Trước hiện tượng ô nhiễm môi trường đất, nước đang diễn ra ngày càng trầm trọng như hiện nay, các nhà khoa học đã tiến hành các nghiên cứu để bảo vệ nguồn tài nguyên quan trọng của trái đất. Hiện nay các phương pháp giảm thiểu ô nhiễm khá phong phú như các phương pháp kết tủa, sa lắng, hấp phụ, trao đổi iôn, chiết. Trong thời gian gần đây, vấn đề xử lý kim loại nặng trong môi trường đất, nước đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm, tuy vậy ở Việt Nam cũng mới chỉ là những nghiên cứu bước đầu.
Rất nhiều nghiên cứu đã khẳng định, độ chua của đất có ảnh hưởng rất lớn đến độ linh động của kim loại nặng. Đây cũng là cơ sở của biện pháp hạn chế sự linh động của kim loại nặng bằng biện pháp kết tủa. Trong đất chua có chứa nhiều Fe, Al, Mn, chất hữu cơ thì Cd bị liên kết làm giảm tính linh động. Trong đất trung tính hoặc kiềm do bón vôi, Cd bị kết tủa dưới dạng CdCO3, Đất axit Cd trở nên linh động nhất trong khoảng pH = 4,4 - 5,5. Ngược lại trong môi trường đất kiềm, Cd trở nên ít linh động hơn. Nên biện pháp chống ô nhiễm Cd trong đất bằng cách làm tăng pH đất và CEC. Theo Zupan và cs, 1997 [100], vôi và khoáng bón cho cây trồng ở vùng đất bị ô nhiễm đã làm giảm sự hấp thu Cd vào cây, vì vậy pH đất là một trong những yếu tố quan trọng nhất gây ảnh hưởng đến sự hòa tan của Cd trong đất (Ashley Senn và cs, 2007 [63]), Hong CO và cs, 2007 [86], Jansson và cs, 2002 [88]).
Biện pháp này cũng được ứng dụng với Pb. Bón vôi có thể làm giảm độ hoà tan của Pb (Han và cs, 2004 [73]). Ở pH cao, Pb có thể bị kết tủa dưới dạng hyđrôxyt, phosphate, carbonate và có khuynh hướng tạo thành phức hữu cơ khá ổn định. Torres và cs (1994) [99] khuyến cáo: để giảm sự linh động của Pb cần theo hướng: duy trì pH đất > 6,5, nếu cần thiết phải bón vôi hoặc thêm chất hữu cơ vào đất và phải bố trí cây trồng xa khu đường phố hoặc khu đô thị.
Unnikrishnan và cs, 2003 [75], Warren và cs (2003) [83], Purnendu và cs, 2002 [104], đã tiến hành thử nghiệm vai trò của oxýt sắt và một số hợp chất của Fe (II) trong việc giảm khả năng hấp thu As của một số loại rau như suplơ, củ cải đỏ, khoai tây được trồng trên đất bị ô nhiễm As cao đã cho kết quả khả quan, với 0,2% ôxyt sắt cho vào đất đã làm giảm khả năng hấp thu As bởi cây trồng từ 22% - 32%.
Trần Kông Tấu và cs (2004) [42] đã sử dụng Bentonite để xử lý kim loại nặng cho hiệu quả rất rõ rệt. Với 50g Bentonite trong một lít nước thải đã làm cho hàm lượng các kim loại nặng như Pb, Cd, Zn, Cu giảm rất rõ rệt so với hàm lượng ban đầu khi chưa được xử lý.
Hay phương pháp thay đổi loại cây trồng có khả năng thích nghi tốt với môi trường có nồng độ kim loại nặng cao và tạo ra các sản phẩm có ít khả năng tích lũy kim loại nặng cũng là một trong những chiến lược quản lý và giảm thiểu sự tác động của kim loại nặng đến cây trồng (Lưu Đức Hải và cs [15], Trần Kông Tấu và cs, 2005 [43].
Hiện nay trong việc giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng các nhà khoa học đang hướng tới các phương pháp rẻ tiền hơn và thân thiện với môi trường hơn, đó là phương pháp xử lý ô nhiễm bằng thực vật (Phytoremediation) - một trong những giải pháp quan trọng, có tính khả thi cao để xử lý các vùng đất, nước bị ô nhiễm kim loại nặng. Đây là một lĩnh vực quan trọng của công nghệ sinh học ứng dụng vào công tác bảo vệ môi trường.
