt lµ lµm huû ho¹i nhiÒu vi sinh vËt cã Ých trong ®Êt. Khi c¸c sinh vËt ®Êt chÕt ®i, ®Ó l¹i mét l•îng tån d• c¸c chÊt th¶i h÷u c¬ lín lµ nguyªn nh©n g©y ra c¸c nguån « nhiÔm gi¸n tiÕp kh¸c trong ®Êt. VÝ dô, khi hµm l•îng c¸c axit mïn cao ë trong ®Êt bÞ « nhiÔm kim lo¹i nÆng hay thuèc BVTV sÏ gãp phÇn lµm t¨ng tÝnh bÒn v÷ng cña c¸c chÊt « nhiÔm nµy trong ®Êt. Nguån g©y « nhiÔm ®Êt bëi c¸c chÊt phãng x¹ do c¸c phÕ th¶i tõ c¸c trung t©m nghiªn cøu phãng x¹, nhµ m¸y ®iÖn nguyªn tö vµ c¸c bÖnh viÖn cã dïng c¸c chÊt phãng x¹ vµ nh÷ng vô thö vò khÝ h¹t nh©n. Ng•êi ta thÊy r»ng, sau mçi vô thö vò khÝ h¹t nh©n th× chÊt phãng x¹ trong ®Êt t¨ng lªn gÊp 10 lÇn. C¸c chÊt nµy 9
10. 10 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí sau khi x©m nhËp vµo ®Êt ®· ®i theo chu tr×nh dinh d•ìng tíi c©y trång, ®éng vËt vµ con ng•êi lµm thay ®æi cÊu tróc tÕ bµo, g©y ra nh÷ng bÖnh di truyÒn. 1.2.3. C¸c t¸c nh©n g©y « nhiÔm chÝnh 1.2.3.1. ¤ nhiÔm do sö dông c¸c ho¸ chÊt b¶o vÖ thùc vËt TÝnh ®éc h¹i cña c¸c chÊt h÷u c¬ do cÊu tróc ®iÖn tö, kh¶ n¨ng hoµ tan trong n•íc vµ kh¶ n¨ng bay h¬i lµ rÊt quan träng. Kh¶ n¨ng ion ho¸ lµ lý do tr•íc hÕt gi¶i thÝch t¹i sao t•¬ng t¸c ho¸ häc cña c¸c chÊt h÷u c¬ ®éc h¹i l¹i phô thuéc nhiÒu vµo pH. Víi c¸c chÊt h÷u c¬ kh«ng cã kh¶ n¨ng ion ho¸ lµ rÊt quan träng, cã liªn quan chÆt ®Õn ®Æc tÝnh hÊp phô cña ®Êt. Ngoµi ra, c¸c ®Æc ®iÓm nh•: h×nh d¹ng, kÝch th•íc, kh¶ n¨ng ®«ng tô, ph©n cùc, tÝnh axit hay bay h¬i còng cã ý nghÜa quan träng. A/ Giíi thiÖu vÒ thuèc b¶o vÖ thùc vËt Thuèc b¶o thùc vËt: lµ nh÷ng chÊt hoÆc hîp chÊt ®•îc dïng ®Ó phßng chèng, diÖt trõ, xua ®uæi hoÆc gi¶m nhÑ do dÞch h¹i g©y ra cho c©y trång (U.S.EPA). Cã nhiÒu c¸ch ®Ó ph©n lo¹i thuèc BVTV: cã thÓ ph©n lo¹i thuèc theo ®èi t•îng phßng trõ, theo c¬ chÕ t¸c ®éng, theo møc ®é ®éc h¹i, Theo ®èi t•îng phßng trõ, thuèc BVTV ®•îc ph©n chia thµnh c¸c nhãm chÝnh sau: Thuèc trõ nhÖn Thuèc trõ èc Thuèc trõ nÊm bÖnh Thuèc trõ chuét Thuèc trõ cá Thuèc trõ s©u Thuèc trõ tuyÕn trïng, 10
11. 11 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí Trong mçi lo¹i trªn, cã thÓ l¹i ®•îc ph©n chia theo c¸c c¸ch kh¸c nhau. VÝ dô nh• thuèc trõ s©u cã thÓ ®•îc ph©n chia theo b¶n chÊt ho¸ häc thµnh c¸c nhãm: clo h÷u c¬, l©n h÷u c¬, cacbarmat, c¸c nhãm trõ s©u thÕ hÖ míi, Theo c¬ chÕ t¸c ®éng, cã thÓ ph©n chia thµnh c¸c lo¹i sau: Thuèc g©y ®éc tiÕp xóc Thuèc g©y ®éc vÞ ®éc Thuèc néi hÊp, thÊm s©u Nhãm thuèc x«ng h¬i Ph©n lo¹i theo ®é ®éc (WHO), thuèc BVTV ®•îc ph©n lo¹i thµnh c¸c nhãm vµ ký hiÖu sau: Nhãm Ia: §éc m¹nh “rÊt ®éc”, ch÷ ®en nÒn ®á Nhãm Ib: §éc “®éc”, ch÷ ®en nÒn ®á Nhãm II: §éc trung b×nh “cã h¹i”, ch÷ ®en nÒn vµng Nhãm III: §éc Ýt “chó ý”, ch÷ ®en nÒn xanh Nhãm IV: NÒn xanh l¸ c©y Thuèc b¶o vÖ thùc vËt cã c¸c ®Æc tr•ng: C¸c ho¸ chÊt b¶o vÖ thùc vËt (BVTV), chñ yÕu lµ c¸c ph©n tö h÷u c¬ nhá, ®•îc ¸p dông réng r·i b»ng h×nh thøc phun trªn l¸ hoÆc r¬i xuèng trùc tiÕp xuèng ®Êt nªn chóng ®•îc coi lµ nguån g©y « nhiÔm diÖn trong ®Êt. C¸c HCBVTV th•êng lµ c¸c ho¸ chÊt ®éc, kh¶ n¨ng tån d• l©u trong ®Êt, t¸c ®éng tíi m«i tr•êng ®Êt, sau ®ã ®Õn s¶n phÈm n«ng nghiÖp, ®Õn ®éng vËt vµ ng•êi theo kiÓu tÝch tô, ¨n s©u, bµo mßn. Do viÖc sö dông vµ b¶o qu¶n c¸c thuèc b¶o vÖ thùc vËt kh«ng ®óng quy ®Þnh nªn ®· g©y c¸c hËu qu¶ « nhiÔm m«i tr•êng ®Êt, n•íc, kh«ng khÝ vµ g©y nhiÒu hËu qu¶ nghiªm träng. Nh• vËy, t¸c ®éng cña thuèc BVTV rÊt ©m thÇm, cã tÝnh chÊt ¨n s©u, bµo mßn vµ khi ph¸t hiÖn ë ng•êi rÊt khã cøu ch÷a (h×nh 1.1) 11
12. 12 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí H×nh 1.1. D• l•îng thuèc trõ s©u vµ trõ cá theo thêi gian [4] NÕu dïng nhiÒu lÇn mét lo¹i thuèc th× c«n trïng vµ s©u h¹i sÏ t¹o ra søc ®Ò kh¸ng tr¬ dÇn víi thuèc, lµm xuÊt hiÖn nh÷ng lo¹i ký sinh trïng míi, buéc chóng ta ph¶i dïng nh÷ng loµi thuèc ®Æc hiÖu míi, sè lÇn phun nhiÒu h¬n vµ m«i tr•êng cµng trë nªn « nhiÔm. T¸c ®éng cña thuèc BVTV ®Õn Sinh th¸i - M«i tr•êng ë trong ®Êt, thuèc BVTV sÏ biÕn ®æi vµ ph©n t¸n theo nhiÒu con ®•êng kh¸c nhau. Nã cã thÓ tÝch luü kh«ng nh÷ng trong ®Êt, mµ c¶ trong n•íc bÒ mÆt, n•íc ngÇm, mµ thËm chÝ trong c¶ c¸c cÆn l¾ng vµ kh«ng khÝ. Kh«ng khÝ Thuèc Sö dông §Êt Sö dông BVTV Sö dông Thùc vËt KiÓm so¸t ChÊt g©y Vect¬ sö Tån d• « nhiÔm dông Thùc phÈm N•íc §éng vËt Ng•êi H×nh 1.2. T¸c ®éng cña thuèc BVTV ®Õn m«i tr•êng (Richardson, M.L,1979)[4] T¸c ®éng cña thuèc BVTV ®Õn søc khoÎ con ng•êi: 12
13. 13 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí C¸c yÕu tè quyÕt ®Þnh møc ®é ®éc h¹i cña thuèc BVTV phô thuéc vµo møc ®é ®éc h¹i cña thuèc, tÝnh mÉn c¶m cña tõng ng•êi, thêi gian tiÕp xóc vµ con ®•êng x©m nhËp vµo c¬ thÓ. Cã 3 con ®•êng x©m nhËp vµo c¬ thÓ ng•êi: §•êng h« hÊp: Khi hÝt thë thuèc d•íi d¹ng khÝ, h¬i hay bôi. HÊp thô qua da: Khi thuèc dÝnh vµo da. §•êng tiªu ho¸: Do ¨n, uèng ph¶i thøc ¨n nhiÔm thuèc hoÆc sö dông nh÷ng dông cô ¨n bÞ nhiÔm thuèc. B/ T×nh h×nh sö dông ho¸ chÊt b¶o vÖ thùc vËt ë ViÖt Nam §Êt n«ng nghiÖp ë ViÖt Nam ®•îc chia thµnh 8 vïng sinh th¸i víi c¸c diÖn tÝch trång lóa, mµu l•¬ng thùc, rau mÇu, c©y c«ng nghiÖp ng¾n ngµy vµ c©y c«ng nghiÖp dµi ngµy. Mçi mét tiÓu vïng sinh th¸i cã c¸c ®Æc tr•ng riªng vÒ c¸c ®iÒu kiÖn khÝ hËu, kiÓu ®Êt, kiÓu th¶m phñ thùc vËt, ph•¬ng thøc canh t¸c còng nh• tr×nh ®é hiÓu biÕt cña tõng ®èi t•îng sö dông thuèc BVTV. ViÖc sö dông thuèc (ho¸ chÊt b¶o vÖ thùc vËt - HCBVTV) ë n•íc ta tËp trung ë 3 nhãm chÝnh: - Nhãm clo h÷u c¬ cã thêi gian b¸n ph©n huû trong m«i tr•êng tù nhiªn ®Õn 20 n¨m, chóng sÏ ®•îc tÝch luü l¹i trong c¸c c¬ thÓ sinh vËt mµ kh«ng hoÆc Ýt bÞ bµi tiÕt ra ngoµi. - Nhãm l©n h÷u c¬ cã thêi gian b¸n ph©n huû trong m«i tr•êng tù nhiªn nhanh h¬n nhãm clo h÷u c¬, hiÖn ®ang ®•îc sö dông kh¸ réng r·i ë n•íc ta. - Nhãm cacbamat, ho¸ chÊt thuéc nhãm nµy th•êng Ýt bÒn v÷ng trong m«t tr•êng tù nhiªn nh•ng l¹i cã ®éc tÝnh rÊt cao víi ng•êi vµ ®éng vËt. Trong c¶ n•íc, b×nh qu©n tõ n¨m 1976 - 1980 ®· sö dông thuèc BVTV lµ 5100 tÊn/n¨m; tõ n¨m 1981 - 1985 b×nh qu©n lµ 3.920 tÊn/n¨m. Trong nh÷ng n¨m 1990, l•îng thuèc thµnh phÈm tiªu thô ë n•íc ta lµ kho¶ng 4 000 tÊn ho¹t chÊt (t•¬ng ®•¬ng víi 13 000 - 15 000 tÊn thµnh phÈm). Giai ®o¹n nµy, møc ®é sö dông HCBVTV cßn rÊt thÊp, chØ vµo kho¶ng 0.3 - 0.4 kg a.i/ha, chñng lo¹i thuèc chñ yÕu lµ nhãm clo h÷u c¬ vµ l©n h÷u c¬ (chiÕm 56%). N¨m 1999, sè l•îng thuèc BVTV ®¹t 33.715 tÊn t•¬ng ®•¬ng víi 158.7 triÖu USD, sè tiÒn ®Çu t• cho thuèc b¶o vÖ thùc vËt lµ 15,11 USD/ha. 13
14. 14 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí TÝnh trung b×nh ®Õn thêi ®iÓm hiÖn nay, hµng n¨m n•íc ta ®· sö dông kho¶ng 15.000 ®Õn 25.000 tÊn thuèc BVTV vµ thuèc trõ dÞch h¹i, tû lÖ sö dông b×nh qu©n trªn 1ha gieo trång lµ 0,4 - 0,5 kg.a.i/ha. KÕt qu¶ ®iÒu tra cho thÊy, thuèc BVTV sö dông chñ yÕu cho c©y lóa (chiÕm 70%, l•îng thuèc trõ s©u 82%, thuèc trõ bÖnh h¹i c©y trång vµ thuèc trõ cá 89%). Khèi l•îng thuèc BVTV ®•îc sö dông trªn c©y lóa ®•îc tr×nh bµy ë b¶ng 1.2 nh• sau: Khèi l•îng thuèc BVTV sö dông (kg thµnh phÈm/ha/n¨m) T Thuèc trõ Khu vùc T Tæng Thuèc trõ bÖnh Thuèc trõ sè s©u h¹i c©y cá trång MiÒn nói 1 0,23 0,20 0,03 - phÝa B¾c 2 Trung du 0,65 0,54 0,11 - 3 §BSH 1,15 0,32 0,67 0,11 4 Khu 4 cò 0,97 0,41 0,44 0,12 5 MiÒn trung 2,74 1,14 0,65 0,95 6 Nam Bé 2,66 1,42 0,49 0,35 B¶ng 1.2: Khèi l•îng thuèc BVTV sö dông trªn c©y lóa n¨m 1998 [4] (Nguån: Landell Mills Market. Ltd) Tõ b¶ng trªn cho thÊy, ë khu vùc Trung du vµ MiÒn nói phÝa B¾c, thuèc trõ cá hÇu nh• Ýt ®•îc sö dông, thuèc trõ s©u, thuèc trõ bÖnh h¹i c©y trång ®•îc sö dông còng ë møc thÊp. Khu vùc §BSH lµ mét trong 3 khu vùc sö dông ho¸ chÊt n«ng nghiÖp cao nhÊt, gåm tÊt c¶ c¸c nhãm thuèc, kÓ c¶ thuèc trõ cá. C¬ cÊu c¸c lo¹i thuèc BVTV ë ViÖt Nam còng gièng nh• mét sè n•íc Nam ¸: sè l•îng thuèc trõ s©u ®•îc tiªu thô cao h¬n thuèc trõ bÖnh vµ thuèc trõ cá. Tuy nhiªn nh÷ng n¨m gÇn ®©y, sè l•îng thuèc trõ cá ®•îc ®¨ng ký t¨ng lªn 5,6 lÇn trong khi ®ã thuèc trõ s©u trõ bÖnh chØ t¨ng 2,6 lÇn. §iÒu nµy chøng tá ®ang cã sù thay ®æi ®¸ng kÓ trong c¬ cÊu sö dông thuèc BVTV ë n•íc ta vµ phï hîp víi xu h•íng t¨ng c•êng thuèc trõ cá trªn thÕ giíi. C/ ¤ nhiÔm m«i tr•êng ®Êt do sö dông thuèc BVTV ë ViÖt Nam 14
