4. Ý nghĩa của đề tài
3.3. Đánh giá khả năng hút KLN của cây Dƣơng xỉ và cây Đơn buốt
3.3.1.2. Đặc điểm thực vật học của cây Đơn buốt
Tên khoa học: Biden pilosa L. Họ cúc Asteraceae. Lớp 2 lá mầm, Ngành thực vật hạt kín.
Tên khác: Quỷ trâm thảo, Song nha lông, Rau bộ binh, Tú tô hoan, Xuyến chi, Đơn kim.
Phân bố: Phổ biến khắp nƣớc ta từ vùng núi tới đồng bằng Nam bộ. Cũng gặp ở Ấn độ, Mianma, Nepal, Trung Quốc, Lào, Campuchia, Thái Lan, Malaisia, Inđônêxia, Philippin, Niu Ghinê. Đặc điểm thực vật học của cây đƣợc mô tả tại bảng 3.5.
Bảng 3.5. Đặc điểm thực vật học của cây Đơn buốt
Chỉ tiêu Đặc điểm
Phân loại
Thuộc dạng hoang dại mọc ở những nơi không gian thoáng. Gồm một nghìn giống và hơn 20.000 loài, phân bố khắp nơi trên trái đất.
Rễ Thân
Lá
Cỏ 1 năm, cao 50 – 100 cm. Phân nhánh nhiều, thân và cành có rãnh dọc, lá mọc đối, cuống dài, lá đơn thƣờng có ba lá chét hình trứng thuôn mặt trên ráp, mép khía răng cƣa nhọn, đều.
Sinh sản
Cụm hoa ở nách lá hay ở ngọn, mọc riêng lẻ hay từng đôi một trong mỗi đầu hoa, các hoa vòng ngoài hình lƣỡi màu trắng; các hoa ở giữa màu vàng. Quả bế hình thoi, có 2 đến 3 sừng ở đầu quả nhƣ những cái gai nhỏ (nhƣ những cái trâm sắc - hoa tháng 3 - 5 và 8 - 10. Hoa nở gần nhƣ quanh năm. Mọc trên các bãi hoang, ven nƣơng rẫy, ở độ cao dƣới 1500 m trở xuống. Đây là loài cây có khả năng tái sinh bằng hạt rất mạnh, mọc thành quần thể nhỏ thuần loài.
3.3.2. Khả năng hút kim loại nặng của cây Dương xỉ và Đơn buốt
3.3.2.1. Hàm lượng kim loại nặng trong cây mọc tại các vùng đất bị ô nhiễm
Để thu thập và đánh giá khả năng tích lũy kim loại nặng trong cây Dƣơng xỉ và cây Đơn buốt mọc tại một số địa điểm đất ô nhiễm KLN tại Thái Nguyên. Chúng tôi đã tiến hành lấy 2 mẫu cây theo thông tin bảng 3.6.
