1.3.1. Giới thiệu chung về cỏ vetiver (Vitiveria zizanioides L.)
Cỏ vetiver có tên khoa học là Vetiveria zizanioides L., thuộc họ Graminea (Poaceae). Ở Việt Nam. Cỏ vetiver còn được goi là cỏ Hương Lau hay Hương Bài (Viveria zizannioides L.). Chỉ có hai loại cỏ vetiver đƣợc sử dụng trong hệ thống cỏ vetiver đó là Vetiveria zizanioides và Vetiveria nemoralis, loài Vetiveria zizanioides phân bố hầu hết ở các vùng nhiệt đới còn loài Vetiveria nemoralis chỉ có mặt ở khu vực Đông Nam Á [2], [5], [6].
1.3.2. Đặc điểm của cỏ vetiver
Cỏ vetiver có bộ rễ phát triển đồ sộ, phát triễn mạnh, mọc rất nhanh và ăn rất sâu; trong 12 tháng đã có thể ăn sâu tới 3,6m trên đất tốt, rễ cỏ vetiver thuộc loại rễ chùm nên phần lớn rễ cỏ rất nhỏ và mịn, đường kính trung bình chỉ khoảng 0,5- 1mm [11], trên hệ rễ có hệ vi khuẩn và nấm phát triễn.Thân cỏ vetiver mọc thẳng đứng, rất cứng, có thể cao tới 3m. Chồi non của cỏ phát triễn từ phần cổ rễ nằm dưới mặt đất nên cỏ có khả năng tái sinh rất cao khi gặp điều kiện bất lợi.
Cỏ Vetiver có thể thích nghi với những điều kiện khí hậu khác nhau, chịu đƣợc những biến đổi lớn nhƣ hạn hán, ngập úng và khoảng dao động nhiệt rất rộng từ -220C đến 550C. Khi bị tác hại bởi khô hạn, sương giá, ngập mặn hay những điều kiện bất lợi khác cỏ Vetiver vẫn có khả năng phục hồi lại [6]. Cỏ Vetiver có thể sống trong môi trường đất có độ pH dao động từ 3,3 – 12,5 và đặc biệt cỏ có thể phát triễn mạnh trong điều kiện thủy canh [16]. Cỏ Vetiver có khả năng hấp thụ một lượng lớn các chất hòa tan trong nước như N, P và các nguyên tố kim loại nặng có trong nước ô nhiễm như: As, Cd, Cr, Ni, Hg, Pb, Se,…
24
1.3.3. Những nghiên cứu và ứng dụng cỏ vetiver trong xử lý ô nhiễm nước Nhờ có những đặc điểm trên mà cỏ vetiver đƣợc nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên thế giới cũng như ở Việt Nam vào bảo vệ môi trường và giảm nhẹ tác hại của thiên tai, phòng ngừa và xử lý ô nhiễm đất, nước.Trong xử lý nước thải, cỏ vetiver có khả năng hấp thụ và xử lý tốt nước thải sinh hoạt, nước thải chăn nuôi, nước thải công nghiệp và nước rỉ rác [6], mang lại hiệu quả cao, tốn ít kinh phí, dễ dàng thực hiện và thân thiện với môi trường.
a. Trên thế giới
Cỏ vetiver lần đầu tiên đƣợc dùng để xử lý nguồn chất thải từ các nhà vệ sinh ở Ôxtralia vào năm 1996. Kết quả cho thấy, trồng khoảng 100 khóm cỏ vetiver trên một diện tích dưới 50m2 có thể đủ để tiêu giảm hết lượng nước thải từ một khu vệ sinh ở một công viên. Cũng tại Ôxtralia, người ta tiến hành trồng 5 hàng cỏ Vetiver và tưới ngầm cho chúng bằng nước thải lấy từ hố ga nhà vệ sinh. Sau thời gian 5 tháng, lƣợng Nito và Photpho tổng giảm qua hai hàng cỏ là 83% và 82%, và sau 5 hàng cỏ là 99% và 85% [18]; cỏ vetiver còn đƣợc đƣa vào áp dụng thực tế tại một thị trấn nhỏ ở Ôxtralia, người ta đã tạo nên một vùng đất ngập nước với mục đích nhằm tiêu giảm 500.000m3nước/ngày thải ra từ thị trấn này, trước khi xả vào các dòng sông. Kết quả, vùng đất ngập nước trồng cỏ vetiver đã hấp thụ toàn bộ lượng nước thải của thị trấn nhỏ này [10].
