ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
TRẦN THỊ THẢO
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÂY SẬY VÀ CÂY CỎ LINH LĂNG
ĐỂ CẢI TẠO ĐẤT Ô NHIỄM BỞI MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG
TẠI KHU VỰC KHAI THÁC QUẶNG SẮT XÃ NẬM BÚNG,
HUYỆN VĂN CHẤN, TỈNH YÊN BÁI
NGÀNH: Khoa học môi trường
MÃ SỐ: 60.44.03.01
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đàm Xuân Vận
THÁI NGUYÊN, 2014
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của tôi, có sự hỗ trợ từ
giảng viên hướng dẫn là PGS.TS Đàm Xuân Vận. Các nội dung nghiên cứu
và kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong
bất cứ công trình nghiên cứu nào trước đây. Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian
lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng, cũng như kết quả
luận văn của mình.
Tác giả luận văn
Trần Thị Thảo
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quý
thầy, cô trong khoa Tài Nguyên và Môi trường, trường Đại học Nông lâm
Thái nguyên đã quan tâm giúp đỡ chỉ bảo tận tình trong quá trình thực hiện đề
tài. Nhờ đó tôi đã tiếp thu được nhiều ý kiến đóng góp và nhận xét qúy báu
của thầy cô thông qua các buổi bảo vệ đề cương và báo cáo tiến độ thực hiện.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến PGS.TS. Đàm Xuân Vận đã
trực tiếp hướng dẫn, định hướng chuyên môn, quan tâm giúp đỡ tận tình và
tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất trong quá trình công tác cũng như thực hiện
luận văn.
1.2.6. Các phương pháp xử lý sinh khối thực vật sau khi tích lũy chất ô nhiễm 20
1.2.7. Một số kết quả nghiên cứu khả năng hấp thụ kim loại nặng bằng thực
vật trên thế giới và Việt Nam 21
1.3. Tổng quan về cây sậy và những ứng dụng trong BVMT đất 25
1.3.1. Giới thiệu về cây sậy 25
1.3.2. Đặc điểm hình thái 25
1.3.3. Đặc điểm sinh thái cây sậy 26
1.3.4. Ứng dụng của cây sậy trong cải tạo môi trường 28
2.4.2. Đặc điểm của cây cỏ Linh lăng 30
2.4.3. Tiềm năng ứng dụng của cỏ Linh lăng trong bảo vệ môi trường 33
Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 34
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 34
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu 34
2.2. Nội dung nghiên cứu 34
2.3. Phương pháp nghiên cứu và chỉ tiêu theo dõi 34
2.3.1. Phương pháp nghiên cứu 34
2.3.2. Các chỉ tiêu theo dõi 39
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 40
3.1. Khái quát mỏ khai thác khoáng sản tại xã Nậm Búng huyện Văn Chấn
tỉnh Yên Bái 40
3.2. Nghiên cứu khả năng hấp thụ kim loại nặng của cây sậy và cây cỏ linh
lăng để xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng sau khai thác khoáng sản tại xã Nậm
Búng, huyện Văn Chấn, tỉnh Yên Bái 43
3.2.1. Đánh giá khả năng sinh trưởng và phát triển của cây sậy và cây cỏ linh
lăng trên đất ô nhiễm kim loại nặng sau khai thác khoáng sản 43
3.2.2. Khả năng hấp thu kim loại nặng của cây sậy và cây cỏ linh lăng trong
thân lá và rễ 48
3.2.3. Đánh giá khả năng xử lý hàm lượng KLN trong đất của cây sậy và cây
cỏ linh lăng 56
Bảng 3.1: Sự biến động về chiều cao cây, chiều dài lá và chiều dài rễ của cây cỏ
linh lăng trong thời gian thí nghiệm tại bãi thải 43
Bảng 3.2 : Sự biến động về chiều cao cây, chiều dài lá và chiều dài rễ của cây
sậy trong thời gian thí nghiệm tại bãi thải 44
Bảng 3.3 : Hàm lượng As, Pb, Cd và Zn tích lũy trong thân + lá và rễ của cây
