L ỜI CẢM Ơ N
2.8. Yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp thu nguyên tố vi lượng trong nước,
nước, đất của thực vật
Nói chung, sự gia tăng nồng độ các nguyên tố vi lượng trong nước, đất làm tăng sự hấp thu của rễ thực vật. Thực vật hấp thu các nguyên tố vi lượng từ các dung dịch đất nơi các ion được cân bằng với những nguyên tố này nằm trên pha rắn thông qua các phản ứng khác nhau, bao gồm cả hấp phụ, trao đổi, hữu cơ phức hợp với vô cơ, phản ứng khử oxy hóa, và sự hòa tan kết tủa. Mức độ của các phản ứng có liên quan đến khả năng hòa tan của các nguyên tố vi lượng là một hàm của các khoáng trong nước, đất (ví dụ, lớp silicat, cacbonat, oxit và hydroxit), các chất hữu cơ trong nước, đất (ví dụ, axit humic và fulvic, polysaccharides, và axit hữu cơ), pH, tiềm thế oxy hóa khử, nhiệt độ và độẩm. Tổng hàm lượng của nguyên tố trong nước, đất không phản ánh lượng có thểđược dịch chuyển cho rễ thực vật, bởi vì chỉ có một phần là khả dụng cho thực vật (Hình 2.6a). Mặt khác, số lượng các nguyên tố vi lượng trong dung dịch nước, đất là quá thấp so với số lượng thực sựđược hấp thu bởi thực vật. Do đó, một tỷ lệ lớn các phần khả dụng sinh học nằm trên pha rắn. Theo tính di động của nó trong hệ thống của đất và nước, nguyên tố vi lượng trong đất có thể được phân thành bốn phần chứa (Hình 2.6b). Hai phần đầu tiên là những ion có hiệu lực ngay lập tức, ví dụ, các ion trong dung dịch đất, và các
ion hấp phụ yếu đối với các pha rắn và có tính di động tương tự như các ion hòa tan. Phần chứa thứ ba đại diện cho các ion liên kết với pha rắn, nhưng có thể hòa tan trong dung dịch, và trở nên có hiệu lực trong suốt quá trình tăng trưởng của thực vật. Trong phần chứa thứ tư là nguyên tố không có hiệu lực trong suốt quá trình tăng trưởng của thực vật, được gắn kết vững chắc với các phần tửđất hoặc tích hợp trong các khoáng chất và hoặc các hợp chất hữu cơ. Những nguyên tố vi lượng khả dụng sinh học trong nước, đất có mặt trong ba phần đầu tiên, và mức độ của chúng phụ thuộc chặt chẽ vào tính chất của nước, đất, vào khả năng hấp thụ các nguyên tốđó của thực vật và sự thay đổi môi trường nước, đất.
Hình 2.6: Mô hình các nguyên tố vi lượng khả dụng trong đất.
Chương 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Nước rỉ rác ở bãi rác Bình Đức hàm lượng Pb trong nước rỉ rác và rau muống
3.2. Thời gian nghiên cứu
Từ 8/01/2011 đến 8/04/2011
3.3. Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá khả năng tích tụ của kim loại nặng (Pb) lên cây rau muống. - Dựa vào mức độ độc hại và khả năng tích lũy kim loại (Pb) trong thực
vật để bước đầu tham khảo làm tiền đề cho những nghiên cứu sau.
3.4. Nội dung nghiên cứu
- Thu thập số liệu thứ cấp về bãi rác và thành phần nước rỉ rác tại sở Tài nguyên môi trường An Giang.
- Phân tích các chỉ tiêu KLN (Pb) của nước rỉ rác trước khi tưới rau muống và phân tích giá thểđầu vô.
- Sau khi trồng, phân tích hàm lượng Pb trong thân rau muống. - Nhận xét và đánh giá khả năng tích lũy KLN trong rau muống.
