CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT BẰNG THỰC VẬT - HƯỚNG TIẾP CẬN VÀ TRIỂN VỌNG PHYTOREMEDIATION OF HEAVY METAL CONTAMINATED SOILS: APPROACHES AND PERSPECTIVES

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT BẰNG THỰC VẬT - HƯỚNG TIẾP CẬN VÀ TRIỂN VỌNG PHYTOREMEDIATION OF HEAVY METAL CONTAMINATED SOILS: APPROACHES AND PERSPECTIVES

 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT BẰNG THỰC VẬT - HƯỚNG TIẾP CẬN VÀ TRIỂN VỌNG PHYTOREMEDIATION OF HEAVY METAL CONTAMINATED SOILS: APPROACHES AND PERSPECTIVES VÕ VĂN MINH – VÕ CHÂU TUẤN Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Hiện nay, vấn đề ô nhiễm kim loại nặng đất diễn phổ biến nhiều nơi Thế giới Có nhiều phương pháp khác sử dụng để xử lý kim loại nặng đất Tuy nhiên, gần phương pháp sử dụng thực vật để xử lý kim loại nặng đất nhà khoa học quan tâm đặc biệt chi phí đầu tư thấp, an tồn thân thiện với mơi trường Bài viết tập trung giới thiệu loại thực vật siêu hấp thụ kim loại nặng đất triển vọng công nghệ xử lý môi trường ABSTRACT Today, contamination of soil by heavy metal is occuring all over the world There are many methods to treat heavy metal in soils However, phytoremediation for heavy metal in soils has recently emerged as a cheap, safe and environmentally friendly technique This paper focuses on metal hyperaccumulator plants and their potential use in this new technology Giới thiệu Làm đất nhiễm q trình địi hỏi công nghệ phức tạp vốn đầu tư cao Để xử lý đất ô nhiễm người ta thường sử dụng phương pháp truyền thống như: rửa đất; cố định chất nhiễm hố học vật lý; xử lý nhiệt; trao đổi ion, ơxi hố khử chất ô nhiễm; đào đất bị ô nhiễm để chuyển đến nơi chơn lấp thích hợp, Hầu hết phương pháp tốn kinh phí, giới hạn kỹ thuật hạn chế diện tích, Gần đây, nhờ hiểu biết chế hấp thụ, chuyển hoá, chống chịu loại bỏ kim loại nặng số loài thực vật, người ta bắt đầu ý đến khả sử dụng thực vật để xử lý môi trường  công nghệ môi trường đặc biệt Khả làm môi trường thực vật biết từ kỷ XVIII thí nghiệm Joseph Priestley, Antoine Lavoissier, Karl Scheele Jan Ingenhousz Tuy nhiên, đến năm 1990 phương pháp nhắc đến loại công nghệ dùng đề xử lý môi trường đất nước bị ô nhiễm kim loại, hợp chất hữu cơ, thuốc súng chất phóng xạ Tuy nhiên, khuôn khổ viết tập trung giới thiệu khả xử lý kim loại nặng đất số loài thực vật Công nghệ xử lý kim loại nặng đất thực vật thực vật có nhiều cách phản ứng khác có mặt ion kim loại môi trường Hầu hết, lồi thực vật nhạy cảm với có mặt ion kim loại, chí nồng độ thấp Tuy nhiên, có số lồi thực vật khơng có khả sống mơi trường bị ô nhiễm kim loại độc hại mà cịn có khả hấp thụ tích kim loại phận khác chúng[1] Trong thực tế, công nghệ xử lý ô nhiễm thực vật đòi hỏi phải đáp ứng số điều kiện dễ trồng, có khả vận chuyển chất ô nhiễm từ đất lên thân nhanh, chống chịu với nồng độ chất ô nhiễm cao cho sinh khối nhanh [1,3,6] Tuy nhiên, hầu hết lồi thực vật có khả tích luỹ KLN cao loài phát triển chậm có sinh khối thấp, thực vật cho sinh khối nhanh thường nhạy cảm với môi trường có nồng độ kim loại cao Xử lý KLN đất thực vật thực nhiều phương pháp khác phụ thuộc vào chế loại bỏ KLN như: - Phương pháp làm giảm nồng độ kim loại đất cách trồng lồ thực vật có khả tích luỹ kim loại cao thân Các loài thực vật phải kết hợp yếu tố tích luỹ kim loại thân cho sinh khối cao Có nhiều loài đáp ứng điều kiện thứ (bảng 1), không đáp ứng điều kiện thứ hai Vì vậy, lồi có khả tích luỹ thấp cho sinh khối cao