Nghiên cứu khả năng tích lũy kim loại nặng (pb) trong nước rỉ rác của rau muống

Ở các thành phố khác như Đà Lạt, lượng nước rỉ rác ở bãi rác thải vào môi trường khoảng 40 – 120 m3/ngày, có chứa nồng độ các chất ô nhiễm khá cao.. Sơ lược về kim loại nặng Kim loại n

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA KỸ THUẬT_CÔNG NGHỆ_MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA KỸ THUẬT_CÔNG NGHỆ_MÔI TRƯỜNG

LỜI CẢM ƠN

( × ) Trước tiên em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại Học

An Giang Ban Chủ nhiệm Khoa Kỹ thuật – Công nghệ - Môi trường, cùng các thầy cô trong Khoa đã nhiệt tình giúp đỡ em trong quá trình học tập

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô cùng các anh chị trong khoa và

Bộ môn Phát triển Bền vững đã giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp cuối khóa

Xin chân thành kính mến và cảm ơn thầy Nguyễn Trần Nhẫn Tánh đã nhiệt tình giúp đỡ em trong suốt thời gian qua để em hoàn thành đề tài một cách thuận lợi và đạt kết quả tốt

Cảm ơn hơn năm mươi bạn sinh viên lớp DH8MT đã động viên em và giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực tập cũng như trong khóa luận này

Cuối cùng em cảm ơn “Ba mẹ” và gia đình em về mặt tinh thần, không ngừng động viên em trong lúc này

Long xuyên, ngày 12 tháng 5 năm 2011

Đặng Hữu Thắng

MỤC LỤC ( × )

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH SÁCH HÌNH v

DANH SÁCH BẢNG vii

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT viii

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương 1: MỞ ĐẦU 2

Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1.Tổng quan về bãi rác Bình Đức 3

2.1.1 Mô tả bãi chứa rác Bình Đức 3

2.1.2 Biện pháp xử lý nước rỉ rác đang được áp dụng tại bãi rác Bình Đức 5

2.1.3 Qui trình vận hành của bãi rác như sau 5

2.1.4 Quá trình hình thành nước rỉ rác từ bãi chôn lấp 5

2.1.5 Thành phần, tính chất nước rỉ rác 6

2.2 Tổng quan về rau muống 7

2.3 Tổng quan về kim loại nặng 8

2.3.1 Sơ lược về kim loại nặng 8

2.3.2 Kim loại nặng trong môi trường nước 8

2.4 Giới thiệu về nguyên tố chì 9

2.4.1 Vị trí, cấu tạo và tính chất của chì 9

2.4.2 Tính chất vật lý 9

2.4.3 Tính chất hoá học 10

2.4.4 Tác dụng sinh hóa của chì 10

2.4.5 Chì trong môi trường 12

2.4.6 Cơ chế gây độc kim loại nặng 12

2.5 Quá trình xâm nhập kim loại nặng vào cây trồng 13

2.6 Sự hấp thu nguyên tố vi lượng của thực vật 14

2.6.1 KLN đi vào vùng tự do của rễ cây 15

2.6.2 Kim loại nặng ở trong tế bào rễ 15

2.6.3 Sự vận chuyển KLN đến các mầm chồi 16

2.6.4 Sự tích lũy KLN trong các bộ phận cây 16

2.7 Ảnh hưởng của KLN đến thực vật 17

2.7.1 Ảnh hưởng có lợi 18

2.7.2 Tác động có hại của KLN đối với cây trồng 19

2.8 Yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp thu nguyên tố vi lượng trong nước, đất của thực vật 20

Chương 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

3.1 Đối tượng nghiên cứu 22

3.2 Thời gian nghiên cứu 22

3.3 Mục tiêu nghiên cứu 22

3.4 Nội dung nghiên cứu 22

3.5 Phương tiện và vật liệu nghiên cứu 22

3.5.1 Vị trí làm thí nghiệm 22

3.5.2 Vật liệu nghiên cứu 22

a Chậu dùng thí nghiệm 22

b Chuẩn bị vật liệu 23

3.6 Phương pháp nghiên cứu 24

3.6.1 Khảo sát thí nghiệm 24

3.6.2 Thời gian bố trí thí nghiệm 24

3.6.3 Bố trí thí nghiệm 24

3.6.4 Các ký hiệu 27

3.6.5 Phương pháp phân tích kim loại nặng 28

3.6.6 Phương pháp đánh giá mức độ tăng trưởng của rau muống 30

3.6.7 Phương pháp xử lý số liệu 30

Chương 4 : KẾT QUẢ THẢO LUẬN 31

4.1 Kết quả thí nghiệm 31

4.2 Các thông số đầu vào và đầu ra 33

4.2.1 Thông số đầu vào 33

4.2.2 Các thông số đầu ra 33

4.3 Đồ thị biểu diễn 34

4.3.1 Đồ thị biểu diễn sự phát triển của rau muống 34

4.3.2 Đồ thị biểu diễn sự phát triển của rau muống trong môi trường có nước rỉ rác 35

4.3.3 Biểu đồ tích lũy kim loại nặng trong thân rau muống 43

4.3.4 Biểu đồ khả năng tích lũy kim loại nặng trong thân rau muống 44

4.4 Đánh giá kết quả thí nghiệm 45

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47

5.2 Kết luận 47

5.3 Kiến nghị 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC

DANH SÁCH HÌNH

( × )

Trang

Hình 2.1: Vị trí bãi rác Bình Đức 3

Hình 2.2: Độ khả dụng thực vật của các nguyên tố vi lượng 13

Hình 2.3: Số phận của các nguyên tố vi lượng trong hệ thống đất-thực vật: (a) vận chuyển đến bề mặt rễ, (b) Số phận tại giao diện giữa đất và rễ 15

Hình 2.4: Số phận của các nguyên tố vi lượng trong hệ thống đất-thực vật: (c) phần rễ hiển thị symplasmic(A) và đường dẫn apoplasmic (B) của vận chuyển ion thông qua rễ, (d) Một loại hình cho sự hấp thu và chuyển đổi của các kim loại trong các tế bào rễ, và (e) sự phân bố Cd trong thực vật đậu tương 17

Hình 2.5 Kim loại thiết yếu và không thiết yếu 18

Hình 2.6: Mô hình các nguyên tố vi lượng khả dụng trong đất 21

Hình 3.1: Giá thể được cho vào chậu 23

Hình 3.2: Vị trí lấy mẫu nước 24

Hình 3.3: Nước rỉ rác đã được pha loãng theo nồng độ 25

Hình 3.4: Cho nước rỉ rác vào các nghiệm thức 26

Hình 3.5: Kỹ thuật chạy trên lò phân tích kim loại nặng 28

Hình 3.6: Nung mẫu ở 6000C đến khi thành tro xám 28

Hình 3.7: Lọc mẫu sau khi pha HNO3 0,5% 29

Hình 3.8: Mẫu rau muống trước khi đưa vào phòng phân tích 29

Hình 3.9: Rau muống trước và sau thu hoạch 29

Hình 4.1: Biểu đồ biểu diễn sự phát triển của rau muống trong 10 ngày khi gieo 34