15. 15 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí C¸c lo¹i ho¸ chÊt nµy ®· vµ ®ang lµ nh÷ng nguyªn nh©n ®ãng gãp vµo viÖc lµm gi¶m sè l•îng nhiÒu loµi vi sinh vËt cã Ých, lµm gi¶m tÝnh ®a d¹ng sinh häc cña hÖ sinh th¸i ®Êt. L•îng thuèc BVTV tån d• trong ®Êt g©y h¹i ®Õn c¸c vi sinh vËt ®Êt lµm nhiÖm vô ph©n huû, chuyÓn ho¸ c¸c chÊt h÷u c¬ thµnh c¸c kho¸ng chÊt ®¬n gi¶n h¬n cÇn cho dinh d•ìng c©y trång. §iÒu nµy ®· g©y t¸c ®éng gi¸n tiÕp ®Õn ®é ph× cña ®Êt, t¸c ®éng tiªu cùc tíi dinh d•ìng c©y trång. C¸ biÖt ë vïng trång rau §µ L¹t ®· sö dông 5,1 - 13,5 kg.a.i/ha. Vïng trång rau Mai DÞch, T©y Tùu (huyÖn Tõ Liªm) trong mçi vô rau phun trung b×nh 28 ®Õn 30 lÇn. Vïng trång lóa ®ång b»ng s«ng Hång mçi vô phun tõ 1 ®Õn 3 lÇn, vïng ®ång b»ng s«ng Cöu Long tõ 2 ®Õn 5 lÇn. Theo c¸c nghiªn cøu kh¶o s¸t th× nh÷ng vïng ven c¸c néi thµnh (nh• §«ng Anh, Thanh Tr×, Tõ Liªm - Hµ Néi) víi møc ®é th©m canh cao th× ®Êt ®Òu bÞ « nhiÔm c¸c thuèc BVTV. Theo Ph¹m B×nh QuyÒn (1995), ë tr¹i rau H÷u NghÞ (Gia L©m) víi diÖn tÝch ®Êt canh t¸c lµ 58 ha hµng n¨m ®· sö dông mét l•îng thuèc rÊt lín phun cho ®ång ruéng. TÝnh b×nh qu©n n¨m 1989 ®· sö dông 36.7 kg thuèc c¸c lo¹i cho 1 ha ®Êt canh t¸c. §©y lµ con sè b¸o ®éng v× ë NhËt B¶n quy ®Þnh ng•ìng tèi ®a lµ 20 kg/ha. KÕt qu¶ ph©n tÝch 17 mÉu ®Êt ®Ó x¸c ®Þnh tån d• HCBVTV gåm c¸c chñng lo¹i DDT, metylparathion, lindan, monitor trong c¸c mÉu ®Êt trång rau ë Hµ Néi cho thÊy, chØ cã 5 mÉu ®Êt lµ kh«ng ph¸t hiÖn thÊy d• l•îng, cßn 17 mÉu ®Òu cã Ýt nhÊt 1 chÊt chiÕm tØ lÖ 70% (trong ®ã 6 mÉu gåm 2 mÉu ë Thanh Tr×, 4 mÉu ë §«ng Anh lµ 35% cã ph¸t hiÖn thÊy DDT v•ît qu¸ ng•ìng cho phÐp). Theo NguyÔn Ph•íc T•¬ng (1999), n«ng d©n trång hµnh ë ThuËn H¶i (cò) ®· phun thuèc trõ s©u 90 lÇn/vô, ë x· VÜnh Long, BÕn H¶i, Qu¶ng TrÞ ®Êt ®· bÞ « nhiÔm thuèc trõ s©u. TÝnh ®Õn thêi nµy khoai sä trång trªn ®Êt ®ã vÉn cßn chøa 5,5 mg DDT; 0,25 mg 666; 4,1 mg Wofatox/kg khoai sä. 15
16. 16 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí C¸c thuèc trõ s©u bao gåm c¸c hîp chÊt v« c¬, h÷u c¬, c¸c vi sinh vËt g©y h¹i cho c«n trïng vµ nh÷ng s¶n phÈm cña chóng cã thÓ giÕt chÕt ®•îc c¸c c«n trïng g©y h¹i. Thuèc trõ s©u x©m nhËp vµo c¬ thÓ c«n trïng b»ng nhiÒu con ®•êng tiÕp xóc, vÞ ®éc, x«ng h¬i, thÊm s©u khi c¸c chÊt ®éc ®•îc dïng ®Ó phun lªn c©y, xö lý ®Êt, xö lý gièng, lµm b¶ ®éc, v.v C¸c thuèc trõ s©u v« c¬: Tõ cuèi thÕ kû 19 ®Õn nh÷ng n¨m 40 cña thÓ kû 20, thuèc trõ s©u v« c¬ chiÕm vÞ trÝ chñ yÕu trong viÖc phßng trõ s©u h¹i. §Æc ®iÓm chung cña nhãm thuèc nµy lµ: - Lµ c¸c lo¹i thuèc trõ s©u cã t¸c ®éng vÞ ®éc, g©y chÕt nhanh cho s©u h¹i - Cã kh¶ n¨ng tån d• trong m«i tr•êng l©u vµ g©y h¹i cho thùc vËt Trong nöa ®Çu thÓ kû nµy ë Mü vµ c¸c n•íc Ch©u ¢u ®· dïng c¸c hîp chÊt Asen v« c¬ trong nhiÒu n¨m phun lªn c©y b«ng, c©y cam ®Ó trõ s©u, do vËy l•îng As ë trong ®Êt tÝch luü ®Õn møc ®¸ng kinh ng¹c: 1500kgAs trioxit/ha. L•îng chÊt ®éc lín nµy ®· lµm cho c©y trång sinh tr•ëng vµ ph¸t triÓn xÊu, gi¶m s¶n l•îng, g©y chÕt c©y. Do l•îng As cã trong n«ng s¶n lín nªn ®· kh«ng tiªu thô ®•îc n«ng s¶n. §Ó kh¾c phôc ng•êi ta ®· trång c©y ng¾n ngµy kh¸c nh• c©y l•¬ng thùc, thùc phÈm, c©y thøc ¨n gia sóc nh•ng còng thÊt b¹i. ThiÖt h¹i nµy ®· g©y tæn thÊt rÊt lín cho nÒn kinh tÕ ë c¸c n•íc nãi trªn. §Êt canh t¸c còng cã thÓ bÞ « nhiÔm thuû ng©n, c¸c nguån quan träng nhÊt lµ sö dông c¸c hîp chÊt h÷u c¬ thuû ng©n ®Ó xö lý h¹t gièng, kiÓm so¸t c¸c bÖnh do nÊm ë líp cá hay sù ph¸ ho¹i cá d¹i. Sù sö dông c¸c hîp chÊt ankyl thuû ng©n nh• metyl thuû ng©n lµ mét mèi nguy h¹i ®iÓn h×nh do thuû ng©n ë d¹ng nµy rÊt ®éc vµ dÔ bÞ ®ång ho¸ bëi c¸c con thó tõ thøc ¨n cña chóng. ViÖc sö dông thuû ng©n trong xö lý c¸c h¹t gièng ®· bÞ cÊm ë c¸c n•íc c«ng nghiÖp tõ nh÷ng n¨m 60 nh•ng sau ®ã mét sè n•íc Ir¾c 1960 ®· x¶y ra vô ngé ®éc víi kho¶ng 6500 ng•êi trong ®ã cã 5000 ng•êi bÞ chÕt. C¸c thuèc trõ s©u tæng hîp h÷u c¬: HÇu hÕt c¸c thuèc trõ s©u ®•îc dïng hiÖn nay lµ c¸c thuèc tæng hîp h÷u c¬, mµ quan träng nhÊt lµ 4 nhãm: clo h÷u c¬, l©n h÷u c¬, cacbamat vµ pyrethroit. Qu¸ tr×nh sö dông c¸c thuèc trõ s©u h÷u c¬ cã thÓ chia ra lµm 3 giai ®o¹n chÝnh: 1. 1945-1959, chñ yÕu lµ dïng thuèc trõ s©u c¬ clo. Thuèc l©n h÷u c¬ vµ cacbamat ra ®êi nh•ng ch•a ®•îc dïng nhiÒu. 2. 1969-1974, sö dông nhiÒu thuèc trõ s©u l©n h÷u c¬ vµ thuèc trõ s©u cacbamat, gi¶m sù sö dông thuèc trõ s©u c¬ clo. 3. Tõ 1975 ®Õn nay, chñ yÕu lµ sö dông thuèc trõ s©u cacbamat, l©n h÷u c¬ vµ pyrethroit. Thuèc clo h÷u c¬ bÞ thu hÑp ph¹m vi, sè l•îng vµ chñng lo¹i sö dông, nhiÒu thuèc clo h÷u c¬ ®· bÞ cÊm. C¸c ph©n tö h÷u c¬ kh«ng ion ho¸: Nhãm nµy bao gåm c¸c hîp chÊt h÷u c¬ hÇu nh• kh«ng bÞ ph©n ly trong dung dÞch. Nhãm nµy gåm hµng tr¨m chÊt kh¸c nhau lµ dÉn xuÊt cña hydrocacbon cã g¾n clo (c¬ clo), g¾n photpho (c¬ photpho), cacbamat, ure, anilin, amide, nezonitrile. Sù kh¸c biÖt cña c¸c chÊt thuéc nhãm nµy lµ kh¶ n¨ng hÊp phô cña nã bëi c¸c keo h÷u c¬. Ghi chó: PhÇn ®ãng khung nµy dïng ®Ó tham kh¶o thªm. 16
17. 17 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí Thuèc trõ s©u clo h÷u c¬: C«ng thøc tæng qu¸t cña thuèc trõ s©u c¬ clo nh• sau: §¹i diÖn cho nhãm clo h÷u c¬ lµ DDT vµ nh÷ng hîp chÊt cña DDT, 666, Lindan, aldrin, diedrin; cã kh¶ n¨ng tån t¹i bÒn v÷ng trong ®Êt, cã kh¶ n¨ng hoµ tan chËm trong n•íc (trõ lindan), DDT, Endrin, diedrin vµ aldrin cã kh¶ n¨ng hoµ tan lín vµ cã kh¶ n¨ng di ®éng chËm trong ®Êt. Kh¶ n¨ng bay h¬i cña nhãm c¬ clo lµ rÊt thÊp. §é bÒn v÷ng cña nhãm c¬ clo cao h¬n rÊt nhiÒu so víi nhãm c¬ photpho, nh•ng tÝnh ®éc cña nhãm c¬ photpho l¹i cao h¬n rÊt nhiÒu so víi nhãm c¬ clo. Thuèc trõ s©u l©n h÷u c¬: C¸c chÊt c¬ photpho cã c«ng thøc tæng qu¸t nh• sau: Trong ®ã, R lµ nhãm ankyl. C¸c chÊt este lµ bÒn v÷ng trong m«i tr•êng trung tÝnh hoÆc axit nh•ng kh«ng bÒn v÷ng trong m«i tr•êng kiÒm do bÞ qu¸ tr×nh thñy ph©n. Khi ®ã, P-O-X liªn kÕt este bÞ ph¸ vì. Nhãm nµy bao gåm nhiÒu lo¹i thuèc vµ ®•îc dïng phæ biÕn ®Ó trõ s©u, nhÖn, tuyÕn trïng. C¸c lo¹i thuèc ®Æc hiÖu vµ ®•îc dïng phæ biÕn hiÖn nay lµ Parathion vµ Malathion. Thuèc cã phæ t¸c ®éng réng, t¸c ®éng ®Õn dÞch h¹i b»ng con ®•êng tiÕp xóc, vÞ ®éc, x«ng h¬i, néi hÊp vµ thÊm s©u; thuèc Ýt g©y h¹i ®Õn c¸c c«n trïng cã Ých. C¸c thuèc l©n h÷u c¬ th•êng rÊt ®éc ®èi víi ng•êi vµ ®éng vËt m¸u nãng víi c¸c møc ®é kh¸c nhau tuú thuéc vµo lo¹i thuèc. Do c¸c thuèc l©n h÷u c¬ kh«ng cã ®Æc tÝnh ho¸ häc bÒn v÷ng nªn chóng dÔ bÞ ph©n huû nhanh trªn bÒ mÆt vËt phun, kh«ng tÝch lòy trong m«i tr•êng, v× vËy chóng ®•îc sö dông nhiÒu vµ réng r·i. Thuèc trõ s©u cacbamat: §¹i diÖn cho nhãm nµy lµ Cacbaryl vµ Cacbofuran. C¸c thuèc thuéc nhãm nµy kh«ng cã tÝnh ®éc v¹n n¨ng, t•¬ng ®èi an toµn ®èi víi c©y, Ýt ®éc víi c¸ so víi c¸c thuèc thuéc nhãm l©n h÷u c¬. Thuèc kh«ng tån d• qu¸ l©u trong n«ng s¶n vµ trong m«i tr•êng sèng. Khi phun thuèc lªn c©y, thuèc t¸c ®éng nhanh víi c«n trïng vµ bÞ ph©n huû nhanh. C¸c hîp chÊt cacbamat ®Òu Ýt tan trong n•íc, tan nhiÒu trong c¸c dung m«i h÷u c¬, chÊt bÐo vµ dÔ bÞ kiÒm ph©n huû. C¸c chÊt phenyl cacbamat vµ khi ®•îc ure thay thÕ ®Òu lµ thuèc diÖt cá kh«ng bÞ ph©n ly thµnh d¹ng ion. Sù thay thÕ 3 nguyªn tö hydro cña urea b»ng c¸c nhãm chøc n¨ng kh¸c nh• phenyl, metyl hoÆc metoxyl lµm cho thuèc diÖt cá trë nªn cã ho¹t tÝnh. CÊu tróc urea thay thÕ ®•îc biÓu diÔn nh• sau: 17
