BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH HUỲNH THỊ KIM HƢƠNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÍCH LUỸ CADIMI (Cd) VÀ CHÌ (Pb) CỦA CỎ VETIVER Ở ĐẤT PHÙ SA CAI LẬY TIỀN GIANG Chuyên ngành KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG Mã chuyên ngành 605020320 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2020 Công trình đƣợc hoàn thành tại Trƣờng Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn khoa học PGS TS Đinh Đại Gái Ngƣời phản iện 1 Ngƣời phản iện 2 Luận v n thạc s đƣợc ảo vệ tại Hội đồng chấm ảo vệ Luận.
BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH HUỲNH THỊ KIM HƢƠNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÍCH LUỸ CADIMI (Cd) VÀ CHÌ (Pb) CỦA CỎ VETIVER Ở ĐẤT PHÙ SA CAI LẬY - TIỀN GIANG Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG Mã chuyên ngành: 605020320 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2020 Cơng trình đƣợc hồn thành Trƣờng Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Đinh Đại Gái Ngƣời phản iện 1: Ngƣời phản iện 2: Luận v n thạc s đƣợc ảo vệ Hội đồng chấm ảo vệ Luận v n thạc s Trƣờng Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày tháng n m Thành phần Hội đồng đánh giá luận v n thạc s gồm: - Chủ tịch Hội đồng - Phản iện - Phản iện - Ủy viên - Thƣ ký CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG VIỆN TRƢỞNG VIỆN KHCN & QLMT BỘ CÔNG THƢƠNG CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Huỳnh Thị Kim Hƣơng MSHV: 16083661 Ngày, tháng, n m sinh: 12/05/1994 Nơi sinh: Đồng Tháp Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trƣờng Mã chuyên ngành: 60520320 I TÊN ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu khả n ng tích luỹ Cadimi (Cd) Chì (P ) cỏ Vetiver đất phù sa Cai Lậy - Tiền Giang” NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Đánh giá sinh trƣởng phát triển cỏ Vetiver nồng độ ô nhiễm kim loại nặng chì (P ) cadimi (Cd) khác Phân tích, đánh giá nồng độ kim loại nặng hấp thụ ộ phận cỏ nồng độ kim loại nặng ị giữ lại đất Từ nhận xét mối tƣơng quan chì (P ) cadimi (Cd) đến hiệu xử lý Dựa nghiên cứu đƣợc thực hiện, so sánh khả n ng xử lý kim loại nặng chì (P ) cỏ Vetiver loại đất khác II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Theo Quyết đinh số 842/QĐ - ĐHCN ngày 10/07/2020 Hiệu trƣởng Trƣờng Đại học Công nghiệp Tp Hồ Chí Minh III NGÀY HỒN THÀNH NHIỆM VỤ: 16/11/2020 IV NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Đinh Đại Gái Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20 … NGƢỜI HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO VIỆN TRƢỞNG VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƢỜNG LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất Thầy giáo, Cô giáo Viện Khoa học Công nghệ Và Quản lý Mơi trƣờng - Trƣờng Đại học Cơng nghiệp TP.Hồ Chí Minh Trong suốt thời gian học tập nghiên cứu trƣờng, thầy tận tình giảng dạy, truyền đạt tri thức quý áu giúp em hoàn thành chƣơng trình đào tạo luận v n Em xin ày tỏ lòng iết ơn chân thành đến PGS.TS.