Giải pháp khắc phục ô nhiễm Asen trong đất?

I- Mở đầu Asen và kim loại nặng là các nguyên tố vi lượng tồn tại tự nhiên trong môi trường. Nhiều kim loại nặng là các vi lượng rất cần thiết cho cơ thể con người. Tuy nhiên sự có mặt của chúng với hàm lượng lớn có thể gây ô nhiễm môi trường và có tác hại xấu đến sức khỏe con người cũng như các sinh vật. Asen và kim loại nặng có thể thâm nhập vào môi trường bằng nhiều con đường khác nhau, trong đó các hoạt động của con người đóng vai trò rất quan trọng. Khi thâm nhập vào môi trường chúng có thể gây ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm đất trồng. Điều đáng nói là nhiều kim loại nặng có khả năng tích tụ trong đất, trong động thực vật và rất khó phân hủy hay đào thải. Điều đó có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người khi sử dụng nguồn thức ăn từ những động, thực vật sinh trưởng trong những vùng bị ô nhiễm. Người sử dụng nguồn nước hoặc thực phẩm bị ô nhiễm Asen (hàm lượng Asen cao hơn mức cho phép) trong thời gian dài có thể mắc các chứng bệnh nguy hiểm như: các bệnh dạ dày, rối loạn chức năng gan, hội chứng đen da, ung thư da, .v.v..., thậm chí tử vong. Hơn nữa nhiều bệnh do Asen và kim loại nặng gây ra chỉ được phát hiện sau một thời gian dài. Nhiều hội chứng khác do nhiễm độc kim loại nặng cũng đã được ghi nhận. Ô nhiễm Asen trong đất và nước đã từng được phát hiện và nghiên cứu ở nhiều nơi trên thế giới như ở châu thổ Bengal (Bangladesh và Tây Ấn Độ), Trung Quốc, Thái Lan, Mỹ, Mêhicô, Inđônêxia... đặc biệt là vụ ô nhiễm Asen trong nước ngầm ở Bangladesh được coi là vụ ngộ độc Asen lớn nhất trong lịch sử loài người. II- Khu vực nghiên cứu và vị trí lấy mẫu Xã Đông Lỗ, huyện Ứng Hòa, tỉnh Hà Tây nằm cách Hà Nội khoảng 60 km về phía Nam theo quốc lộ 1A, phía Bắc giáp ranh với huyện Phú Xuyên, phía Đông Nam giáp huyện Kim Bảng của tỉnh Hà Nam, ranh giới phía Tây là dòng sông Nhuệ. Đông Lỗ là một xã thuần nông, người dân làm ruộng là chính. Nguồn nước chính dùng trong sinh hoạt là nước giếng khoan, giếng đào và nước mưa; Các hộ dân hầu hết đều chưa có bể lọc nước theo đúng quy định, nhìn chung các bể lọc còn đơn giản, phần nhiều là các bể lọc cát sỏi tự tạo, một số hộ sử dụng trực tiếp nguồn nước mưa hoặc nước bơm từ giếng khoan lên để ăn uống. Theo như cán bộ xã và người dân địa phương cho biết, từ năm 1986 đến nay, có khoảng hơn 30 người chết do bị ung thư phổi, dạ dày, gan... Đặc biệt từ năm 2001 lại đây thì tỷ lệ người chết do bệnh ung thư ngày càng cao, nhất là tại hai thôn Thống Nhất và Viên Đình. Trong thời gian vừa qua đã có một số đơn vị về khảo sát và lấy mẫu nước phân tích, trong đó có Trung tâm Nước sinh hoạt và Vệ sinh môi trường nông thôn (NSH&VSMTNT) của tỉnh Hà Tây. Kết quả phân tích các mẫu của Trung tâm NSH&VSMTNT cho thấy hàm lượng Asen trong nước giếng ở thôn Thống Nhất dao động trong khoảng từ 100 - 250 mg/l (cao hơn TCVN-1995 từ 2-5 lần và cao hơn tiêu chuẩn nước uống do Bộ Y tế ban hành, 2002 từ 10-25 lần); tại thôn Viên Đình có giếng hàm lượng Asen lên tới 350 mg/l. Những kết quả trên được đăng tải trên các báo như là tình trạng ô nhiễm As nghiêm trọng trong nước giếng ở khu vực này. Trên địa