cỏ Linh Lăng tại mỏ sắt Nậm Búng sau 2 tháng và 4 tháng 48
Bảng 3.4: Hàm lượng As, Pb, Cd và Zn tích lũy trong thân + lá và rễ của cây
sậy tại mỏ sắt Nậm Búng sau 4 tháng và 8 tháng 52
Bảng 3.5: Hàm lượng As, Pb, Cd và Zn trong đất sau khi trồng cỏ linh lăng tại
mỏ sắt Nậm Búng 56
Bảng 3.6: Hàm lượng As, Pb, Cd và Zn trong đất sau khi trồng sậy tại mỏ sắt
Nậm Búng 56
Bảng 3.7: Hàm lượng As, Pb, Cd và Zn di động trong đất sau khi trồng cỏ linh
lăng tại mỏ sắt Nậm Búng 63
Bảng 3.8: Hàm lượng As, Pb, Cd và Zn di động trong đất sau khi trồng sậy tại
mỏ sắt Nậm Búng 63
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Mô tả cây sậy (Phragmites autralis) 26
Hình 1.2. Cây cỏ linh lăng (Medicago sativa) 30
Hình 3.1: Sự biến động về chiều cao cây cỏ linh lăng trong thời gian thí
nghiệm tại đồng ruộng 45
Hình 3.2: Sự biến động về chiều cao cây sậy trong thời gian thí nghiệm tại
đồng ruộng 45
Hình 3.3: Sự biến động về chiều dài lá cây cỏ linh lăng trong thời gian thí nghiệm
tại đồng ruộng 46
Hình 3.4: Sự biến động về chiều dài lá cây sậy trong thời gian thí nghiệm tại
đồng ruộng 46
Hình 3.5: Biểu đồ thể hiện chiều dài rễ cây cỏ linh lăng sau 2 tháng và 4 tháng 47
Hình 3.6: Biểu đồ thể hiện chiều dài rễ cây sậy sau 2 tháng và 4 tháng 47
1. Đặt vấn đề
Khu vực miền núi phía Bắc là vùng giàu tài nguyên khoáng sản bậc nhất
nước ta. Sự phát triển của khai thác khoáng sản là động lực để tăng trưởng kinh tế -
xã hội, tạo ra những thị trường mạnh để thu hút đầu tư từ nước ngoài nhưng nó cũng
đang tạo ra những mặt tiêu cực gây ảnh hưởng xấu tới con người và hệ sinh thái xung
quanh khu vực khai thác. Các hoạt động khai thác than, quặng và vật liệu xây dựng
như: tiến hành xây dựng mỏ, khai thác thu hồi khoáng sản, đổ thải, thoát nước mỏ…
đã làm phá vỡ các điều kiện sinh thái được hình thành từ hàng chục triệu năm, gây ô
nhiễm nặng nề đối với môi trường đất, nước.
Yên Bái hiện có hàng trăm khu vực mỏ, điểm khai thác khoáng sản, vật liệu
xây dựng. Tuy vậy, phần lớn các điểm khai thác đều chưa xây dựng các bãi thải
theo đúng quy định, gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới đời sống người dân, môi
trường và cảnh quan sinh thái Khu vực khai thác mỏ sắt Sài Lương - Nậm Chậu
thuộc xã Nậm Búng (huyện Văn Chấn) mới mở khai trường từ tháng 11 - 2009,
nhưng những hoạt động khai khoáng đang khiến chính quyền và người dân ở đây
rất bức xúc.Theo kết quả kiểm tra của Sở TN&MT Yên Bái, phần lớn các mỏ đang
khai thác đều chưa xây dựng bãi thải theo đúng phương án đã duyệt, nên đã gây bồi
lấp dòng chảy, đồng ruộng của nhân dân, làm ô nhiễm nguồn nước.
Đây là hiện trạng chung của nhiều tỉnh đang có cơ sở khai thác trên cả nước
cũng như ở Yên Bái. Tình hình khai thác khoáng sản ở tỉnh Yên Bái trong những
năm qua cho thấy, số lượng và sản lượng mỏ khoáng sản được đưa vào khai thác
ngày càng tăng. Đây cũng là một trong những ngành chiếm dụng diện tích đất sử
dụng lớn. Vì vậy ô nhiễm đất là không thể tránh khỏi, có những khu vực đã bị ô
nhiễm nghiêm trọng không còn khả năng canh tác. Một số nguyên tố vết và siêu vết
có tính độc hại tích luỹ trong nông sản, từ đó gây tác hại nghiêm trọng đối với động,
thực vật và con người. Qua đó vấn đề cần được quan tâm trong hoạt động khai thác
khoáng sản là những giải pháp khắc phục, đặc biệt là các giải pháp hiệu quả để khắc
phục diện tích đất bị ô nhiễm sau khai thác.
