3.3.1. Khả năng sinh trưởng của cây cỏ mần trầu
Sau 9 tuần thí nghiệm với các công thức thí nghiệm, ta thu được bảng số liệu sau:
Bảng 3.4. Khả năng sinh trưởng của cây cỏ Mần trầu ở các hàm lượng Pb
Trước TN (g) Sau TN (g) Tỉ lệ % ST ĐC 14,927 20,63 138,23 ĐC CT4 CT3 CT2 CT1
1000 mg/kg 20,57 29,16 141,74
2000 mg/kg 21,737 30,76 141,53
3000 mg/kg 22,467 32,30 143,78
4000 mg/kg 21,72 29,18 134,37
5000 mg/kg 21,557 24,29 112,68
Từ các kết quả thu được ta vẽ biểu đồ xác định mối tương quan, tỉ lệ tăng trưởng sinh khối của các cây cỏ mần trầu trong các công thức thí nghiệm.
Hình 3.6. Tỉ lệ tăng trưởng khối lượng trong thí nghiệm chống chịu Pb của cây cỏ mần trầu
Dựa theo kết quả trên hình 3.6 ta thấy: ở các công thức thí nghiệm CT1, CT2, CT3 so với công thức đối chứng tỉ lệ tăng trưởng sinh khối là tương đương nhau. Ở các công thức CT4 và CT5 có tỉ lệ tăng trưởng giảm dần. Điều này tương ứng với hàm lượng kim loại Pb tăng dần thì tỉ lệ sinh trưởng của cây giảm dần. Tuy nhiên, tỉ lệ % sinh trưởng vẫn > 100%, chứng tỏ rằng ở nồng độ kim loại 5000 mg/kg cây vẫn có thể phát triển và sinh trưởng được, mặc dù không tốt bằng các thí nghiệm ở các nồng độ khác. Một điều đặc biệt trong thí nghiệm này là ở các nồng độ Pb < 4000 mg/kg, cụ thể là ở các công thức thí nghiệm bổ sung thêm Pb 1000 mg/kg, 2000 mg/kg và 3000
mg/kg, cây phát triển mạnh hơn công thức đối chứng. Điều này được thể hiện rõ hơn trong các hình ảnh minh họa dưới đây:
Hình 3.7. Cỏ mần trầu ban đầu đặt thí nghiệm
Khi kết thúc thí nghiệm, các cây cỏ mần trầu trong các công thức thí nghiệm đều phát triển sinh trưởng bình thường (cây vẫn ra hoa và phát triển tốt).
Hình 3.8. Cỏ Mần trầu khi kết thúc thí nghiệm chống chịu Pb
Khi kết thúc thí nghiệm, tiến hành phân tách sinh khối cây cỏ mần trầu thành 2 phần là: phần thân (phần trên mặt đất) và phần rễ (phần dưới mặt đất) nhằm so sánh
ĐC CT1 CT2 CT3 CT4 CT5
tương quan khối lượng của các phần này để có thể xác định được rằng cây cỏ này phát triển sinh khối chủ yếu lên thân hay phát triển bộ rễ.
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong đất lên sinh khối của có Mần trầu
CTTN Sinh khối (g) Rễ Thân Tổng ĐC 9,56 11,07 20,63 CT1 9,23 19,93 29,16 CT2 10,12 20,64 30,76 CT3 11,20 21,10 32,30 CT4 8,56 20,62 29,18 CT5 6,98 17,31 24,29
sau thí nghiệm
Từ hình 3.9. và bảng 3.5 ta thấy, khối lượng thân ở các công thức thí nghiệm của cây cỏ Mần trầu cao hơn khối lượng rễ. Điểm đặc biệt ở thí nghiệm này là thân của các cây cỏ Mần trầu trong các công thức thí nghiệm có bổ sung Pb đều phát triển hơn rễ so với công thức đối chứng không bổ sung Pb. Điều này phải chăng là do sự tác động của Pb lên sinh trưởng của cây cỏ mần trầu? Ở công thức đối chứng, khối lượng thân và rễ gần như tương đương, thân cỏ vẫn phát triển hơn rễ nhưng không nhiều. Ở các công thức thí nghiệm, phần thân có sinh khối cao hơn rễ so với công thức đối chứng. Điều này cho phép bước đầu có thể đánh giá cây cỏ Mần trầu là một loại cây tiềm năng để sử dụng cho phương pháp xử lý ô nhiễm Pb bằng thực vật.
