Nghiên cứu sử dụng cỏ Vetiver (Vetiveria Zizanioides (L.) Nash) để cải tạo đất bị ô nhiễm Pb, As sau khai thác khoáng sản ở tỉnh Thái Nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

LƢƠNG THỊ THUÝ VÂN

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỎ VETIVER

(VETIVERIA ZIZANIOIDES (L.) NASH) ĐỂ CẢI TẠO ĐẤT

BỊ Ô NHIỄM Pb, As SAU KHAI THÁC KHOÁNG SẢN

Ở TỈNH THÁI NGUYÊN

Chuyên ngành: Trồng trọt

Mã số: 62.62.01.01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lƣơng Văn Hinh

TS.NCVCC. Trần Văn Tựa

THÁI NGUYÊN - 2012

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng

tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực.

Những kết luận của luận án chưa công bố trong bất kỳ công

trình nào khác.

Tác giả luận án

Lương Thị Thúy Vân

ii

LỜI CẢM ƠN

* Tôi xin trân trọng cảm ơn tới:

- Ban Giám hiệu, Phòng Quản lý đào tạo Sau đại học, khoa Tài

nguyên và Môi trường trường Đại học Nông lâm - Đại học Thái Nguyên đã

giúp đỡ, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành

luận án.

- Ban Giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Sinh - KTNN trường Đại học

Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá

trình học tập, nghiên cứu.

* Với lòng biết ơn chân thành, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới:

- PGS.TS. Lương Văn Hinh người thầy đã chỉ ra hướng nghiên cứu,

hướng dẫn tận tình, động viên và giúp đỡ từng bước đi của tôi trong quá

trình nghiên cứu và hoàn thành luận án này.

- TS. NCVCC. Trần Văn Tựa người thầy đã trực tiếp hướng dẫn, giúp

đỡ tôi trong nghiên cứu và hoàn thành luận án này.

- Tôi xin chân thành cảm ơn Bộ Khoa học và Công nghệ cùng chủ nhiệm

đề tài cấp Nhà nước KC.08.04/06-10 đã tài trợ kinh phí để thực hiện nghiên

cứu này.

- Tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè và gia đình đã

tạo điều kiện giúp đỡ, động viên, khích lệ tôi trong quá trình nghiên cứu

luận án.

Xin chân thành cảm ơn !

Thái Nguyên, tháng 8 năm 2012

Nghiên cứu sinh

Lương Thị Thúy Vân

iii

Lương Thị Thúy Vân

MỤC LỤC

Lời cam đoan.................................................................................................. i

Lời cảm ơn ....................................................................................................ii

Mục lục.........................................................................................................iii

Danh mục ký hiệu các chữ viết tắt.............................................................. vii

Danh mục bảng ..........................................................................................viii

MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 1

1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................ 1

2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ................................................................. 2

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................. 3

3.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................ 3

3.2. Phạm vi nghiên cứu................................................................................ 3

4. Ý nghĩa của đề tài...................................................................................... 3

4.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài................................................................... 3

4.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài ................................................................... 4

5. Những đóng góp mới của đề tài................................................................ 4

Chƣơng 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU...................... 5

1.1. Ô nhiễm kim loại nặng trong đất........................................................ 5

1.1.1. Khái niệm về kim loại nặng ......................................................... 5

1.1.2. Đất ô nhiễm kim loại nặng do các hoạt động khai thác

khoáng sản .................................................................................... 5

1.1.3. Tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm đất do kim loại nặng........ 9

1.1.4. Sự tồn tại và chuyển hóa của các nguyên tố Pb, As ở trong đất và

trong cây....................................................................................... 12

1.2. Sử dụng thực vật xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng .......................... 17

1.2.1. Khái niệm chung ........................................................................ 17

iv

1.2.2. Các biện pháp sử dụng thực vật xử lý kim loại nặng trong đất..... 18

1.2.3. Tiêu chuẩn loài thực vật sử dụng để xử lý kim loại nặng

trong đất ...................................................................................... 22

