Tổng quan về các loài cây có khả năng tích lũy kim loại nặng (KLN ) trong đất

II MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. II.1 Mục tiêu. + Tìm hiểu hiện trạng về ô nhiễm KLN của đất hiện nay. + Tìm hiểu về một số loài thực vật có khả năng tích lũy KLN, cơ chế cũng như tỉ lệ tích lũy của cây. II.2 Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp chủ yếu là tổng hợp số liệu cùng với thừa kế các đề tài nghiên cứu. Từ đó tổng hợp đưa ra các giải pháp, đánh giá về loài thực vật và thực trạng sử dụng biện pháp này trong xử lý môi trường. III HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT. Mỗi năm, thế giới có khoảng 25 tỉ tấn đất mặt bị rửa trôi, khoảng 2 tỷ ha đất canh tác và đất trồng trên thế giới bị suy thoái do bị con người sử dụng thiếu khoa học và không có quy hoạch. Trong đó, vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất ngày càng đáng quan tâm do ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người và cây trồng. Khả năng làm sạch môi trường của thực vật đã được ghi chép từ thế kỷ XVIII nhưng đến cuối thế kỷ XX, phương pháp này mới được nhắc đến như một công nghệ tân tiến dùng đề xử lý môi trường đất bị ô nhiễm bởi các kim loại, các hợp chất hữu cơ, thuốc súng và các chất phóng xạ , KLN là loại có độc tính cao, gây ô nhiễm môi trường sống của động thực vật con người. Khi nhiễm vào cơ thể, KLN tích tụ trong các mô. Cơ thể cũng có cơ chế đào thải, nhưng tốc độ tích tụ lớn hơn gấp nhiều lần. Ví dụ để đào thải một nửa lượng thủy ngân tích tụ trong mô mất chừng 80 ngày, với cadimi mất 10 năm. Ở người, kim loại nặng có thể tích tụ vào nội tạng như gan, thận, thần kinh, xương khớp gây nhiều căn bệnh nguy hiểm như ung thư, thiếu máu, ngộ độc kim loại nặng... Có thể nói KLN hủy hoại đời sống của động thực vật. Thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các KLN trong môi trường. Hầu hết các loài thực vật rất nhạy cảm với sự có mặt của các chất độc hại này, thậm chí ở nồng độ rất thấp. Nguồn phát thải các KLN trước hết phải kể đến các ngành sản xuất công nghiệp có sử dụng xút, clo, có chất phế thải nhiều thủy ngân hay ngành công nghiệp than đá và dầu mỏ có chất thải chứa chì, thủy ngân và cadimi. Tại nhiều nơi, các chất thải độc hại này bị đổ thẳng ra môi trường mà không hề được xử, kết quả phân tích hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất vùng trồng lúa khu vực phía Nam thành phố cho thấy hàm lượng đồng, kẽm, chì, thủy ngân, crôm trong đất trồng lúa chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước thải công nghiệp phía Nam thành phố đều tương đương hoặc cao hơn ngưỡng cho phép (TCVN 7209:2002) đối với đất sử dụng cho mục đích nông nghiệp. Trong đó hàm lượng cadimi vượt quá tiêu chuẩn cho phép 2,3 lần; kẽm vượt quá 1,76 lần. Rác sinh hoạt, đặc biệt rác thải đô thị cũng là một nguồn gia tăng lượng kim loại nặng trong đất. Tại đa số đô thị hiện nay, tỉ lệ thu gom rác còn thấp, thậm chí có một số đô thị chưa có đơn vị thu gom và nơi tập kết rác. Hà Nội, một trong những đô thị có tỉ lệ thu gom rác cao nhất, cũng chỉ đạt tỉ lệ dao động khoảng 7080%năm. Lượng rác thải còn lại tồn đọng ở các nước ao hồ, ngõ xóm, kênh mương, theo dòng nước mưa chảy tràn gây ô nhiễm môi trường. Theo các nhà khoa học, khoảng 70 – 80% các nguyên tố KLN trong nước thải lắng xuống bùn trên đường đi của nó. Do đó việc sử dụng bùn thải làm phân bón được coi là một trong những nhân tố cao có nguy cơ gây ô nhiễm KLN. Ô nhiễm do sử dụng phân hóa học: sử dụng phân bón không đúng kỹ thuật trong canh tác nông nghiệp nên hiệu lực phân bón thấp, có trên 50% lượng đạm, 50% lượng kali và xấp xỉ 80% lượng lân dư thừa trực tiếp hay gián tiếp gây ô nhiễm môi trường đất. Các loại phân vô cơ thuộc nhóm chua sinh lý như K2SO4, KCl, super photphat còn tồn dư axit, đã làm chua đất, nghèo kệt các cation kiềm và xuất hiện nhiều độc tố trong môi trường đất như ion Al3+, Fe3+, Mn3+ giảm hoạt tính sinh học của đất và năng suất cây trồng. Ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật: Thuốc bảo vệ thực vật có đặc điểm rất độc đối với mọi sinh vật; tồn dư lâu dài trong môi trường đất; tác dụng gây độc không phân biệt, nghĩa là gây chết tất cả những sinh vật có hại và có lợi trong môi trường đất. Theo các kết quả nghiên cứu, hiện nay, mặc dù khối lượng thuốc bảo vệ thực vật được sử dụng ở Việt nam còn ít, trung bình từ 0,51,0 kg hanăm, tuy nhiên, ở nhiều nơi đã phát hiện dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong đất. Ô nhiễm chất thải vào môi trường đất do hoạt động công nghiệp: kết quả của một số khảo sát cho thấy hàm lượng kim loại nặng trong đất gần các khu công nghiệp đã tăng lên trong những năm gần đây. Như tại cụm công nghiệp Phước Long hàm lượng Cr cao gấp 15 lần so với tiêu chuẩn, Cd cao từ 1,5 đến 5 lần, As cao hơn tiêu chuẩn 1,3 lần. Sự phát triển và mở rộng các làng nghề thủ công đi kèm với việc sử dụng ngày càng nhiều hóa chất song hầu hết các làng nghề ở nước ta hiện nay đều không có biện pháp xử lý chất thải, gây ô nhiễm môi trường, trong đó có môi trường đất. IV NỘI DUNG

