1374 Nghiên cứu xử lí đất bị ô nhiễm rác thải sinh hoạt bằng cây dầu mè (Jatropha curcas L) tại Thừa Thiên - Huế.docx

Phùng Thị Bích Hịa TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐHSP TPHCM _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ NGHIÊN CỨU XỬ LÍ ĐẤT BỊ Ơ NHIỄM RÁC THẢI SINH HOẠT BẰNG CÂY DẦU MÈ (JATROPHA CURCAS L.) TẠI THỪA THIÊN - HUẾ PHÙNG THỊ BÍCH HỊA* TĨM TẮT Cây dầu mè đối tượng quan tâm nhiều nước giới Việt Nam khả ứng dụng nó, đặc biệt khả cải tạo môi trường vùng đất nghèo dinh dưỡng, vùng đất bị ô nhiễm Kết nghiên cứu dầu mè Thừa Thiên - Huế cho thấy dầu mè sinh trưởng phát triển tốt môi trường đất bị ô nhiễm; tiêu lí hóa học đất sau trồng dầu mè cải thiện đáng kể Từ khóa: dầu mè (Jatropha curcas L.), thành phần đất, pH, Nito tổng, photpho tổng, mùn ABSTRACT Decontaminating soil polluted by residential waste with jatropha curcas in Thua Thien -Hue Jatropha carcus can be used to produce biodiesel and many other products that serve a wide range of purposes such as agriculture, pharmaceutical industry and environmental protection The study on Jatropha carcus in Thua Thien - Hue shows that Jatropha can grow and thrive in soil polluted by residential waste, physical-chemical indicators of the soil after planting Jatropha significantly improved Keywords: Jatropha curcas, soil components, total P, total N, organics Đặt vấn đề Hiện nay, với tốc độ đô thị hóa ngày cao phát triển cơng nghiệp ngày mạnh vấn đề rác thải mối lo ngại lớn; khơng xử lí kịp lượng rác thải phần lớn rác thải sinh hoạt Việt Nam xử lí hình thức chơn lấp Lượng chất thải rắn đô thị thu gom đạt 70% tổng lượng chất thải rắn phát sinh Trong đó, việc tái chế tái sử dụng giảm khoảng 10 -12% khối lượng rác thải Do đó, mơi trường địa phương ngày nhiễm nghiêm trọng có ảnh hưởng xấu đến môi trường sức khỏe người địa phương Vì vậy, việc giải vấn đề ô nhiễm môi trường, đặc biệt ô nhiễm môi trường đất rác thải sinh hoạt nước rỉ rác thải sinh hoạt gây trở thành vấn đề nan giải cấp bách Và để giải tốn mơi trường, nhà quản lí mơi trường giới Việt Nam thường áp dụng biện pháp kĩ thuật, đưa trang thiết bị vào q trình xử lí nhằm giữ lại chất ô nhiễm chuyển chúng từ dạng độc sang * ThS, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế; Email: phungbichhoa@gmail.com _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ dạn g khô ng độc , thải môi trư ờng Nh ưng với giải phá p này, lại tạo sản phẩ m vô chấ t độc hại, địi hỏi chi phí đầu tư, vận hàn h lớn mà sở sản xuất thực được, đặc biệt hộ kinh tế chăn nuôi nhỏ lẻ nông thôn Việt Nam Trước yêu cầu đó, phương pháp sử dụng thực vật có khả hấp thụ chất nhiễm mơi trường nước hay đất để xử lí, cải tạo mơi trường bị nhiễm tìm ngày ứng dụng rộng rãi giới Việt Nam Phương pháp sử dụng thực vật xử lí chất nhiễm phương pháp đơn giản, vốn