Gần đây, các nhà khoa học Việt Nam đã phát hiện ra một loài cây dại có tên là thơm ổi (ngũ sắc) có khả năng hấp thu lượng KLN cao gấp 100 lần bình thường và sinh trưởng rất nhanh. Món khoái khẩu của loài cây này là chì. Chúng có thể "ăn" lượng chì cao gấp 500 – 1.000 lần, thậm chí còn lên tới 5.000 lần so với các loài cây bình thường mà không bị ảnh hưởng. Thơm ổi được xem là loài siêu hấp thu chì và cadmi. Ngoài ra vì nó có hoa đẹp và nhiều màu nên có thể sử dụng làm cảnh trong xây dựng trên đất ô nhiễm [40].
Alyssum bertolonii, một cây hoa dại có tán và hoa màu vàng có thể hút
và lưu giữ lại được trong thân tới 1% nickel, tức là gấp 200 lần lượng kim loại nặng có thể giết chết hầu hết các loài thực vật khác. Đây chỉ là một ví dụ trong số hàng trăm thực vật có khả năng thẩm tách và lưu giữ trong thân các kim loại nặng có trong đất. Các nhà khoa học cho rằng, nếu như chúng ta có thể hiểu hết cơ chế hoạt động của sự diệu kỳ này, nó sẽ giúp ích rất nhiều trong việc cải tạo đất nông nghiệp [39].
Một nhóm các nhà khoa học Úc và Trung Quốc đã phát triển phương pháp mới giảm ô nhiễm đất và có thể tạo ra nguồn năng lượng trong hệ sinh thái nhờ một loại cây thuộc họ mía, được gọi là cỏ Napier (Pennisetum
purpureum), có nhiều ở các vùng đồng cỏ nhiệt đới ở châu Phi. Giáo sư Ravi
Naidu, giám đốc điều hành Tập đoàn HLM châu Á (CRC CARE), cho biết cỏ Napier có thể sống ở những vùng đất cực kỳ khô cằn và rất hiệu quả trong việc hấp thụ các KLN và những chất gây ô nhiễm khác có trong đất. Loại cỏ này có tác dụng giảm ô nhiễm đất vì hai lý do. Thứ nhất với hyđrocacbon (chủ yếu do ô nhiễm xăng dầu), cỏ đưa khí O2 vào đất và trải qua một số bước, cuối cùng hyđrocacbon bị phân hủy. Thứ hai cỏ có thể hấp thụ và tích
31
tụ các KLN có trong đất. Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm tác dụng của loại cỏ này ở một số khu vực bị ô nhiễm nặng do hoạt động khai thác mỏ thuộc tỉnh Quảng Đông (Trung Quốc). Kết quả cho thấy nó có thể hấp thụ tốt các kim loại đồng, niken và cadimi cũng như kẽm và chì [36].
Còn theo kết quả nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu sử dụng thực vật để cải tạo đất bị ô nhiễm kim loại nặng tại các vùng khai thác khoáng sản" (thuộc Chương trình KH - CN trọng điểm cấp nhà nước về tài nguyên, môi trường và thiên tai - KC 08.04/06-10) thì cỏ Mần Trầu có khả năng chống chịu Pb và Zn cao (5000 ppm Pb và 1000 ppm Zn). Kết quả thí nghiệm hấp thu Pb cho thấy, khi nồng độ Pb trong đất 5000ppm thì trong rễ và phần trên mặt đất có chứa 3613,0ppm và 268,57ppm, tương ứng (Đặng Đình Kim và cộng sự, 2011) [32].
Như vậy có thể thấy, có không ít loài thực vật có thể sử dụng để xử lý ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm đất bởi KLN. Nghiên cứu khả năng hấp thu, tích lũy trong thân, lá và rễ của chúng trong điều kiện phòng thí nghiệm cũng đã phần nào phản ánh được hiệu quả của chúng. Điều này càng được làm rõ hơn khi triển khai các mô hình xử lý ô nhiễm bằng thực vật trên thực tế.
32
Phần 3: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Đất nghiên cứu được lấy tại cánh đồng Hè thôn Đông Mai, xã Chỉ Đạo, Huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên
Loài dương xỉ mọc tại thôn Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên (Pteris vittata L.)