Hình 4.2: Biểu đồ biểu diễn sự phát triển của thân rau muống trong 4 ngày khi cho nước rỉ rác vào 35

Hình 4.3: Biểu đồ biểu diễn sự phát triển của lá rau muống trong 4 ngày khi cho nước rỉ rác vào 36

Hình 4.4: Biểu đồ biểu diễn sự phát triển của thân rau muống trong 8 ngày khi cho nước rỉ rác vào 37

Hình 4.5: Biểu đồ biểu diễn sự phát triển của lá rau muống trong 8 ngày khi

cho nước rỉ rác vào 38

Hình 4.6: Biểu đồ biểu diễn sự phát triển của thân rau muống trong 12 ngày

khi cho nước rỉ rác vào 39

Hình 4.7: Biểu đồ biểu diễn sự phát triển của lá rau muống trong 12 ngày khi

cho nước rỉ rác vào 40

Hình 4.8: Biểu đồ biểu diễn sự phát triển của thân rau muống trong 16 ngày

khi cho nước rỉ rác vào 41

Hình 4.9: Biểu đồ biểu diễn sự phát triển của thân rau muống trong 20 ngày

khi cho nước rỉ rác vào 42

Hình 4.10: Biểu đồ thể hiện hàm lượng kim loại nặng trong thân rau muống

43

Hình 4.11: Biểu đồ thể hiện khả năng tích lũy kim loại nặng trong thân rau

muống của các nghiệm thức 44

DANH SÁCH BẢNG

( × )

Trang

Bảng 2.1: Nguồn gốc các loại chất thải 4

Bảng 2.2 Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác từ các bãi mới và lâu năm 6

Bảng 2.3: Năng lượng ion hoá 9

Bảng 2.4: Lượng chì bị hấp thụ vào cơ thể mỗi ngày 11

Bảng 2.5: Tính độc hại của các nguyên tố kim loại nặng đối với sinh vật 20

Bảng 3.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 25

Bảng 4.1: Quá trình phát triển của rau muống trong 10 ngày đầu không có nước rỉ rác 31

Bảng 4.2: Quá trình phát triển trung bình của rau muống trong trong nước rỉ rác 32

Bảng 4.3: Các thông số đầu vào phân tích 33

Bảng 4.4: Kết quả trung bình chỉ tiêu kim loại trong rau muống 33

LỜI NÓI ĐẦU

Bước sang thế kỷ 21, cùng với nhịp độ phát triển kinh tế - xã hội ngày một gia tăng dẫn đến sự đe dọa của ô nhiễm môi trường càng tăng, loài người đang phải đương đầu với vấn đề ô mhiễm môi trường sống đã ở mức báo động trong phạm vi toàn cầu gây ra bởi lượng rác thải độc hại trong quá trình hoạt động hằng ngày Vì vậy, việc hạn chế sự ô nhiễm đang được các quốc gia trên toàn thế giới quan tâm

Việt Nam nói chung và An Giang nói riêng thì sự ô nhiễm nước rỉ rác ngày càng tăng Do vậy, việc đánh giá khả năng xử lý ô nhiễm là vấn đề cấp bách

và cần thiết Đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu khả năng tích lũy KLN (Pb)

trong nước rỉ rác của rau muống” được nghiên cứu với mục đích góp phần

vào chiến lược bảo vệ môi trường chung của Tỉnh và cả nước Trong tương lai, nó có thể làm bàn đẩy cho những nghiên cứu tiếp theo Khi nghiên cứu đề tài này, tôi đã có được các tài liệu liên quan hiện có về các nguồn ô nhiễm do nước rỉ rác gây ra ở Việt Nam và An Giang Tuy nhiên, đây là một lĩnh vực hoàn toàn mới do vậy các tài liệu còn rất hạn chế và các số liệu chưa đầy đủ,

có sự sai lệch số liệu từ các nguồn khác nhau (các bài báo, dự án, các bài khóa luận, ), không phải tất cả các số liệu sử dụng đều cập nhật

Trong quá trình nghiên cứu đề tài, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của Th.S Nguyễn Trần Nhẫn Tánh Trường Đại học An Giang, Khoa

Kỹ thuật - Công nghệ - Môi trường, Khoa Nông Nghiệp –TNTN, sở Tài Nguyên môi trường cùng bạn bè

Tôi xin trân trọng cảm ơn!

Chương 1: MỞ ĐẦU

Hiện nay kim loại nặng ở trong nước rỉ rác đang được coi là một trong những vấn đề rất bức xúc, nó rất nguy hiểm đối với đời sống của con người và khó xử lý Đã có nhiều công trình nghiên cứu xử lý nước rỉ rác, tuy nhiên trên thực tế, hầu hết các công trình này đều không đáp ứng được yêu cầu xử lý nước rỉ rác, đặc biệt là nước rỉ rác ở bãi chôn lấp rác Bình Đức Thành phố Long Xuyên hiện chưa có biện pháp xử lý thích hợp

Nước rỉ rác thải chứa nhiều thành phần khác nhau, từ các chất hữu cơ đến các chất nguy hại,….đặc biệt là những kim loại nặng: Cu, Pb, Zn…., nồng độ kim loại nặng có trong nước rỉ rác thường rất cao Việc nghiên cứu các công nghệ xử lý nước rỉ rác đều tốn chi phí cao và không đạt kết quả xử lý kim loại nặng Với các phương pháp xử lý hóa học thì cũng rất tốn kém và ít được áp

dụng đối với nước rỉ rác (Nguyễn Thị Vững Vàng, 2010) Trong khi đó, hầu

hết các loài thực vật rất nhạy cảm với sự có mặt của các ion kim loại, thậm chí

ở nồng độ rất thấp Tuy nhiên, vẫn có một số loài thực vật có khả năng sống được trong môi trường bị ô nhiễm bởi các kim loại độc hại, mà còn có khả năng hấp thụ và tích tụ các kim loại này trong các bộ phận khác nhau của chúng Rau muống là một trong loài thực vật có khả năng hấp thụ và tích lũy

được kim loại nặng trong thân (Thiennhien, 2009)