3.3.2. Khả năng hấp thụ Chì của cây cỏ mần trầu
Cùng với sự thay đổi về SK, hàm lượng Pb tích luỹ trong thân và rễ khi phân tích cho thấy sự khác nhau. Điều này có thể nhận thấy rõ qua bảng 3.6 và hình 3.10 dưới đây:
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong đất lên khả năng hấp thụ Pb của cỏ Mần trầu CTTN Hàm lượng (mg/kg) Thân Rễ Tổng ĐC 4,46 28,86 33,35 CT1 62,5 221,43 283,93 CT2 119,2 589,29 708,49 CT3 170,98 1535,7 1706,68 CT4 187,5 2773,6 2961,1 CT5 268,57 3613 3881,57
Hình 3.10. Hàm lượng Pb trong thân và rễ cỏ Mần Trầu trong TN chống chịu và hấp thụ Pb
Như bảng 3.6 và hình 3.10 cho thấy, khi hàm lượng Pb bổ sung tăng lên thì khả năng tích luỹ Pb trong cây cỏ Mần trầu tăng lên thể hiện cả ở thân và rễ cỏ. So với ĐC, hàm lượng Pb trong thân và rễ cây tăng lên gấp nhiều lần. Lượng Pb hấp thụ và tích luỹ chủ yếu ở rễ cỏ. Nếu như ở CT1 hàm lượng Pb tăng 7,672 lần so với ĐC thì ở CT2 là 20,433 lần; CT3 là 53,248 lần; CT4 là 96,171 lần và CT5 là 125,277 lần. Tương tự đối với thân cỏ khả năng hấp thụ và tích luỹ Pb ở các CT1, CT2, CT3, CT4, CT5 tăng so với ĐC tương ứng là : 14; 26,7; 38,3; 42; 60,16 lần. Chúng ta thấy rằng, ở CT4 và CT5 khả năng hấp thụ và tích luỹ Pb là lớn nhưng sinh trưởng kém hơn CT3. Mặt khác CT1 và CT2 sinh trưởng tốt nhưng khả năng hấp thụ và tích luỹ lại không cao so với CT3.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận
Đồ án đã làm rõ một số vấn đề sau:
- Trình bày khái quát về tình hình ô nhiễm kim loại nặng trong đất ở Việt Nam và trên thế giới.
- Phân tích các phương pháp xử lý kim loại nặng trong đất. Đặc biệt là xử lý bằng phương pháp thực vật. Chỉ ra được những ưu điểm, nhược điểm của phương pháp.
- Trình bày về tình hình nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng ở Việt Nam và trên thế giới.
- Sau khi sử dụng ba loài thực vật là dương xỉ, cây cải xanh và cỏ mần trầu để xử lý kim loại nặng Asen và Chì trong đất đã đạt được các kết quả sau:
• Dương xỉ Pteris vittata – xử lý As:
+ Sau 3 tháng thí nghiệm, loài dương xỉ Pteris vittata có khả năng chống chịu với đất có bổ sung As từ 0 đến 1500 ppm.
+ Khả năng tích lũy As của loài dương xỉ này là rất lớn. Trong khoảng nồng độ mà cây chống chịu được, Pteris vittata tích lũy lượng As từ 307 ppm ÷ 6042 ppm trong thân và rễ là từ 131 ppm ÷ 3756 ppm. Ở CT3 với hàm lượng As bổ sung là 900 mg/kg cho kết quả tích lũy tốt nhất.
• Cải xanh – xử lý As:
+ Cải xanh có khả năng hấp thụ và tích lũy As khá tốt. KLN As đều được tích luỹ ở rễ nhiều hơn ở thân. Hàm lượng As trong rễ dao động từ 39,4 ÷ 228,93 mg/kg.
+ Có thể sử dụng cây cải xanh để loại bỏ As ở trong đất bị ô nhiễm kim loại này với một lưu ý duy nhất là Cải xanh cũng là nguồn rau xanh cho người nên sinh khối của nó sau thu hoạch cần được cách ly và xử lý an toàn.
• Cỏ mần trầu – xử lý Pb:
+ Cỏ Mần trầu tăng trưởng tương đối nhanh. Sau 9 tuần thí nghiệm, sinh khối của cây tăng lên đáng kể. Tăng trưởng mạnh nhất ở CT2 với khối lượng cây là 30,67g.
+ Cỏ Mần trầu tích luỹ Pb trong rễ nhiều hơn trong phần thân và lá. Khi hàm lượng Pb bổ sung trong đất tăng, khả năng hấp thụ và tích luỹ Pb của cỏ cũng tăng theo. Khả năng này đạt cao nhất là ở CT5 (268,57 mg/kg thân và 3613 mg/kg rễ).
Kiến nghị
- Cần tiến hành nghiên cứu nhiều hơn về các loài này, nhất là môi trường kim loại để khảo sát kỹ hơn về khả năng xử lý kim loại của các cây như dương xỉ, cỏ mần trầu, cây cải xanh...