Chế phẩm nấm rễ AMF: chế phẩm Mycoroot (Công ty TNHH Thời đại xanh, Tòa nhà ICDC lô i2, Đường D2, Khu Công Nghệ Cao, Q.9, TP. HCM)
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi không gian: thôn Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên
Phạm vi thời gian: 15/1/2014 – 29/4/2014
Phạm vi nội dung: Đề tài tập trung nghiên cứu sử dụng mối quan hệ cộng sinh giữa loài dương xỉ bản địa với nấm rễ cộng sinh AMF (Arbuscular Mycorhizal Fungi) để xử lý đất bị ô nhiễm Pb
3.3. Nội dung nghiên cứu
Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của xã Chỉ Đạo Nghiên cứu một số tính chất của đất tại xã Chỉ Đạo
Đánh giá chất lượng chế phẩm Mycoroot trước khi sử dụng
Nghiên cứu khả năng chống chịu, hấp thu chì (Pb) của loài dương xỉ bản địa cộng sinh với nấm rễ AMF
3.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp:
Thu thập thông tin từ Ủy Ban nhân dân xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên,
33
Thu thập thông tin từ các bài báo khoa học Thu thập thông tin từ các đề tài tương tự Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp
Khảo sát hiện trường: Quan sát, chụp ảnh, thu thập các thông tin ngoài hiện trường
Phương pháp lấy mẫu đất: Lấy mẫu đất theo hướng dẫn của các tiêu chuẩn
TCVN 4046 : 1985 - Đất trồng trọt - Phương pháp lấy mẫu TCVN 5297: 1995 - Chất lượng đất - Lấy mẫu - yêu cầu chung. Thí nghiệm chậu vại: Thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện nhà
lưới tại khu thí nghiệm của Khoa Môi trường, Trường ĐHNN Hà Nội gồm 4 công thức với 3 lần nhắc lại, mỗi chậu vại là một lần nhắc lại. Cây dương xỉ được trồng trong chậu nhựa có chứa 3kg hỗn hợp đất và cát theo tỷ lệ 3: 1 đã được khử trùng ở 1210C trong thời gian 2h, trồng với mật độ 4 cây/ chậu. Trước khi trồng cây tiến hành khử trùng chậu vại bằng dung dịch cồn 700
. Thí nghiệm gồm 4 công thức:
Công thức 1: Trồng dương xỉ
Công thức 2: Trồng dương xỉ + Bón 20g chế phẩm Mycoroot/cây Công thức 3: Trồng dương xỉ + Bón 40g chế phẩm Mycoroot/cây Công thức 4: Trồng dương xỉ + Bón 80g chế phẩm Mycoroot/cây Phương pháp phân tích số lượng nấm rễ có trong chế phẩm
Cân 1g chế phẩm vào cốc thủy tinh, bổ sung thêm nước để hòa tan chế phẩm. Tiến hành lọc qua rây, và thu bào tử trên bề mặt rây bằng cách dùng bình tia để tia hết bào tử vào trong hộp petri. Quan sát trên kính hiển vi soi nổi để đếm số lượng bào tử .
34
Phương pháp xác định sự xâm nhiễm của nấm cộng sinh rễ (AMF) vào trong rễ của cây dương xỉ
Ở mỗi chậu thí nghiệm ta tiến hành thu 1g rễ, rửa sạch rễ với KOH 10% và nhuộm với xanh Trypan 0,05% (trong lactophenol) rồi quan sát trên kính hiển vi để xác định khả năng xâm nhiễm của nấm rễ vào rễ cây dương xỉ.
Phương pháp xử lý mẫu
Mẫu đất sau khi lấy về phơi khô không khí, sau đó tiến hành giã đất và sàng qua rây 2mm và bảo quản trong túi polyetylen.
Cây dương xỉ sau thời gian sinh trưởng 40 ngày được thu hoạch, rửa sạch đất, tách riêng phần thân lá và phần rễ, sau đó cân khối lượng tươi của thân lá và rễ. Sấy khô mẫu ở 700C cho đến khi khối lượng không đổi, cân xác định sinh khối khô, sau đó nghiền nhỏ mẫu và bảo quản trong túi polyetylen.
Phương pháp phân tích: Phân tích đất
pH (KCl) được xác định bằng pH meter
Thành phần cơ giới được xác định theo phương pháp pipet (ống hút Robinson)
Dung tích trao đổi cation của đất (CEC) được xác định theo phương pháp dùng amoni axetat
Chất hữu cơ của đất (OM) được xác định theo phương pháp Walkley – Black
Hàm lượng Pb tổng số: Công phá mẫu bằng dung dịch cường thủy (hỗn hợp 2 dung dịch axit HCl và HNO3 với tỷ lệ 3:1) và đo trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử
Hàm lượng Pb linh động: Chiết mẫu bằng dung dịch HCl 0,1M sau đó đo trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử
35 Phân tích cây:
Cân 0,5 g mẫu thực vật cho vào chén sứ nung ở 5500
C trong vòng 4h sau đó lấy ra để nguội, hòa tan bằng 5ml HCl 6N, đun sôi 15 phút để hòa tan cặn. Lấy ra để nguội và lên thể tích 50 ml bằng nước cất sau đó mang đi đo trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử
Phương pháp xác định tổng lượng chì mà cây trồng loại bỏ được
Từ hàm lượng Pb cây tích lũy được trong các bộ phận và lượng sinh khối khô của từng bộ phận của cây ta có thể tính toán được lượng Pb mà cây lấy đi khỏi đất.