Đã nhiều công trình nghiên cứu xử lý nước rỉ rác đều không đáp ứng

được yêu cầu xử lý nên mục đích của việc nghiên cứu này là “Nghiên cứu

khả năng tích lũy KLN (Pb) trong nước rỉ rác của rau muống” Để góp phần

trong việc xử lý kim loại nặng trong nước rỉ rác ở bãi rác Bình Đức và làm rõ khả năng hấp thu chì của rau muống, từ đó làm tiền đề cho những nghiên cứu sau này

Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1.Tổng quan về bãi rác Bình Đức

2.1.1 Mô tả bãi chứa rác Bình Đức

Theo Ban công trình quản lý môi trường đô thị (2009) bãi rác Bình Đức thuộc Phường Bình Đức, đi theo hướng Tây Bắc cách trung tâm Thành phố Long Xuyên 9km và nằm cách quốc lộ 91 khoảng 700m Bãi rác được đặt cách nhà dân gần nhất khoảng 500m Với diện tích bãi rác cũ là 2,2 ha hoạt động từ năm 1983 – 2000 đã đóng cửa và xây dựng bãi rác mới hoạt động từ

năm 2000 đến nay với diện tích là 3,5 ha Vị trí của bãi rác Bình Đức được

thể hiện trong hình 2.1

Hình 2.1: Vị trí bãi rác Bình Đức

Bãi rác Bình Đức

Đèn 4 ngọn

Bãi rác Bình Đức là nơi chứa tất cả các loại chất thải rắn do nhiều hoạt động sản xuất của con người với nhiều nguồn gốc phát sinh khác nhau nhưng phân loại theo cách thông thường nhất là: Khu dân cư, khu thương mại,

cơ quan, công sở công trình xây dựng và phá hủy, khu công cộng, nhà máy xử

lý chất thải đô thị, công nghiệp và nông nghiệp được tóm tắt trong bảng 2.1

Bảng 2.1: Nguồn gốc các loại chất thải

Nguồn phát sinh Nơi phát sinh Các dạng chất thải rắn

- Khu dân cư - Hộ gia đình, biệt thự,

chung cư

- Thực phẩm dư thừa, giấy, can nhựa, thủy tinh, can thiếc, nhôm

- Khu thương mại - Nhà kho, nhà hàng,

chợ, khách sạn, nhà trọ, các trạm sữa chữa và dịch vụ

- Giấy, nhựa, thực phẩm thừa, thủy tinh, kim loại, chất thải nguy hại

- Cơ quan, công sở công

trình xây dựng và phá

hủy

- Trường học, bệnh viện, văn phòng, công sở nhà nước Khu nhà xây dựng mới, sữa chữa nâng cấp

mở rộng đường phố, cao

ốc, san nền xây dựng

- Giấy, nhựa, thực phẩm thừa, thủy tinh, kim loại, chất thải nguy hại Gạch, bêtông, thép, gỗ, thạch cao, bụi,…

- Khu công cộng - Đường phố, công viên,

khu vui chơi giải trí, bãi tắm

- Rác vườn, cành cây cắt tỉa, chất thải chung tại các khu vui chơi, giải trí

- Nhà máy xử lý chất

thải đô thị

- Nhà máy xử lý nước cấp, nước thải và các quá trình xử lý chất thải công nghiệp khác

- Bùn, tro

- Công nghiệp - Công nghiệp xây dựng,

chế tạo, công nghiệp

- Chất thải do quá trình chế biến công nghiệp,

nặng, nhẹ, lọc dầu, hóa chất, nhiệt điện…

phế liệu, và các rác thải sinh hoạt

- Nông nghiệp - Đồng cỏ, đồng ruộng,

vườn cây ăn quả, nông trại…

- Thực phẩm bị thối rửa, sản phẩm nông nghiệp thừa, rác, chất độc hại

(Nguồn: Phạm Thị Ngọc Xuân và cộng tác viên, 2009)

2.1.3 Qui trình vận hành của bãi rác như sau

Theo ban công trình quản lý môi trường đô thị Long Xuyên (2009) thì tất cả rác được thu gom vào đầy xe ép, rồi sẽ được chuyển đến bãi rác và

đổ vào những chỗ đã chỉ định, rác phải được đổ cặp trên 2 bên ô chứa rác thành đống, đổ cả lên đường vận chuyển của xe, sau đó xe ủi sẽ ủi những đống rác đó vào giữa ô chứa rác cho bằng phẳng, sau đó rác lại được đổ lên tiếp, cứ như thế cho đến khi đầy ô rác thì chuyển sang ô rác kế tiếp

- Tại bãi rác được xử lý bằng phương pháp đốt vào mùa khô và phun chế phẩm EM vào mùa mưa

- Ở các ô rác chứa rất nhiều nước, nên rác nỗi trên mặt nước giữa các

ô rác, chứ các ô chưa đầy rác

- Ngoài ra bãi rác còn tiếp nhận cả rác xà bần và cũng tiếp tục đỗ vào

bãi rác cũ, còn bùn cống được xe hút bùn cống đổ

2.1.4 Quá trình hình thành nước rỉ rác từ bãi chôn lấp

Tại bãi chôn lấp rác, nước có trong rác sẽ được tách ra kết hợp với các nguồn nước khác như nước mưa, nước ngầm, nước mặt hình thành nước rỉ rác Nước rỉ rác di chuyển trong bãi chôn lấp chất thải rắn sẽ làm tăng khả năng phân hủy sinh học trong rác cũng như quá trình vận chuyển các chất gây

ô nhiễm ra môi trường xung quanh

Nước rỉ rác từ bãi chôn lấp rác thải có chứa chất hữu cơ và vô cơ

(đặc biệt là các ion kim loại nặng), trong quá trình phân hủy sinh học, hóa học

… hình thành các chất có khả năng gây ô nhiễm

Ở các thành phố khác như Đà Lạt, lượng nước rỉ rác ở bãi rác thải

vào môi trường khoảng 40 – 120 m3/ngày, có chứa nồng độ các chất ô nhiễm

khá cao

Trong rác thải có chứa kim loại nặng, nồng độ kim loại nặng trong

giai đoạn lên men axit sẽ cao hơn so với giai đoạn lên men mêtan Đó là do

các axit béo, các hợp chất Hydroxyl vòng thơm, Axit Humic và Axit Fulvic

mới hình thành tác dụng với kim loai tạo thành phức kim loại Hoạt động của

các vi khuẩn kỵ khí khử Fe3+ thành Fe2+ sẽ kéo theo sự hòa tan của các kim

loại khác Ngoài ra, trong nước rỉ rác có thể chứa các hợp chất hữu cơ độc hại

như các chất hữu cơ bị Halogen hóa, các Hydrocarbon đa vòng thơm … chúng

có thể gây đột biến gen, gây ung thư Các chất này sẽ thấm vào trong các

nguồn nước ngầm, nước mặt gần đó, sẽ xâm nhập vào chuỗi thức ăn, gây hậu

quả vô cùng nghiêm trọng (Cao Nguyễn Thị Thanh Thy, 2006 )