I/ MỞ ĐẦU Việt Nam đang trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước.Trong quá trình phát triển đó các dạng tài nguyên cơ bản như đất, nước và các

hệ sinh thái được huy động tối đa vào sử dụng vì thế cùng với những thành tựutăng trưởng kinh tế bền vững trong thời gian qua thì kết quả tất yếu là ở nhiềunơi tài nguyên bị suy giảm, cân bằng của các hệ sinh thái bị phá vỡ, ô nhiễmmôi trường trầm trọng gây ảnh hưởng xấu ngược lại với sự phát triển bền vững

Do đó việc làm sạch cũng như kiểm soát đất bị ô nhiễm là một quá trìnhđòi hỏi công nghệ phức tạp và vốn đầu tư cao Để xử lý đất ô nhiễm người tathường sử dụng các phương pháp truyền thống như: rửa đất, cố định các chất ônhiễm bằng hoá học hoặc vật lý, xử lý nhiệt, trao đổi ion, ôxi hoá hoặc khử cácchất ô nhiễm, đào đất bị ô nhiễm để chuyển đi đến những nơi chôn lấp thíchhợp, Hầu hết các phương pháp đó rất tốn kém về kinh phí, giới hạn về kỹthuật và hạn chế về diện tích, 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, conngười đã bắt đầu chú ý đến khả năng sử dụng thực vật để xử lý môi trường nhưmột công nghệ môi trường đặc biệt

Vì thế em chọn đề tài tìm hiểu: “Tổng quan về các loài cây có khả năngtích lũy kim loại nặng (KLN ) trong đất” Để tìm hiểu, nâng cao nhận thức củabản thân về một mô hình xử lý ô nhiễm môi trường đất nói riêng và môi trường

tự nhiên nói chung, từ đó góp phần nhỏ về giải pháp quản lý cũng như bảo vệtài nguyên môi trường theo hướng phát triển bền vững

II/ MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

II.1/ Mục tiêu.

+ Tìm hiểu hiện trạng về ô nhiễm KLN của đất hiện nay

+ Tìm hiểu về một số loài thực vật có khả năng tích lũy KLN, cơ chế cũngnhư tỉ lệ tích lũy của cây

II.2/ Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp chủ yếu là tổng hợp số liệu cùng với thừa kế các đề tàinghiên cứu Từ đó tổng hợp đưa ra các giải pháp, đánh giá về loài thực vật vàthực trạng sử dụng biện pháp này trong xử lý môi trường

III/ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG

MÔI TRƯỜNG ĐẤT.

