Trong khi DDE là kết quả của quá trình khử clo DDT trong điều kiện hiếu khí, DDT được khử clo hóa thành DDD trong điều kiện yếm khí [21]. Do đó, tỷ lệ
điều kiện hiếu khí hay kị khí trong mơi trường nghiên cứu [7,38]. Trong nghiên cứu này, tỷ lệ DDD so với DDE thấp và thay đổi từ 0 đến 0,095, cho thấy sự khử clo DDT xảy ra trong điều kiện hiếu khí.
Q trình phân hủy DDT đến DDD có thể diễn ra thơng qua con đường trực tiếp hoặc gián tiếp. Kết quả là sự suy thối DDT xuống DDE sau đó được chuyển đổi thành DDD [39]. Các tỷ lệ trung bình của DDD/DDE, DDD/DDT và DDE/DDT lần lượt là 0,33 ± 0,30; 0,22 ± 0,33; 8,34 ± 7,31. Do đó, con đường phân hủy có thể là DDT đến DDE là con đường phân hủy chính tại khu vực nghiên cứu.
3.4.2. Kết quả xử lý DDT trong đất theo thời gian
Để đánh giá hiệu suất của cỏ Vetiver trong việc xử lý thuốc trừ sâu DDT trong đất ô nhiễm với sự ảnh hưởng của nồng độ Fe3O4 , thời gian thay đổi nồng độ DDT, DDE, DDD được kiểm tra. Theo kết quả trong bảng 13, nồng độ DDT, DDD khá thấp, đôi khi là dưới ngưỡng phát hiện của phương pháp phân tích và thiết bị phân tích, do đó, thay đổi nồng độ DDE theo thời gian được sử dụng để nghiên cứu sâu hơn trong phần này. Nghiên cứu về sự suy giảm của nồng độ tổng DDT (tổng p,p’ – DDE, p,p’ – DDD và p,p’ – DDT) sẽ đưa ra xu hướng tương tự so với DDE, vì vậy kết quả về sự suy giảm tổng DDT khơng được trình bày trong phần này. Với nồng độ DDE trong mẫu ban đầu là 76,5 µg/kg tại độ sâu 60 cm.
Hình 20 minh họa sự biến đổi nồng độ của DDE trong khoảng thời gian 6 tháng, với sự có mặt của cỏ Vetiver và nano Fe3O4 ở các nồng độ khác nhau: 0, 25 và 100 mg/kg (theo khối lượng). Sự suy giảm của DDE trong đất ô nhiễm được chia thành ba giai đoạn:
Giai đoạn đầu tiên tương ứng với sự ổn định và thích nghi của cỏ vetiver với đất sau khi được trồng (2 tháng đầu). Trong giai đoạn này, nồng độ DDE giảm chậm trong các đất ô nhiễm. Nồng độ của DDE giảm từ 76,5 µg/kg xuống khoảng 60 µg/kg sau 2 tháng kể từ khi trồng cỏ vetiver.
Giai đoạn thứ hai, giai đoạn tăng trưởng của cỏ Vetiver, DDE giảm với tốc độ nhanh hơn từ 55 µg/kg xuống cịn 20 µg/kg trong vịng 2 tháng (hình 20).
Trong giai đoạn thứ ba, tương ứng với thời gian cỏ ngừng phát triển và bước vào thời kỳ phân chia tế bào thực vật, chỉ một tỷ lệ nhỏ DDE bị suy giảm trong đất (khoảng 13 µg/kg bị phân hủy).
Những dữ liệu này cho thấy, trong giai đoạn phát triển, DDE có thể bị hấp phụ bởi cỏ vetiver và nhiều phân tử H2O2 được tạo ra trong giai đoạn này so với các giai đoạn khác [8]. Theo các nghiên cứu trước, trong quá trình Fenton đồng thể và Fenton dị thể, hydrogen peroxide được tạo ra từ rễ cây sau đó phản ứng với nano
Fe3O4 để tạo ra các gốc hydroxyl như ∙ OH và ∙ OOH [14,34], các gốc này có thể tăng cường phân giải DDE qua q trình oxy hóa.
Hình 20: Sự suy giảm DDE theo thời gian bởi cỏ Vetiver và hàm lượng nano Fe3O4
được thêm vào
Về ảnh hưởng của nồng độ nano Fe3O4 đối với sự phân hủy DDE trong nghiên cứu khi có mặt cỏ vetiver. Khi nano Fe3O4 có nồng độ cao thì khả năng phân hủy DDE càng tăng cao. Ngồi ra, khơng có sự khác biệt về hiệu quả loại bỏ DDE giữa các trường hợp thêm vào một lượng nhỏ nano Fe3O4 .
Hình 21: Sự suy giảm DDE theo thời gian khi bổ sung hàm lượng nano Fe3O4 và
khơng có mặt cỏ Vetiver
Xu hướng tương tự cũng được quan sát thấy được hiệu quả phân hủy DDE khi khơng có mặt cỏ vetiver. Khi nano Fe3O4 được thêm vào đất bị ô nhiễm đã tăng hiệu quả phân hủy DDE (hình 21). Nhìn chung, DDE đã giảm dần từ 76,5 µg/kg xuống cịn 20 µg/kg sau 6 tháng xử lý mà khơng được trồng cỏ vetiver, cho thấy vai trò của nano Fe3O4 trong việc loại bỏ DDE từ đất bị ơ nhiễm. Điều này có thể được giải thích bằng các phản ứng Fenton đồng thể và Fenton dị thể như mơ tả trước đây, trong đó, các gốc tự do được tạo ra trong phản ứng phân hủy DDE và các sản phẩm của nó thơng qua phản ứng oxy hóa.
3.4.3. Động học của q trình xử lý
Để ước tính tốc độ DDE phân hủy bằng kỹ thuật Phyto – Fenton phù hợp với lượng nano Fe3O4 được thêm vào đất nghiên cứu, mơ hình động học giả bậc 1 (hình 22) đã được áp dụng vì được báo cáo rằng sự phân hủy của các hợp chất POPs tuân theo tỉ lệ bậc nhất về nồng độ cơ chất và tỉ lệ bậc 0 trong nồng độ sinh khối [22,26].
Ct=C0.e−kp.t
hoặc ln(C0
Ct)=kp.t
Trong đó C0 và Ct là nồng độ DDE tại thời điểm ban đầu của thử nghiệm và tại thời điểm t (tháng) tương ứng, kp là các hằng số tốc độ phân hủy
DDE (
tháng−1
).