NGHIÊN cứu KHẢ NĂNG hấp THỤ CADIMI TRONG đất của cây RAU dệu (ALTERNANTHERA PHILOXEROIDES )

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯƠNG HÀ NỘIKHOA MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2012 - 2013 TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯƠNG HÀ NỘI

KHOA MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

NĂM HỌC 2012 - 2013

TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ CADIMI

TRONG ĐẤT CỦA CÂY RAU DỆU

(ALTERNANTHERA PHILOXEROIDES)

Thuộc nhóm nghành khoa học: Môi Trường

HÀ NỘI, THÁNG 5 NĂM 2013

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯƠNG HÀ NỘI

KHOA MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

NĂM HỌC 2012 - 2013

TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ CADIMI

TRONG ĐẤT CỦA CÂY RAU DỆU

(ALTERNANTHERA PHILOXEROIDES )

Thuộc nhóm ngành khoa học: Môi trường

Người hướng dẫn: TS Lê Thị Trinh

Sinh viên thực hiện: Đàm Văn Cường

Nguyễn Thị VânTrần Văn MạnhĐặng Thị NụNguyễn Tuấn Du

HÀ NỘI, THÁNG 5 NĂM 2013

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Một số loài thực vật có khả năng tích lũy KLN cao

Bảng 1.2: Một số loài thực vật cho sinh khối nhanh có thể sử dụng để xử lý KLN trongđất

Bảng 1.3: Giới hạn hàm lượng tổng số của một số KLN trong một số loại đất

Bảng 2.1: Hàm lượng Cd ban đầu trong các mẫu nghiên cứu và so sánh với QCVN

03 : 2008/BTNMT

Bảng 3.1: Thời gian lấy mẫu và các số liệu từ kết quả đo

Bảng 3.2: Hàm lượng Cd và tỉ lệ phần trăm Cd giảm trong đất ở các thí nghiệm

Bảng 3.3: Hàm lượng Cd trong cây các thí nghiệm

Hình 2.4: Sơ đồ xử lý mẫu rau

Hình 2.6: Một số thông số của thiết bị đo

Hình 2.7: Một số thiết bị và dụng cụ

Hình 2.8: Đồ thị phương trình đường chuẩn

Hình 3.1: Đồ thị biến thiên hàm lượng Cd trong đất ở các thí nghiệm

Hình 3.2: Đồ thị biến thiên hàm lượng Cd trong cây ở các thí nghiệm

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài:“ Nghiên cứu khả năng hấp thụ Cadimi trong đất của cây rau Dệu

( Alternanthera philoxeroides )”

- Sinh viên thực hiện:

- Lớp: CD10KM3 Khoa: Môi Trường

Năm thứ: 2 Số năm đào tạo: 3

- Người hướng dẫn: TS Lê Thị Trinh

2 Mục tiêu đề tài:

2.1.Mục tiêu chung

- Nghiên cứu khả năng hấp thụ Cadimi trong đất của cây rau Dệu

2.2 Mục tiêu cụ thể:

- Khảo sát khả năng xử lý kim loại nặng của cây rau Dệu, làm cơ sở cho các nghiên

cứu và áp dụng khi sử dụng đất bị ô nhiễm Cadimi

- Áp dụng các kiến thức đã học vào thực tế; làm quen với nghiên cứu khóa học và công nghệ ứng dụng

3 Tính mới và sáng tạo:

Đề tài đã nghiên cứu, đánh giá được khả năng hấp thụ kim loại Cadimi trong đất củacây rau Dệu (Alternanthera philoxeroides) ở các loại đất có nồng độ ô nhiễm khácnhau

4 Kết quả nghiên cứu:

Cây rau Dệu có khả năng hấp thụ Cadimi trong đất tốt ở các nồng độ lớn hơn giới hạncho phép của QCVN 03 : 2008/BTNMT cho đất dân sinh gấp 4 lần, 16 lần và 32 lần

5 Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng và khả năng áp dụng của đề tài:

6 Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp

chí nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có):

Ngày 20 tháng 05 năm 2013

Sinh viên chịu trách nhiệm chính

thực hiện đề tài

(ký, họ và tên)

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực

hiện đề tài (phần này do người hướng dẫn ghi):

Các sinh viên có tinh thần học hỏi, chăm chỉ trong quá trình thực hiện đề tài, thực hiệnđúng tiến độ theo nội dung đặt ra Đề tài đã bước đầu đánh giá được khả năng hấp thụkim loại Cadimi trong đất của cây rau Dệu (Alternanthera philoxeroides) ở các loại đất

có nồng độ ô nhiễm khác nhau Kết quả thu được của đề tài đạt yêu cầu và mục tiêuđặt ra

