Biểu thức sự phụ thuốc tuyến tính của ln(C0
Ct) là một hàm của thời gian cho phép tìm ra hằng số tốc độ phân hủy ( kp ). Mơ hình động học giả bậc 1 đã thu được các kết quả khả quan, với các hệ số tương quan lần lượt là 0,947; 0,951 và 0,922 cho các thí nghiệm nồng độ nano Fe3O4 0, 25 và 100 mg/kg được thêm vào đất nghiên cứu, với sự có mặt của cỏ Vetiver (hình 22)
Theo kết quả của hình 22, các hằng số tốc độ phân hủy giả bậc nhất kp của DDE là 0,264; 0,350 và 0,434 tháng−1 , tương ứng cho các thử nghiệm 0, 25 và
cho thấy tốc độ phân hủy DDE theo phương pháp Phyto – Fenton, trong đó, khi càng bổ sung thêm nano Fe3O4 , tốc độ phân hủy DDE càng nhanh.
Xu hướng tương tự cũng được quan sát thấy đối với trường hợp khi cỏ Vetiver khơng có mặt và chỉ bổ sung nano Fe3O4 ở nồng độ 0, 25 và 100 mg/kg vào đất. Các hệ số tương quan tương ứng là 0,935; 0,921 và 0,892, cho thấy sự suy giảm DDE với sự hiện diện của nano Fe3O4 xảy ra theo mơ hình động học giả bậc 1.
3.4.4. Mối tương quan giữa hàm lượng Fe và hiệu quả xử lý DDT
Do kết quả xử lý DDE của cỏ Vetiver và nano Fe3O4 có xu hướng tương tự so với xử lý tổng DDT, phần này chỉ trình bày kết quả thu được cho trường hợp tổng DDT.
Nghiên cứu chỉ ra rằng hàm lượng tổng Fe đã giảm theo hàm thời gian, tương ứng với sự phát triển của cỏ vetiver. Xu hướng này đã được quan sát trong cả hai điều kiện, có và khơng có DDT trong mơi trường đất. Trong trường hợp đất đối chứng (khơng có DDT), hàm lượng Fe tổng có trong đất vẫn hơi cao hơn so với khu vực đất có DDT, với sự khác biệt dao động thay đổi từ 2,3% đến 9,3% theo các tháng khác nhau trong thí nghiệm. Như vậy đất bị nhiễm DDT có thể ức chế sự hấp thu ion Fe từ đất của cỏ vetiver.
Hình 23: Sự biến đổi hàm lượng Fe trong đất trong q trình xử lý DDT với sự có
mặt của cỏ Vetiver/ Fe3O4
Tổng hàm lượng Fe giảm từ 10800 mg/kg đất xuống còn 8500 mg/kg đất sau 6 tháng nghiên cứu. Các phân tích về tổng Fe trong rễ và lá của cỏ vetiver cho thấy sau 6 tháng thử nghiệm, hàm lượng Fe trung bình trong rễ là 710 mg/kg và trong lá là 140 mg/kg đối với cỏ vetiver được trồng trong đất có DDT.
Đối với đất đối chứng khơng có DDT, tổng nồng độ Fe trong đất có xu hướng giảm dần, từ 11000 mg/kg đất xuống còn 8000 mg/kg, trong khi tổng nồng độ Fe trong rễ và lá lần lượt là 840 mg/kg và 130 mg/kg. Sử dụng cân bằng khối lượng áp dụng cho tổng Fe, người ta có thể tìm ra tổng hàm lượng Fe trong thân cây vetiver.
