Nghiên cứu khả năng sinh trưởng và hấp thu một số kim loại nặng của cây sậy (Phragmites Autralis) trong môi trường đất khác nhau

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN TIẾN HÙNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG VÀ HẤP THU MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG CỦA CÂY SẬY (PHRAGMITES AUTRALIS) TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT KHÁC NHAU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG THÁI NGUYÊN - 2012 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN TIẾN HÙNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG VÀ HẤP THU MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG CỦA CÂY SẬY (PHRAGMITES AUTRALIS) TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT KHÁC NHAU CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Mã Số: 60.44.03.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Đàm Xuân Vận THÁI NGUYÊN - 2012 i ii iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU 0 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục đích nghiên cứu 2 3. Ý nghĩa của đề tài 3 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1. Cơ sở khoa học 4 1.2. Cơ sở thực tiễn 6 1.2.1. Nguồn gốc, đặc điểm một số KLN trong đất 6 1.2.2. Thực trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất trên Thế giới và Việt Nam 12 1.2.2.1. Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới 12 1.2.2.2. Tình hình đất bị ô nhiễm KLN tại Việt Nam 14 1.3. Phương pháp xử lý kim loại nặng trong đất 22 1.3.1. Các phương pháp thông thường 22 1.3.2. Phương pháp xử lý KLN trong đất bằng thực vật 24 1.4. Các yếu môi trường ảnh hưởng và cơ chế của công nghệ xử lý ô nhiễm KLN trong đất bằng thực vật 29 1.4.1. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng tới quá trình hấp thụ KLN của thực vật 29 1.4.2. Các cơ chế của công nghệ xử lý ô nhiễm KLN bằng thực vật 30 1.5. Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ xử lý ô nhiễm KLN trong đất 32 1.5.1. Ưu điểm 32 1.5.2. Hạn chế 32 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 34 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 34 iv 2.1.2. Phạm vi, địa điểm nghiên cứu 34 2.2. Thời gian nghiên cứu 34 2.3. Nội dung nghiên cứu 34 2.4. Phương pháp nghiên cứu 35 2.4.1. Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu 35 2.4.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm 35 2.4.3. Phương pháp theo dõi thí nghiệm 37 2.4.4. Các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm 37 2.4.5. Phương pháp tổng hợp và phân tích số liệu 38 2.4.6. Phương pháp so sánh 38 2.5. Các chỉ tiêu, thông số theo dõi 38 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 39 3.1. Đánh giá chất lượng mẫu đất dùng trong thí nghiệm 39 3.2. Tìm hiểu về đặc điểm sinh học của cây sậy (Phragmites autralis) 41 3.3. Đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng KLN trong đất đến khả năng sinh trưởng và hấp thụ KLN của Sậy 42 3.3.1. Sự biến động về số cây sậy trong môi trường đất ô nhiễm KLN 42 3.3.2. Sự biến động về chiều cao cây sậy trong môi trường đất ô nhiễm KLN 47 3.3.3. Khả năng hấp thụ KLN của cây sậy trong các môi trường đất với nồng độ KLN khác nhau 51 3.3.4. Đánh giá khả năng xử lý KLN của cây sậy trong môi trường đất với nồng độ KLN khác nhau 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 