18. 18 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí Cacbamat vµ thiocacbamat lµ sù biÕn ®æi cÊu tróc baz¬ tõ axit cacbamic: Cacbamat cã thÓ ®•îc phun xuèng ®Êt nh• propham vµ cloropham hoÆc phun trªn l¸ nh• asulam vµ phªnmdipham, chóng cã ®Æc tÝnh chän läc cao h¬n cho tõng lo¹i c©y trång. Cloropham cã tÝnh bÒn v÷ng h¬n propham.C¸c chÊt cacbamat kh¸c nh• barban vµ phªnmdipham th•êng ®•îc phun trªn l¸ vµ cã Ýt sù t•¬ng t¸c víi ®Êt. Thiocacbamat nh• butylat th•êng cã kh¶ n¨ng bay h¬i cao h¬n nªn ®•îc phun vµo ®Êt t¹o nªn c¸c liªn kÕt víi ®Êt. Chóng bÞ hÊp phô bëi h¹t gièng, rÔ c©y, sù n¶y mÇm. Metham cã kh¶ n¨ng hoµ tan tèt ®•îc sö dông ®Ó diÖt nÊm, kiÓm so¸t nÊm cá d¹i, cá d¹i l©u n¨m vµ còng ®•îc phun trªn ®Êt. Thuèc trõ s©u pyrethroit: §©y lµ nhãm thuèc trõ s©u tæng hîp xuÊt hiÖn tõ nh÷ng n¨m 80 cña thÕ kû 20. C¸c thuèc trong nhãm pyrethoit ®•îc tæng hîp dùa trªn c¬ së vËt chÊt tù nhiªn Pyrethrin cã trong hoa cña c¸c c©y s¸t trïng. Pyrethroit cã ®Æc ®iÓm bÒn víi ¸nh s¸ng mÆt trêi, l•îng ho¹t chÊt dïng trªn ®¬n vÞ diÖn tÝch thÊp, cã t¸c dông chän läc cao, Ýt ®éc h¹i ®èi víi c¸c thiªn ®Þch cã Ých. Chóng cã thÓ trõ ®•îc c¸c chñng s©u chèng thuèc l©n h÷u c¬, clo vµ cacbamat Thuèc trõ cá d¹i nhãm Fenoxi: §¹i diÖn nhãm nµy lµ c¸c thuèc 2,4 D; 2,4 DP; 2,4 DB; 2,4,5-T; 2,4,5-TP. C¸c hîp chÊt nµy th•êng ®•îc sö dông ë c¸c d¹ng muèi am«n, muèi kim lo¹i kiÒm, muèi amin, este nhÑ (cã m¹ch hydrocacbin ng¾n) vµ este nÆng (cã m¹ch hydrocabon dµi) vµ t•¬ng ®èi bÒn v÷ng trong m«i tr•êng. C¸c muèi amin cña chóng cã ®é hoµ tan trong n•íc lín h¬n c¶. Ng•îc l¹i, c¸c d¹ng este l¹i kh«ng tan trong n•íc, chØ tan trong c¸c dung m«i h÷u c¬. Thuèc trõ cá thuéc nhãm dÞ vßng chøa nit¬ Bipyridium, ®¹i diÖn lµ Diquat vµ Paraquat cã hiÖu lùc tèt trong trõ cá bß lan trªn mÆt ®Êt. Chóng còng ®•îc sö dông nh• lµ chÊt diÖt c¸c vi sinh vËt thuû sinh. Trªn thÞ tr•êng th•êng sö dông muèi ®ibromit vµ muèi diclorit cã kh¶ n¨ng hoµ tan m¹nh. §Æc tÝnh cña Diquat vµ paraquat lµ nh÷ng chÊt kh«ng bay h¬i, bÞ quang ph©n huû m¹nh d•íi ¸nh s¸ng mÆt trêi hoÆc tia UV; nh•ng kh«ng bÞ quang ph©n huû khi kÕt hîp víi c¸c chÊt d•íi d¹ng phøc hîp trao ®æi ®iÖn tÝch víi phenol vµ c¸c ph©n tö cho ®iÖn tö kh¸c. Nhãm thuèc trõ cá triazin (nhãm c¸c ph©n tö kiÒm) ®¹i diÖn lµ Symmertrical triazin (S- triazin) lµ c¸c dÉn xuÊt nit¬ dÞ vßng, cÊu tróc bao gåm C vµ N. Sù thay thÓ ë vÞ trÝ R1 sÏ x¸c ®inh ®u«i cña tªn chÊt. Víi nguyªn tö clorin, tªn cã ®u«i lµ -azin; thay b»ng nhãm metylthio, lµ -tryn; vµ b»ng nhãm metoxyl (-OCH3), lµ -ton. Kh¶ n¨ng hoµ tan cña chÊt nµy ®•îc x¸c ®Þnh bëi sù thay thÕ R1, víi -OCH3 cã kh¶ n¨ng hoµ tan cao nhÊt. Víi sù cã mÆt cña nguyªn tö N giµu ®iÖn tö S-triazin sÏ cã kh¶ n¨ng cho ®iÖn tö (tøc lµ mét baz¬ yÕu) vµ cã kh¶ n¨ng t•¬ng t¸c víi c¸c ph©n tö nhËn ®iÖn tö ®Ó h×nh thµnh c¸c phøc chÊt cho nhËn ®iÖn tö. S-triazin cã kh¶ n¨ng hoµ tan trong n•íc kÐm , 2-clo- S-triazin cã kh¶ n¨ng hoµ tan kÐm h¬n 2-metylthio- S-triazin vµ 2-toxyl- anologs. Kh¶ n¨ng hoµ tan t¨ng khi pH gi¶m, chÊt 2-metylthio- S-triazin vµ 2-toxyl- anologs hoµ tan m¹nh khi pH = 3-5, cßn 2-clo-S-triazin hoµ tan m¹nh ë pH = 2. C¸c cÊu tróc biÕn ®æi cña c¸c chÊt thay thÕ cã ¶nh h•ëng m¹nh ®Õn kh¶ n¨ng hoµ tan cña c¸c chÊt diÖt cá. S-triazin ®Æc biÖt lµ clo- S-triazin cã thÓ bÞ ph©n huû mét phÇn d•íi ¸nh s¸ng mÆt trêi do c¸c tia UV vµ IR (tia phãng x¹), trong khi hîp phÇn thay thÕ lµ metoxyl sÏ kh«ng bÞ quang ph©n huû. 18
19. 19 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí Thuèc trõ cá thuéc nhãm dÉn xuÊt cña axit benzoic (nhãm c¸c ph©n tö h÷u c¬ axit): Thuéc nhãm nµy gåm nhiÒu c¸c hîp chÊt ho¸ häc kh¸c nhau nh• c¸c chÊt thay thÕ phenol, c¸c axit alphatic cã g¾n clo, c¸c axit oxyalkanoic-clo vµ c¸c axit benzoic thay thÕ. C¸c nhãm chøc n¨ng cacboxyl hoÆc phenoic cã kh¶ n¨ng ph©n ly trong n•íc thµnh c¸c ion. Møc ®é axit thay ®æi phô thuéc vµo tõng chÊt, chÊt tricloroaxetic (TCA) cã tÝnh axit m¹nh h¬n, cßn 4-cloro-o-t lyloxyl butylic axit (MCPB) cã tÝnh axit yÕu. C¸c chÊt b¶o vÖ diÖt cá benzoic lµ dÉn xuÊt cña axit benzoic cã thÓ chøa c¸c nguyªn tö clo, metoxyl hoÆc amino. Kh¶ n¨ng hoµ tan cña c¸c A.phenolxylankanoic kh«ng bÞ ion ho¸ lµ rÊt thÊp. VÝ dô 2,3,6 TBA: axit 2,3,6- Triclobenzoic. TBA cã ®Æc ®iÓm bÒn v÷ng trong thùc vËt vµ trong ®Êt vµ kh¶ n¨ng lµm s¹ch ®Êt kh«ng cã t¸c dông chän läc. Tuy nhiªn, hÇu hÕt thuèc diÖt cá ®Òu cã chøa hîp phÇn cña muèi tan, v× vËy chóng cã kh¶ n¨ng hoµ tan trong n•íc trung tÝnh; trong m«i tr•êng axit chóng tån t¹i ë d¹ng ph©n tö Ýt tan. 1.2.3.2. ¤ nhiÔm kim lo¹i nÆng Kim lo¹i nÆng gåm c¸c kim lo¹i cã tû khèi > 5g/cm3, trong tù nhiªn cã h¬n 70 nguyªn tè KLN. C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu cho thÊy, chØ cã mét sè nguyªn tè KLN lµ cÇn thiÕt ®èi víi sinh vËt, ®ã lµ c¸c nguyªn tè vi l•îng nh•: Cu, Zn, Mn, B, Mo, C¸c nguyªn tè nµy th•êng lµ thµnh phÇn thiÕt yÕu trong c¸c enzim, protein h« hÊp vµ trong c¸c cÊu tróc cña c¬ thÓ sinh vËt. ë hµm l•îng qu¸ cao (thõa) hay qu¸ thÊp (thiÕu), c¸c nguyªn tè cÇn thiÕt nµy ®Òu trë nªn bÊt lîi víi c¬ thÓ sinh vËt. §a sè c¸c KLN víi ®Æc tÝnh bÒn v÷ng trong m«i tr•êng, kh¶ n¨ng g©y ®éc ë liÒu l•îng thÊp vµ tÝch lòy l©u dµi trong chuçi thøc ¨n, ®•îc thÕ giíi xem lµ mét lo¹i chÊt th¶i nguy h¹i. C¸c KLN vµo ®Êt kh«ng chØ tÝch tô ë mét ®iÓm mµ cã kh¶ n¨ng lan truyÒn phô thuéc vµo c¸c tÝnh chÊt lý - ho¸ häc ®Êt nh•: thµnh phÇn c¬ giíi, pH dung dÞch ®Êt, thÕ oxi ho¸ khö, kh¶ n¨ng hÊp phô vµ trao ®æi cation, c¸c phøc hÖ h÷u c¬ d¹ng chelat vµ c¸c vi sinh vËt ®Êt, §iÒu nµy ph¶n ¸nh kh¶ n¨ng suy tho¸i vµ g©y « nhiÔm m«i tr•êng ®Êt trªn diÖn réng. Nguån g©y « nhiÔm kim lo¹i nÆng chÝnh lµ do c¸c qu¸ tr×nh ®Þa ho¸ tù nhiªn vµ c¸c ho¹t ®éng nh©n t¹o. A/ Nguån gèc tù nhiªn 19
20. 20 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí C¸c KLN cã thÓ x©m nhËp vµo ®Êt theo con ®•êng tù nhiªn nh• ho¹t ®éng cña nói löa vµ qu¸ tr×nh phong ho¸ cña c¸c ®¸ biÕn chÊt. C¸c kim lo¹i nÆng tÝch luü t¹i chç trong ®Êt do t¸c ®éng cña ®iÒu kiÖn thêi tiÕt lªn c¸c kho¸ng vËt. Th«ng th•êng l•îng kim lo¹i trong ®¸ mac ma cao h¬n trong c¸c ®¸ trÇm tÝch, Mn, Cr, Co, Ni, Cu vµ Zn cã nhiÒu nhÊt trong mäi lo¹i ®¸. §¸ mac ma vµ ®¸ biÕn chÊt lµ c¸c nguån tù nhiªn phæ biÕn nhÊt ®•a c¸c kim lo¹i nÆng vµo trong ®Êt. Hai lo¹i ®¸ nµy chiÕm tíi 95% vá qu¶ ®Êt vµ ®¸ trÇm tÝch chØ chiÕm 5%. Sa th¹ch gåm c¸c kho¸ng chÊt khã bÞ phong ho¸, gãp mét l•îng nhá nhÊt kim lo¹i vµo ®Êt. Mét sè kho¸ng chÊt trong ®¸ biÕn chÊt vµ ®¸ mac ma bÞ phong ho¸ dÔ dµng (kÓ c¶ kho¸ng chÊt olivin, hocblen vµ ogit), cung cÊp mét l•îng lín Mn, Co, Ni, Cu vµ Zn vµo ®Êt. RÊt nhiÒu nguyªn tè kim lo¹i nÆng ®•îc t×m thÊy trong quÆng sulfit. §èi víi c¸c lo¹i ®Êt cã nguån gèc tõ nh÷ng lo¹i ®¸ mÑ kh¸c nhau, nång ®é KLN cã thÓ kh¸c nhau. §Êt h×nh thµnh tõ ®¸ mac ma baz¬ cã l•îng Cr, Mn, Co vµ Ni cao nhÊt, trong khi ®ã ®Êt h×nh thµnh tõ ®¸ trÇm tÝch, phiÕn sÐt cã l•îng Cr, Co, Ni, Zn vµ Pb cao nhÊt. Tû lÖ phong ho¸ kho¸ng vËt x¸c ®Þnh sù x©m nhËp c¸c nguyªn tè nµy vµo ®Êt, ban ®Çu theo h×nh d¹ng c¸c phèi tö v« c¬ ®¬n gi¶n hoÆc phøc t¹p. Tuú vµo ®é hoµ tan cña kho¸ng vËt d•íi c¸c ®iÒu kiÖn pH vµ Eh mµ Mn, Ni vµ Cr cã hµm l•îng cao nhÊt trong ®Êt, cßn Cd vµ Hg lµ nhá nhÊt. Cã thÓ c¸c ng•ìng ®éc cña ®Êt vµ dung dÞch ®Êt theo cïng kiÓu, víi nång ®é giíi h¹n thÊp nhÊt cña Hg, Cd, Pb, Cr vµ Zn. Nång ®é dung dÞch ®Êt biÓu thÞ møc ®é cã thÓ hoµ tan cao nhÊt nång ®é ph©n tö gam trong dung dÞch ®Êt. V× vËy nång ®é Pb vµ Zn trong ®Êt cao h¬n Hg, Cd hoÆc Cr, cã thÓ nång ®é ®éc cña Pb vµ Zn cao h¬n nång ®é Hg, Cd hoÆc Cr. C¸c nghiªn cøu vÒ KLN ë tÇng ®Êt d•íi cña phÉu diÖn ®Êt cho thÊy r»ng c¸c nguyªn tè Mn, Ni vµ Cr cã thÓ tÝch luü ë møc ®é cao h¬n ë tÇng ®Êt trªn. VÝ dô, nång ®é Ni trong ®Êt ph¸t triÓn trªn kho¸ng chÊt Xecpectin cã thÓ ®¹t tíi 100-7000 g Ni g-1 (Brooks 1987), nh•ng chØ cã nång ®é thÊp trªn nÒn chÊt h÷u c¬ bÒ mÆt ®Êt. RÊt nhiÒu kho¸ng cã chøa KLN kh«ng tan vµ chèng chÞu víi sù phong ho¸, nång ®é cao h¬n cã thÓ t×m thÊy ë ®Êt nhiÖt ®íi, n¬i mµ qu¸ tr×nh phong ho¸ m¹nh vµ l©u h¬n. 20