Hình 24: Mối tương quan giữa tổng Fe và DDT trong đất với sự có mặt của cỏ
Vetiver/ Fe3O4
Kết quả xử lý DDT bằng hệ cỏ vetiver/nano Fe3O4 với nồng độ Fe3O4
ở nồng độ 25 mg/kg và 100 mg/kg đất được sử dụng để tìm ra mối tương quan giữa tổng Fe được hấp thu bởi cỏ vetiver và tỷ lệ DDT được loại bỏ ra khỏi đất. Có thể thấy trong hình 24, có mối tương quan dương giữa DDT được xử lý và tổng hàm
0.889 và 0.824 đối với đất có nano Fe3O4 ở nồng độ 0, 25 mg/kg và 100 mg/kg tương ứng). Như đã trình bày trước đây, việc giảm nồng độ DDT và tổng hàm lượng Fe trong đất được nghiên cứu là một hàm của thời gian. Điều này cho thấy, nano
Fe3O4 có thể được tiêu thụ một phần bởi cỏ vetiver ở dạng hịa tan. Nói cách khác, các ion 2+¿Fe¿ và 3+¿Fe¿ sinh ra từ nano Fe3O4 có thể liên quan đến các phản ứng Fenton đồng thể và Fenton dị thể làm phân hủy DDT trong đất nghiên cứu.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Từ kết quả nghiên cứu của đề tài, có thể rút ra một số kết luận như sau:
-Mức độ ô nhiễm DDT tại một số kho lưu trữ thuốc trữ sâu cũ tại các tỉnh miền Bắc và miền Trung đều cao hơn QCVN
-Nghiên cứu thử nghiệm trong quy mơ phịng thí nghiệm sau 90 ngày: + Cỏ Vetiver có ttỉ lệ sống rất cao, đạt khoảng 90%.
+ Đã có sự tích lũy DDT và sắt trong thân, rễ của cỏ Vetiver.
+ Đối với các mẫu đất, hiệu suất phân hủy DDT từ 51 – 71% sau 90 ngày thí nghiệm.
-Nghiên cứu thực hiện thử nghiệm ngồi hiện trường sử dụng quá trình Phyto – Fenton đối với việc phân hủy dư lượng thuốc trừ sâu từ các đất bị ơ nhiễm tại tỉnh Bắc Giang trong vịng 6 tháng liên tục:
+ Hàm lượng tổng DDT trong đất bị ô nhiễm cao gấp từ 1,9 – 13 lần so với nồng độ cho phép của QCVN, khơng có sự bổ sung DDT thương phẩm trong thời gian nghiên cứu. DDT khử clo trong điều kiện hiếu khí, với chuyển hóa DDT thành DDE là q trình chính.
+ Hiệu suất phân hủy DDE đạt hơn 90% đối với thí nghiệm trồng cỏ Vetiver, 78% đối với thí nghiệm khơng trồng cỏ.
+ Hằng số tốc độ phân hủy kp DDE lần lượt là 0,264; 0,350 và 0,434
tháng−1 , đối với thí nghiệm bổ sung nano Fe3O4 ở nồng độ 0, 25 và 100 mg/kg được thêm vào đất, cho thấy rằng khi càng nhiều nano Fe3O4 thì mức độ phân hủy DDE càng cao.
+ Hiệu quả xử lý DDT tỉ lệ thuận với nồng độ nano Fe3O4 ban đầu đưa vào đất.
-Cần có những nghiên cứu sâu hơn về cơ chế phân hủy DDT và các thuốc bảo vệ thực vật thế hệ mới của cỏ Vetiver với xúc tác nano Fe3O4 bằng cách sử dụng các kỹ thuật phân tích hiện đại như hệ LC – ICP – MS để định lượng
3+¿ 2+¿, Fe¿
Fe¿ trong đất và thực vật cũng như phép đo của sự hình thành các gốc hydroxyl ( ∙OH ) bằng phân tích phổ cộng hưởng spin điện tử (ESP) và kính hiển
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Lê Việt Dũng (2016), Cỏ Vetiver (Chrysopogon zizanioides) và các ứng dụng ở
Việt Nam, Nhà xuất bản Đại học Cần Thơ
2. Nguyễn Quốc Định, Nguyễn Thị Thanh Thảo, Ngô Thị Thúy Hường (2018), “Đánh giá khả năng làm giảm nhẹ ô nhiễm Dioxin và Asen của cỏ Vetiver tại sân bay Biên Hịa”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi
trường, Tập 34(3),tr. 1 – 3
3. Lê Văn Khoa (2010), Giáo trình ơ nhiễm đất và biện pháp xử lý, NXB Giáo dục Việt Nam.
4. Phạm Tiến Nhất (2013), “Công nghệ xử lý DDT bằng phương pháp oxy hóa kết hợp với biện pháp sinh học”, Tạp chí mơi trường, Tập 4, tr. 31 – 33
5. QCVN 15:2008/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
6. Tổng cục mơi trường (2015), Hiện trạng Ơ nhiễm mơi trường do hóa chất bảo vệ
thực vật tồn lưu thuộc nhóm chất hữu cơ khó phân hủy tại Việt Nam, Dự án xây dựng năng lực nhằm loại bỏ hóa chất bảo vệ thực vật POP tồn lưu tại Việt Nam
Tiếng Anh
7.Aamir M, Khan S, Niu L, Zhu S, Khan A. (2017), “Occurrence, enantiomeric signature and ecotoxicological risk assessment of HCH isomers and DDT metabolites in the sediments of Kabul River, Pakistan”, Environmental
Geochemistry and Health , 39 (4), 779–790.