1. Kết luận 63 2. Kiến nghị 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu viết tắt Diễn giải đầy đủ nội dung BVMT Bảo vệ môi trường KK Không khí KLN Kim loại nặng KSON Kiểm soát ô nhiễm HĐND Hội đồng nhân dân MTV Một thành viên TCCP Tiêu chuẩn cho phép TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TNHHNN Trách nhiệm hữu hạn Nhà nước TTCN Tiểu thủ công nghiệp QCVN Quy chuẩn Việt Nam UBND Ủy ban nhân dân ĐC Đối chứng vi DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1: Hàm lượng của các kim loại vi lượng điển hình trong các loại đá . 7 Bảng 1.2: Hàm lượng KLN trong một số nguồn sản xuất nông nghiệp 9 Bảng 1.3: Kim loại nặng ở tầng đất mặt trong một số loại đất ở Việt Nam 15 Bảng 1.4: Kim loại nặng trong đất nông nghiệp ở một số vùng của Việt Nam 16 Bảng 1.5: Hàm lượng Cd, Pb, As trong đất Bắc Kạn và Thái Nguyên 17 Bảng 1.6: Hàm lượng kim loại nặng trong đất tại khu vực công ty Pin Văn Điển và Orion - Hanel 17 Bảng 1.7: Hàm lượng một số kim loại nặng trong các sản phẩm dùng làm phân bón trong nông nghiệp 20 Bảng 1.8: Hàm lượng của kim loại nặng trong đất 20 Bảng 1.9: Một số loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao 25 Bảng 1.10: Một số loài thực vật cho sinh khối nhanh có thể sử dụng để xử lý kim loại nặng trong đất 26 Bảng 2.1: Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích 38 Bảng 3.1: Kết quả phân tích các mẫu đất dùng trong thí nghiệm 39 Bảng 3.2: Hàm lượng kim loại nặng trong đất 40 Bảng 3.3: Đặc điểm thực vật học của cây sậy (Phragmites autralis). 42 Bảng 3.4: Sự biến động về số cây sậy trong môi trường đất ô nhiễm KLN 43 Bảng 3.5: Sự biến động về chiều cao cây sậy trong môi trường đất ô nhiễm KLN . 47 Bảng 3.6: Hàm lượng KLN tích lũy ở thân + lá và rễ của cây sậy sau 4 tháng thí nghiệm 52 Bảng 3.7: Biến động hàm lượng KLN trong đất nghiên cứu 57 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 3.1: Biểu đồ thể hiện sự biến động về số cây sậy trong môi trường đất ô nhiễm Zn 44 Hình 3.2: Biểu đồ thể hiện sự biến động về số cây sậy trong môi trường đất ô nhiễm Cd 45 Hình 3.3: Biểu đồ thể hiện sự biến động về số cây sậy trong môi trường đất ô nhiễm As 45 Hình 3.4: Biểu đồ thể hiện sự biến động về số cây sậy trong môi trường đất ô nhiễm Pb 46 Hình 3.5: Biểu đồ thể hiện sự biến động về chiều cao cây trong 48 Hình 3.6: Biểu đồ thể hiện sự biến động về chiều cao cây trong môi trường đất ô nhiễm Cd 49 Hình 3.7: Biểu đồ thể hiện sự biến động về chiều cao cây trong môi trường đất ô nhiễm As 49 Hình 3.8: Sự biến thiên về chiều cao cây Sậy trong môi trường đất ô nhiễm Pb 50 Hình 3.9: Hàm lượng Zn tích lũy ở thân+lá và rễ của cây sậy sau 4 tháng nghiên cứu 53 Hình 3.10: Hàm lượng Cd tích lũy ở thân+lá và rễ của cây sậy sau 4 tháng nghiên cứu 54 Hình 3.11: Hàm lượng As tích lũy ở thân+lá và rễ của cây sậy sau 4 tháng nghiên cứu 55 Hình 3.12: Hàm lượng Pb tích lũy ở thân+lá và rễ của cây sậy sau 4 tháng nghiên cứu 56 Hình 3.13: Biến động hàm lượng Zn trong đất 58 Hình 3.14: Biến động hàm lượng Cd trong đất 59 Hình 3.15: Biến động hàm lượng As trong đất. 60 Hình 3.16: Biến động hàm lượng Pb trong đất 61 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, cùng với ô nhiễm nước, ô nhiễm không khí thì ô nhiễm đất đang trở nên đáng báo động. Đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng