Đánh giá khả năng làm giảm nhẹ ô nhiễm dioxin và asen của cỏ vetiver tại sân bay biên hòa

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 34, Số (2018) 1-3 Đánh giá khả làm giảm nhẹ ô nhiễm Dioxin Asen cỏ Vetiver sân bay Biên Hòa Nguyễn Quốc Định, Nguyễn Thị Thanh Thảo, Ngô Thị Thúy Hường* Viện Khoa học Địa chất Khoáng sản, 67 Chiến Thắng, Hà Đông, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 22 tháng năm 2018 Chỉnh sửa ngày 27 tháng năm 2018; Chấp nhận đăng ngày 02 tháng năm 2018 Tóm tắt: Nghiên cứu nhằm đánh giá khả cỏ Monto vetiver (Chrysopogon zizanioides L.) việc giảm nhẹ ô nhiễm dioxin xử lý ô nhiễm Asen cỏ Vetiver Thí nghiệm tiến hành ngồi thực tế, gồm lơ, lơ 100 m2 Cỏ Monto vetiver trồng ngày 25/11/2014 lô 2, có hàm lượng dioxin ban đầu khoảng 1000-1800 ppt TEQ, hàm lượng As khoảng 25-30 mg/kg đất khô Trong đó, lơ trồng cỏ có bổ sung chế phẩm DECOM1 (hỗn hợp muối dinh dưỡng mùn hữu cơ), lô trồng cỏ không bổ sung DECOM1, lô đối chứng, lô 3, không trồng cỏ Kết phân tích dioxin mẫu đất, mẫu rễ chồi cỏ cho thấy cỏ Vetiver có khả hấp thụ dioxin vào rễ cỏ phần vận chuyển lên chồi cỏ, dioxin đất giảm nhiều lơ trồng cỏ, đặc biệt lơ có xu hướng giảm mạnh Tương quan hàm lượng dioxin mẫu đất mẫu rễ (p = 0,02, r = 0,53) cho thấy mối liên hệ chúng Bên cạnh đó, kết phân tích Asen mẫu đất, rễ chồi cỏ cho thấy khả hấp thụ xử lý Asen cỏ Vetiver vùng đất nhiễm Asen Tóm lại, bước đầu kết luận cỏ Monto Vetiver có khả làm giảm nhẹ ô nhiễm dioxin Asen vùng đất bị ô nhiễm mức độ vừa Từ khóa: Cỏ Vetiver, đất nhiễm dioxin, nhiễm Asen, xử lý thực vật Mở đầu sinh sản, dị tật bẩm sinh v.v., mà ảnh hưởng tới hệ sau [1] Theo số nghiên cứu, Việt Nam số nước bị ảnh hưởng nặng nề chất độc da cam/dioxin [2, 3, 4] Trong giai đoạn 1961-1971, có tới 2,6 triệu ha, chiếm 15,2% diện tích tồn miền Nam Việt Nam bị phun rải khối lượng chất diệt cỏ khoảng 95 triệu kg [1], bao gồm chủ yếu chất Da cam, chất Xanh chất Trắng Riêng chất da cam có khối lượng khoảng 49,3 triệu lít, tương đương khoảng 63 triệu kg, phun Sự tồn lưu dioxin môi trường gây tổn thương lâu dài cho hàng triệu người dân Việt Nam Phơi nhiễm chất độc da cam/dioxin không ảnh hưởng tới sức khỏe người bị phơi nhiễm, gây loại bệnh như: ung thư, suy giảm miễn dịch, tai biến _  Tác giả liên hệ ĐT.: 84-917709596 Email: ngothithuyhuong@gmail.com https://doi.org/10.25073/2588-1094/vnuees.4262 N.Q Định nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 34, Số (2018) 1-3 rải 1,68 triệu ha; vậy, mật độ phun rải gấp 17 lần liều lượng Bộ Tư lệnh Lục quân Mỹ khuyến cáo sử dụng năm 1967 (2,2 kg/ha) TCDD (tetrachlorodibenzodioxin, aka