8. Abaga, N.O.Z., Dousset, S., Munier-Lamy, C., Billet D. (2014). “Effectiveness of Vetiver grass (Vetiveria Zizanioides L. Nash) for phytoremediation of endosulfan in two cotton soils from Burkina Faso” ,
International Journal of Phytoremediation, 16(1),pp. 95–108.
9. Adrinens and et al (1999), Emerging technology series, Genetic Engineering and
Biotechnology Monitor, No.1 and No.2
10. Agency for Toxic Substances and Disease Registry (2002), Toxicological
Profile for DDT, DDE and DDD
11. AOAC International (2012), “AOAC Official Method 2007.01 – Pesticide residues in foods by acetonitrile extraction and partitioning with magnesium
sulfate”, Official Method of Analysis of AOAC International, 19th edition, AOAC, USA.
12. Boul, H.L (1995), “DDT residues in the environment – A review with a New Zealand perspective”, New Zealand Journal of Agricultural Research, 38(2), pp. 257 – 277.
13. C. Infante, I. Hernández-Valencia, L. López, & M. Toro (2012), “Phytoremediation of Petroleum Hydrocarbon–Contaminated Soils in Venezuela”, Trends in Bioremediation and Phytoremediation , Chapter 5, pp.429-451
14. Chaudhry, Q., Schröder, P., Werck-Reichhart, D., Grajek,W. and Marecik, R. (2002). “Prospects and Limitations of Phytoremediation for the Removal of Persistent Pesticides in the Environment”, Environmental Science and Pollution
Research, 9(1), pp.4–17.
15. Chris Frazar (2000), The Bioremediation and Phytoremediation of Pesticide –
contaminated Site, National Network of Environmental Studies.
16. Detomaso, A., et al., (2003), “Practical applications of the Fenton reaction to the removal of chlorinated aromatic pollutants. Oxidative degradation of 2,4 – dichlorophenol”, Environmental Science and Pollution Research, 10(6), pp. 379 – 84 17. D.P. Baldissarelli, G.D.L.P. Vargas, E.P. Kofr, L. Galon, C. Kaufmann, J.B.
Santos (2019), “Remediation of Soils Contaminated by Pesticides Using Physicochemical Processes: A Brief Review”, Planta daninha,Vol.37.
18. EPA (1989), Risk Assessment Guidance for Superfund. Volume 1: Human Health Evaluation Manual (Part A). Available online at
https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-09/documents/rags_a.pdf
(Accessed July 2nd, 2019).
19. Feng J, Hu P, Zhang F, Sun J. (2016). “HCHs and DDTs in Yellow River of Henan section—a typical agricultural area in China: levels, distributions and risks”. Environmental Geochemistry and Health , 38(6), pp.1241–1253.
20. Gong, Z.M., Tao, S., Xu, F.L., Dawson, R., Liu, W.X., Cui, Y.H.,Sun, R. (2004), “Level and distribution of DDT in surface soils fron Tianjin, China”,
21. Heberer T and Dünnbier U. (1999), “DDT metabolite bis(chlorophenyl) acetic acid: the neglected environmental contaminant”, Environmental Science &
Technology, 33, pp. 2346–2351.
22. Hussain A, Dubey S K, Kumar V. (2015), “ Kinetic study for aerobic treatment of phenolic waste water”, Water Resources and Industry, 11, pp.81–90.
23. Hu W; Lu Y; Wang T; Luo Wei; Shi Y; Giesy J P; Geng J; Jiao W; Wang G; Chen C. (2010) “ Spatial variability and temporal trends of HCH and DDT in soils around Beijing Guanting Reservoir, China” Environmental
Geochemistry and Health , 32(5),pp. 441–449.