trong đất chiếm tỷ lệ rất cao do quá trình phát triển của công nghiệp, nông nghiệp và khai khoáng trên phạm vi toàn cầu khiến cho nồng độ kim loại nặng ngày càng gia tăng, vượt giới hạn cho phép nhiều lần nhưng đến nay vẫn chưa có các biện pháp quản lý, xử lý chúng thích hợp. Ô nhiễm kim loại nặng trong đất làm ảnh hưởng xấu đến tính chất của đất, làm giảm năng suất cây trồng và làm ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người. Chính vì vậy, việc phòng chống, xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất có một ý nghĩa hết sức quan trọng trong quá trình phát triển của mỗi vùng, mỗi quốc gia. Những phương pháp truyền thống hiện đang áp dụng để xử lý KLN trong đất bao gồm: rửa đất; cố định các chất ô nhiễm bằng hoá học hoặc vật lý; xử lý nhiệt; trao đổi ion, ôxi hoá hoặc khử các chất ô nhiễm; đào đất bị ô nhiễm để chuyển đi đến những nơi chôn lấp thích hợp, Hầu hết các phương pháp này đều ứng dụng công nghệ phức tạp, tuy tốc độ xử lý các chất ô nhiễm nhanh nhưng ngược lại chúng đều khá tốn kém về kinh phí, chỉ phù hợp tiến hành với quy mô nhỏ trong khi tình trạng ô nhiễm đất lại xảy ra trên diện rộng, không những thế một số phương pháp còn có thể làm phát sinh các chất ô nhiễm mới trong đất, … Trên thế giới việc ứng dụng thực vật để xử lý ô nhiễm KLN trong môi trường đã đạt được nhiều thành tựu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Theo thống kê có khoảng 400 loài cây thuộc 45 họ thực vật có khả năng siêu tích lũy kim loại nặng.[8] Tại Việt Nam, công nghệ xử lý bằng thực vật hay sử dụng thực vật để làm sạch đất bị nhiễm KLN là một công nghệ mới được nghiên cứu trong [...]... hiện nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu khả năng sinh trưởng và hấp thu một số kim loại nặng của cây Sậy (Phragmites autralis) trong môi trường đất khác nhau 2 Mục đích nghiên cứu - Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển của cây Sậy trong các môi trường đất bị nhiễm các KLN (As, Pb, Cd, Zn) với nồng độ khác nhau; - Xác định khả năng tích lũy các KLN: As, Pb, Cd và Zn của cây sậy trong điều kiện môi trường. .. kỹ năng và rút ra kinh nghiệm thực tế phục vụ cho công tác nghiên cứu sau này; - Vận dụng phát huy các kiến thức đó vào thực tế * Ý nghĩa thực tiễn: - Đánh giá khả năng sinh trưởng của cây Sậy trong môi trường đất bị ô nhiễm kim loại nặng; - Kết quả nghiên cứu sẽ đánh giá sơ bộ khả năng hấp thu KLN của cây Sậy trong điều kiện thí nghiệm Nghiên cứu của đề tài sẽ đóng góp cơ sở xác định tính khả thi của. .. trong môi trường đất bị ô nhiễm kim loại nặng với nồng độ khác nhau cây Sậy sẽ sinh trưởng và phát triển như thế nào? Khả năng hấp thụ từng kim loại nặng trong môi trường đất bị ô nhiễm với nồng độ khác nhau của nó ra sao? Để tìm hiểu về vấn đề trên, được sự đồng ý của Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Khoa Sau đại học, với sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Đàm Xuân Vận và sự giúp đỡ của. .. thu c vào nhiều yếu tố: - Bản chất của từng kim loại - Hàm lượng (hoặc nồng độ) sự hiện diện của chúng trong môi trường đất, trong dung dịch đất - Phản ứng của đất (pH) - Các điều kiện khác như tính đa dạng sinh học của môi trường đất, chất tạo phức, tạo kết tủa và dạng tồn tại 20 Bảng 1.7: Hàm lượng một số kim loại nặng trong các sản phẩm dùng làm phân bón trong