Nghiên cứu sử dụng thực vật ( dương xỉ) để xử lý ô nhiễm ASEN trong đất vùng khai thác khoáng sản

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN BÙI THỊ KIM ANH Nghiªn cøu Sư dụng thực vật (d-ơng xỉ) Để xử lý ô nhiễm Asen đất vùng khai thác khoáng sản Chuyờn ngnh: Mơi trường đất nước Mã số: 62.85.02.05 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Hà Nội - 2012 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Đặng Đình Kim PGS.TS Lê Đức Phản biện 1: GS.TS Lê Văn Khoa Phản biện 2: GS.TS Đặng Thị Thu Phản biện 3: PGS.TS Lương Văn Hinh Luận án bảo vệ trước Hội đồng cấp nhà nước chấm luận án tiến sĩ họp vào hồi ngày tháng năm 2012 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội MỤC LỤC Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Nghiên cứu tổng quan Asen (As) 1.1.1 Giới thiệu chung As 1.1.2 Hàm lượng As số hợp phần tự nhiên 1.1.2.1 Hàm lượng As khoáng vật 1.1.2.2 Hàm lượng As đất vỏ phong hóa 1.1.2.3 Hàm lượng As thực vật 1.1.3 Các nguồn gây ô nhiễm As môi trường 1.1.4 Các dạng tồn As đất 1.1.5 Ảnh hưởng As thể sống 1.2 Tình hình nhiễm As đất giới Việt Nam 1.2.1 Ô nhiễm giới 1.2.2 Ô nhiễm Việt Nam 1.3 Các phƣơng pháp xử lý As đất 1.3.1 Các phương pháp hóa lý học 1.3.2 Công nghệ xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng phương pháp sinh học 1.3.2.1 Sử dụng vi sinh vật để xử lý ô nhiễm 1.3.2.2 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.4.5 1.5 1.5 1.5.2 1.5.3 Chƣơng 2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.3 2.4 2.4.1 2.4.2 Trang I II III VI VII VIII 4 5 6 11 11 14 16 17 18 19 Sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm KLN đất 19 20 Công nghệ sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm KLN đất 20 Các phương pháp xử lý ô nhiễm KLN thực vật 22 Các lồi thực vật có khả xử lý nhiễm 24 Công nghệ xử lý KLN thực vật giới Việt Nam 27 Xử lý sinh khối thực vật tích luỹ As sau thu hoạch Cơ hội thách thức việc sử dụng thực vật cho xử lý ô nhiễm 28 KLN đất Một số biện pháp nâng cao khả xử lý ô nhiễm KLN thực 29 vật 29 Kĩ thuật nông học 31 Vai trò vi sinh vật hữu hiệu 32 Kỹ thuật sinh học phân tử cải tạo giống ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 34 Địa điểm nghiên cứu 34 Đối tƣợng nghiên cứu 35 Đặc điểm dương xỉ Pteris vittata 36 Đặc điểm dương xỉ Pityrogramma calomelanos 37 Nội dung nghiên cứu 38 Phƣơng pháp nghiên cứu 38 Phương pháp bố trí thí nghiệm 46 Thời gian phương pháp lấy mẫu 2.4.3 2.4.4 2.4.5 Chƣơng 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2 3.2.1 3.2.2 3.3 3.3.1 3.3.1.1 3.3.1.2 3.3.2 3.3.2.1 3.3.2.2 3.3.2.3 3.4 3.4.1 3.4.1.1 3.4.1.2 3.4.2 3.4.2.1 3.4.2.2 3.5 3.5.1 3.5.1.1 3.5.1.2 3.5.1.3 Các phương pháp phân tích phòng thí nghiệm Phương pháp đánh giá thơng qua hệ số BF Phương pháp phân tích xử lí số liệu KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Điều tra, khảo sát trạng ô nhiễm As môi trƣờng đất đánh giá khả tích luỹ As thực vật bốn vùng khai thác mỏ Thái Nguyên Hàm lượng kim loại nặng đất bốn vùng mỏ nghiên cứu Hàm lượng kim loại nặng thực vật vùng mỏ nghiên cứu Xác định hệ số tích luỹ sinh học As Nghiên cứu tách dòng gene liên quan đến khả phân giải As dƣơng xỉ Kết tách chiết ADN genome Nhân gen arsC kỹ thuật PCR Nghiên cứu khả tích lũy chống chịu As đất 02 