21. 21 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí Tuy nhiªn, nguån g©y « nhiÔm nµy lµ kh«ng ®¸ng kÓ so víi c¸c ho¹t ®éng nh©n t¹o. C¸c ho¹t ®éng nh©n t¹o ®· ®•a vµo ®Êt mét hµm l•îng KLN v•ît qu¸ hµm l•îng nÒn, g©y « nhiÔm m«i tr•êng ®Êt. B/ Sù l¾ng ®äng tõ khÝ quyÓn Kim lo¹i nÆng cã thÓ ®i vµo kh«ng khÝ tõ c¸c nguån chÝnh lµ ho¹t ®éng giao th«ng vµ ho¹t ®éng c«ng nghiÖp. Sù l¾ng ®äng cña KLN vµo trong ®Êt phô thuéc vµo kÝch th•íc cì h¹t, ®é hoµ tan cña c¸c hîp chÊt kim lo¹i, ®é axit cña n•íc m•a, kho¶ng c¸ch cña nguån ph¸t th¶i. §èi víi c¸c phÇn tö cã tû träng lín sÏ r¬i xuèng ®Êt d•íi d¹ng kÕt tña kh«, c¸c phÇn tö cã kÝch th•íc As > Cd > Zn > Sb Mn > Ag, Sn, Cu; thø tù bay h¬i cña c¸c oxit, sulfate, cacbonat, silicat vµ phot phat: As, Hg > Cd > Pb > Zn > Cu > Sn vµ bay h¬i cña c¸c sulfit As, Hg > Xn > Cd > Sb, Pb > Zn > Cu > Fe, Co, Ni, Mn, Ag. Tõ ®ã thÊy r»ng cã thÓ dÔ bay h¬i h¬n Cu, Fe hoÆc Mn trong qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp. Theo nh• ¸i lùc cña c¸c kim lo¹i ®èi víi oxit, sulfit vµ halogen, vµ theo nång ®é cña nh÷ng phèi tö trong kh«ng khÝ ë qu¸ tr×nh thiªu huû, c¸c d¹ng kim lo¹i kh¸c nhau: h¹t, h¬i vµ láng ®•îc t¹o ra. Mét sè hîp chÊt ho¸ häc cña kim lo¹i ph¸t t¸n do c¸c qu¸ tr×nh t¸c ®éng cña con ng•êi trong qu¸ tr×nh thiªu huû chÊt th¶i sinh ho¹t, ®èt c¸c lo¹i nhùa kh¸c nhau, kÓ c¶ nhùa tæng hîp PVC cung cÊp halogen cho c¸c phøc hîp kim lo¹i. Halogen kim lo¹i, ®Æc biÖt clorua, lµ mét hîp chÊt ho¸ häc rÊt quan träng 21
22. 22 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí x©m nhËp vµo ®Êt tõ l¾ng ®äng kh«ng khÝ, tõ ®ã hoµ tan ë pH thÊp vµ t¹i nång ®é clorua cao ë trong dung dÞch ®Êt. Fernander et al (1992) ®· sö dông d÷ liÖu nhiÖt ®éng ®Ó ph©n lo¹i c¸c kim lo¹i theo ®é æn ®Þnh cã thÓ cña chóng trong tro cña lß ®èt r¸c. Sù ph©n lo¹i phô thuéc vµo ®é æn ®Þnh nhiÖt ®éng cña « xit kim lo¹i lín h¬n hoÆc nhá h¬n clorua cña nã. NÕu oxit æn ®Þnh h¬n clorua th× kim lo¹i ®•îc vËn chuyÓn mét c¸ch c¬ häc nh• h¹t oxit kim lo¹i vµ ®•îc t×m thÊy trong tro. NÕu oxit kim lo¹i vµ clorua æn ®Þnh nh• nhau th× kim lo¹i ®•îc vËn chuyÓn theo c¶ qu¸ tr×nh c¬ häc vµ bay h¬i. NÕu clorua æn ®Þnh h¬n oxit th× kim lo¹i ®•îc vËn chuyÓn trong hîp chÊt clorua b»ng c¸ch bay h¬i; nã ng•ng tù trªn bÒ mÆt c¸c ph©n tö tro vµ cã tÝnh hoµ tan cao. Nång ®é hoµ tan vµ ng•ng tô cña clorua lµ cao nhÊt t¹i n¬i mµ kÝch th•íc ph©n tö tro nhá nhÊt. C¸c phÇn tö nhá nhÊt cã thêi gian c• tró kh«ng khÝ dµi nhÊt th× di chuyÓn rÊt xa. Sù huû diÖt cña c¸c kim lo¹i l¾ng ®äng vµ c¸c phøc hîp kim lo¹i trong ®Êt vµ n•íc phô thuéc vµo c¸c ®iÒu kiÖn ®Êt vµ pH n•íc; hiÖn tr¹ng chÊt h÷u c¬, qu¸ tr×nh oxi ho¸ khö vµ nhiÖt ®é. Trong ®Êt, c¸c ion kim lo¹i tù do vµ c¸c d¹ng kim lo¹i phøc t¹p cã thÓ trë nªn hót b¸m m¹nh mÏ vµo ®Êt sÐt, Fe vµ oxit Fe/Mn vµ chÊt h÷u c¬ ®Êt; trong khi ë trong n•íc vµ dung dÞch ®Êt, c¸c kim lo¹i cã khuynh h•íng t¹o nªn d¹ng k×m víi axit humic vµ fulvic. Martin vµ Coughtry (1982) ®· tÝnh to¸n l¹i c¸c d÷ liÖu tõ c¸c vÞ trÝ luyÖn kim kh¸c nhau ®Ó chØ ra tû lÖ kim lo¹i ë tÇng ®Êt mÆt so víi c¸c tÇng ®Êt kh¸c. Hä ®· thÊy r»ng bÒ mÆt ®Êt cã chøa nhiÒu Cd, Ni, Pb, Zn vµ Cu kh«ng chØ ë nh÷ng n¬i gÇn c¸c lß luyÖn kim mµ cßn c¶ ë nh÷ng n¬i c¸ch xa nguån « nhiÔm 8km. Ho¹t ®éng giao th«ng vËn t¶i ®· lµm gia t¨ng « nhiÔm ch× trong ®Êt (GEMS, 1985). Kho¶ng 80 - 90% l•îng Pb ®•a vµo kh«ng khÝ lµ do ®èt c¸c ankyl ch× trong x¨ng (WHO, 1987). Nång ®é Pb gÇn ®•êng cao tèc lµ 70 ppm, cßn ë kho¶ng c¸ch xa ®•êng cao tèc 50 - 100 m cã hµm l•îng Pb < 40 ppm. Hµm l•îng Pb tËp trung trong tÇng ®Êt mÆt t¹i Malta, ë vïng c¸ch xa ®•êng giao th«ng 5m lµ 54 ppm, cßn víi kho¶ng c¸ch < 1m hµm l•îng lªn tíi 138 ppm. 22
23. 23 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí C/ C¸c ho¹t ®éng n«ng nghiÖp Ho¹t ®éng n«ng nghiÖp sö dông c¸c lo¹i ph©n bãn ho¸ häc kh«ng tinh khiÕt, c¸c thuèc trõ s©u c¬ - kim, sö dông c¸c trÇm tÝch s«ng hå vµ c¸c nguån n•íc t•íi bÞ « nhiÔm KLN ®· ®•a mét l•îng ®¸ng kÓ KLN vµo trong ®Êt. B¶ng 1.2: Ph¹m vi ®Æc biÖt cña KLN trong c¶i t¹o n«ng nghiÖp (tÝnh b»ng gg-1) C¸c PhÕ th¶i N•íc Ph©n Ph©n Ph©n Thuèc N•íc nguyªn ñ V«i th¶i chuång Photphat Nitrat BVTV t•íi tè compost 8 - 3,2 - 10 - Cr 1,8 - 410 1,1 - 55 66 - 245 - - 40600 19 15 60 - 30 - 40 - Mn - 40 - 2000 - - - 3900 969 1200 1 - 5,4 - Co - 0,3 - 24 1 - 12 0,4 - 3 - - 260 12 6 - 10 - Ni 0,9 - 279 2,1 - 30 7 - 38 7 - 34 - - 5300 20 50 - 13 - 2 - Cu 2 - 172 1- 300 - - - 8000 3580 125 91 - 82 - 15 - 10 - Zn 50 - 1450 1 - 42 - - 49000 5894 566 450 < 1- 0,01 - 0,1 - 0,05 - 0,04 - Cd 0,1 - 190 - <0,05 3410 100 0,8 8,5 0,1 0,1 - 0,01 - 0,3 - Hg 0,09 - 21 0,01 - 2,0 0,05 0,6 - 6 - 55 0,36 2,9 2 - 1,3 - 2 - 20 - 11 - Pb 0,4 - 27 4 - 1000 < 20 7000 2240 120 1250 26 23
24. 24 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí Nguån: Alloyway vµ Fergusson (1990)[10] Khi ®¸nh gi¸ hµm l•îng kim lo¹i nÆng trong c¸c lo¹i ph©n ho¸ häc ë Valencia (T©y Ban Nha) cho thÊy c¸c lo¹i sulphat Cu vµ Fe cã hµm l•îng Pb cao, •íc tÝnh lµ 225 ppm (Alloway vµ nnk,1988). Bªn c¹nh ®ã c¸c lo¹i ph©n cã chøa hµm l•îng Zn, Cd vµ Pb cao, vÝ dô viÖc sö dông supper photphat ®· ®•a 50 - 1450 mg Zn/kg P2O5 vµo ®Êt, v«i bét cã hµm l•îng Zn tõ 10 - 4500 mg/kg, ph©n nit¬ cã hµm l•îng Zn tõ 1 - 42 mg/kg. Nh• vËy, viÖc sö dông ph©n bãn g©y tÝch luü Zn vµ nh÷ng ph©n photphat ®ang trë thµnh nguån cña Cd cã mÆt hÇu nh• ë kh¾p n¬i g©y « nhiÔm cho n«ng nghiÖp. V× vËy mµ chóng ta cÇn quan t©m ®Õn vÊn ®Ò sö dông c¸c lo¹i ph©n bãn nµy. Sö dông c¸c bïn th¶i cã chøa kim lo¹i cã thÓ g©y ra sù « nhiÔm ®Êt n«ng nghiÖp. Bïn th¶i lµ mét s¶n phÈm phô cña xö lý n•íc th¶i ®« thÞ, ®©y ®•îc xem lµ mét trong nh÷ng thø ®Êt ®•îc •u chuéng ®Æc biÖt lµ c¸c n•íc céng ®ång Ch©u ¢u trong vµi thËp kû tr•íc v× trong bïn th¶i chøa nhiÒu chÊt h÷u c¬ vµ mét l•îng ®¸ng kÓ c¸c chÊt dinh d•ìng ®a l•îng nh• N vµ P. VÝ dô, 5,6.106 tÊn bïn cèng ë Mü vµ 5,6.106 tÊn ë T©y ¢u víi kho¶ng 42% ®•îc dïng cho ®Êt trang tr¹i. Bïn th¶i ®· ®•îc dïng ë hÇu hÕt c¸c n•íc c«ng nghiÖp, n¬i viÖc xö lý chÊt th¶i diÔn ra th•êng xuyªn. Hµm l•îng c¸c nguyªn tè kim lo¹i nÆng cã trong bïn th¶i t•¬ng ®èi lín. Sù ®a d¹ng cña c¸c nguyªn tè Cd, Cu, Ni vµ Zn lµ mét trong nh÷ng nguyªn nh©n g©y « nhiÔm c¸c KLN trong ®Êt canh t¸c n«ng nghiÖp. N•íc cèng vµ r¸c th¶i ñ compost cung cÊp mét l•îng lín KLN vµo ®Êt. Zn, Cd vµ Pb lµ 3 kim lo¹i chÝnh trong n•íc th¶i, mÆc dï cã thÓ cã mét l•îng ®¸ng kÓ Cr, Cu vµ Hg trong ®ã. C¸c hîp chÊt trong n•íc th¶i rÊt kh¸c nhau, tuú vµo tiÒm n¨ng « nhiÔm ®Êt cña chóng. §Ó gi¶m thiÓu tÝch luü kim lo¹i trong ®Êt c¶i t¹o bïn, møc ®é khuyÕn c¸o vµ b¾t buéc ®èi víi sö dông n•íc cèng vµ c¸c kim lo¹i bæ sung ®· ®•îc giíi thiÖu ë rÊt nhiÒu n•íc. Do xö lý n•íc th¶i chØ lo¹i bá mét phÇn nhá c¸c KLN, kho¶ng 25% Cd, 23% Cu vµ 7% Pb, trong bïn vÉn chøa nång ®é KLN ®¸ng kÓ, cao h¬n trong ®Êt hoÆc thùc vËt. Héi ®ång Ch©u ¢u (EU) ®· khuyÕn nghÞ sö dông n•íc cèng ®èi víi ®Êt n«ng nghiÖp ph¶i h¹n chÕ nång -1 -1 ®é KLN tíi 4000 gZn g (b¾t buéc) vµ 2500 gPb g (khuyÕn c¸o). 24