dioxin) chất da cam chất độc nhóm chất dioxin, gây vấn đề nghiêm trọng cho môi trường sức khỏe người Ước tính có khoảng 170 kg TCDD phun rải nam Việt Nam [2, 3] Tuy nhiên, theo Stellman cs [5] số khoảng 366 kg TCDD chưa kể đến nguồn chất diệt cỏ khác phun rải Gần đây, Việt Nam có nhiều nỗ lực để khắc phục làm vùng bị nhiễm độc dioxin Một số công nghệ xử lý áp dụng điểm nóng (sân bay Biên Hịa, Đà Nẵng Phù Cát), cơng nghệ chơn lấp tích cực, nghiền bi, công nghệ khắc phục vi sinh vật công nghệ giải hấp nhiệt mố (GEF/ UNDP, 2013) Tuy nhiên, công nghệ tiên tiến đắt đỏ phù hợp xử lý điểm nóng với hàm lượng dioxin cao (quy mô vừa nhỏ) Do vậy, việc nghiên cứu nhằm tìm cơng nghệ xử lý thực vật để làm giảm nhẹ khắc phục ô nhiễm dioxin chất độc hóa học đất mức độ trung bình thấp cần thiết Bên cạnh đó, nhiễm Asen tự nhiên hoạt động sản xuất người vấn đề cấp thiết cần phải có biện pháp khắc phục, ảnh hưởng nghiêm trọng lên sức khỏe cộng đồng mơi trường Ngồi ra, Asen có chứa chất Xanh mà Mỹ phun rải Việt Nam chiến tranh Do vậy, vùng đất nhiễm dioxin chiến tranh thường bị ô nhiễm Asen Với đặc tính sinh lý, hình thái đặc biệt mình, cỏ Vetiver (Chrysopogon zizanioides L.) sử dụng rộng rãi giới Việt Nam việc phục hồi môi trường sau khai thác mỏ [6], xử lý nước thải [7], kiểm soát chất lượng môi trường nước nuôi thủy sản [8] xử lý kim loại nặng loại đất nước [9, 10, 11, 12] Mặc dù vậy, việc xử lý Asen đất thực vật nghiên cứu số lồi có khả tích lũy cao thuộc họ dương xỉ [13] Gần đây, nghiên cứu chứng rằng cỏ Vetiver cô lập phân hủy số chất diệt cỏ, đặc biệt Atrazine [14] hay loại bỏ chất nhiễm hữu khó phân hủy khác từ môi trường nước đất, chẳng hạn chất 2,4,6trinitrotoluene [15] hydrocarbon dầu mỏ [16] Việc sử dụng thực vật xử lý ô nhiễm dioxin chưa thực nghiên cứu giới Việt Nam Duy có nỗ lực thành cơng Tiến sỹ Phùng Tửu Bôi việc trồng hàng rào xanh bồ kết gai để ngăn cản người súc vật vào tiếp cận sân bay A Lưới hạn chế lan toả dioxin; nhiên, kết chưa kiểm chứng Như vậy, chưa có nghiên cứu việc sử dụng thực vật cỏ Vetiver để xử lý ô nhiễm dioxin, nghiên cứu trường đánh giá khả xử lý Asen cỏ Vetiver Việt Nam cịn thiếu vắng Do đó, mục tiêu nghiên cứu để tìm hiểu khả cỏ Vetiver việc xử lý ô nhiễm dioxin Asen đất Sự thành công nghiên cứu đưa cơng nghệ có chi phí thấp, hiệu quả, thân thiện với mơi trường bền vững, có khả áp dụng vào thực tế quy mô lớn nhằm khắc phục ô nhiễm dioxin đất mức độ trung bình thấp miền Nam Việt Nam Bên cạnh đó, củng cố thêm luận khả xử lý ô nhiễm Asen đất cỏ Vetiver thông qua thử nghiệm trường Đối tượng phương pháp nghiên cứu 2.1 Địa điểm đối tượng