loài dƣơng xỉ chọn lọc thu từ thực địa Nghiên cứu khả chống chịu tích luỹ As hai loài dương xỉ chọn lọc Khả chống chịu tăng trưởng dương xỉ với nồng độ As khác Khả hấp thu As dương xỉ đất bổ sung As Nghiên cứu khả tích luỹ As theo thời gian hai loài dương xỉ chọn lọc Khả tích lũy As hai lồi dương xỉ Khả sinh trưởng hai loài dương xỉ Khả loại bỏ As khỏi đất nhờ dương xỉ Nghiên cứu ảnh hƣởng yếu tố dinh dƣỡng N, P đến hiệu hấp thu sinh trƣởng dƣơng xỉ Nghiên cứu ảnh hưởng P đến sinh trưởng tích lũy As hai lồi dương xỉ chọn lọc Ảnh hưởng P đến tích lũy As hai lồi dương xỉ Ảnh hưởng P đến khả tăng sinh khối phần mặt đất hai loài dương xỉ Nghiên cứu ảnh hưởng N lên sinh trưởng tích lũy As hai loài dương xỉ chọn lọc Ảnh hưởng N lên tích lũy As Ảnh hưởng N lên tăng sinh khối phần mặt đất hai loài dương xỉ Nghiên cứu nhằm nâng cao khả xử lý ô nhiễm As đất hai loài dƣơng xỉ chọn lọc Ảnh hưởng dạng phân bón vơ hữu lên sinh trưởng tích lũy As hai lồi dương xỉ chọn lọc Ảnh hưởng dạng phân bón đến khả tích lũy As Ảnh hưởng dạng phân bón đến sinh khối phần mặt đất nghiên cứu Ảnh hưởng phân bón đến khả loại bỏ As khỏi đất nhờ dương xỉ 47 49 49 51 51 51 54 59 60 61 61 62 62 62 67 71 71 72 73 74 74 74 77 79 79 81 83 83 83 84 85 ii 3.5.2 3.5.2.1 3.5.2.2 3.5.3 3.5.3.1 3.5.3.2 3.5.4 3.5.4.1 3.5.4.2 3.6 3.6.1 3.6.1.1 3.6.1.2 3.6.1.3 3.6.2 3.6.2.1 3.6.2.2 3.6.2.3 3.6.2.4 3.7 3.7.1 3.7.2 3.7.3 3.7.4 3.7.5 3.7.6 3.7.7 3.7.8 3.7.9 3.7.10 3.7.11 3.7.12 3.7.13 Chương Nghiên cứu ảnh hưởng pH lên sinh trưởng tích lũy As hai loài dương xỉ chọn lọc Ảnh hưởng pH đến tích lũy As Ảnh hưởng pH lên khả loại bỏ As khỏi đất hai loài dương xỉ nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng EDTA lên sinh trưởng tích luỹ As hai loài dương xỉ chọn lọc Ảnh hưởng EDTA lên khả tích lũy KLN Ảnh hưởng EDTA lên tăng sinh khối phần mặt đất 86 Nghiên cứu ứng dụng số chủng nấm cộng sinh mycorrhiza để làm tăng hiệu xử lý ô nhiễm As đất hai loài dương xỉ chọn lọc Ảnh hưởng nấm cộng sinh đến sinh trưởng phát triển dương xỉ Khả hấp thu As dương xỉ nghiên cứu đất ô nhiễm As Nghiên cứu ứng dụng hai loài dƣơng xỉ chọn lọc thực tế xử lý ô nhiễm As đất vùng khai thác mỏ Ti-Sn Núi Pháo, Hà Thƣợng Thí nghiệm quy mơ pilốt để xử lý ô nhiễm As đất Hà Thượng Khả tích lũy As cơng thức thí nghiệm khác Khả sinh trưởng hai lồi dương xỉ cơng thức thí nghiệm khác Hàm lượng As lại đất thí nghiệm Mơ hình xử lý đất nhiễm As mỏ thiếc Núi Pháo, Hà Thượng Hiện trạng địa điểm xây dựng mơ hình trình diễn Hà Thượng Khả xử lý ô nhiễm As đất dương xỉ thực tế Sinh khối theo thời gian thu hoạch Xây dựng tiêu chí cho mơ hình điểm khả chuyển giao cơng nghệ Đề xuất quy trình cơng nghệ xử lý đất nhiễm As công nghệ trồng dƣơng xỉ Nhận biết môi trường đất nhiễm As Xác định thông số mơi trường Cải tạo đất để trồng Biện pháp làm tăng hấp thu kim loại Cây giống sử dụng cho quy trình Nhân giống Trồng chăm sóc Thu hoạch Xử lý sinh khối sau thu hoạch Tính tốn giá thành thời gian cần thiết để làm Phạm vi áp dụng hạn chế Những nghiên cứu cần thiết bổ sung Đề xuất quy trình KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 94 86 87 90 90 92 95 96 97 97 97 98 99 100 100 102 104 106 107 107 108 108 108 109 109 109 110 110 110 111 111 112 113 iii DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 