Đinh Đại Gái, Trƣờng Đại học Công Nghiệp TP.HCM tận tình hƣớng dẫn suốt trình nghiên cứu khoa học Xin chân thành cảm ơn tập thể ạn sinh viên Viện Khoa học Công nghệ Quản lý Môi trƣờng - Trƣờng Đại học Công nghiệp TP.HCM, nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ nghiên cứu phân tích thử nghiệm Trân trọng cảm ơn! Tp HCM, ngày tháng n m 2020 Học viên thực Huỳnh Thị Kim Hƣơng i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Hiện với q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa, tình trạng nhiễm mơi trƣờng có nhiều diễn iến phức tạp đáng ý ô nhiễm mơi trƣờng đất Có nhiều phƣơng pháp xử lý ô nhiễm đất Tuy nhiên phƣơng pháp xử lý ằng thực vật đặc iệt cỏ Vertiver có nhiều đặt tính ƣu việt đƣợc áp dụng rộng rãi Nghiên cứu khả n ng tích luỹ Cadimi (Cd) Chì (P ) cỏ Vetiver đất phù sa Cai Lậy - Tiền Giang cụ thể thực trồng cỏ Vetiver nồng độ chì (P ) cadimi (Cd) khác Kết thí nghiệm phản ánh đƣợc tƣơng quan hai kim loại lên hiệu hấp thụ cỏ Kết thí nghiệm thể hiện: Cỏ Vetiver có ƣu mạnh xử lý kim loại cadimi (Cd) chì (P ), nhƣng nhìn chung cỏ Vetiver xử lý nhiều kim loại nặng khác nhƣng đạt hiệu cao dựa theo thời gian trồng mật độ trồng Khi ổ sung nồng độ chì (P ) 140mg/kg nồng độ cadimi (Cd) mg/kg vào đất không gây ảnh hƣởng nhiều đến khả n ng sinh trƣởng phát triển cỏ Khi nồng độ kim loại nặng đất t ng độ hấp thụ kim loại nặng thân lá, rễ cỏ t ng theo Hiệu xử lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ tính tƣơng quan loại kim loại nặng đất, loại đất trồng, điều kiện khí hậu Từ khóa: cỏ Vetiver, kim loại nặng đất, ii ABSTRACT Currently, along with the process of industrialization and modernization, environmental pollution is experiencing many complicated developments, notably soil pollution There are have many methods to treat soil pollution However, the treated by plants method, especially vertiver grass, has many advantages and is being widely applied Research on cadmium (Cd) and lead (Pb) accumulation capacity of vetiver grass at alluvial soil in Cai Lay - Tien Giang, specifically, vetiver grass will planted in different concentrations of lead (pb) and cadmium (cd) The results of the experiment will reflect the correlation of these two metals on the absorption efficiency of grass Through experiments, we can see: Vetiver has the advantage of handling cadmium metal (Cd) over lead (Pb), but in general Vetiver can handle many different heavy metals but still achieve high efficiency based on planting time and planting density Adding a concentration of lead (pb) 140mg / kg and a concentration of cadmium (cd) mg / kg to the soil did not affect the growth and development of the grass much When the concentration of heavy metals in the soil increases, the absorption of heavy metals in the stems and roots of the grass increasesTreatment efficiency depends on many factors such as the correlation of heavy metals in the soil, soil type, climate conditions iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu ản thân tơi Các kết nghiên cứu kết luận luận v n trung thực, không chép từ ất kỳ nguồn dƣới ất kỳ hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) đƣợc thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Học viên Huỳnh Thị Kim Hƣơng iv MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ iii LỜI CÁM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ .ii ABSTRACT iii LỜI CAM ĐOAN iv MỤC LỤC .v DANH MỤC HÌNH ẢNH viii DANH MỤC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT x MỞ ĐẦU .1 Đặt vấn đề Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hƣởng