THÔNG TiN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN:

Họ và tên: Đàm Văn Cường

Sinh ngày: 20 tháng 09 năm 1991

Nơi sinh: Thiệu Hóa – Thanh Hóa

Lớp: CD10KM3 Khóa: 2011 - 2014

Khoa: Môi Trường

Địa chỉ liên hệ:

Điện thoại: 0982.049.120 Email: damcuong.sc@gmail.com

II QUÁ TRÌNH HỌC TẬP (kê khai thành tích của sinh viên từ năm thứ 1 đến năm

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu để hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học sinh

viên trên nhóm sinh viên mạnh dạn xin được thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu khả năng

hấp thụ Cadimi trong đất của cây rau Dệu (Alternanthera philoxeroides)” chúng em

đã học hỏi được rất nhiều kiến thức trong thực tế, thúc đẩy bản thân tự tìm tòi nghiêncứu tài liệu trau dồi kiến thức cho bản thân, rèn luyện cho mình ý thức tự giác trongkhi học tập cũng như trong thực tế, thêm yêu nghề và định hướng tương lai cho bảnthân

Để có được kết quả nghiên cứu như thế này, chúng em xin được gửi lời cám ơnchân thành đến Phòng Khoa học Công nghệ và Hợp tác Quốc tế, Khoa Môi Trường,Trường Đại học Tài nguyên Môi trường đã tạo điều kiện cho chúng em được thực hiện

đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên ngay từ khi đang còn ngồi trên ghế nhà trường

Chúng em xin được trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo Khoa Môi trường đãgiúp đỡ, tạo điều kiện cơ sở vật chất để chúng em thực hiện đề tài này Qua đây emcũng xin được gửi làm cám ơn chân thành tới thầy Nguyễn Thành Trung – Cán bộphòng thí nghiệm Khoa Môi trường, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường HàNội đã giúp chúng em trong quá trình phân tích mẫu Đặc biệt chúng em xin bày tỏ lời

cảm ơn sâu sắc đến TS Lê Thị Trinh, Khoa Môi Trường, Trường Đại học Tài nguyên

và Môi trường Hà Nội người đã tận tình hướng dẫn chúng em trong quá trình thựchiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn sự quan tâm, góp ý của các thầy, cô, các bạn bè đểchúng tôi hoàn thiện đề tài được tốt hơn

Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2013

Đại diện nhóm đề tài

Đàm Văn Cường

MỞ ĐẦU

1 Tổng quan tình hình nghiên cứu và lí do chọn đề tài

Trong những năm gần đây khi thế giới đang trên đường phát triển mức toàn cầuhóa thì đã kéo theo một vấn đề vô cùng cấp thiết đó là ô nhiễm môi trường Tốc độ ônhiễm môi trường ngày càng nhanh, mức độ ngày càng trầm trọng ảnh hưởng lớn đến

hệ sinh thái toàn cầu

Môi trường đất là nơi diễn ra hoạt động sống của con người và các sinh vật, vậy

mà hiện nay môi trường đất đang bị ô nhiễm rất nghiêm trọng có nhiều nguyên nhângây nên ô nhiễm môi trường đất, trong đó ô nhiễm do kim loại nặng là một trongnhững những nguyên chính và một trong những nhân tố hàng đầu là do ô nhiễmCadimi

Cadimi là nguyên tố hóa học trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố, có

ký hiệu là Cd và số nguyên tử bằng 48 Trong vỏ trái đất Cadimi thường tồn tại dướidạng khoáng vật như Grinolit (CadimiS), trong quặng Blende kẽm và Cadimi có chứkhoảng 3% Cadimi nguồn gốc tự nhiên là hỗn hợp của 6 đồng vị ổn định, trong đó cóđộng vị 112Cd (24,07%) và 114Cd (28,86%) chiếm hàm lượng lớn.[5]

Cadimi là kim loại chuyển tiếp, tương đối hiếm, mềm, dẻo dễ uốn, màu trắng ánhxanh…thường tồn tại trong các quặng kẽm và được sử dụng chủ yếu trong các loạipin Cadimi có nhiều trong phế thải điện tử Cadimi và các dung dịch, các hợp chất của

nó là những chất cực độc, thậm chí chỉ với nồng độ thấp, chúng sẽ tích lũy và gây hạicho cơ thể Các nhà khoa học cho biết, khi Cadimi xâm nhập vào cơ thể người là tácnhân gây nên các bệnh: loãng sương, thiếu máu, suy gan thận, gây nhiều loại ung thưnhư: ung thư tuyến tiền liệt, ung thư phổi đối với phụ nữ có thai làm tăng nguy cơ dịdạng cho thai nhi Khi đất trồng bị nhiễm Cadimi sẽ gây vàng lá và thối thân cây Cóthể nói mức độ ô nhiễm và mức độ độc hại của Cadimi đã đến mức báo động, sứckhỏe con người và sự tồn tại của nhiều sinh vật đang bị đe dọa

