4. BỐ CỤC KHÓA LUẬN
1.4. CƠ CHẾ HẤP THỤ KIM LOẠI NẶNG VÀO THỰC VẬT
Các nguyên tố trong dung dịch đất được chuyển từ các lỗ khí trong đất tới bề mặt rễ bằng 2 con đường chính: sự khuếch tán và dịng chảy khối. sự khuếch tán xảy ra nhằm chống lại sự gia tăng gradien nồng độ bình thường đối với rễ cây bằng cách: hấp thụ các kim loại nặng trong dung dịch đất tại bề mặt tiếp giáp rễ cây – đất. Dòng chảy khối được tạo ra do sự di chuyển của dung dịch đất tới bề mặt rễ cây như là kết quả của quá trình thở của lá. Cả 2 quá trình này xảy ra không đồng đều nhưng theo các tốc độ khác nhau tùy thuộc vào nồng độ dung dịch đất.
Các kim loại nặng trong đất thường tồn tại ở trạng thái hòa tan, phân ly thành các ion mang điện tích dương (cation) và ion mang điện tích âm (anion). Các muối kim loại hòa tan trong nước được hấp thụ cùng với dòng nước từ đất vào rễ rồi lên lá. Phần lớn các KLN được hấp th ụ vào cây dưới dạng ion thơng qua hệ thống rễ. Có 2 cách hấp thụ ion vào rễ: hấp thụ chủ động và hấp thụ bị động.
- Các ion của KLN khuếch tán theo sự chênh lệch nồng độ. - Các độc chất này hòa tan trong nước và vào rễ theo dòng nước.
- Các kim loại này hút bám trên các bề mặt keo đất và trên bề mặt rễ trao đổi với nhau khi có tiếp xúc giữa rễ và dung dịch đất, cách này được gọi là hút bám trao đổi.
Hấp thụ chủ động:
Phần lớn các nguyên tố KLN được hấp thụ vào cây theo cách chủ động. Tính chủ động được thể hiện ở tính thấm chọn lọc của màng sinh chất và các KLN được vận chuyển vào rễ ngược với quy luật khuếch tán, vì cách hấp thụ này ngược với gradien nồng độ nên cần thiết phải cung cấp năng lượng, tức là phải có sự tham gia của ATP và của một chất trung gian, được gọi là chất mang. ATP và chất mang được cung cấp từ q trình chuyển hóa vật chất (từ q trình hơ hấp) [13].
Q trình xâm nhập KLN vào trong cây trải qua 4 giai đoạn:
Giai đoạn 1: KLN đi vào vùng tự do của rễ. Sự di chuyển của các KLN không bị giới hạn bởi bề mặt rễ cây. Vùng màng của tế bào có khả năng dễ dàng cho dung dịch xâm nhập, tại đây các ion dương có thể khuếch tán tự do hoặc bám chặt vào những tế bào mang điện tích âm. KL được vận chuyển vào khối hình cầu thân rễ, vùng rộng giữa rễ và đất xung quanh. Cơ chế hấp thụ có thể biến đổi với các ion khác nhau.
Giai đoạn 2: Các KLN bị hấp thụ trong tế bào có thể bị mất tính linh động hay tính độc trong tế bào chất, thơng qua q trình kết hợp tạo phức với các phân tử hữu cơ hoặc bị sa lắng xuống các khu vực giàu electron.
Giai đoạn 3: Các kim loại ở trong tế bào có thể được chuyển từ tế bào này sang tế bào khác thông qua con đường tổng hợp sẽ đi vào mao dẫn rễ và đưa tới các mầm non. Sự di chuyển của các dung dịch trong mao dẫn rễ là nguyên nhân gây ra các dòng thở. Các ion tự do có thể phản ứng với các nhóm mang điện âm của thành tế bào mao dẫn rễ, đây chính là lý do làm cản
trở sự vận chuyển của KLN hay làm quá trình trao đổi bị chậm lại. Ngồi ra, các nhóm tạo phức với KL tự do như các axit hữu cơ, amino acid trong mao dẫn rễ sẽ làm giảm mức độ linh động của KLN và cho phép chúng di chuyển vào các mầm non.
Giai đoạn 4: Với sự góp mặt của KLN trong cây làm biến đổi gen và làm mất tính linh động của KL trong rễ. KLN tích lũy trong rễ chiếm 80 – 90% tổng lượng KL hấp thụ. Hầu hết các KL tích lũy trong rễ cây đều ở trong gian bào và được liên kết vào các hợp chất pectin và protein của thành tế bào.