tƣơng tác Cadimi chì đến khả n ng tích lũy cỏ Vetiver 3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận phƣơng pháp nghiên cứu Ý ngh a thực tiễn đề tài CHƢƠNG TỔNG QUAN .6 1.1 Ô nhiễm kim loại nặng đất 1.1.1 Khái niệm kim loại nặng: 1.1.2 Nguyên nhân khiến đất ị ô nhiễm kim loại nặng: 1.1.3 Tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm đất kim loại nặng: 1.1.4 Sự tồn vận động nguyên tố kim loại đất 1.2 Sử dụng thực vật xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng 10 v 1.2.1 Thơng tin tóm lƣợc: 10 1.2.2 Các iện pháp sử dụng thực vật xử lý kim loại nặng đất: 12 1.2.3 Tiêu chuẩn sử dụng thực vật để xử lý kim loại nặng đất: 12 1.2.4 Phƣơng pháp xử lý thực vật sau tích luỹ chất nhiễm: 13 1.2.5 Ƣu điểm hạn chế iện pháp sử dụng thực vật để xử lý kim loại nặng đất: 13 1.3 Cỏ Vetiver cải tạo đất 14 1.3.1 Đặc điểm chung: 14 1.3.2 Tình hình nghiên cứu, sử dụng cỏ Vetiver cải tạo đất ô nhiễm giới Việt Nam: 18 1.3.3 Ứng dụng cỏ Vetiver địa àn Cai Lậy - Tiền Giang: 21 CHƢƠNG NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1 Nội dung 23 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 23 2.2.1 Vật liệu nghiên cứu: 23 2.2.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu 25 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 Đánh giá ảnh hƣởng P Cd đến phát triển cỏ Vetiver 36 3.2 Đánh giá ảnh hƣởng P , Cd đến phát triển số lƣợng nhánh cỏ Vetiver 38 3.2.1 Đánh giá ảnh hƣởng P Cd đến phát triển độ dài rễ cỏ Vetiver 40 3.2.2 Kết phân tích hàm lƣợng P Cd tích luỹ rễ cỏ Vetiver sau 60 ngày thực nghiệm 41 3.2.3 Kết phân tích hàm lƣợng P Cd tích luỹ thân cỏ Vetiver sau 60 ngày thực nghiệm 43 3.2.4 Kết phân tích hàm lƣợng P Cd lại đất sau 60 ngày thực nghiệm 45 vi Nhiều nƣớc đƣa quy định giới hạn KLN đất dùng cho mục đích nơng nghiệp Mục tiêu giới hạn ảo vệ tính sản xuất đất, môi trƣờng sức khoẻ ngƣời Bảng 1.2 Hàm lƣợng tối đa cho phép loại kim loại nặng đƣợc xem độc thực vật đất nông nghiệp [3] Nguyên Áo Canada Ba Lan Nhật Anh Đức Cu 100 100 100 125 50 (100) 50 (200) Zn 300 400 300 250 150 (300) 300 (600) Pb 100 200 100 400 50 (100) 500 (1000) Cd - (3) (5) Hg 0,3 - 10 (50) tố Đất ị ô nhiễm KLN làm giảm n ng suất sinh học trồng mà ảnh hƣởng đến chất lƣợng nông sản dẫn tới tác động xấu đến sức khoẻ ngƣời Tại Việt Nam, nhìn chung đất ị ô nhiễm KLN không phổ iến Tuy nhiên, ô nhiễm xuất mang tính cục ộ vùng xunh quanh khu công nghiệp, ãi chôn lấp rác thải, nơi khai thác quặng làng nghề tái chế, đặc iệt tái chế kim loại Theo tiêu chuẩn Việt Nam QCVN 03: 2008/BTNMT đƣa giới hạn tối đa cho phép hàm lƣợng tổng số As, Cd, Cu, P , Zn đất dùng cho mục đích khác Việt Nam đƣợc trình ày ảng 1.3 Bảng 1.3 Giới hạn tối đa cho phép hàm lƣợng tổng số As, Cd, Cu, P Zn đất (tầng đất mặt) [4] Đất sử Đất sử Chất Đất dụng dụng cho gây ô cho mục đích mục đích nhiễm nơng nghiệp lâm nghiệp Đất sử dụng cho dụng cho mục đích mục đích thƣơng dân sinh mại, dịch vụ Đất sử dụng cho mục đích cơng nghiệp Cr 12 12 12 12 12 Ni 2 5 10 Cu 50 70 70 100 100 Zn 70 100 120 200 300 Pb 200 200 200 300 300 1.1.4 Sự tồn vận động nguyên tố kim loại đất Trong đất, kim loại độc hại tồn dƣới nhiều dạng khác nhau, liên kết với hợp chất hữu cơ, vô tạo thành chất phức hợp (chelat) Khả n ng dễ tiêu chúng thực vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ: pH, dung dịch trao đổi cation (CEC) phụ thuộc lẫn vào kim loại khác Ở đất có CEC cao, chúng ị giữ lại nhiều phức hệ hấp thụ Nhìn chung, kim loại nặng có khả n ng linh động lớn đất chua (pH 5,5) [5] Bảng 1.4 Khả n ng linh động số nguyên tố kim loại nặng đất [6] Điều kiện Khả linh động Oxy hoá Axit Trung tính - Khử kiềm Rất cao - - Se - Cao Se Se, Hg - - Trung ình Hg, As, Cd As, Cd Pb, As, Sb, Thấp Không linh động Pb, As, Sb, Ti Pb, As, Sb, Ti - Te Te Hg, Te Te, Se, Hg - - - Cd, Pb, Bi, Ti Ti Rất thấp - Nhƣ vậy, theo ảng 1.4 môi trƣờng từ axit đến trung tính kiềm, khả n ng linh động nguyên tố As, Cd mức trung ình; nguyên tố P , Bi, S , Ti đạt mức thấp; nguyên tố Te Hg linh động Dựa vào thơng tin trên, ta xác định đƣợc mức độ lây nhiễm dựa lƣu lƣợng kim loại nhƣ diện tích đất ị nhiễm để tìm iện pháp xử lý hiệu 1.2 Sử dụng thực vật xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng 1.2.1 Thơng tin tóm lược: Xử lý chất thải ằng thực vật “Phytoremediation” iện pháp dựa việc sử dụng thực vật để xử lý chất thải ô nhiễm đất nƣớc Tƣ tƣởng sử dụng thực vật để loại ỏ KLN chất ô nhiễm khác đƣợc đề cập đến lần n m 1983 nhƣng khái niệm thực chất đƣợc sử dụng cách 300 n m [7] 10 Nhiều nghiên cứu khẳng định, thực vật có khả n ng hấp thụ tích luỹ chất ô nhiễm đặc thù từ môi trƣờng, chúng chuyển hố nhiều chất độc thành khơng độc Các chất độc đƣợc tích luỹ quan khác thực vật, thông qua thu hoạch chất ô nhiễm đƣợc thải loại khỏi môi trƣờng Sử dụng thực vật để làm kim loại, thuốc trừ sâu, dung môi hữu cơ, dầu mỡ, thuốc súng, hydratcac on có nhân thơm… tồn vùng đất ị ô nhiễm KLN từ nhà máy sản xuất cơng nghiệp, khu vực khai thác khống sản nơi có hoạt động phóng xạ Theo nhà khoa học nghiên cứu mơi trƣờng xử lý nhiễm đất, nƣớc ằng thực vật trình, dùng thực vật để thải loại, di chuyển, tinh lọc trừ khử chất ô nhiễm đất, trầm tích nƣớc ngầm Cơng nghệ thực vật xử lý ô nhiễm môi trƣờng đất phƣơng pháp xử lý nguyên vị (insitu) sử dụng đặc tính tự nhiên thực vật để xử lý đất nhiễm, Những thực vật sau đƣợc thu hoạch xử lý nhƣ chất thải nguy [8] [9] Hiện nay, công nghệ xử lý môi trƣờng ằng thực vật đƣợc phát triển áp dụng rộng rãi vào thực tế nhiều khu vực giới nhằm góp phần giảm thiểu nhiễm kim loại mơi trƣờng đất, nƣớc khơng khí Tuy nhiên, loài thực vật sử dụng để xử lý KLN thể sống nên yếu tố sinh thái (nồng độ KLN, dạng kim loại, độ pH, hàm lƣợng oxy hoà tan, thành phần dinh dƣỡng…) môi trƣờng yếu tố định hiệu q trình xử lý Cơng nghệ xử lý ô nhiễm ằng thực vật (Phytoremediation) công nghệ sử dụng xanh hệ vi sinh vật liên quan đến chúng để xử lý ô nhiễm Công nghệ phù hợp ô nhiễm kim loại đặc iệt thuận lợi môi trƣờng ô nhiễm đất 11 1.2.2 Các biện pháp sử dụng thực vật xử lý kim loại nặng đất: Có iện pháp nhƣ sau: Cố định chất nhiễm ằng thực vật (Phytosta ilization): Đây phƣơng pháp sử dụng lồi thực vật có khả n ng làm iến đổi dạng linh động kim loại sang dạng cố định Do tác động trồng, tính linh động kim loại ị giảm nhờ chất ài tiết rễ, thực vật hấp thụ, chuyển hố tích luỹ ên rễ, hấp thụ ề mặt rễ, kết tủa vùng rễ chất ô nhiễm đất [10] [11] Tách chiết chất ô nhiễm ằng thực vật (Phytoextraction): Biện pháp sử dụng lồi “siêu tích tụ” để xử lý môi trƣờng ô nhiễm kim loại Trong q trình sống, kim loại từ mơi trƣờng đƣợc hấp