Đối với nước thải nông nghiệp, cỏ Vetiver chủ yếu được nghiên cứu và ứng dụng vào việc xử lý nước thải chăn nuôi và tồn dư thuốc bảo vệ thực vật trên đồng ruộng. Năm 1998, tại Quảng Đông (Trung Quốc) người ta tiến hành trồng 11 giống cỏ khác nhau trên vùng đất ngập nước được tạo ra từ 100- 150 tấn nước thải của 1600 trại nuôi lợn. Kết quả cho thấy Vetiver là giống cỏ hiệu quả nhất cả về sức sống lâu dài lẫn khả năng xử lí nước thải từ các trại nuôi lợn [14]; nghiên cứu của Liao et al., 2003 cho thấy chất dinh dƣỡng và kim loại nặng thải ra từ các trại lợn là những chất chủ yếu nhất gây ô nhiễm nguồn nước, với nồng độ N, P và cả Cu, Zn vốn rất cao trong thức ăn tăng trọng. Kết quả thử nghiệm cho thấy, cỏ Vetiver có khả năng làm sạch nước thải rất cao. Nó có thể hấp thụ và lọc Cu và Zn tới trên
25
90%; As và N tới trên 75%; Pb trong khoảng 30-71% và P trong khoảng 15-58%
[14]. Một số thí nghiệm tại Trung tâm Nghiên cứu - Phát triển Hoàng gia Huai Sai, tỉnh Phetchaburi, Thái Lan cho thấy, cỏ Vetiver trồng thành nhiều hàng theo đường đồng mức trên đất dốc có tác dụng như một đập nước sống. Bộ rễ cỏ tạo thành bức tường ngầm ngăn không cho thuốc trừ sâu và những chất độc khác thấm xuống bên dưới. Thân cỏ trên mặt đất cũng ngăn bùn đất cùng các chất thải khác, không để chảy theo dòng nước [12].
Đối với nước thải công nghiệp, ở Ôxtralia, người ta đã xử lý rất hiệu quả khối lượng lớn nước thải công nghiệp bằng cỏ vetiver, tới 1,4 triệu lít nước thải/ngày tại một nhà máy chế biến lương thực và 1,4 triệu lít nước thải/ngày tại một lò mổ sản xuất thịt bò [17]. Ở Thái Lan đã triển khai nghiên cứu thử nghiệm dùng cỏ vetiver xử lý nước thải tại một số khu vực đất ngập nước lưu trữ nước thải, bước đầu đạt kết quả rất tốt. Ba dòng cỏ vetiver (Monto, Surat Thani và Songkhla 3) được trồng để xử lý nước thải từ một xí nghiệp sản xuất tinh bột sắn, thí nghiệm tiến hành trên hai mô hình, mô hình thứ nhất giữ nước thải trong thời gian 2 tuần trên một khu đất ngập nước có trồng cỏ vetiver, sau đó cho tháo hết; mô hình thứ hai giữ nước thải trong thời gian 1 tuần và tháo từ từ trong thời gian 3 tuần tiếp theo. Kết quả cho thấy trong cả 2 mô hình, dòng cỏ Monto có khả năng tăng trưởng thân lá, rễ và sinh khối lớn nhất, có thể hấp thụ hàm lƣợng cao nhất các nguyên tố P, K, Mn và Cu trong thân lá và rễ, Mg, Ca và Fe trong rễ và Zn và N trong thân lá.
Dòng Surat Thani có khả năng hấp thụ cao nhất nguyên tố Mg trong thân lá và Zn trong rễ. Dòng Songkhla có khả năng hấp thụ cao nhất nguyên tố Ca, Fe trong lá và N trong rễ [12].
Cỏ vetiver còn được ứng dụng trong việc xử lý nước rỉ rác, một loại nước thải có nồng độ các chất ô nhiễm cao, đƣợc xem là khó xử lý và là mối lo của tất cả các thành phố trên thế giới.Tại Ôxtralia và Trung Quốc, người ta tiến hành trồng cỏ vetiver ngay trên bãi rác và kết quả thu đƣợc ngoài sự dự đoán. Trồng 3,5ha cỏ vetiver có thể xử lý 4 triệu lít mỗi tháng trong mùa hè và 2 triệu lít mỗi tháng trong mùa đông [ 15].
26
b. Ở Việt Nam
Với những ứng dụng thực tiễn đã đƣợc thế giới công nhận. Cỏ vetiver cũng đƣợc đƣa vào nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam. Cho đến nay, việc sử dụng cỏ vetiver trong bảo vệ môi trường đã trở thành một công cụ quen thuộc và mang lại hiệu quả cao.