115 116 127 iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AMF Nấm rễ cộng sinh Arbuscular Mycorrhizal Fungi BF Hệ số tích lũy sinh học (Bioaccumulation Factor) CEC Dung tích trao đổi Cation (Cation Exchange Capacity) CHC Chất hữu CT Công thức ĐON: Đất ô nhiễm Đ/C Đối chứng ĐV Đất vườn EDTA Ethylene diamine tetra acetic acid Eh Thế oxy hóa khử KLN Kim loại nặng KL Kim loại P.vittata Pteris vittata P.calomelanos Pityrogramma calomelanos QCVN Quy chuẩn Việt Nam SKK Sinh khối khô TN Thí nghiệm VSV Vi sinh vật DANH MỤC BẢNG STT Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 Bảng 1.4 Bảng 1.5 Bảng 1.6 Bảng 1.7 Bảng 2.1 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Bảng 3.9 Bảng 3.10 Bảng 3.11 Bảng 3.12 Bảng 3.13 Bảng 3.14 Bảng 3.15 Bảng 3.16 Bảng 3.17 Bảng 3.18 Bảng 3.19 Tên bảng Hàm lượng As trung bình số mẫu quặng mỏ chì, kẽm Hàm lượng As (mg/kg) số loại đất khu mỏ hoang Songcheon Hàm lượng As (mg/kg) đất số mỏ Anh Tỷ lệ mẫu có hàm lượng As vượt QCVN 03:2008 số mỏ nghiên cứu Giới hạn tối đa cho phép hàm lượng As đất (mg/kg) Một số loài thực vật có khả siêu tích luỹ As Những điểm thuận lợi hạn chế công nghệ thực vật Một số tính chất đất ban đầu trước sử dụng nghiên cứu Hàm lượng As đất bốn vùng nghiên cứu Hàm lượng kim loại nặng thân rễ 33 loài thực vật nghiên cứu Thái Nguyên Hàm lượng As 12 mẫu đất mẫu thực vật mọc đất xã Tân Long (Đồng Hỷ) xã Hà Thượng (Đại Từ) Ảnh hưởng lượng As đến số lượng P.vittata Ảnh hưởng lượng As đến chiều cao trung bình P.vittata Ảnh hưởng lượng As đến số lượng P calomelanos Ảnh hưởng lượng As đến chiều cao trung bình P calomelanos Lượng As dương xỉ tách khỏi đất Lượng As tách khỏi đất nhờ dương xỉ Lượng As tách khỏi đất nhờ dương xỉ thí nghiệm ảnh hưởng N Lượng As tách khỏi đất qua thí nghiệm ảnh hưởng phân bón Hiệu loại bỏ As khỏi đất nhờ dương xỉ thí nghiệm ảnh hưởng pH Khả sinh trưởng loài dương xỉ nghiên cứu Khả tích lũy As lồi dương xỉ Pteris vittata Pityrogramma calomelanos thí nghiệm Hàm lượng đạm lân hai phân xanh sử dụng (mg/kg) Một số tính chất đất trước sau cải tạo để trồng dương xỉ Số liệu phân tích hàm lượng As mơ hình xử lý Hà Thượng Sinh khối khơ dương xỉ mơ hình sau lần thu hoạch Hàm lượng As tích lũy phần thân dương xỉ sau lần thu Trang 12 13 15 16 26 28 35 53 58 59 63 63 65 65 73 77 82 85 88 95 96 102 103 104 105 105 hoạch DANH MỤC HÌNH STT Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 Hình 3.18 Hình 3.19 Hình 3.20 Hình 3.21 Tên hình Các dạng tồn As nước phụ thuộc vào Eh/pH Hình ảnh số bệnh nhân bị nhiễm độc As Quá trình hút thu kim loại nặng thực vật Pteris vittata Pityrogramma calomelanos Vị trí điểm khảo sát, lấy mẫu Ảnh chụp bốn vùng khảo sát ADN genome mẫu dương xỉ Điện đồ sản phẩm PCR mồi KL7 với ADN hệ gen mẫu dương xỉ 560C Sự sinh trưởng P vittata sau tháng thí nghiệm Mối quan hệ nồng độ As với thời gian sống P vittata Sự sinh trưởng Pityrogramma calomelanos sau tháng thí nghiệm Mối quan hệ nồng độ As thời gian sống Pityrogramma calomelanos Hàm lượng As hấp thu rễ thân Pteris vittata L Hàm lượng As hấp thu rễ thân Pityrogramma calomelanos Khả tích luỹ As theo thời gian hai lồi dương xỉ Sinh khối khô sau thu hoạch Nghiên cứu ảnh hưởng P lên sinh trưởng tích luỹ As P.vittata sau tháng thí