thu, chuyển lên đƣợc tích tụ chủ yếu ộ phận phần dễ thu hoạch Bay nhờ thực vật (Phytovolatilization): Đây iện pháp sử dụng loài thực vật có khả n ng hấp thụ chất nhiễm dạng khí, sau chuyển hố phần thải ngồi khí với nồng độ thấp 1.2.3 Tiêu chuẩn sử dụng thực vật để xử lý kim loại nặng đất: Theo nghiên cứu Chaney cộng (1997) [12], để đạt hiệu cao xử lý nhiễm, lồi thực vật đƣợc chọn phải có tính n ng sau: Có khả n ng chống chịu nồng độ kim loại cao; Có khả n ng hấp thụ nhanh kim loại từ mơi trƣờng đất nƣớc; Có khả n ng tích luỹ kim loại nặng cao kể nồng độ ion thấp đất; Có khả n ng chuyển vận kim loại từ rễ lên thân lá; Có thể chịu đựng đƣợc điều kiện mơi trƣờng dinh dƣỡng kém; Có khả n ng sinh trƣởng nhanh cho sinh khối lớn 12 1.2.4 Phương pháp xử lý thực vật sau tích luỹ chất nhiễm : Sinh khối thực vật chứa kim loại nặng đƣợc tính nguồn nhiễm cần đƣợc quản lý Sau thời gian trồng trọt định (vài tháng vài n m), thực vật sử dụng theo phƣơng pháp đƣợc phân tích hàm lƣợng kim loại, đạt yêu cầu, trồng đƣợc thu hoạch để đem thiêu đốt ủ để phục hồi kim loại Các phƣơng pháp phổ iến sử dụng để xử lý sinh khối gồm có: Ủ đóng rắn sinh khối: Phƣơng pháp làm giảm lƣợng lớn sinh khối thực vật Sau thực vật đƣợc xử lý mang đến ãi chơn lấp tập trung [8] Đốt cháy khí hố: Đây phƣơng pháp có ý ngh a việc tạo nguồn n ng lƣợng nhiệt điện, giúp cho phƣơng pháp xử lý ằng thực vật có hiệu kinh tế [13] 1.2.5 Ưu điểm hạn chế biện pháp sử dụng thực vật để xử lý kim loại nặng đất: Ưu điểm: Tính khả thi cao Thân thiện với mơi trƣờng Tái sử dụng sinh khối Tính ƣu việt so với phƣơng pháp hoá - lý Giá thành công nghệ thấp Hạn chế: Xử lý chậm phƣơng pháp hoá - lý Các yếu tố vật lý hoá học nhƣ kết cấu đất, pH, độ mặn, nồng độ chất ô nhiễm diện chất độc ảnh hƣởng đến khả n ng sinh trƣởng, phát triển lồi siêu tích tụ 13 Kim loại nặng đất ị kết tủa, kết hợp chặt chẽ vào khoáng chất đất Chất nhiễm hồ tan nƣớc thấm ngồi vùng rễ phụ thuộc vào yếu tố ng n chặn Thực vật dùng để xử lý kim loại nặng thƣờng ị giới hạn chiều dài rễ Sử dụng loài thực vật nhập nội ảnh hƣởng đến đa dạng sinh vật Sự tiêu thụ thực vật sau xử lý cần phải quan tâm Khí hậu khơng thuận lợi vấn đề đƣợc ý, thực vật phát triển chậm sinh khối thấp dẫn đến hiệu xử lý thấp [14] Nhìn chung, lợi ích hạn chế công nghệ phải đƣợc đánh giá trƣờng hợp cụ thể xác định loại cơng nghệ thích hợp Vì vậy, việc kết hợp chế khác công nghệ thực vật xử lý nhiễm đƣợc cho có tính khả thi vùng ị nhiễm 1.3 Cỏ Vetiver cải tạo đất 1.3.1 Đặc điểm chung: Cỏ Vetiver có tên khoa học Vetiveria zizanioides (L.) Nash, thuộc họ hồ thảo Poaceae, cịn gọi cỏ Hƣơng ài hay Hƣơng lau Tên gọi Vetiver có nguồn gốc từ tiếng Tamil Theo nhà thực vật học cỏ Vetiver lồi ản địa thuộc miền Bắc Ấn Độ, số khác cho cỏ xuất xứ quanh Bom ay nên ngƣời ta tạm kết luận loài sống vùng nhiệt đới nhiệt đới đồng ằng Nam Ấn, Bangladesh Myanmar Có 12 giống cỏ Vetiver đƣợc iết đến nhƣng có hai lồi đƣợc trồng để ảo vệ đất Vetiveria zizanioides Vetiveria nigritana Giống cỏ sử dụng Việt Nam thuộc dịng Nam Ấn Độ (lồi Vetiveria zizanioides) thƣờng gọi cỏ Vetiver [15] [16] 14 Hình 1.1 Vetiveria zizanioides Về hình thái, cỏ Vetiver giống nhƣ ụi sả to, thân xếp vào tạo thành khóm dày đặc, vững chắc, chiều cao tới m Từ gốc rễ mọc nhiều chồi hƣớng, phần không phân nhánh, phần