Đang tải... (xem toàn văn)
Mục tiêu chính của đề tài Sử dụng cây dương xỉ để xử lý ansen trong đất là cho thấy khả năng tích lũy Asen của hai loài Dương Xỉ trên phụ thuộc rất lớn và nồng độ chất dinh dưỡng (N,P,..), pH, vi sinh vật,…
SỬ DỤNG CÂY DƯƠNG XỈ ĐỂ XỬ LÝ ANSEN TRONG ĐẤT 7 ĐƠC CHÂT HOC MƠI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 GIỚI THIỆU I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Hiện nay vấn đề ơ nhiễm kim loại nặng đặc biệt là ơ nhiễm Asen trong đất đang diễn ra phổ biến ở rất nhiều nơi trên thế giới trong đó có Việt Nam. Mức độ nguy hiểm như thế nào thì chúng ta có thể nhìn thấy được ví dụ như gây ung thư da, phổi, thận, cật hoặc có thể gây chết người,… Từ đó con người đã bắt đầu nghiên cứu và sử dụng rất nhiều phương pháp xử lý Asen cũng như kim loại nặng trong đất như: rửa đất, cố định các chất ơ nhiễm bằng hóa học hoặc vật lý, trao đổi ion, oxi hóa hoặc khử các chất ơ nhiễm, đào đất bị ơ nhiễm để chuyển đến nơi chơn lấp thích hợp. Nhưng các phương pháp đó đòi hỏi cơng nghệ khá phức tạp và vốn đầy tư cao. Gần đây các nhà khoa học đã và đang nghiên cứu về cơ chế hấp thụ, chuyển hóa , chống chịu và loại bỏ kim loại của một số lồi thực vật. Từ đó người ta đã bắt dầu chú ý đến phương án sử dụng thực vật để xử lý ơ nhiễm kim loại nặng cụ thể là Asen và các lồi cây “ siêu tích lũy” được đặt biệt quan tâm, điễn hình là hai lồi Dương Xỉ P.calomelanos và P.vittata. Đây cũng có thể coi là phương pháp xử lý ơ nhiễm Asen phù hợp với điều kiện kinh tế và kỹ thuật của nước ta vì chúng có giá thành thấp, vận hành đơn giản và đặc biệt là thân thiện với mơi trường, thêm một ưu điểm nữa là nước ta là nước nơng nghiệp nên việc trồng cây rất quen thuộc với chúng ta, chỉ cần quan tâm thêm cách trồng trọt và bổ sung chất dinh dưỡng như thế nào cho phù hợp thì việc đạt được hiểu quả cao là khơng khó II. Ý NGHĨA VÀ MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Thơng qua đề tài chúng ta có thể hiểu được một cách tổng quan nhất về Asen và những tác hại to lớn mà nó đem đến. Từ đó cho thấy tính cấp thiết của việc thúc đẩy nghiên cứu các phương án xử lý ơ nhiễm Asen Các nghiên cứu phương pháp xử lý Asen bằng cây Dương Xỉ mà nhóm chúng em trình bày tồn bộ dựa trên nghiên cứu, báo cáo tiến sĩ của cơ Bùi Thị Kim Anh năm 2012, vì vậy thơng qua đề tài mục đích của nhóm là muốn nói lên sự nguy hiểm Ứng dụng th ực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐƠC CHÂT HOC MƠI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 tiềm ẩn của Asen từ đó giới thiệu phương pháp xử lý ơ nhiễm Asen trong đất bằng cây Dương Xỉ thơng qua nghiên cứu của cơ Bùi Thị Kim Anh. Một phương pháp có thể coi và có tính ưu Việt rất cao, song song là cách bổ sung dinh dưỡng cũng như điều chỉnh pH lựa chọn Vi sinh cho phù hợp để hai lồi P.calomelanos và P.vittata đạt hiệu quả hấp thụ cao nhất Mục tiêu chính của đề tài là cho thấy khả năng tích lũy Asen của hai lồi Dương Xỉ trên phụ thuộc rất lớn và nồng độ chất dinh dưỡng (N,P, ), pH, vi sinh vật,… Từ đó làm tiền đề cho các dự án ứng dụng phương pháp xử lý này Ứng dụng th ực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐƠC CHÂT HOC MƠI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 MỤC LỤC Ứng dụng th ực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐƠC CHÂT HOC MƠI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 NỘI DUNG TỔNG QUAN VỀ ASEN Asen là một ngun tố hóa học có ký hiệu As và số ngun tử 33. Asen lần đầu tiên được Albertus Magnus (Đức) viết về nó vào năm 1250. Khối lượng ngun tử của nó bằng 74,92. Vị trí của nó trong bảng tuần hồn được đề cập ở bảng mé bên phải. Là ngun tố phổ biến thứ 20 trong các ngun tố có trên bề mặt trái