Nếu hàm lượng Pb tích lũy trong cây là a (mgPb/kg SKK)
Lượng sinh khối khô trung bình của 1 chậu thí nghiệm là x (g SKK/chậu)
Thì lượng Pb cây lấy đi khỏi đất (mgPb/chậu) = ax/1000
Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu được phân tích, tổng hợp bằng phần mềm Excel, IRRISTAT
Phương pháp so sánh với Quy chuẩn môi trường: QCVN 03:2008/BTNMT: Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về giới hạn kim loại nặng trong đất
36
Phần 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 4.1. Đặc điểm chung về địa bàn nghiên cứu
4.1.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên Hưng Yên
4.1.1.1. Điều kiện tự nhiên của xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên
Vị trí địa lí
Xã Chỉ Đạo là xã nằm về phía Đông Bắc huyện Văn Lâm, cách trung tâm huyện 6 km, có tọa độ địa lý : Vĩ độ 20048’45’’, kinh độ: 1050
02’30’’. Xã có vị trí giáp ranh như sau: Phía Bắc giáp tỉnh Bắc Ninh, phía Nam giáp xã Minh Hải, phía Đông giáp xã Đại Đồng, phía Tây giáp xã Lạc Đạo.
Đặc điểm địa hình, đất đai của xã Chỉ Đạo
Xã Chỉ Đạo nhìn chung có địa hình phức tạp, cao thấp không đều, thoải dần từ Đông Bắc xuống Tây Nam, độ cao trung bình là 3 – 4 m, với địa hình như vậy sẽ tạo điều kiện chất ô nhiễm lan tỏa trên diện rộng. Đất đai ở đây là đất phù sa của hệ thống sông Hồng bồi đắp hàng năm, đặc tính của đất chua, hàm lượng dinh dưỡng từ trung bình đến cao. Tầng đất canh tác chủ yếu thuộc loại đất thịt, đất thịt pha sét và đất thịt pha cát, độ dày từ 15 – 20 cm. Nhìn chung đất đai và địa hình của Chỉ Đạo phù hợp cho việc phát triển nông nghiệp, xây dựng hệ thống giao thông, thủy lợi, cơ sở hạ tầng.
4.1.1.2. Đặc điểm kinh tế xã hội của xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên Yên
Chỉ Đạo là một xã phần lớn còn là thuần nông, công nghiệp và dịch vụ mới phát triển bước đầu và còn nhỏ lẻ; diện tích đất tự nhiên là 597,1 ha, trong đó diện tích đất canh tác là 360,49 ha; dân số 8473 người. Xã nằm ở trung tâm huyện, cách thị trấn huyện lỵ Văn Lâm 6km. Có hệ thống giao thông đường bộ và đường sắt khá thuận lợi. Đầu năm thời tiết diễn biến phức tạp nên gặp không ít khó khăn cho sản xuất nông nghiệp. Ảnh hưởng của suy thoái tài chính, kinh tế chung phục hồi chậm, giá cả nông sản thấp, một số
37
loại giảm nhẹ như: thóc, gạo, thịt gia cầm đã tác động đáng kể đến phát triển kinh tế chung của xã.
Năm 2013 giá trị tổng sản phẩm xã hội (theo giá thực tế) đạt khoảng 96.920.000.000 đồng (so với năm 2012 là 71.800.000.000 đồng, tăng xấp xỉ 13,5%). Thu nhập bình quân đầu người đạt xấp xỉ 11,4 triệu đồng.
Sản xuất nông nghiệp
Sản xuất nông nghiệp chiếm 50,5% với giá trị sản xuất gần 49 tỷ đồng. Tổng diện tích gieo cấy lúa bình quân hai vụ chiêm và mùa toàn xã là 350,8 ha/vụ. Các giống lúa chủ yếu được gieo cấy là lúa chất lượng cao như nếp, Bắc thơm số 7 chiếm 55 – 60 %, lúa năng suất cao là các giống lúa lai hai dòng như TH3 – 3, Bio 404, SYN 6 chiếm khoảng 15 – 20%, còn lại là Khang dân 18 và một số giống khác. Năng suất lúa bình quân năm 2013 đạt 180 – 200 kg/sào (đạt 110 tạ/ ha giảm 10 tạ/ ha so với 2012) trong đó năng suất lúa bình quân vụ chiêm xuân đạt 230 kg/sào (6,38 tấn/ha), nhiều hộ đạt 240 – 250 kg/sào. Còn vụ mùa, do thời tiết nắng nóng, thiếu nước, cuối vụ lại bị bạc lá, cháy lá nên năng suất giảm đáng kể, chỉ đạt 150 – 160 kg/sào (giảm 40 – 50 kg/sào so với vụ mùa năm 2012).