Có rất nhiều nghiên cứu khác nhau về khả năng xử lý ô nhiễm nước của cỏ vetiver, điển hình nhất là những nghiên cứu về xử lý nước thải chăn nuôi như:
nghiên cứu của Nguyễn Tuấn Phong, Dương Thúy Hoa (2004), “Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi heo bằng cỏ vetiver và lục bình, xây dựng mô hình xử lý nước thải ô nhiễm chất hữu cơ từ các trại chăn nuôi”, kết quả cho thấy cỏ Vetiver sống và sinh trưởng tốt trong môi trường nước thải đặc trưng bởi các chỉ tiêu vể sinh khối của cỏ: Khối lượng tươi (tăng 96%), chiều dài thân (tăng 135%), chiều dài rễ tăng (85%), số chồi (tăng 263, 84%), khối lƣợng khô (tăng 92%). Bên cạnh đó, mô hình cỏ vetiver có hiệu suất xử lý BOD5 là 91,04%, lân tổng là 69,44%, đạm tổng là 69,34% [4]; nghiên cứu “cỏ vetiver (vetiveria zizanioides L.) một giải pháp sinh học cho xử lý nước thải” của Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh cho thấy khả năng xử lý cao các chất ô nhiễm ở nước thải trại chăn nuôi Phú Sơn. Thí nghiệm tiến hành trồng cỏ vetiver dạng thủy canh trong nước thải tại trại heo Phú Sơn, sau 16 ngày thí nghiệm kết quả thu đƣợc: Cỏ vetiver có khả năng xử lý nước thải tốt qua việc làm giảm BOD (159mgO2/l) 79% so với 50% đối chứng không trồng cỏ và hạn chế quá trình phát triển của tảo trong quá trình xử lý, ngoài ra cỏ vetiver đạt đƣợc hiệu suất xử lý khá cao đến 91% đối với nitrogen và 85% đối với phosphorus trong nước thải nuôi heo [1]; hay một nghiên cứu khác của Nguyễn Minh Trí, Trần Thanh Loan và Nguyễn Thị Trang, “Tìm hiểu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng cây Hương Bài – Vetiver zizanioides (L.) Nash”, bằng mô hình bãi lọc, kết qua thu được cho thấy nước thải chăn nuôi được xử lý bằng mô hình bãi lọc cỏ vetiver sau 8 ngày đạt hiệu quả cao, hiệu suất xử lý N-NO3- đạt 87,9%; COD đạt 80,43%.
27
Cỏ vetiver cũng được nghiên cứu để ứng dụng xử lý nước thải từ các bãi rác.
Nhƣ đề tài nghiên cứu của TS. Ngô Hoàng Văn và cộng sự về áp dụng thí điểm sử dụng các loại cây thực vật như dầu mè, cỏ vetiver, cỏ voi và cỏ signal để xử lý nước rác BCL Đông Thạnh, TP Hồ Chí Minh. Kết quả nghiên cứu cho thấy, nguồn nước rỉ rác đậm đặc có nồng độ các chất ô nhiễm cao sau khi đƣợc pha loãng với tỷ lệ 10% để tưới cho khu trồng cỏ vetiver gần 100m2, khu trồng dầu mè khoảng 150m2, kết quả cho thấy NH3, phosphate và mùi hôi đều đƣợc xử lý rất tốt và đơn giản.
Theo đánh giá của các chuyên gia, có thể áp dụng kết nghiên cứu này, nhân rộng mô hình để xử lý nước rác tại các bãi chôn lấp cũ [9].
Ngoài ra, cỏ vetiver còn được nghiên cứu để xử lý nước thải sản xuất công nghiệp như: theo nghiên cứu của Lưu Thái Danh và đồng nghiệp (2006), tiến hành một số thử nghiệm tại nhà máy chế biến thủy sản Cafatex Cần Thơ để xác định thời gian cần thiết giữ nước thải ở đồng cỏ vetiver nhằm tiêu giảm nitrat và phosphat xuống tới nồng độ dưới tiêu chuẩn cho phép. Kết quả phân tích cho thấy, hàm lượng Nitơ tổng trong nước thải giảm 88% sau 48 giờ và giảm 91% sau 72 giờ, hàm lượng Phospho tổng giảm 80% sau 48 giờ và 82% sau 72 giờ. Tổng lƣợng N và P bị tiêu giảm sau 48 giờ và 72 giờ xử lý không khác nhau nhiều.Sau những thử nghiệm này, cỏ vetiver đã đƣợc trồng đại trà ở nhiều đầm hồ thủy sản để bảo vệ bờ, làm sạch nước và xử lý nước thải [13]; một nghiên cứu khác được thực hiện tại xí nghiệp sản xuất giấy ở Bắc Ninh và nhà máy phân đạm Hà Bắc (Bắc Giang), thử nghiệm xử lý nước thải bằng cỏ vetiver. Hai tháng sau khi trồng, cỏ ở Bắc Ninh đã phát triễn tốt trừ phần rìa tiếp xúc với nước thải có nồng độ chất ô nhiễm quá cao. Trong khi đó, cỏ Vetiver trồng ven bờ và thủy canh trong các hồ môi trường ở Bắc Giang đã mọc rất tốt trong điều kiện bán ngập nước và làm giảm đáng kể lượng ô nhiễm trong nước thải [6].
28
CHƯƠNG 2