đất. Hàm lượng trung bình từ 1,52mg/kg đất. Asen là một á kim gây ngộ độc khét tiếng và có nhiều dạng thù hình: màu vàng (phân tử phi kim) và một vài dạng màu đen và xám (á kim) chỉ là số ít mà người ta có thể nhìn thấy. Ba dạng có tính kim loại của Asen với cấu trúc tinh thể khác nhau cũng được tìm thấy trong tự nhiên (các khống vật asen sensu stricto và Asenolamprit parasenolamprit), nói chung nó hay tồn tại dưới dạng các hợp chất asenua và Asenat. Vài trăm loại khống vật như thế đã được biết tới. Asen và các hợp chất của nó được sử dụng như là thuốc trừ dịch hại, thuốc trừ cỏ, thuốc trừ sâu và trong một loạt các hợp kim Trạng thái ơxi hóa phổ biến nhất của nó là 3 (Asenua: thơng thường trong các hợp chất liên kim loại tương tự như hợp kim), +3 (Asenat (III) hay asenit và phần lớn các hợp chất Asen hữu cơ), +5 (Asenat (V): phần lớn các hợp chất vơ cơ chứa ơxy của Asen ổn định). Asen cũng dễ tự liên kết với chính nó, chẳng hạn tạo thành các cặp AsAs trong sulfua đỏ hùng hồng (αAs4S4) và các ion As43 vng trong khống coban asenua có tên skutterudit. Ở trạng thái ơxi hóa +3, tính chất hóa học lập thể của asen chịu ảnh hưởng bởi sự có mặt của cặp electron khơng liên kết Tính chất vật lý: Asen khơng gây mùi khó chịu trong nước (cả khi ở hàm lượng có thể gây chết người ), khó phân hủy Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐƠC CHÂT HOC MƠI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 Asen về tính chất hóa học rất giống với ngun tố đứng trên nó là phốtpho. Tương tự phốtpho, tạo thành ơxít kết tinh, không màu, không mùi như As2O3 và As2O5 là những chất hút ẩm và dễ dàng hòa tan trong nước để tạo thành các dung dịch có tính axít. Axít asenic (V), tương tự như axít phốtphoric, là một axít yếu. Tương tự như phốtpho, asen tạo thành hiđrua dạng khí và khơng ổn định, đó là arsin (AsH3). Sự tương tự lớn đến mức asen sẽ thay thế phần nào cho phốtpho trong các phản ứng hóa sinh học và vì thế nó gây ra ngộ độc. Tuy nhiên, ở các liều thấp hơn mức gây ngộ độc thì các hợp chất asen hòa tan lại đóng vai trò của các chất kích thích và đã từng phổ biến với các liều nhỏ như là các loại thuốc chữa bệnh cho con người vào giữa thế kỷ 18 Khi bị nung nóng trong khơng khí, nó bị ơxi hóa để tạo ra triơxít asen; hơi từ phản ứng này có mùi như mùi tỏi. Mùi này cũng có thể phát hiện bằng cách đập các khống vật asenua như asenopyrit bằng búa Asen (và số hợp chất của asen) thăng hoa khi bị nung nóng áp suất tiêu chuẩn, chuyển hóa trực tiếp thành dạng khí mà khơng chuyển qua trạng thái lỏng. Trạng thái lỏng xuất hiện ở áp suất 20 átmốtphe trở lên, điều này giải thích tại sao điểm nóng chảy lại cao hơn điểm sơi[6]. Asen ngun tố được tìm thấy ở nhiều dạng thù hình rắn: dạng màu vàng thì mềm, dẻo như sáp và khơng ổn định, và nó làm cho các phân tử dạng tứ diện As4 tương tự như các phân tử của phốtpho trắng. Các dạng màu đen, xám hay 'kim loại' hơi có cấu trúc kết tinh thành lớp với các liên kết trải rộng khắp tinh thể Chúng là các chất bán dẫn cứng với ánh kim. Tỷ trọng riêng của dạng màu vàng là 1,97 g/cm³; dạng 'asen xám' hình hộp mặt thoi nặng hơn nhiều với tỷ trọng riêng 5,73 g/cm³; các dạng á kim khác có tỷ trọng tương tự Trong tự nhiên Asen có nhiều loại khoáng vật Realgar As4S4, Orpoment As2S3, Asenolite As2O3, Asenopyrite FeAsS (tới 368 dạng).Trong nước asen thường ở dạng Asen hoặc Asenate (AsO33, AsO43). Asen là một ngun tố khơng chỉ có trong nước mà còn có trong khơng khí, đất, thực phẩm và có thể xâm nhập vào cơ thể con người.Trong cơng nghiệp, Asen có trong ngành luyện kim, xử lý quặng, sản xuất thuốc bảo vệ thực vật, thuộc da, …. Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐƠC CHÂT HOC MƠI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 2.TỔNG QUAN VỀ VAI TRỊ & TÁC HẠI CỦA ASEN 2.1.Vai trò của Asen Như chúng ta đã biết, Asen là ngun tố vi lượng, rất cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của con người và sinh vật. Asen có vai trò trong trao đổi chất nuclein, tổng hợp protit và hemoglobin Asen là ngun tố có mặt trong nhiều loại hóa chất sử dụng trong nhiều ngành cơng nghiệp khác nhau như: hóa chất, phân bón (lân phốt phát, đạm nitơ), thuốc bảo vệ thực vật, giấy, dệt nhuộm Nhiều ngành cơng nghiệp sử dụng nhiên liệu hóa thạch như cơng nghiệp xi măng, nhiệt điện, Cơng nghệ đốt chất thải rắn cũng là nguồn gây ơ nhiễm khơng khí, nước bởi Asen Trong nơng nghiệp: Asenat hidro chì đã từng được sủ dụng nhiều trong thế kỉ 20 làm thuốc trừ sâu cho các loại cây ăn quả. Việc sử dụng nó đơi khi tạo ra các tổn thương não đối với những người phun thuốc sâu này. Ở nửa cuối thế kĩ 20, asenat methyl monnatri(MSMA), một dạng hợp chất hữu cơ ít đọc hại hơn của asen đã thay thế cho vai trò của asenat hidro chì trong nơng nghiệp Hình 1: Ứng dụng Asen trong nơng nghiệp Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐƠC CHÂT HOC MƠI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 (Nguồn:https://www.google.com.vn/search?q=b%C3%A1nh+k%E1%BA %B9o&biw=1093&bih=530&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjavaHcs ) HPAhVM0FQKHYN5CKEQ_AUIBigB#tbm=isch&q=thu%E1%BB%91c+bvtv Ứng dụng có nhiều e ngại nhất đối với cộng đồng có lẽ là trong xử lý gỗ bằng asenat đồng crom hóa, còn gọi là CCA hay tanalith. Gỗ xẻ xử lý bằng CCA vẫn còn phổ biến ở nhiều quốc gia và nó được sử dụng nhiều trong nửa cuối thế kỷ 20 như là vật liệu kết cấu và xây dựng ngồi trời Nó được sử dụng khi khả năng mục nát hay phá hoại của cơn trùng là cao. Mặc dù việc sử dụng gỗ xẻ xử lý bằng CCA đã bị cấm tại nhiều khu vực sau khi các nghiên cứu chỉ ra rằng Asen có thể rò rỉ từ gỗ vào trong đất cận kề đó, một rủi ro khác là việc đốt các lọai gỗ cũ đã xử lý bằng CCA. Việc hấp thụ trực tiếp hay gián tiếp tro do việc đốt cháy gỗ xử lý bằng CCA có thể gây ra tử vong ở động vật cũng như ngộ độc nghiêm trọng ở người; liều gây ra tử vong ở người là khoảng 20 gam tro Trong đời sống: Asenat đồng, được sử dụng trong thế kỷ 19 như là tác nhân tạo màu trong các loại bánh kẹo ngọt Hình 2: Sử dụng Asen để tạo màu bánh kẹo Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐƠC CHÂT HOC MƠI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 (Nguồn:https://www.google.com.vn/search?q=b%C3%A1nh+k%E1%BA %B9o&biw=1093&bih=530&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjavaHcs HPAhVM0FQKHYN5CKEQ_AUIBigB) 2.2. Tác hại của Asen 2.2.1.Nguồn góc ơ nhiễm Asen trong đất Nguồn nhân tạo: Nguồn từ cơng nghiệp: Asen là ngun tố có mặt trong nhiều loại hóa chất sử dụng trong nhiều ngành cơng nghiệp khác nhau như: hóa chất, phân bón ( lân – photphat, đạm – nitơ ), thuốc bảo vệ thực vật, giấy, dệt nhuộm. Người ta ước lượng thế giới có khoảng 12.000 tấn As/năm để làm khơ bơng vải và 16.000 tấn As/năm để bảo quản gỗ Hình 3: Asen trong nước có sử dụng dư thuốc trừ sâu (https://www.google.com.vn/search? q=ung+dung+asen+trong+xu+ly+go&biw=1093&bih=490&tbm=isch&source=lnms&sa=X&ved=0ahUKEwiT84_khMvPAhUMsI8KHVp3 ) C1kQ_AUICCgD#tbm=isch&q=asen+trong+su+dung+du+thuoc+tru+sau Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐƠC CHÂT HOC MƠI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 Nhiều ngành cơng nghiệp sử dụng nhiên liệu hóa thạch như cơng nghiệp xi măng, nhiệt điện, cơng nghệ đốt chất thải rắn cũng là nguồn gây ơ nhiễm mơi trường xung quang bởi Asen Các ngành cơng nghiệp khai thác và chế biền các loại quặng, nhất là quặng sunfua, luyện kim tạo