đầu tư thấp, không tạo sản phẩm vơ chất độc hại, thích hợp cho vùng đất, nước bị ô nhiễm Và đối tượng quan tâm nhiều nước giới Việt Nam dầu mè, khả ứng dụng việc phát triển nhiên liệu sinh học, cải tạo môi trường vùng đất khơ cằn có điều kiện khí hậu khắc nghiệt, nghèo dinh dưỡng, vùng đất bị ô nhiễm [2] Hơn nữa, dầu ép từ hạt dầu mè nguyên liệu để sản xuất diesel sinh học (biodiesel) thân thiện với mơi trường, có hiệu sinh thái cao [3] Đặc biệt, Thừa Thiên - Huế, dầu mè hoang dại, nửa hoang dại, chưa đưa vào nghiên cứu để ứng dụng lĩnh vực, đặc biệt lĩnh vực xử lí mơi trường Vì vậy, việc nghiên cứu sử dụng dầu mè để xử lí đất bị nhiễm rác thải sinh hoạt trở nên cấp thiết Trong báo này, giới thiệu kết nghiên cứu khả xử lí đất bị ô nhiễm rác thải sinh hoạt dầu mè Thừa Thiên - Huế Đối tượng phương pháp nghiên cứu 2.1 Đối tượng nghiên cứu Giống dầu mè tự nhiên thành phố H- Cây dầu mè u (Jatropha ế curcas L.) - Họ Thầu dầu: Euphorbiaceae - Bộ Thầu dầu: Euphorbiales - Dưới lớp Sổ: Dilleniidae Hình 1.1 Cây dầu mè (Jatropha curcas L.) - Lớp Ngọc lan: Magnoliopsida [1] 2.2 Phương pháp nghiên cứu * Thời gian: từ tháng đến tháng 12 năm 2015 * Bố trí thí nghiệm - Cây dầu mè mọc tự nhiên thành phố Huế, chọn khoảng 1,5 tháng tuổi, có chiều cao, số lá, chu vi thân tương đối giống nhau, xanh tươi - Giai đoạn dưỡng dầu mè: Chọn 30 dầu mè 1,5 tháng tuổi, rễ kho ảng 711c m thâ n kho ảng 2632c m, trồn g ổn địn h chậ u thí ngh iệm tron g tuầ n - Thí nghiệm bố trí chậu hộ gia đình xã Thủy Bằng, thị xã Hương Thủy, Thừa Thiên - Huế - Nước rỉ thải để tưới lấy vị trí thu mẫu đất bị ô nhiễm, lấy đủ nước rỉ thải tưới cho thí nghiệm 30 ngày, trừ ngày trời mưa, nước rỉ thải lấy vào thời điểm trước bắt đầu thí nghiệm để có đồng cho lần tưới khơng chịu tác động điều kiện thời tiết - Các thí nghiệm phân tích thành phần đất tiến hành Phịng Thí nghiệm mơn Hóa phân tích, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế * Phương pháp nghiên cứu - Xác định khả sinh trưởng dầu mè môi trường đất bị ô nhiễm có sử dụng nước rỉ thải để tưới thơng qua xác định tiêu: + Khả sống cây: thơng qua quan sát hình dạng lá, thân, sinh trưởng bình thường hay chết + Chiều cao cây: đo chiều cao ban đầu, chiều cao sau trồng thí nghiệm ngày, 15 ngày, 30 ngày thước kẻ (mm) + Số lá: đếm số trước trồng sau trồng ngày, 15 ngày, 30 ngày - Các tiêu thành phần đất: pH, chất hữu tổng, N tổng, P tổng phân tích Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế * Phương pháp xử lí số liệu Số liệu xử lí phần mềm Microsof Excel Kết nghiên cứu thảo luận 3.1 Sự sinh trưởng dầu mè môi trường đất bị ô nhiễm nước rỉ rác thải 3.1.1 Khả sống Bảng Biểu q trình thí nghiệm Các giai đoạn Biểu ngày Vài xuất vàng, tốc độ phát triển chồi chậm so với giai đoạn sau 15 ngày Cây phát triển bình thường, xanh tươi tốt, chồi phát