cần thiết (bảng 2) Khi thu hoạch loài thực vật chất nhiễm loại bỏ khỏi đất kim loại quý Ni, Tl, Au, chiết tách khỏi - Phương pháp sử dụng thực vật để cố định kim loại đất bùn hấp thụ rễ kết tủa vùng rễ Quá trình làm giảm khả linh động kim loại, ngăn chặn ô nhiễm nước ngầm làm giảm hàm lượng kim loại khuếch tán vào chuỗi thức ăn Bảng Một số lồi thực vật có khả tích luỹ kim loại nặng cao [1] Tên lồi Nồng độ kim loại Tác giả năm cơng bố tích luỹ thân (µg/g trọng lượng  khơ) Arabidopsis halleri 13.600 Zn Ernst, 1968 (Cardaminopsis halleri) Thlaspi caerulescens 10.300 Zn Ernst, 1982 Thlaspi caerulescens 12.000 Cd Mádico et al, 1992 Thlaspi rotundifolium 8.200 Pb Reeves & Brooks, 1983 Minuartia verna 11.000 Pb Ernst, 1974 Thlaspi geosingense 12.000 Ni Reeves & Brooks, 1983 Alyssum bertholonii 13.400 Ni Brooks & Radford, 1978 Alyssum pintodasilvae 9.000 Ni Brooks & Radford, 1978 Berkheya codii 11.600 Ni Brooks, 1998 Psychotria douarrei 47.500 Ni Baker et al., 1985 Miconia lutescens 6.800 Al Bech et al., 1997 Melastoma malabathricum 10.000 Al Watanabe et al., 1998 Trong năm gần đây, người ta quan tâm nhiều công nghệ sử dụng thực vật để xử lý mơi trường nhiều lý do: diện tích đất bị ô nhiễm ngày tăng, kiến thức khoa học chế, chức sinh vật hệ sinh thái, áp lực cộng đồng, quan tâm kinh tế trị, Hai mươi năm trước đây, nghiên cứu lĩnh vực cịn ít, ngày nay, nhiều nhà khoa học đặc biệt Mỹ châu Âu có nhiều đề tài nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ cơng nghệ mang tính chất thương mại Hạn chế công nghệ chỗ xem công nghệ xử lý tức thời phổ biến nơi Tuy nhiên, chiến lược phát triển chương trình nghiên cứu cung cấp giải pháp xử lý đất cách thân thiện với môi trường bền vững Năm 1998, Cục môi trường Châu Âu (EEA) đánh giá hiệu kinh tế phương pháp xử lý KLN đất phương pháp truyền thống phương pháp sử dụng thực vật 1.400.000 vị trí bị nhiễm Tây Âu, kết cho thấy chi phí trung bình phương pháp truyền thống hecta đất từ 0,27 đến 1,6 triệu USD, phương pháp sử dụng thực vật chi phí thấp 10 đến 1000 lần [1] Bảng Một số lồi thực vật cho sinh khối nhanh sử dụng để xử lý kim loại nặng đất [1] Tên loài Khả xử lý Tác giả năm công bố Salix KLN đất, nước Greger Landberg, 1999  Populus Ni đất, nước Punshon Adriano, nước ngầm 2003 Brassica napus, B Chất phóng xạ, KLN, Brown, 1996 Juncea, B nigra Se đất Banuelos et al, 1997 Cannabis sativa Chất phóng xạ, Cd Ostwald, 2000 đất Helianthus Pb, Cd đất EPA, 2000 Elkatib et al., 2001 Typha sp Mn, Cu, Se nước Horne, 2000 thải mỏ khoáng sản Phragmites australis KLN chất thải mỏ Massacci et al., 2001 khoáng sản Glyceria fluitans KLN chất thải mỏ MacCabe Otte, 2000 khoáng sản Lemna minor KLN nước Zayed et al., 1998 Các loài thực vật có khả hấp thụ kim loại Có 400 loài phân bố 45 họ thực vật biết có khả hấp thụ kim loại [2, 3, 6] Các loài loài thực vật thân thảo thân gỗ, có khả tích luỹ khơng có biểu mặt hình thái nồng độ kim loại thân cao hàng trăm lần so với lồi bình thường khác Các lồi thực vật thích nghi cách đặc biệt với điều kiện mơi trường khả tích luỹ hàm lượng kim loại cao góp phần ngăn cản loài sâu bọ nhiễm nấm [1] Có nhiều giải thuyết đưa để giải thích chế triển vọng loại cơng nghệ 3.1 Giả thuyết hình thành phức hợp: chế loại bỏ kim loại độc lồi thực vật cách hình thành phức hợp Phức hợp chất hồ tan, chất không độc phức hợp hữu - kim loại chuyển đến phận tế bào có hoạt động trao đổi chất thấp (thành tế bào, khơng bào), chúng tích luỹ dạng hợp chất hữu