2.1.5 Thành phần, tính chất nước rỉ rác

Thời gian chôn lấp, khí hậu, mùa, độ ẩm của bãi rác, mức độ pha

loãng của nước mặt, nước ngầm và các loại rác đem chôn lấp đều có tác động

rất lớn đến thành phần và tính chất nước rỉ rác Nước rỉ rác thường có nồng độ

ô nhiễm rất cao (gấp 20 – 30 lần nước thải thông thường), nồng độ các chất ô

nhiễm sẽ giảm dần theo thời gian, từ khoảng năm thứ 3 trở đi nồng độ các chất

ô nhiễm trong nước rỉ rác giảm đi rất nhiều (Bảng 2.2)

Bảng 2.2 Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác từ các bãi

mới và lâu năm

STT Thành phần

(mg/l)

Bãi dưới 2 năm Bãi lâu năm

(trên 10 năm) Khoảng Trung bình

5 Nito hữu cơ 10-800 200 80-120

(Nguồn: Cao Nguyễn Thị Thanh Thy, 2006 )

2.2 Tổng quan về rau muống

Rau muống có tên khoa học là Ipomoea aquatica thuộc nhiệt đới bán

thủy sinh thuộc họ Bìm bìm (Convolvulaceae), cũng là một loại rau Được

phân bố tự nhiên chưa biết xuất hiện đầu tiên ở đâu, nó được trồng phổ biến

khắp các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới Tại Việt Nam, nó là một

loại rau rất phổ thông và được ưa chuộng để làm các món ăn từ rau muống

(Wikipedia, 2010 )

Rau muống mọc bò ở trên mặt nước hoặc trên cạn Lá hình ba cạnh, đầu

nhọn, đôi khi hẹp và dài, còn thân rỗng, dày, có rễ mắt, không lông Có hoa to

màu trắng hoặc hồng tím, ống hoa tím nhạt, mọc từng 1-2 hoa trên một cuống

Quả nang tròn, đường kính 7-9 mm, chứa 4 hạt có lông màu hung, đường kính

mỗi hạt khoảng 4 mm (Wikipedia, 2010 )

Hầu như được trồng trên tất cả khu vực trong nước Nhất là ở miền nam

hầu như các tỉnh đều có trồng rau muống thường trồng làm rau

Thành phần rau muống tồn tại 92% nước, 3,2% protit, 2,5% gluxit, 1% xenluloza, 1,3% tro Chứa nhiều hàm lượng muối khoáng cao: canxi, phốtpho, sắt Vitamin có caroten, vitamin C, vitamin B1, vitamin PP, vitamin B2

(Wikipedia, 2010)

2.3 Tổng quan về kim loại nặng

2.3.1 Sơ lược về kim loại nặng

Kim loại nặng được dùng chỉ tên nhóm của các kim loại và á kim, nó gắn liền với sự ô nhiễm và tính độc, nhưng cũng có một số nguyên tố cần thiết cho cơ thể sinh vật khi ở nồng độ thấp Kim loại nặng đôi khi cũng được gọi là kim loại vết

Kim loại nặng có thuật ngữ khác là “Kim loại độc” để chỉ những nguyên tố không cần thiết, đễ gây kích ứng như: Pd, Cd, Hg, As, Tl và U Nó không dùng chỉ các nguyên tố thiết yếu cho cơ thể sinh vật, như: Co, Cu, Mn,

Se và Zn Sự phân loại kim loại độc dựa trên tỷ trọng nguyên tử (>6g/cm3) nhưng nó cũng bao gồm các nhóm nguyên tố không liên quan khác, xong vẫn

chưa rõ (Hồ Thị Mỹ Trang, 2005)

2.3.2 Kim loại nặng trong môi trường nước

Kim loại nặng gồm Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn, v.v thường không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hóa của cá thể sinh vật và thường tích luỹ trong cơ thể chúng Vì vậy, đối với sinh vật kim loại nặng là các nguyên tố độc hại Sự ô nhiễm nguồn nước bởi kim loại nặng rất thường gặp trong các khu công nghiệp, khu vực khai thác khoáng sản và khu vực gần bãi rác Ô nhiễm kim loại nặng biểu hiện ở hàm lượng cao của các kim loại nặng trong nước Trong một số trường hợp, các loại cá và thuỷ sinh vật xuất hiện hiện tượng chết hàng loạt

Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng là nước thải công nghiệp được đổ trực tiếp vào môi trường nước, các nước thải độc hại và nước

rỉ rác không xử lý hoặc xử lý không đạt yêu cầu Ô nhiễm nước bởi kim loại nặng có tác động tiêu cực tới môi trường sống của sinh vật và con người Kim loại nặng tích luỹ theo chuỗi thức ăn xâm nhập vào cơ thể người Nước mặt bị

ô nhiễm sẽ lan truyền các chất ô nhiễm vào nước ngầm, vào đất và các thành phần môi trường liên quan khác Ðể hạn chế ô nhiễm nước, cần phải tăng cường biện pháp xử lý nước thải công nghiệp, quản lý tốt vật nuôi trong môi

2.4 Giới thiệu về nguyên tố chì

2.4.1 Vị trí, cấu tạo và tính chất của chì

Chì là nguyên tố ở ô thứ 82 trong hệ thống tuần hoàn Sau đây là một

số thông số về chì

- Ký hiệu: Pb

- Số thứ tự: 82

- Khối lượng nguyên tử: 207,2 dvc

- Cấu hình electron: [Xe] 4f145d106s26p2

- Bán kính ion: 1,26A0

- Độ âm điện (theo paoling): 2,33

- Thế điện cực tiêu chuẩn pb

E pb 02 = -0,126V

Bảng 2.3: Năng lượng ion hoá

Năng lượng ion hoá 7,42 15,03 31,93 39 69,7 84

(Nguồn: Lê Xuân Thứ, 2009)

Từ giá trị I3 đến giá trị I4 có giá trị tương đối lớn, từ giá trị I5 đến I6 có giá trị rất lớn do đó chì tồn tại ở số ôxi hóa : +2 và +4

2.4.2 Tính chất vật lý

- Chì là kim loại màu xám thẫm , khá mềm dễ bị dát mỏng

- Nhiệt dộ nóng chảy: 327,460C

- Nhiệt độ sôi: 1740C

- Khối lượng riêng: 11,34 g/cm3

- Chì và các hợp kim của nó đều độc và nguy hiểm do tính tích luỹ của nó, nên khó giải độc khi bị nhiễm độc lâu dài Chì hấp thụ tốt các tia phóng xạ

