Đề tài Nghiên cứu xác định hàm lượng nitrate trong rau tại vùng sản xuất rau xã Đồng Bẩm – Thành phố Thái Nguyên

O3- tổng hợp aminoacid. Thiếu Mn ảnh hưởng nghiêm trọng tới chuỗi dây chuyền trong quang hợp, ảnh hưởng tới quá trình phosphoril hoá, quá trình khử CO2 làm tích luỹ NO3- trong cây. Mo nằm trong cấu trúc của enzim nitratredutaza có vai trò thúc đẩy quá trình khử CO2 trong cây. Cu có vai trò thúc đẩy quá trình quang hợp của cây. Như vậy chế độ dinh dưỡng thiếu các nguyên tố vi lượng cũng là nguyên nhân gây tồn dư nitrat trong rau. 2.3.3.2 Ảnh hưởng của khí hậu, thời tiết, ánh sáng, thu hoạch và bảo quản Dư lượng NO3- trong rau chịu ảnh hưởng rất lớn của yếu tố khí hậu thời tiết. Trong giai đoạn cuối chuẩn bị thu hoạch, nếu gặp thời tiết lạnh, trời âm u thì khả năng tích luỹ NO3- rất lớn. Các cây trồng trong điều kiện bình thường có dư lượng NO3 thấp hơn cây trồng trong nhà kính từ 2 - 12 lần, nhất là các cây ăn lá, với cùng một lượng phân đạm cải bắp trồng trong nhà kính có hàm lượng NO3- cao hơn so với khi trồng ngoài đồng (Venter và cs, 2007[33]). Mật độ cây trồng cũng là yếu tố làm tăng hoặc giảm lượng nitrat trong cây. Khi trồng dày, lượng nitrat sẽ tăng lên do điều kiện chiếu sáng yếu. Thời gian chiếu 18 sáng trong ngày dài thì hàm lượng nitrat trong cây sẽ giảm, nếu giảm mức chiếu sáng 20% thì hàm lượng nitrat trong quả dưa chuột tăng lên 2,5 lần (Cantlife, 1972 [29]). Nhiệt độ cũng ảnh hưởng tới hàm lượng NO3- trong rau: nhiệt độ quá lớn cũng gây trở ngại cho quá trình khử nitrat ở rễ nên hàm lượng NO3- trong rau sẽ cao. 2.3.3.3 Ảnh hưởng của đất trồng, nước tưới bị ô nhiễm tới mức độ tích luỹ nitrat trong rau Thực tế môi trường đất, nước luôn là nơi tiếp nhận các nguồn thải. Tại những vùng sản xuất nông nghiệp môi trường đất, nước chịu ảnh hưởng rất lớn của quá trình thâm canh trong nông nghiệp, các nguồn thải do sản xuất công nghiệp, nước thải đô thị..và một điều tất yếu từ môi trường theo vòng tuần hoàn sẽ đi vào nông sản. + Ảnh hưởng của nguồn đất bị ô nhiễm tới mức độ tích luỹ nitrat trong rau Trong vùng trồng rau, đất thoáng khí, độ ẩm thích hợp cho quá trình ôxyhoá, nitrat được hình thành, rau dễ hấp thu. Sự hấp thu đạm ở dạng nitrat không chuyển hoá thành prôtêin là nguyên nhân làm giảm chất lượng rau quả. Mặt khác do sử dụng phân vô cơ không hợp lý sẽ làm cho đất bị ô nhiễm: trai đất, chua đất, và nhiễm bẩn NO3-, tích luỹ KLN trong đất.... Trong đất các dạng đạm dễ tiêu mà cây trồng hấp thu được gồm 2 dạng chính: NH4+ và NO3-. Các dạng đạm dễ tiêu này chủ yếu do quá trình phân giải chất hữu cơ trong đất hoặc do bón phân đạm vào đất chuyển hoá tạo thành. Đạm hữu cơ trong đất ở điều kiện thoáng khí và xúc tác của các enzim được khoáng hoá thành NH4+. Trên đất trồng cạn, NH4+ hình thành kể cả từ khoáng hoá chất hữu cơ trong đất và bổ sung chất hữu cơ vào đất, cũng như từ việc phân vô cơ bón vào được ôxy hoá tạo thành NO2- và NO3-. Quá trình này