24. Inagaki, Y., Cong, V. H., & Sakakibara, Y. (2016). “Identification and application of Phyto-Fenton reactions”. Chemosphere, 144, pp.1443– 1450. doi:10.1016/j.chemosphere.2015.10.039
25. K.C. Makris, K.M. Shakya, R. Datta, D. Sarkar, & D. Pachanoor (2007), “Chemically catalyzed uptake of 2, 4, 6-trinitrotoluene by Vetiveria zizanioides”, Environmental pollution, 148(1), pp.101 - 106
26. Kietkwanboot A, Tran T H M, Suttinun O. (2015). “Simultaneous dephenolization and decolorization of treated palm oil mill effluent by oil palm fiber-immobilized Trametes Hirsuta strain AK 04”, Water, Air, & Soil Pollution, 226(10),pp. 345
27. Lawrence Fishbein (1974), “Chromatographic and biological aspects of DDT and its metabolites”, Journal of Chromatography, 98, pp. 177 – 251.
28. Lozowicka B, Jankowska M, Hrynko I, Kaczynski P. (2016), “ Removal of 16 pesticide residues from strawberries by washing with tap and ozone water, ultrasonic cleaning and boiling”, Environmental Monitoring and Assessment, 188(51) .
29. Marco Minella, Giulia Marchetti, Elisa De Laurentiis, Mery Malandrino, Valter Maurino, Claudio Minero, Davide Vione, Khalil Hannam (2014), “Photo- Fenton oxidation of phenol with magnetite as iron source”, Applied Catalysis
B: Environmental,154–155, pp. 102–109.
30. Miyata, H,; Mashiko, M; Mrasek, F.Aerobic (1998), “Treatment of PCDD/Fin fly ash by amine compounds”, Organohalogen Compounds, 36, pp.245 – 248. 31. National Acedemy of Sciences (1993), Alternative technologies for the
chemical demilitarization on army science and technology commission on engineering and technical systems nation research council, Washing ton, D.C 32. Qiu X H, Zhu T, Li J, Pan H S, Li Q L, Miao G F, Gong J C. (2004),
“Organochlorine pesticides in the air around the Taihu Lake, China”,
Environmental Science & Technology, 38(5), pp. 1368–1374.
33. S. Marcacci, M. Raveton, P. Ravanel & J.P. Schwitzguebel (2006), “Conjugation of atrazine in vetiver (Chrysopogon zizanioides Nash) grown in hydroponics”, Environmental and Experimental Botany,56(2), pp. 205 – 215 34. Singh, T. & Singh, D. K. (2017). “Phytoremediation of organochlorine
pesticides: Concept, method, and recent developments”, International Journal
of Phytoremediation, 19(9), pp 834–843.
35. Strömpl, C. and J. Thiele (1997), “Comparative Fate of 1,1-Diphenylethylene (DPE), 1,1-Dichloro-2,2-bis(4-Chlorophenyl)-Ethylene (DDE), and Pentachlorophenol (PCP) Under Alternating Aerobic and Anaerobic Conditions”, Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 33. pp. 350-356.
36. Suwiya Suttakun, Surapong Rattanakul, Parinda Thayanukul (2019),“ Hydrogen peroxide production in Anubias bateri, Echinodorus ozelot and Cabomba caroliniana by induction of 17α-Ethinylestradiol”, Thai Environmental
Engineering Journal, 22(2) , pp. 41 – 49.
37. Thao V D, Kawano M, Tatsukawa R. (1993), “Persistent organochlorine residues in soils from tropical and subtropical Asian countries”, Environmental
Pollution, 81(1), pp. 61–71.
38. Wang T, Lu Y, Shi Y, Giesy J P, Luo W. (2007), “ Organochlorine pesticides in soils around Guanting Reservoir, China”, Environmental Geochemistry
and Health , 29(6), pp. 491–501.
39. Wenzel K D, Manz M, Huber A, Schüürmann G. (2002), “Fate of POPs (DDX, HCHs, PCBs) in upper soil layers of pine forests”, Science of the Total
Environment, 286(1-3), 143–154.
40. WHO (1979). EHC (Environmental Health Criteria 9). 1979. DDT and its Derivatives. World Health Organization. Available online at
41. Yoshihiko Inagaki, Andre Rodrigues dos Reis, Yukakoo Kyuma, Yutaka Sakakibara (2012), “A Biological Fenton Reaction for the Complete Decomposition of Chlorinated Compounds”, www.battelle.org/chlorcon.
42. Zhang, H., Lu., Y., Dawson, R.W, Shi,Y., Wang,T. (2005), “Classification and ordination of DDT and HCH in soil samples from the Guanting Reservoir, China”, Chemosphere, 60 (6), pp. 762 – 769.