dƣới đẻ nhánh mạnh Thân cứng, mọc thẳng đứng, chịu đƣợc điều kiện ngập lũ cao trung ình - 1,5 m khó phân biệt đƣợc thân lá, phiến tƣơng đối cứng, dài 40 – 90 cm rộng từ - 10 mm, nhẵn, mép nhám Hình 1.2 Bộ rễ thân ấn tƣợng cỏ Vetiver, tạo thành hàng rào chắn tốt Rễ có dạng chùm, đồ sộ, sau hai n m trồng rễ cắm sâu - 4m, rộng 2,5m đất tốt Do có ộ rễ n sâu nên cỏ Vetiver chịu hạn khoẻ, hút ẩm từ tầng đất sâu ên dƣới xuyên qua lớp đất ị lèn chặt qua giảm ớt lƣợng nƣớc thải thấm xuống sâu Phần lớn, sợi rễ ộ rễ khổng lồ lại nhỏ mịn, đƣờng kính trung ình khoảng 0,5 - mm, tạo nên ầu rễ 15 lớn, thuận lợi cho phát triển vi khuẩn nấm, điều kiện cần thiết dễ dàng hấp thụ phân huỷ chất gây ô nhiễm Hoa cỏ Vetiver hoa lƣỡng tính, thƣờng thành cặp, cặp giống hình thái gồm hoa có cuống ngắn hoa không cuống, riêng phần cuối cuống hoa chụm a Lồi Vetiveria zizanioides đƣợc trồng phổ iến có đặc điểm khơng tạo hạt, nhân giống chủ yếu ằng phƣơng pháp vơ tính nên khơng mọc tràn lan nhƣ số lồi cỏ dại khác Xét đặc điểm sinh thái: Giống cỏ Vetiver phân ố rộng phạm vi toàn giới, nên cỏ Vetiver sinh trƣởng tốt hầu nhƣ nơi, nhiệt độ phát triển lý tƣởng trung ình từ 18 - 250C Tuy sống đƣợc nơi giá lạnh Về độ ẩm, cỏ Vetiver cần lƣợng mƣa khoảng 300 mm nhƣng 700 mm thích hợp để cỏ tồn suốt thời gian khô hạn Thông thƣờng, cần mùa ẩm ƣớt tháng, lý tƣởng có mƣa hàng tháng Do loại C4 nên cỏ Vetiver thích hợp vùng có lƣợng ánh sáng cao Loài phát triển yếu dƣới óng râm, óng râm cỏ giảm khả n ng sinh trƣởng, phát triển chí lụi Cỏ Vetiver mọc tốt đất cát sâu, cỏ mọc đá vụn, đất cạn đất trũng ngập nƣớc Chúng mọc tốt chỗ đất trống thoát nƣớc tốt Khi trồng khu vực đất không ổn định (đặc iệt nơi đất dốc), trƣớc tiên cỏ hạn chế đƣợc tƣợng sạt lở, xói mịn, ổn định đất, tiếp giúp cải thiện điều kiện mơi trƣờng vi khí hậu, để trồng đƣợc lồi khác Với đặc điểm này, coi cỏ Vetiver nhƣ giống tiên phong vùng đất xấu Từ đặc điểm cho thấy cỏ Vetiver lồi có khả n ng thích nghi với nhiều vùng sinh thái khác Phát triển đƣợc vùng đất tƣơng đối khắc nghiệt tạo điều kiện cho phát huy tối đa đặc tính ƣu việt 16 Hình 1.3 Cỏ Vetiver chịu cháy tốt, hai tháng sau, có mƣa phục hồi trở lại Hình 1.4 Cỏ Vetiver đất chua phèn nặng Tân An (trái) đất kiềm nặng vùng khơ nóng Ninh Thuận (phải) Xét đặc điểm sinh lý: Cỏ Vetiver loài thực vật có nhiều đặc điểm sinh lý đặc iệt Nó có khả n ng hồi phục nhanh sau ị ảnh hƣởng ởi yếu tố ngoại cảnh ất lợi nhƣ khơ hạn, sƣớng giá, ngập mặn… thích nghi tốt với nhiều loại đất có độ pH thay đổi từ 3,3 đến 12,5 mà không cần phải cải tạo đất Cỏ mọc tốt dù đất chua, đất kiềm, đất mặn, đất chứa nhiều Na, Mn, Al hay kim loại nặng nhƣ As, Cd, Cr, Ni, P , Hg, Se Zn Cỏ Vetiver có khả n ng hấp thụ cao chất hoà tan nƣớc nhƣ nitơ (N), photpho (P) nguyên tố kim loại nặng có nƣớc ị nhiễm Đặc iệt, khả n ng chống chịu sâu ệnh, kháng thuốc ảo vệ thực vật hoả hoạn tốt 17 1.3.2 Tình hình nghiên cứu, sử dụng cỏ Vetiver cải tạo đất ô nhiễm giới Việt Nam: Với ƣu việt đặc tính hình thái, sinh thái sinh lý, nhiều nghiên cứu cỏ Vetiver đƣợc thực Trong đó, kết nghiên cứu có ý ngh a góc độ ảo vệ môi trƣờng cỏ Vetiver xác định đƣợc ngƣỡng chịu đựng cỏ Vetiver điều kiện đất xấu kim loại nặng Kết mở hƣớng ứng dụng cỏ Vetiver nhằm cải tạo phục hồi đất ị ô nhiễm Bảng 1.5 So sánh ngƣỡng