Trong những năm gần đây, việc sử dụng các kỹ thuật và các công cụ phân tíchhiện đại trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm làm giảm mức độ ônhiễm kim loại nặng trong đất và trong trầm tích.Ở nước ta, đã có một số công trìnhnghiên cứu bước đầu phân tích được dạng tồn tại của KLN trong đất và thu hút đượcnhiều sự quan tâm

Hiện nay, có rất nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng để xử lý ô nhiễmkim loại nặng nói chung và Cadimi nói riêng trong đất Trong khi các phương pháptruyền thống như 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, chôn lấp,…cho thấy khá hiệuquả nhưng giá thành lại cao và khó áp dụng, thì gần đây, phương pháp sinh học – sửdụng thực vật để hấp thụ kim loại nặng trong đất được xem như một công nghệ triểnvọng đặc biệt bởi tính ưu việt của nó như hiệu quả, chi phí đầu tư thấp, dễ vận hành,

dễ áp dụng, an toàn và thân thiện với môi trường.[10]

Đã có một số nghiên cứu tổng quan ở trong và ngoài nước về các loại thực vật

có khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm trong đất, cho thấy thấy cây rau Dệu

(Alternanthera philoxeroides) là một trong rất nhiều loài thực vật có khả năng hấp thụ

kim loại nặng trong đất bị ô nhiễm Mặt khác đây là một cây thân thảo rất dễ trồng,mọc quanh năm, phổ biến ở rất nhiểu nơi trên thế giới và ở nước ta, đặc biệt là vùngđất ẩm ướt, và không hề có dấu hiệu xâm hại như một số loài cây khác Vì những lí do

trên nhóm sinh viên mạnh dạn xin được thực hiện đề tài “ Nghiên cứu khả năng hấp

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Bước đầu chứng minh khả năng xử lý kim loại năng của cây rau Dệu, làm cơ sở cho

các nghiên cứu áp dụng sử dụng đất bị ô nhiễm Cadimi trong quy mô hộ gia đình vàcác làng nghề

3 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp luận (Cách tiếp cận)

+ Tìm hiểu thông tin dữ liệu thông qua tài liệu+ Làm thí nghiệm tại phòng thực hành của trường

- Các phương pháp nghiên cứu

+ Thu thập các thông tin dữ liệu qua việc tìm hiểu tài liệu liênquan và qua thực tế

+ Phương pháp lấy mẫu đất, thực vật

+ Phân tích định tính và định lượng Cadimi trong PTN bằng AAS.+ Xử lý kết quả phân tích

4 Địa điểm, thời gian và đối tượng nghiên cứu

- Địa điểm nghiên cứu: phòng thí nghiệm trường Đại học Tài nguyên và Môi trường

Hà Nội

- Thời gian nghiên cứu: Nghiên cứu từ tháng 1/2013 – tháng 4/2013

- Đối tượng nghiên cứu:

CHƯƠNG 1: TỒNG QUAN 1.1 Công nghệ xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng bằng thực vật

1.1.1 Giới thiệu về công nghệ xử lý ô nhiễm đất

Hiện nay, vấn đề ô nhiễm KLN trong đất đang diễn ra phổ biến ở nhiều nơi trênthế giới Làm sạch đất ô nhiễm là quá trình đòi hỏi công nghệ phức tạp và vốn đầu tưcao Có rất nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng để xử lý KLN trong đất.Người ta thường sử dụng các phương pháp truyền thống, cổ điển như: đào và đốt chất

ô nhiễm, hoặc bơm nước lên và xử lý trên bề mặt, rửa đất, cố định các chất ô nhiễmbằng hóa học hoặc vật lý, xử lý nhiệt, trao đổi ion, oxi hóa-khử các chất ô nhiễm, đàođất bị ô nhiễm để chuyển đi đến những nơi chôn lấp thích hợp… Hầu hết, các phươngpháp này đều rất tốn kém về kinh phí, giới hạn về kỹ thuật và hạn chế về diện tích.[9]

Do đó, cần pháp triển các kỹ thuật làm sạch môi trường mới Phân hủy sinh học

là một trong các kỹ thuật như vậy Phương pháp này sử dụng các vi sinh vật sống,thường là vi sinh vật, thực vật, và sản phẩm sinh ra từ chúng hoặc kết hợp các yếu tốtrên để phân hủy, khử độc hay cô lập các chất độc trong môi trường Phương pháp này