nghiệm Nghiên cứu ảnh hưởng P lên sinh trưởng tích luỹ As P.vittata sau tháng thí nghiệm Hàm lượng As tích luỹ rễ thân dương xỉ sau thí nghiệm Ảnh hưởng hàm lượng P bổ sung lên hệ số BF Lượng As tích lũy công thức bổ sung N khác Ảnh hưởng lượng N bổ sung lên số tích luỹ sinh học Sinh khối khô công thức bổ sung N khác Hàm lượng As công thức bổ sung phân bón khác Sinh khối khơ phần mặt đất sau thu hoạch Trang 11 20 36 37 51 52 61 62 64 64 66 66 68 69 71 72 74 74 75 77 79 80 81 84 84 tháng tháng 2393.3 3021.5 2612.4 3244.9 2555.8 3188.4 1136.3 1361.1 1252.5 1563.2 1342.6 1342.6 3521.8 3878.7 3501.2 3812.3 3724.8 3578.8 673.8 98.2 653.4 109.7 712.5 123.6 b Khối lượng khô dương xỉ theo thời gian thu hoạch (g skk) Thời gian thí nghiệm tháng tháng tháng tháng Pteris vittata 0.35 0.22 0.89 0.78 2.78 3.32 4.79 5.56 0.17 0.69 2.52 4.86 0.34 0.96 3.5 4.03 0.67 2.3 3.25 2.06 Pityrogramma calomelanos 0.75 0.89 0.97 3.2 3.4 2.7 3.02 3.81 3.35 3.57 3.42 TN6 Nghiên cứu ảnh hƣởng phân bón vơ hữu lên khả xử lý ô nhiễm As dƣơng xỉ a Khả tích lũy As thân rễ hai lồi dương xỉ tuyển chọn (mg/kg) Cơng thức phân bón CT1 CT2 CT3 CT4 Pteris vittata As thân 1244.2 1428.2 2632 2360.1 1367.8 1532.5 2746 2167.9 Pityrogramma calomelanos As thân As rễ) As rễ 1467.4 1603.2 2812 2285.6 400.1 903.1 999.1 637.3 425.9 913.8 1046.2 624.4 436.7 856.7 1113.7 680.5 1167.7 1112.2 2003.5 1949.2 1267.2 1278.6 2208.7 2067.9 1301.6 1321.1 2147.8 2013.5 298.4 506.4 931.8 598 331.7 546.8 951.4 532.8 b Sinh khối khô dương xỉ sau thu hoạch (g skk) Công thức phân bón CT1 CT2 CT3 CT4 3.2 3.6 4.3 2.9 Pteris vittata 3.2 4.1 4.1 2.2 4.1 4.3 4.8 3.7 3.9 3.6 5.2 3.6 2.4 2.6 3.1 2.9 Pityrogramma calomelanos 2.3 2.7 2.8 3.2 3.8 3.5 2.7 3.2 3.9 3.3 TN4 Ảnh hƣởng P lên khả xử lý ô nhiễm As dƣơng xỉ a Khả tích lũy As thân rễ hai lồi dương xỉ tuyển chọn (mg/kg) P bổ sung (ppm) 200 Số lần lặp lại 3 Thân P vittata 969 1087.3 1045.7 1023.3 1065.6 1132.8 Rễ P vittata 259 302.5 298.3 245.2 298.6 287.5 192 Thân Pity calomelanos 2300.3 2456.2 2415.3 2561.8 2706.4 2645.8 Rễ Pity calomelanos 488.1 523.8 494.7 756.9 703.7 745.6 332.6 582.4 975.8 571.4 400 600 800 1064.8 1127.3 1207.5 1428.1 1467.4 1541.5 1498.7 1523.6 1625.3 3 233.7 276.4 265.7 372 425.8 412.7 483 512.5 523.1 2613.2 2712.6 2764.6 2784.3 2896.7 3035.2 2119.1 2142.4 2284.5 774.9 834.2 847.9 1403.7 1525.3 1434.2 564.1 634.5 605.6 b Khối lượng khô sau thu hoạch (g skk) Lượng P bổ sung (ppm) 200 400 600 800 Số lần lặp lại 4 4 P.vittata 2.1 2.5 2.7 3.1 2.4 3.1 3.3 2.4 3.7 2.8 2.7 2.9 4.1 3.9 3.5 4.1 4.5 5.1 5.9 P.calomelanos 1.6 2.5 2.8 2.7 3.1 3.8 4.5 4.6 5.6 6.1 4.9 5.8 3.5 4.2 3.7 1.7 1.6 2.1 2.2 TN5 Ảnh hƣởng N lên khả xử lý ô nhiễm As dƣơng xỉ a Khả tích lũy As thân rễ hai loài dương xỉ tuyển chọn (mg/kg) Lượng N bổ sung (ppm) 100 200 Số lần lặp lại 3 Thân Pteris vittata 965.2 1003.4 1023.6 1753 1603.5 1726.4 1131.1 1226.4 1232.6 193 Rễ Pteris vittata 141.9 165.7 172.4 958.3 908.7 1013.3 491 534.7 537.6 Thân Pityrogramma calomelanos 2142.6 2167.4 2234.2 2233.9 2289.7 2383.6 2614.5 2653.2 2754.3 Rễ Pityrogramma calomelanos 562 576.4 612.4 660.9 644.9 703.6 725 724.5 754.9 300 3 400 500 957.4 976.5 1026.5 929.4 965.2 1026.5 324.5 361.2 352.3 293.9 325.8 325.3 269.9 271.4 298.7 165 165.7 182.3 3203.4 