xảy ra theo 2 bước nhờ hoạt động của vi sinh vật Nitrosomonas, Nitrosolobus và Nitrosopira: NH4+ + 3O2 → HNO2 + 2H+ + HOH 19 HNO2 + O2 → 2 NO3- + 2H+ 2NH4+ + 4O2 → 2 NO3- + 4H+ + 2HOH Quá trình chuyển hoá NO2- thành NO3- là do Nitrobacter. Mối quan hệ về quá trình chuyển hoá N-NH4+ và N-NO3- cùng với pH đất đã được nhiều tác giả nghiên cứu: sau 14 ngày gần như toàn bộ NH4+ được ôxyhoá thành NO3- và pH đất giảm. Quá trình này được gọi là Nitrat hoá và thích hợp nhất ở 26oC (Bùi Quang Xuân, 1998 [28]). Nitrat hình thành trong đất, tuỳ vào điều kiện một phần được cây hút, một phần bị rửa trôi hoặc bị mất do quá trình phản đạm hoá. Bởi vậy bón phân đạm với lượng lớn và quá muộn sẽ hình thành NO3- quá nhiều so với nhu cầu của cây trồng sẽ làm rửa trôi và gây ô nhiễm môi trường hoặc tích luỹ NO3- trong nông sản. Tuy vậy iôn NO3- lại được hấp phụ rất yếu và rất ít trong đất nhờ phức hệ keo đất, tính chất này làm cho NO3- linh động di chuyển sâu hơn và ảnh hưởng đến nguồn nước ngầm (Nguyễn Đình Mạnh, 2000 [16]). + Ảnh hưởng của nguồn nước bị ô nhiễm tới mức độ tích luỹ nitrat trong rau Trong các loại rau, lượng nước chứa từ 90% trở lên do vậy chất lượng nước tưới ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Các sông hồ là nguồn tiềm tàng các chất độc hại trong đó có N- NO3- nhưng đã được người nông dân sử dụng hàng ngày để tưới cho rau và hậu quả tất yếu là chúng sẽ dần được tích luỹ trong sản phẩm. Theo Vũ Thị Đào (1999) [11] tồn dư NO3- trong đa số các mẫu rau nghiên cứu tại Gia Lâm và Từ Liêm (Hà Nội) tưới bằng nước Sông Hồng và Sông Nhuệ có chất lượng nước tương đối đảm bảo, còn khu Thịnh Liệt, Thanh Liệt, Hoàng Liệt tưới rau bằng nước thải sông Tô Lịch là nguồn nước thải Thành phố Hà nội đã bị ô nhiễm nên hàm lượng NO3- trong rau đã vượt quá TCVN rất nhiều lần. + Đặc tính giống, các bộ phân của cây Khả năng tích lũy nitrat trong nông phẩm còn phụ thuộc vào từng chủng loại cây trồng và từng bộ phậm khác nhau của nông phẩm. 20 Tích lũy NO3 rất cao (5.000 mg/kg trọng lượng tươi) gồm có các loại cây trồng như Xà lách, Pố xôi, Củ cải, Cải bắp, Hành ăn lá, Xà lách xoong... Tích lũy NO3 trung bình (600-3.000 mg/kg trọng lượng tươi) gồm có Sú lơ, Cà rốt, Bí... Tích lũy NO3 thấp (80-100 mg/kg trọng lượng tươi) gồm có Đậu các loại, Khoai tây, Cà chua, Hành tây, Dưa, các loại trái cây... Trong cà rốt, NO3- tập trung ở phần chóp củ. Bắp cải NO3- tập trung ở phần lõi và củ cải, NO3- tập trung ở phần rễ con. Các cây trồng trong điều kiện bình thường có dư lượng NO3 thấp hơn cây trồng trong nhà kính từ 2-12 lần, nhất là các cây ăn lá (Diễn đàn rau sạch vì sức khỏe cộng đồng, 2007) [9]. 