đã được ngiên cứu từ những năm 1940 và thành tựu công nghệ phân hủy sinh học xử

lý ô nhiễm đầu xuất hiện đẩu tiên vào năm 1967 Phân hủy sinh học thích hợp trong xử

lý đất, cặn, nước hoặc ngay cả không khí, dựa trên hoạt tính enzyme to lớn của sinhvật sống, thường là sinh vật để xúc tác quá trình phân hủy các chất độc hoặc chuyểnchúng thành dạng ít độc hơn Ưu điểm của phương pháp là chi phí thấp nhưng chỉ cóhiệu quả đối với một số vùng và cũng có thể không thu được hiệu quả như mongmuốn

1.1.2 Công nghệ xử lý kim loại nặng trong đất bằng thực vật

Trong những năm gần đây, nhờ những hiểu biết về cơ chế hấp thụ, chuyển hoá,chống chịu và loại bỏ kim loại nặng của một số loài thực vật, người ta đã bắt đầu chú ýđến khả năng sử dụng thực vật để xử lý môi trường như một công nghệ môi trường đặcbiệt và rất thân thiện với môi trường Khả năng làm sạch môi trường của thực vật đãđược biết từ thế kỷ XVIII bằng các thí nghiệm của Joseph Priestley, AntoineLavoissier, Karl Scheele và Jan Ingenhousz Tuy nhiên, mãi đến những năm 1990phương pháp này mới được nhắc đến như một loại công nghệ mới dùng đề xử lý môitrường đất và nước bị ô nhiễm bởi các kim loại, các hợp chất hữu cơ, thuốc súng vàcác chất phóng xạ

Kỹ thuật này ngày càng phát triển nhờ tính hiệu quả, chi phí đầu tư thấp an toàn

và thân thiện với môi trường Chiến lược mới trong giải quyết ô nhiễm đất do KLNtheo hướng sinh học bởi thực vật chiết tách (phytoextraction) hoặc tích lũy

(phytoaccumulation) với các loài thực vật siêu hấp thụ (hyperaccumulator) đã dẫn đếnphong trào quan tâm đến những loài thực vật có khả năng siêu hấp thụ (Haag-Kerner,1999; McGrath et al , 1993; Robinson et al, 1997) Thực vật có khả năng hấp thụ và dichuyển kim loại từ đất và những phần bên trên mặt đất của cây, sau đó có thể thuhoạch dễ dàng (Garbisu et al, 2001) Khi thực vật có khả năng hấp thụ vào rễ, rễ có thểlàm tránh chất ô nhiễm do xói mòn và thoái hóa, hoặc chúng có thể chuyển dạng hoạtđộng hoặc rễ biến đổi sang dạng ổn định (Xinde-Cao et al, 2002; Krzaklewski et al,Templeton et al, 2003) Thực vật có thể hấp thụ ô nhiễm từ đất và sự trao đổi trong cây

sẽ chuyển chúng thành những hợp chất dễ bay hơi.[9][17]

Thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các ion kimloại trong môi trường Trong thực tế, công nghệ xử lý ô nhiễm bằng thực vật có đặcđiểm cơ bản như: dễ trồng, có khả năng vận chuyển các chất ô nhiễm từ đất lên thânnhanh, chống chịu được với nồng độ các chất ô nhiễm cao và cho sinh khối nhanh.Tuy nhiên, hầu hết các loài thực vật có khả năng tích luỹ KLN cao là những loài pháttriển chậm và có sinh khối thấp, trong khi các thực vật cho sinh khối nhanh thường rấtnhạy cảm với môi trường có nồng độ kim loại cao Tuy nhiên, vẫn có một số loài thựcvật không chỉ có khả năng sống được trong môi trường bị ô nhiễm bởi các kim loạiđộc hại mà còn có khả năng hấp thụ và tích các kim loại này trong các bộ phận củacây, sau đó được loại bỏ qua lá khô, rữa trôi qua biểu bì, bị đốt cháy hoặc đơn thuần làphản ứng tự nhiên của cơ thể thực vật.[10]

Xử lý KLN trong đất bằng thực vật có thể thực hiện bằng nhiều phương phápkhác nhau phụ thuộc vào từng cơ chế loại bỏ các KLN như:

- Phương pháp làm giảm nồng độ kim loại trong đất bằng cách trồng các loàithực vật có khả năng tích luỹ kim loại cao trong thân Các loài thực vật này phải kếthợp được 2 yếu tố là có thể tích luỹ kim loại trong thân và cho sinh khối cao Có rấtnhiều loài đáp ứng được điều kiện thứ nhất, nhưng không đáp ứng được điều kiện thứhai Vì vậy, các loài có khả năng tích luỹ thấp nhưng cho sinh khối cao cũng rất cầnthiết Khi thu hoạch các loài thực vật này thì các chất ô nhiễm cũng được loại bỏ rakhỏi đất và các kim loại quý hiếm như Ni, Tl, Au, có thể được chiết tách ra khỏi cây

- Phương pháp sử dụng thực vật để cố định kim loại trong đất hoặc bùn bởi sựhấp 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 khuếchtán vào trong các chuỗi thức ăn.