PbCl2 + 2HCl = H2 PbCl4PbSO4 + H2SO4 = Pb(HSO4)2Với axit HNO3 tương tác tương tự như những kim loại khác Khi có mặt oxy có thể tương tác với nước hoặc axit hữu cơ:

2Pb + 2H2O + O2 = 2 Pb(OH)22Pb + 6 CH3COOH + 3 O2 = 2 (CH3COO)2Pb + 10 H2O

- Tác dụng với dung dịch kiềm nóng:

Pb + 2 KOH + 2H2O = K2 [Pb(OH)4 ] + H2

2.4.4 Tác dụng sinh hóa của chì

Phần lớn người dân trong thành phố hấp thụ chì từ ăn uống 200 3.000μg/ngày, nước và không khí cung cấp thêm 10 - 15μg/ngày Tổng số chì hấp thụ này, có khoảng 200μg chì được thải ra, còn khoảng 25μg chì được giữ lại trong xương mỗi ngày (Bảng 2.2)

-Bảng2.4: Lượng chì bị hấp thụ vào cơ thể mỗi ngày

Nguồn hấp thụ Lượng chì

(μg/ngày)

Vào người (μg/ngày)

Bài tiết (μg/ngày)

trong xương)

200 Nước (dạng hoà tan hoặc phức) 15

Thực phẩm (dạng phức) 200

(Nguồn: Lê Xuân Thứ, 2009)

Tác dụng sinh hoá chủ yếu của chì là tác động của nó tới sự tổng hợp máu dẫn đến phá vỡ hồng cầu Chì ức chế một số enzim quan trọng của quá trình tổng hợp máu do sự tích luỹ của các hợp chất trung gian của quá trình trao đổi chất Hợp chất trung gian kiểu này là delta- amino levunilic axit (ALA-đehyase)

Một pha quan trọng của tổng hợp máu là sự chuyển hoá deltaamino levunilic axit thành porphobiliogen Chì ức chế ALA-dehdrase enzym 6, do đó giai đoạn tiếp theo tạo thành porphobiliogen không thể xảy ra Kết quả là phá huỷ quá trình tổng hợp hemoglobin cũng như các sắc tố hô hấp khác cần thiết trong máu như Cytochromes

Chì cũng cản trở việc sử dụng oxy và glucoza để sản sinh năng lượng cho quá trình sống Sự cản trở này có thể nhìn thấy khi nồng độ chì trong máu nằm khoảng 0,3ppm Ở các nồng độ cao hơn (> 0,3ppm) có thể gây hiện tượng thiếu máu (thiếu hemoglobin) Nếu hàm lượng chì trong máu nằm trong khoảng 0,5 - 0,8 ppm gây ra sự rối loạn chức năng của thận và phá huỷ não

Dạng tồn tại của chì trong nước là dạng có hoá trị 2 Với nồng độ các

vi sinh vật bậc thấp trong nước và nếu nồng độ đạt tới 0,5mg/lít thì kìm hãm quá trình oxy hoá amoniac thành nitrat (nitrification) Cũng như phần lớn các kim loại nặng, chì được tích tụ lại trong cơ thể thực vật sống trong nước Với các loại thực vật bậc cao, hệ số làm giàu có thể lên tới 100 lần, ở bèo có thể đạt tới trên 46000 lần Các vi sinh vật bậc thấp bị ảnh hưởng xấu ngay cả ở

nồng độ 1 - 30 μg/l (Lê Xuân Thứ, 2009)

2.4.5 Chì trong môi trường

Chì là nguyên tố phổ biến trong vỏ trái đất Chì tồn tại ở các dạng oxy hoá 0, +2 và +4, trong đó muối chì có hoá trị 2 là xuất hiện nhiều nhất và có

độ bền cao nhất Trong tự nhiên, tồn tại các loại quặng galenit (PbS), Cesurit (PbCO3) và anglesit (PbSO4)

Trong môi trường nước, độ tan là tính năng chủ yếu để xác định hợp chất chì Độ tan của chì phụ thuộc vào pH, khi pH tăng thì độ tan giảm, ngoài

ra còn phụ thuộc vào yếu tố khác như: Độ muối của nước, điều kiện oxy hoá- khử v.v…

Trong khí quyển chì tương đối giàu hơn so với các kim loại nặng khác Chì chủ yếu phân tán trong không khí là do sự đốt cháy các nhiên liệu phù hợp chất của chì làm tăng chỉ số octan thêm vào dưới dạng Pb(CH3)4 và Pb(C2H5)4 (Lê Xuân Thứ, 2009)

2.4.6 Cơ chế gây độc kim loại nặng

Kim loại nặng có tính độc đã được khẳng định từ lâu nhưng không phải tất cả chúng đều độc hại đến môi trường và sức khoẻ của con người Độ độc và không độc của kim loại nặng không chỉ phụ thuộc vào bản thân kim loại mà nó còn liên quan đến hàm lượng trong đất, trong nước và các yếu tố hoá học, vật lý cũng như sinh vật Một số các kim loại như: Pb, Cd, Hg, chúng sẽ làm mất hoạt tính của nhiều enzim khi được cơ thể hấp thu, gây nên một số căn bệnh như thiếu máu, sưng khớp Kim loại nặng tồn tại trong tự nhiên ở dạng tự do, khi ở dạng tự do thì độc tính của nó yếu hơn so với dạng

liên kết (Phan Thị Thu Hằng, 2008)

a Tính độc của Pb

Về tính chất hóa học, chì là kim loại kiềm thổ hóa trị 2, hơn các kim loại nhóm IVA của nó Đặc điểm khác nhau của Pb so với các kim loại nhóm IVB là các muối của Pb khó hòa tan ( như SO42-, halogenua, PO43-)

Chì là nguyên tố có độc tính cao đối với sức khoẻ con người Chì gây độc cho hệ thần kinh trung ương, hệ thần kinh ngoại biên, tác động lên hệ enzim có nhóm hoạt động chứa hyđro Người bị nhiễm độc chì sẽ bị rối loạn

bộ phận tạo huyết (tuỷ xương) Tuỳ theo mức độ nhiễm độc có thể gây đau bụng, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp, tai biến não, nhiễm độc nặng có thể gây tử vong Đặc tính nổi bật là sau khi xâm nhập vào cơ thể, chì ít bị đào thải

mà tích tụ theo thời gian rồi mới gây độc

- Từ nước uống chì đi vào cơ thể con người, hô hấp và thức ăn bị nhiễm chì

- Chì tích tụ ở xương, kìm hãm quá trình chuyển hoá canxi bằng cách kìm hãm sự chuyển hoá vitamin D

- Tiêu chuẩn tối đa cho phép theo WHO nồng độ chì trong nước

uống: 0,05 mg/ml (Nguyễn Thị Kiều Phương, 2010)