25. 25 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí Do xö lý n•íc th¶i chØ lo¹i bá mét phÇn nhá c¸c KLN, kho¶ng 25% Cd, 23% Cu vµ 7% Pb, trong bïn vÉn chøa nång ®é KLN ®¸ng kÓ, cao h¬n trong ®Êt hoÆc thùc vËt. Héi ®ång Ch©u ¢u (EU) ®· khuyÕn nghÞ sö dông n•íc cèng ®èi víi ®Êt n«ng nghiÖp ph¶i h¹n chÕ nång ®é KLN tíi 4000g.g-1 Zn (b¾t buéc) vµ 2500g.g-1 Pb (khuyÕn c¸o). D/ C¸c ho¹t ®éng c«ng nghiÖp, tiÓu thñ c«ng nghiÖp, c¸c lµng nghÒ thñ c«ng truyÒn thèng vµ chÊt th¶i sinh ho¹t Ho¹t ®éng c«ng nghiÖp lµ nguyªn nh©n chñ yÕu g©y « nhiÔm m«i tr•êng do ¶nh h•ëng cña chÊt th¶i trong ho¹t ®éng s¶n xuÊt kinh doanh cña con ng•êi. HÇu hÕt chÊt th¶i th•êng chøa nh÷ng s¶n phÈm ®éc h¹i ë d¹ng dung dÞch vµ d¹ng r¾n cña c¸c nghµnh c«ng nghiÖp nh• m¹, chÕ biÕn kim lo¹i mÇu, pin, khai kho¸ng, x¨ng dÇu, nhuém ®æ ra m«i tr•êng ®Òu kh«ng qua xö lý hoÆc xö lý kh«ng triÖt ®Ó ®· g©y ra hËu qu¶ « nhiÔm nghiªm träng m«i tr•êng sèng vµ m«i tr•êng xung quanh trong ®ã cã m«i tr•êng ®Êt. NhiÒu nghiªn cøu gÇn ®©y ®· chøng minh, sù th¶i bá c¸c chÊt th¶i r¾n t¹o nªn nguån « nhiÔm nghiªm träng cho ®Êt. Kho¶ng 50% chÊt th¶i trong c«ng nghiÖp lµ d¹ng r¾n (than, bôi, chÊt h÷u c¬, xØ quÆng, ) vµ trong ®ã 15% cã kh¶ n¨ng g©y ®éc nguy hiÓm; c¸c chÊt th•êng lµ c¸c chÊt khã cã kh¶ n¨ng ph©n huû trong m«i tr•êng ®Êt ®iÓn h×nh vµ ®¸ng quan t©m nhiÒu h¬n lµ c¸c kim lo¹i nÆng: Pb. Cd, Hg, As, Cr, Zn, Ni, nh÷ng hîp chÊt tõ muèi cña axit asenic kÕt hîp víi nhau trong ®Êt t¹o thµnh nh÷ng hîp chÊt kÕt l¾ng t•¬ng ®èi bÒn v÷ng. 25
26. 26 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí B¶ng 1.3: C¸c nguån kim lo¹i nÆng tõ mét sè ho¹t ®éng s¶n xuÊt c«ng nghiÖp Nguyªn Nguån tè As C«ng nghiÖp thuéc da, sµnh sø, nhµ m¸y ho¸ chÊt, thuèc trõ s©u, luyÖn kim Cd C«ng nghiÖp luyÖn kim, läc dÇu, khai kho¸ng, m¹ kim lo¹i, èng dÉn n•íc Cr C«ng nghiÖp nhuém len, m¹, thuéc da, s¶n xuÊt ®å gèm, s¶n xuÊt chÊt næ Pb C«ng nghiÖp má, than ®¸, s¶n xuÊt ¾c quy, x¨ng, hÖ thèng dÉn Cu Ho¹t ®éng khai kho¸ng, m¹ kim lo¹i, Ho¸ chÊt b¶o vÖ thùc vËt Mn Khai kho¸ng, s¶n xuÊt pin, ®èt nhiªn liÖu ho¸ th¹ch Hg C«ng nghiÖp luyÖn kim, s¶n xuÊt pin, tÕ bµo thuû ng©n, ®Ìn huúnh quang, nhiÖt kÕt, thuèc b¶o vÖ thùc vËt. Nguån: Lª V¨n Khoa, HiÖn nay, nhiÒu nguån n•íc th¶i ë c¸c ®« thÞ, khu c«ng nghiÖp vµ c¸c lµng nghÒ thñ c«ng t¸i chÕ c¸c kim lo¹i chøa c¸c kim lo¹i nÆng ®éc h¹i nh•: Cd, Cr, As, Hg, Ni, Pb, ®· lµm mét diÖn tÝch ®¸ng kÓ ®Êt n«ng nghiÖp ven c¸c ®« thÞ, khu c«ng nghiÖp vµ lµng nghÒ bÞ « nhiÔm kim lo¹i nÆng kh¸ trÇm träng t¹i mét sè ®Þa bµn trong c¶ n•íc ta. TÝnh trung b×nh néi thµnh Hµ Néi ph¸t sinh kho¶ng 1.455 tÊn r¸c th¶i/ ngµy, ch•a tÝnh ®Õn r¸c x©y dùng. Thùc tÕ URENCO míi chØ thu gom vµ vËn chuyÓn ®•îc 1200 tÊn/ ngµy (= 82,5% tæng l•îng r¸c th¶i ph¸t sinh). L•îng r¸c th¶i cßn l¹i kh«ng ®•îc thu gom tån t¹i ë c¸c ao hå, ngâ xãm, kªnh m•¬ng, theo dßng n•íc m•a ch¶y trµn g©y « nhiÔm m«i tr•êng ®Êt. Theo sè liÖu ®iÒu tra cña Trung t©m Kü thuËt m«i tr•êng vµ ®« thÞ vµ Khu c«ng nghiÖp n¨m 2001 cho biÕt l•îng r¸c th¶i nguy h¹i nguån gèc c«ng nghiÖp 26
27. 27 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí cña Hµ Néi dao ®éng trong kho¶ng tõ 13.000 tÊn/ n¨m ®Õn 20.000 tÊn/ n¨m. Khèi l•îng chÊt th¶i cã thµnh phÇn chÊt dÔ ¨n mßn lµ 2.272, 95 tÊn (chiÕm 18.80%), chÊt cã ®éc tÝnh cao lµ 2.562, 98 tÊn (chiÕm 20.91%). Do hiÖn nay thµnh phè ch•a x©y dùng xong hÖ thèng xö lý vµ « ch«n lÊp chÊt th¶i r¾n nguy h¹i nªn phÇn lín nguån chÊt th¶i r¾n c«ng nghiÖp hiÖn nay ®Òu bÞ ch«n lÉn víi c¸c lo¹i chÊt th¶i kh¸c t¹i b·i r¸c Nam S¬n vµ b·i r¸c T©y Mç. C¸c chÊt th¶i nµy ®Òu kh«ng cã hÖ thèng chèng thÊm, kü thuËt vËn hµnh kh«ng ®¶m b¶o vµ kh«ng cã hÖ thèng xö lý n•íc r¸c dÉn ®Õn n•íc r¸c ®•îc th¶i trùc tiÕp vµo c¸c hÖ thèng thñy vùc xung quanh (t¹i b·i r¸c T©y Mç n•íc r¸c ®•îc th¶i trùc tiÕp ra s«ng NhuÖ), ngÊm xuçng nguån n•íc ngÇm g©y ¶nh h•ëng nghiªm trong ®Õn chÊt l•îng m«i tr•êng ®Êt vµ n•íc. Bªn c¹nh ®ã, vÊn ®Ò « nhiÔm m«i tr•êng tõ häat ®éng lµng nghÒ ®· g©y « nhiÔm m«i tr•êng t¹i nhiÒu ®Þa ph•¬ng trong n•íc. TÝnh ®Õn nay, c¶ n•íc cã kho¶ng 1.450 lµng nghÒ, trong ®ã tËp chung chñ yÕu ë ®ång b»ng s«ng Hång. Chỉ tính riêng ở đồng bằng sông Hồng đã tập trung tới 800 làng nghề, trong đó tập trung nhiều ở các tỉnh Hà Tây, Nam Định, Thái Bình, Bắc Ninh, Hưng Yên Các làng nghề này vẫn tự sản xuất và tìm nơi tiêu thụ để tồn tại. Víi sù më cöa th«ng tho¸ng do c¬ chÕ thÞ tr•êng t¹o ra, nhiÒu lµng nghÒ ®· t×m ®•îc h•íng ®i míi cho m×nh, t¹o ra nhiÒu viÖc lµm n©ng cao thu nhËp cho ng•êi d©n vïng n«ng th«n. ThÕ nh•ng, do sù më réng vµ ph¸t triÓn lµng nghÒ kh«ng ®i kÌm víi c¸c biÖn ph¸p xö lý chÊt th¶i, b¶o vÖ m«i tr•êng ®· lµm cho m«i tr•êng t¹i c¸c lµng nghÒ bÞ « nhiÔm nghiªm träng. Theo ®¸nh gi¸ cña c¸c chuyªn gia ë c¸c tØnh cã lµng nghÒ th× hÇu hÕt c¸c lµng nghÒ ë n•íc ta ®Òu kh«ng ®¶m b¶o chÊt l•îng m«i tr•êng, trong ®ã nhiÒu lµng nghÒ ®ang ë møc « nhiÔm nghiªm träng. HËu qu¶ nµy do nhiÒu nguyªn nh©n, trong ®ã nguyªn nh©n chñ yÕu lµ do sö dông hãa chÊt trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt song l¹i ch•a cã c¸c biÖn ph¸p xö lý chÊt th¶i. ¤ nhiÔm m«i tr•êng t¹i c¸c lµng nghÒ kh«ng chØ g©y ra nh÷ng t¸c h¹i tr•íc m¾t mµ nã cßn cã t¸c ®éng tiÒm Èn g©y ¶nh h•ëng l©u dµi ®Õn søc khoÎ vµ ®êi sèng con ng•êi. B¶ng 1.4: Hµm l•îng mét sè KLN trong n•íc th¶i ë mét sè khu vùc 27
28. 28 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí (mg/kg) Nguån n•íc th¶i PH Cu Pb Zn Cd Hg Lµng nghÒ Phïng X¸, 6,00 0,170 5,200 2,050 - - Hµ T©y Lµng nghÒ ChØ §¹o, 7,62 0,004 3,327 0,011 0,003 0,001 H•ng Yªn 6 - Tiªu chuÈn cho phÐp 0,1 0,05 1 0,01 0,001 8,5 Nguån: NguyÔn Xu©n Cù Nhắc đến làng nghề nấu chì Đông Mai (Hưng Yên) người ta vẫn không khỏi lo lắng khi bụi chì và chất thải ra trong quá trình sản xuất đã ảnh hưởng lớn tới sức khỏe người dân. Nhiều người trong làng đã bị mắc bệnh và đặc biệt là có khá nhiều trường hợp trẻ em sinh ra bị thiểu năng, dị tật. Qua kiểm tra nguồn nước ở đây cho thấy nồng độ chì trong nước rất cao. Người dân trong làng thường đi mua những bình ắc quy hỏng về rồi lấy lá chì trong đó nấu lại. Nước rửa bình ắc quy và các tấm lá chì được xả thẳng xuống nguồn nước mà không qua một khâu xử lý nào cả. Nguồn nước này lại ngấm xuống đất, xuống mạch nước ngầm mà dân làng ăn nên không tránh khỏi độc hại. Cùng với nó là khói, bụi khí thải thoát ra từ các lò nấu chì đặt ngay cạnh khu vực sinh hoạt đã ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ người dân. Thế nhưng chính quyền và dân làng Đông Mai vẫn chưa tìm được cách khắc phục sự ô nhiễm độc hại này. Hiện nay dân làng đã chuyển các lò nấu chì ra xa khu vực sinh hoạt song tình trạng ô nhiễm môi trường cũng chưa được cải thiện 28