vô bền vững [1,4]  3.2 Giả thuyết lắng đọng: loài thực vật tách kim loại khỏi đất, tích luỹ phận cây, sau loại bỏ qua khô, rữa trôi qua biểu bì bị đốt cháy 3.3 Giả thuyết hấp thụ thụ động: tích luỹ kim loại sản phẩm phụ chế thích nghi điều kiện bất lợi đất (ví dụ chế hấp thụ Ni loại đất serpentin) 3.4 Sự tích luỹ kim loại chế chống lại điều kiện stress vô sinh hữu sinh: hiệu lực kim loại chống lại loài vi khuẩn, nấm ký sinh loài sinh vật ăn nghiên cứu [1,3,4] Ngày nay, thích nghi lồi thực vật có khả hấp thụ kim loại nặng chưa làm sáng tỏ có nhiều yếu tố phức hợp tác động lẫn Tích luỹ kim loại mơ hình cụ thể hấp thụ dinh dưỡng khống thực vật Có 17 nguyên tố biết cần thiết cho tất loài thực vật bậc cao (C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Cl Ni) Các nguyên tố đa lượng cần thiết cho loài thực vật nồng độ cao, nguyên tố vi lượng cần đòi hỏi nồng độ thấp Các loài thực vật sử dụng để xử lý môi trường bao gồm lồi có khả hấp thụ kim loại dạng vết cần thiết Cu, Mn, Zn Ni không cần thiết Cd, Pb, Hg, Se, Al, As với hàm lượng lớn, loài thực vật khác nồng độ độc hại [1,5,6] Các hướng tiếp cận việc sử dụng thực vật xử lý môi trường Như phần giới thiệu, để thương mại hố cơng nghệ xử lý mơi trường thực vật, cần phải tìm kiếm lồi thực vật có khả cho sinh khối nhanh tích luỹ nồng độ kim loại cao quan dễ dàng thu hoạch Có hai hướng tiếp cận chủ yếu việc sử dụng thực vật để xử lý môi trường: • Nhập nội nhân giống lồi có khả siêu hấp thụ kim loại (hyperaccumulator) • Ứng dụng kỹ thuật di truyền để phát triển loài thực vật cho sinh khối nhanh cải tiến khả hấp thụ, chuyển hoá, chống chịu tốt điều kiện môi trường [1] Hướng tiếp cận thứ nhất, phát triển chủ yếu Mỹ nhóm nghiên cứu đứng đầu Chaney, bao gồm bước như: chọn loài thực vật,, thu thập hạt hoang dại thử nghiệm khả xử lý môi trường, nhân giống, cải tiến điều kiện trồng tiến hành áp dụng đại trà Hiệu hệ thống công bố việc xử lý Co Ni Tuy nhiên, tác giả cho loài thực vật tự nhiên không đủ tạo sản phẩm mang tích chất thương mại Điều này, nói lên rằng, công nghệ sinh học triển vọng lớn việc dung hợp đặc tính khả siêu hấp thụ tăng sinh khối  Chương trình nghiên cứu cộng đồng châu Âu bao gồm dự án thực vật chuyển gen phục vụ cho hướng tiến hành Dự án thứ chuyển gen có khả siêu hấp thụ kim loại Thlaspi caerulescens vào Thuốc Mù tạc lồi cho sinh khối nhanh Trong dự án thứ hai tập trung cải tiến khả chống chịu hấp thụ kim loại Đến nay, kết nghiên cứu thành công sử dụng gen merA9 vi khuẩn chuyển vào Arabidopsi để xử lý Hg (II) [1] Tuy nhiên, có số rào cản định hướng tiếp cận thực vật chuyển gen số nước mặt pháp lý, xã hội sinh thái Triển vọng thực vật chuyển gen việc làm vùng nhiễm có lẽ làm thay đổi số quan điểm xã hội đối nghịch Dù nghiên cứu tương lai cần phải không tâm đến phương pháp tạo thực vật hữu hiệu cho xử lý môi trường mà phải sàng lọc tác động tiềm ẩn thực vật chuyển gen môi trường Kết luận Công nghệ xử lý môi trường thực vật công nghệ hấp dẫn đề cập năm gần Kỹ thuật cho biết có triển vọng đặc biệt việc làm kim loại đất, điều kiện cụ thể sử dụng hệ thống quản lý thích hợp Sự phát triển kỹ thuật di truyền sinh học phân tử cần thiết cho loại công nghệ Tuy nhiên, phát triển công nghệ hấp dẫn khơng thể có tính khả thi khơng có đóng góp vơ giá nhóm nghiên cứu nhỏ lẽ Hơn 30 năm qua, nhà khoa học có nhiều nghiên cứu đóng góp quan trọng khả đặc biệt thực vật xử lý môi trường Tuy nhiên, nghiên cứu điều tra lĩnh vực cần thiết phải hưởng