Bảng 3.6. Vị trí lấy mẫu cây nghiên cứu
STT Ký hiệu Tên mẫu Địa điểm lấy mẫu
1 C1 Dƣơng xỉ Bãi thải mỏ Chì Hích – Đồng Hỷ, Thái Nguyên 2 C2 Đơn buốt Đất cạnh bãi thải Xã Quyết Thắng, TP. Thái Nguyên Kết quả phân tích hàm lƣợng các kim loại nặng trong cây đƣợc thể hiện ở bảng 3.7 sau:
Bảng 3.7. Kết quả phân tích hàm lƣợng kim loại nặng trong cây Ký hiệu Tên mẫu Hàm lƣợng trong cây (mg/kg tƣơi) Ký hiệu Tên mẫu Hàm lƣợng trong cây (mg/kg tƣơi)
Pb As
C1 Dƣơng xỉ 398,91 8,74
C2 Đơn buốt 30,89 11,01
TCVN (NN & PTNT) 2 1
Hình 3.3. Hàm lƣợng Pb trong cây Dƣơng xỉ và Đơn buốt mọc tại vùng đất bị ô nhiễm KLN
Tiêu chuẩn cho phép 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 C1 C2 mg/kg Hàm lƣợng Pb 2 398.91 30.89
Hình 3.4. Hàm lƣợng As trong cây Dƣơng xỉ và Đơn buốt mọc tại vùng đất bị ô nhiễm
Qua bảng 3.7, hình 3.3 và hình 3.4 ta thấy: Hàm lƣợng Pb trong cây Dƣơng xỉ thu đƣợc từ Bãi thải mỏ Chì Hích – Tân Long, Đồng Hỷ, Thái Nguyên là 398,91 mg/kg vƣợt 199,46 lần so với tiêu chuẩn cho phép và hàm lƣợng As là 8,74 mg/kg tƣơi vƣợt tiêu chuẩn 8,74 lần. Hàm lƣợng Pb trong cây Đơn buốt thu đƣợc từ đất cạnh bãi thải Xã Quyết Thắng, TP. Thái Nguyên là 30,89 mg/kg tƣơi vƣợt chuẩn 15,46 lần và hàm lƣợng As là 11,01 mg/kg tƣơi vƣợt chuẩn 11,01 lần.
Nhƣ vậy hàm lƣợng Pb, As trong cây Dƣơng xỉ và Đơn buốt đều cao hơn rất nhiều so với TCCP đối với các loài thực vật, thậm chí có mẫu Dƣơng xỉ vƣợt gần 200 lần so với tiêu chuẩn.
0 2 4 6 8 10 12 C1 C2 mg/kg Hàm lƣợng As 1
Tiêu chuẩn cho phép 8.74
Nhận xét chung: Qua số liệu bảng 3.7 ta có thể đánh giá sơ bộ đƣợc khả năng của Dƣơng xỉ và Đơn buốt nhƣ sau: Cả 2 loại cây này đều có khả năng hấp thụ 2/2 chỉ tiêu KLN theo dõi. Đối với 2 chỉ tiêu theo dõi Pb, As thì cả cây Dƣơng xỉ và Đơn buốt đều có khả năng hấp thụ Pb tốt hơn so với As.
3.3.2.2. Đánh giá khả năng hút KLN của cây Dương xỉ và Đơn buốt trong điều kiện thí nghiệm
Trên cơ sở các số liệu điều tra đánh giá, phân tích và trong khuôn khổ kinh phí cho phép, chúng tôi tiến hành nghiên cứu khả năng hút Pb và As trong điều kiện chậu vại cho hai loại cây là Dƣơng xỉ và Đơn buốt.
Kết quả nghiên cứu khả năng hút Pb và As của cây Dƣơng xỉ:
- Năng suất của cây Dương xỉ:
Số liệu bảng 3.8 cho thấy năng suất thân lá, rễ của cây Dƣơng xỉ ở các mức Pb khác nhau có sự sai khác không lớn. Công thức Pb càng tăng thì năng suất có xu hƣớng càng giảm cả ở thân lá, rễ. Khi theo dõi ở thí nghiệm, đất nhiễm Pb ở mức 2.500 ppm cây Dƣơng xỉ vẫn sinh trƣởng đƣợc, tuy nhiên cây bắt đầu biểu hiện khô nhiều ở đầu lá.
