xử lý đất ô nhiễm Asen từ công nghiệp khai khoáng, nhờ thực vật Dương xỉ

Ô nhiễm đất có từ rất lâu, nhưng ở Việt Nam, đấy lại là một lĩnh vực môi trường hoàn toàn mới mẻ và rất ít được quan tâm. Để phục hồi được tính chất như ban đầu là rất khó khăn và tốn kém, cho nên chúng em chọn đề tài “ xử lý đất ô nhiễm Asen từ công nghiệp khai khoáng, nhờ thực vật Dương xỉ” nhằm giới thiệu quy trình công nghệ sử dụng dương xỉ để xử lý đất bị ô nhiễm As. Đây là một công nghệ thân thiện với môi trường, có chi phí thấp nhưng hiệu quả cao. Có thể nói, áp dụng công nghệ này là giải pháp tốt nhất đối với điều kiện của Việt Nam hiện nay. Quy trình này có thể được chuyển giao cho các địa phương có hoạt động khai thác và chế biến quặng.

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Đất tài nguyên thiên nhiên vô quý giá có vai trò quan trọng sinh vật nói chung người nói riêng Đất cung cấp chỗ ở, nguồn thức ăn tiếp nhận đầu Con người ngày phát triển, đòi hỏi nguồn tài nguyên từ đất mẹ nhiều, mà công nghiệp khai khoáng ngày phát triển Bên cạnh phát triển việc môi trường đất ngày suy thoái ô nhiễm nhiều yếu tố, đáng ý ô nhiễm kim loại nặng Ô nhiễm đất có từ lâu, Việt Nam, lại lĩnh vực môi trường hoàn toàn mẻ quan tâm Để phục hồi tính chất ban đầu khó khăn tốn kém, chúng em chọn đề tài “ xử lý đất ô nhiễm Asen từ công nghiệp khai khoáng, nhờ thực vật- Dương xỉ” nhằm giới thiệu quy trình công nghệ sử dụng dương xỉ để xử lý đất bị ô nhiễm As Đây công nghệ thân thiện với môi trường, có chi phí thấp hiệu cao Có thể nói, áp dụng công nghệ giải pháp tốt điều kiện Việt Nam Quy trình chuyển giao cho địa phương có hoạt động khai thác chế biến quặng Do kinh nghiệm thực tế chưa có tài liệu hạn chế tiểu luận nhiều thiếu sót, mong cô giúp đỡ để chúng em hiểu rõ vấn đề này! I Lý chọn đề tài Giới thiệu ngành công nghiệp khai khoáng Việt Nam Việt Nam có nguồn tài nguyên khoáng sản tương đối phong phú đa dạng chủng loại gồm nhóm khoáng sản nhiên liệu (dầu khí, than); nhóm khoáng sản sắt hợp kim sắt (sắt, cromít, titan, mangan); nhóm khoáng sản kim loại màu (bôxit, thiếc, đồng, chì-kẽm, antimon, molipden); nhóm khoáng sản quý (vàng, đá quý); nhóm khoáng sản hoá chất công nghiệp (Apatít, cao lanh, cát thuỷ tinh); nhóm khoáng sản vật liệu xây dựng (đá vôi xi măng, đá xây dựng, đá ốp lát)… Công nghiệp khai khoáng Việt Nam bắt đầu hình thành từ cuối kỷ 19 Pháp khởi xướng, từ năm 1955, Việt Nam tiếp quản, trì phát triển sở khai thác, chế biến khoáng sản Đến nay, tiến hành điều tra bản, thăm dò phát 5.000 điểm khoáng mỏ Có thể nói, công nghiệp khai khoáng nghành công nghiệp nặng quan tâm phát triển mạnh mẽ Hiện trạng ô nhiễm công