2.4. Tiêu chuẩn về Nitrat (NO3-) trong rau của thế giới và của Việt Nam Trong hoạt động thương mại quốc tế, các nước nhập khẩu rau tươi đều phải kiểm tra lượng nitrat trước khi cho nhập. Tổ chức Y tế thế giới (WHO) và cộng đồng kinh tế châu Âu (EC) giới hạn hàm lượng nitrat trong nước uống là 50 mg/l, hàm lượng rau không quá 300 mg/kg rau tươi. Dưới đây là bảng Hàm lượng Nitrat (mg/kg sản phẩm theo tiêu chuẩn cua WTO) Bảng 2.3: Hàm Nitrat cho phép trong một số loại rau quả theo tiêu chuẩn của Tổ chức Y tế thế giới WHO (mg/kg sản phẩm) Loại cây Hàm lượng NO3 Loại cây Hàm lượng NO3 Dưa hấu 60 Hành tây 80 Dưa bở 90 Cà chua 150 Ớt ngọt 200 Dưa chuột 150 Măng tây 200 Khoai tây 250 Đậu quả 200 Cà rốt 250 Ngô rau 300 Hành lá 400 Cải bắp 500 Bầu bí 400 Su hào 500 Cà tím 400 Su lơ 500 Xà lách 1500 ( Nguồn: Rau sạch Việt, 2013) 21 Ở nhiều nước phát triển như Hoa Kỳ, quy định hàm lượng nitrat phụ thuộc vào từng loại rau. Ví dụ măng tây không được vượt quá 50 mg/kg, cải củ được phép tới 3600 mg/kg. Ở Nga lại quy định hàm lượng Nitrat trong cải bắp phải dưới 500 mg/kg, cà rốt dưới 250 mg/kg, dưa chuột dưới 150 mg/kg... Trong khi đó, lượng tồn dư nitrat ở Việt Nam là quá cao so với các quy định trên. Đây là một vấn đề cần được quan tâm và giải quyết một cách hợp lý để rau sạch Việt Nam có chỗ đứng trên thị trường quốc tế ( Rau sạch Việt, 2013) [18]. - Tại Việt Nam hàm lượng nitrat trong rau được quy định tại : Quyết định số 99 /2008/QĐ-BNN ngày 15 tháng 10 năm 2008 của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Quyết định về việc ban hành quy định quản lý sản xuất, kinh doanh rau, quả và chè an toàn. Bảng 2.4: Giới hạn hàm lượng Nitrate cho phép trong một số loại rau quả tươi tại Việt Nam STT Chỉ tiêu Mức giới hạn tối đa cho phép I Hàm lượng nitrat NO3 (quy định cho rau) mg/kg 1 Xà lách 1.500 2 Rau gia vị 600 3 Bắp cải, Su hào, Suplơ, Củ cải, tỏi 500 4 Hành lá, Bầu bí, Ớt cây, Cà tím 400 5 Ngô rau 300 6 Khoai tây, Cà rốt 250 7 Đậu ăn quả, Măng tây, Ớt ngọt 200 8 Cà chua, Dưa chuột 150 9 Dưa bở 90 10 Hành tây 80 11 Dưa hấu 60 ( Nguồn: Quyết định số 99 /2008/QĐ-BNN của BNN và PTNT, 2008). Tuy nhiên, các loại rau trên chủ yếu căn cứ vào tiêu chuẩn nước ngoài vì thế chưa có tiêu chuẩn về nitrat cho các loại rau phổ biến ở Việt Nam như: Rau muống, rau đay, rau mồng tơi, rau cần 22 PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng: 3 loại rau thương phẩm (Bắp cải, rau bí, xà lách). - Phạm vi: Hàm lượng Nitrate trong 3 loại rau trên trồng tại cánh đồng rau xã Đồng Bẩm – thành phố Thái nguyên. 3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu - Địa điểm nghiên cứu: Cánh đồng sản xuất rau xã Đồng Bẩm – thành phố Thái nguyên và Viện Khoa học sự sống – Đại học Thái Nguyên - Địa điểm thực hiện: Khoa Môi Trường – Đại học Nông Lâm Thái Nguyên. - Thời gian nghiên cứu: từ ngày 20/1/ 2014 – 30/4/2014. 3.3. Nội dung nghiên cứu - Điều kiện tự nhiên , kinh tế xã hội xã Đồng Bẩm - thành phố Thái Nguyên. - Tình hình sản xuât rau và sử dụng phân bón cho rau tại xã Đồng Bẩm. - So sánh hàm lượng Nitrate trong một số loại rau tại Đồng Bẩm với TCVN và rau an toàn theo VIETGAP - Đưa ra giải pháp sản xuất rau an toàn theo tiêu chuẩn VietGap 3.4. Các phương pháp nghiên cứu 3.4.