bàn thôn Thống Nhất, nhóm nghiên cứu của Viện Địa chất- Viện KHCN Việt Nam tiến hành lấy mẫu nước ngầm trong tầng chứa nước không áp và áp yếu trong các trầm tích hạt mịn Pleistocen-Holocen. Đây là tầng chứa nước dưới đất có khả năng khai thác công nghiệp và có chất lượng. Tầng chứa nước này phân bố trên toàn bộ diện tích thôn Thống Nhất, thành phần thạch học của tầng chủ yếu là cát pha, cát các loại màu vàng nhạt, vàng xám hoặc xám nâu, ngoài ra còn xen kẽ các thấu kính sét lẫn tàn tích thực vật với độ dày trên 30m. Tiến hành phỏng vấn nguời dân và lấy mẫu nước giếng đào, giếng khoan (chưa lọc và đã lọc qua sỏi cát), nước mưa trong bể và mẫu lương thực, thực phẩm tại 13 hộ dân ở thôn Thống Nhất và 2 hộ dân ở thôn Viên Đình. Độ sâu của giếng đào vào khoảng 6-8 m, còn độ sâu của giếng khoan dao động trong khoảng 18-30m. Ngoài ra còn lấy thêm cả mẫu nước sông Nhụê (dòng chính và dòng phụ), mẫu đất bùn ở ruộng, bờ ao, bờ sông. Tổng số gồm 33 mẫu nước, 5 mẫu đất bùn và 17 mẫu thực phẩm (thịt, cá, ốc, rau quả, gạo). III- Phương Pháp và kết quả nghiên cứu 1. Phương pháp lấy và xử lý mẫu Mẫu nước ngầm được lấy trực tiếp từ giếng khoan của dân, cả mẫu trước và sau khi đã qua bể lọc bằng cát sỏi (và than củi). Mẫu nước mặt được lấy ở các ao, hồ, ruộng lúa, sông còn mẫu nước mưa được lấy từ các bể chứa của dân. Sau khi lấy, mẫu nước được xử lý ngay ngoài thực địa bằng axít HNO3 (0,2%) để đảm bảo lưu giữ các ion kim loại trong nước, chai đựng mẫu sau khi đã xử lý bằng axít được đậy nắp kín. Mẫu đất, bùn được lấy ở ruộng lúa, ao hồ, ven bờ sông. Mẫu đất được chia vào các túi nilon và được bọc kín. Mẫu thực phẩm được lấy gồm 15 loại, trong đó có 2 mẫu thịt (vịt, lợn), 1 mẫu cá sông Nhuệ, 1 mẫu ốc bươu, 6 mẫu rau quả (rau muống, rau lang, rau bí, mướp, cam), còn lại là mẫu thóc. 2. Phân tích mẫu Hàm lượng Asen và kim loại nặng được phân tích tại Viện Địa chất bằng phương pháp phổ khối plasma (ICP-MS) trên thiết bị Ultramass-700 của hãng Varian (Mỹ). Đây là phương pháp phân tích hiện đại, có độ nhạy rất cao (10-10 - 10-12), đặc biệt hiệu quả cho phân tích các nguyên tố vi lượng. Mỗi mẫu được đo lặp 5 lần và lấy trung bình, kết quả đo được chấp nhận nếu sai số trong các lần đo không quá 5%. Dung dịch chuẩn và các hóa chất dùng trong quá trình xử lý và phân tích mẫu đều là loại siêu sạch của hãng Merck (Đức). Nước được dùng trong quá trình xử lý và phân tích mẫu là nước siêu sạch lọc bằng thiết bị trao đổi ion HQ-5 (Áo) và đạt điện trở xấp xỉ ~18 M . 3. Kết quả và nhận định Nước giếng: Trong 21 mẫu nước giếng khoan đã được lấy trên địa bàn, kết quả phân tích cho thấy có 6 mẫu có hàm lượng Asen vượt Tiêu chuẩn nước uống do Bộ Y tế ban hành năm 2002, có mẫu vượt tiêu chuẩn gần 4 lần. Đối sánh kết quả phân tích hàm lượng Asen trong mẫu nước giếng bơm trực tiếp chưa qua lọc với nước giếng đã lọc qua bể cát sỏi cho thấy hàm lượng Asen giảm đáng kể (tới 80%) sau khi nước đã được lọc qua cát sỏi. Như vậy, có thể thấy rằng chỉ bằng phương pháp lọc nước thông thường, sử dụng các loại vật liệu rẻ tiền, sẵn có ở địa phương, cũng đã làm giảm hàm lượng Asen trong nước giếng một cách hiệu quả. Kết quả phân tích hàm lượng