Bảng 1.1 Một số loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao

(Cardaminopsis halleri) 13.600 Zn Ernst, 1968

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

1.1.3 Các loại thực vật có khả năng hấp thụ kim loại

Theo tài liệu nghiên cứu có ít nhất 400 loài phân bố trong 45 họ thực vật đượcbiết là có khả năng hấp thụ kim loại Các loài này là các loài thực vật thân thảo hoặcthân gỗ, có khả năng tích luỹ và không có biểu hiện về mặt hình thái khi nồng độ kimloại trong thân cao hơn hàng trăm lần so với các loài bình thường khác Các loài thựcvật này thích nghi một cách đặc biệt với các điều kiện môi trường và khả năng tích luỹhàm lượng kim loại cao có thể góp phần ngăn cản các loài sâu bọ và sự nhiễm nấm

KLN luôn được coi là độc chất hàng đầu đối với đời sống của động – thực vật.Nhưng trong tự nhiên, có nhiều loại cây có khả năng hấp thụ và tích lũy các loại chấtđộc này thậm chí với hàm lượng cao trong đất

Các nhà khoa học thuộc ĐH Purdue, West Lafayette, Mỹ, đã tập chung nghiêncứu và tìm ra những loài thực vật có khả năng thẩm tách và lưu giữ một lượng rất lớnkim loại nặng trong thân, chúng được gọi là hyperaccumlators Họ đã nghiên cứu hơn

20 loài thực vật hoang dại có đặc tính hấp thụ kim loại như vậy Ở Việt Nam ngay từcuối thập kỷ trước, người a đã phát hiện ra loài cải xoong có tên khoa học là thlaspicaerulescens (thuộc dòng Hyperccumlators), cũng có khả năng hấp thụ kim loại trongđất Những người nông dân phát ruộng đã tìm thấy trong thân của những loài cây nàymột lượng lớn chất kẽm Sau này, người ta đã phát hiện ra có khoảng 20 loài cải dại cókhả năng hấp thụ những kim loại như Ni, Zn

Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát hiện ra một loài cây Dương Xỉ, mộttrong những họ thực vật lâu đời nhất trên thế giới và mọc rất nhiều trong tự nhiênhoang dã cũng co khẳ năng hấp thụ các nguyên tố như Cu, As,…Họ phát hiện trên lớplông tơ của thân và lá của loài Dương Xỉ này có tới 0.8% hàm lượng As cao hơn hàngtrăm lần so với bình thường mà cây vẫn tươi tốt

Gần đây các nhà khoa học Việt Nam đã phát hiện ra một loài cây dại có tên là “Thơm ổi’’(hay cây ngũ sắc ) thường mọc hoang dại ở Việt Nam cũng có khả năng đặcbiệt đó Loài cây này có khả năng hấp thụ KLN gấp 100 lần bình thường và sinhtrưởng rất nhanh Vì thế nó được mệnh danh là cây “ siêu ăn …chì” Tuy nhiên, theocảnh báo của tổ chức bảo tồn thiên nhiên quốc tế (IUCN) thì đây là một loài sinh vật lạxâm lấn cực kì nguy hiểm nhất là trong lâm nghiệp

Năm 2000, sở khoa học công nghệ thành phố Hồ Chí Minh đã công bố kết quảkhảo sát của TS Diệp Thị Mỹ Hạnh về một số loài có khả năn hấp tích lũy Cd, Pb từmôi trường đất Danh sách gồm 15 loài thực vật như: thơm ổi, phi lao, trứng cá, cỏlồng vực, rau muống, dây leo… có khả năng hấp thụ Cd, Pb cao

Nhiều loài thực vật thuộc dòng hyperaccunulators (siêu hấp thụ) này được tìmthấy và được sử dụng để loại bỏ kim loại nặng trong đất Chúng có thể mọc trên nềnđất nông nghiệp hoặc công nghiệp bị nhiễm bẩn KLN Có thể những vùng đất rộng lớn

bị bỏ hoang có thể được phục hồi

Bảng 1.2 Một số loài thực vật cho sinh khối nhanh có thể sử dụng để xử lý kim

loại nặng trong đất

Salix KLN trong đất, nước Greger và Landberg, 1999

Populus Ni trong đất, nước và

nước ngầm

Punshon và Adriano,2003

Brassicanapus,B Juncea, B.