1.2.4. Phương pháp xử lý thực vật sau khi tích lũy chất ô nhiễm........ 22

1.2.5. Ưu điểm và hạn chế của biện pháp sử dụng thực vật xử lý

kim loại nặng trong đất ............................................................... 22

1.2.6. Một số kết quả nghiên cứu sử dụng thực vật để xử lý đất ô

nhiễm kim loại nặng trên thế giới và Việt Nam............................ 25

1.3. Một số đặc điểm cơ bản của cỏ Vetiver và tình hình nghiên cứu

sử dụng cỏ Vetiver cải tạo đất ô nhiễm ............................................ 27

1.3.1. Một số đặc điểm cơ bản của cỏ Vetiver..................................... 27

1.3.2. Tình hình nghiên cứu, sử dụng cỏ Veitver cải tạo đất ô nhiễm

trên thế giới và Việt Nam............................................................. 30

Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU........................................................................................... 36

2.1. Đối tượng nghiên cứu....................................................................... 36

2.2. Nội dung nghiên cứu ........................................................................ 36

2.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................. 36

2.3.1. Phương pháp đánh giá hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng

trong đất ...................................................................................... 36

2.3.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm................................................... 38

2.3.3. Phương pháp thu mẫu và xác định các chỉ tiêu sinh trưởng

của cây ........................................................................................ 42

2.3.4. Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm..................... 43

Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.................... 45

3.1. Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất do quá

trình khai thác khoáng sản tại khu vực khai thác thiếc (xã Hà

Thượng, huyện Đại Từ) và khu vực khai thác chì - kẽm (xã Tân

Long, huyện Đồng Hỷ) tỉnh Thái Nguyên........................................ 45

v

3.1.1. Khu vực khai thác thiếc xã Hà Thượng - Đại Từ - tỉnhThái Nguyên......46

3.1.2. Khu vực khai thác quặng Pb -Zn làng Hích, Đồng Hỷ, Thái Nguyên......48

3.2. Nghiên cứu khả năng chống chịu và tích lũy Pb, As của cỏ

Vetiver trồng trên đất ô nhiễm do quá trình khai thác khoáng sản ...... 50

3.2.1. Nghiên cứu khả năng chống chịu và tích lũy Pb của cỏ

Vetiver trồng trên đất ô nhiễm.................................................... 51

3.2.2. Nghiên cứu khả năng sinh trưởng và tích lũy As của cỏ

Vetiver trồng trên đất ô nhiễm.................................................... 62

3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của phân bón đến khả năng sinh trưởng

và khả năng tích lũy Pb, As của cỏ Vetiver trồng trên đất ô nhiễm....... 70

3.3.1. Ảnh hưởng của phân bón đến khả năng phân nhánh của cỏ

Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb và ô nhiễm As......................... 71

3.3.2. Ảnh hưởng của phân bón đến chiều cao thân lá và chiều dài

rễ của cỏ Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb và ô nhiễm As....... 73

3.3.3. Ảnh hưởng của phân bón đến sinh khối của cỏ Vetiver

trồng trên đất ô nhiễm Pb và ô nhiễm As ................................... 77

3.3.4. Ảnh hưởng của phân bón đến khả năng tích lũy Pb, As của

cỏ Vetiver trồng trên đất ô nhiễm............................................... 82

3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ trồng đến sinh trưởng, phát

triển và tích lũy Pb, As của cỏ Vetiver............................................. 88

3.4.1. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khả năng đẻ nhánh của cỏ

Vetiver trên đất ô nhiễm Pb và ô nhiễm As................................ 88

3.4.2. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến chiều cao thân lá và chiều

dài rễ của cỏ Vetiver trên đất ô nhiễm Pb và ô nhiễm As.......... 90

3.4.3. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến sinh khối của cỏ Vetiver

trồng trên đất ô nhiễm Pb và ô nhiễm As ................................... 92

3.4.4. Ảnh hưởng của mật độ đến khả năng tích lũy Pb, As của cỏ

Vetiver trồng trên đất ô nhiễm..................................................... 98