Xương là nơi tàng trữ tích tụ chì của cơ thể Sau đó phần chì này có thể tương tác cùng với phốt phát trong xương và thể hiện tính độc hại khi truyền vào các mô mềm của cơ thể

Chì nhiễm vào cơ thể qua da, đường tiêu hoá, hô hấp Người bị nhiễm độc chì sẽ mắc một số bệnh như thiếu máu, đau đầu sưng khớp chóng mặt

Chính vì tác hại nguy hiểm của chì đối với con người như vậy nên các nước trên thế giới đều có quy định chặt chẽ về hàm lượng chì tối đa cho

phép có trong nước mặt không vượt quá 1mg/l (Lê Xuân Thứ, 2009)

2.5 Quá trình xâm nhập kim loại nặng vào cây trồng

Hình 2.2: Độ khả dụng thực vật của các nguyên tố vi lượng

(Nguồn: Jean-Louis Morel, 1997)

Khi được trồng môi trường bị ô nhiễm, chúng trở thành mối đe doạ tiềm tàng đối với sức khoẻ con người và động vật khi chúng có tích lũy các nguyên

tố độc (thí dụ: kim loại) trong mô, như được minh hoạ một cách rất kịch tính

của bệnh Itai-Itai mà nó ảnh hưởng nông dân ăn lúa có nhiễm cadmium trong thời gian dài Thực vật trồng cũng có thể bị giảm sinh trưởng do hàm lượng cao của các nguyên tố độc trong mô, điều này làm giảm năng suất thực vật trồng và xa hơn là thiệt hại kinh tế đối với nông dân Ngược lại, khi các nguyên tố này ở mức cao trong mô thì gây độc cho thực vật nhưng khi ở mức thiếu nó làm giảm sinh khối và rối loạn sinh lý học của thực vật

Mọi thực vật đều đáp ứng đối với sự gia tăng hàm lượng nguyên tố vết trong đất Tính chất và mức độ đáp ứng là một hàm của độ mẫn cảm, cường độ phơi nhiễm (nồng độ, độ dài thời gian), và loại hoá chất Khi kim loại tích lũy trong đất, các thực vật mẫn cảm thì biến mất nhưng các loài kháng thì lại ưa thích, thí dụ như loại thực vật hút kim loại (metallophyte) Ở những nơi có chứa kim loại, các loài thực vật đã được thích nghi chịu đựng và một số có khả năng tích lũy lượng kim loại cực lớn trong mô của phần trên mặt đất

Nước, đất ô nhiễm là sự ô nhiễm của chuỗi thức ăn và độc tính thực vật Chúng liên hệ chặt chẽ với sinh khả dụng của nguyên tố độc (thí dụ: khả năng

đi vào các bậc khác nhau của chuỗi thức ăn) và chính yếu đối với độ hữu dụng thực vật Khả dụng thực vật có thể định nghĩa là số lượng của nguyên tố có thể chuyển vào mô tế bào trong mùa trồng Số lượng này được xác định bằng cách

đo lường kim loại trong mô thực vật trồng sau khi thu hoạch Độ hữu dụng thực vật được khống chế bởi một số yếu tố, bao gồm dạng hoá học của nguyên tố, thành phần nước, đất, thời tiết, và khả năng của thực vật trồng trong hút thu chuyển vị, và tích lũy kim loại Để quản lý đất ô nhiễm một cách thích hợp, con đường chuyển vị của nguyên tố vết phải được xác định (Hình

2.2) (Jean-Louis Morel, 1997)

2.6 Sự hấp thu nguyên tố vi lượng của thực vật

Độ khả dụng của các nguyên tố vi lượng đối với thực vật trồng là một hàm của hoạt độ của các ion tự do trong dung dịch trên bề mặt rễ Các nguyên

tố trong dung dịch được chuyển từ tế khổng đất đến bề mặt rễ bởi hai tiến trình chính: khuếch tán và dòng chảy (Hình 2.3a) Khuếch tán xảy ra nhằm chống lại sự chênh lệch nồng độ đối với trục rễ được tạo ra bởi sự hấp thu của các nguyên tố và sự suy giảm tiếp theo của nồng độ dung dịch đất ở giao diện giữa đất và rễ Dòng chảy được tạo ra do sự di chuyển của dung dịch đất với bề mặt

rễ là kết quả của sự thoát hơi nước ở lá Cả hai tiến trình diễn ra đồng thời nhưng ở tốc độ khác nhau tùy theo vào nồng độ dung dịch đất Ngoại trừ trong đất bị ô nhiễm nặng mà dung dịch đất có thể chứa hàm lượng cao các chất độc

hại, khuếch tán được xem là tác nhân chủ yếu của các chuyển dịch Trong các

loại đất khác (ví dụ, đất ô nhiễm, axit, hoặc đất ngập nước), nồng độ quá cao

giúp cho quá trình di chuyển của các nguyên tố vi lượng bằng dòng chảy và sự

tích lũy của chúng tại các giao diện đất-rễ Ví dụ, trong đất ngập nước, sắt và

mangan tích tụ xung quanh rễ, tạo một lớp phủ kim loại, như điều kiện oxy

hóa thúc đẩy sự kết tủa của các kim loại và có thể hạn chế khả năng hòa tan

của các ion kim loại khác trên bề mặt rễ (Jean-Louis Morel, 1997)

Hình 2.3: Số phận của các nguyên tố vi lượng trong hệ thống đất-thực

vật: (a) vận chuyển đến bề mặt rễ, (b) Số phận tại giao diện giữa đất và rễ

(Jean-Louis Morel, 1997)

2.6.1 KLN đi vào vùng tự do của rễ cây

Các ion kim loại không bị giới hạn tại bề mặt rễ cây Tại màng của

các tế bào có khả năng dễ dàng cho dung dịch xâm nhập, tại đây các ion kim

loại dương có thể khuyếch tán tự do hoặc bị bẫy vào những tế bào mang điện

âm, ion kim loại có khả năng tích lũy trong khu vực tự do của rễ cây, một số bị

bám dính chặt vào mặt tế bào rễ Chúng liên kết mạnh với các nhóm axit

cacboxylic theo thứ tự Pb > Zn, sự liên kết này đóng vai trò quan trọng cho sự

tích lũy các kim loại nặng trong rễ cây (Hồ Thị Mỹ Trang, 2005)

2.6.2 Kim loại nặng ở trong tế bào rễ

KLN nằm trong tế bào, có thể bị mất tính linh động hay tính độc trong

tế bào chất, thông qua quá trình kết hợp phức tạp với các phân tử hữu cơ hoặc

bị sa lắng xuống các khu vực giàu electron Phức chất tạo bởi các phân tử hợp

chất hữu cơ là cơ sở chiếm ưu thế có liên quan đến các KLN trong tế bào chất KLN cũng có thể được chuyển vào trạng thái tự do hoặc trong trạng thái phức

chất, đây là dạng làm cho KLN nằm ở trong tế bào rễ (Hồ Thị Mỹ Trang, 2005)