Mỗi năm, thế giới có khoảng 25 tỉ tấn đất mặt bị rửa trôi, khoảng 2 tỷ hađất canh tác và đất trồng trên thế giới bị suy thoái do bị con người sử dụng thiếukhoa học và không có quy hoạch

Trong đó, vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất ngày càng đáng quantâm do ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người và cây trồng Khả năng làmsạch môi trường của thực vật đã được ghi chép từ thế kỷ XVIII nhưng đến cuốithế kỷ XX, phương pháp này mới được nhắc đến như một công nghệ tân tiếndùng đề xử lý môi trường đất bị ô nhiễm bởi các kim loại, các hợp chất hữu cơ,thuốc súng và các chất phóng xạ , KLN là loại có độc tính cao, gây ô nhiễm môitrường sống của động thực vật con người Khi nhiễm vào cơ thể, KLN tích tụtrong các mô Cơ thể cũng có cơ chế đào thải, nhưng tốc độ tích tụ lớn hơn gấpnhiều lần Ví dụ để đào thải một nửa lượng thủy ngân tích tụ trong mô mấtchừng 80 ngày, với cadimi mất 10 năm Ở người, kim loại nặng có thể tích tụvào nội tạng như gan, thận, thần kinh, xương khớp gây nhiều căn bệnh nguyhiểm như ung thư, thiếu máu, ngộ độc kim loại nặng Có thể nói KLN hủy hoạiđời sống của động thực vật Thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với

sự có mặt của các KLN trong môi trường Hầu hết các loài thực vật rất nhạycảm với sự có mặt của các chất độc hại này, thậm chí ở nồng độ rất thấp

Nguồn phát thải các KLN trước hết phải kể đến các ngành sản xuất côngnghiệp có sử dụng xút, clo, có chất phế thải nhiều thủy ngân hay ngành côngnghiệp than đá và dầu mỏ có chất thải chứa chì, thủy ngân và cadimi Tại nhiềunơi, các chất thải độc hại này bị đổ thẳng ra môi trường mà không hề được xử ,kết quả phân tích hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất vùng trồng lúa khu vựcphía Nam thành phố cho thấy hàm lượng đồng, kẽm, chì, thủy ngân, crôm trongđất trồng lúa chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước thải công nghiệp phía Namthành phố đều tương đương hoặc cao hơn ngưỡng cho phép (TCVN 7209:2002)

đối với đất sử dụng cho mục đích nông nghiệp Trong đó hàm lượng cadimivượt quá tiêu chuẩn cho phép 2,3 lần; kẽm vượt quá 1,76 lần

Rác sinh hoạt, đặc biệt rác thải đô thị cũng là một nguồn gia tăng lượngkim loại nặng trong đất Tại đa số đô thị hiện nay, tỉ lệ thu gom rác còn thấp,thậm chí có một số đô thị chưa có đơn vị thu gom và nơi tập kết rác

Hà Nội, một trong những đô thị có tỉ lệ thu gom rác cao nhất, cũng chỉ đạt tỉ

lệ dao động khoảng 70-80%/năm Lượng rác thải còn lại tồn đọng ở các nước ao

hồ, ngõ xóm, kênh mương, theo dòng nước mưa chảy tràn gây ô nhiễm môitrường Theo các nhà khoa học, khoảng 70 – 80% các nguyên tố KLN trongnước thải lắng xuống bùn trên đường đi của nó Do đó việc sử dụng bùn thảilàm phân bón được coi là một trong những nhân tố cao có nguy cơ gây ô nhiễmKLN

Ô nhiễm do sử dụng phân hóa học: sử dụng phân bón không đúng kỹthuật trong canh tác nông nghiệp nên hiệu lực phân bón thấp, có trên 50% lượngđạm, 50% lượng kali và xấp xỉ 80% lượng lân dư thừa trực tiếp hay gián tiếpgây ô nhiễm môi trường đất Các loại phân vô cơ thuộc nhóm chua sinh lý như

K2SO4, KCl, super photphat còn tồn dư axit, đã làm chua đất, nghèo kệt cáccation kiềm và xuất hiện nhiều độc tố trong môi trường đất như ion Al3+, Fe3+,

Mn3+ giảm hoạt tính sinh học của đất và năng suất cây trồng Ô nhiễm thuốc bảo

vệ thực vật: Thuốc bảo vệ thực vật có đặc điểm rất độc đối với mọi sinh vật; tồn

dư lâu dài trong môi trường đất; tác dụng gây độc không phân biệt, nghĩa là gâychết tất cả những sinh vật có hại và có lợi trong môi trường đất Theo các kếtquả nghiên cứu, hiện nay, mặc dù khối lượng thuốc bảo vệ thực vật được sửdụng ở Việt nam còn ít, trung bình từ 0,5-1,0 kg /ha/năm, tuy nhiên, ở nhiều nơi

đã phát hiện dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong đất

Ô nhiễm chất thải vào môi trường đất do hoạt động công nghiệp: kết quảcủa một số khảo sát cho thấy hàm lượng kim loại nặng trong đất gần các khu

công nghiệp đã tăng lên trong những năm gần đây Như tại cụm công nghiệpPhước Long hàm lượng Cr cao gấp 15 lần so với tiêu chuẩn, Cd cao từ 1,5 đến 5lần, As cao hơn tiêu chuẩn 1,3 lần.