nghiệp khai khoáng Hiện nay, công nghệ khai khoáng cũ, chủ yếu áp dụng hai phương pháp khai thác lộ thiên khai thác hầm lò Trong đó, trình độ công nghệ khai thác hầm lò Việt Nam chậm so với nước có công nghiệp phát triển vài thập niên Có thể nói, nguyên nhân lớn dẫn đến việc môi trường bị ảnh hưởng nặng nề khu vực khai khoáng công nghệ lạc hậu dẫn đến hủy hoại môi trường như: khai thác khoáng sản làm đất, rừng, ô nhiễm nước, ô nhiễm bụi, khí độc, lãng phí tài nguyên Vận chuyển, chế biến khoáng sản gây ô nhiễm bụi, khí, nước chất thải rắn Sử dụng khoáng sản gây ô nhiễm không khí (SO2, bụi, khí độc ), ô nhiễm nước, chất thải rắn… Nhưng nghiêm trọng quan tâm ô nhiễm đất kim loại nặng Bề mặt hạt đất quặng có khả hấp phụ cation kim loại nặng như: Fe, Asen Đặc biệt Asen, As tồn ba dạng có tính kim loại asen với cấu trúc tinh thể khác tìm thấy tự nhiên (các khoáng vật asen sensu stricto asenolamprit parasenolamprit), nói chung hay tồn dạng hợp chất asenua asenat tồn đất dạng khoáng vật As4S4, As2S3, As2O3… Hàm lượng As theo kết quan trắc tài nguyên môi trường nằm mức đáng lo ngại nhiều vùng khai thác khoáng sản giới Việt Nam Chúng vốn nằm sâu lòng đất không linh động, tác động đến môi trường người Tuy nhiên, sau trình khai khoáng chúng đưa lên mặt đất không quan tâm xử lý sau đó, dẫn đến hậu khôn lường sau vào nguồn nước, không khí chuỗi thức ăn Và việc xử lý chúng trở thành không dễ dàng vô tốn Bài tiểu luận giới thiệu phương pháp phục hồi đất nhiễm Asen phương pháp sinh học- sử dụng thực vật hấp thụ Asen- Dương xỉ II Tổng quan Asen đất ô nhiễm asen Tổng quan Asen As kim nhóm V-A có khối lượng phân tử 74,9, có nhiều dạng thù hình: màu vàng (phân tử phi kim) vài dạng màu đen xám (á kim) Tỷ trọng riêng dạng màu vàng 1,97 g/cm³; dạng 'asen xám' hình hộp mặt thoi nặng nhiều với tỷ trọng riêng 5,73 g/cm³; dạng kim khác có tỷ trọng tương tự.Tuy vậy, xem KLN nhà độc tố học cho rằng, KLN kim loại kim có liên quan đến vấn đề ô nhiễm môi trường có độc tính cao thể sống Cd, Cu, Cr, Hg, Ni, Pb, Zn, As, Asen tính chất hóa học giống với nguyên tố đứng phốtpho Sự tương tự lớn đến mức asen thay phần cho phốtpho phản ứng hóa sinh học gây ngộ độc Tuy nhiên, liều thấp mức gây ngộ độc hợp chất asen hòa tan lại đóng vai trò chất kích thích phổ biến với liều nhỏ loại thuốc chữa bệnh cho người vào kỷ 18 Cơ chế gây độc As gây độc với mức từ vài µg đến mg/l tùy thuộc vào loài sinh vật mức độ tác động Cơ chế gây độc Asen phá vỡ việc sản xuất ATP Ở cấp độ chu trình axít citric, asen ức chế pyruvat dehydrogenaza cách cạnh tranh với phốtphat tháo bỏ phốtphorylat hóa ôxi hóa, ức chế trình khử NAD+ có liên quan tới lượng, hô