ra nguồn ơ nhiễm Asen. Việc khai đào ở các mỏ ngun sinh đã phơi lộ các quặng sunfua, làm gia tăng q trình phong hóa, bào mòn và tạo ra khối lượng lớn đất đá thải có lẫn Asenopyrit ở lân cận khu mỏ. Những người khai thác tự do khi đãi quặng đã thêm vào axit sunfuric, xăng dầu, chất tẩy. Asenopyrit sau khi tách khỏi quặng sẽ thành chất thải và được chất đống ngồi trời và trơi vào sơng suối, gây ơ nhiễm tràn lan. Đó là những nguồn phát thải Asen gây ơ nhiễm nước, đât, khơng khí Nguồn từ nơng nghiệp: Asen được con người sử dụng nhiều trong hóa chất nơng nghiệp, như thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, thuốc diệt côn trùng, chất làm khô và bảo quản gỗ, phụ gia thức ăn Nguồn từ sinh hoạt của người dân: Những khu vực dân tự động đào lấp giếng không đúng tiêu chuẩn kĩ thuật khiến chất bẩn, độc hại bị thẩm thấu xuống mạch nước. cũng như việc khai thác nước ngầm q lớn làm cho mức nước trong các giếng hạ xuống khiến cho khí oxy đi vào địa tầng và gây ra phản ứng hóa học tạo ra thạch tính từ quặng pyrite trong đất và nước ngầm. 2.2.2.Tính độc hại của Asen Asen nguyên tố và các hợp chất của asen được phân loại là "độc" và "nguy hiểm cho môi trường" tại Liên minh châu Âu theo chỉ dẫn 67/548/EEC. Về đặc điểm sinh học asen có vai trò quan trọng đối với sinh vật, ở hàm lượng nhỏ asen có 10 Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐƠC CHÂT HOC MƠI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 3. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ ASEN BẰNG THỰC VẬT (CÂY DƯƠNG XỈ) ( Theo nghiên cứu, báo cáo tiến sĩ của cơ B.T.K.Anh) Qua các phần trên chúng ta đã thấy rõ bên cạnh lợi ích trong nơng nghiệp, cơng nghiệp thì Asen còn có tính độc hại rất cao mang đến những hậu quả khơn lường. Trong q trình nghiên cứu kĩ thuật xử lý ơ nhiễm bằng thực vật, các nhà khoa học đã khám phá ra rất nhiều lồi thực vật có khả năng hút As từ đất. Ví dụ, cỏ Agrostis capillaris L., cỏ Agrostis tenerrima Trin., dương xỉ Pteris vittata và cây gỗ nhỏ Sarcosphaera coronaria có khả năng tích luỹ As tương ứng là 100, 1000, 27000 và 7000 mg/kg sinh khối khơ. Trong các lồi thực vật siêu tích lũy As, nhiều nhà khoa học đã đặc biệt chú ý đến Dương Xỉ bởi nhiều nghiên cứu cho thấy loại thực vật này có khả năng chống chịu và tích lũy As cao. Đặc biệt lồi dương xỉ Pteris vittata đã được chứng minh là lồi siêu tích lũy As. Ngồi ra, một vài lồi dương xỉ khác cũng được chú ý là Pteris nervosa, Pteris cretica, P. longifolia L., P. umbrosa L., P. argyraea L., P. quadriaurita L., P. ryiunkensis L., P. biaurita Sau lựa chọn hai loài Dương xỉ phù hợp P.vittata P.calomelanos, điều quan trọng tiếp theo là phải làm như thế nào để tạo cho chúng có điều kiện tốt nhất để phát triển từ đó đạt hiệu cao nhất trong q trình hấp thu Asen. Cụ thể là bổ sung chất dinh dưỡng như thế nào ( N, P, K, ) và trồng như thế nào để phù hợp với từng loại đất cụ thể ( độ phì nhiêu, pH,…). . , và sau đó sẽ xử lý các lồi cây này ra sau. Đây cũng chính là phần trọng tâm của bài báo cáo này 15 Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐƠC CHÂT HOC MƠI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 P.vittata P.calomelanos 3.1. Nghiên cứu khả năng tích lũy và chống chịu As trong đất của hai lồi dương xỉ. ( Theo nghiên cứu, báo cáo tiến sĩ của cơ B.T.K.Anh) Hình 3.1. P. vittata sau 4 tháng đ ược trồ ng ở đ ấ t bổ sung 11 nồ ng đ ộ As khác nhau Hình3.2. P. calomelanos sau 4 tháng đ ược trồ ng trong đ ấ t có bổ sung As khác nhau Sau 4 tháng thí nghiệm, P.vittata có khả năng chống chịu với đất có bổ sung As từ 0 đến 1500 mg/kg còn P.calomelanos từ 0 đến 900 mg/kg. Kết quả về khả năng chống chịu As của hai lồi dương xỉ ở những nồng độ sau 