3296 3412.6 1890.7 1890.5 2006.7 1651.5 1689.4 1802.3 732.7 743.8 775.3 648.9 627.5 667.6 457.7 481.7 532.4 b Sinh khối khô dương xỉ sau thu hoạch (g skk) Lượng N bổ sung (ppm) 100 200 300 400 500 Số lần lặp lại 4 4 4 P.vittata 3.3 4.1 4.9 5.3 4.2 3.9 5.1 5.2 4.3 5.1 6.2 6.4 2.9 2.9 2.7 3.9 2.6 2.8 2.2 2.5 1.8 2.6 1.9 Pity.calomelanos 2.4 2.1 2.8 3.1 2.6 2.4 2.9 3.3 2.7 2.3 3.1 3.5 4.5 3.5 4.1 4.7 1.2 1.6 1.9 2.1 1.3 1.2 1.7 1.8 TN8 Ảnh hƣởng EDTA lên sinh trƣởng hấp thu As dƣơng xỉ a Khả tích lũy As thân rễ hai loài dương xỉ tuyển chọn (mg/kg) Công thức Số lần lặp lại Thân Pteris vittata 659.3 672.4 710.1 906.1 835.6 194 Rễ Pteris vittata 137.6 130.2 165.7 667.4 639.6 Thân Pityrogramma calomelanos 3250 3078.5 3246.3 3539.3 3548.9 Rễ Pityrogramma calomelanos 1129.7 1121.5 1223.4 1299.4 1296.4 3 3 3 930.4 1253.3 1278.3 1345.6 1316.3 1323.7 1401.6 700.6 669.8 753.6 640.7 658.3 698.7 723.4 275.7 276.5 306.7 267.7 256.8 298.7 348 357.5 402.4 415.9 449.5 487.6 3648.2 3313 3342.8 3422.7 3227.9 3203.7 3352.6 3144.9 3218.7 3301.2 3112.9 3190.9 3296.5 1343.5 1696.2 1657.8 1743.9 907.6 932.8 982.3 1188.2 1238.7 1302.7 895.6 836.2 870.7 b Sinh khối khô dương xỉ sau thu hoạch (g skk) Công thức Số lần lặp lại 4 4 4 P.vittata 1.9 2.3 2.1 2.9 3.9 3.3 3.6 4.8 3.2 3.7 4.1 3.9 3.2 3.1 4.6 1.8 1.6 2.2 1.4 1.3 1.8 1.9 Pity.calomelanos 2.1 3.1 2.8 3.4 3.9 4.7 3.1 3.2 3.2 4.5 2.8 2.3 2.9 3.3 2.4 2.8 3.1 2.3 1.6 2.5 c Hàm lượng As có đất trước sau thí nghiệm (mg/kg) Công thức P vittata ban đầu 472 481.4 500.4 505.7 492.6 524.8 P vittata sau thí nghiệm 510.1 518.6 979.2 989.5 531.3 1023.5 195 Pity calomelanos ban đầu 467.4 465.7 496.4 499.3 488.7 506.9 Pity.calomelanos sau thí nghiệm 504.7 498.7 532.6 948 965.6 991.3 528.5 455 466 456.9 535.2 468.3 467.8 467.2 567.4 489.7 503.2 486.5 885.3 1023.4 785.7 537.9 896.4 1057.4 791.4 554.2 926.7 1066.5 814.5 576.8 494.1 471.8 477.7 468.6 512.7 485.8 484.7 469.4 534.3 503.4 513.6 493.6 854.5 1001.1 649.8 492.6 865.4 1009.7 664.3 519.8 897.6 1034.5 687.5 524.5 TN7 Ảnh hƣởng pH lên sinh trƣởng hấp thu As dƣơng xỉ a Khả tích lũy As thân rễ hai loài dương xỉ tuyển chọn (mg/kg) Công thức pH5.1 pH6.9 pH9.0 Thân P vittata 2735.3 2167.7 2754.5 2263.4 2814.5 2315.6 Rễ P vittata 1155.7 962.9 1237.8 1018.6 1259.6 1069.5 Thân Pity Calomelanos 2752.2 2769.5 2879.5 2029.6 2067.9 2136.5 2017.2 2016.3 2137.5 Rễ Pity calomelanos 870.8 802.3 852.3 2014.9 2056.8 2123.6 321.7 336.7 412.3 b Sinh khối khô dương xỉ sau thu hoạch (g skk) Công thức pH5.1 pH6.9 pH9.0 P vittata 4.5 4.6 4.3 3.3 5.4 3.8 5.8 4.7 4.5 3.6 2.5 Pity calomelanos 3.2 3.8 3.7 2.9 3.2 4.1 4.1 3.4 c Hàm lượng As lại đất sau thí nghiệm (mg/kg) Cơng thức pH5.1 (As tổng) pH5.1 (As linh động) pH6.9 (As tổng) pH6.9 (As linh động) pH9 (As tổng) pH9 (As linh động) P vittata 243.7 224 249.7 250.8 Pity calomelanos 204.3 222.7 201.2 206.8 222.8 241.5 222.9 237.8 263.1 276.4 269.8 249.8 231.9 242.1 277.2 252.2 256.7 239.5 257.3 268.9 218.9 214.5 257.8 249.7 282.5 271.2 TN10 Thí nghiệm xử lý ô nhiễm As đất dƣơng xỉ qui mơ pilốt a Khả tích lũy As thân rễ hai loài dương xỉ tuyển chọn (mg/kg) Công thức Đ/C (o cây) CT1 (P.vittata) CT2(Pity.calomelanos) tháng 3061.2 4050.3 3065.3 4112.6 tháng 3198.7 4201.3 3529.2 5185.1 3602.1 5216.4 3697.5 