hấp ti thể tổng hợp ATP Sản sinh perôxít hiđrô tăng lên, điều tạo thành dạng ôxy hoạt hóa sức căng ôxi hóa Các can thiệp trao đổi chất dẫn tới chết từ hội chứng rối loạn chức đa quan Khám nghiệm tử thi phát màng nhầy màu đỏ gạch, xuất huyết nghiêm trọng Mặc dù asen gây ngộ độc có vai trò chất bảo vệ Khi tác động, As gây chết, ức chế sinh trưởng Đối với thực vật, As ảnh hưởng đến trình quang hợp, hoa, kết quả,… Ở khu vực bị nhiễm độc As thường có sinh vật sống được, vậy, sử dụng sinh vật sinh vật thị Đất ô nhiễm Asen Sự nhiễm bẩn đất bị ô nhiễm kim loại không xảy trình khai khoáng mà tồn sau mỏ ngừng hoạt động nhiều năm Theo kết phân tích đất trồng khu vực mỏ thiếc Sơn Dương (Tuyên Quang) có hàm lượng As 642mg/kg quy chuẩn Việt Nam cho đất dân sinh 12 mg/kg (QCVN 03: 2008) Kết nghiên cứu hàm lượng KLN số vùng khai thác mỏ đặc trưng Việt Nam cho rằng, hàm lượng As hầu hết mẫu đất trầm tích mỏ nghiên cứu vượt QCVN 03:2008 cho đất dân sinh nhiều lần Sau trình khai khoáng, Asen đưa lên bề mặt đất, qua trình tự nhiên học, As theo nước mưa, nước rửa vào nguồn nước mặt đến chuỗi thức ăn Hoặc sa lắng trở lại đất, ngấm vào nguồn nước ngầm, gây ô nhiễm nước ngầm tạo trầm tích III Phương pháp xử lý Mục tiêu Nhiều người dân sinh sống quanh khu vực khai khoáng nhận xét rằng, sau trình khai thác mỏ thường để lại dạng địa hình có tiềm gây sạt lở cao, làm ô nhiễm môi trường, gây nguy hiểm cho người, súc vật, động vật hoang dã khu vực sau khai thác Tại địa điểm này, hầu hết người ta chưa có biện pháp để phục hồi lại bề mặt chất lượng đất khu vực sau lấy số lượng lớn khoáng sản Nghĩa là, hầu hết việc khai khoáng dừng lại công việc tìm lấy khoáng sản chưa trọng đến việc phục hồi môi trường đất đai sinh thái thời kỳ hậu khai khoáng khiến lo ngại vùng đất biến thành “khu vực chết” hệ sinh vật khó sinh sống được, sau môi trường bị biến đổi nặng nề Để xử lý đất ô nhiễm có nhiều cách: hóa học, vật lý kết hợp hai, nhiên, phương pháp tốn hiệu xử lý không cao Vì vậy, giải vấn đề gặp nhiều khó khăn Hiện nay, công nghệ sử dụng thực vật đánh giá thích hợp cho xử lý ô nhiễm kim loại nặng (KLN) đất giá thành thấp, vận hành đơn giản thân thiện với môi trường Các nhà khoa học phát số nhóm thực vật có khả tích luỹ nhiều KLN thể gọi siêu tích luỹ Sau tuyển chọn, nhà khoa học thực nghiên cứu sâu loài thực vật triển vọng cho xử lý ô nhiễm As, Pb, Cd Zn đất 02 vùng khai thác mỏ lựa chọn mỏ thiếc Núi Pháo, Đại Từ mỏ chì, kẽm làng Hích, Đồng Hỷ Trong loài thực vật này, có loài thực vật địa, thu khu vực khai thác mỏ (Dương xỉ Pteris vittata, Dương xỉ Pityrogramma calomelanos cỏ Mần trầu Eleusine indica); 02 loài thực vật triển vọng