2.6.3 Sự vận chuyển KLN đến các mầm chồi

Các kim loại ở trong tế bào chất có thể được chuyển từ tế bào này sang tế bào khác thông qua con đường tổng hợp sẽ đi vào mao dẫn rễ là nguyên nhân gây ra các dòng thở Các cation tự do có thể phản ứng với các nhóm mang điện âm của thành tế bào mao dẫn rễ, đây chính là lý do cản trở sự vận chuyển của kim loại nặng hay làm quá trình trao đổi bị chậm lại Ngoài ra, các nhóm tạp phức với kim loại tự do như các acid hữu cơ, aminoacid trong mao dẫn rễ sẽ làm giảm mức độ linh động của KLN và cho phép chúng chuyển vào các mầm non Sự xuất hiện của các màng điện trái dấu với kim

loại góp phần đẩy nhanh quá trình đưa độc chất kim loại vào mầm non (Hồ Thị Mỹ Trang, 2005)

2.6.4 Sự tích lũy KLN trong các bộ phận cây

Với sự có mặt của kim loại nặng trong cây làm biến đổi các gen và làm mất linh động của kim loại trong rễ KLN tích lũy trong rễ chiếm 80-90% tổng lượng kim loại hấp thu Hầu hết các kim loại được tích lũy trong rễ cây đều ở trong gian bào và được liên kết vào các hợp chất pectin và protein của thành tế bào Ngoài ra, một số loài cây có khả năng tích lũy ở phần phía trên

của cây (Hình 2.4) (Hồ Thị Mỹ Trang, 2005)

Hình 2.4: Số phận của các nguyên tố vi lượng trong hệ thống đất-thực vật: (c)

phần rễ hiển thị symplasmic(A) và đường dẫn apoplasmic (B) của vận chuyển ion thông qua rễ, (d) Một loại hình cho sự hấp thu và chuyển đổi của các kim loại trong các tế bào rễ, và (e) sự phân bố Cd trong thực vật đậu tương (Jean-

Louis Morel, 1997)

2.7 Ảnh hưởng của KLN đến thực vật

Một nguyên tố khi được coi là thiết yếu khi nguyên tố đó được coi là thích hợp khi có sự hiện diện trong tất cả các mô sống bình thường của động vật Những triệu chứng suy nhược của cơ thể sinh vật khi các nguyên tố này giảm hoặc mất đi, sự thiếu hụt của các nguyên tố này trong cơ thể, sẽ dẫn đến biến đổi hóa sinh không hoàn hảo

Một số các KLN cần thiết cho cơ thể sinh vật nhưng lại trở nên độc hại khi nguồn dưỡng chất được cung cấp quá thừa Một KLN khi được coi là thiết yếu, khi không có sự hiện diện của kim loại đó có thể ảnh hưởng đến sinh vật không thể sinh trưởng hay sống hết vòng đời của nó Tuy nhiên, cũng kim loại

đó trở nên độc hại khi nồng độ của nó vượt mức cần thiết của cơ thể

Sự cần thiết của KLN trên được biểu diễn bằng đường cong từ điểm khởi đầu với hàm lượng thiếu hụt đến hàm lượng tối ưu Trong khoảng nồng

độ tối ưu được mô tả bằng đoạn nằm ngang, dù nồng độ kim loại tích tụ tiếp tục gia tăng, nhưng quá trình phát triển của sinh vật vẫn diễn ra bình thường, khi tăng đến một nồng độ nào đó thì khả năng sinh trưởng của sinh vật lại bắt đầu giảm gọi là khoảng nồng độ gây độc, mô tả đường cong với tốc độ lớn, đường cong kết thúc tại nồng độ cuối cùng, đó là nồng độ gây chết

Ngoài KLN thiết yếu, một số kim loại không có lợi cho quá trình phát triển của sinh vật, đều coi như không thiết yếu và được mô tả bằng biểu đồ

Dù sự có mặt của nó trong cơ thể đến một nồng độ nhất định nào đó thì vi sinh vật vẫn còn khả năng dung nạp được, nhưng nồng độ này tiếp tục tăng lên thì

tỷ lệ sinh trưởng của sinh vật giảm, gọi là nồng độ gây độc, biểu đồ cũng kết

thúc tại một điểm đó là nồng độ gây chết (Hình 2.5) (Hồ Thị Mỹ Trang, 2005)

Hình 2.5 Kim loại thiết yếu và không thiết yếu

(Nguồn:Hồ Thị Mỹ Trang, 2005)

2.7.1 Ảnh hưởng có lợi

Có một số KLN rất cần thiết cho sự phát triển bình thường của cây trồng hoặc động vật Trong một 1/3 tổng số enzyme đều có chứa kim loại Các KLN là các nguyên tố hầu như có rất ít trong nước chỉ vào cỡ vài ppm, nồng độ của chúng tuỳ thuộc vào nguồn nước, chúng thường là các kim loại nặng (Pb, Cd, Hg, …) hoặc các nguyên tố á kim (F, Cl, Se,…)

Một số trong chúng khi có nồng độ vừa phải thì không có ảnh hưởng xấu

tới người và vật nuôi thậm chí còn có tác dụng tốt (Doãn Văn Kiệt, 2010)

Thông thường, kim loại có trong phân bón đã được đưa vào nhằm gia tăng

sự phát triển và năng suất cây trồng rõ rệt mà phẩm chất các sản phẩm nông nghiệp cũng được cải thiện đồng thời khắc phục được nhiều loại bệnh của cây trồng và gia súc như bệnh: Thối củ cải đường, nhũn củ khoai tây,

nhũn xương trâu bò v.v… (Bùi Cách Tuyến và Phạm Quang Hà, 2010)

Ngoài ra các KLN này còn là tác nhân hoạt hóa không đặc thù của hàng loạt enzym đã làm tăng hoạt tính xúc tác của mỗi thành phần đó lên gấp bội Chẳng hạn hoạt tính oxy hóa khử của các hợp chất đồng tăng gấp hàng nghìn lần thậm chí gấp hàng vạn lần Cu ở trạng thái tự do trong mọi khâu của quá trình trao đổi nitơ là nhân tố chính cho sự sinh trưởng của cây trồng