5299.3 b Hàm lượng As lại đất sau thí nghiệm (mg/kg) Công thức Ban đầu 3 tháng 196 tháng CT1 (o cây) CT1 (P.vittata) CT2(Pity.calomelanos) 1412.2 1403 1408.7 1396.2 1383.8 1390.3 1410.5 1415.3 1379.7 1368.7 1257.5 1281.4 1356.9 1239.7 1258.4 1338.8 1286.4 1279.5 1290.5 1146.7 1156.7 1304.5 1134.3 1179.1 1293.6 1158.2 1128.3 Thực nghiệm Xử lý ô nhiễm As Hà Thƣợng, Đại Từ, Thái Nguyên * Hàm lượng As lại đất sau thí nghiệm (mg/kg) Cơng thức Đất ban đầu (mg/kg đất) Đất sau cải tạo Đất sau 01 năm trồng dương xỉ Đất kết thúc Hàm lượng As tổng số 4491.6 4513.2 4558.2 2738.1 2746.4 2812.3 1357.5 1333.6 1388.9 661.8 641.1 667.8 Hàm lượng As linh động 1114.3 1116.4 1145.2 864.5 865.5 907.6 849.7 843.7 869.2 474.9 481.2 506.4 * Hàm lượng As tích lũy sau lần thu hoạch mơ hình (mg/kg) Số lần thu hoạch Lần Lần Lần Lần Lần Lần Lượng As tích lũy thân (mg/kg) P vittata Pity calomelanos 3 3238 3162 3245 4346 4307 4415 3522 3523 3614 4463 4408 4512 4418 4238 4412 5686 5828 5688 4084 3924 4151 5126 4907 4826 3735 3814 3923 4613 4501 4653 3954 3896 4051 4510 4554 4679 Phụ lục Kết tách dòng đọc trình tự gen mã hóa cho khả tích lũy As hai lồi dƣơng xỉ nghiên cứu Tách dòng gen arsC Sản phẩm PCR dùng để tách dòng gen theo phương pháp tách dòng từ sản phẩm PCR Chúng tơi sử dụng phương pháp vì: - Việc thực tương đối dễ, phù hợp với trang thiết bị phòng thí nghiệm - Cho kết nhanh phù hợp với yêu cầu nghiên cứu - Phù hợp với mục tiêu nghiên cứu (kiểm tra có mặt gen arsC mẫu dương xỉ nhằm phục vụ cho nghiên cứu tạo có khả tích lũy kim loại nặng) Xác định trình tự nucleotid gen arsC 197 Xác định trình tự Nu ADN bước quan trọng sinh học phân tử, cung cấp thơng tin quan trọng gen để lập đồ gen phục vụ cho nghiên cứu khác Trong q trình chạy PCR, chúng tơi nhân đặc hiệu gen arsC mong muốn từ mồi KL7 Kết nhận trình bày hình 3.34 Pityrogramma calomelanos (CT1) AATTANCNTTATCTGGAAACTCCGCCAACGCGCGATGAACTGGTCCNACT CATTGCCGATATGGGGATTTCCGTACGCGCGCTGCNGCGTAAAAACGTCGAACC GTATGAGGAGCTGGGCCTTGCGGAAGATAAATTTACTGACGATCGGTTAATCGA CTTTATGCTTCAGCACCCGATTCTGATTAATCGCCCGATTGTGGTGACGCCGCTG GGAACTCGCCTGTGCCGCCCTTCAGAAGTGGTGCTGGAAATTCTGCCAGATGCG CAAAAAGGCGCATTCTCCAAGGAAGATGGCGAGAAAGTCGTTGATGAAGCATN NNGTCGNTTCGGGGGAGGGNGNNNANTTTAANNNCAAAA Pteris vittata (CT2) ACGACTATTATCCTTTATCTGGAAACTCCGCCAACGCGCGATGAACTGGNC AAACTCATTGCCGATATGGGGATTTCCGTACGCGCGCTGCTGCGTAAAAACGTC GAACCGTATGAGGAGCTGGGCCTNGCGGAAGATAAATTTACTGACGATCGGTTA ATCGACTTTATGCTTCAGCACCCGATTCTGATTAATCGCCCGATTGTGGTGACGC CGCTGGGAACTCGCNTGTGCCGCCCTTCAGAAGTGGTGCTGGAAATTCTGCCAG ATGCGCAAAAAGGCGCATTCTCCAAGGAAGATGGCGAGAAAGTCGTTGATGAA GCATAAAGTCGNTTGNCCGNNTCGTCGTTTTTTTNCCNTCC Pteris vittata (CT4) TAACTGCAGCTGCTNGCTCGCTGTAAAAATCNGTCGAACCGTATGANGAGC TGGGCCTTGCGGAAGATAACTTTACTGACGATCGGTTAATCGACTTTATGCTTCA GCACCCAGATTCTGATTAATCGCCCGATTGTGGTGACGCCGCTGGGAACTCGCC TGTGCCGCCCTTCAGAAGTGGTGCTGGAAATTCTGCCAGATGCGCAAAAAGGCG CATTCTCCAAGGAAGATGGCGAGAAAGTCGTTGATGAAGCATNTTGGTNGGTTG GCCGCNCNGNTGNGTANGNATTGCCNCCGGNCTCNGNCGTNGGGTNTTNTNTNT TNNNNGGTGAGAGTCAGAANTCNNNNGGTNAANTACC Pityrogramma calomelanos (CT5) AATCTCTTGCANGNTATGGGGATTTCCGTACGCGCGCTGCTGCGTAAAAAC GTCGAACCGTATGAGGAGCTGGGCCTTGCGGAAGATAAATTTACTGACGATCGG TTAATCGACTTTATGCTTCAGCACCCGATTCTGATTAATCGCCCGATTGTGGTGA CGCCGCTGGGAACTCNCCTGTGCCGCCCTTCAGAAGTGGTGCTGGAAATTCTGC