các kim loại nặng khác trong nước giếng khoan đều thấp hơn tiêu chuẩn cho phép (TCVN-1995)[1]. Nói chung, bể lọc bằng cát sỏi cũng đạt hiệu quả làm giảm hàm lượng các kim loại nặng trong nước giếng, đặc biệt là hàm lượng Mangan giảm đáng kể sau khi lọc. Kết quả phân tích 2 mẫu nước giếng đào ở độ sâu 6-8 m cho thấy hàm lượng Asen và các kim loại nặng khác đều thấp hơn tiêu chuẩn cho phép. Điều đáng chú ý là kết quả phân tích 3 mẫu nước giếng khoan chưa lọc và đã lọc cát sỏi tại thôn Viên Đình cho thấy, cả ba mẫu đều có ô nhiễm Asen, đặc biệt có mẫu hàm lượng Asen vượt quá tiêu chuẩn cho phép gấp gần 12 lần so với tiêu chuẩn nước uống do Bộ Y tế ban hành, 2002[2]. Nước mưa: Một số hộ dân đã xây bể chứa nước mưa để dùng trong ăn uống. Kết quả phân tích 7 mẫu nước mưa lấy từ bể của 7 gia đình (6 ở thôn Thống Nhất và 1 ở thôn Viên Đình) cho thấy, hàm lượng các kim loại nặng trong nước đều thấp hơn tiêu chuẩn nước uống của Bộ Y tế ban hành (2002)[2]. Như vậy không có hiện tượng ô nhiễm Asen và các kim loại nêu trên trong nước mưa. Nước sông Nhuệ: Ô nhiễm nước sông Nhuệ là một vấn đề được các nhà quản lý và dư luận quan tâm từ lâu. Với một người lần đầu đến xã Đông Lỗ, cảm nhận đầu tiên về ô nhiễm môi trường chính là dòng sông Nhuệ với nước đen quánh, bốc mùi hôi thối, khó chịu. Nhóm nghiên cứu lấy 2 mẫu nước sông, một ở dòng sông chính cạnh chân cầu vào thôn và một mẫu ở nhánh sông phụ bao quanh thôn. Kết quả phân tích cho thấy, so với tiêu chuẩn nước mặt (TCVN 5942: 1995), hàm lượng Mn, Fe và Hg trong nước sông Nhuệ đều cao hơn mức độ cho phép; đặc biệt là Hg có hàm lượng cao hơn tới 10 - 16 lần so với giới hạn trần. Nếu so sánh với tiêu chuẩn chất lượng nước thủy lợi (TCVN 6773: 2000) thì hàm lượng Hg còn cao hơn tới 20-33 lần mức độ cho phép. Như vậy, có thể thấy rằng chất lượng nước sông Nhuệ tại thôn Thống Nhất không đảm bảo để sử dụng tưới tiêu trong nông nghiệp, trong khi đó người dân ở đây vẫn hàng ngày lấy nước từ dòng nhánh sông Nhuệ để tưới tiêu. Khi đối sánh với tiêu chuẩn chất lượng nước ngọt bảo vệ đời sống thủy sinh (TCVN 6774: 2000) thì hàm lượng các nguyên tố Asen, Cd, Cr trong nước sông Nhuệ đều vượt ngưỡng cho phép; đặc biệt là hàm lượng Pb, Se và Hg cao hơn nhiều lần. Có thể sơ bộ nhận định rằng việc nuôi trồng, đánh bắt thủy sản ở sông Nhuệ làm thức ăn là rất nguy hại đến sức khỏe con người. Theo người dân địa phương cho biết đoạn sông nhánh bao quanh thôn Thống Nhất được một vài người thuê bao để nuôi cá từ nhiều năm nay. Mẫu đất, bùn: Theo như chúng tôi được biết, hiện nay ở Việt Nam chưa có cơ sở tài liệu nào công bố về tiêu chuẩn hàm lượng kim loại nặng trong đất do vậy phải so sánh đối chứng với các tiêu chuẩn nước ngoài. Qua phân tích 5 mẫu đất bùn (gồm 2 mẫu bùn sông Nhuệ, 1 mẫu đất bờ sông Nhuệ, 1 mẫu đất vườn và 1 mẫu đất bờ ao ở thôn Viên Đình) cho thấy hàm lượng Asen trong 5 mẫu đất đều cao hơn nhiều lần (5-11 lần) so với tiêu chuẩn của Mỹ (Tiêu chuẩn của Cục Tài nguyên bang Iowa, Mỹ[4]), các kim loại nặng khác đều có hàm lượng thấp hơn tiêu chuẩn. Như vậy, có thể thấy rằng đất và bùn ở đây có dấu hiệu bị ô nhiễm Asen. Mẫu thực phẩm: Diện tích của thôn Thống Nhất không