triển bình thường 30 ngày Cây phát triển bình thường, xanh tươi tốt, chồi phát triển bình thường Phùng Thị Bích Hịa TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐHSP TPHCM _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Sau trình thí nghiệm khảo sát khả sinh trưởng cây, biểu phản ứng với môi trường đất nước tưới bị ô nhiễm thể qua bảng sau: Sau giai đoạn 15 ngày bắt đầu thích nghi với mơi trường, phát triển tốt, bình thường Chứng tỏ dầu mè có khả thích nghi phát triển tốt mơi trường ô nhiễm, hàm lượng chất thải cao 3.1.2 Chiều cao Chiều cao tiêu sinh lí quan trọng để đánh giá tốc độ sinh trưởng, phát triển thực vật nói chung dầu mè nói riêng Chiều cao đặc tính di truyền, nhiên phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh biện pháp kĩ thuật tác động trình sinh trưởng Cây sinh trưởng điều kiện đầy đủ nước dinh dưỡng, chiều cao tăng Qua Bảng nhận thấy vào thời điểm 7, 15, 30 ngày sau trồng, tốc độ tăng trưởng có gia tăng đáng kể Bảng Tốc độ phát triển chiều cao qua giai đoạn Chiều cao (cm) Ban đầu (BĐ) X Tăng, giảm so BĐ (%) X 24,30a 27,42ab 112,43 29,01b ngày 15 ngày Tăng, giảm so BĐ (%) 119,38 30 ngày X Tăng, giảm so BĐ (%) 34,50b 141,98 Giai đoạn 15 ngày, chiều cao tăng nhanh, đạt 29,01cm, cao so với ban đầu 19,38% sai khác có ý nghĩa mặt thống kê Sự tăng chiều cao chứng tỏ việc trồng mơi trường đất bị nhiễm đồng thời có tưới nước rỉ thải lồi có khả sinh trưởng Điều phù hợp với kết nghiên cứu nhiều tác giả Phần lớn nhà khoa học cho rằng, dầu mè có khả sinh trưởng môi trường đất cằn cỗi, nghèo dinh dưỡng Sau 30 ngày trồng môi trường đất bị ô nhiễm, khả thích nghi chịu đựng tốt thể qua chiều cao cây, giai đoạn cao trung bình thêm 10,20cm so với ban đầu Với kết chứng tỏ Jatropha có khả chịu đựng thích nghi cao 3.1.3 Tốc độ phát triển Tốc độ phát triển dầu mè qua 30 ngày thí nghiệm biểu qua bảng sau: Bảng Tốc độ phát triển Số Ban đầu (BĐ) X Tăng, giảm so BĐ (%) X Tăng, giảm so BĐ (%) X Tăng, giảm so BĐ (%) 2,75a 3,50b 127,28 6,75ab 245,46 10,25b 372,72 ngày 15 ngày 30 ngày Cùng với tăng lên chiều cao thân qua giai đoạn sinh trưởng số tăng lên Số tăng mạnh từ giai đoạn 15 ngày đến 30 ngày Ở giai đoạn sinh trưởng, số tốc độ chậu thí nghiệm cao ban đầu sai khác có ý nghĩa mặt thống kê Tốc độ phát triển trung bình tăng dần, với tốc độ chậm Tuần đầu có biểu khơng tốt, vàng rụng, chồi khơng phát triển, nồng độ chất nước thải đất cao so với cây, chưa thích nghi Đến lần đo thứ 3, phát triển tốt hơn, xanh, chồi phát triển, có dấu hiệu phát triển, tươi so với tuần số tăng đáng kể so với ban đầu Như vậy, sau 30 ngày thích nghi với nồng độ nước thải sử dụng nguồn dinh dưỡng từ nước thải đất để tăng sinh khối cho 3.2 Các tiêu lí hóa học mơi trường đất sau trồng dầu mè Các tiêu lí hóa học mơi trường đất trước sau trồng dầu mè thể Bảng sau: Bảng Tính