nigra

Chất phóng xạ, KLN, Setrong đất

Lemna minor KLN trong nước Zayed et al., 1998

1.2 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về khả năng hấp thụ Cadimi trong đất của thực vật

1.2.1 Nghiên cứu trong nước

Việc xử lý đất bị ô nhiễm do KLN bằng thực vật đang được các nhà khoa học ởViệt Nam rất quan tâm Hiện tại, cũng đã có rất nhiều những nghiên cứu khác nhau vềvấn đề này

Điển hình là nghiên cứu của TS Diệp Thị Mỹ Hạnh về loài thực vật có tên làthơm ổi (Lantana Camara L) có khả năng hấp thụ Cd trong đất để giải ô nhiễm Tuynhiên theo cảnh báo của tổ chức bảo tồn thiên nhiên quốc tế IUCN thì đây là một loàisinh vật lạ xâm lấn cực kỳ nguy hieemr nhất là trong lâm nghiệp, nên người ta hạn chế

sử dụng.[15]

Có thể kể đến một nghiên cứu của tác giả Võ Văn Minh – Võ Châu Tuấn thuộcĐHSP – ĐHQG HCM về loài cỏ Vetiver khá quen thuộc để khảo sát ảnh hưởng củanồng độ Cd trong đất đến khả năng sinh trưởng và phát triển của nó.[11]

Một nghiên cứu về khả năng hấp phụ Cd và Pb trong đất ô nhiễm bằng vật liệu

có nguồn gốc tự nhiên của tác giả Nguyễn Thị Quỳnh Trang thuộc Khoa Môi Trường– Trường ĐH KHTN.[13]

Vâng tất nhiên chúng ta cũng không thể không kể đến các biện pháp quản lýbảo vệ môi trường và các giải pháp công nghệ khác Mà trong đó sản xuất sạch hơn làmột giải pháp thông minh mà công ty pin – ắc quy Vĩnh Phúc đã quyết định lựa chọncho dây chuyền của mình và nâng cao sản lượng của công ty lên mức cao nhất từ trướctới giờ

1.2.2 Nghiên cứu ngoài nước

Nhiều công trình nghiên cứu ngoài ngoài nước cũng cho thấy các loài cây, cácloài thân thảo, cây cỏ dại và các loài bụi cây rậm, cả trên mặt đất và dưới nước đãđược khám phá và cung cấp nhằm phục hồi những thuộc tính kì diệu của môi trường,như làm sạch đất, nước

Các kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học Trung Quốc đã chỉ ra rằng, cácloài thực vật, mà họ trồng thực nghiệm trên đất ẩm nhân tạo ở quy mô nhỏ đều có thể

xử lý chất thải bị ô nhiễm bởi các kim loại nặng và có thể đóng vai trò quan trọngtrong việc loại bỏ kim loại nặng trong đất Kết quả là có tới 19 loài thực vật đặc biệt

có khả năng loại bỏ Cd, Pb và Zn trong đất thải là hơn 90% Trong đó có loài

Alternanthera Philoxeroides (Cây rau Dệu) mà chúng tôi đang nghiên cứu và rất

nhiều loài khác.[10][18]

1.3 Tổng quan về đối tượng nghiên cứu

1.3.1 Sơ lược hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất tại các khu dân cư ở nước ta

Đất bị ô nhiễm Cadimi là do các hoạt động xả nước thải, chất rắn từ các hoạtđộng sản xuất pin, sản xuất sơn, tái chế kim loại,…chưa qua xử lý hoặc xử lý khôngđúng cách ra môi trường Hiện nay các tổ chức môi trường trên thế giới và Việt Namđang rất quan tâm đến vấn ô nhiễm KLN và việc nghiên cứu để tìm ra các loài thực vật

có khả năng giải ô nhiễm Cd trong đất là một công việc cấp bách và cần thiết.[12]

Vấn đề ô nhiễm Cadimi trong môi trường đất rất nguy hiểm, mà nhiều loài thựcvật có khả năng hấp thụ Cd, trong đó các loại cây lương thực, rau quả theo chuỗi thức

ăn đi vào cơ thể con người Đặc biệt ở nước ta các làng nghề thủ công đi kèm với việc

sử dụng ngày càng nhiều hóa chất, các làng nghề tái chế kim loại liên qua đến vật liệuchứa Cd đang ngày càng phát triển và mở rộng, song hầu hết các làng nghề ở nước tahiện nay đều không có biện pháp xử lý chất thải, gây ô nhiễm môi trường nghiêmtrọng, trong đó có môi trường đất Chính vì lý do trên, việc khử Cd trong đất bị ônhiễm là vấn đề rất quan trọng.