lớn so với số hộ dân sinh sống, do đó rất ít hộ dân có vườn để trồng rau, hoa quả; các loại rau ăn hàng ngày thường được trồng ở ven sông nhánh chạy dọc thôn, ruộng lúa đều nằm ở bên kia bờ sông nhánh. Các mẫu rau quả, thóc gạo đều được lấy trực tiếp từ các hộ gia đình trong thôn; các mẫu thịt (lợn, vịt) được lấy từ các hộ nuôi tại chỗ; các mẫu cá, ốc bươu được lấy sống và bắt tại sông, ao trên địa bàn nghiên cứu. Tổng số mẫu được lấy ở thôn Thống Nhất là 16 mẫu các loại và 1 mẫu rau lang ở thôn Viên Đình. Trong 12 nguyên tố kim loại nặng phân tích trong mẫu thực phẩm thì chỉ có 6 nguyên tố Asen, Pb, Cu, Zn, Hg, Cd nằm trong danh mục tiêu chuẩn giới hạn hàm lượng kim loại nặng trong thực phẩm do Bộ Y tế ban hành (TCBYT - 2005)[3]; đối với các nguyên tố còn lại chúng tôi đối sánh với tiêu chuẩn hoặc với kết quả phân tích mẫu thực phẩm tương tự ở các nước. Kết quả cho thấy, trong 7 mẫu rau quả được phân tích thì chỉ có 1 mẫu rau muống có hàm lượng Asen cao gấp 2,5 lần giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn của Bộ Y tế, đây là mẫu rau được trồng ngay ở mép nước bờ sông nhánh do đó có thể cây rau hấp thụ trực tiếp Asen từ nước sông. Tương tự, hàm lượng Cr và Mn trong mẫu rau này cũng cao hơn so với các mẫu cùng loại lấy ở trong vườn. Nếu đối sánh theo tiêu chuẩn của Tổ chức Lương thực/Y tế Thế giới[6] thì có 6/7 mẫu rau quả có hàm lượng Pb vượt giới hạn cho phép từ 1-5 lần và 1 mẫu rau muống có hàm lượng Cd cao gấp 2 lần. Hai mẫu rau quả có hàm lượng Cu cao hơn so với tiêu chuẩn cho phép của Bộ Y tế Braxin[5]. Trong 4 mẫu thịt động vật được phân tích thì chỉ có hàm lượng Asen trong mẫu ốc bươu là cao hơn 1,6 lần tiêu chuẩn cho phép của Bộ Y tế và hàm lượng Zn trong mẫu thịt vịt hơi cao hơn giới hạn cho phép. So sánh hàm lượng các kim loại nặng nói trên trong mẫu thịt, cá của thôn Thống Nhất đều cao hơn từ 3-5 lần so với giá trị cao nhất đo được trong mẫu thịt, cá ở Braxin. Đặc biệt là mẫu ốc bươu, một động vật ăn bám đáy, có hàm lượng các kim loại nặng Fe, Mn, Cu, Zn, As, Cd, Pb cao hơn nhiều so với các mẫu thịt khác. Nói chung, hàm lượng kim loại nặng trong mẫu thịt của các loại động vật sinh sống trong nước có xu hướng cao hơn so với mẫu thịt lợn, một động vật nuôi chuồng. Điều này rõ ràng phản ánh phần nào ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường nước sông Nhuệ tới các loại động thực vật sinh trưởng ở đó. Đối sánh với tiêu chuẩn của Bộ Y tế, hàm lượng Cu trong thóc và cây lúa ở thôn Thống Nhất cao hơn giới hạn cho phép từ 1.5-2 lần; Tuy nhiên, nếu so sánh với kết quả phân tích mẫu gạo ở Bombay, Ấn Độ thì hàm lượng Zn, Cd, Pb trong mẫu ở đây cao hơn từ 2-8 lần và đặc biệt là hàm lượng Cu thì cao gấp khoảng 30 lần. Tóm lại, hàm lượng một số kim loại nặng trong mẫu thóc lúa lấy ở thôn Thống Nhất cao hơn so với tiêu chuẩn đối sánh ở các nước khác cũng phản ánh sự khác biệt về chất lượng đất, chất lượng nước tưới tiêu của nơi nuôi trồng cây lúa. Nhận định và khuyến nghị Những kết quả nghiên cứu mang tính định lượng về mức độ ô nhiễm Asen trong môi trường tại Đông Lỗ, Ứng Hòa, Hà Tây rất cần có những nghiên cứu tiếp tục để có thể có những kết luận cuối cùng. Tuy