chất lí, hóa học đất trước sau trồng dầu mè Đất trước trồng dầu mè (100%) ngày 15 ngày 30 ngày 4,8 4,9 5,1 5,3 Chất hữu tổng số (%) 2,024 2,210 2,412 2,503 Nitơ tổng (%) 0,212 0,197 0,171 0,158 Photpho tổng (%) 0,163 0,152 0,141 0,136 Thành phần đất pHKCl Đất sau trồng dầu mè 3.2.1 pH Theo nghiên cứu, dầu mè phát triển loại đất chua có pH 4,5 phù hợp cho phát triển dầu mè, pH tốt cho dầu mè sinh trưởng 5,0- 6,5 [4] 3.2.2 Hàm lượng chất hữu tổng số đất Về mặt số lượng chất hữu cơ, tiêu để đánh giá tỉ lệ %OC (cacbon hữu tổng số) tỉ lệ % mùn OM (chất hữu tổng số= OC x 1,72) so với đất khô kiệt Giá trị tiêu cao đất tốt Dựa vào Bảng thấy, chất hữu tổng số đất trước trồng dầu mè nghèo (2,024%) Điều chứng tỏ phần hữu chất lượng (ít chất dễ tiêu, chua, tỉ lệ C/N cao), muốn có chất lượng tốt phải qua trình phân giải Theo nhiều nghiên cứu, dầu mè sinh trưởng tốt đất nghèo dinh dưỡng, tiềm chất dinh dưỡng sẵn có đất tác động rõ rệt lên phát triển hệ thống rễ Giai đoạn sau trồng 30 ngày, hàm lượng mùn đất tăng lên rõ (tăng 0,479%) nằm ngưỡng đất có hàm lượng mùn trung bình, phù hợp với phát triển Điều rễ dầu mè có hệ thống vi sinh vật có khả phân giải hợp chất hữu thô thành hợp chất hữu dễ tiêu vừa giúp hấp thu vừa giúp cải tạo môi trường đất Vì vậy, dầu mè đánh giá “vệ sĩ sinh thái” tạo hiệu ứng to lớn bảo vệ môi trường 3.2.3 Hàm lượng nitơ tổng Nitơ nguyên tố sống, thành phần protein acid nucleic tế bào vi sinh vật, động vật thực vật Tuy nhiên, hàm lượng Nitơ nước đất cao gây độc ảnh hưởng đến động vật, người Do vậy, cần phải loại bỏ hàm lượng N nước thải trước thải môi trường Dựa vào Bảng thấy, hàm lượng nitơ đất trước trồng dầu mè cao (0,212%), điều đất vốn bị ô nhiễm nhiều nguồn rác thải sinh hoạt khác nước rỉ từ rác thải sinh hoạt theo mưa thấm vào đất cho hàm lượng đạm đất cao Tuy nhiên trồng dầu mè vùng đất đồng thời tưới nước rỉ thải hàm lượng N tổng giảm đáng kể, giảm mạnh giai đoạn sau trồng 30 ngày (còn 0,158%, giảm xuống 74,53% so với ban đầu) lúc thích nghi với mơi trường lượng rễ tăng lên đáng kể Hàm lượng N tổng giảm nhờ q trình nitrat hóa/ khử Nito, ngồi lượng Nitơ hệ vi sinh vật xung quanh rễ hấp thụ thực phản ứng sinh hóa chuyển thành chất dinh dưỡng giúp hấp thụ, ngồi cịn nhiệt độ mơi trường, phản ứng hóa học chuyển thành chất bay 3.2.4 Hàm lượng photpho tổng Cũng Nitơ, photpho nguyên tố dinh dưỡng quan trọng phát triển thực vật vi sinh vật Việc thải chất dinh dưỡng vào nguồn tiếp nhận tự nhiên làm tăng phát triển tảo dẫn đến tượng phú dưỡng hồ sông suối, nguồn nước ngầm Do đó, cần phải giảm nồng độ photpho dịng thải sau xử lí thứ cấp để ngăn ngừa tượng Theo Bảng 4, thấy hàm lượng P ban đầu cao (0,163%), sau trồng 30 ngày, hàm lượng P giảm xuống cịn 0,136%, nằm ngưỡng trung bình, phù hợp với nhu cầu phát triển loài thực vật Hàm lượng photpho môi