3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của chu kỳ thu hoạch đến sinh khối và

khả năng tích lũy Pb, As của cỏ Vetiver trồng trên đất ô nhiễm.... 100

vi

3.5.1. Ảnh hưởng của chu kỳ thu hoạch đến sinh khối của cỏ

Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb và ô nhiễm As.................... 100

3.5.2. Ảnh hưởng của chu kỳ thu hoạch đến khả năng tích lũy Pb,

As của cỏ Vetiver...................................................................... 102

3.6. So sánh tính chất của đất ô nhiễm Pb, As trước và sau khi

trồng cỏ Vetiver ............................................................................. 104

3.7. Đề xuất biện pháp kỹ thuật trồng cỏ Vetiver cải tạo đất ô nhiễm

kim loại nặng do quá trình khai thác khoáng sản ........................... 105

3.7.1. Thời vụ trồng cỏ....................................................................... 105

3.7.2. Làm đất..................................................................................... 105

3.7.3. Mật độ trồng, phương pháp trồng ............................................ 106

3.7.4. Chăm sóc .................................................................................. 106

3.7.5. Bón phân .................................................................................. 107

3.7.6. Các lứa cắt................................................................................ 107

3.7.7. Xử lý sinh khối......................................................................... 108

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ..................................................................... 110

Kết luận.................................................................................................. 110

Đề nghị................................................................................................... 111

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................... 112

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ ĐƢỢC CÔNG BỐ CỦA

TÁC GIẢ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ...................................... 123

PHỤ LỤC................................................................................................. 124

vii

DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Bộ KH và CNMT: Bộ Khoa học và Công nghệ môi trường

BOD: Biochemical Oxygen Demand (chỉ số nhu cầu oxy sinh hóa)

CEC: Cation Exchange Capacity (Dung tích trao đổi cation)

COD: Chemical Oxygen Demand (chỉ số nhu cầu oxy hóa học)

cs: cộng sự

DAP: Diamino phosphate

DW: Dry weight (Khối lượng khô)

EEA: European Environment Agency (Cục môi trường châu Âu)

FW: Fresh weight (Khối lượng tươi)

HT: Hà Thượng

ICP-MS: Inductively-Coupled Plasma-Mass Spectrometry (Phương pháp

khối phổ plasma cảm ứng)

ppm: past per million (Nồng độ phần triệu)

ppb: past per billion (Nồng độ phần tỷ)

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

SAS: Statistical Analysis System (Phần mềm phân tích thống kê)

SKK: Sinh khối khô

TCE: Tricloroetylen

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

TKV: Tập đoàn Than và Khoáng sản Việt Nam

TL: Tân Long

TNHH NN: Trách nhiệm hữu hạn Nhà nước

viii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Hàm lượng kim loại nặng trong một số loại đất ở khu mỏ

hoang Songcheon.......................................................................... 6

Bảng 1.2. Hàm lượng kim loại nặng trong chất thải của một số mỏ

vàng điển hình ở Úc...................................................................... 7

Bảng 1.3. Đánh giá mức ô nhiễm kim loại trong đất ở Hà Lan.................... 9

Bảng 1.4. Hàm lượng tối đa cho phép của các kim loại nặng được

xem là độc đối với thực vật trong đất nông nghiệp ...................... 9

Bảng 1.5. Đánh giá ô nhiễm đất mặt bởi các kim loại nặng ở Ba Lan ....... 10

Bảng 1.6. Giới hạn tối đa cho phép hàm lượng tổng số đối với As,

Cd, Cu, Pb và Zn trong đất (tầng đất mặt).................................. 11

Bảng 1.7. Khả năng linh động của một số nguyên tố kim loại nặng

trong đất ...................................................................................... 12

Bảng 1.8. Hàm lượng As trong thực phẩm và cây trồng ............................ 16

Bảng 1.9. So sánh ngưỡng chịu kim loại nặng của cỏ Vetiver và các

loài cỏ khác ................................................................................. 30