3.5. Phương tiện và vật liệu nghiên cứu 3.5.1. Vị trí làm thí nghiệm 3.5.1. Vị trí làm thí nghiệm
• Địa điểm bố trí thí nghiệm: Được đặt tại Khóm Tây Khánh 4 - Phường Mỹ Hòa - Tp Long Xuyên.
• Địa diểm phân tích mẫu: Tại phòng thí nghiệm Khoa Nông Nghiệp - TNTN, hóa chất và các giai đoạn tiền xử lý sản phẩm được thực hiện tại phòng thí nghiệm Khoa Kỹ thuật - Công nghệ - Môi trường của Trường Đại học An Giang.
3.5.2. Vật liệu nghiên cứu a. Chậu dùng thí nghiệm a. Chậu dùng thí nghiệm
Chậu sâu 20-30cm, đường kính 20-30cm, mỗi chậu cho khoảng 5kg giá thể để tạo môi trường thuận lợi cho cây phát triển và dễ di chuyển. Các chậu này sau khi mua về, được bao một lớp bọc đều được rữa sạch bằng dung
dịch axit HCl loãng, rữa lại bằng nước máy để khô tự nhiên. Tổng số thùng sử dụng cho thí nghiệm là 12 chậu.
Đặt thùng trực tiếp trên nền xi măng được bố trí ở khuôn viên rộng, tạo điều kiện cho cây sinh trưởng bình thường, những nơi có ánh nắng mặt trời càng nhiều càng tốt.
b. Chuẩn bị vật liệu
* Giá thể trơ: Phân hữu cơ như: Xơ dừa xay nhuyễn, mùn cưa, tro trấu,… trộn chung đất với tỉ lệ 2:8
Hình 3.1:Giá thểđược cho vào chậu
* Ngâm hạt và ủ hạt
Hạt giống được ngâm ủ trước khi gieo, ngâm trong nước ấm thời gian từ 3 - 6 giờ, sau đó ủ trong khăn giấy giữ ẩm trong tối. Việc ngâm ủ hạt giống sẽ rút ngắn thời gian sinh trưởng, loại bỏ tạp chất, hạt lép, tỷ lệ nảy mầm cao và đồng đều.
*Gieo hạt
Khi hạt vừa nhú mầm thì cho vào chậu và đặt trên giá thể.
Sau đó cho thêm một lớp giá thể lên trên, phun nước trên bề mặt để giữẩm cho đến khi hạt phát triển thành cây hai lá mầm (khoảng 1 tuần).
3.6. Phương pháp nghiên cứu 3.6.1. Khảo sát thí nghiệm 3.6.1. Khảo sát thí nghiệm
Nuôi cây trong chậu đã bị ô nhiễm bởi nước rỉ rác. Phương pháp này khảo sát ảnh hưởng của nước bị ô nhiễm nước rỉ rác đối với quá trình sinh trưởng của cây.
3.6.2. Thời gian bố trí thí nghiệm
Bố trí thí nghiệm để khảo sát sự tích lũy KLN của thực vật khảo sát, nghiên cứu khả năng tích tụ KLN nên tôi khảo sát thí nghiệm đối với nước rỉ rác là 20 ngày. Vì trong thực tế thì khoảng 20 – 30 ngày là người dân có thể thu hoạch được một vụ.
3.6.3. Bố trí thí nghiệm
* Lựa chọn vị trí lấy mẫu
Tiến hành chọn 2 vị trí xung quanh bãi rác để thu mẫu nước rỉ rác, sau đó trộn chung với nhau lấy mẫu đại diện để phân tích hàm lượng KLN (Pb).