chịu kim loại nặng cỏ Vetiver loài cỏ khác [17] Ngƣỡng chịu đất Ngƣỡng chịu (mg/kg) (mg/kg) Kim loại nặng Cỏ Vetiver Cây cỏ khác Cỏ Vetiver Cây cỏ khác Cadimi (Cd) 20 – 60 1,5 45 – 48 – 20 Đồng (Cu) 50 – 100 - 13 – 15 15 Crom (Cr) 200 – 600 - – 18 0,02 - 0,2 1500 - 78 - Thuỷ ngân (Hg) 6 - 0,12 - Niken (Ni) 100 – 10 Selen (Se) 74 – 14 11 - Kẽm (Zn) 750 - 880 - Chì (P ) 10 – 30 Theo nghiên cứu Truong P N V (2004) ngƣỡng chịu kim loại nặng cỏ Vetiver đất cao nhiều so với loài thực vật khác Chẳng hạn, nguyên tố Cd, ngƣỡng độc cỏ Vetiver từ 45 - 48 mg/kg, loài thực vật khác chủ từ - 20 mg/kg Cỏ Vetiver chịu đựng 18 đƣợc hàm lƣợng P đất lớn 1500 mg/kg hàm lƣợng kim loại mức 78 mg/kg Cũng nghiên cứu này, Truong cho phân ố KLN cỏ Vetiver chia làm nhóm: - Rất As, Cd, Cr Hg rễ hấp thụ đƣợc chuyển lên thân (1-5%) - Một lƣợng vừa Cu, P , Ni Se rễ hấp thụ đƣợc chuyển lên thân (1633%) - Zn đƣợc phân ố đồng thân rễ (40%) Trên Thế Giới: Cỏ Vetiver đƣợc nhiều nƣớc giới sử dụng thành công để xử lý đất ị ô nhiễm KLN Cỏ Vetiver đƣợc sử dụng để phục hồi cải tạo cá vùng đất mỏ nhƣ: mỏ than, vàng, entonit, oxit Australia; mỏ chì, kẽm, oxit Trung Quốc; mỏ vàng, kim cƣơng, platin Nam Phi; mỏ chì Thái Lan; mỏ đồng Chile; mỏ oxit Venezuela Ngồi ra, cỏ cịn đƣợc dùng làm giấy, làm đồ mỹ nghệ, làm hƣơng liệu hay nguyên liệu ngành sản xuất nƣớc hoa Sử dụng cỏ Vetiver xử lý nƣớc thải sinh hoạt nƣớc thải nhiễm chất hữu cao: N m 1996, Ôxtrâylia, cỏ Vetiver lần đƣợc sử dụng để xử lý chất thải từ nhà vệ sinh Qua thực nghiệm cho thấy, 100 khóm cỏ Vetiver diện tích khoảng 50m2 đủ để phân hủy hết lƣợng nƣớc thải từ khu vệ sinh công viên Cũng đây, ngƣời ta xử lý hiệu khối lƣợng lớn nƣớc ằng cỏ Vetiver, tới 1,4 triệu lít nƣớc thải/ngày nhà máy chế iến lƣơng thực 1,5 triệu lít nƣớc thải/ngày lò mổ sản xuất thịt ò (Smeal et al., 2003) Chặn giữ ùn đất hóa chất nơng nghiệp ị rửa trơi từ đồng ruộng: Ở Thái Lan, số thí nghiệm Trung tâm Nghiên cứu Phát triển Hoàng gia Huai Sai (tỉnh Phetcha uri) cho thấy: cỏ Vetiver trồng thành nhiều hàng theo đƣờng đồng mức đất dốc có tác dụng nhƣ đập nƣớc sống 19 Hình 1.5 Hình ảnh cỏ Vetiver trồng thành nhiều hàng theo đƣờng đồng mức Tại Việt Nam: Cỏ Vetiver đƣợc sử dụng thành công nhƣ loại công nghệ với mục đích khác nhƣ chống xói mịn, sạt lở, ứng dụng xử lý nƣớc thải từ trại ch n ni, phịng chống giảm thiểu thiên tai miền Trung, xử lý chất độc hoá học dioxin Thừa Thiên - Huế,… Việc ứng dụng cỏ Vetiver xử lý ô nhiễm đƣợc nhà khoa học ý đến vòng 15 n m trở lại đây, nhiên l nh vực xử lý đất ô nhiễm KLN chƣa có cơng trình đề cập đầy đủ Theo kết nghiên cứu Paul Trƣơng, Trần Tân V n Elise Pinners n m 2006, cỏ Vetiver có khả n ng hấp thụ nhanh chóng kim loại nặng chất dinh dƣỡng khác nƣớc chịu đƣợc chất dù hàm lƣợng cao Tuy hàm lƣợng chất cỏ Vetiver nhiều không cao nhƣ số giống siêu tích tụ khác, nhƣng phát triển nhanh cho n ng suất cao nên cỏ Vetiver hấp thụ lƣợng chất dinh dƣỡng kim loại nặng lớn nhiều so với phần lớn giống siêu tích tụ khác Sự phân ố kim loại nặng cỏ Vetiver chia làm nhóm: Rất As, Cd, Cr Hg rễ hấp thụ đƣợc chuyển lên (1 – 5%); Một lƣợng vừa phải Cu, P , Ni Se rễ hấp thụ đƣợc chuyển lên (16 – 33%) Zn đƣợc phân ố đồng rễ (40%) Theo kết nghiên cứu Nguyễn Tiến Cƣ cộng thuộc Viện Công nghệ Môi trƣờng (Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam) n m 2008, trồng cỏ Vetiveria zizanioides đất ô nhiễm P với hàm lƣợng P từ 1400,50 ppm đến 20 2530,00 ppm đất, cỏ Vetiver phát triển tốt sau 90 ngày Hàm lƣợng P tích luỹ rễ đạt từ 509,42 ppm đến 2311,53 ppm có phần nhỏ P đƣợc vận chuyển lên thân cỏ (từ 2,73 ppm đến 40,24 ppm) Với đặc trƣng hình thái sinh lý kỳ diệu, đặc iệt khả n ng thích nghi với điều kiện đất xấu KLN, vậy, giới cỏ Vetiver đƣợc ứng dụng thành công nhằm phục hồi đất ô nhiễm khu vực sau khai thác khoáng sản, cải tạo đất ãi chôn lấp rác, cải tạo đất thối hố,… Việt Nam đất nƣớc có nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú việc khai thác không tránh khỏi quy luật Đề tài nghiên cứu sử dụng cỏ Vetiver để cải tạo đất ô nhiễm KLN giải pháp nhƣng hoàn toàn thực phù hợp với điều kiện kinh tế nƣớc ta 1.3.3 Ứng dụng cỏ Vetiver địa bàn Cai Lậy - Tiền Giang: Sơ lược địa lý Cai Lậy - Tiền Giang: Cai Lậy huyện thuộc tỉnh Tiền Giang, Việt Nam có diện tích 295,99 km2, dân số n m 2018 vào khoảng 242.757 ngƣời với mật độ 630 ngƣời/km2 Huyện nằm phía tây tỉnh Tiền Giang: - Phía ắc giáp huyện Tân Thạnh, tỉnh Long An - Phía đơng giáp thị xã Cai Lậy huyện Tân Phƣớc, Châu Thành - Phía tây huyện Cái Bè - Phía nam huyện Chợ Lách, tỉnh Bến Tre ranh giới tự nhiên sông Tiền Đất đai chủ yếu nhóm đất phù sa trung tính, chua dọc sơng Tiền nhóm đất chiếm khoảng 53% diện tích tồn tỉnh, thuận lợi nguồn nƣớc ngọt, từ lâu đƣợc đƣa vào khai thác sử dụng, hình thành vùng lúa n ng suất cao vƣờn n trái chuyên canh chung cho tỉnh, cịn lại 19,4% nhóm đất phèn 14,6% nhóm đất phù sa nhiễm mặn… Ứng dụng cỏ Vetiver thực tiễn: 21 Theo tỉnh lộ 869, chạy ngƣợc QL1A để đến Cai Lậy, Tiền Giang - điểm mà tiến s Lê Việt Dũng cho "hiệu thấy rõ nhất!" Quả nhƣ vậy, dọc theo hàng rào Trạm Bảo vệ thực vật - khuyến nông huyện, cỏ Vetiver đƣợc trồng nhiều tƣơi tốt Còn xã Mỹ Thành Nam, đoạn kênh dài trƣớc trƣờng tiểu học cách n m kênh xáng, đất phèn vàng xạm liên tiếp ị sạt lở dòng chảy, mà đây, cỏ Vetiver xanh um, chẳng cịn lo lắng chuyện sạt lở Dọc theo kênh Ba Rài - nhánh quan trọng sông Tiền, cỏ Vetiver đƣợc triển khai trồng ài ản Nhiều ngƣời dân ch m chút, cắt tỉa iến thành hàng rào, trông đẹp mắt Phó phịng Nơng nghiệp huyện Lê Hữu Hải cho iết Cai Lậy huyện đƣợc triển khai trồng cỏ Vetiver đại trà tỉnh Tiền Giang, chiều dài đê ao có trồng cỏ lên tới 40km Ở xã cù lao nhƣ Ngũ Hiệp, Tân Phong,… Tóm lại, thấy đƣợc cỏ Vetiver dần đƣợc ứng dụng rộng rãi không để cải tạo đất mà cỏ cịn xử lý đƣợc loại ô nhiễm đất ao gồm ô nhiễm KLN ô nhiễm chất độc Đây ƣớc tiến cho v n minh xanh nhân loại 22 ... Nghiên cứu khả n ng tích luỹ Cd, P cỏ Vetiver đƣợc trồng đất phù sa Cai Lậy – Tiền Giang Mục tiêu cụ thể: Nghiên cứu khả n ng tích lũy Cd, P cỏ Vetiver Nghiên cứu sinh trƣởng, phát triển cỏ Vetiver. .. ? ?Nghiên cứu khả n ng tích luỹ Cadimi (Cd) Chì (P ) cỏ Vetiver đất phù sa Cai Lậy - Tiền Giang? ?? NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Đánh giá sinh trƣởng phát triển cỏ Vetiver nồng độ ô nhiễm kim loại nặng chì. .. khác Nghiên cứu ảnh hƣởng tƣơng tác Cd P đến khả n ng tích lũy cỏ Vetiver NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG TƢƠNG TÁC CỦA CADIMI VÀ CHÌ ĐẾN KHẢ NĂNG TÍCH LŨY CỦA CỎ VETIVER Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1