Bảng 2.1. Vị trí và đặc điểm của các điểm lấy mẫu ................................... 37

Bảng 2.2. Một số tính chất của đất thí nghiệm trong chậu ......................... 38

Bảng 2.3. Công thức thí nghiệm nghiên cứu khả năng chống chịu và

tích lũy Pb, As của cỏ Vetiver trồng trên đất ô nhiễm ............... 39

Bảng 2.4. Một số tính chất của đất thí nghiệm ngoài đồng ruộng tại 2

khu vực nghiên cứu..................................................................... 40

Bảng 2.5. Công thức thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của phân bón

đến sự sinh trưởng, phát triển và khả năng tích lũy Pb, As

của cỏ Vetiver trồng trên đất ô nhiễm ........................................ 40

Bảng 2.6. Công thức thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ

trồng đến sự sinh trưởng, phát triển và khả năng tích lũy

Pb, As của cỏ Vetiver trồng trên đất ô nhiễm............................. 41

ix

Bảng 3.1. Hàm lượng kim loại nặng trong đất ở khu vực khai thác

thiếc xã Hà Thượng - Đại Từ - tỉnh Thái Nguyên...................... 47

Bảng 3.2. Hàm lượng kim loại nặng trong đất ở khu vực khai thác

quặng Pb - Zn xã Tân Long, Đồng Hỷ, Thái Nguyên ................ 50

Bảng 3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong đất đến sự phân nhánh

của cỏ Vetiver............................................................................. 52

Bảng 3.4. Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong đất đến chiều cao thân

lá và chiều dài rễ của cỏ Vetiver................................................. 54

Bảng 3.5. Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong đất đến sinh khối của

cỏ Vetiver.................................................................................... 56

Bảng 3.6. Hàm lượng Pb trong thân lá của cỏ Vetiver trong các giai

đoạn sinh trưởng khác nhau........................................................ 58

Bảng 3.7. Hàm lượng Pb trong rễ của cỏ Vetiver trong các giai đoạn

sinh trưởng khác nhau................................................................. 59

Bảng 3.8. Ảnh hưởng của hàm lượng As trong đất đến đến khả năng

phân nhánh của cỏ Vetiver ......................................................... 62

Bảng 3.9. Ảnh hưởng của hàm lượng As trong đất đến chiều cao thân

lá và chiều dài rễ của cỏ Vetiver................................................. 64

Bảng 3.10. Ảnh hưởng của hàm lượng As trong đất đến sự tạo thành

sinh khối của cỏ Vetiver .......................................................... 65

Bảng 3.11. Hàm lượng As trong thân lá của cỏ Vetiver trong các giai

đoạn sinh trưởng khác nhau..................................................... 66

Bảng 3.12. Hàm lượng As trong rễ của cỏ Vetiver trong các giai

đoạn sinh trưởng khác nhau ..................................................... 67

Bảng 3.13. Ảnh hưởng của phân bón đến khả năng phân nhánh của

cỏ Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb........................................ 71

Bảng 3.14. Ảnh hưởng của phân bón đến sự phân nhánh của cỏ

Vetiver trồng trên đất ô nhiễm As............................................ 72

Bảng 3.15. Ảnh hưởng của phân bón đến chiều cao thân lá của cỏ

Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb ............................................ 73

x

Bảng 3.16. Ảnh hưởng của phân bón đến chiều dài rễ của cỏ Vetiver

trồng trên đất ô nhiễm Pb.......................................................... 74

Bảng 3.17. Ảnh hưởng của phân bón đến chiều cao thân lá của cỏ

Vetiver trồng trên đất ô nhiễm As............................................ 75

Bảng 3.18. Ảnh hưởng của phân bón đến chiều dài rễ của cỏ Vetiver

trồng trên đất ô nhiễm As ......................................................... 76

Bảng 3.19. Ảnh hưởng của phân bón đến khối lượng thân lá của cỏ

Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb ............................................ 78