Bảng 3.8. Năng suất cây Dƣơng xỉ trên các mức Pb khác nhau
ĐVT: g/khóm
Công thức Thân lá Rễ Tổng
Tƣơi Khô Tƣơi Khô Tƣơi Khô
1: 0 ppm 49,49 12,01 29,46 7,87 77,94 19,71 2: 500 ppm 46,00 11,23 27,16 7,29 73,16 18,52 3: 1.000 ppm 44,93 11,12 26,77 7,27 71,70 18,39 4: 1.500 ppm 44,76 10,96 26,34 7,11 71,10 18,07 5: 2.000 ppm 44,56 10,33 25,87 7,10 70,43 17,43 6. 2.500 ppm 43,52 10,25 25,39 6,79 68,91 17,04
Với thí nghiệm nghiên cứu ảnh hƣởng của nồng độ As khác nhau đến sinh trƣởng và năng suất chất xanh của Dƣơng xỉ, số liệu bảng 3.9 cho nhận xét: Năng suất thân lá, rễ của cây Dƣơng xỉ ở các mức As khác nhau có sự sai khác nhau rõ rệt. Mức nhiễm As càng tăng thì năng suất càng giảm rõ rệt cả ở thân lá, rễ. Đặc biệt, ở mức 2.500 ppm thì hầu nhƣ lá Dƣơng xỉ bị chết khô. Ngƣợc lại ở mức 500 ppm thì Dƣơng xỉ lại sinh trƣởng tốt nhỉnh hơn công thức 0 ppm. Điều này đƣợc giải thích là có thể As đã làm tăng khả năng sinh trƣởng của Dƣơng xỉ khi chúng có hàm lƣợng thấp trong đất.
Bảng 3.9. Năng suất cây Dƣơng xỉ trên các mức As khác nhau
ĐVT: g/khóm
Công thức Thân lá Rễ Tổng
Tƣơi Khô Tƣơi Khô Tƣơi Khô
1: 0 ppm 48,56 13,24 28,72 7,94 77,28 21,18 2: 500 ppm 48,81 13,79 28,18 7,97 76,99 21,76 3: 1.000 ppm 46,76 12,70 27,15 4,91 73,91 17,61 4: 1.500 ppm 24,54 6,13 14,21 3,14 38,75 9,27 5: 2.000 ppm 19,02 4,13 10,11 1,24 29,13 5,37 6: 2.500 ppm 3,77 0,86 2,54 0,32 6,31 1,18
- Khả năng hút Pb và As của Dương xỉ:
Số liệu phân tích hàm lƣợng Pb trong cây (Bảng 3.10) cho thấy đƣợc ở các mức Pb khác nhau thì khả năng thu hút Pb của thân lá, rễ khác nhau. Khi tăng mức Pb trong đất từ 0 ppm lên 2.500 ppm thì lƣợng Pb tăng từ 6,61 mg/kg tƣơi lên 144,43 mg/kg tƣơi ở thân lá Dƣơng xỉ và từ 14,25 mg/kg lên 159,62 mg/kg ở rễ. Nhƣ vậy khả năng hút Pb của rễ mạnh hơn ở thân lá.
Bảng 3.10. Khả năng thu hút Pb của cây Dƣơng xỉ trên các mức Pb khác nhau trên các mức Pb khác nhau ĐVT: mg/kg tươi Công thức Thân lá Rễ 1: 0 ppm 6,61 14,25 2: 500 ppm 24,81 39,30 3: 1.000 ppm 39,11 47,82 4: 1.500 ppm 75,17 69,60 5: 2.000 ppm 84,35 90,05 6: 2.500 ppm 144,43 159,62 Trong thí nghiệm với sự tăng lên của As trong đất từ 0 ppm đến 2.500
ppm (Bảng 3.11) cho thấy cây Dƣơng xỉ hút As tăng lên. Tại mức 0 ppm chỉ
hút có 5,12 mg/kg tƣơi ở thân lá, nhƣng khi tăng lên 1.000 ppm thì cây hút 41,17 mg/kg và ở mức 1.500 ppm thì hút tới 60,34 mg/kg. Sau mức 1.500 ppm thì lƣợng hút có vẻ dừng lại. Hàm lƣợng As ở rễ cây Dƣơng xỉ cũng tăng lên khi nồng độ As trong đất tăng lên và đạt cao nhất là 68,12 mg/kg rễ tƣơi ở mức bón 1.500 ppm As.