29. 29 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí Ô nhiễm môi trường ở làng gốm Bát Tràng hiện nay là rất lớn bởi tiếng ồn và bụi do các lò nung dùng than đá tạo ra. Vì thế lượng khí cácbonnic trong không khí ở đây luôn vượt quá 3 lần mức cho phép, còn mức bụi silic thì cao quá mức cho phép 12 lần. Vào những ngày mưa, mặc dù đường làng đã được lát bêtông nhưng vẫn luôn lầy lội, đầy màu đen do sự rơi vãi của than, của si và phế phẩm. Để cải tạo môi trường làng nghề Bát Tràng, Sở KHCN&MT Hà Nội đã đưa ra nhiều giải pháp, trong đó có đề nghị các lò nung chuyển sang dùng gas thay cho than đá. Thế nhưng giải pháp này cũng không được thực hiện triệt để do làm như vậy sẽ nâng giá thành sản phẩm lên rất cao. Ở những làng nghề sản xuất đồ gỗ mỹ nghệ thì việc sử dụng hoá chất có hạn chế song tình trạng ô nhiễm môi trường ở những nơi này cũng đang ở mức báo động. Đa số các làng nghề bị ô nhiễm bởi chất thải sản xuất, bụi, khí độc, cặn bã, nước thải xả ra trong quá trình sản xuất. Trong khi đó người dân lại trực tiếp sống trong môi trường ấy nên tất nhiên phải gánh chịu hậu quả từ chính những việc làm của mình. 1.2.3.3. ¤ nhiÔm c¸c chÊt h÷u c¬ ®éc h¹i: C¸c dung m«i h÷u c¬ vµ c¸c s¶n phÈm dÇu má lµ nh÷ng chÊt h÷u c¬ ®éc h¹i g©y « nhiÔm m«i tr•êng. Nh×n chung chóng lµ nh÷ng chÊt cã kh¶ n¨ng hoµ tan thÊp trong n•íc vµ hÇu hÕt kh«ng ph©n cùc. Trong sè c¸c ph©n tö h÷u c¬ kh«ng ph©n cùc cã thÓ gÆp c¸c hydrocacbon nh©n th¬m bao gåm 2 hoÆc nhiÒu vßng benzen. Chóng cã ®é bÒn v÷ng kh¸ cao vµ ®éc h¹i ë hµm l•îng thÊp. C¸c chÊt h÷u c¬ ph©n tö nhá: s¶n phÈm cña s¶n xuÊt c«ng nghiÖp. Axit orthophtalic ®•îc este ho¸ víi r•îu ®Ó h×nh thµnh c¸c axit dieste phtalic (PEA) ®•îc sö dông trong c«ng nghÖ chÊt dÎo. Víi PVC, th•êng lµ 1:2, tû lÖ PAE-nhùa PAE còng ®•îc sö dông nh• nh÷ng chÊt mang c¸c thuèc trõ s©u, thuèc nhuém, ho¸ mü phÈm. C¸c chÊt di-2-etylphtalat (DEHP) vµ di-octyphtalat (DOP) ®•îc sö dông réng r·i trong c«ng nghiÖp chÊt dÎo vµ cao su tæng hîp. MÉu DEHP lµ chÊt láng cã ®é nhít trung b×nh th•êng cã ¸p suÊt thÊp, chóng ®•îc coi lµ nh÷ng chÊt « nhiÔm c«ng nghiÖp, cã ¶nh h•ëng trùc tiÕp hoÆc gi¸n tiÕp ®Õn søc khoÎ con ng•êi vµ c©n b»ng sinh th¸i. Mét sè tÝnh chÊt chung cña c¸c chÊt « nhiÔm h÷u c¬ ph©n tö nhá: - Sù tÝch ®iÖn vµ ph©n cùc lµ nh÷ng tÝnh chÊt quan träng lµm t¨ng sù t•¬ng t¸c gi÷a ph©n tö chÊt « nhiÔm vµ bÒ mÆt. - KÝch th•íc ph©n tö vµ tÝnh tr¬ còng ¶nh h•ëng tíi sù t•¬ng t¸c bÒ mÆt. 29
30. 30 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí - MËt ®é ®iÖn tÝch bÒ mÆt ¶nh h•ëng ®Õn sù t¹o liªn kÕt ion víi c¸c vËt tÝch ®iÖn. - Kh¶ n¨ng hoµ tan trong n•íc hoÆc trong c¸c dung m«i h÷u c¬. - Kh¶ n¨ng bay h¬i cã ¶nh h•ëng ®Õn tÝnh hÊp phô, di chuyÓn vµ t¹o c¸c liªn kÕt víi ®Êt. C¸c chÊt h÷u c¬ ph©n tö lín: g©y « nhiÔm cã thÓ cã nguån gèc tù nhiªn hoÆc tæng hîp - Trong tù nhiªn ®ã lµ c¸c chÊt h÷u c¬, s¶n phÈm t¸i tæng hîp h÷u c¬ nh• chÊt mïn, Thùc ra ®©y kh«ng ®•îc coi lµ nh÷ng chÊt g©y « nhiÔm ®Êt, tuy nhiªn chóng cã vai trß quan träng trong qu¸ tr×nh g©y « nhiÔm th«ng qua sù t¹o c¸c liªn kÕt víi c¸c chÊt v« c¬ vµ h÷u c¬ ®éc h¹i kh¸c. - C¸c chÊt h÷u c¬ ph©n tö lín kh¸c x©m nhËp vµo ®Êt do sö dông nh÷ng chÊt nh• c¶i t¹o tÝnh chÊt vËt lý ®Êt hoÆc chÊt th¶i do qu¸ tr×nh s¶n xuÊt cña con ng•êi. Phæ biÕn lµ c¸c chÊt poly (vinyl) alcol, poly (acrylamide), poly (etylen glycol) hay poly (etylen oxit) vµ ppoly (vinyl pyrolindin). TÊt c¶ c¸c chÊt polime nµy ®Òu cã kh¶ n¨ng hoµ tan trong n•íc vµ kh«ng ph©n ly thµnh ion, cã cÊu tróc nh• sau: C¸c s¶n phÈm trªn nh×n chung kh«ng ®éc h¹i trùc tiÕp nh•ng trë nªn nguy h¹i khi tËp trung sè l•îng lín trªn mÆt ®Êt hoÆc trªn b·i r¸c. C¸c chÊt phenol cã thÓ bÞ polyme ho¸, t•¬ng t¸c víi c¸c kho¸ng sÐt h×nh thµnh c¸c s¶n phÈm mang mµu víi khèi l•îng ph©n tö lín. C¸c chÊt ho¹t tÝnh bÒ mÆt nh• c¸c chÊt tÈy röa cã chøa chñ yÕu lµ c¸c ankyl-aryl sulfonat (LAS), cÊu tróc chung cña chóng gåm mét nhãm alkyl m¹ch th¼ng, mét vßng benzen vµ mét nhãm sulfonat. CÊu tróc vµ d¹ng h×nh häc cña ph©n tö c¸c chÊt lµ kh¸c nhau vµ cã ¶nh h•ëng lín ®Õn kh¶ n¨ng t•¬ng t¸c gi÷a chóng víi c¸c hîp phÇn cña ®Êt. C¸c s¶n phÈm lµ chÊt th¶i t¹i c¸c nhµ m¸y läc dÇu, c¸c khu c«ng nghiÖp chÕ biÕn c¸c s¶n phÈm tõ dÇu má lµ nguån g©y « nhiÔm dÇu trong ®Êt. C¸c chÊt khÝ tho¸t ra tõ ®Êt « nhiÔm dÇu cã thÓ di chuyÓn vÒ mét phÝa, hoÆc lµ th¼ng ®øng hay tô l¹i, tËp trung ë vßm, tÇng hÇm hay èng cèng c«ng céng d•íi ®Êt, g©y nªn 30
31. 31 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí nh÷ng vô næ, vô ho¶ häan nghiªm träng. Cïng víi ¸p xuÊt h¬i nh÷ng ph©n tö dÇu chuyÓn lªn phÝa trªn g©y nhiÔm bÈn n•íc mÆt, g©y sù thÊt thu mïa vô. Khi tiÕp xóc víi ®Êt « nhiÔm dÇu víi møc ®é ®ñ cao cã thÓ g©y nguy hiÓm cho con ng•êi vµ ®éng vËt. 31
32. 32 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí Ch•¬ng 2. Qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ c¸c chÊt « nhiÔm 2. 1. Qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ c¸c chÊt « nhiÔm phi kim lo¹i 2.1.1. Sù tÝch luü vµ chuyÓn ho¸ Nit¬ trong ®Êt Hµm l•îng N trong ®Êt kho¶ng 1 - 10 tÊn/ha. Nit¬ x©m nhËp vµo ®Êt tõ khÝ quyÓn, ph©n bãn, x¸c h÷u c¬, chÊt th¶i ®éng vËt vµ n•íc th¶i. L•îng N x©m nhËp vµo ®Êt do m•a vµ l¾ng ®äng kh« th•êng < 10kgN/ha/n¨m; do cè ®Þnh sinh häc kho¶ng 40kh/ha/n¨m; l•îng ph©n N bãn dao ®éng tuú thuéc c©y trång (cã thÓ tõ 0 ®Õn 500 kg/ha/n¨m). Phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é vµ ®é Èm, l•îng N bÞ + mÊt vµo khÝ quyÓn dao ®éng trong kho¶ng 5 - 40% l•îng N-NH4 do bay h¬i . - d•íi d¹ng NO3 Mét phÇn lín bÞ oxy ho¸ thµnh NO3 vµ dÔ dµng bÞ röa tr«i khái - ®Êt xuèng n•íc ngÇm hoÆc c¸c nguån n•íc mÆt. Trong ®Êt •ít, NO3 bÞ qu¸ tr×nh - - ph¶n nitrat ho¸ lµm mÊt chóng d•íi d¹ng NO, N2O, hoÆc N2: NO3 NO2 NO N2O N2 2. 1.2. Sù tÝch luü vµ chuyÓn ho¸ photpho trong ®Êt Trong ®Êt trång trät P ®•îc bæ sung chñ yÕu qua ph©n bãn photph¸t, th•êng dïng hiÖn nay lµ supephotph¸t ®¬n (SSP), supephotphat kÐp (TSP), mono vµ diamoni photphat (MAP vµ DAP). Hµm l•îng P trong ®Êt dao ®éng vµo kho¶ng 500 – 2500 kgP/ha trong ®ã 50 – 75% ë d¹ng P-v« c¬. P-H÷u c¬ P-trao ®æi P-Hoµ tan P-S¾t, nh«m P- Ca 32
33. 33 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí H×nh 2.1: C¸c d¹ng ph«t pho trong ®Êt - 2- 3- P hoµ tan cã thÓ ë d¹ng H2P04 , HPO4 hoÆc PO4 . Qu¸ tr×nh cè ®Þnh P trong ®Êt lµ rÊt lín do vËy phÇn lín P bãn vµo ®Êt sÏ bÞ cè ®Þnh chÆt. P ®•îc coi lµ nguyªn tè Ýt linh ®éng, Ýt bÞ röa tr«i so víi N trong ®Êt. HiÖu qu¶ sö dông P trong ph©n bãn cña c©y trång còng rÊt thÊp (20-30%) phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn m«i tr•êng. Bãn v«i cã t¸c dông lµm t¨ng l•îng P dÔ tiªu trong ®Êt, ®ång thêi thóc ®Èy qu¸ tr×nh kho¸ng hãa h÷u c¬ gi¶i phãng P dÏ tiªu. Tuy nhiªn, nÕu pH > 6,5 th× P dÔ tiªu gi¶m ®i do h×nh thµnh c¸c phèt ph¸t Ca Ýt tan. Qu¶n lý, gi¶m, thiÓu t¸c ®éng cña N vµ P ®èi víi m«i tr•êng: Giíi h¹n N - - NO3 trong n•íc [USEPA, 1976] lµ 10 vµ 100mg/l, N-NH4 lµ 0,5 vµ 2,5 mg/l cã thÓ g©y h¹i cho con ng•êi vµ ®éng vËt. §èi víi phèt pho, sunphua (1947) vµ Vollenveider (1968) ®Ò nghÞ víi P hßa tan lµ 0,01 vµ P tæng sè trong n•íc lµ 0,2 mg/l. NÕu v•ît qu¸ giíi h¹n nµy sÏ g©y hiÖn t•îng phó d•ìng nguån n•íc. §èi víi N vµ P th× môc ®Ých c¬ b¶n lµ nh»m gi¶m thiÓu qu¸ tr×nh röa tr«i g©y « nhiÔm nguån n•íc. ViÖc qu¶n lý chóng chñ yÕu lµ sö dông hîp lý ph©n bãn, qu¶n lý chÊt th¶i, qu¶n lý c©y trång vµ hÖ canh t¸c. 2.2. Qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ c¸c ho¸ chÊt b¶o vÒ thùc vËt 2.2.1. §Æc tÝnh chuyÓn ho¸ cña mét sè ho¸ chÊt b¶o vÖ thùc vËt TÝnh ®éc h¹i cña c¸c chÊt h÷u c¬ do cÊu tróc ®iÖn tö, kh¶ n¨ng hoµ tan trong n•íc vµ kh¶ n¨ng bay h¬i lµ rÊt quan träng. Kh¶ n¨ng ion ho¸ lµ lý do tr•íc hÕt gi¶i thÝch t¹i sao t•¬ng t¸c ho¸ häc h÷u c¬ ®éc h¹i l¹i phô thuéc nhiÒu vµo pH. Víi c¸c chÊt h÷u c¬ kh«ng cã kh¶ n¨ng hoµ tan trong n•íc cã liªn quan mËt thiÕt tíi ®Æc tÝnh hÊp phô. Ngoµi ra, c¸c tÝnh chÊt nh•: h×nh d¹ng, kÝch th•íc, kh¶ n¨ng ®«ng tô, ph©n cùc, tÝnh axit vµ kh¶ n¨ng bay h¬i còng cã ý nghÜa quan träng. C¸c thuèc BVTV ®•îc coi lµ nguån « nhiÔm diÖn trong ®Êt do chóng ®•îc ¸p dông kh¸ réng r·i b»ng c¸ch phun trªn l¸ hoÆc r¬i trùc tiÕp xuèng ®Êt. Khi nghiªn cøu víi c¸c thuèc trõ s©u diÖt cá cho thÊy: 33