Bảng 3.20. Ảnh hưởng của phân bón đến khối lượng rễ của cỏ

Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb ............................................ 79

Bảng 3.21. Ảnh hưởng của phân bón đến khối lượng thân lá của cỏ

Vetiver trồng trên đất ô nhiễm As............................................ 80

Bảng 3.22. Ảnh hưởng của phân bón đến khối lượng rễ của cỏ

Vetiver trồng trên đất ô nhiễm As............................................ 81

Bảng 3.23. Ảnh hưởng của phân bón đến khả năng tích lũy Pb trong

thân lá của cỏ Vetiver ............................................................... 83

Bảng 3.24. Ảnh hưởng của phân bón đến khả năng tích lũy Pb trong

rễ của cỏ Vetiver....................................................................... 84

Bảng 3.25. Ảnh hưởng của phân bón đến khả năng tích lũy As trong

thân lá của cỏ Vetiver ............................................................... 85

Bảng 3.26. Ảnh hưởng của phân bón đến khả năng tích lũy As trong

rễ của cỏ Vetiver....................................................................... 86

Bảng 3.27. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khả năng đẻ nhánh của

cỏ Vetiver trên đất ô nhiễm Pb ................................................. 88

Bảng 3.28. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khả năng đẻ nhánh của

cỏ Vetiver trên đất ô nhiễm As................................................. 89

Bảng 3.29. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến chiều cao thân lá của cỏ

Vetiver trên đất ô nhiễm Pb...................................................... 90

Bảng 3.30. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến chiều dài rễ của cỏ

Vetiver trên đất ô nhiễm Pb...................................................... 91

xi

Bảng 3.31. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến chiều cao thân lá của cỏ

Vetiver trên đất ô nhiễm As...................................................... 91

Bảng 3.32. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến chiều dài rễ của cỏ

Vetiver trên đất ô nhiễm As...................................................... 92

Bảng 3.33. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khối lượng thân lá của

cỏ Vetiver trên đất ô nhiễm Pb ................................................. 93

Bảng 3.34. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khối lượng rễ của cỏ

Vetiver trên đất ô nhiễm Pb...................................................... 94

Bảng 3.35. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khối lượng thân lá của

cỏ Vetiver trên đất ô nhiễm As................................................. 95

Bảng 3.36. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khối lượng rễ của cỏ

Vetiver trên đất ô nhiễm As...................................................... 97

Bảng 3.37. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khả năng tích lũy Pb

của cỏ Vetiver trên đất ô nhiễm................................................ 98

Bảng 3.38. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khả năng tích lũy As

của cỏ Vetiver trên đất ô nhiễm................................................ 99

Bảng 3.39. Ảnh hưởng của chu kỳ thu hoạch đến sinh khối của cỏ

Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb .......................................... 100

Bảng 3.40. Ảnh hưởng của chu kỳ thu hoạch đến sinh khối của cỏ

Vetiver trồng trên đất ô nhiễm As.......................................... 101

Bảng 3.41. Ảnh hưởng của chu kỳ thu hoạch đến khả năng tích lũy

Pb của cỏ Vetiver.................................................................... 102

Bảng 3.42. Ảnh hưởng của chu kỳ thu hoạch đến khả năng tích lũy

As của cỏ Vetiver.................................................................... 103

Bảng 3.43. Tính chất hóa học của đất ô nhiễm Pb, As trước và sau

khi trồng cỏ Vetiver................................................................ 104

xii

DANH MỤC HÌNH

Hình 3.1. Sơ đồ công nghệ tuyển thiếc tại Hà Thượng, Đại Từ................. 46

Hình 3.2. Sơ đồ khai thác chì và kẽm tại mỏ Làng Hích............................ 48

Hình 3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong đất đến khả năng phân

nhánh của cỏ Vetiver................................................................... 52

Hình 3.4. Hàm lượng Pb trong thân lá của cỏ Vetiver trong các giai

đoạn sinh trưởng khác nhau ........................................................ 58