Sự phát triển và mở rộng các làng nghề thủ công đi kèm với việc sử dụngngày càng nhiều hóa chất song hầu hết các làng nghề ở nước ta hiện nay đềukhông có biện pháp xử lý chất thải, gây ô nhiễm môi trường, trong đó có môitrường đất

IV/ NỘI DUNG

Khả năng làm sạch môi trường của thực vật đã được biết từ thế kỷ XVIIIbằng các thí nghiệm của Joseph Priestley, Antoine Lavoissier, Karl Scheele vàJan Ingenhousz Tuy nhiên, mãi đến những năm 1990 phương pháp này mớiđược nhắc đến như một loại công nghệ mới dùng đề xử lý môi trường đất bị ônhiễm bởi các kim loại, các hợp chất hữu cơ, thuốc súng và các chất phóng xạ Thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các ionkim loại trong môi trường Hầu hết, các loài thực vật rất nhạy cảm với sự có mặtcủa các ion kim loại, thậm chí ở nồng độ rất thấp Tuy nhiên, vẫn có một số loàithực vật không chỉ có khả năng sống được trong môi trường bị ô nhiễm bởi cáckim loại độc hại mà còn có khả năng hấp thụ và tích các kim loại này trong các

bộ phận khác nhau của chúng

Trong thực tế, công nghệ xử lý ô nhiễm bằng thực vật đòi hỏi phải đápứng một số điều kiện cơ bản như dễ trồng, có khả năng vận chuyển các chất ônhiễm từ đất lên thân nhanh, 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 tíchluỹ KLN cao là những loài phát triển chậm và có sinh khối thấp, trong khi cácthực vật cho sinh khối nhanh thường rất nhạy cảm với môi trường có nồng độkim loại cao

Xử lý KLN trong đất bằng thực vật có thể thực hiện bằng nhiều phươngpháp khác 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 cácloài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại cao trong thân Các loài thực vật nàyphải kết hợp được 2 yếu tố là có thể tích luỹ kim loại trong thân và cho sinhkhối cao Vì vậy, các loài có khả năng tích luỹ thấp nhưng cho sinh khối caocũng rất cần thiết Khi thu hoạch các loài thực vật này thì các chất ô nhiễm cũngđược loại bỏ ra khỏi đất và các kim loại quý hiếm như Ni, Tl, Au, có thể đượcchiết tách ra khỏi cây

+ Phương pháp sử dụng thực vật để cố định kim loại trong đất hoặc bùnbởi sự hấp thụ của rễ hoặc kết tủa trong vùng rễ Quá trình này làm giảm khảnăng linh động của kim loại, ngăn chặn ô nhiễm nước ngầm và làm giảm hàmlượng kim loại khuếch tán vào trong các chuỗi thức ăn.

Trong những năm gần đây, người ta quan tâm rất nhiều về công nghệ sửdụng thực vật để xử lý môi trường bởi nhiều lý do: diện tích đất bị ô nhiễmngày càng tăng, các kiến thức khoa học về cơ chế, chức năng của sinh vật và hệsinh thái, áp lực của cộng đồng, sự quan tâm về kinh tế và chính trị, Hai mươinăm trước đây, các nghiên cứu về lĩnh vực này còn rất ít, nhưng ngày nay, nhiềunhà khoa học đặc biệt là ở Mỹ và châu Âu đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu cơbản và ứng dụng công nghệ này như một công nghệ mang tính chất thươngmại Hạn chế của công nghệ này là ở chỗ không thể xem như một công nghệ xử

lý tức thời và phổ biến ở mọi nơi

Tuy nhiên, chiến lược phát triển các chương trình nghiên cứu cơ bản cóthể cung cấp được các giải pháp xử lý đất một cách thân thiện với môi trường vàbền vững Năm 1998, Cục môi trường Châu Âu (EEA) đánh giá hiệu quả kinh

tế của các phương pháp xử lý KLN trong đất bằng phương pháp truyền thống vàphương pháp sử dụng thực vật tại 1.400.000 vị trí bị ô nhiễm ở Tây Âu, kết quảcho thấy chi phí trung bình của phương pháp truyền thống trên 1 hecta đất từ0,27 đến 1,6 triệu USD, trong khi phương pháp sử dụng thực vật chi phí thấphơn 10 đến 1000 lần

 Cơ chế tích lũy KLN ở thực vật.