ứng để bảo tồn nguồn tài nguyên di truyền tự nhiên to lớn, quý giá môi trường bị ô nhiễm kim loại nâng cao kiến thức chế thích nghi tự nhiên lồi siêu tích luỹ kim loại MỤC LỤC Phần I: Mở đầu Phần II: Nội dung Chương 1: Các khái niệm định nghĩa môi trường đất I Môi trường đất II Ơ nhiễm mơi trường đất Chương 2: Các biện pháp xử lý kim loại nặng đất I Xử lý ô nhiễm kim loại nặng đất thực vật Những giả thiết giải thích chế triển vọng loại cơng nghệ xử lý KLN thực vật 2.Xử lý KLN đất Cỏ Vetiver 2.1 Đặc điểm hình thái 2.2 Đặc điểm sinh lý 2.3 Đặc điểm sinh thái 2.4 Khả thích nghi cỏ Vetiver với điều kiện đất xấu 2.5 Phương pháp trồng cỏ Vetiver xử lý đất bị nhiễm KLN 11 2.6 Một số hình ảnh cỏ Vetiver Việt Nam 16 Xử lý KLN đất loài thực vật khác 19 3.1 Cây thơm ổi 19 3.2 Cây cải xoong 19 3.3 Cây dương xỉ 20 II Xử lý kim loại nặng bùn thải giải pháp “ổn định hóa rắn kết hợp với phụ gia HSOB” 20 Phần III: Kết luận 22 Tài Liệu Tham Khảo …………………………………………………………… .23 PHẦN I: MỞ ĐẦU Trong q trình cơng nghiệp hóa đại hóa, ngày có nhiều nhà máy, khu công nghiệp tập trung xây dựng đưa vào hoạt động tạo khối lượng sản phẩm công nghiệp chiếm tỉ trọng cao toàn sản phẩm kinh tế quốc dân Bên cạnh sản xuất công nghiệp gây nên nhiều ảnh hưởng xấu đến môi trường Đặt biệt môi trường đất Xử lý ô nhiễm môi trường đất vấn đề làm đau đầu nhà quản lý môi trường Việc chọn công nghệ xử lý để đạt hiệu cao, không gây nên hậu xấu mơi trường tương lai tốn chi phí ln nỗi xúc ngành chức năng.Và xử lý ô nhiễm kim loại nặng đất vấn đề quan tâm nhiều Gần đây, nhờ hiểu biết chế hấp thụ, chuyển hoá, chống chịu loại bỏ kim loại nặng số loài thực vật, người ta bắt đầu ý đến khả sử dụng thực vật để xử lý môi trường công nghệ môi trường đặc biệt Tiểu luận nghiên cứu dựa tài liệu vấn đề xử lý kim loại nặng đất, với mục đích thơng tin cho bạn hiểu rõ Trong trình làm tiểu luận khơng tránh khỏi sai sót Mong nhận đóng góp q báu giảng viên bạn Xin chân thành cảm ơn! PHẦN II: NỘI DUNG CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN VỂ MÔI TRƯỜNG ĐẤT MÔI TRƯỜNG ĐẤT: Theo V.V Đacutraev “ Đất vật thể tự nhiên hình thành qua thời gian dài kết tác động tổng hợp yếu tố: đá mẹ, sinh vật, khí hậu, địa hình thời gian” Hoặc “ Đất lớp tơi xốp bề mặt trái đất hình thành yếu tố: đá mẹ, sinh vật, khí hậu, địa hình thời gian Sau người ta bổ sung thêm tác động người” Hoặc “ Đất tầng mặt tơi xốp vỏ trái đất có khả tạo sản phẩm cây” thành phần tạo sản phẩm độ phì nhiêu”… Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG ĐẤT : Khác với nhiễm đất khơng khí nhiễm đất khó dùng cảm quan nhìn, ngửi để nhận biết môi trường bị ô nhiễm Mặc khác, chất gọi chất nhiễm MTĐ có mặt củ nó: mức độ thấp chất dinh dưỡng, chí cần thiết Bo, Mo, vượt mức giới hạn cho trước loại cây, đó, lại trở nên nhiễm gây độc Định nghĩa: Ơ nhiễm mơi trường đất thay đổi thành phần tính chất vật lý, hóa, sinh đất vượt mức bình thường, thay đổi làm thay đổi tính chất đất khơng cịn phù hợp với mục đích sử dụng CHƯƠNG II: CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT XỬ LÝ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT BẰNG THỰC VẬT: Những giả thiết giải thích chế triển vọng loại công nghệ xử lý KLN thực vật: 1.1 Giả thuyết hình thành phức hợp: chế loại bỏ kim loại độc loài thực vật cách hình thành phức hợp Phức hợp chất hồ tan, chất khơng độc phức hợp hữu - kim loại chuyển đến phận tế bào có hoạt động trao đổi chất thấp (thành tế bào, không bào), chúng tích luỹ dạng