CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.2. Biện pháp sử dụng thực vật xử lý đấ tô nhiễm kim loại nặng
1.2.1. Khái quát về công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm
Công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm (Phytoremediation) là phương pháp sử dụng thực vật để hấp thụ, chuyển hóa, cố định hoặc phân giải chất ô nhiễm trong đất, nước. Thuật ngữ “Phytoremediation” bắt nguồn từ “Phyto” theo nghĩa Hy Lạp là thực vật và “Remediare” theo nghĩa Latin là xử lý [37]. Khả năng thích nghi của thực vật trong môi trường ô nhiễm đã được biết từ lâu, nhưng mãi đến năm 1991, thuật ngữ này mới được đặt tên bởi Ilya Raskin – một nhà khoa học Mỹ gốc nga, khi quan tâm nghiên cứu tìm kiếm cơng nghệ xử lý KLN, loại chất ô nhiễm mà công nghệ vi sinh vật lúc bây giờ chưa giải quyết được [111].
Cơng nghệ thực vật xử lý ơ nhiễm có thể dùng để xử lý các chất như KLN, thuốc trừ sâu, dung môi, thuốc súng, dầu mỏ, các hợp chất hữu cơ đa vòng thơm, nước rỉ rác, nước thải nơng nghiệp, chất thải khai khống và các chất ơ nhiễm phóng xạ….[66].
Trong mấy năm qua, một số tạp chí hang đầu thế giới đã xuất bản các ấn phẩm tập trung vào các khía cạnh khác nhau của công nghệ này (Salt & nnk, 1995, 1998; Chaney & nnk, 1997; Raskin & nnk, 1997; Chaudhry & nnk, 1998; Wenzel & nnk, 1999; Meagher 2000; Navari – Izzo & Quartacci 2001; Lasat 2002; McGrath & nnk, 2000; McGrath & Zhao 2003; McIntyre 2003;
Singh & nnk, 2003) [50],[51] [95], [103], [104], [105], [106], [108], [112], [117], [119], [123].
Công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm nhằm mục đích tìm kiếm hướng tiếp cận mới hiệu quả về kinh tế và thân thiện với môi trường để loại bỏ kim loại độc hại từ các vùng chứa chất thải nguy hại [105]. Quá trình hút tách KLN nhờ thực vật (Phytoextraction) hay cịn gọi là q trình tích lũy nhờ thực vật (Phytoaccumulation) là quá trình hấp thụ và chuyển hóa các KLN trong đất thông qua hệ rễ vào các cơ quan khí sinh của thực vật. Các lồi thực vật có khả năng này được gọi là các loài thực vật siêu tích tụ (hyperaccumulator), chúng có khả năng hấp thụ một lượng lớn KLN một cách khơng bình thường so với các lồi thực vật khác (ví dụ hấp thụ 0,1% đối với Cr, Co, Cu, Ni hoặc 1% đối với Zn, Mn trong thân). Các lồi siêu tích tụ phân bố rộng trong hệ thống thực vật (Cunnigham & nnk, 1995) [68], tuy nhiên về đặc điểm canh tác, phòng trừ dịch bệnh, nhu cầu dinh dưỡng, sinh lý của các đối tượng này chưa được biết nhiều [60]. Quá trình hút các chất nhờ thực vật là việc sử dụng các lồi thực vật siêu tích tụ để loại bỏ kim loại trong đất bằng cách hấp thụ kim loại từ rễ chuyển lên thân, sau đó các chất ơ nhiễm trong thân sẽ được thu hoạch, xử lý tiếp như là các chất thải nguy hại hoặc xử lý bằng cách phục hồi kim loại [68]. Tùy thuộc vào loại kim loại nặng ô nhiễm mà lựa chọn 1 loại thực vật hay kết hợp nhiều loại để trồng xử lý, tuy nhiên cần phải tiến hành thử nghiệm để xác định các đặc điểm thích hợp để đảm bảo cho quá trình sinh trưởng, phát triển của thực vật [38], [68].
Xử lý kim loại nặng trong đất bằng thực vật có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau phụ thuộc vào từng cơ chế loại bỏ các kim loại nặng như:
- Phương pháp làm giảm hàm lượng kim loại trong đất bằng cách trồng các lồi thực vật có khả năng tích luỹ kim loại cao trong thân. Các loài thực vật này phải kết hợp được 2 yếu tố là có thể tích luỹ kim loại trong thân và cho sinh khối cao. Có rất nhiều lồi đáp ứng được điều kiện thứ nhất, nhưng
không đáp ứng được điều kiện thứ hai. Vì vậy, các lồi có khả năng tích luỹ thấp nhưng cho sinh khối cao cũng rất cần thiết. Khi thu hoạch các lồi thực vật này thì các chất ô nhiễm cũng được loại bỏ ra khỏi đất và các kim loại quý hiếm như Ni, Ti, Au,... có thể được chiết tách ra khỏi cây.
- Phương pháp sử dụng thực vật để cố định kim loại trong đất hoặc bùn
bởi sự hấp thụ của rễ hoặc kết tủa trong vùng rễ. Quá trình này làm giảm khả năng linh động của kim loại, ngăn chặn ô nhiễm nước ngầm và làm giảm hàm lượng kim loại khuếch tán vào trong các chuỗi thức ăn.
Bảng 1.10: Một số lồi thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao
Tên lồi
Kim loại tích luỹ trong than
(g/g P khô)
Tác giả và năm công bố
Arabidopsis halleri 13.600 Zn Ernst, 1968
Thlaspi caerulescens 10.300 Zn Ernst, 1982
Thlaspi caerulescens 12.000 Cd Madico và cs, 1992
Thlaspi rotundifolium 8.200 Pb Reeves & Brooks, 1983
Minuartia verna 11.000 Pb Ernst, 1974
Thlaspi geosingiense 12.000 Ni Reeves & Brooks, 1983
Alyssum bertholonii 13.400 Ni Brooks & Radford,1978
Alyssum pintodasilvae 9.000 Ni Brooks & Radford,1978
Berkheya codii 11.600 Ni Brooks,1978
Psychotria douarrei 47.500 Ni Baker và cs, 1985
Miconia lutescens 6.800 Al Bech và cs, 1997
Melastomamalabathricum 10.000 Al Watanabe và cs, 1998
Nguồn: Barcelo J. và Poschemrieder C., 2003 [39].