Tính độc hại của kim loại nặng trong hệ thống đất

Tính độc hại của kim loại nặng trong hệ thống đất

Tính độc hại của kim loại nặng

Nhiều kim tố kim loại nặng có ý nghĩa quan trọng trong đời sống của sinh vật và được biết như những nguyên tố vi lượng. Tyler cho rằng nhu cầu của các nguyên tố C,Zn,Fe và Mn vào khoảng 1 – 100 ppm trong chất khô của sinh vật. Ở lượng cao hơn thường gây độc hại. Khoảng cách từ đủ đến dư thừa các kim loại nặng là rất hẹp (Bowen, 1966).

Khả năng độc hại của các kim loại nặng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: hàm lượng của chúng, các con đường xâm nhập, dạng tồn tại và thời gian có thể gây hại. Trong môi trường cần phẩi xác định được mức độ gây hại đối ới cá thể hoặc các loại, hoặc đối với hệ sinh thái.

Cần phân biệt giữa độc hại môi trường và độc hại sinh thái.

• Độc hại môi trường (Envirommental toxicology) là mứ độ độc hại của môi trường trong những phạm vi cụ thể như nhà ở hoặc nơi làm việc.
• Độc hại sinh thái (Ecological toxicology) là nghiên cứu độc tố đối với sự biến động của các quần thể.

Có 2 loại ảnh hưởng độc hại:

• Độc hại cấp tính là khi có một lượng lớn các chất độc hại trong một khoảng thời gian ngắn thường dẫn đến gây chết các sinh vật.
• Độc hại lâu dài (mãn tính) khi hàm lượng các chất độc hại thấp nhưng tồn tại lâu dài. Chúng có thể làm chết sinh vật hoặc tổn thương ở các mức độ khác nhau.

Khả năng độc hại của các kim loại nặng đối với các sinh vật khác nhau (bảng 7.3)

Bảng: Tính độc hại của các kim loại nặng đối với sinh vật (Richardson và Nieboer, 1980).

Sự ô nhiễm các kim loại nặng trong môi trường (đất, nước, sinh vật) có thể ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp (thông qua chuỗi thức ăn) đến sức khoẻ con người. Tuỳ theo từng chất mà có những tác động khác nhau đến các bộ phận cơ thể.

Ảnh hưởng của kim loại đối với sinh vật đất

Đối với đa số sinh vật đất, tính độc hại giảm dần theo thứ tự: Hg > Cd > Cu > Zn > Pb. Chang và Broadbent (1981) đã xây dựng ngưỡng độc hại của một số kim loại nặng đối với sinh vật đất dựa trên cơ sở giảm khả năgn hô hấp của các quần thể sinh vật đất đi 10%, được gọi là giá trị C₁₀.

Bảng: Ngưỡng độc hại trong đất và lượng kim loại bón vào để đạt đến ngưỡng độc hại (C₁₀) (chiết rút bằng diethylen triamine pentaacetic acid (DTPA) hoặc acid nitric (HNO₃) (Williams và Winkins).

nm=10^-9 mol

Dựa vào tính chất độc hại của kim loại nặng, Duxbury (1985) đã chia ra 3 nhóm:

• Nhóm có độc tính cao: Hg
• Nhóm có độc tính trung bình: Cd
• Nhóm có độc tính thấp: Ci, Ni, Zn

Các kim loại nặng có thể gây độc hại và ảnh hưởng đến cả số lượng cá thể và cả đa dạng về thành phần loài của các vi sinh vật đất. Tuy nhiên ảnh hưởng của mỗi nguyên tố đối với các sinh vật không giống nhau.

• Sự tích cao của Cu chỉ giảm số lượng vi khuẩn, trong khi Cd làm giảm số lượng vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn, các loại giun tròn và dung đất (Bisessar, 1982). Sự tích luỹ cao của Pb/Zn sẽ lam giảm số lượng các loại chân đốt (Arthropods), đặc biệt là muối (mites) và nấm; làm tăng số lượng bọ bật đuôi (spring tails) và không có ảnh hưởng nhiều đối với vi khuẩn và xạ khuẩn (Willians et al., 1977), số lượng bọ bật đuôi tăng là do các loài mối bị tiêu diệt làm giảm kẻ thù của chúng.
• Các kim loại ở nồng độ thích hợp sẽ có tác dụng kích thích quá trình hô hấp của vi sinh vật và tăng cường lượng CO₂ giải phóng ra. Tuy nhiên ở nồng độ cao của Pb, Zn, Cu, Cd, Ni sẽ giảm lượng CO₂ giải phóng (Mathur et al., 1979).
• Nhiều nghiên cứu cho thấy sự giảm đáng kể sinh khối vi sinh vật khi tăng hàm lượng các kim loại nặng độc hại. Ảnh hưởng này tăng khi đất có độ axít cao. Ở các đất bị ô nhiễm nặng bởi Cu làm giảm sinh khối vi sinh vật đất đến44% và 36% ở các đất hữu cơ à đất khoáng so với đất không bị ô nhiễm (Dumontet và Mathur, 1989).
• Các kim loại nặng trong đất cũng có ảnh hưởng đến quá trình khoáng hoá nitơ cũng như quá trình nitrat hoá. Thuỷ ngân làm giảm 73% tốc độ khoáng hóa nitơ ở đất axít và 32 – 35% ở các đất kiềm; Cu làm giảm khả năng khoáng hóa 82% ở các đất kiềm và 20% ở đất axít (Lrang và Tabatabai, 1 977).
• Ảnh hưởng của các kim loại nặng đến quá trình cố đinh nitơ sinh học còn chưa được nghiên cứu nhiều. Rother et al. 1982) đã cho thấy Cd, Pb, Xn có ảnh hưởng đến hoạt động của enzym nitrogenase trong quá trình cố định nitơ sinh học.
• Một số tác giả cho rằng kim loại nặng có ảnh hưởng trước hết đối với các thực vật bậc cao như gây bệnh đốm lá, làm giảm hoạt động của diệp lục tố (chlorophyll) và giảm các sản phẩm quang hợp.

Việc xây dựng ngưỡng độc hại đối với các kim loại nặng là rất khó khăn và tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng đất. Tuỳ theo từng nước mà công việc kiểm soát đánh giá đất ô nhiễm  có khác nhau. Ở Anh. mức độ đánh giá các kim loại nặng được trình bày trong bảng 7.5.

Bảng: Mức độ ô nhiễm kim loại nặng ở Anh (µg/g (Kelly, 1979)

Ở Việt Nam cũng đã đưa ra dự thảo hàm lượng kim loại nặng trong đất và trên rau không được quá mức giới hạn cho phép.

Bảng: Hàm lượng tối đa cho phép của một số kim loại nặng theo tiêu chuẩn của Bộ NN & PTNT

(Quy định tạm thời về sản xuất rau an toàn, 28/ 04/ 1988)