Hình 3.2: Vị trí lấy mẫu nước
Chú thích: 1 và 2 là hồ chứa nước rỉ rác
* Cách thu mẫu
Mẫu nước sẽ được lấy bằng chai, lọ đã rữa bằng dd HCl loãng trước khi lấy mẫu, khi lấy mẫu thì tráng chai lọ thu mẫu bằng nước tại chỗ, sau đó đậy nắp lại và ấn chai xuống dưới, mở nắp chai cho nước chảy vào, khi thấy không còn bọt khí nổi lên là nước đã đầy chai, đậy nắp lại, nhấc chai lên, thể tích mẫu khoảng 1 lít và cho 3ml HNO3đậm đặc vào để bảo quản mẫu.
R u ộ n g Bãi rác Bình Đức 1 2 Ruộng R u ộ n g Ruộng
* Nước rỉ rác
Nước rỉ rác được lấy tại bãi rác Bình Đức thuộc Phường Bình Đức, Tp Long Xuyên đem về phòng thí nghiệm Khoa Nông nghiệp và Tài nguyên Thiên nhiên trường Đại học An Giang để phân tích kim loại nặng.
Khi phân tích xong ta tiến hành pha loãng nước rỉ rác với nước cất theo tỉ lệ phần trăm là: 75% và 50% , sau đó cho nước rỉ rác vào thùng trồng rau muống ngập khoảng 1/3 cây, và được bổ sung đồng đều khi mặt nước hạ xuống trong thời gian thí nghiệm.pha loãng nước rỉ rác thể hiện trong hình 3.3.
Hình 3.3: Nước rỉ rác đã được pha loãng theo nồng độ
*Cách chọn giống
Lựa chọn giống rau muống sau đó lấy về trồng trong thùng trước 10 ngày, được tưới bằng nước máy và bón phân NPK 20-10-15, mỗi thùng bón phân khoảng 3-4g. Rau muống được trồng chung một chỗ khoảng 5 cây, mỗi chỗ cách nhau khoảng 10cm và được bố trí đều trong thùng.
Bảng 3.1: Sơđồ bố trí thí nghiệm
NTDC 1 NT11-100 NT21-75 NT31-50
NTDC 2 NT12-100 NT22-75 NT32-50
Hình 3.4:Cho nước rỉ rác vào các nghiệm thức
Cho nước rỉ rác đã nhiễm kim loại nặng vào chậu trồng rau muống đã được trồng trước 10 ngày và quan sát sự phát triển của rau muống trong 20 ngày. Quan sát sự phát triển của cây rau muống từng ngày đối với nghiệm thức và ghi nhận lại chiều cao của thân, chiều dài của lá. Do quá trình phát triển của rau muống nhanh nên 2 ngày đo và thu nhập số liệu 1 lần.
Thí nghiệm được bố trí theo kiểu song song nhau. Nghiệm thức được lặp lại 3 lần. Các nồng độ được tiến hành trong thí nghiệm là : NT-DC, NT- 100, NT-75, NT-50.
Nghiệm thức đối chứng, nghĩa là rau muống được tưới bằng nước cất.
NT1 tức là sử dụng nước rỉ rác được lấy trực tiếp từ bãi rác Bình Đức về cho vào chậu trồng rau muống.
NT2 tức là sử dụng nước rỉ rác được lấy trực tiếp từ bãi rác Bình Đức về và pha loãng với nồng độ 75% nước rỉ rác trước khi cho vào chậu trồng rau muống.
NT3 tức là sử dụng nước rỉ rác được lấy trực tiếp từ bãi rác Bình Đức về và pha loãng với nồng độ 50% nước rỉ rác trước khi cho vào chậu trồng rau muống.
3.6.4. Các ký hiệu
Với 3 nghiệm thức, có 3 lần lập lại, nồng độ nghiên cứu nước rỉ rác là nguyên chất và 2 nồng độ nghiên cứu nước rỉ rác pha loãng 75%, 50% và 1 nồng độđối chứng không có nước rỉ rác. Ký hiệu mẫu: NT1-100%, NT2-75%, NT3-50%, NT-DC - NT1-100%: với nồng độ 100% là nước rỉ rác Nghiệm thức 1 có 3 lần lặp lại, ký hiệu: NT11-100, NT12- 100, NT13-100. - NT2-75%: Nghiệm thức 2 với nồng độ 75% là nước rỉ rác và 25% nước cất. Tức là 18 lít nước rác + 6 lít nước cất.