- Đề xuất sử dụng thực vật để xử lý môi trường nhiễm kim loại vì những ưu điểm vượt trội của nó so với việc sử dụng các đối tượng khác để xử lý.
- Môi trường đất tại khu vực nghiên cứu có hàm lượng Asen vượt ngưỡng giới hạn cho phép, vì vậy cần khuyến cáo người dân và các xí nghiệp xung quanh khu Hà Thượng, Đại Từ, Thái Nguyên cần có nhiều biện pháp quản lý và ý thức hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Cục Môi trường, Bộ Tài nguyên và Môi trường: “Đề án phát triển và ứng dụng Công nghệ sinh học trong công tác Bảo vệ môi trường tháng 12/2005”.
2. Đặng Thị An, Chu Thị Thu Hà, 2005. “Sự ảnh hưởng của kim loại trong đất và thời gian phơi nhiễm lên sự tích tụ kim loại ở một số cây rau. Những vấn đề nghiên cứu cơ bản trong khoa học sự sống”. Nxb Khoa học và Kỹ thuật.
3. Đặng Thị An, 2005: “Nghiên cứu sự tích tụ kim loại nặng trong thực vật trồng trên đất ô nhiễm”.
4. Đặng Thị An, 2005: “Nghiên cứu khả năng chống chịu kim loại nặng ở một số loài thực vật Đề tài nghiên cứu cấp Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật 2005- 2006”.
5. Đỗ Mai Ái, Mai Trọng Nhuận, Nguyễn Khắc Vinh (1999), Một số đặc điểm phân bố arsen trong tự nhiên và vấn đề ô nhiễm arsen trong môi trường ở Việt Nam, Hiện trạng ô nhiễm As ở Việt Nam, Trung tâm thông tin lưu trữ Địa chất.
6. GS.TS. Đặng Đình Kim, 2010: “Nghiên cứu sử dụng thực vật để cải tạo đất bị ô nhiễm kim loại nặng tại các vùng khai thác khoáng sản” – Viện Công nghệ Môi trường - Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường.
7. Lê Văn Khoa, Hoàng Xuân Cơ, Nguyễn Văn Cư, Nguyễn Xuân Cự, Lê Đức, Lưu Đức Hải, Trần Khắc Hiệp, Nguyễn Đình Hòe, Phạm Ngọc Hồ, Trịnh Thị Thanh (2002), Khoa học môi trường, Nxb Giáo dục, Hà Nội.
8. Ngô Văn Ái, Mai Trọng Nhuận, Nguyễn Khắc Vinh (2005): “Một số đặc điểm phân bố Arsen trong tự nhiên và vấn đề ô nhiễm arsen trong môi trường ở nước ta”, Cục địa chất và khoáng sản Việt Nam.
9. Trần Văn Tựa, Đặng Đình Kim, Đỗ Tuấn Anh và các cộng sự: “Sử dụng thực vật để xử lý kim loại nặng trong đất và nước” - Viện Công nghệ Môi trường.
10. Vietnamnet (2004), “Nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng, thuốc trừ sâu trong đất, nước và một số nông sản ở Việt Nam”, Nguồn Báo Hà Nội mới ngày 27/05/1997.
Tiếng Anh
11. CHEN Tongbin et al. 2002.Arsenic hyperaccumulator Pteris vittata L. and its arsenic accumulation. Chinese Science Bulletin Vol.
12. Chen Tongbin, Liao Xiao-Young, Huang Zechun, Lei Mei, Li Wen - Xue, Mo Liang-yu - Phytoremediation of Arsenic-Contaminated soil in China, Methods in Biotechnology 23 (2006).
13. H.S. Lim, et al., 2004. Heavy metal contamination and risk assessment in the vicinity of the abandoned songcheon Au-Ag Mine in Korea. Procc.of II Inter. Conf. on Soil Poll. and Rem.
14. World Health Organization, Geneva - Arsenic and arsenic compounds (2001).
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép của kim loại nặng trong đất (QCVN 03:2008/BTNMT)
Giới hạn hàm lượng tổng số của một số kim loại nặng trong một số loại đất
(Đơn vị tính: mg/kg đất khô) Thông số Đất nông nghiệp Đất lâm nghiệp Đất dân sinh Đất thương mại Đất công nghiệp Asen (As) 12 12 12 12 12 Cadimi (Cd) 2 2 5 5 10 Đồng (Cu) 50 70 70 100 100 Chì (Pb) 70 100 120 200 300 Kẽm (Zn) 200 200 200 300 300
Phụ lục 2: Một số hình ảnh thực hiện đề tài
Sấy khô và cân khối lượng dương xỉ
Khu vực nghiên cứu tại trại thực nghiệm sinh học Cổ Nhuế - Từ Liêm