trường đất sau trồng giảm so với ban đầu nhờ hấp phụ bề mặt rễ vi sinh vật đất phân hủy Kết luận Qua nghiên cứu sinh trưởng dầu mè môi trường đất bị ô nhiễm rác thải, rút số kết luận sau: Cây dầu mè sinh trưởng phát triển mơi trường đất bị ô nhiễm rác thải nước rỉ thải sinh hoạt thể qua tiêu sinh trưởng: - Khả sống: sống sót với tỉ lệ cao khả sinh trưởng tốt, đặc biệt giai đoạn 30 ngày sau trồng - Chiều cao cây: tăng qua giai đoạn, đặc biệt giai đoạn từ 15 ngày đến 30 ngày sau trồng - Số lá: số tăng theo thời gian tăng qua giai đoạn Các tiêu lí, hóa học đất sau trồng dầu mè cải thiện đáng kể: - pH: pH đất tăng lên sau trồng dầu mè, từ pH chua trở thành pH trung tính - Hàm lượng chất hữu tổng số đất: trước trồng hàm lượng chất hữu tổng số đất thấp (2,024%), sau trồng dầu mè hàm lượng chất hữu tổng số đất tăng lên đáng kể (2,503%), từ đất nghèo dinh dưỡng trở thành đất có hàm lượng dinh dưỡng đạt mức trung bình - Hàm lượng Nitơ tổng: giảm đáng kể sau trồng (từ 0.212% giảm xuống 0.158%), giảm rõ rệt giai đoạn 30 ngày sau trồng, điều vừa giúp cải tạo nguồn nước ngầm vừa giúp sinh trưởng thuận lợi - Hàm lượng Photpho tổng: giảm theo thời gian sau trồng cây, đặc biệt giai đoạn 30 ngày sau trồng hàm lượng P tổng giảm xuống 0.136%, nằm ngưỡng trung bình TÀI LIỆU THAM KHẢO Võ Văn Chi, Trần Hợp (2002), Cây cỏ có ích Việt Nam, Tập 2, Nxb Giáo dục Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn, Đề án nghiên cứu phát triển sử dụng cọc rào (Jatropha curcas L.) Việt Nam giai đoạn 2008-2010 tầm nhìn đến 2025, 2008 Lê Quốc Huy, Ngô Thị Thanh Huệ, Nguyễn Thu Hương (2008), Một số kết gây trồng phát triển Cọc rào (Jatropha curcas) cho sản xuất dầu diesel sinh học Việt Nam Báo cáo Hội thảo phát triển Cọc rào Việt Nam Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn (MARD) Cục Lâm nghiệp (DoF), Ninh Thuận Sở Nông nghiệp Phát triển nông thôn tỉnh Ninh Thuận (2008), “Kết bước đầu định hướng phát triển cọc rào (Jatropha curcas L.) Ninh Thuận”, Báo cáo Hội thảo phát triển Cọc rào Việt Nam, Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn (MARD) Cục Lâm nghiệp (DoF), Ninh Thuận (Ngày Tòa soạn nhận bài: 28-3-2015; ngày phản biện đánh giá: 08-5-2016; ngày chấp nhận đăng: 13-6-2016) ... việc nghiên cứu sử dụng dầu mè để xử lí đất bị nhiễm rác thải sinh hoạt trở nên cấp thiết Trong báo này, giới thiệu kết nghiên cứu khả xử lí đất bị nhiễm rác thải sinh hoạt dầu mè Thừa Thiên - Huế... tượng phương pháp nghiên cứu 2.1 Đối tượng nghiên cứu Giống dầu mè tự nhiên thành phố H- Cây dầu mè u (Jatropha ế curcas L.) - Họ Thầu dầu: Euphorbiaceae - Bộ Thầu dầu: Euphorbiales - Dưới lớp Sổ:... điều đất vốn bị nhiễm nhiều nguồn rác thải sinh hoạt khác nước rỉ từ rác thải sinh hoạt theo mưa thấm vào đất cho hàm lượng đạm đất cao Tuy nhiên trồng dầu mè vùng đất đồng thời tưới nước rỉ thải