thu thập vùng ô nhiễm kim loại nặng nghiên cứu Việt Nam (Ngổ dại cỏ Voi lai) 02 loài mà giới sử dụng nhiều cho xử lý ô nhiễm kim loại nặng (cỏ Vetiver Cải xanh) Ngổ dại Cỏ Voi lai Cải xanh Kết nghiên cứu cho thấy, dương xỉ, cỏ mần trầu, cải xanh, nghể nước… thích hợp với việc “giải cứu” đất ô nhiễm kim loại nặng Tổng quan dương xỉ Hai loài dương xỉ P.calomelanos - loài địa mọc xã Hà Thượng (Đại Từ, Thái Nguyên) loài dương xỉ P.vittata mọc khu mỏ chì - kẽm làng Hích xã Tân Long (Đồng Hỷ, Thái Nguyên) loài siêu tích lũy As Pteris vittata loài thực vật có mạch họ Pteridaceae Loài L miêu tả khoa học năm 1753 Pityrogramma calomelanos loài thực vật có mạch họ Adiantaceae Loài miêu tả khoa học năm 1833 Nhờ trợ giúp dương xỉ, As tách khỏi môi trường đất, As bị tích tụ thân, Quá trình hút thu kim loại nặng thực vật Các yếu tố ảnh hưởng khả hấp thu sinh trưởng dương xỉ Sự sinh trưởng tích lũy Asen Dương xỉ chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố Đầu tiên phải kể đến tác động dạng phân bón vô hữu cơ, công thức bổ sung hỗn hợp vô hữu theo tỉ lệ khác hiệu loại bỏ As so với công thức bổ sung có phân vô hữu Kế đến, hiệu loại bỏ As khỏi đất hai loại pH khác khác P vittata thích hợp với điều kiện pH từ trung tính đến kiềm nên khả loại bỏ As khoảng pH cao Còn loài P calomelanos sống điều kiện pH khác từ axit đến kiềm hiệu loại bỏ As tốt môi trường đất chua Nhìn chung, pH trung tính phù hợp cho hai loài dương xỉ xử lý ô nhiễm As đất Bên cạnh hai yếu tố trên, khả hấp thụ Asen Dương xỉ bị tác động EDTA EDTA chất tạo phức thường sử dụng để cô lập ion kim loại có hóa trị II III tất phức ion kim loại phi kim với EDTA tan tốt dung dịch EDTA bổ sung từ 1-3 mmol/kg công thức tốt để làm tăng khả hòa tan As đất lượng phù hợp cho hấp thu cao Cd, Pb Zn 10 -Nghiên cứu khả tích lũy As theo thời gian loài dương xỉ chọn lọc: Bảng Lượng As dương xỉ tách khỏi đất Thời gian tháng tháng tháng tháng Sinh khối khô thân, (g) 0,3±0,1 0,8±0,1 3,9±0,5 4,8±0,6 Peteris vittata Lượng As tích lũy thân, (mg/kg) 662,7±59,1 2100,4±127,9 2520,5±113,7 3151±116,2 Pityrogramma calomelanos Lượng Sinh Lượng As tích Lượng As khối lũy thân, As tách khô (mg/kg) tách khỏi thân, khỏi đất (g) đất (mg) (mg) 0,2 0,8±0,1 152,9±110,5 1,2 1,7 2,9±0,5 2269,8±184,2 6,6 9,8 3,5±0,5 3582,6±123,6 12,5 15,1 3,1±0,7 3756,6±157,5 11,7 Kết thu từ bảng cho thấy, trồng đồng thời hai loài dương xỉ trình xử lý nên thu hoạch khoảng từ tháng thứ đến tháng thứ Do từ tháng thứ 3, hai loại loại bỏ lượng As lớn nhiều so với tháng thứ Ở tháng thứ thứ 4, P.vittata loại bỏ lượng As khỏi đất tương ứng 9,8 15,1 mg, P.calomelanos loại bỏ tương ứng 12,5 11,7 mg As