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp - Số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của xã Đồng Bẩm - TP Thái Nguyên qua các báo cáo tổng kết hằng năm. - Kế thừa số liệu thu thập trên sách, báo, internet, các nghiên cứu khoa học, ... 3.4.2. Phương pháp điều tra phỏng vấn: - Điều tra phỏng vấn trực tiếp với bộ câu hỏi đóng và mở + Nhận thức của người dân về rau an toàn + Diện tích, loại rau, năng suất, thu nhập về rau + Tình hình sử dụng phân bón, loại phân, liều lượng, bón phân theo thời kì phát triển của rau như thế nào? Thời gian bón trước ngày thu hoạch là bao nhiêu ngày? + Khó khăn, thuận lợi trong quá trình sản xất rau 23 + Tình hình tập huấn, phổ biến kiến thức về sản xuất rau an toàn + Ý kiến, mong muốn về sản xuất rau an toàn có quy mô? 3.4.3. Phương pháp lấy mẫu ngoài thực địa Mẫu được lấy ngẫu nhiên từ các ruộng vào trước thời điểm thu hoạch từ 1 – 2 ngày. Mỗi loại rau lấy ngẫu nhiên từ 8 -10 mẫu, đem trộn đều rồi lấy 1 phần là 1 mẫu để phân tích. Đối với rau ăn lá: cắt cây loại bỏ phần gốc, lá già, lá gốc hoặc cắt lấy phần thân lá ngọn ăn được. Cỡ mẫu cho các loại rau ăn lá đơn vị có khối lượng trung bình đạt từ 25 g đến 250g, phần ăn được là 2kg. Bảng 3.1. Các kí hiệu mẫu rau tại Đồng Bẩm để nghiên cứu như sau: Số thứ tự Ký hiệu mẫu rau Tên mẫu 1 M1 Bắp Cải 2 M2 Ngọn bí 3 M3 Xà lách 4 M1a Bắp Cải lần 2 5 M2b Ngọn bí lần 2 6 M3c Xà lách lần 2 Tiến hành lấy mẫu rau tai vùng sản xuất rau theo tiêu chuẩn VietGap tại xóm Cậy, Huống Thượng, Đồng Hỷ, Thái Nguyên để so sánh hàm lượng Nitrate. 3.4.4. Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu phân tích thu được xử lý bằng phần mềm excell, sau đó so sánh với tiêu chuẩn rau an toàn của WHO. 3.4.5. Phương pháp so sánh So sánh hàm lượng Nitrat (NO3- )trong thân và lá của cây cải bẹ xanh với Phụ lục 3 Mức giới hạn tối đa cho phép của một số vi sinh vật và hoá chất gây hại trong sản phẩm rau, quả, chè (Ban hành kèm theo Quyết định số 99 /2008/QĐ-BNN ngày 15 tháng 10 năm 2008 của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn [1]). 24 3.4.6. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm: - Xác định Nitrat (NO3-): Theo phương pháp Disunphophenic (Viện khoa học sự sống – Đại học Thái Nguyên). 3.4.6.1. Nguyên tắc Ion NO3- phản ứng axit đisunfophenic tạo thành trinitronphenol màu vàng có cường độ màu tương quan thuận với nồng độ nitrat. C6H3(HSO3)2OH +3HNO3 → C6H2(OH)(NO2)3 + 2H2SO4 + H2O Màu vàng Xác định NO3_ bằng cách đo cường độ màu vàng bằng phổ quang kế tại bước sóng 420 ÷ 450nm (kính lọc màu xanh). * Hóa chất - Axit đisunfophenic: cân 30g phenol tinh khiết hòa tan với 200ml H2SO4 98%, lắc đều. Sau đó nối bình với hệ thống vô cơ hóa đun nóng trong 6h, để nguội. - Dung dịch NaOH hoặc KOH 10% - Dung dịch chuẩn NO3- 1000ppm - H2O2 30% - Ag2SO4 bột - Ca(OH)2 bột 3.4.4.4. Tiến hành Pha thang chuẩn và dựng đường chuẩn NO3- Ta được dãy chuẩn của NO3-: 0ppm, 1ppm, 2ppm, 5ppm, 