34. 34 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí C¸c ph©n tö h÷u c¬ d¹ng cation ChÊt diÖt cá Bipyridylium nh• diquat vµ paraquat lµ nh÷ng hîp phÇn chÝnh cña nhãm nµy. Chóng ®•îc sö dông nh• c¸c chÊt diÖt vi sinh vËt thuû sinh. Diquat vµ paraquat lµ nh÷ng chÊt kh«ng bay h¬i, bÞ quang ph©n huû d•íi ¸nh n¾ng mÆt trêi hoÆc tia UV. Tuy nhiªn, chóng kh«ng bÞ quang ph©n huû khi kÕt hîp víi c¸c chÊt d•íi d¹ng phøc hîp trao ®æi ®iÖn tÝch víi phenol vµ c¸c ph©n tö cho ®iÖn tö kh¸c. C¸c ph©n tö h÷u c¬ kiÒm C¸c ph©n tö h÷u c¬ kiÒm nh• nhãm Symmetrical triazine (S-triazine) lµ c¸c dÉn xuÊt nit¬ dÞ vßng, cÊu tróc vßng bao gåm C vµ N. Sù thay thÓ ë vÞ trÝ R1 sÏ x¸c ®Þnh ®u«i cña tªn chÊt. Víi nguyªn tö Cl, tªn cã ®u«i lµ -azine, víi nhãm metyl thio lµ -tryn, vµ nhãm metoxyl (-OHC3) lµ -ton. Kh¶ n¨ng hoµ tan cao nhÊt cña chÊt nµy ®•îc x¸c ®Þnh bëi sù thay thÕ R1 víi -OCH3. Víi sù cã mÆt cña nguyªn tö N giµu ®iÖn tö S-triazin sÏ cã kh¶ n¨ng cho ®iÖn tö vµ kh¶ n¨ng t•¬ng t¸c víi c¸c ph©n tö nhËn ®iÖn tö ®Ó h×nh thµnh c¸c phøc chÊt cã kh¶ n¨ng cho - nhËn ®iÖn tö. C¸c chÊt diÖt cá benzoic lµ dÉn xuÊt cña axit benzoic cã thÓ chøa nguyªn tö Cl, metoxyl, hoÆc amino. Kh¶ n¨ng hoµ tan cña c¸c axit phenoxylankanoic kh«ng bÞ ion ho¸ lµ rÊt thÊp. Tuy nhiªn hÇu hÕt c¸c thuèc diÖt cá ®Òu chøa hîp phÇn cña c¸c muèi hoµ tan, v× vËy chóng cã kh¶ n¨ng hoµ tan trong n•íc trung tÝnh cßn trong m«i tr•êng axit chóng tån t¹i ë d¹ng ph©n tö Ýt tan. C¸c thuèc trõ s©u: 2,4-D; 2,4,5-T, picloram vµ dinosen cã kh¶ n¨ng h×nh thµnh ion trong n•íc. §©y lµ nh÷ng chÊt phæ biÕn cña thuèc trõ s©u axit phenoxy ankanoic. C¸c ph©n tö h÷u c¬ kh«ng ion ho¸ Nhãm nµy bao gåm hÇu hÕt c¸c hîp chÊt h÷u c¬ kh«ng bÞ ph©n ly trong dung dÞch. Chóng bao gåm hµng tr¨m chÊt kh¸c nhau lµ dÉn xuÊt cña hydrocacbon cã g¾n clo (c¸c hîp chÊt c¬ clo), g¾n photpho (c¸c hîp chÊt c¬ photpho), cacbarmat, ure, anilin, amid, nezonitrit. Sù kh¸c biÖt cña c¸c chÊt thuéc nhãm nµy lµ kh¶ n¨ng hÊp phô cña nã bëi c¸c keo h÷u c¬. 34
35. 35 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí ChÊt c¬ clo nh• DDT, to-xaphen, lindan, clorodan, aldrin, ®iedrin cã kh¶ n¨ng tån t¹i bÒn v÷ng trong ®Êt (hiÖn nay ®· bÞ h¹n chÕ sö dông), cã kh¶ n¨ng hoµ tan chËm trong n•íc (trõ lindan). §Æc biÖt lµ DDT, Endrin vµ ®edrin cã kh¶ n¨ng di ®éng chËm trong ®Êt. Kh¶ n¨ng bay h¬i cña nhãm c¬ clo lµ rÊt thÊp. Nh×n chung, nhãm c¬ photpho cã ®éc tÝnh cao h¬n nhãm c¬ clo nh•ng chóng l¹i cã ®é bÒn v÷ng trong ®Êt thÊp h¬n. Malathion vµ parathion cã thÓ bÞ ph©n huû ho¸ häc hoÆc ph©n huû sinh häc bëi vi sinh vËt. C¸c chÊt phenyl cacbarmat khi ®•îc ure thay thÕ ®Òu lµ c¸c thuèc diÖt cá kh«ng bÞ ph©n ly thµnh d¹ng ion. Sù thay thÕ 3 nguyªn tö hydro cña ure b»ng c¸c nhãm chøc n¨ng kh¸c nh•: phenyl, metyl, metoxy lµm cho thuèc diÖt cá trë nªn cã ho¹t tÝnh. HÇu hÕt chÊt diÖt cá ure lµ kh«ng cã tÝnh chän läc vµ khi phun vµo ®Êt chóng ®•îc rÔ c©y hót thu vµ vËn chuyÓn lªn th©n c©y. Cacbamat vµ thiocacbamat lµ sù biÕn ®æi cÊu tróc baz¬ tõ axit cacbamic. Cacbamat cã thÓ ®•îc phun xuèng ®Êt (nh• propham vµ cloropham) hoÆc phun trªn l¸ (nh• asulam vµ phenmedipham). C¸c chÊt nµy cã ®Æc tÝnh chän läc cao h¬n víi tõng lo¹i c©y trång, cloropham cã tÝnh bÒn v÷ng h¬n propham. C¸c chÊt cacbamat kh¸c nh• barban vµ phenmedipham th•êng ®•îc phun trªn l¸ vµ Ýt cã sù t•¬ng t¸c víi ®Êt. Thiocacbamat nh• butylat th•êng cã kh¶ n¨ng bay h¬i cao h¬n nªn ®•îc phun trùc tiÕp vµo ®Êt, t¹o nªn c¸c liªn kÕt víi ®Êt. Chóng bÞ hÊp phô bëi c¸c h¹t gièng, rÔ, sù n¶y mÇm. 2.2.2. Qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ c¸c HCBVTV trong ®Êt C¸c HCBVTV khi ®i vµo ®Êt, chóng cã thÓ bÞ bay h¬i, bèc h¬i hoÆc lÊy ®i bëi thùc vËt vµ ®éng vËt, tiÕp ®Õn lµ qu¸ tr×nh hÊp phô, thÊm läc hoÆc bÞ ph©n huû sinh häc. Sù biÕn ®æi vµ sù ph©n bè thuèc trõ s©u trong ®Êt phô thuéc nhiÒu vµo ®Æc tÝnh cña ho¸ chÊt còng nh• ®Æc ®iÓm cña m«i tr•êng ®Êt. D•íi ®iÒu kiÖn thuËn lîi c¸c chÊt cã thÓ biÕn ®æi sang d¹ng Ýt ®éc h¬n hoÆc kh«ng ®éc, ë tr¹ng th¸i kh¸c cã thÓ dÉn tíi sù tÝch lòy vµ tiÕp tôc tån l•u l©u h¬i hoÆc röa tr«i xuèng n•íc ngÇm. KÕt qu¶, ®· cã nh÷ng b¸o c¸o vÒ « nhiÔm n•íc ngÇm nghiªm träng. Khèi l•îng ph©n tö, ®Æc tÝnh hoµ tan, ¸p suÊt bay h¬i vµ c¸c ®Æc tÝnh cña m«i tr•êng ®Êt cã liªn quan chÆt chÏ víi sù hÊp phô hay gi¶i hÊp cña c¸c hîp 35
36. 36 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí chÊt nµy. Kh¶ n¨ng ®Öm cña ®Êt ®ãng vai trß quan träng trong ho¹t ®éng cña thuèc trõ s©u. Nh÷ng phÇn tö ®Êt víi ®Æc tr•ng bÒ mÆt vµ bÉy mang cao nh• lµ chÊt h÷u c¬, kho¸ng sÐt, c¸c oxit hay hydroxit kim lo¹i phÇn lín quyÕt ®Þnh ®Õn kh¶ n¨ng hÊp phô vµ hÊp thô c¸c thuèc nµy. C¸c ®iÒu kiÖn biªn cã liªn quan lµ nång ®é vµ sù ph©n ly cña c¸c chÊt, ®é Èm, nhiÖt ®é, c©n b»ng pH ®Êt, kh¶ n¨ng oxi ho¸ hay kh¶ n¨ng khö cã ¶nh h•ëng m¹nh mÏ ®Õn sù biÕn ®æi vµ tån l•u l©u h¬n cña c¸c thuèc trõ s©u trong ®Êt. C¸c thuèc BVTV cã nhãm c¬ photpho ®•îc xem lµ kÐm bÒn v÷ng h¬n so víi c¬ clo nh•ng l¹i ph©n huû rÊt chËm trong ®Êt, vÝ dô nh• parathion cßn ®•îc ph¸t hiÖn ra sau rÊt nhiÒu n¨m sö dông, ®Æc biÖt lµ c¸c ®Êt kh« vµ trong mét sè ®iÒu kiÖn bÊt lîi kh¸c. Mét sè nghiªn cøu cho r»ng, thuèc BVTV d¹ng tæng hîp cã sù tån l•u trong ®Êt rÊt l©u dµi. Theo Lichtenstei (1961), 1 n¨m sau khi phun DDT cßn 80%, lindan cßn 60%, aldrin cßn 20%; sau 3 n¨m DDT cßn 50%, andrin cßn 5%. Trong ®Êt, c¸c HCBVTV bÞ ph©n huû chËm do c¸c qu¸ tr×nh ho¸ häc vµ sinh häc. Khi bÞ ph©n huû hoµn toµn chóng sÏ gi¶i phãng CO2 vµ H2O hoÆc c¸c hîp phÇn kh«ng ®éc h¹i kh¸c. Tuy nhiªn, nÕu qu¸ tr×nh ph©n gi¶i kh«ng hoµn toµn cã thÓ h×nh thµnh c¸c chÊt thËm chÝ cã ®é bÒn vµ tÝnh ®éc h¹i cao h¬n ban ®Çu. Qu¸ tr×nh ph©n huû sinh häc Vai trß ph©n huû sinh häc c¸c HCBVTV trong ®Êt cã sù tham gia quan träng cña c¸c vi sinh vËt. C¸c vi sinh vËt nµy ®· sö dông c¸c chÊt h÷u c¬ ®éc h¹i nh• chÊt nÒn cho sù ph¸t triÓn cña m×nh. C¸c chÊt h÷u c¬ ®éc h¹i nµy ®•îc sö dông bëi mét hoÆc nhiÒu loµi vi sinh vËt kh¸c nhau cho s¶n phÈm cuèi cïng thµnh CO2 vµ H2O cïng c¸c chÊt v« c¬ kh¸c. Qu¸ tr×nh trao ®æi hÊp phô bao gåm: sù ph©n huû c¸c ph©n tö h÷u c¬ ®éc h¹i thµnh c¸c chÊt kh«ng ®éc h¹i, c¸c vi sinh vËt nµy sÏ ph¸t triÓn trªn nh÷ng c¬ chÊt kh«ng ®éc h¹i. Qu¸ tr×nh nµy cã thÓ do vi sinh vËt tiÕt ra c¸c enzim cã kh¶ n¨ng tÝch luü c¸c chÊt ®éc nguy h¹i so víi c¸c chÊt ®éc ban ®Çu. C¸c chÊt h÷u c¬ ®éc h¹i bÞ ph©n huû chuyÓn ho¸ bëi 36
37. 37 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí c¸c ph¶n øng oxy ho¸, trïng ng•ng, tÝch tô c¸c chÊt h÷u c¬ trong thµnh phÇn c¸c chÊt h÷u c¬ cña ®Êt. Qu¸ tr×nh tÝch luü sinh häc, tÝch luü c¸c chÊt h÷u c¬ trong ®Êt phô thuéc vµo ®Æc tÝnh cña tõng vi sinh vËt vµ c¸c chÊt h÷u c¬ ®éc h¹i. Theo c¸c nghiªn cøu phÇn lín thuèc trõ s©u bÞ ph©n huû bëi c¸c sinh vËt yÕm khÝ. C¸c ®iÒu kiÖn tèt nhÊt cho sù ph©n huû chÊt h÷u c¬ cña vi sinh vËt kþ khÝ. Vi sinh vËt §a d¹ng quÇn thÓ cao, nhiÒu loµi thÝch øng §é Èm ®Êt 50 - 80% NhiÖt ®é ®Êt 25 - 350C §é tho¸ng khÝ æn ®Þnh ChÊt h÷u c¬ 2 -3% Tû lÖ C/N < 10 - 15 pH Trung tÝnh Thµnh phÇn kho¸ng C©n b»ng ph©n bè kÝch th•íc h¹t trong ®Êt KÕt cÊu ®Êt MÞn nhá ®Õn mÞn th« Qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ lý - ho¸ häc Qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ lý - ho¸ häc c¸c chÊt h÷u c¬ trong ®Êt bao gåm c¸c ph¶n øng thuû ph©n, oxy ho¸ - khö, hiÖu øng bÒ mÆt quang ph©n huû, h×nh thµnh phøc hîp liªn kÕt vµ chuyÓn ho¸ ho¸ häc.  Qu¸ tr×nh thuû ph©n Qu¸ tr×nh thuû ph©n phô thuéc nhiÒu vµo pH, nhiÖt ®é. Trong m«i tr•êng axit, qu¸ tr×nh nµy sÏ t¨ng lªn t•¬ng øng víi sù t¨ng tèc ®é ph¶n øng thuû ph©n. VÝ dô, sù thuû ph©n chÊt c¬ photpho (parathion), ë nhiÖt ®é 200C qu¸ tr×nh thuû ph©n parathion t¨ng chËm trong m«i tr•êng axit vµ trung tÝnh, t¨ng m¹nh trong m«i tr•êng kiÒm (pH = 9 - 10). §ång thêi qu¸ tr×nh thuû ph©n ®•îc t¨ng c•êng nhê hiÖu øng bÒ mÆt. Theo Satlzman vµ céng sù (1974), chøng minh sù t¨ng c•êng qu¸ tr×nh thuû ph©n parthion khi cã mÆt cña kho¸ng Kaonilit do b¶n chÊt 37