nhiên từ kết quả phân tích định lượng mẫu nước, mẫu đất bùn và mẫu thực phẩm các loại tại xã Đông Lỗ, huyện Ứng Hòa, Hà Tây có thể sơ bộ đưa ra một số nhận định sau: - Ô nhiễm Asen trong nước giếng khoan ở xã Đông Lỗ là có, tuy nhiên mức độ và phạm vi ảnh hưởng là khác nhau tùy thuộc vào vị trí các giếng khoan. Hàm lượng các kim loại nặng trong nước giếng khoan đều dưới mức tiêu chuẩn cho phép. - Tại thời điểm nghiên cứu, nước mưa và nước dưới đất ở tầng nông (giếng đào) không bị ô nhiễm Asen và kim loại nặng. - Nước sông Nhuệ bị ô nhiễm Hg, Pb, Se, Fe ở mức độ cao. Chất lượng nước sông Nhuệ không đảm bảo để sử dụng tưới tiêu và nuôi trồng thủy sản. Để có thể đánh giá mức độ lan truyền, ảnh hưởng ô nhiễm của nước sông Nhuệ tới nước ngầm sử dụng trong sinh hoạt, cần phải có những nghiên cứu toàn diện, chi tiết hơn về địa chất thủy văn của tầng chứa nước ở khu vực này. - Mẫu đất bùn lấy tại thôn Thống Nhất cho thấy có biểu hiện bị ô nhiễm Asen. - Hàm lượng các kim loại nặng Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb trong mẫu thực phẩm các loại ở thôn Thống Nhất, nói chung, đều có giá trị cao hơn so với các mẫu tương đồng ở thành phố Rio de Janeiro- Braxin, nổi bật là hàm lượng Pb, Cu. - Một vài dị thường giá trị hàm lượng As, Pb, Cd, Mn cao ghi nhận được trong mẫu rau muống, mẫu ốc bươu và mẫu thóc phản ánh ảnh hưởng của sự ô nhiễm môi trường đất, nước sông Nhuệ tới các sinh vật sinh trưởng ở đó. - Để có thể lập bản đồ khoanh vùng ô nhiễm, cần phải bổ sung thêm số liệu phân tích trên diện rộng. - Phương pháp lọc nước bằng cát sỏi thông thường có thể làm giảm đáng kể hàm lượng Asen trong nước ngầm. Nếu sử dụng giàn phun để tăng khả năng ôxy hóa nước khi tiếp xúc với không khí và bổ sung thêm một lớp than hoạt tính trong bể lọc thì hàm lượng Asen trong nước ngầm hoàn toàn có thể giảm xuống dưới mức độ cho phép, đảm bảo cho việc sử dụng ăn uống. - Cần tiếp tục mở rộng nghiên cứu về mức độ ô nhiễm Asen và tác động tới sức khỏe cộng đồng tại các địa phương khác trong cả nước để có thể đưa ra những kết luận khoa học, chính xác và cung cấp thông tin rộng rãi cho cộng đồng, đặc biệt là đối với khu vực đông dân cư, nhạy cảm hiện đang "nóng về tình trạng sức khỏe người dân do môi trường bị ô nhiễm, về cách ngăn ngừa, phòng tránh và các giải pháp khắc phục tình trạng này n Tài liệu tham khảo 1. Tuyển tập 31 tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường bắt buộc áp dụng. Trung tâm Đo lường Tiêu chuẩn. Hà Nội, 2002. 2. Quyết định của Bộ trưởng Bộ Y tế về việc ban hành tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống, Số 1329/2002/BYT/QĐ, ngày 18/4/2002. 3. Các văn bản qui phạm pháp luật về vệ sinh an toàn thực phẩm. Tập 1 Nhà Xuất bản Y học, Hà Nội, 2005. 4. Patterns of trace metal concentrations and acidity in mountain forest soils of northeastern US. Water-Air-Soil Pollution-Herrick, G., Friedland, T 1990. 5. Assessment of daily intake of trace elements due to consumption of foodstuffs by adult inhabitants of Rio de Janeiro city. Science of the Total Environment- Santos, E.E., Lauria, D.C., Porto da Silveira, C.L.2004. 6. Joint FAO/WHO food standards programme. August 2002.