 Sự hình thành phức hợp: cơ chế loại bỏ các kim loại độc của các loài

thực vật bằng cách hình thành một phức hợp Phức hợp này có thể làchất hoà tan, chất không độc hoặc là phức hợp hữu cơ - kim loại đượcchuyển đến các bộ phận của tế bào có các hoạt động trao đổi chất thấp(thành tế bào, không bào), ở đây chúng được tích luỹ ở dạng các hợpchất hữu cơ hoặc vô cơ bền vững

 Sự lắng đọng: các loài thực vật tách kim loại ra khỏi đất, tích luỹ trong

các bộ phận của cây, sau đó được loại bỏ qua lá khô, rữa trôi qua biểu

bì hoặc bị đốt cháy

 hấp thụ thụ động: sự tích luỹ kim loại là một sản phẩm phụ của cơ chế

thích nghi đối với điều kiện bất lợi của đất (ví dụ như cơ chế hấp thụ

Ni trong loại đất serpentin)

 Sự tích luỹ kim loại là cơ chế chống lại các điều kiện stress vô sinh hoặc hữu sinh: hiệu lực của kim loại chống lại các loài vi khuẩn, nấm

ký sinh và các loài sinh vật ăn lá đã được nghiên cứu

Ngày nay, sự thích nghi của các loài thực vật có khả năng hấp thụ kim

loại nặng chưađược làm sáng tỏbởi có rất nhiều yếu

tố phức hợp tácđộng lẫn nhau Tíchluỹ kim loại là một

mô hình cụ thể của

sự hấp thụ dinhdưỡng khoáng ởthực vật Có 17 nguyên tố được biết là cần thiết cho tất cả các loài thực vật bậccao (C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Cl và Ni) Các

nguyên tố đa lượng cần thiết cho các loài thực vật ở nồng độ cao, trong khi cácnguyên tố vi lượng chỉ cần đòi hỏi ở nồng độ rất thấp Các loài thực vật được sửdụng để xử lý môi trường bao gồm các loài có khả năng hấp thụ được các kimloại dạng vết cần thiết như Cu, Mn, Zn và Ni hoặc không cần thiết như Cd, Pb,

Hg, Se, Al, As với hàm lượng lớn, trong khi đối với các loài thực vật khác ở cácnồng độ này là cực kỳ độc hại

Công nghệ hiện nay trên thế giới dùng thực vật để xử lý ô nhiễm môi

trường được gọi là Phytoremediation Phytoremediation được hình thành từ

phyto trong tiếng la tinh có nghĩa là thực vật còn remediation nghĩa là phục hồi.Phytoremediation ra đời vào năm 1991 và ngay sau đó nó được sử dụng rộng rãi

để chỉ công nghệ sử dụng thực vật loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ (thuốc bảo

vệ thực vật, các hợp chất cao phân tử, ) và vô cơ (Cu, Pb, Zn, Cd, thậm chí

cả các nguyên tố phóng xạ) ra khỏi môi trường bị ô nhiễm (đất, nướcngầm,nước thải, bùn thải) Jeanna R Henry thì cho rằng cụm từ này đã được sửdụng vào năm 1983 và việc sử dụng thực vật để xử lý nước thải đã được thựchiện từ 300 năm trước, luận điểm này dựa trên các thí nghiệm của JosephPriestley, Antoine Lavoissier, Karl Scheele và Jan Ingenhousz Tuy nhiên cómột điều mà không cần tranh cãi đó là công nghệ này đang dược nghiên cứu vàtiến hành sử dụng thành công ở rất nhiều nước trên thế giới

Phytoremediation là công nghệ được sử dụng rộng rãi ở những vùng ônhiễm có nồng độ thấp, thời gian xử lý không bắt buộc (có thể kéo dài), thườngđược áp dụng trên diện rộng và kèm theo đó là có các biện pháp kiểm soát hợp

lý Đây là biện pháp xử lý môi trường với hiệu quả tốt, chi phí thấp nó đặc biệtphù hợp đối với những nước đang phát triển

Hiện nay các nhà khoa học phát hiện ra khoảng 400 loài thực vật có khảnăng sử dụng làm nguyên liệu cho công nghệ phytoremediation và kèm theo đó

là 30.000 chất ô nhiễm có thể xử lý Đồng thời theo nhiều nhà khoa học thì côngnghệ này có thể được chia nhỏ làm 5 công nghệ nhỏ (việc phân chia này dựa

vào cơ chế xử lý của thực vật), tuy nhiên có tài liệu tài liệu lại phân chia thành 8(thêm phytoextraction, hydraulic control, Vegetative Cover systems) Tuy nhiên

về mặt bản chất thì ba cộng nghệ nhỏ này cũng chỉ nằm trong 5 công nghệ cơbản đã trình bày trên