CAGATGCGCAAAAAGGCNCATTCTCCAAGGAAGATGGCGAGAAAGTCGTTGAT GAAGCATAGNAGTCGGTGGGCCGTTCNTNNTCNANATTTNACCNNCAAANGGN CGCNTNNTNTTCTNNNCAGGNTGTAGTNNANNGANANNG 198 Pteris vittata (CT6) ACGCGCGATGAACTGTNCAACTCATTGCCGATATGGGGATTTCCGTACGCG CGCTANCTGCGTAAAAACGTCGAACCGTATGAGGAGCTGGGCCTTGCGGAAGAT AAATTTACTGACGATCGGTTAATCGACTTTATGCTTCAGCACCCGATTCTGATTA ATCGCCCGATTGTGGTGACGCCGCTGGGAACTCGCCTGTGCCGCCCTTCAGAAG TGGTGCTGGAAATTCTGCCAGATGCGCAAAAAGGCGCATTCTCCAAGGAAGAN GGCGAGAAAGTCGTTGATGAAGCATAAAGNCGTTTTGNNNGNTGNGTNNGGAG TNNTTATTGNCGNGNGGCCNAGTGNNNGNNAGNACNNNA Pteris vittata (CT7) TCGCGCGATGAACTGGTCNACTCATTGCCGATATGGGGATTTCCGTACGCG CGCTGCTGCGTAAAAACGTCGAACCGTATGAGGAGCTGGGCCTTGCGGAAGATA AATTTACTGACGATCGGTTAATCGACTTTATGCTTCAGCACCCGATTCTGATTAA TCGCCCGATTGTGGTACGCCGCTGGGAACTCTCCCTGTGCCGCCCTTCAGAAGTG GTGCTGGAAATTCTGCCAGATGCGCAAAAAGGCGCATTCTCCNAGGAAGATGGC GAGAAAGTCGTTGATGAAGCATGAAGTCGNTTGNNCNGNTCGTCACNTTTTTNC NNCNCGTGGGNANGNNCNAGGNGANNANGTNGTNCN Hình 3.1 Trình tự nucleotid gen arsC mẫu dương xỉ nghiên cứu So sánh trình tự đoạn gen arsC từ mẫu nghiên cứu Sau xác định trình tự nucleotid ADN hệ gen từ mẫu Dương xỉ, để khẳng định chúng có chứa gen arsC hay khơng tìm tương đồng trình tự nucleotid mẫu dương xỉ, tiến hành so sánh chuỗi gen nhân từ mẫu nghiên cứu với gen arsC mang mã hiệu EF581172 công bố đoạn gen với Kết đại diện so sánh chuỗi gen nhân từ mẫu Pityrogramma calomelanos (CT1) với gen arsC arsC TTATCTGGAAACTCCGCCAACGCGCGATGAACTGGTCAACTCATTGCCGATATGGGGAT ||||||||||||||||||||||||||||||||||||| ||||||||||||||||||||| P.calomelanos(DX1)TTATCTGGAAACTCCGCCAACGCGCGATGAACTGGTCCNACT CATTGCCGATATGGGGAT arsC TTCCGTACGCGCGCTGCTGCGTAAAAACGTCGAACCGTATGAGGAGCTGGGCCT TGCGGA ||||||||||||||||| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| P.calomelanos(DX1)TTCCGTACGCGCGCTGCNGCGTAAAAACGTCGAACCGTATG AGGAGCTGGGCCTTGCGGA 199 arsC AGATAAATTTACTGACGATCGGTTAATCGACTTTATGCTTCAGCACCCGATTCTG ATTAA |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| P.calomelanos(DX1)AGATAAATTTACTGACGATCGGTTAATCGACTTTATGCTTCA GCACCCGATTCTGATTAA arsC TCGCCCGATTGTGGTGACGCCGCTGGGAACTCGCCCGTGCCGCCCTTCAGAAGT GGTGCT ||||||||||||||||||||||||||||||||||| |||||||||||||||||||||||| P.calomelanos(DX1)TCGCCCGATTGTGGTGACGCCGCTGGGAACTCGCCTGTGCCG CCCTTCAGAAGTGGTGCT arsC GGAAATTCTGCCAGATGCGCAAAAAGGCGCATTCTCCAAGGAAGATGGCGAGA AAGTCGT |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| P.calomelanos(DX1)GGAAATTCTGCCAGATGCGCAAAAAGGCGCATTCTCCAAGG AAGATGGCGAGAAAGTCGT arsC TGATGAAGC ||||||||| P.calomelanos(DX1)TGATGAAGC Độ tương đồng arsC Pityrogramma calomelanos (CT1) 98% Kết nhận cho thấy, tỷ lệ tương đồng trình tự nucleotid mẫu dương xỉ so với gen arsC tương đối cao (từ 97 % đến 98 %) Kết khẳng định rõ có mặt gen arsC mẫu dương xỉ nghiên cứu Ngoài thấy tỷ lệ tương đồng trình tự nucleotid cặp mẫu với nhau, tỷ lệ dao động cao so với tỷ lệ (từ 95 % đến 98 %) Qua thấy phần mối quan hệ di truyền lồi nghiên cứu Trong q trình so sánh có số cặp có tên lồi tỷ lệ khơng đạt 100 % Do mẫu nghiên cứu lấy từ địa điểm khác vùng mỏ Thái Nguyên, ảnh hưởng phần đến kết thu mơi trường sống lồi khác Tỷ lệ % tương đồng kết so sánh tổng hợp cụ thể bảng 3.20 Bảng 3.1: Phần trăm tương đồng so sánh mẫu cặp 200 arsC CT1 CT2 CT4 CT5 CT6 arsC 100% CT1 98% 100% CT2 98% 97% 100% CT4 98% 98% 97% 100% CT5 98% 