4 tháng thí nghiệm cây chết cho thấy, nồng độ As càng cao thì thời gian sống của cây càng ngắn. Như vậy, cả hai loài dương xỉ nêu trên đều chống chịu As cao hơn so với các lồi cây khác đã được cơng bố. Nhưng khi so sánh hai loại dương xỉ này với nhau đã cho thấy khả năng chống chịu của P.vittata với As tốt hơn nhiều so với loài P.calomelanos. Trong khoảng nồng độ mà cây chống chịu được, sau 4 tháng thí nghiệm P.vittata tích lũy lượng As từ 307±14,5 đến 6042±101,1 mg/kg trong thân và rễ là từ 131± 16,5 đến 3756± 105,5 mg/kg còn P.calomelanos đã tích lũy được hàm lượng As là 885±35,5 ÷ 4034±83 mg/kg ở trong thân và 483±35,9 ÷ 2256±111,9 mg/kg ở trong rễ (Nguồn: Luận văn tiến sỉ Bùi Thị Kim Ánh ) http://luanan.nlv.gov.vn/luanan? a=d&d=TTcFlGvDmogK2012.1.6&e=vi201imgtxIN# 16 Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐƠC CHÂT HOC MƠI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 3.1.1. Nghiên cứu khả năng tích luỹ As theo thời gian của hai lồi dương xỉ. ( Theo nghiên cứu, báo cáo tiến sĩ của cơ B.T.K.Anh) Bảng 3.1 Lượng As được dương xỉ tách ra khỏi đất (nguồn: http://luanan.nlv.gov.vn/luanan?a=d&d=TTcFlGvDmogK2012.1.6&e=vi201img txIN#) Kết quả thu được từ bảng 3.1cho thấy, nếu trồng đồng thời hai lồi dương xỉ này trong q trình xử lý thì nên thu hoạch trong khoảng từ tháng thứ 3 đến tháng thứ 4. Do từ tháng thứ 3, cả hai loại cây đã loại bỏ được một lượng As lớn hơn rất nhiều so với tháng thứ 2. Ở tháng thứ 3 và thứ 4, cây P.vittata đã loại bỏ được lượng As ra khỏi đất tương ứng là 9,8 và 15,1 mg, còn cây P.calomelanos loại bỏ được tương ứng là 12,5 và 11,7 mg As ra khỏi đất 17 Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐƠC CHÂT HOC MƠI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 3.1.2.Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố dinh dưỡng n, p đến hiệu quả hấp thu và sinh trưởng của dương xỉ. ( Theo nghiên cứu, báo cáo tiến sĩ của cơ B.T.K.Anh) Bảng 3.2 Lượng As được tách ra khỏi đất nhờ dương xỉ ở các cơng thức bổ sung P khác nhau (nguồn: http://luanan.nlv.gov.vn/luanan?a=d&d=TTcFlGvDmogK2012.1.6&e=vi201img txIN#) Số liệu trong bảng 3.2 là kết quả tính tốn lượng As được tách ra khỏi đất thơng qua các kết quả về khả năng tích lũy trong thân cây và skk của thân sau 4 18 Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐÔC CHÂT HOC MÔI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 tháng thu hoạch dương xỉ. Kết quả trên bảng 2 cho thấy, ở cơng thức thí nghiệm bổ sung 800 mg P/kg đất, cây dương xỉ P.vittata có khả năng tăng trưởng tốt nhất (đạt 4,9±0,8 g sinh khối khơ), sau đó đến cơng thức có nồng độ P bổ sung là 600, 400 và 200 mg/kg. Với lồi dương xỉ P.calomelanos, bổ sung P cũng có tác động tích cực lên khả năng sinh trưởng của cây. Tổng lượng tích lũy As ở cơng thức bổ sung 400mg P/kg là có tăng so với các cơng thức khác nhưng không cao bằng ở hàm lượng P bổ sung 600 mg/kg. Tuy nhiên, lượng sinh khối tại công thức bổ sung 400mgP/kg lại đạt cao nhất, sinh khối khô của cây là 5,6±0,6 g, cao gấp 2,33 lần so với công thức Đ/C Kết thu được cho thấy, khả năng loại bỏ As khỏi đất của cây chịu ảnh hưởng tích cực của hàm lượng P cho vào thí nghiệm, khi bổ sung lượng P ≤ 400 mg/kg đất đối với cây P.vittata và lượng P 600mg/kg đất đối với cây P.calomelanos thì hàm lượng As được loại bỏ và có sự thay đổi so với đối chứng nhưng không đáng kể Hiệu quả loại bỏ As ra khỏi đất sau 4 tháng thí nghiệm của cây P.vittata là cao nhất (đạt 7,6 mg) khi bổ sung 800 mg P /kg đất, còn cây P.calomelanos đã loại bỏ được 15,1 mg As ở nồng độ bổ sung 600 mgP/kg đất Bảng 3.3 Lượng As được tách ra khỏi đất nhờ dương xỉ trong thí nghiệm ảnh hưởng của N 19 Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐƠC CHÂT HOC MƠI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 (nguồn: http://luanan.nlv.gov.vn/luanan?a=d&d=TTcFlGvDmogK2012.1.6&e=vi201img txIN#) Kết thu bảng 3.3 cho thấy, khả sinh trưởng tích lũy As chịu ảnh hưởng tích cực hàm lượng N cho vào thí nghiệm Khi bổ sung lượng N vào P.vittata lớn 200 mg/kg P.calomelanos < 200 > 300 mg/kg hiệu loại bỏ As khỏi đất không cao Nhiều công thức bổ sung N khoảng hiệu loại bỏ As thấp Đ/C Hiệu loại bỏ As dương xỉ P.vittata cao bổ sung từ 100 – 200 mg N /kg đất; với P.calomelanos hiệu loại bỏ As tốt đạt 13,9 mg bổ sung 300mg N /kg đất Như vậy, hàm lượng N phù hợp với loại quan trọng, thiếu thừa N làm giảm suất trồng 20 Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐÔC CHÂT HOC MÔI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 3.1.3.Nghiên cứu ảnh hưởng của pH lên sinh trưởng và tích lũy As của hai lồi Dương Xỉ chọn lọc. ( Theo nghiên cứu, báo cáo tiến sĩ của cơ B.T.K.Anh) Hiệu quả loại bỏ As ra khỏi đất của hai loại cây rất khác nhau. P. vittata thích hợp với điều kiện pH từ trung tính đến kiềm nên khả năng loại bỏ As ở khoảng pH này là rất cao. Ở pH 7,2 hiệu quả loại bỏ As là 13,8 mg còn pH 9,0 thì cây loại bỏ được 9,3 mg As. Lồi P.calomelanos có thể sống được ở các điều kiện pH khác nhau từ axit đến kiềm nhưng hiệu quả loại bỏ As của cây tốt nhất ở môi trường đất chua, Ở pH 5,1 cây loại bỏ được lượng As cao nhất đạt 10,9 mg sau 4 tháng thí nghiệm và điều này lại trái ngược với cây P.vittata chỉ sống được ở nồng độ pH này sau 1 tháng trồng Bảng 3.4 Hiệu quả loại bỏ As ra khỏi đất nhờ dương xỉ trong thí nghiệm ảnh hưởng của pH (nguồn: http://luanan.nlv.gov.vn/luanan?a=d&d=TTcFlGvDmogK2012.1.6&e=vi201img txIN#) Nhìn chung, pH trung tính là phù hợp cho cả hai lồi dương xỉ khi xử lý ô nhiễm As trong đất. Hiệu quả loại bỏ As của cây P.vittata và P.calomelanos đạt tương ứng là 13,8 và 7,5 mg ở pH 7,2. Tuy nhiên, với đất ơ nhiễm có tính kiềm thì sử dụng P.vittata còn có tính axit thì sử dụng P. calomelanos để xử lý ơ nhiễm As là tối ưu nhất.Cây có khả năng loại bỏ As cao hơn thì hàm lượng As còn lại 21 Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐƠC CHÂT HOC MƠI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 trong đất thấp hơn so với các công thức khác. Kết quả thu được về hàm lượng As linh động trên bảng 3.4 cho thấy, ảnh hưởng của pH khơng có sự chênh lệch đáng kể so với hàm lượng As tổng số thu được. Như vậy, với hàm lượng As ở dạng hòa tan ban đầu được bổ sung vào đất sau bốn tháng thí nghiệm thì khơng có sự thay đổi nhiều dạng As ban đầu của chúng 3.1.4 Nghiên cứu ứng dụng một số chủng nấm cộng sinh mycorrhiza để làm tăng hiệu quả xử lý ơ nhiễm as trong đất của hai lồi dương xỉ chọn lọc. ( Theo nghiên cứu, báo cáo tiến sĩ của cơ B.T.K.Anh) Sự xâm nhiễm của nấm AMF vào trong bộ rễ của các cây dương xỉ được đánh giá thông qua mật độ của nấm trong các mẫu rễ cây ở 8 công thức khác nhau. Sau 1 tháng thí nghiệm, mỗi một cơng thức lấy tổng số 35 mẩu rễ để quan sát dưới kính hiển vi. Kết quả cho thấy, mật độ nấm AMF ở các công thức bổ sung chế phẩm AMF (CT2 và CT4) là rất cao, chiếm khoảng 15 đến 20 mẫu có sự xuất hiện của nấm AMF trong tổng số 35 mẫu quan sát. Ở những cơng thức khơng bổ sung chế phẩm (CT1 và CT3) thì chỉ có 2 mẫu quan sát trong tổng 35 mẫu là có nấm AMF. Như vậy, chế phẩm AMF bổ sung vào đất ô nhiễm As đã xâm nhập được vào hệ rễ của cây dương xỉ Bảng 3.5. Khả năng sinh trưởng của 2 loài dương xỉ nghiên cứu (nguồn: http://luanan.nlv.gov.vn/luanan?a=d&d=TTcFlGvDmogK2012.1.6&e=vi201img txIN#) Khi nhiễm nấm rễ cộng sinh AMF vào rễ dương xỉ (CT2 và CT4) thì sinh khối của chúng nhìn chung tăng hơn so