Phytostabilization: Được hiểu là biện pháp cố định các chất ô nhiễm trong

đất bằng cách hấp phụ chúng lên trên bề mặt rễ hoặc cố định lại trong vùng rễcủa cây đồng thời sử dụng hệ rễ thực vật để ngăn cản sự di chuyển của các chất

ô nhiễm dưới tác dụng của gió, xói mòn do nước, thấm sâu và phân tán đất.Trong biện pháp này thì chúng ta hiểu rằng cây sẽ không tích lũy chất ô nhiễm,không sử dụng chất ô nhiễm làm nguồn dinh dưỡng mà đơn thuần chỉ là cố địnhnó

Rhizodegradation: Là quá trình phân huỷ chất ô nhiễm hữu cơ trong đất

thông qua quá trình hoạt động của vinh sinh vật Ở những vùng rễ của các loàicây ứng dụng biện pháp này thường có số lượng vi sinh vật rất lớn Nguyênnhân là do những loài cây này có thể tiết ra những hợp chất hữu cơ như đường,amino acids, acid hữu cơ, acid béo, sterols, nhân tố sinh trường, nucleotides,flavanone, enzyme và các hợp chất khác những hợp chất hữu cơ này sẽ trởthành nguồn dinh dưỡng cung cấp cho các vi sinh vật trong vùng rễ phát triển.Ngoài ra trong quá trình phát triển, bộ rễ của cây không ngừng mở rộng tạo làmthay đổi tính chất của đất, giúp cho oxy đi vào vùng rễ, điều này cũng góp phầngián tiếp giúp cho các vi sinh vật phát triển Có thể hiểu biện pháp này chính làviệc sử dụng khéo léo mối quan hệ cộng sinh của vi sinh vật trong đất với cây.Chính vì lẽ đó mà biện pháp này chủ yếu sử dụng để xử lý các chất ô nhiễm hữu

cơ như PCB, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ,

Rhizofiltration: Là quá trình hấp phụ các chất ô nhiễm lên trên bề mặt rễ

hoặc là quá trình hấp thụ các chất ô nhiễm trong vùng rễ vào trong rễ Nhữngquá trình này xảy ra nhờ quá trình hoá học hoặc quá trình sinh học Biện phápnày phụ thuộc vào nồng độ chất ô nhiễm, tính chất hoá học và lý học của chất ô

nhiễm, loài thực vật … Nó đạt hiệu quả cao khi chất cần xử lý có khả năng tantốt trong nước.

Phytodegradation: Hay còn gọi là phytotransformation được hiểu là quá

trình hấp thụ, tích luỹ và vận chuyển các hợp chất độc có nguồn gốc hữu cơ từđất, nước, không khí bằng thực vật Tuy nhiên quá trình này lại phụ thuộc vàonhiều yếu tố như tính chất đất, điều kiện khí hậu, dạng chất cần xử lý, bản chấtcủa từng cây Bởi có những chất hữu cơ bản thân nó cũng bị phân huỷ do tácdụng của phản ứng hoá học hoặc do vi sinh vật Khi đó những chất sau khi bịphân hủy lại đóng vai trò là nguồn cung cấp dinh dưỡng cho cây Những chất ônhiễm sau khi bị cây hấp thụ chúng bị biến đổi phụ thuộc vào bản chất của chất

đó Khi đó có những chất sẽ được cây giữ lại trong cấu trúc của tế bào hoặc trởthành nguyên liệu trong quá trình trao đổi chất và sản phẩm cuối cùng của nó làkhí CO2 và H2O

Phytovolatilization: Đây được hiểu là biện pháp sử dụng thực vật để hút

các chất ô nhiễm Sau đó những chất ô nhiễm này sẽ được biến đổi và chuyểnvào trong thân sau đó lên lá và cuối cùng chúng được bài tiết ra ngoài qua lỗ khíkhổng cùng với quá trình thoát hơi nước của cây Các chất ô nhiễm này có thểđược biến đổi trước khi đi vào cây do tác dụng của enzym giúp cho cây hútchúng nhanh hơn, hoặc một số chất khi đi vào trong cây mới bị biến đổi Trongmột số trường hợp thực vật ở vùng nhiệt đới hoặc có điều kiện sống gần giốngvùng nhiệt đới các chất ô nhiễm này có thể bị bài tiết ra dưới dạng dịch Giốngnhư cơ chế giảm bớt hàm lượng muối ở cây có khả năng chịu mặn