Bảng 1.3: Giới hạn hàm lượng tổng số của một số KLN trong một số loại đất

Đơn vị tính mg/kg đất khô

Thông số Đất nông

nghiệp

Đất lâmnghiệp

Đất dânsinh

Đất thươngmại

Đất côngnghiệp

4.Chì(Pb) 70 100 120 200 300

1.3.2 Ô nhiễm Cadimi tại các làng nghề và ảnh hưởng

Cadimi là nguyên tố rất độc Khi trong không khí, đất, nước và thực phẩm bị ônhiễm Cd thì Cd sẽ theo chuỗi thức ăn đi vào cơ thể người gây tổn hại đối với thận vàxương ở liều lượng cao Cadimi xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu qua thức ăn

từ thực vật, được trồng trên đất giàu Cd hoặc tưới bằng nước có nhiều Cd, hít thở bụi

Cd thường xuyên có thể làm hại phổi, vào trong phổi Cd sẽ thấm vào máu được phânphối đi khắp nơi Phần lớn Cd xâm nhập vào cơ thể con người được giữ lại ở thận vàđào thải Phần còn lại được giữ còn 1 phần ít (khoảng 1%) vẫn giữ lại ở thận do Cdliên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận

Việc nhiễm độc Cd là rất nguy hiểm, nhất là trẻ em đang ở giai đoạn phát triển

Cd làm cho sự phát triển não bộ của trẻ em bị ảnh hưởng, Cd ức chế mọi hoạt độngcủa các enzim, không chỉ ở não mà còn các bộ phận tạo máu, nó là các tác nhân pháhủy hồng cầu Ngộ độc Cd có thể dẫn tới tử vong ở người và động vật

Bệnh Itai-itai, một loại bệnh nghiêm trọng liên quan đến xương ở lưu vực sôngJinzu tại Nhật Bản lần đầu tiên gợi ý rằng Cd có thể gây mất xương nghiêm trọng Itai-itai là kết quả của việc ngộ độc Cd lâu dài do các sản phẩm phụ của quá trình khai thác

mỏ được thải xuống ở thượng nguồn sông Jinzu Xương của các bệnh nhân này bị mấtkhoáng chất ở mức cao Những bệnh nhân này đều bị tổn hại thận, xương đau nhức trởnên giòn dễ gãy.[5]

Trong những năm qua đời sống nông dân ở nhiều vùng nông thôn trong cả nước

đã được cải thiện rõ rệt Một mặt do sản xuất nông nghiệp khá phát triển mặt khác là

do việc khôi phục và phát triển các làng nghề truyền thống Việc duy trì và mở rộnghoạt động của các làng nghề đã đem lại nhiều lợi ích góp phần thúc đẩy phát triển kinh

tế - xã hội tại các địa phương Hoạt động làng nghề thu hút nhiều thành phần kinh tếtham gia, giải quyết việc làm cho hơn 30% lao động nông thôn Nhiều làng nghề đạttốc độ phát triển nhanh chóng 8%/năm Trung bình một hộ gia đình thu nhập đượckhoảng 60 – 70 triệu đồng/năm, tức là 600.000 đồng/người/tháng.[16]

Bên cạnh những hiệu quả kinh tế hoạt động của các làng nghề cũng gây rakhông ít ảnh hưởng tiêu cực không chỉ ở môi trường xung quanh mà còn ảnh hưởngtrực tiếp đến sức khỏe của người tham gia sản xuất Tình trạng ô nhiễm ở các làngnghề đang gia tăng nhanh chóng, nhất là những làng nghề hoạt động lâu năm TheoViện Khoa Học và Công Nghệ Môi Trường, 100% mẫu nước thải tại các làng nghềđều có các thông số vượt tiêu chuẩn quy định, các nguồn nước mặt, nước ngầm đều códấu hiệu bị ô nhiễm Tùy theo tính chất và quy mô hoạt động của từng làng nghề màmức độ và chất thải gây ÔNMT cũng có sự khác nhau Theo TS Đặng Kim Chi – ViệnKhoa Học và Công Nghệ - ĐH Bách Khoa Hà Nội thì làng nghề tái chế là loại làngnghề có khả năng gây ô nhiễm tới cả 3 thành phần môi trường là đất, nước và khôngkhí.[7]