Nghiệm thức 2 có 3 lần lặp lại, ký hiệu: NT21-75, NT22-75, NT23-75.
- NT3-50%: Nghiệm thức 3 với nồng độ 50% là nước rỉ rác và 50% nước cất. Tức là 12 lít nước rác + 12 lít nước cất.
Nghiệm thức 3 có 3 lần lặp lại, ký hiệu: NT31-50, NT32-50, NT33-50.
- NT-DC: Nghiệm thức đối chứng.
3.6.5. Phương pháp phân tích kim loại nặng
Phân tích kim loại nặng trong thân rau muống là phân tích trên lò.
Hình 3.5: Kỹ thuật chạy trên lò phân tích kim loại nặng
Mẫu khi được đưa vào phòng thí nghiệm sẽ được xử lý: Lấy mẫu khoảng 0,5-1g đem nung ở 6000C từ khoảng 4-5h, nung đến khi thành tro xám, rồi cho HNO3 0,5% vào, sau đó đem đi lọc. Khi chạy trên máy ta cho NH4H2PO4 1% và HNO3 0,5%, chuẩn Pb 100 ppb.
Hình 3.7: Lọc mẫu sau khi pha HNO3 0,5%
Hình 3.8: Mẫu rau muống trước khi đưa vào phòng phân tích
3.6.6. Phương pháp đánh giá mức độ tăng trưởng của rau muống
Quan sát thời kỳ sinh trưởng của cây được bắt đầu ngay khi gieo: thân, lá.
- Chiều cao của thân ta đo từ mặt giá thểđến đến đỉnh sinh trưởng của từ cây rồi ghi nhận lại số liệu thấp nhất và cao nhất.
- Chiều dài của lá ta đo từ điểm cuối của cộng lá đến hết chiều dài của lá.
3.6.7. Phương pháp xử lý số liệu : Sử dụng phương pháp thống kê mô tả và so sánh trung bình đểđánh giá khả năng tích lũy KLN trong rau muống so với nghiệm thức đối chứng.
Chương 4 : KẾT QUẢ THẢO LUẬN 4.1. Kết quả thí nghiệm
Qua quá trình làm thí nghiệm ta thấy rằng sau 20 ngày thí nghiệm 100% nước rác thì rau muống phát triển không bình thường, thân cây ốm nhỏ, tán lá vừa, có màu xanh đậm,chậm phát triển và có hiện tượng vài cây bị héo và chết. Còn tại nồng độ 75% là nước rác thì rau muống phát triển tốt, thân cây to, tán lá rộng, có màu xanh đậm. Đối với mẫu với 50% nước rác thì rau muống phát bình thường nhưng không tốt bằng mẫu có 75% nước rác, thân cây to, tán lá rộng, có màu xanh đậm.
Đối với nghiệm thức đối chứng thì cây phát triển bình thường, thân cây to nhưng lá cây nhỏ có màu xanh nhạt.
Thời gian thí nghiệm qua quan sát thì trong khoảng 5 ngày thì mặt nước đối với các nghiệm thức là:
- Nghiệm thức 100% thì mặt nước đo cách giá thể là khoảng 1cm.
- Nghiệm thức 75% thì mặt nước đo cách giá thể là khoảng xấp sỉ giá thể.
- Nghiệm thức 50% thì mặt nước đo cách giá thể là ngang nhau.
- Nghiệm thức đối chứng thì mặt nước đo cách giá thể là cũng gần ngang nhau.
Vì sự chênh lệch mặt nước trong tất cả nghiệm thức không quá cao nên khoảng 5 ngày thì cung cấp thêm đồng đều cho các nghiệm thức là 2 lít nước.