Các nhà khoa học đã thử nghiệm thành công các phương pháp xử lý kim loại nặng có lẫn trong đất, nước bằng thực vật (Antiochia, 2007[61]; Channey và cs, 1995 [66], Lê Đức và cs, 2005 [74], Michael Blaylock và cs [98]; Slavik Dushenkov và cs [110]; S.Tu và cs, 2004 [111]). Đây là một hướng đi tương đối mới trong lĩnh vực xử lý ô nhiễm đất, nước. Ở Việt Nam một số tác giả cũng đề xuất biện pháp làm sạch ô nhiễm kim loại nặng trong đất bằng cách sử dụng một số cây có khả năng tích tụ các kim loại độc hại ở mức cao như cúc su si, ngũ gia bì…(Trần Kông Tấu và cs, 2005 [43], cây cải xoong có thể xử lý được Cr và Ni từ nước thải mạ điện, rong đuôi chó và bèo tấm lại có khả năng giảm thiểu được Pb, Zn, Fe và Cu có trong Hồ bảy mẫu, Hà Nội (Nguyễn Quốc Thông và cs, 1999 [46]), cây ổi thơm và dưa leo (Herterostrema villosum) có khả năng hấp thụ Pb và Cd rất cao, cây dương xỉ có thể làm sạch nước bị ô nhiễm As (S.Tu và cs, 2004 [111])…
Việc lựa chọn phương pháp xử lý ô nhiễm các kim loại phải căn cứ loại cây trồng, đặc điểm hệ rễ, sinh khối, pH đất, loại kim loại nặng. Xu hướng hiện nay các nhà nghiên cứu đi theo hướng lựa chọn các loại thực vật dễ trồng, chi phí thấp, có khả năng chịu được nồng độ ô nhiễm cao và nhất là có khả năng là sạch môi trường với thời gian ngắn.
Các nhà nghiên cứu trên thế giới đã tiến hành sử dụng bèo tây trong việc xử lý ô nhiễm kim loại nặng và thu được kết quả rất tốt.
Bèo tây hay Bèo lục bình hoặc Sen Nhật (tên khoa học: Echihornia crassipes) có nguồn gốc từ Nam Mỹ. Là loại thông dụng nhất trong các loại bèo, tồn tại tự nhiên ở các mặt nước ao, hồ, đầm với lá rộng, dày, bóng và có hình trứng, bèo lục bình trưởng thành có thể cao tới 1m, bề ngang lá từ 10 - 20 cm, nổi trên mặt nước nhờ thân dài, xốp, phồng ra hình củ. Bèo tây sinh sản chính bằng thân bò lan. Chúng cũng có thể sinh sôi bằng hạt. Bèo tây là loài sinh trưởng mạnh mẽ chúng có thể nhân đôi số lượng chỉ sau hai tuần (Cordes và cs, 2000 [68]; Misbahuddin và cs, 2002[97]).
Theo El - Gendy và cs (2006) [76]: rễ bèo tây hấp thụ rất mạnh Cr, tiếp đến Cu và Cd, và kém nhất là Pb, Ni. Theo Olivera và cs (2001) [102] bèo tây có thể hấp thu 80% Cd trong rễ khô, Shaban Al Rmalli và cs (2005)[109] tiến hành sử dụng những gốc khô của bèo tây để loại bỏ As khỏi nước chứa 200 µg As/l, kết quả cho thấy có đến trên 93% As (III) và 95% As (V) được hấp thụ vào rễ khô trong vòng 60 phút, và mức độ hấp thu As (III) và As (V) là như nhau. Kết quả nghiên cứu của David Tin Win và cs (2003) [71] ở nồng độ thấp Pb2+ 0,001M trong dung dịch dinh dưỡng phần lớn Pb được hấp thụ trong rễ và lá của bèo tây nhưng khi ở nồng độ cao (Pb2+ 0,01M) thì lại được tích lũy nhiều ở cuống lá. Bằng thí nghiệm trong nhà kính, Misbahuddin and Fariduddin (2006) [97] đã phát hiện rễ bèo tây có thể làm giảm 81% lượng As khi bèo được nuôi cấy trong dung dịch 400 ppb As. Nghiên cứu của Kathryn Vander, 2006 [91] cũng cho kết quả tương tự.
Ở Việt Nam, bèo thường được sử dụng để làm phân bón và thức ăn cho gia súc, ngoài ra các nhà nghiên cứu cũng đã bước đầu tìm thấy nó có khả năng hút các chất độc hại làm sạch môi trường rất hiệu quả. Tác giả Lê Đức và cs (2000) [11] đã sử dụng bèo tây và rau muống trên nền đất ô nhiễm Pb ở Huyện Văn Lâm, Tỉnh Hưng Yên, kết quả cho thấy cùng một sinh khối khả năng hút Pb của bèo tây gấp 2,7 lần rau muống và hàm lượng Pb trong đất giảm 39,5% sau 60 ngày thả bèo. Các tác giả Đặng Xuyến Như và cs (2004) [29] cũng đã thử nghiệm bèo tây loại bỏ As, Pb, Cu từ nước thải khu vực mỏ tuyển thiếc tại Thái Nguyên có hiệu quả tốt…
Có thể nói vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất, nước tại các khu công nghiệp tập trung và các thành phố lớn hiện nay ở Việt Nam là một thực tế đáng báo động. Các nhà khoa học cũng đã đưa ra rất nhiều các giải pháp nhằm hạn chế sự ô nhiễm nhưng cũng mới chỉ là những nghiên cứu thử nghiệm. Hiện tại vẫn chưa có một qui trình công nghệ hữu ích nào để xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất, nước.
3
Chương 2