Bảng 3.11. Khả năng thu hút As của cây Dƣơng Xỉ trên các mức As khác nhau trên các mức As khác nhau ĐVT: mg/kg tươi Công thức Thân lá Rễ 1: 0 ppm 5,12 12,01 2: 500 ppm 36,15 45,27 3: 1.000 ppm 41,17 46,33 4: 1.500 ppm 60,34 68,12 5: 2.000 ppm 59,81 66,23 6: 2.500 ppm 60,72 67,84
Để đánh giá khả năng thu hút Pb của cây Dƣơng xỉ, chúng tôi đã tiến hành tính toán khối lƣợng Pb mà cây thu hút đƣợc. Kết quả ở bảng 3.12 cho thấy ở các công thức có hàm lƣợng Pb trong đất càng tăng thì khối lƣợng Pb trong thân lá, rễ Dƣơng xỉ cũng tăng. Ở công thức 0 ppm chỉ có là 0,747 mg/khóm, thì đến công thức 2.500 ppm là 10,338 mg/khóm. Nhƣ vậy cho thấy Dƣơng xỉ là cây có khả năng rất lớn trong hấp thụ chì.
Bảng 3.12. Khối lƣợng Pb thu hút của cây Dƣơng xỉ trên các mức Pb khác nhau trên các mức Pb khác nhau ĐVT: mg/khóm Công thức Thân lá Rễ Tổng 1: 0 ppm 0,327 0,420 0,747 2: 500 ppm 1,141 1,067 2,208 3: 1.000 ppm 1,757 1,280 3,037 4: 1.500 ppm 3,365 1,833 5,198 5: 2.000 ppm 3,759 2,330 6,088 6: 2.500 ppm 6,286 4,053 10,338
Dựa vào năng suất của cây, chúng ta cũng tính toán đƣợc khối lƣợng As mà cây có thể hút khi tăng lƣợng As trong đất (Bảng 3.13). Khi tăng lƣợng As từ 0 ppm lên 1.500 ppm, khối lƣợng As mà Dƣơng xỉ hút đƣợc tăng từ 0,594 mg/khóm lên 2,449 mg/khóm. Khi tăng As lên 2.500 ppm thì khối lƣợng As mà cây Dƣơng xỉ có thể hấp thụ chỉ có 0,401 mg/khóm, đó là do năng suất giảm đáng kể mặc dù hàm lƣợng As trong cây vẫn cao.
Bảng 3.13. Khối lƣợng As thu hút của cây Dƣơng xỉ trên các mức As khác nhau trên các mức As khác nhau ĐVT:mg/khóm Công thức Thân lá Rễ Tổng 1: 0 ppm 0,249 0,345 0,594 2: 500 ppm 1,764 1,276 3,040 3: 1.000 ppm 1,925 1,258 3,183 4: 1.500 ppm 1,481 0,968 2,449 5: 2.000 ppm 1,138 0,670 1,807 6: 2.500 ppm 0,229 0,172 0,401
Qua các kết quả trên cho ta nhận định chung là Dƣơng xỉ có khả năng cải tạo đất bị nhiễm chì tốt hơn asen.
Kết quả nghiên cứu khả năng hút Pb và As của cây Đơn buốt:
- Năng suất của cây Đơn buốt:
Số liệu theo dõi năng suất của cây Đơn buốt (Bảng 3.14) cho thấy ở các mức Pb khác nhau thì năng suất của cây cũng khác nhau. Khi tăng Pb trong đất từ 0 ppm lên 500 ppm thì hầu nhƣ không ảnh hƣởng gì đến sinh trƣởng của cây Đơn buốt (năng suất hầu nhƣ không thay đổi).Thậm chí ở mức 1.000 ppm năng suất của cây còn tăng lên cao nhất 183,17 g/khóm. Nhƣng từ mức 1.500 ppm trở lên đã làm năng suất của cây Đơn buốt giảm xuống khá rõ và ở nồng độ 2.500 ppm thì năng suất chỉ còn 100,45 g/khóm.