98% 98% 95% 100% CT6 97% 97% 97% 98% 98% 100% CT7 98% 96% 95% 96% 98% 95% CT7 100% Qua kết nêu bảng 3.20 thấy rõ tỷ lệ % cặp so sánh Tóm lại, tỷ lệ tương đồng thu cao (trên 95%) chứng tỏ gen nhân thành công không khác xa so với gen arsC công bố trước Ngân hàng gen Quốc tế Kết tỷ lệ tương đồng trình tự nucleotid mẫu dương xỉ so với gen arsC so với dùng làm sở cho nghiên cứu dựng biểu đồ quan hệ mẫu dương xỉ Bằng phần mềm, Clustal X2() Phylip 3.67 ( Copyright july, 2007 by the University of Washington Written by Joseph Felsenstein), xây dựng thành công biểu đồ quan hệ mẫu dương xỉ nghiên cứu dựa số liệu trình tự đoạn gen arsC nhận Kết thu thể hình 3.32 Hình 3.32: Biểu đồ quan hệ chuỗi gen Biểu đồ quan hệ xây dựng định dạng UPGMA kiểu quan hệ drawgram phần mềm Phylip 3.67 Qua biểu đồ thấy tương quan quan hệ di truyền mẫu nghiên cứu Kết xây dựng cho thấy mẫu Pteris 201 vittata (DX6) mẫu gen arsC ngân hàng gen có sai khác nhỏ ( 3%), chứng tỏ mẫu Pteris vittata (DX6) mà chúng tơi nghiên cứu có quan hệ di truyền gần với gen arsC ngân hàng (gần với nhóm (arsC Pteris vittata (DX6) mẫu Pityrogramma calomelanos (DX1) với sai khác  12%) Ngoài kết cho thấy mẫu Pteris vittata (DX2) Pteris vittata (DX7) lại có quan hệ gần với (độ sai khác  9%), hai mẫu tạo nhóm gần với nhóm chứa gen arsC Mẫu Pityrogramma calomelanos (DX5) Pteris vittata (DX4) có khoảng cách xa với nhóm (độ sai khác  3% 53%), mẫu Pteris vittata (DX4) xa có độ sai khác lớn  53% Như nêu trên, sai khác giải thích mơi trường sống ảnh hưởng tới hệ gen mẫu nghiên cứu Nhưng kết cho thấy mức độ phản ánh xác thông tin quan hệ di truyền mẫu Phụ lục Ví dụ xử lý số liệu theo xác suất thống kê Kết xử lý số liệu bảng 3.19 chương trình ANOVA R R version 2.12.1 (2010-12-16) Copyright (C) 2010 The R Foundation for Statistical Computing ISBN 3-900051-07-0 Platform: i386-pc-mingw32/i386 (32-bit) > data data Ct thanPV thanPC Cong thuc 3238 4346 Cong thuc 3162 4307 Cong thuc 3245 4415 Cong thuc 3522 4463 Cong thuc 3523 4408 Cong thuc 3614 4512 Cong thuc 4418 5686 Cong thuc 4238 5828 Cong thuc 4412 5688 10 Cong thuc 4084 5126 11 Cong thuc 3924 4907 12 Cong thuc 4151 4826 13 Cong thuc 3735 4613 14 Cong thuc 3814 4501 15 Cong thuc 3923 4653 16 Cong thuc 3954 4510 202 17 18 Cong thuc Cong thuc 3896 4051 4554 4679 > g anova(g) Analysis of Variance Table Response: thanPV Df Sum Sq Mean Sq F value Pr(>F) Ct 781410 781410 7.3242 0.01557 * Residuals 16 1707028 106689 Signif codes: ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ Response: thanPC Df Ct Residuals 16 Sum Sq Mean Sq F value Pr(>F) 22714 22714 0.0915 0.04662 * 3970876 248180 203 ... 18 19 Sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm KLN đất 19 20 Công nghệ sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm KLN đất 20 Các phương pháp xử lý ô nhiễm KLN thực vật 22 Các loài thực vật có khả xử lý nhiễm. .. Nghiên cứu sử dụng thực vật (dương xỉ) để xử lý ô nhiễm As đất vùng khai thác khống sản nhằm góp phần tìm giải pháp xử lý As dương xỉ hiệu khoa học, làm sở cho việc ứng dụng công nghệ thực vật. .. việc nghiên cứu xử lý ô nhiễm As sử dụng thực vật siêu hấp thu As [39], [59] Trong trình nghiên cứu kĩ thuật xử lý nhiễm thực vật, nhà khoa học khám phá nhiều lồi thực vật có khả hút As từ đất