khỏi đất Bảng Hiệu loại bỏ As khỏi đất nhờ dương xỉ thí nghiệm ảnh hưởng pH Chỉ số pH đất Peteris vittata Pityrogramma calomelanos Sinh Lượng As Lượng Sinh Lượng As Lượng khối khô tích lũy As tách khối khô tích lũy As tách thân, thân, khỏi thân, thân, khỏi (g) (mg/kg) đất (mg) (g) (mg/kg) đất (mg) 5,1 3,9±0,5 11 2800,4±6 10,9 2768,1±41, 2078±54, 7,2 5±0,7 13,8 3,6±0,5 7,5 2087±69, 9,0 4,13±0,7 2248,9±75 9,3 3,01±0,4 6,3 Nhìn chung, pH trung tính phù hợp cho hai loài dương xỉ xử lý ô nhiễm As đất Hiệu loại bỏ As P.vittata P.calomelanos đạt tương ứng 13,8 7,5 mg pH 7,2 Tuy nhiên với đất ô nhiễm có tính kiềm sử dụng P.vittata có tính axit sử dụng P.calomelanos để xử lý As tối ưu Mô hình xử lý Trong năm đầu, bước cải tạo đất tiến hành nhằm mục đích tạo điều kiện tốt để hai loài dương xỉ phát triển đạt hiệu xử lý ô nhiễm As cao Phân NPK, phân hữu vi sinh vôi bột bón vào đất thí nghiệm với mục đích làm tăng hàm lượng dinh dưỡng cải tạo pH đất Trồng mồi cải tạo đất điền cốt khí Cây điền 12 Cây cốt khí Để làm tăng hiệu xử lý ô nhiễm As đất hai loài dương xỉ chọn lọc ứng dụng số chủng nấm cộng sinh mycorrhiza 13 Nấm cộng sinh mycorrhiza áp dụng số mục đích khác Sự xâm nhiễm nấm AMF vào rễ dương xỉ đánh giá thông qua mật độ nấm mẫu rễ Khi nhiễm nấm rễ cộng sinh AMF vào rễ dương xỉ sinh khối chúng nhìn chung tăng so với không bổ sung nấm Sinh khối P.vittata tăng 30,7% sinh khối loài P.calomelanos tăng 40,2% so với đối chứng không nhiễm nấm rễ cộng sinh (AMF) Nấm rễ cộng sinh (AMF) khả giúp sinh trưởng mạnh giúp tăng tích lũy As Nhiễm nấm rễ cộng sinh AMF cho loài dương xỉ P.vittata P.calomelanos có hiệu giúp cho phát triển, tăng sinh 14 khối từ 30,7 – 40,2%, tăng lượng As tích lũy từ 115,5 – 118,5% so với không nhiễm AMF Quy trình xử lý đất sơ trình bày theo sơ đồ khối sau: Xác định hàm lượng, thành phần đất Cải tạo đất: thay đổi pH, độ xốp, bổ sung phân bón, điều chỉnh hàm lượng As dễ tiêu (P.vittata [...]... thành phần đất Cải tạo đất: thay đổi pH, độ xốp, bổ sung phân bón, điều chỉnh hàm lượng As dễ tiêu (P.vittata ... lĩnh vực môi trường hoàn toàn mẻ quan tâm Để phục hồi tính chất ban đầu khó khăn tốn kém, chúng em chọn đề tài “ xử lý đất ô nhiễm Asen từ công nghiệp khai khoáng, nhờ thực vật- Dương xỉ nhằm... nói, công nghiệp khai khoáng nghành công nghiệp nặng quan tâm phát triển mạnh mẽ Hiện trạng ô nhiễm công nghiệp khai khoáng Hiện nay, công nghệ khai khoáng cũ, chủ yếu áp dụng hai phương pháp khai. .. nguyên từ đất mẹ nhiều, mà công nghiệp khai khoáng ngày phát triển Bên cạnh phát triển việc môi trường đất ngày suy thoái ô nhiễm nhiều yếu tố, đáng ý ô nhiễm kim loại nặng Ô nhiễm đất có từ lâu,