Nhƣ vậy Đơn buốt không thể sinh trƣởng đƣợc bình thƣờng khi hàm lƣợng Pb cao trong đất.
Bảng 3.14. Năng suất cây Đơn buốt trên các mức Pb khác nhau
ĐVT: g/khóm
Công thức Thân lá Rễ Tổng
Tƣơi Khô Tƣơi Khô Tƣơi Khô
1: 0 ppm 119,23 25,04 29,45 7,33 148,68 32,37 2: 500 ppm 112,87 22,89 28,40 7,15 141,27 30,04 3: 1.000 ppm 148,50 30,33 34,67 9,23 183,17 39,56 4: 1.500 ppm 96,77 19,50 22,35 6,03 119,12 25,53 5: 2.000 ppm 100,05 19,37 25,15 7,11 125,2 26,48 6: 2.500 ppm 83,05 16,50 17,40 4,59 100,45 21,09
Đối với thí nghiệm As (Bảng 3.15): Cây Đơn buốt sinh trƣởng bình thƣờng và năng suất không thay đổi khi tăng As trong đất từ 0 ppm lên 500 ppm. Ở mức 0 ppm năng suất cây đạt 131,69 g/khóm và 500 ppm năng suất đạt 134,12 g/khóm. Nhƣng khi lên mức 1.000 ppm thì năng suất đã có dấu
hiệu giảm xuống, nhất là đến mức 2.500 ppm thì năng suất chỉ đạt 51,76 g/khóm. Thực tế theo dõi thí nghiệm cho thấy ở công thức 2.500 ppm cây Đơn buốt sinh trƣởng rất kém và một số cây bị chết.
Bảng 3.15. Năng suất cây Đơn buốt trên các mức As khác nhau
ĐVT: g/khóm
Công thức Thân lá Rễ Tổng
Tƣơi Khô Tƣơi Khô Tƣơi Khô
1: 0 ppm 107,23 21,18 24,46 6,37 131,69 27,55 2: 500 ppm 108,83 22,00 25,29 6,85 134,12 28,85 3: 1.000 ppm 95,33 19,27 20,05 4,87 115,38 24,14 4: 1.500 ppm 93,47 17,44 19,89 5,01 113,36 22,45 5: 2.000 ppm 66,67 15,53 15,67 3,33 82,34 18,86 6: 2.500 ppm 41,25 10,09 10,51 1,88 51,76 11,97
- Khả năng hút Pb và As của Đơn buốt:
Số liệu phân tích hàm lƣợng Pb trong cây (Bảng 3.16) cho thấy đƣợc ở các mức Pb khác nhau thì khả năng thu hút Pb của thân lá, rễ khác nhau. Khi tăng mức Pb trong đất từ 0 ppm lên 2.500 ppm thì lƣợng Pb trong đơn buốt tăng từ 7,31 mg/kg tƣơi lên 112,47 mg/kg tƣơi ở thân lá Đơn buốt và từ 12,55 mg/kg lên 89,02 mg/kg ở rễ. Nhƣ vậy khả năng hút Pb của rễ tăng nhẹ hơn ở thân lá khi tăng lƣợng As trong đất.