2.7.2 Tác động có hại của KLN đối với cây trồng

Các kim loại có mặt trong đất nông nghiệp ở một nồng độ rất cao có thể gây ra hai vấn đề chính:

a Giảm khả năng nảy mầm, sinh trưởng và năng suất cây trồng, giảm các hoạt động có lợi của vi sinh vật đất (ví dụ: Vi khuẩn) giảm sự sống và tái sinh của động vật đất (ví dụ: Giun)

b Giảm chất lượng nông sản, thực phẩm phục vụ vật nuôi và con người

Những rắc rối đầu tiên thường gây ra là bởi ảnh hưởng của các kim loại như Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb và Zn Sau đó là Cd và As Các kim loại có mặt ở một nồng độ rất cao Cadimi và Asen có điểm bất thường là nồng độ trong cây gây độc cho con người thấp hơn nhiều nồng độ mà cây bị độc Trong khi đó đối với các kim loại khác, nồng độ độc ở cây trồng thấp hơn nồng độ đối với con người Điều này đã tạo nên khả năng là Cd và As nguy hiểm hơn đối với sức khoẻ con người so với các loại kim loại khác đã nói ở

trên (Bùi Cách Tuyến và Phạm Quang Hà, 2010)

Bảng 2.5: Tính độc hại của các nguyên tố kim loại nặng đối với sinh vật

này thường tập trung nhiều ở rễ (Hồ Thị Mỹ Trang, 2005)

2.8 Yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp thu nguyên tố vi lượng trong nước, đất của thực vật

Nói chung, sự gia tăng nồng độ các nguyên tố vi lượng trong nước, đất làm tăng sự hấp thu của rễ thực vật Thực vật hấp thu các nguyên tố vi lượng

từ các dung dịch đất nơi các ion được cân bằng với những nguyên tố này nằm trên pha rắn thông qua các phản ứng khác nhau, bao gồm cả hấp phụ, trao đổi, hữu cơ phức hợp với vô cơ, phản ứng khử oxy hóa, và sự hòa tan kết tủa Mức

độ của các phản ứng có liên quan đến khả năng hòa tan của các nguyên tố vi lượng là một hàm của các khoáng trong nước, đất (ví dụ, lớp silicat, cacbonat, oxit và hydroxit), các chất hữu cơ trong nước, đất (ví dụ, axit humic và fulvic, polysaccharides, và axit hữu cơ), pH, tiềm thế oxy hóa khử, nhiệt độ và độ ẩm Tổng hàm lượng của nguyên tố trong nước, đất không phản ánh lượng có thể được dịch chuyển cho rễ thực vật, bởi vì chỉ có một phần là khả dụng cho thực vật (Hình 2.6a) Mặt khác, số lượng các nguyên tố vi lượng trong dung dịch nước, đất là quá thấp so với số lượng thực sự được hấp thu bởi thực vật

Do đó, một tỷ lệ lớn các phần khả dụng sinh học nằm trên pha rắn Theo tính

di động của nó trong hệ thống của đất và nước, nguyên tố vi lượng trong đất

có thể được phân thành bốn phần chứa (Hình 2.6b) Hai phần đầu tiên là những ion có hiệu lực ngay lập tức, ví dụ, các ion trong dung dịch đất, và các

ion hấp phụ yếu đối với các pha rắn và có tính di động tương tự như các ion hòa tan Phần chứa thứ ba đại diện cho các ion liên kết với pha rắn, nhưng có thể hòa tan trong dung dịch, và trở nên có hiệu lực trong suốt quá trình tăng trưởng của thực vật Trong phần chứa thứ tư là nguyên tố không có hiệu lực trong suốt quá trình tăng trưởng của thực vật, được gắn kết vững chắc với các phần tử đất hoặc tích hợp trong các khoáng chất và hoặc các hợp chất hữu cơ Những nguyên tố vi lượng khả dụng sinh học trong nước, đất có mặt trong ba phần đầu tiên, và mức độ của chúng phụ thuộc chặt chẽ vào tính chất của nước, đất, vào khả năng hấp thụ các nguyên tố đó của thực vật và sự thay đổi môi trường nước, đất

Hình 2.6: Mô hình các nguyên tố vi lượng khả dụng trong đất

(Nguồn: Jean-Louis Morel, 1997)

Chương 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Nước rỉ rác ở bãi rác Bình Đức hàm lượng Pb trong nước rỉ rác và rau muống

3.2 Thời gian nghiên cứu

Từ 8/01/2011 đến 8/04/2011

3.3 Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá khả năng tích tụ của kim loại nặng (Pb) lên cây rau muống

- Dựa vào mức độ độc hại và khả năng tích lũy kim loại (Pb) trong thực vật để bước đầu tham khảo làm tiền đề cho những nghiên cứu sau

3.4 Nội dung nghiên cứu

- Thu thập số liệu thứ cấp về bãi rác và thành phần nước rỉ rác tại sở Tài nguyên môi trường An Giang

- Phân tích các chỉ tiêu KLN (Pb) của nước rỉ rác trước khi tưới rau muống và phân tích giá thể đầu vô

- Sau khi trồng, phân tích hàm lượng Pb trong thân rau muống

- Nhận xét và đánh giá khả năng tích lũy KLN trong rau muống

3.5 Phương tiện và vật liệu nghiên cứu

-3.5.2 Vật liệu nghiên cứu

a Chậu dùng thí nghiệm

Chậu sâu 20-30cm, đường kính 20-30cm, mỗi chậu cho khoảng 5kg giá thể để tạo môi trường thuận lợi cho cây phát triển và dễ di chuyển Các chậu này sau khi mua về, được bao một lớp bọc đều được rữa sạch bằng dung

dịch axit HCl loãng, rữa lại bằng nước máy để khô tự nhiên Tổng số thùng sử dụng cho thí nghiệm là 12 chậu

Đặt thùng trực tiếp trên nền xi măng được bố trí ở khuôn viên rộng, tạo điều kiện cho cây sinh trưởng bình thường, những nơi có ánh nắng mặt trời càng nhiều càng tốt

b Chuẩn bị vật liệu

 * Giá thể trơ: Phân hữu cơ như: Xơ dừa xay nhuyễn, mùn cưa, tro

trấu,… trộn chung đất với tỉ lệ 2:8

* Ngâm hạt và ủ hạt

Hạt giống được ngâm ủ trước khi gieo, ngâm trong nước ấm thời gian từ 3 - 6 giờ, sau đó ủ trong khăn giấy giữ ẩm trong tối Việc ngâm ủ hạt giống sẽ rút ngắn thời gian sinh trưởng, loại bỏ tạp chất, hạt lép, tỷ lệ nảy mầm cao và đồng đều

Khi hạt vừa nhú mầm thì cho vào chậu và đặt trên giá thể

Sau đó cho thêm một lớp giá thể lên trên, phun nước trên bề mặt

để giữ ẩm cho đến khi hạt phát triển thành cây hai lá mầm (khoảng 1 tuần)