hợp chất hữu vô bền vững 1.2.Giả thuyết lắng đọng: loài thực vật tách kim loại khỏi đất, tích luỹ phận cây, sau loại bỏ qua khơ, rữa trơi qua biểu bì bị đốt cháy 1.3 Giả thuyết hấp thụ thụ động: tích luỹ kim loại sản phẩm phụ chế thích nghi điều kiện bất lợi đất (ví dụ chế hấp thụ Ni loại đất serpentin) 1.4 Sự tích luỹ kim loại chế chống lại điều kiện stress vô sinh hữu sinh: hiệu lực kim loại chống lại loài vi khuẩn, nấm ký sinh loài sinh vật ăn nghiên cứu Ngày nay, thích nghi lồi thực vật có khả hấp thụ kim loại nặng chưa làm sáng tỏ có nhiều yếu tố phức hợp tác động lẫn Tích luỹ kim loại mơ hình cụ thể hấp thụ dinh dưỡng khoáng thực vật Có 17 nguyên tố biết cần thiết cho tất loài thực vật bậc cao (C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Cl Ni) Các nguyên tố đa lượng cần thiết cho loài thực vật nồng độ cao, nguyên tố vi lượng cần đòi hỏi nồng độ thấp Các lồi thực vật sử dụng để xử lý mơi trường bao gồm lồi có khả hấp thụ kim loại dạng vết cần thiết Cu, Mn, Zn Ni không cần thiết Cd, Pb, Hg, Se, Al, As với hàm lượng lớn, loài thực vật khác nồng độ độc hại 2.Xử lý KLN đất Cỏ Vetiver: Cỏ vetiver có khả hấp thu hầu hết kim loại nặng: As, Cd, Hg, Pb, Ni, Cu, Cr… Đặc điểm hình thái : • Cỏ Vetiver có rễ đồ sộ, phát triển, mọc nhanh ăn sâu, 12 tháng ăn sâu tới 3,6m đất tốt • Do có rễ ăn sâu nên cỏ Vetiver chịu hạn khỏe, hút độ ẩm từ tầng đất sâu bên dưới, xuyên qua lớp đất bị lèn chặt, qua giảm bớt lượng nước thải thấm xuống sâu • Phần lớn sợi rễ rễ khổng lồ lại nhỏ mịn, đường kính trung bình khoảng 0,5-1,0mm (Cheng et al., 2003), tạo nên bầu rễ lớn, thuận lợi cho phát triển vi khuẩn nấm, điều kiện cần thiết để hấp thụ phân hủy chất gây ô nhiễm nitơ v.v • Thân cỏ mọc thẳng đứng, cứng, đạt tới 3m chiều cao, trồng dày chúng tạo thành hàng rào sống, kín thoáng, khiến nước chảy chậm lại hoạt động màng lọc, giữ lại bùn đất Ảnh 1: Bộ rễ thân ấn tượng cỏ Vetiver, tạo thành hàng rào chắn tốt 2.2 Đặc điểm sinh lý • Cỏ Vetiver thích nghi với đất có độ chua, độ mặn, độ phèn cao, có hàm lượng Na Mg cao • Cỏ Vetiver thích nghi với đất nước có hàm lượng Al, Mn cao kim loại nặng As, Cd, Cr, Ni, Pb, Hg, Se Zn • Cỏ Vetiver hấp thụ lượng lớn N P hịa tan nước thải (Hình 1) • Cỏ Vetiver thích nghi với đất có hàm lượng chất dinh dưỡng cao (Hình 2) • Cỏ Vetiver chịu nồng độ thuốc trừ sâu, thuốc trừ cỏ cao • Cỏ Vetiver phân hủy số hợp chất hữu liên quan với thuốc trừ sâu, thuốc trừ cỏ • Cỏ Vetiver có khả phục hồi nhanh sau bị ảnh hưởng hạn hán, giá lạnh, cháy, nhiễm mặn điều kiện bất thuận khác sau điều kiện kết thúc Hình 1: Khả hấp thụ N P cỏ Vetiver cao so với cỏ khác Hình 2: Khả hấp thụ chịu nồng độ N P cao 2.3 Đặc điểm sinh thái Là giống cỏ điển hình miền nhiệt đới, có khả độc đáo nêu trên, cỏ Vetiver khơng chịu bóng râm Bóng râm làm giảm khả sinh trưởng phát triển cỏ, chí làm cho lụi Vì vậy, tốt nên trồng cỏ Vetiver nơi đất trống, khơng bị lồi cỏ khác che phủ, chí trồng cần phải trừ cỏ dại Khi trồng nơi đất khơng ổn định, dễ bị sạt lở, xói mòn, cỏ Vetiver trước hết giúp hạn chế sạt lở, xói mịn, tiến tới ổn định đất (đặc biệt nơi đất dốc), tiếp giúp cải thiện điều kiện mơi trường, vi khí hậu, để sau trồng lồi khác mà ta muốn Với đặc điểm vậy, coi cỏ Vetiver giống tiên phong vùng đất xấu Ảnh 2: Cỏ Vetiver chịu cháy tốt, hai tháng sau, có mưa phục hồi trở lại Ảnh 3: Cỏ Vetiver trồng cát ven biển Quảng Bình (trái) đất chua phèn Gị Công (phải) Ảnh 4: Cỏ Vetiver đất chua phèn nặng Tân An (trái) đất