nghiên cứu Vì chất Xanh (Dimetylaxenic axit hay Cacodylic) Mỹ sử dụng để phun rải chiến tranh Việt Nam có chứa As, nên việc tiến hành thí nghiệm dioxin As tiến hành khu đất Thí nghiệm tiến hành khu vực Pacer Ivy, góc phía Tây Nam sân bay Biên Hịa Đây tập kết dồn dịch chất diệt cỏ chưa sử sụng để vận chuyển Mỹ Diện tích khu thí nghiệm 300 m2 với hàm lượng dioxin mức trung bình (khoảng 1000 – N.Q Định nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 34, Số (2018) 1-3 2000 ppt TEQ), hàm lượng Asen mức cao (25 – 30 mg/kg đất khô) Đối tượng nghiên cứu cỏ Vetiver Với đặc điểm đặc biệt có rễ lớn, có khả chịu điều kiện môi trường khắc nghiệt, nơi sống lý tưởng cho vi sinh vật (VSV) nấm rễ …, cỏ Vetiver tạo lên kết hợp thuận lợi, tối ưu cho trình hấp thu phân huỷ chất độc hoá học đất 2.2 Chuẩn bị đất, thu mẫu ban đầu thiết kế lơ thí nghiệm Đất khu vực nghiên cứu khô cằn với nhiều sỏi đá lớn Do vậy, trước tiến hành thí nghiệm, khu đất cày xới, trộn đảo máy xúc nhặt bớt sỏi đá cỏ dại Đất sau san phẳng máy san, phân lô tiến hành lấy mẫu ban đầu trước trồng cỏ Cỏ trồng theo hàng cách khoảng 50 cm, khóm cách khóm khoảng 25 - 30 cm, khóm – nhánh Sau trồng cỏ tưới nước từ 1-2 lần ngày để giữ ẩm Khu thí nghiệm chia thành lô, hai lô trồng cỏ lô không trồng cỏ (L3) để đối sánh Trong 02 lơ trồng cỏ có lơ bón chế phẩm sinh học DECOM1 (L1) lơ cịn lại khơng (L2) (Hình 1) DECOM1 hỗn hợp mùn muối vô nhằm tăng cường phát triển sinh vật địa rễ 2.3 Thu mẫu đất mẫu sinh phẩm Mỗi lô thí nghiệm lấy 01 mẫu đất ban đầu (trước trồng cỏ) Quy trình thu mẫu thực theo hướng dẫn tiêu chuẩn UNEP [17] UNEP/POPs/COP.5/INF/27 [18] Cụ thể, lô chia thành ô, ô khoảng 33 m2 thu 10 mẫu thành phần (mẫu lõi khoan tay sâu 60-cm), nghiền nhỏ, trộn khay inox, san phẳng, chia thành 30 ô lấy khoảng kg mẫu từ thìa Mẫu sau chuyển phịng thí nghiệm để xử lý phân tích Tổng số mẫu 39 mẫu đất 42 mẫu sinh phẩm (21 mẫu rễ 21 mẫu chồi) thu kiểm tra hàm lượng dioxin Asen định kỳ tháng lần Mẫu đất, chồi rễ thu lần lặp lô (Lô 1: MT1-MT3; Lô 2: MT4MT6; Lô 3: MT7-MT9) vị trí Hình Mẫu sinh phẩm sau lấy rửa bụi đất bám nước, tráng hexan acetone để loại bỏ dioxin bám bề mặt rễ chồi Mẫu sau nước trữ lạnh túi zipper chuyển phịng thí nghiệm để phân tích dioxin Hình Sơ đồ thiết kế thí nghiệm vị trí lấy mẫu đất sinh phẩm 4 N.Q Định nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 34, Số (2018) 1-3 2.4 Phân tích dioxin Tất mẫu xử lý phân tích 17 đồng phân dioxin furan theo khuyến cáo Tổ chức y tế giới (WHO, 2005) phịng thí nghiệm dioxin, Trung tâm Quan trắc Mơi trường, Tổng cục Mơi trường Quy trình chuẩn bị phân tích dioxin