Hình 3.5. Hàm lượng Pb trong rễ của cỏ Vetiver trong các giai đoạn

sinh trưởng khác nhau ................................................................. 60

Hình 3.6. Tương quan giữa hàm lượng Pb trong đất với hàm lượng Pb

trong thân lá và trong rễ của cỏ Vetiver ......................................... 61

Hình 3.7. Ảnh hưởng của hàm lượng As trong đất đến khả năng phân

nhánh của cỏ Vetiver................................................................... 63

Hình 3.8. Hàm lượng As trong thân lá của cỏ Vetiver trong các giai

đoạn sinh trưởng khác nhau ........................................................ 66

Hình 3.9. Hàm lượng As trong rễ của cỏ Vetiver trong các giai đoạn

sinh trưởng khác nhau ................................................................. 67

Hình 3.10. Tương quan giữa hàm lượng As trong đất với hàm lượng

As trong thân lá và trong rễ của cỏ Vetiver.............................. 69

Hình 3.11. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khối lượng thân lá của

cỏ Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb........................................ 93

Hình 3.12. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khối lượng rễ của cỏ

Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb ............................................ 94

Hình 3.13. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khối lượng thân lá của

cỏ Vetiver trồng trên đất ô nhiễm As ....................................... 96

Hình 3.14. Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khối lượng rễ của cỏ

Vetiver trồng trên đất ô nhiễm As............................................ 97

1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Thái Nguyên là một tỉnh giàu tài nguyên khoáng sản và có nhiều

ngành công nghiệp khai khoáng, luyện kim. Mặc dù đem lại nhiều lợi ích

kinh tế nhưng do công nghệ lạc hậu, không có hệ thống xử lý hoặc chỉ xử

lý sơ bộ nên việc khai thác mỏ thường gây nên hiện tượng ô nhiễm môi

trường nghiêm trọng. Hoạt động của các mỏ khai thác than, quặng, phi

quặng và vật liệu xây dựng như tiến hành xây dựng mỏ, khai thác thu hồi

khoáng sản, đổ thải, thoát nước mỏ,… đã phá vỡ cân bằng điều kiện sinh

thái hình thành từ hàng chục triệu năm. Các chất thải từ các hoạt động khai

thác khoáng sản có chứa kim loại nặng như: Pb, Zn, Cd, As, Ni, Cu,…

thường được thải trực tiếp ra môi trường mà không qua xử lý gây ô nhiễm

nặng nề môi trường đất và nước.

Sau thời gian hoạt động của các mỏ khai thác và chế biến khoáng

sản, thường phải mất nhiều năm chúng ta mới khắc phục được những hậu

quả của nó. Sau khai thác, tầng đất mặt bị xáo trộn, trơ sỏi đá, các hiện

tượng trượt lở, bồi lấp và tích tụ các chất rắn khiến cho chất lượng nước

và đất ở các vùng khai thác khoáng sản bị ảnh hưởng. Một số khu vực đất

đá thải còn có tiềm năng hình thành dòng axit mỏ, có khả năng hòa tan

các kim loại nặng độc hại là nguồn gây ô nhiễm tiềm tàng đối với nước

mặt và nước ngầm của khu vực. Quá trình ô nhiễm đất và nước dẫn đến

làm giảm năng suất cây trồng, làm nghèo thảm thực vật, suy giảm sự đa

dạng sinh học. Đồng thời chúng có tác động ngược lại làm cho quá trình

xói mòn, rửa trôi thoái hóa đất diễn ra nhanh hơn. Nhiều diện tích đất

canh tác nông nghiệp phải bỏ hoang, diện tích đất trống đồi trọc tăng lên.

Sự tích tụ cao các chất độc hại, các kim loại nặng trong đất sẽ làm tăng

khả năng hấp thụ các nguyên tố có hại trong cây trồng, vật nuôi và gián

tiếp gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người (Lưu Thế Anh, 2007) [6].