nông nghiệp (Đơn vị tính: mg/kg) Kim loại. .. nhiễm môi trường đất do KLN: Có một số hợp chất KLN bị thụ động và đọng lại trong đất, song có một số hợp chất có thể hoà tan dưới tác động của nhiều yếu tố khác nhau, nhất là do độ chua của đất, của nước mưa Điều này tạo điều kiện để các KLN có thể phát tán rộng vào nguồn nước ngầm, nước mặt và gây ô nhiễm đất Ô nhiễm đất là do con người sử dụng các loại hoá chất trong nông nghiệp và thải vào môi trường. .. nước của thực vật, * Asen (As) Asen được biết đến là nguyên tố độc hại tuỳ thu c vào dạng tồn tại của nó Các hợp chất khác nhau thì tính độc của As cũng khác nhau và trong đất trồng không phải dạng As nào cũng độc Cây trồng hấp thu rất ít As vì vậy hàm lượng As trong đất trồng thường không gây nguy hiểm [10] 12 Hai đạng tồn tại chủ yếu của As trong môi trường là asen (III) và asen (V) Trong môi trường. .. được loại bỏ ra khỏi đất và các kim loại quý hiếm như Ni, Tl, Au, có thể được chiết tách ra khỏi cây 25 - Phương pháp sử dụng thực vật để cố định kim loại trong đất hoặc bùn bởi sự hấp thụ của rễ hoặc kết tủa trong vùng rễ Quá trình này làm giảm khả năng linh động của kim loại, ngăn chặn ô nhiễm nước ngầm và làm giảm hàm lượng kim loại khuếch tán vào trong các chuỗi thức ăn [4] Bảng 1.9: Một số loài... thu c nhiều vào đá mẹ, hàm lượng tạo ra không lớn Thường thì, hàm lượng của các kim loại trong đá macma nhiều hơn so với 7 trong đá trầm tích, ước tính nguồn tự nhiên của các kim loại vi lượng trong đất thì có 95% thu c đá macma và đá biến chất, 5% còn lại thu c đá trầm tích Trong đá trầm tích thì nguồn của các kim loại 80% là trong đá phiến sét, 15% trong đá sa thạch và 5% trong đá vôi Hàm lượng của. .. điểm khác Sự phát triển của thực vật trên địa điểm xử lý cũng giảm được sự xói mòn đất do gió và nước từ đó ngăn ngừa sự lan truyền các chất ô nhiễm Qua các nghiên cứu khoa học về thực vật xử lý ô nhiễm môi trường, các nhà khoa học phát hiện Sậy là một loại cây có khả năng tồn tại, hấp thụ các kim loại nặng trong nước thải và đã được ứng dụng trong xử lý nước thải ở một số bệnh viện nước ta, … Còn ở trong. .. năng sống được trong môi trường bị ô nhiễm bởi các kim loại độc hại mà còn có khả năng hấp thụ và tích các kim loại này trong các bộ phận khác nhau của chúng[12] Trong thực tế, công nghệ xử lý ô nhiễm bằng thực vật đòi hỏi phải đáp ứng một số điều kiện cơ bản như dễ trồng, có khả năng vận chuyển các chất ô nhiễm từ đất lên thân nhanh, chống chịu được với nồng độ các chất ô nhiễm cao và cho sinh khối nhanh . thực hiện nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu khả năng sinh trưởng và hấp thu một số kim loại nặng của cây Sậy (Phragmites autralis) trong môi trường đất khác nhau . 2. Mục đích nghiên cứu - Đánh. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG VÀ HẤP THU MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG CỦA CÂY SẬY (PHRAGMITES AUTRALIS) TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT KHÁC NHAU CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Mã Số: 60.44.03.01. NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN TIẾN HÙNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG VÀ HẤP THU MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG CỦA CÂY SẬY (PHRAGMITES AUTRALIS) TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT KHÁC