tuân theo phương pháp tiêu chuẩn US EPA UNEP [19, 20] Kết sau chuyển thành hàm lượng độc tương đương (TEQ) đơn vị trọng lượng khô (đất) tươi (rễ, chồi), sử dụng hệ số đương lượng độc (TEF) WHO [21] Phương pháp 1613B US EPA nhằm xác định dioxin furan chứa bốn đến tám clo cách pha lỗng đồng vị sắc kí khí phân giải cao ghép nối khối phổ phân giải cao (HRGC/HRMS) điều chỉnh để phù hợp với trang thiết bị tiên tiến có sẵn kiểm chứng trước đưa vào sử dụng 2.5 Phân tích Asen Asen tổng số mẫu đất cỏ phân tích theo phương pháp ICP-MS [23, 24] có điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện thực tế Mẫu đất sinh phẩm cân lượng định vào ống nghiệm ghi nhãn tương ứng, sau vơ hóa hỗn hợp axit HNO3 65%, HCl 37% bổ sung thêm 300 µl H2O2 Sau đó, phá mẫu nhiệt độ 100°C đến mẫu vơ hố hồn tồn, để nguội lọc mẫu xác định hàm lượng As phương pháp phân tích Quang phổ Plasma thiết bị Agilent ICP-MS7700x – USA 2.6 Xử lý số liệu Số liệu trình bày dạng giá trị trung bình ± SEM (sai số chuẩn) Phân tích phương sai hai nhân tố áp dụng để xác định sai khác lơ thí nghiệm thời điểm lấy mẫu Sau xác định có sai khác, tiến hành phương pháp hậu kiểm Student–Newman–Keuls test (GraphPad Software, SanDiego, CA) Kết thảo luận 3.1 Khả làm giảm nhẹ dioxin cỏ Vetiver Bảng Hàm lượng dioxin/ furan (pg WHO-TEQ/g trọng lượng khô) đất trước trồng cỏ Kí hiệu mẫu 2378-TCDD TEQwho %TCDD MT1 1.221 1.235 98,9 MT2 1.143 1.169 97,7 MT3 686 695 98,7 1.017 1.033 98,5 MT4 1.059 1.072 98,8 MT5 2.782 2.796 99,5 MT6 1.618 1.626 99,5 1.819 1.831 99,3 MT7 4.414 4.425 99,7 MT8 2.815 2.832 99,4 MT9 1.624 1.632 99,5 2.950 2.961 99,6 Trung bình lơ Trung bình lơ Trung bình lơ N.Q Định nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 34, Số (2018) 1-3 Kết phân tích dioxin mẫu khảo sát trình bày Bảng cho thấy phân bố khơng với mẫu (khoảng 89%) có hàm lượng dioxin vượt 1000 ppt TEQ (Giới hạn định lượng dioxin đất cần khoanh vùng xử lý theo TCVN 8183: 2009) Hàm lượng dioxin ban đầu lơ có xu hướng thấp lơ dao động nên chọn cho việc trồng cỏ thí nghiệm (Lơ 1: nghiệm thức 1, cỏ có bổ sung chế phẩm DECOM1; Lô 2: nghiệm thức 2, cỏ không bổ sung DECOM1; Hình 1), cịn lơ làm đối chứng Tuy nhiên, hàm lượng dioxin khảo sát ban đầu mang tính tham khảo phục vụ cho việc xác định địa điểm thí nghiệm Do vậy, khả làm giảm nhẹ dioxin cỏ Vetiver dựa việc so sánh kết phân tích dioxin đợt thu mẫu kiểm tra định kỳ sau trồng cỏ tháng, 11 tháng 18 tháng (đợt 1, đợt đợt 3) Để đánh giá khả làm giảm nhẹ dioxin cỏ Vetiver, mẫu rễ mẫu chồi cỏ lấy trước trồng để phân tích hàm lượng dioxin Kết phân tích cho thấy hàm lượng dioxin mẫu thấp (