10ppm. * Phân tích mẫu Mẫu phân tích - Cân chính xác 10g mẫu thực vật tươi, nghiền nhỏ bằng máy nghiền thực vật tươi. - Dùng nước chuyển mẫu đã nghiền vào bình định mức 100ml. Lắc đều và thêm nước đến vạch. - Lọc qua giấy lọc mịn. - Lấy 10ml dung dịch mẫu trên, sau đó cho vào bát sứ và tiến hành xử lý các yếu tố cản trở (nếu có). - Cô cạn mẫu trên bếp cách thủy đến gần khô (nhưng không được cháy) 25 - Để nguội bát sứ. - Cho vào bát sứ 1ml axit ddissunfophenic. Dùng đũa thủy tinh khuấy đều cho tan cặn vào axit. - Sau 10 phút, cho thêm 25ml nước cất và lắc đều. - Trung hòa bằng cách nhỏ từng dung dịch NaOH cho đến khi pH=7, dung dịch sẽ chuyển sang màu vàng. (dư một ít NaOH không ảnh hưởng đến màu vàng) - Chuyển dung dịch sang bình định mức 100ml và định mức lên 100ml → đem đi đo trên máy quang phổ. *Mẫu chuẩn Làm tương tự như mẫu phân tích rồi đem đi đo để dựng đường chuẩn. Dựa theo công thức: Hàm lượng NO3- (mg/kg tươi) = Trong đó: V là thể tích định mức ban đầu trước khi lọc mẫu V1: Thể tích của mẫu khi đem đi cô V2: Thể tich định mức của mẫu trước khi đem đo trên máy a : Nồng độ mẫu thật đo được b: Nồng độ mẫu trắng đo được P: Khối lượng mẫu lấy phân tích 4.4 là hệ số 26 PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội xã Đồng Bẩm – thành phố Thái Nguyên 4.1.1. Điều kiện tự nhiên, tài nguyên và cảnh quan môi trường. 4.1.1.1. Vị trí địa lý, địa hình Hình 4.1. Bản đồ địa giới hành chính xã Đồng Bẩm thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên 27 - Xã Đồng Bẩm là một xã nằm ở phía Đông Bắc thành phố Thái Nguyên + Phía Đông Giáp xã Linh Sơn của huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên + Phía Tây giáp phường Quang Vinh của thành phố Thái Nguyên + Phía Nam giáp phường Hoàng Văn Thụ thành phố Thái Nguyên + Phía Bắc giáp thị trấn Chùa Hang của huyện Đồng Hỷ, Thái Nguyên Xã bao gồm 10 cụm dân cư : Thôn Gia Bảy, thôn Đồng Tâm, xóm Văn Thánh, xóm Đồng Bẩm, xóm Đông, Tân Thành 1, Tân Thành 2, Nhị Hòa - Về địa hình: Địa hình chủ yếu bằng phẳng xen lẫn đồi thấp. Hướng dốc chính của địa hình: Bắc - Nam. 4.1.1.2. khí hậu - Chia làm 2 mùa rõ rệt: +Mùa hè: Nóng ẩm, mưa nhiều được kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10. + Mùa đông: Lạnh, khô hanh thường kéo dài từ tháng 11 năm trước đến tháng 3 năm sau. Nhiệt độ: Hàng năm có nhiệt độ trung bình là 25 °C. Chênh lệch giữa các tháng nóng nhất (tháng 6: 28.90C) và tháng lạnh nhất (tháng 1: 15.20C) là 13.70C. Nắng: Tổng số giờ nắng trung bình năm dao động từ 1300- 1750 giờ; phân bố đều cho các tháng trong năm. Mưa: Lượng mưa tập trung chủ yếu từ tháng 5-10. Lượng mưa trung bình 2.000 - 2.500 mm; 4.1.1.3. Thủy văn Thủy văn của xã Đồng Bẩm chịu ảnh hưởng và phụ thuộc vào chế độ thủy văn của sông Cầu, suối Linh Nham. 4.1.1.4. Các nguồn tài nguyên a. Tài nguyên đất 28 Biểu 4.1: Thống kê hiện trạng sử dụng đất xã Đồng Bẩm (số liệu năm 2013) BẢNG THỐNG KÊ HIỆN TRẠNG SDĐ XÃ ĐỒNG BẨM 2013 STT MỤC Đ