Việc xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng rất phức tạp và thường không

triệt để do tính chất của đất bị thay đổi khi liên kết với kim loại nặng.

Nhiều phương pháp hóa - lý đã được lựa chọn để xử lý đất bị ô nhiễm kim

loại nặng như: rửa đất, bê tông hóa, đào đất bị ô nhiễm chuyển đến nơi

chôn lấp thích hợp, kết tủa hóa học, oxy hóa khử, phản hấp phụ ở nhiệt độ

thấp, xử lý nhiệt, trao đổi ion,... Vấn đề hạn chế của những phương pháp

này là chi phí quá cao so với điều kiện kinh tế ở các nước đang phát

triển, mặt khác môi trường đất sau khi xử lý không thể tái sử dụng được

(Lê Văn Khoa và cs, 2007) [34]. Do vậy, ngoài những phương pháp xử lý

2

đất ô nhiễm truyền thống trước đây thì phương pháp sử dụng thực vật đang

là hướng nghiên cứu có triển vọng, thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa

học trên thế giới bởi tính hiệu quả về kinh tế, đơn giản và thân thiện với

môi trường. Phương pháp này tuy mới mẻ ở Việt Nam nhưng đã được thực

hiện như một công nghệ thương mại trên thế giới từ những năm 1990 của

thế kỷ trước. Đó là một quá trình, trong đó dùng thực vật để thải loại, di

chuyển, tinh lọc và trừ khử các chất ô nhiễm trong đất thông qua nhiều cơ

chế thuộc phạm trù chức năng thực vật. Những thực vật này sau đó được

thu hoạch và xử lý như những chất thải nguy hại.

Ở Việt Nam hiện nay, cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides (L.) Nash) đã

được trồng thử nghiệm tại nhiều tỉnh thành trong cả nước với các mục đích

khác nhau như: chống xói mòn, sạt lở, xử lý nước thải từ các trại chăn nuôi,

phòng chống và giảm thiểu thiên tai ở miền Trung, xử lý chất độc hóa học

điôxin ở A Lưới (Thừa Thiên Huế)... (Paul Truong, Trần Tân Văn và cs,

2006) [57]. Với những tính năng vượt trội, cỏ Vetiver còn được sử dụng để

xử lý đất ô nhiễm, trong đó có đất ô nhiễm kim loại nặng. Một số nghiên

cứu của Võ Văn Minh (2008) và Truong P. N. V. (2006) cũng đã chứng

minh hiệu quả cải tạo đất của loài cỏ này [40], [111]. Tuy nhiên, sử dụng

cỏ Vetiver để cải tạo đất bị ô nhiễm kim loại nặng do quá trình khai thác

khoáng sản chưa thực sự được quan tâm. Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu sử

dụng cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides (L.) Nash) để cải tạo đất bị ô

nhiễm Pb, As sau khai thác khoáng sản ở tỉnh Thái Nguyên” vừa là

một minh chứng cho khả năng cải tạo đất của cỏ Vetiver, đồng thời đưa

ra những biện pháp kỹ thuật phù hợp với điều kiện canh tác ở địa

phương nhằm cải tạo, phục hồi diện tích đất bị thoái hóa và ô nhiễm sau

khai thác khoáng sản, tăng diện tích đất có chất lượng tốt sử dụng cho

sản xuất nông, lâm nghiệp. Qua đó giải quyết khó khăn về quỹ đất, tăng

sản lượng nông nghiệp góp phần cải thiện đời sống của người nông dân

đặc biệt là dân nghèo tại những vùng bị ảnh hưởng của hoạt động khai

thác khoáng sản.

2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Đánh giá hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất tại

khu vực khai thác thiếc (xã Hà Thượng, huyện Đại Từ) và khu vực khai

thác chì - kẽm (xã Tân Long, huyện Đồng Hỷ) của tỉnh Thái Nguyên.

- Đánh giá khả năng chống chịu và khả năng tích lũy Pb, As của cỏ

Vetiver trồng trên đất ô nhiễm Pb và ô nhiễm As.