Việc lựa chọn từng công nghệ nhỏ này phụ thuộc vào rất nhiều yếu tốnhư: dạng chất ô nhiễm, dạng tồn tại chủ yếu của chất ô nhiễm ở trong môitrường cần xử lý, nồng độ của chất ô nhiễm, đặc tính của môi trường

Có 45 họ thực vật được biết là có khả năng hấp thụ kim loại Các loàinày là các loài thực vật thân thảo hoặc thân gỗ, có khả năng tích luỹ và không

có biểu hiện về mặt hình thái khi nồng độ kim loại trong thân cao hơn hàng trămlần so với các loài bình thường khác Các loài thực vật này thích nghi một cáchđặc biệt với các điều kiện môi trường và khả năng tích luỹ hàm lượng kim loạicao Dưới đây là một số họ tiêu biểu trong việc sử lý KLN

+ Họ Cà (Solanaceae) + Họ Cói (Cyperaceae).

+ Họ Cải (Brassicaceae) + Họ Cúc (Asteraceae).

+Họ Thầu dầu (Euphorbiaceae) + Họ Đậu ( Fabaceae).

+Họ Hoa môi (Lamiaceae) + Họ Hòa thảo (Poaceae).

+Họ Bồ quân (Flacourtiaceae) + Họ Na (Annonaceae).

+ Họ Vi-ô-lét (Violacea) + Họ Cẩm chướng (Caryophyllales)

+ Họ Hòa thảo (Poaceae) + Hướng dương (Helianthus annuus).

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

+ Cỏ vetiver (Vetiveria zizanioides L)

+ Cây thơm ổi ( Lantana camara).

+ Cải xoong (Nasturtium officinale).

+ Cây hoa dại ( Alyssum bertolonii ).

+ Cỏ nến (Typha orientalis G.A Stuart).

+ Cây dương xỉ (Pteris vittata L)

+ Cây ngô (Zea mays L).

+ Cỏ Voi (Pennisetum purpureum).

+ Cây Phaseolus vulgaris (Poschenrieder et al).

+ Lúa mì (Triticum aestivum L).

+ Đậu đen ( Vignaradiate, L )

+ Cây chuối hoa

+ Cây mù tạc (Thlaspi goesingense).

+ Bắp cải (Brassica rapa L).

+ Arabidopsis halleri(Cardaminopsis halleri) Ernst, 1968.

+ Thlaspi caerulescens (Ernst, 1982)

+ Thlaspi rotundifolium (Reeves & Brooks, 1983)

+ Minuartia verna Ernst, (1974 Reeves & Brooks, 1983)

+ Thlaspi geosingense (Brooks & Radford, 1978)

+ Alyssum bertholonii (Brooks & Radford, 1978)

+ Alyssum pintodasilvae (Brooks & Radford, 1978)

+ Berkheya codii( Brooks, 1998)

+ Psychotria douarrei( Baker et al., 1985)

+ Miconia lutescens (1985 Bech et al., 1997).

+ Melastoma malabathricum (Watanabe et al., 1998)

+ Salix (Greger và Landberg, 1999)

+ Cây trứng cá (Muntingia calabura)

+ Populus (KLN Ni trong đất, Punshon và Adriano, 2003)

+ Brassica napus, B Juncea, B Nigra Brown, (1996 và Banuelos et al, 1997)

+ Cannabis sativa (Chất phóng xạ, Cd trong đất,Ostwald, 2000)

+ Helianthus (Pb, Cd trong đất, EPA, 2000 và Elkatib et al., 2001)

+ Phragmites australis (Massacci et al., 2001)

+ Glyceria fluitans (MacCabe và Otte, 2000)

+Agrostis capillaris

+Hordeum vulgare

MỘT SỐ HÌNH ẢNH CÂY CÓ KHẢ NĂNG TÍCH LŨY KLN

a/ Cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides L).

Cỏ Vertiver, một loài thực vật gần đây được quan tâm nghiên cứu và ápdụng tích lũy KLN Chúng có bộ rễ đồ sộ và phát triển rất nhanh Trong điềukiện thuận lợi, ngay năm đầu tiên rễ của chúng có thể ăn sâu tới 3- 4m Nhờ đó

nó có khả năng chịu hạn, có thể hút ẩm từ độ sâu bên dưới xuyên qua các lớpđất bị nèn chặt, qua đó giảm bớt lượng nước thải thấm xuống đất và phân hủycác chất gây ô nhiễm Loại cỏ này có khả năng hấp thụ một lượng lớn nhôm,mangan, cadimi, niken, thủy ngân, kẽm…có trong nước bị ô nhiễm