kiềm nặng vùng khơ nóng Ninh Thuận (phải) 2.4 Khả thích nghi cỏ Vetiver với điều kiện đất xấu: 2.4.1 Chịu đất chua, phèn hàm lượng Mangan cao Kết nghiên cứu cho thấy, bón phân đạm lân, cỏ Vetiver không bị ảnh hưởng mơi trường đất có độ chua cao (pH = 3,8) độ phèn cao (68%), cỏ Vetiver chết nồng độ phèn 90% độ pH đất 2,0 Bởi vậy, ngưỡng chịu phèn cỏ Vetiver khoảng 68-90% Thử nghiệm đồng ruộng khẳng định rằng, cỏ Vetiver sinh trưởng phát triển bình thường độ pH đất 3,0 độ phèn khoảng 83- 87%, tức cao so với nhiều giống khác (dưới 30%) Ngoài ra, cỏ Vetiver sinh trưởng, phát triển bình thường đất nhiễm Mn với hàm lượng thu hồi đến 578mg/kg, độ pH đất 3,3 hàm lượng Mn cỏ tới 890 mg/kg Vì vậy, cỏ Vetiver sử dụng hiệu để phịng chống xói mịn nơi đất chua, phèn với độ pH khoảng 3,5 độ pH oxi hóa thấp tới 2,8 (Truong and Baker, 1998) (Ảnh 7, 8) Ảnh 5: Cỏ Vetiver chịu đựng độ pH=3,8;Al bão hòa 68%-87% đất Ảnh 6: Ở độ pH=3,3 hàm lượng Mn cao, tới 578mg/kg, cỏ Vetiver sinh trưởng phát triển tốt 2.4.2 Chịu đất mặn có hàm lượng Natri cao Cỏ Vetiver chịu ngưỡng mặn Ecse=8dS/m, cao so với giống trồng cỏ chịu mặn khác Ôxtralia cỏ Bermuda (Cynodon dactylon), ngưỡng chịu mặn 6,9dS/m; cỏ Rhodes (Chloris guyana), ngưỡng chịu mặn 7,0dS/m; cỏ Wheat (Thynopyron elongatam), ngưỡng chịu mặn 7,5dS/m lúa mạch (Hordeum vulgare), ngưỡng chịu mặn 7,7dS/m Nếu bón phân đạm lân phù hợp, cỏ Vetiver sinh trưởng, phát triển bình thường đất thải chứa nhiều sét Bentônit Natri với hàm lượng Na trao đổi lên tới 48%, đất phủ mỏ than với hàm lượng Na trao đổi tới 33%, chưa kể đất chứa hàm lượng Mg cao (2.400mg/kg) so với Ca (1.200mg/kg) (Trương, 2004) Ảnh 7: Cỏ Vetiver thích nghi tốt với đất có độ mặn cao 2.4.3 Khả thích nghi với kim loại nặng Bảng cho thấy cỏ Vetiver có khả thích nghi cao As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Se Zn Bảng 2: So sánh ngưỡng chịu kim loại nặng cỏ Vetiver cỏ khác Kim loại nặng Ngưỡng chịu đất (mg/kg) Ngưỡng chịu cỏ khác (mg/kg) Cở vertiver Cây cỏ khác Cỏ vertiver Cây cỏ khác Acsen (As) 100-250 2.0 21-72 110 Cadmi (Cd) 20-60 1.5 45-48 5-20 Đồng (Cu) 50-100 - 13-15 15 Crôm (Cr) 200600 - 5-18 0.02-0.2 Chì (Pb) >1500 - >78 - Thủy ngân (Hg) >6 - >0.12 - Niken (Ni) 100 7-10 347 10-30 Selen (Se) >74 2-14 >11 - Kẽm (Zn) >750 - 880 – 2.5 Phương pháp trồng cỏ Vetiver xử lý đất bị nhiễm KLN: 5.1 Nhân giống: Có phương pháp thường dùng để nhân giống cỏ Vetiver: • Tách khóm trưởng thành thành nhiều để trồng rễ trần • Nhân giống từ phận mẹ • Trồng chồi ni cấy chồi ống nghiệm để có số lượng lớn giống • Ni cấy mơ từ phần mẹ để nhân nhiều giống 2.5.1.1.Tách khóm trồng rễ trần: ♣ Bước 1: Tách khóm cỏ mẹ cách cẩn thận, nhẹ nhàng thành dảnh nhỏ, dảnh có 2-3 cỏ Cắt bỏ phần thân bên trên, để lại đoạn khoảng 15cm, cắt bớt đoạn rễ thừa, tránh làm tổn thương phần cổ rễ (Hình 1) Hình 3: Tách khóm cỏ Vetiver ♣ Bước 2: Trước trồng, nên nhúng dảnh cỏ vào hcmơn, vào phân chuồng hoai đất bùn pha sền sệt để giữ ẩm kích thích rễ Cỏ giống chưa trồng đặt vũng nước nơng ánh nắng mặt trời để đảm bảo tỷ lệ sống cao trước trồng diện rộng Ảnh 8: Tách khóm (trái), nhúng bùn phân chuồng chuẩn bị trồng (phải) 2.5.1.2 Nhân giống từ phận mẹ Có phận cỏ Vetiver trưởng thành dùng để nhân giống • Dảnh cỏ • Cổ rễ gốc • Hom Thành phố Hồ Chí Minh nhân giống cỏ Vetiver theo bước sau: • Chuẩn bị hom giống • Phun dung dịch bèo tây 10% • Phủ kín hom giống túi chất dẻo, sau 24 bỏ túi chất dẻo • Đem hom trồng luống bón phân chuồng ♣ Bước 1: Chuẩn bị giống Ảnh 9: Dảnh cỏ Vetiver non (trái) già (phải) sẵn sàng mang trồng Ảnh 10: Cổ rễ gốc (trái) hom cỏ Vetiver (phải) sẵn sàng mang trồng ♣ Bước 2: Phun dung dịch bèo tây 10% Dung dịch bèo tây có chứa nhiều hcmơn chất kích thích sinh trưởng khác axit gibberellic, hợp chất Indol-Axetic (IAA): • Bèo tây lấy từ ao, hồ, sơng, ngịi về; • Cho vào túi nilon kín có dung tích 20lít; • Khoảng tháng bèo tây hồn tồn hoai mục; • Gạn bỏ phần chất rắn, giữ lại phần nước; • Cất giữ để dùng dần Ảnh 11: Phun dung dịch bèo tây (10%) cho cỏ Vetiver giống ♣ Bước 3: Xử lý trồng Ảnh 12: Phủ kín hom giống túi nilon 24 Ảnh 13: Trồng luống 2.5.2 Chuẩn bị trồng: Trong điều kiện bất thuận, để đảm bảo cỏ mọc tốt, nhanh, tỷ lệ sống cao, giống sản xuất theo phương pháp nêu đủ tuổi trưởng thành đủ số lượng cần thiết, tiếp tục chuẩn bị thêm bước trước đem trồng diện rộng cách: • Trồng túi bầu; • Trồng thành băng cỏ 2.5.2.1 Túi bầu Cây dảnh rễ trần để chậu túi bầu có chứa nửa đất trộn với nửa mùn thời gian 3-6 tuần tùy theo điều kiện nhiệt độ Khi có chồi non đem trồng Ảnh 14: Rễ trần túi bầu (trái), cho cỏ vào túi bầu (giữa), túi bầu sẵn sàng mang trồng (phải) 2.5.2.2 Băng cỏ Băng cỏ dạng túi bầu cải tiến, chứa nhiều dảnh rễ trần gốc giống, trồng gần sát bên luống dài (khoảng 1m) chuẩn bị từ trước, vừa dễ vận chuyển, vừa dễ trồng Cách làm đỡ tốn sức lao động, nơi khó khăn sườn dốc cao; nữa, tỷ lệ sống cao rễ khơng bị xoăn gấp bó lại trường hợp cho vào túi bầu Ảnh 15: Trồng cỏ băng (trái), lấy khỏi băng (giữa) sẵn sàng mang trồng (phải) 2.6 Một số hình ảnh cỏ Vetiver Việt Nam: Ảnh 16: Vườn ươm Quảng Ngãi (trái) Bình Phước (phải) Ảnh 17:Cỏ vetiver có khả hấp thu hầu hết kim loại nặng: As, Cd, Hg, Pb, Ni, Cu, Cr… Ảnh 18: Phục hồi mỏ than Ôxtralia (trái) mỏ bôxit Venezuela 2.7 Một số mơ hình xử dụng cỏ Vetiver xử lý nhiễm: Hình 4: Hiệu cỏ Vetiver tiêu giảm Nitơ Hình 5: Mơ hình xử lý luống cỏ Vetiver Xử lý KLN đất loài thực vật khác: 3.1 Cây thơm ổi: Gần đây, nhà khoa học Việt Nam phát lồi dại có tên thơm ổi có khả hấp thu lượng kim loại nặng cao gấp 100 lần bình thường sinh trưởng nhanh Món khối lồi chì Chúng "ăn" lượng chì cao gấp 500-1.000 lần, chí cịn lên tới 5.000 lần so với lồi bình thường mà khơng bị ảnh hưởng Thơm ổi xem lồi siêu hấp thu chì cadimi Sau 105 ngày thí nghiệm, nhóm nghiên cứu kết luận khả hấp thu chì cao 506 ppm (trong điều kiện mơi trường nhiễm chì nồng độ 1.000 ppm) so với sống điều kiện bình thường 1.037 ppm (trong điều kiện môi trường nhiễm chì 2.000 ppm) Ngồi ra, kết thí nghiệm cho thấy thơm ổi hấp thu chì nhanh: điều kiện mơi trường chứa 1.000 ppm chì, sau 24 (kể từ thời điểm tăng đột ngột nồng độ chì) rễ thơm ổi tích lũy lượng chì 470 lần so với đối chứng (sống điều kiện mơi trường bình thường); mơi trường chứa 2.000 ppm chì rễ thơm ổi tích lũy lượng chì 969 lần so với đối chứng; mơi trường chứa 4.000 ppm chì, rễ thơm ổi tích lũy lượng chì 4.908 lần so với đối chứng Theo tính tốn nhóm nghiên cứu, thơm ổi có khả tích lũy chì cao 1% so với trọng lượng khơ rễ phận rễ xem “kho” chứa chì Tương tự, chất cadmium, thơm ổi có khả hấp thu chất tốt 3.2.Cây cải xoong : Ngay từ cuối kỷ 19 người ta phát loài cải xoong (thuộc dòng hyperaccumulators) biết ăn kim loại từ đất Những nơng dân phát ruộng tìm thấy thân loại lượng lớn chất kẽm Sau người ta phát có khoảng 20 lồi cải dại thuộc họ thích “chén” kim loại nặng có độc tính cao nickel (kền), kẽm “Ăn” chất độc đó, chúng khơng chết, mà ngược lại