với công thức không bổ sung nấm. Sinh khối P.vittata tăng 30,7% còn sinh khối lồi P.calomelanos tăng 40,2% so với đối chứng không nhiễm nấm rễ cộng sinh (AMF). So sánh hiệu quả tác dụng kích 22 Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐƠC CHÂT HOC MƠI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 thích của AMF giữa 2 lồi P.vittata và P.calomelanos chúng ta thấy khơng có sự khác biệt rõ rệt 3.1.5.Thu hoạch sinh khối Dương Xỉ sau khi xử lý( hấp thụ) Asen Qua các nghiên cứu trên thì thời điểm 34 tháng (4 lần trên năm) là thích hợp cho thu sinh khối cây nếu áp dụng vào xử lý ngồi thực tế. Sau khi thu hoạch sinh khối chúng ta phải lựa chọn phương án xử lý thích hợp để tránh gây phát tán Asen vào lại trong mơi trường Các phương án cụ thể như là : đốt sinh khối khơ và chơn tro ở nơi thích hợp tránh cho Asen thấm vào mạch nước ngầm 3.2. Mơ hình thử nghiệm xử lý đất ơ nhiễm As ở mỏ thiếc núi pháo, hà thượng ( Theo nghiên cứu, báo cáo tiến sĩ của cơ B.T.K.Anh) Trong một năm đầu, các bước cải tạo đất được tiến hành nhằm mục đích tạo điều kiện tốt nhất để hai lồi dương xỉ có thể phát triển đạt hiệu quả xử lý ơ nhiễm As cao. Phân NPK, phân hữu cơ vi sinh và vơi bột được bón vào đất thí nghiệm với mục đích làm tăng hàm lượng dinh dưỡng và cải tạo pH của đất. Trồng cây mồi cải tạo đất là cây điền thanh và cốt khí. Một số tính chất cơ bản của đất sau khi cải tạo được xác định, kết quả thu được thể hiện trên bảng 3.6 Bảng 3.6.Một số tính chất đất trước và sau khi cải tạo để trồng dương xỉ (nguồn: http://luanan.nlv.gov.vn/luanan?a=d&d=TTcFlGvDmogK2012.1.6&e=vi201img txIN#) Kết quả cho thấy, đất sau khi cải tạo thì hàm lượng As đã giảm đi đáng kể được 1755,4 mg As / kg (giảm 38,8 % so với ban đầu). Kết quả này là phù hợp, vì chúng tơi đã bổ sung một lượng lớn phân bón, vơi bột vào đất nên hàm 23 Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐƠC CHÂT HOC MƠI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 lượng As bị ơ nhiễm ban đầu ở tầng 020 cm đã được pha lỗng. Mặt khác, cây mồi sau hai đợt cải tạo đất khơng tách khỏi đất mà được trộn vào đất nên một lượng lớn lá và thân cây mục nát cũng làm pha lỗng lượng As có trong đất. Kết quả này cũng phù hợp vì khi phân tích hàm lượng As có trong 2 loại cây điền thanh và cốt khí rất thấp (kết quả sau nhiều lần phân tích thử nghiệm cho thấy chúng chỉ chiếm từ 32,4 – 41,4 mg As / kg skk). pH đất sau một năm cải tạo cũng đã tăng lên đáng kể (lên đến 6,5). Ngoài ra, hàm lượng chất hữu cơ, N và P sau khi cải tạo tăng hơn so với ban đầu rất nhiều Bảng 3.7 Số liệu phân tích hàm lượng As ở mơ hình xử lý Hà Thượng (nguồn: http://luanan.nlv.gov.vn/luanan?a=d&d=TTcFlGvDmogK2012.1.6&e=vi201img txIN#) Hàm lượng As linh động trong đất là một thông số rất đáng chú ý khi nghiên cứu phương pháp sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm, bởi vì chính lượng As này thực vật mới có thể sử dụng được trong q trình hút thu lên cây. Từ một hàm lượng As linh động ban đầu chỉ bằng 24,9% lượng As tổng, sau các đợt lấy mẫu thì hàm lượng này đã tăng lênđáng kể (sau đợt cải tạo bằng cây mồi hàm lượng này đạt 31,8 % và sau 1 và 1,5 năm trồng dương xỉ thì hàm lượng này đã đạt được tương ứng là 62,8% và 74%). Như vậy, sau khi bổ sung các chủng nấm rễ cộng sinh AM thì một lượng rất lớn As đã chuyển hóa từ dạng khơng hòa tan sang dạng hòa tan để cây dễ hút thu hơn 24 Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐƠC CHÂT HOC MƠI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 Sau mỗi 3 tháng, phần sinh khối phần trên mặt đất của cây dương xỉ được thu hoạch một lần để tính khối lượng khơ và phân tích hàm lượng As tích lũy trong thân cây. Kết quả thu được thể