Chăn nuôi
Theo thống kê đến tháng 12/2013 đàn lợn có 1.934 con; đàn gia súc gia cầm 15.000 con, đàn trâu bò có 62 con. Do ảnh hưởng của giá thức ăn chăn nuôi cao, nên đàn gia súc gia cầm của xã không tăng so với năm ngoái, song vẫn duy trì ổn định.
Tiểu thủ công nghiệp
Trong năm 2013 nghề thủ công nghiệp và dịch vụ đã khắc phục mọi khó khăn duy trì nhịp độ phát triển, tiểu thủ công nghiệp chiếm 32,5% với giá trị sản xuất xấp xỉ 31,5 tỷ đồng, dịch vụ thương mại chiếm 17% giá trị thu là gần 16,5 tỷ đồng. Toàn xã có khoảng 185 hộ tái chế kim loại màu, tái chế nhựa, dịch vụ cơ khí, ăn uống, giải khát, tạp hóa, say xát…Bình quân mỗi hộ
38
làm nghề thu từ 5 – 6 triệu đồng/tháng. Cá biệt có một số hộ thu nhập bình quân đạt trên 10 triệu đồng/ tháng.
4.1.2. Hiện trạng làng nghề
Theo số liệu của Sở Công nghiệp Hưng Yên, trên địa bàn huyện có trên 30 làng nghề trong đó có 17 làng nghề thủ công mỹ nghệ, 4 làng nghề sản xuất vật liệu xây dựng, 5 làng nghề tái chế kim loại và da, và nhóm chế biến nông sản, dược phẩm, dược liệu là 8 làng nghề. Hầu hết các làng nghề trên có thiết bị công nghệ lạc hậu, chắp vá.
Từ hàng chục năm nay, Đông Mai đã nổi tiếng trong tốp các làng nghề ô nhiễm môi trường trầm trọng nhất tỉnh. Theo các nhà chuyên môn, hàm lượng chì thải ra ở Đông Mai ở mức đáng lo ngại: trong nguồn nước, mức trung bình là 0,77mg/l, vượt quá tiêu chuẩn cho phép từ 7,7 - 15 lần. Ở nơi ao hồ đãi và đổ xỉ hàm lượng là 3,278mg/l; vượt quá tiêu chuẩn cho phép từ 32 - 65 lần. Còn trong đất, hàm lượng chì trung bình là 398,72 mg/kg. Trong không khí, từ 26,332 mg/m3 - 46,414 mg/m3, gấp 4.600 lần so với tiêu chuẩn cho phép [28].
Theo Quyết định 64-2003/QĐ - TTg của Thủ tướng Chính phủ, đến hết năm 2007 thôn Đông Mai phải hoàn thành việc xử lý ô nhiễm môi trường, thực hiện di dời các lò tái chế chì ra khỏi khu dân cư. Đầu năm 2011, tỉnh Hưng Yên đã phê duyệt dự án xây dựng cụm công nghiệp Đông Mai để tập trung các hộ tái chế kim loại độc hại sử dụng mô hình sản xuất hiện đại khép kín, để không còn chì trong khói và nước thải ra môi trường. Dự án có quy mô rộng 21 ha, nằm trên cánh đồng thôn Đông Mai, cách xa khu dân cư trên 1 km. Tuy nhiên tính đến hết năm 2013, toàn thôn vẫn còn khoảng 27 hộ tham gia tái chế chì trong khu dân cư.
Quy trình sản xuất chì ở thôn Đông Mai chủ yếu bằng phương pháp thủ công, từ lấy nguyên liệu, vận chuyển đến đưa chì vào lò nấu tái chế. Nguyên liệu nấu chì là phế thải từ bình ắc quy hỏng được thu mua từ khắp nơi trong
39
cả nước dồn về làng Đông Mai. Sau khi phá dỡ bình ắc quy lấy lõi chì, chì sẽ được cho vào lò nấu thành chì thành phẩm . Ở giai đoạn tinh chế chì, bản cực chì phế liệu được tinh chế lại bằng cách đun nóng chảy trong lò hỏa luyện. Trên bản cực chì phế liệu có nhiều chất: chì kim loại, oxit chì, chì sunfat... Để tách chì ra khỏi hỗn hợp này thì than cốc trong lò hỏa luyện sẽ là tác nhân khử oxit chì, chì sunfat về dạng chì kim loại. Do quá trình tái chế sử dụng các