Trong khi đa số các loài cây đều có cơ chế đào thải chất độc ra ngoàinhưng với cỏ Vertiver thì khi vào đến rễ, kim loại đồng chuyển thành dạng khótan và được lưu giữ lại một phần, phần còn lại di chuyển đến cổ rễ Rễ và cổ rễ

có khả năng tích lũy đồng, chống lại sự vận chuyển đồng đến các bộ phận kháccủa cây Điều này cũng chứng tỏ rễ là phần hấp thu nhiều KLN nhất trong các

bộ phận của cây cỏ Vetiver

Cỏ Vetiver có thể tích lũy nhiều KLN nhưng tốt nhất là chì(Pb) Chì làmột kim loại nặng độc hại và đang có dấu hiệu ô nhiễm trong môi trường đất,nước ở nhiều nơi trên thế giới Có rất nhiều phương pháp khác nhau để xử lý đất

bị ô nhiễm chì, trong đó phương pháp sử dụng thực vật là phương pháp đangđược nhiều khoa học quan tâm hiện nay bởi hiệu quả cao, chi phí thấp và thânthiện với môi trường Qua một số kết quả nghiên cứu của Randoff et al (1995);Knoll (1997); Truong và Baker (1998); Chen (2000) cho thấy ỏ Vetiver là đốitượng thực vật có nhiều đặc tính ưu việt trong lĩnh vực này.Khả năng sinhtrưởng và phát triển của cỏ vetiver dưới ảnh hưởng của các nồng độ Pb trong

đất Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các nồng độ Pb trong đất đến các chỉ tiêu

sinh trưởng và phát triển của cỏ vetiver được trình bày ở kết quả nghiên cứu chothấy sau 70 ngày xử lý Pb, ở các nồng độ Pb từ 500 - 1500ppm cỏ vetiver vẫn

có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt, thể hiện qua phát triển chiều cao đạt

từ 112,7 – 145,7cm, đối chứng 107,3cm; khả năng phân nhánh đạt từ 18,3 –24,0 nhánh/chậu, đối chứng 24,0 nhánh/chậu; trọng lượng khô của cây đạt 52,6-68,1g/chậu, đối chứng 55,2g/chậu; chiều dài rễ đạt từ 55,0 – 62,7cm, đối chứng61cm Tuy nhiên, qua phân tích ANOVA cho thấy các chỉ tiêu sinh lý ở tất cảcác công thức xử lý không có sự sai khác đáng kể với mức ý nghía =0,05.Điều này chứng tỏ, ở nồng chì trong đất từ 500 – 1500 ppm chưa có dấu hiệu

ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng, phát triển của cỏ vetiver

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các nồng độ Cd trong đất đến các chỉtiêu sinh trưởng và phát triển của cỏ vetiver được trình bày ở hình

của cỏ vetiver (a- biến

thiên chiều cao;

b-biến thiên sự phân

Khả năng tích lũy Pb trong các bộ phận của cỏ vetiver sau 70 ngày xử lý

Pb được trình bày ở bảng 1.Kết quả cho thấy, ở tất cả các nồng độ chì trongđấttừ500-1500ppm, hàm lượng Pb tích lũy trong rễ cao hơn trong thân và lá.Nồng độ Pb trong đất càng cao thì sự tích lũy Pb trong cỏ càng lớn

khác nhau theo thời gian (mg).

Bộphận

Nồng độ

(mg/kg đất)

Thời gian (ngày)

+ Hàm lượng Pb trong đất còn lại sau thời gian xử lý.

Hàm lượng Pb còn lại trong đất sau thời gian xử lý được trình bày ởbảng 2 Kết quả cho thấy ở tất cả các nồng độ xử lý, hàm lượng Pb trong đấtgiảm khá nhanh theo thời gian Sau 30 ngày xử lý, hàm lượng Pb trong đất cònlại từ 71,24-73,73%; sau 50 ngày xử lý còn lại từ 38,39 - 55,80% và sau 70ngày xử lý, hàm lượng Pb trong đất chỉ còn từ 27,74-42,25% Tại nồng độ Pbtrong đất 700ppm, hàm lượng Pb còn lại trong đất là ít nhất (27,74% so vớinồng độ ban đầu)

Theo TCVN 7209-2002, giới hạn cho phép của Pb trong đất theo cácmục đích sử dụng khác nhau dao động từ 70-300ppm Kết quả nghiên cứu vớidãy nồng độ Pb trong đất từ 500-1500ppm (vượt tiêu chuẩn cho phép rất nhiềulần), nhưng cỏ vetiver vẫn có khả năng sinh trưởng, phát triển và hấp thụ Pb với

Bảng 2 Biến động hàm lượng Pb trong đất trồng cỏ vetiver theo thời gian

ppm

% so với ban đầu

ppm

% so với ban đầu