hiện qua bảng 3.8 Bảng 3.8 Sinh khối khơ của dương xỉ tại mơ hình theo thời gian (nguồn: http://luanan.nlv.gov.vn/luanan?a=d&d=TTcFlGvDmogK2012.1.6&e=vi201img txIN#) Như vậy, với 1,5 năm thí nghiệm trồng dương xỉ, số lần thu hoạch cây là 06 lần phần sinh khối bên trên mặt đất của cây. Bảng 3.8 thể hiện kết quả về sinh khối khô của hai loại cây dương xỉ nghiên cứu sau các lần thu hoạch. Kết quả thu được cho thấy, sinh khối khơ ở phần trên mặt đất của cây sau 3 tháng thí nghiệm đạt khá cao và sinh khối khơ của cây P.vittata cao hơn của cây P.calomelanos ở các đợt thu hoạch thí nghiệm. Sinh khối cây P.vittata dao động trong khoảng từ 441 kg 525 kg và sinh khối cây P.calomelanos dao động trong khoảng từ 388,8 kg453,6 kg. Nếu tính trung bình sinh khối khơ của các cây sau các lần thu hoạch thì cây P.vittata là 475,2 kg và P.calomelanos là 418,2 kg Sau các đợt thu hoạch phần thân dương xỉ phân tích hàm lượng As để đánh giá khả năng tích lũy ngồi thực nghiệm. Các kết quả thu thể hiện trên bảng 3.9 Bảng 3.9. Hàm lượng As tích lũy phần thân lá của dương xỉ sau các 25 Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐÔC CHÂT HOC MÔI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 tháng thu hoạch (nguồn: http://luanan.nlv.gov.vn/luanan?a=d&d=TTcFlGvDmogK2012.1.6&e=vi201img txIN#) Kết quả thu được cho thấy, khả năng tích lũy As của hai lồi dương xỉ ngồi thực tế là khả quan. Khả năng tích lũy As của cây P.vittata thấp hơn so với cây P.calomelanos và đãchứng tỏ là vai trò của cây dương xỉ bản địa tại Hà Thượng P.calomelanos đã phát huy tácdụng tốt hơn so với cây thu thập từ vùng khác. Cây P.vittata tích lũy As ở phần trên mặt đất dao động trong khoảng từ 3215±46 đến 4356±102,2 mg/kg và cây P.calomelanos tích lũy As ở phần trên mặt đất là từ 4356±54,7 đến 5734±81,4 mg/kg. Nếu tính trung bình qua các lần thu hoạch thí nghiệm thì cây P.vittata và P.calomelanos hấp thu As ở phần trên mặt đất tương ứng là 3828 mg/ kg skk và 4779 mg/kg skk. Đây là số liệu hấp thu cao As, thể hiện được khả năng xử lý As ngoài thực địa ở Hà Thượng là rất tốt Theo các số liệu thu thập được về khả năng hấp thu As ở phần bên trên mặt đất và khối lượng khơ của cây thu được, lượng As cây hấp thu trong một năm xử lý (M) được tính như sau: M = [(3,83g As/kg×475,2 kg) + (4,78gAs/kg ×418,2kg)]×4 = 15.276 g As = 15,28 kg As 2 Như vậy, trồng hai loại dương xỉ ở 700 m trong 1 năm có thể hút thu 15,28 kg As. Nếu trồng hai loại dương xỉ trên ở 1 ha (10000 m ) đất thì hàm lượng As có thể tách chiết ra khỏi đất trong vòng 1 năm là 218,3 kg As/ ha. Đây là một lượng As đáng kể được tách ra khỏi đất. Tuy nhiên, trong thực tế đất được làm sạch không chỉ do mỗi khả năng tách chiết As ra khỏi đất bằng 26 Ứng dụng thực vật (cây Dương Xỉ) để xử lý Asen trong đất ĐƠC CHÂT HOC MƠI TR ̣ ́ ̣ ƯỜNG Nhóm 11 dương xỉ mà còn thơng qua nhiều con đường khác nhau như khả năng bay hơi qua khí khổng, hiệu quả làm sạch của vi sinh vật đất trong tự nhiên, hiệu quả của các loại vi sinh vật sống cộng sinh trong rễ cây và khả năng rửa trơi tự nhiên 4.KẾT LUẬN CỦA NHĨM Qua bài báo cáo chúng ta có thể hiểu sơ lược về Asen và vai trò cũng như là mức độ nguy hiểm tiềm ẩn có thể gây ra các bệnh mãn tính và cấp tính gây chết người Thơng qua nghiên cứu của cơ Bùi Thị Kim Anh cho thấy phương pháp xử lý Asen bằng cây Dương Xỉ có thể xem là có phương án tối ưu nhất vì vừa có gí thành thấp lại vừa hiệu quả cao và thân thiện với mơi trường. Bên cạnh đó cũng cho thấy hai lồi dương xỉ Pteris vittata và Pityrogramma calomelanos có khả năng chống chịu khá tốt trong đất có hàm lượng As linh động tương ứng lên tới 1500 mg/kg và 900 mg/kg. Từ đó suy ra hàm lượng Asen phù hợp cho lồi P.vittata là