38. 38 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí c¸c cation trao ®æi (Ca-Kaonilit) ¶nh h•ëng ®Õn tèc ®é cña qu¸ tr×nh. KÕt qu¶ cho thÊy tèc ®é thuû ph©n khi cã mÆt kho¸ng nµy t¨ng lªn gÊp 2 lÇn so víi m«i tr•êng n•íc t¹i pH = 8.5. Kaollinit ®· ®•îc xem nh• lµ chÊt xóc t¸c qu¸ tr×nh ph©n huû parathion th«ng qua viÖc lµm t¨ng c•êng sù thuû ph©n c¸c este photphat thµnh P-nitrophenol vµ dietylthiophotphat. Bªn c¹nh ®ã, sù thuû ph©n parathion cßn do t¸c ®éng cña c¸c enzim . Theo Nelson(1981), ®· ph©n lËp ®•îc vi khuÈn ph©n gi¶i parathion. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm trong phßng cho thÊy c¸c men photphataza cã ¶nh h•ëng râ rÖt ®Õn c¸c parathion cã trong dung dÞch mµ kh«ng cã t¸c ®éng tíi c¸c parathion ®•îc hÊp phô trªn bÒ mÆt chÊt r¾n.  Qu¸ tr×nh khö Qu¸ tr×nh khö lµ kÕt qu¶ trao ®æi ®iÖn tö lµm cho tr¹ng th¸i oxy ho¸ cña c¸c chÊt tham gia ph¶n øng thay ®æi. Sù oxy ho¸ c¸c chÊt h÷u c¬ b»ng con ®•êng ho¸ häc x¶y ra trong ®iÒu kiÖn tho¸ng khÝ, trong khi sù khö cã thÓ x¶y ra trong ®iÒu kiÖn ®Êt ngËp n•íc. Ph¶n øng oxy ho¸ c¸c chÊt h÷u c¬ ®éc h¹i do vi sinh vËt cã ý nghÜa lín trong viÖc ph©n huû c¸c HCBVTV trong ®Êt. VÝ dô, thuèc trõ s©u 2,4 D bÞ ph©n huû thµnh 2,4-dichlorophenol; chóng l¹i tiÕp tôc bÞ polyme ho¸ bëi men phenoloxydaza.  Qu¸ tr×nh quang ph©n huû Líp ®Êt 0,5 cm trªn mÆt ®•îc xem lµ t¸c ®éng trùc tiÕp cña ¸nh s¸ng mÆt trêi, do vËy c¸c chÊt « nhiÔm cã thÓ bÞ chuyÓn ho¸ d•íi t¸c ®éng cña ¸nh s¸ng mÆt trêi. Qu¸ tr×nh quang ph©n huû trùc tiÕp x¶y ra khi c¸c chÊt hÊp phô ¸nh s¸ng: P + ¸nh s¸ng P* + s¶n phÈm Trong ®ã P lµ chÊt hÊp thô ¸nh s¸ng, P* lµ chÊt ®•îc ho¹t ho¸ ®Ó tham gia ph¶n øng t¹o thµnh s¶n phÈm. C¸c chÊt ho¹t ho¸ cã t¸c dông lín trong viÖc thóc ®Èy c¸c qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ c¸c chÊt h÷u c¬ ®éc h¹i. Phô thuéc vµo cÊu tróc ph©n tö, c¸c HCBVTV cã kh¶ n¨ng hÊp thô c¸c tia chiÕu x¹ kh¸c nhau. Trifluralin vµ metylparathion lµ nh÷ng vÝ dô cho c¸c chÊt trõ 38
39. 39 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí s©u cã kh¶ n¨ng hÊp thô m¹nh ¸nh s¸ng mÆt trêi, cßn thuèc trõ s©u 3,4 dicloramin hÊp thô b•íc sãng ng¾n vµ metocyclo chØ hÊp thô ¸nh s¸ng rÊt yÕu. Nh×n chung, tèc ®é quang ph©n huû c¸c HCBVTV trong ®Êt x¶y ra chËm h¬n nhiÒu so víi trong n•íc vµ trªn l¸ c©y.  Sù t¹o thµnh c¸c phøc hÖ liªn kÕt C¸c phøc chÊt cã thÓ ®•îc h×nh thµnh do c¸c liªn kÕt ®iÖn, ®ång ho¸ trÞ hoÆc kÕt hîp c¶ hai. C¸c cation kim lo¹i ®•îc gäi lµ nguyªn tö trung t©m, c¸c anion hoÆc ph©n tö t¹o liªn kÕt ®•îc gäi lµ c¸c chÊt liªn kÕt. Khi c¸c chÊt nµy cã kÝch th•íc lín nhá kh¸c nhau vµ h×nh thµnh nªn c¸c keo cã kÝch th•íc < 100A0 (ë c¸c kÝch th•íc lín h¬n c¸c keo nµy cã thÓ bÞ ®«ng tô). Qu¸ tr×nh nµy gióp c¸c chÊt h÷u c¬ ®éc h¹i cã thÓ h×nh thµnh c¸c liªn kÕt víi c¸c chÊt h÷u c¬ kh¸c cã trong ®Êt. 2.3. Qu¸ tr×nh chuyÓn hãa c¸c kim lo¹i nÆng trong ®Êt C¸c hÖ thèng ®Êt gåm nh÷ng thµnh phÇn v« c¬, h÷u c¬ phøc t¹p vµ biÕn ®éng, t¹i bÊt kú thêi ®iÓm nµo nång ®é c¸c chÊt g©y « nhiÔm trong thÓ láng cña ®Êt còng diÔn ra hµng lo¹t ph¶n øng gi÷a c¸c axit - baz¬; ph¶n øng oxy ho¸ - khö; ph¶n øng t¹o phøc víi c¸c phèi tö h÷u c¬ - v« c¬; ph¶n øng kÕt tña vµ hoµ tan c¸c chÊt r¾n vµ cuèi cïng lµ qu¸ tr×nh hÊp phô, trao ®æi ion. Tèc ®é x¶y ra ph¶n øng còng nh• tèc ®é ph©n huû/ hÊp phô sinh häc quyÕt ®Þnh nång ®é c¸c chÊt g©y « nhiÔm trong pha láng cña ®Êt (h×nh 2.2). C¸c ion kim lo¹i ®i vµo ®Êt cã thÓ thùc hiÖn nhiÒu mèi liªn kÕt kh¸c nhau vµ t•¬ng t¸c víi c¸c hîp phÇn kh¸c nhau cña ®Êt. Chóng cã thÓ biÕn ®æi thµnh c¸c d¹ng liªn kÕt vµ tån t¹i ë nhiÒu d¹ng phô thuéc vµo c¸c mèi liªn kÕt h×nh thµnh. H×nh 2.2. Sù biÕn ®æi c¸c chÊt g©y « nhiÔm trong dung dÞch ®Êt 39
40. 40 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí T•¬ng t¸c gi÷a kim lo¹i nÆng vµ chÊt h÷u c¬ trong ®Êt rÊt phøc t¹p, ®•îc thùc hiÖn b»ng nhiÒu c¬ chÕ kh¸c nhau. C¸c kim lo¹i cã thÓ bÞ hÊp phô trao ®æi do c¸c chÊt h÷u c¬, t¹o phøc hÖ hoÆc bÞ cè ®Þnh. Kh¶ n¨ng liªn kÕt cña chÊt h÷u c¬ víi kim lo¹i ë pH 5,8 gi¶m dÇn theo trËt tù sau (Schmitzer vµ Khan, 1978): Fe = Al = Cr = Hg = Pb = Cu > Cd > Zn > Ni > Co > Mn. C¸c phøc chÊt gi÷a kim lo¹i vµ chÊt h÷u c¬ bao gåm c¶ chÊt néi phøc, h×nh thµnh bëi sù liªn kÕt gi÷a cation víi c¸c nhãm chøc n¨ng cña chÊt h÷u c¬. NhiÒu mèi liªn kÕt cã thÓ ®•îc h×nh thµnh víi chÊt h÷u c¬ ®¬n gi¶n, tuy nhiªn liªn kÕt ®¬n còng cã thÓ ®•îc h×nh thµnh víi c¸c chÊt h÷u c¬ ph©n tö lín. C¸c chÊt cho ®iÖn tö cña chÊt h÷u c¬ trong ®Êt lµ nguyªn tè phi kim lo¹i tÝch ®iÖn ©m nh• O, N, S. Nh÷ng liªn kÕt quan träng víi nhãm boxyl - COOH, Phenolicenoli (-OH), thiol (-SH), amino (- NH2), carbonyl (=O) vµ thioether (-S). Sù h×nh thµnh c¸c liªn kÕt gi÷a kim lo¹i nÆng víi chÊt h÷u c¬ phô thuéc vµo ion kim lo¹i, nång ®é cña chóng vµ c¸c chÊt h÷u c¬. Nh×n chóng chóng xÈy ra rÊt nhanh chãng. NhiÒu nghiªn cøu cho r»ng thêi gian hÊp phô kho¶ng 1/2 l•îng ion trong dung dÞch víi Zn2+, Cu2+ vµ Cd2+ lµ 30 gi©y (Bunzl et la, 1976). Møc ®é bÒn v÷ng cña c¸c liªn kÕt phô thuéc vµo b¶n chÊt c¸c kim lo¹i, c¸c chÊt h÷u c¬ vµ phô thuéc kh¸ m¹nh vµo pH dung dÞch ®Êt. Nh×n chung liªn kÕt h÷u c¬ víi Pb2+, vµ Cu2+ cã ®é bÒn v÷ng cao h¬n víi Cd2+ vµ Zn2+ ë cïng gi¸ trÞ pH. Khi pH t¨ng lªn ®é bÒn v÷ng cña c¸c phøc chÊt h÷u c¬ - kim lo¹i còng t¨ng do sù ph©n ly m¹nh cña c¸c nhãm chøc n¨ng. §é chua cña ®Êt cã ¶nh h•ëng m¹nh ®Õn kh¶ n¨ng hÊp phô kim lo¹i nÆng. Nh×n chung, dung dÞch hÊp phô trao ®æi cation t¨ng tõ 20% lªn ®Õn 100% khi pH t¨ng tõ 3 ®Õn 5 cho tÊt c¶ c¸c kim lo¹i (Ivaidu et al, 1994); ngo¹i trõ khi chóng 2- 2- tån t¹i ë d¹ng anion cã chøa oxy (MnO4 , CrO4 ) nguyªn nh©n lµm t¨ng kh¶ n¨ng hÊp phô c¸c ion kim lo¹i khi pH t¨ng lµ do t¨ng l•îng keo ©m trong ®Êt, ®ång thêi t¨ng sù h×nh thµnh MOH- trong dung dÞch ®Êt. T¸c ®éng cña pH vµ Eh ®Õn kh¶ n¨ng hßa tan cña kim lo¹i trong ®Êt lµ rÊt phøc t¹p. TÝnh tan cña c¸c kim lo¹i nÆng phô thuéc m¹nh vµo gi¸ trÞ pH cña dung dÞch ®Êt. Nh×n chung, chóng hßa tan t¨ng khi pH gi¶m vµ ng•îc l¹i. Tuy nhiªn, cïng trong mét giíi h¹n pH nµo ®ã, khi pH t¨ng qu¸ giíi h¹n nµy th× kh¶ 40
41. 41 wWw.kenhdaihoc.com – Kênh thông tin – Học tập – Giải trí n¨ng hßa tan cña chóng t¨ng lªn. Kh¶ n¨ng hoµ tan cña nh÷ng kim lo¹i nÆng cã kh¶ n¨ng h×nh thµnh c¸c anion chøa oxy lµ ng•îc l¹i víi cation trong sù phô thuéc vµo pH. Kh¶ n¨ng hßa tan cña kim lo¹i nÆng chÞu t¸c ®éng ®ång thêi cña pH vµ Eh lµm cho qu¸ tr×nh biÕn ®æi gi÷a c¸c d¹ng tån t¹i cña chóng cµng trë nªn phøc t¹p h¬n. Trong ®iÒu kiÖn pH thÊp nh•ng cã ®iÒu kiÖn khö trung b×nh hoÆc cao sÏ thuËn lîi cho qu¸ tr×nh hßa tan cña nhiÒu kim lo¹i. Tuy nhiªn, víi c¸c ®Êt cã hµm l•îng S thÊp (®Êt gl©y) ®iÒu kiÖn khö sÏ t¹o ®iÒu kiÖn cho sù hßa tan t¨ng lµm t¨ng tÝnh ®éc h¹i cña c¸c cation kim lo¹i nÆng. Ho¹t ®éng cña c¸c vi sinh vËt lµm t¨ng qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ cña c¸c kim lo¹i trong ®Êt gÊp rÊt nhiÒu lÇn. VÝ dô qu¸ tr×nh oxy ho¸ ho¸ häc c¸c chÊt sulfit thµnh sulfat sÏ ®•îc t¨ng lªn 10.000 lÇn khi cã mÆt c¸c vi khuÈn Thiobacillus sp. (Silver vµ Torm, 1974). C¸c KLN cã thÓ chÞu c¸c qu¸ tr×nh kh¸c nhau do t¸c ®éng cña vi sinh vËt ®Êt. Qu¸ tr×nh metyl ho¸ Pb, As, Hg lµ rÊt phæ biÕn, ®Æc biÖt lµ Hg. Sù h×nh thµnh methyl-Hg võa ®•îc gi¶i phãng vµo m«i tr•êng lµ c¬ chÕ lo¹i bá ®éc h¹i cña Hg ®èi víi c¸c vi sinh vËt. Tuy nhiªn, methyl-Hg l¹i cã tÝnh ®éc cao gÊp 100 lÇn so víi Hg kim lo¹i ®èi víi c¸. Bªn c¹nh ®ã methyl-Hg cã sù phô lín vµo pH, nã chØ tån t¹i bÒn v÷ng trong giíi h¹n pH hÑp (5,5 - 6,5); ng•îc l¹i methyl-As l¹i bÒn v÷ng trong kho¶ng dao ®éng réng cña pH (3,5 - 7,5). Nh÷ng nghiªn cøu gÇn ®©y cho r»ng qu¸ tr×nh methyl ho¸ x¶y ra m¹nh ë c¸c trÇm tÝch ®¸y víi sù tham 2- gia tÝch cùc cña c¸c vi khuÈn khö sulfat. Do vËy sù tÝch tô cña SO4 sÏ thóc ®Èy qu¸ tr×nh h×nh thµnh c¸c methyl-Hg. Sù khö methyl ho¸ còng cã thÓ xuÊt hiÖn c¶ trong ®iÒu kiÖn tho¸ng khÝ còng nh• hiÕm khÝ. §é mÆn cña ®Êt kh«ng cã ng¨n c¶n qu¸ tr×nh methyl ho¸. 41