Tình trạng ô nhiễm tại các làng nghề gia tăng đã ảnh hưởng nghiêm trọng tớisức khỏe của người dân tại các làng nghề Theo nghiên cứu của viện bảo hiểm laođộng sức khỏe dân cư tại các làng nghề tái chế kim loại là có vấn đề nhất Kết quả điềutra tại làng tái chế kim loại Đông Mai, Hưng Yên cho thấy: Triệu chứng chủ quan về

hô hấp như (tức ngực, khó thở) chiếm 65,6%; suy nhược thần kinh chiếm 71.8%; đaukhớp mãn tính chiếm 46,9%; tỷ lệ hồng cầu giảm chiếm 19.4%; HST giảm chiếm44.8% (kết quả về tỷ lệ hồng cầu và HST qua xét nghiệm máu cho 32 đối tượng tronglàng) Trong một nghiên cứu của viện bảo hiểm lao động năm 2005, điều tra về tìnhhình mắc bệnh trong vòng 2 tháng gần nhất tại các làng nghề Có 17.73% đối tượng trảlời rằng mình có bị ốm trong thời gian đó Trong đó các bệnh nhiều nhất là về đường

hô hấp (viêm họng 30.56%, viêm phế quản 25%), sau đó là bệnh cơ xương (khớpxương 15.28%, đau dây thần kinh 9.72%), tiếp đó là các bệnh về mắt và đường tiêuhóa Theo những người bệnh: 50.8% cho rằng bị bệnh có liên quan tới nghề nghiệp,33.3% cho là không liên quan và 15.9% không biết bệnh mắc phải có liên quan tớinghề nghiệp hay không Với những người dân ở các làng nghề tái chế kim loại có baonhiêu hộ theo nghề “nấu nhôm, chì” thì có bấy nhiêu hộ đang “nấu” luôn cả đời họtrong đó.[7]

1.3.3 Giới thiệu về cây rau Dệu

Hình 1.1: Hình ảnh về cây rau Dệu

a) Đặc tính sinh học của cây rau Dệu (Alternanthera philoxeroides)

Tên khoa học: Alternanthera philoxeroides

Tên khác: Rau Dệu, rau Diếc BòHọ: Rau Dền

Chi: AlternantheraPhân bố: Toàn thế giới và khắp Việt Nam.Chúng mọc hoang ở các bãi sông bờ

ao, rộng cỏ, ven đường nơi ẩm và sáng từ vùng thấp tới vùng cao > 1000m

- Là cây thảo mộc bò, có thân phân nhánh nhiều, thường có màu hồng tím.Những cánh sát mặt đất có rễ ở các đốt Lá mọc đối, hình mũi mác, nhọn haiđầu dài 4-6 cm, rộng 1-2 cm, mép nguyên, phiến lá hơi nhám

- Rễ : có nhiều cẳn, mọc cạn

- Bế quả: hình tim ngược hay dạng thấu kính, một hột nâu

- Hạt quả chứa một hạt màu nâu

- Phát tán bằng hạt hoạc bằng cách chia nhánh Nhiều nhánh phủ thành đốt bòtrên mật đất

- Trổ hoa vào tháng 11 và 12, đậu quả vào tháng 6 đến tháng giêng.

b) Một số ứng dụng của rau Dệu

- Rau Dệu được dùng làm rau ăn của người

- Rau Dệu làm thức ăn chăn nuôi

- Rau Dệu được sử dụng làm thuốc

Một số bài thuốc từ cây rau Dệu

+ Bài thuốc chỉ định và phối hợp thường dùng để trị các bệnh sau: bệnhđường hô hấp và khái huyết viêm màu, chảy máu cam, tiêu ra máu, bênh ruột thừa cấptính, lỵ

+ Điều trị sốt do siêu vi trùng cảm cúm

+ Trị viêm đường tiết niệu

+ Trị viêm gan vàng da

+ Trị chứng hột xoài mới phát

- Theo một số nghiên cứu ở Trung Quốc, Thái Lan, Rau Dệu có khả năng loại

bỏ kim loại nặng trong nước lên tới hơn 90%.[18]

1.4 Các phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập và nghiên cứu tài liệu liên quan đến đề tài: Tìm hiểu vềmức độ nguy hiểm của Cd; đặc tính sinh học và khả năng hấp thụ Cd của câyrau Dệu; khả năng xử lý KLN (Cd) trong đất bằng thực vật; tìm hiểu về cáclàng nghề

- Phương pháp thực nghiệm: Trồng thực nghiệm cây rau Dệu trên đất có chứa Cd

và định lượng Cd trong đất Xác định hàm lượng vết KLN (Cd) bằng phươngpháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS với kỹ thuật ngọn lửa

- Phương pháp thống kê và xử lý số liệu