Bảng 4.1: Quá trình phát triển của rau muống trong 10 ngày đầu không có nước rỉ rác
Thời gian Thân (cm) Lá (cm)
Ngày thứ 1 0 0
Ngày thứ 2 1,5-2 3-4
Ngày thứ 4 2-3 4-6
Ngày thứ 6 8-9 9-10
Ngày thứ 10 11-14 13-14
Trong giai đoạn 10 ngày đầu trồng thì rau muống tất cả nghiệm thức phát triển bình thường, chiều cao của thân và lá rau muống có sự chênh lệch nhưng không quá cao, có thể chấp nhận được.
Bảng 4.2:Quá trình phát triển trung bình của rau muống trong nước rỉ rác
Thời gian NT-100 (cm) NT-75 (cm) NT-50 (cm) NT DC (cm)
Thân Lá Thân Lá Thân Lá Thân Lá
4 ngày 19,3 8,6 20,8 9,0 19,5 9,8 21,5 10,6
8 ngày 23,6 11,6 25,1 12,3 26,6 11,8 24,75 10,8
12 ngày 26,8 11,6 30,0 12,3 31,5 11,8 26,0 10,8
16 ngày 27,5 11,6 31,1 12,3 32,5 11,8 26,9 10,8
20 ngày 29,0 11,6 33,1 12,3 34,1 11,8 28,25 10,8
Từ bảng 4.2 ta thấy trong 4 ngày đầu trong nước rỉ rác thì các nghiệm thức vẫn phát triển, còn đối với NTDC thì phát triển tốt hơn so với các nghiệm thức còn lại, bắt đầu từ ngày thứ 8 thì sự phát triển giữa các nghiệm thức có sự thay đổi, NT-50 phát triển vượt bậc hơn cả, rồi đến NT-75, NT-50 và NTDC. Từđó cho thấy rằng nước rỉ pha loãng thì cây sẽ phát triển tốt hơn.
4.2. Các thông số đầu vào và đầu ra 4.2.1. Thông số đầu vào 4.2.1. Thông số đầu vào
Nước rỉ rác và giá thể (đất) sau khi được phân tích thì cho ta thấy rằng hàm lượng Pb trong giá thể là 0, còn trong nước rỉ rác thì hàm lượng Pb là 0,17873 mg/l.
Bảng 4.3: Các thông sốđầu vào phân tích
Thông số Hàm lượng Pb mg/l, ppm
Giá thể (đất) 0
Nước rỉ rác 0,17873
Theo TCVN 5502 thì lượng chì cho phép chỉ là 0,01 mg/l, còn lượng chì trong nước rỉ rác rất cao và đã vượt qua mức cho phép.
4.2.2. Các thông số đầu ra
Bảng 4.4:Kết quả trung bình chỉ tiêu kim loại trong thân rau muống
Nồng độ 100% nước rác (mg/l) Nồng độ 75% nước rác (mg/l) Nồng độ 50% nước rác (mg/l) 0,97205 1,20241 1,45188
Kết quả phân tích các chỉ tiêu kim loại trong rau muống đã khẳng định được là rau muống đã tích lũy kim loại trong thân. Qua bảng kết quả ta thấy rằng trong thực tế thì Pb tích lũy trong thân rau muống cũng rất cao. Đối với nồng độ 100% thì hàm lượng Pb trong thân rau muống là lấy trung bình của 3 nghiệm thức NT11-100, NT12-100, NT13-100 là 0,97205 mg/l, nhưng không cao so với hàm lượng trung bình Pb của nghiệm thức 75% (1,20241 mg/l) và nghiệm thức 50% (1,45788 mg/l).
4.3. Đồ thị biểu diễn
4.3.1. Đồ thị biểu diễn sự phát triển của rau muống
0 2 4 6 8 10 12 14 16 1 2 4 6 8 10
Chiều cao của thân Chiều dài của lá Chiều