lớn nhanh thổi Điều giống với loại hoa dại có tên khoa học Alyssum bertolonii Lồi hoa màu vàng có khả hút lượng kền gấp 200 lần lượng kim loại nặng giết chết hầu hết lồi thực vật khác Các nhà khoa học Trung Quốc phát loài dương xỉ, họ thực vật lâu đời giới mọc nhiều tự nhiên hoang dã có “sở trường ăn kim loại nặng” đồng, thạch tín Họ phát loài dương xỉ có tới 0,8% hàm lượng thạch tín, cao hàng trăm lần so với bình thường, mà tốt tươi 3.3 Cây dương xỉ: Các nhà khoa học phát thạch tín dương xỉ lưu lớp lông tơ thân Hơn thế, dương xỉ phát triển “nhu cầu” thạch tín lớn, chúng di truyền khả “ăn” chất độc sang hệ sau XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG BÙN THẢI BẰNG GIẢI PHÁP “ỔN ĐỊNH HÓA RẮN KẾT HỢP VỚI PHỤ GIA HSOB” Phụ gia HSOB hợp chất pha trộn vào hổn hợp bùn thải chứa kim loại nặng, tạo nên phản ứng oxy hóa – khử, chuyển chất độc hại thành khơng độc hại độc hại hơn, khơng hịa tan nước Dùng: xi-măng + cát + bùn thải + phụ gia HSOB để hóa rắn thành bêtơng, sản xuất gạch lát đường nông thôn, tường rào… với chất lượng theo yêu cầu thiết kế Một số mẫu bê-tông dùng bùn thải nguy hại Khu công nghiệp Lê Minh Xuân Công ty Cổ phần Dịch vụ Khoa học Cơng nghệ Sắc ký Hải Đăng phân tích theo phương pháp EPA 1311 Trước xử lý hàm lượng Cr, Ni vượt 1,8 lần so với TCVN 7629-2007, sau xử lý hàm lượng Cr, Ni thấp so với  tiêu chuẩn Một số mẫu bê-tông bùn thải sở thuộc da, dệt nhuộm Bình Dương qua thử nghiệm cho kết khả quan… Tất nhiên Nhóm Nghiên cứu cịn phải kết hợp với Cơng ty Mơi trường Bình Dương tiếp tục thử nghiệm để xác định mức tồn dư khuyếch tán kim loại nặng khác, xem có ảnh hưởng đến mơi trường khơng? Từ mà hồn thiện công nghệ xử lý bùn thải nguy hại, xin phép quan quản lý môi trường, quan quản lý khoa học công nghệ cho áp dụng rộng rãi Nhóm Nghiên cứu Phát triển Cơng nghệ nghiên cứu “dùng phụ gia HSOB thử nghiệm trộn với bùn thải nguy hại”  khử chất độc hại thành khơng độc hại “có thể khơng cần ổn định hóa rắn” mà dùng bùn vào nhiều mục đích khác, “mọi phức tạp trở thành đơn giản” Theo khảo sát chất thải toàn cầu Tổ chức Hàng hải quốc tế: Cứ tạo ra  sản phẩm quốc nội (GDP) tỷ đô la làm phát sinh 4.500 chất thải công nghiệp, 20% chất thải nguy hại, chứa nhiều kim loại nặng: Cu, Mn, Zn, Ni, Cd, Hg, Se, Al, As… thiết phải xử lý, không để khuếch tán môi trường, gây nhiều hậu cho hệ mai sau Riêng TP Hồ Chí Minh chất thải nguy hại có đến 50 – 60% bùn thải, từ đầu không tách sở công nghiệp phát sinh chất thải nguy hại thành khu công nghiệp riêng biệt! PHẦN III: KẾT LUẬN Công nghệ xử lý môi trường thực vật công nghệ hấp dẫn đề cập năm gần Kỹ thuật cho biết có triển vọng đặc biệt việc làm kim loại đất, điều kiện cụ thể sử dụng hệ thống quản lý thích hợp Sự phát triển kỹ thuật di truyền sinh học phân tử cần thiết cho loại công nghệ Ứng dụng cỏ Vetiver xử lý kim loại nặng đất công nghê xử lý thực vật sáng tạo Đây biện pháp đơn giản, dễ làm, kinh tế, hiệu quà, sử dụng xanh cách tự nhiên, quan trọng sản phẩm phụ dùng làm thức ăn gia súc, lợp nhà, làm chất đốt,……… Do hiệu cao, đơn giản, kinh tế, hệ thống cỏ Vetiver ứng dụng 100 nước giới, việc xử lý kim loai nặng đất phục hồi vùng mỏ khai thác TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Huy Bá , Sinh Thái Môi Trường Đất, NXB DHQG TPHCM, 2008 Lê Huy Bá, Môi Trường Học Cơ Bản, NXB DHQG TPHCM, 2008 Nguyễn Thị Kiều Diễm, Xử Lí Ơ Nhiễm & Thối Hóa MT Đất,DHCN TPHCM, 2009 ĐỊA CHỈ TRANG WED - " \l "Anchor-LAND-2821 - " \l "Anchor-M