Bảng 3.16. Khả năng thu hút Pb của cây Đơn buốt trên các mức Pb khác nhau trên các mức Pb khác nhau ĐVT: mg/kg tươi Công thức Thân lá Rễ 1: 0 ppm 7,31 12,55 2: 500 ppm 34,82 39,22 3: 1.000 ppm 77,60 81,05 4: 1.500 ppm 91,51 84,96 5: 2.000 ppm 93,11 85,37 6: 2.500 ppm 112,47 89,02
Bảng 3.17. Khả năng thu hút As của cây Đơn buốt trên các mức As khác nhau trên các mức As khác nhau ĐVT: mg/kg tươi Công thức Thân lá Rễ 1: 0 ppm 7,31 12,47 2: 500 ppm 42,21 49,65 3: 1.000 ppm 55,41 69,34 4: 1.500 ppm 79,98 83,35 5: 2.000 ppm 90,49 91,11 6: 2.500 ppm 101,00 105,32
Trong thí nghiệm với sự tăng lên của As trong đất từ 0 ppm đến 2.500 ppm cho thấy cây Đơn buốt hút As tăng lên (Bảng 3.17). Tại mức 0 ppm chỉ hút có 7,31 mg/kg tƣơi ở thân lá, nhƣng khi tăng lên 2.500 ppm thì hút tới 101,00 mg/kg. Hàm lƣợng As ở rễ cây Đơn buốt cũng tăng lên khi nồng độ As trong đất tăng lên và đạt cao nhất là 105,32 mg/kg rễ tƣơi ở mức bón 2.500 ppm As. Tuy nhiên, ở mức 2.500 ppm thì một số cây Đơn buốt bị chết, khả năng sinh trƣởng kém hẳn và chắc chắn tổng lƣợng As cây hút đƣợc sẽ thấp.
Để đánh giá khả năng thu hút Pb của cây Đơn buốt, chúng tôi đã tiến hành tính toán khối lƣợng Pb mà cây thu hút đƣợc. Kết quả ở bảng 3.17 cho thấy ở các công thức có hàm lƣợng Pb trong đất càng tăng thì khối lƣợng Pb trong thân lá, rễ Đơn buốt cũng tăng. Ở công thức 0 ppm chỉ có là 1,242 mg/khóm, thì đến công thức 1.000 ppm đạt cao nhất là 14,334 mg/khóm. Khi tăng lƣợng Pb lên 2.500 ppm thì khối lƣợng As cây thu đƣợc chỉ còn 10,890 mg/khóm. Nhƣ vậy cho thấy Đơn buốt cũng là cây có khả năng khá trong hấp thụ chì.
Bảng 3.18. Khối lƣợng Pb thu hút của cây Đơn buốt trên các mức Pb khác nhau trên các mức Pb khác nhau ĐVT:mg/khóm Công thức Thân lá Rễ Tổng 1: 0 ppm 0,872 0,370 1,242 2: 500 ppm 3,930 1,114 5,044 3: 1.000 ppm 11,524 2.810 14,334 4: 1.500 ppm 8,855 1,899 10,754 5: 2.000 ppm 9,316 2,147 11,463 6: 2.500 ppm 9,341 1.549 10,890
Dựa vào năng suất của cây, chúng ta cũng tính toán đƣợc khối lƣợng As mà cây có thể hút khi tăng lƣợng As trong đất (Bảng 3.19). Khi tăng lƣợng As từ 0 ppm lên 1.500 ppm, khối lƣợng As mà Đơn buốt hút đƣợc tăng từ 1,089 mg/khóm lên 9,134 mg/khóm. Khi tăng As lên 3.000 ppm thì khối lƣợng As mà cây Đơn buốt có thể hấp thu chỉ có 5,374 mg/khóm, đó là do năng suất giảm đáng kể mặc dù hàm lƣợng As trong cây vẫn cao.
Bảng 3.19. Khối lƣợng As thu hút của cây Đơn buốt trên các mức As khác nhau trên các mức As khác nhau ĐVT:mg/khóm Công thức Thân lá Rễ Tổng 1: 0 ppm 0,784 0,305 1,089 2: 500 ppm 4,594 1,256 5,850 3: 1.000 ppm 5,282 1,390 6,672 4: 1.500 ppm 7,476 1,658 9,134 5: 2.000 ppm 6,033 1,428 7,461 6: 2.500 ppm 4,166 1,107 5,273
Nhƣ vậy, từ kết quả đánh giá trên cho sơ bộ kết luận: Cây Dƣơng xỉ và cây Đơn buốt đều có khả năng sinh trƣởng và hấp thụ Pb lớn trong môi