2
Có nhiều cách để giải quyết vấn đề ô nhiễm đất do kim loại nặng (KLN). Song
2.2. Mục tiêu cụ thể
- Đánh giá khả năng sinh trưởng và phát triển của cây sậy và cây cỏ linh lăng
trong môi trường đất bị ô nhiễm KLN.
- Đánh giá khả năng hấp thụ, tích lũy KLN của các bộ phận trên cây sậy và
cây cỏ linh lăng để xử lý ô nhiễm KLN trong đất tại khu vực nghiên cứu.
- Đánh giá khả năng xử lý KLN trong đất của cây sậy và cây cỏ linh lăng
4. Ý nghĩa của đề tài
4.1. Ý nghĩa trong nghiên cứu khoa học
Nghiên cứu sẽ làm sáng tỏ khả năng sinh trưởng, phát triển và hấp thụ KLN
của cây sậy và cây cỏ linh lăng. Trên cơ sở đó đánh giá hiệu quả cải tạo môi trường
đất dưới khả năng hấp thụ KLN của cây sậy cây cỏ linh lăng. Đồng thời kết quả
nghiên cứu đóng góp, làm cơ sở cho việc nghiên cứu và phát triển công nghệ thực
vật xử lí ô nhiễm - công nghệ được đánh giá rất cao ở các nước phát triển, nhưng
vẫn đang còn mới mẻ tại Việt Nam.
4.2. Ý nghĩa trong thực tiễn
Đề tài xác định tính khả thi của việc ứng dụng cây sậy và cây cỏ linh lăng
trong cải tạo đất ô nhiễm và nghèo kiệt do khai thác khoáng sản tại Việt Nam nói
chung và tỉnh Yên Bái nói riêng. Đây là những cơ sở cho việc lựa chọn loài thực vật
có khả năng áp dụng tốt nhất trong công cuộc bảo vệ tài nguyên và môi trường,
thông qua đó góp phần tăng diện tích đất sau khai khoáng được che phủ và đất có
khả năng sử dụng cho sản xuất nông lâm nghiệp. Tăng cường nghiên cứu các ứng
dụng các công nghệ thân thiện với môi trường theo tinh thần chủ trương chung của
đất nước ta trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước.
4
Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Ô nhiễm kim loại nặng trong đất
1.1.1. Khái niệm ô nhiễm kim loại nặng
Thuật ngữ “Kim loại nặng” được từ điển hóa học định nghĩa là các kim loại
có tỷ trọng lớn hơn 5. Đối với các nhà độc tố học, thuật ngữ “kim loại nặng” chủ
-
Cao
Se
Se, Hg
-
-
Trung bình
Hg, As, Cd
As, Cd
As, Cd
-
Thấp
Pb, As, Sb, Ti
Pb, Bi, Sb, Ti
Pb, Bi, Sb, Ti
-
Rất thấp
Te
Te
Hg, Te
Te, Se, Hg
Không linh động
-
-
-
Cd, Pb, Bi, Ti
Nguồn: Diels L. và nnk, 1999[30].
1.1.2.1. Sự tồn tại và chuyển hóa của nguyên tố asen (As) trong đất
As tồn tại trong đất dưới dạng các hợp chất chủ yếu như asenat (As
5+
3
, Cd(PO
4
)
2
trong các
điều kiện oxy hóa. Trong các điều kiện khử (Eh ≤ - 0,2 V), Cd tồn tại nhiều ở dạng
CdS. Độ chua của đất có ảnh hưởng rất lớn đối với khả năng linh động của Cd trong
đất. Trong đất chua, Cd tồn tại ở dạng linh động hơn (Cd
2+
). Tuy nhiên, nếu đất có
nhiều Fe, Al, Mn, chất hữu cơ thì Cd lại bị chúng liên kết làm giảm khả năng linh
động của Cd. Trong các đất trung tính hoặc kiềm do bón vôi, Cd bị kết tủa dưới
dạng CdCO
3
[18].
1.1.2.3. Sự tồn tại và chuyển hóa của nguyên tố chì (Pb) trong đất
Chì là nguyên tố KLN có khả năng linh động kém, có thời gian bán hủy trong đất từ
800 đến 6000 năm [7]. Dạng tồn tại của Pb trong đất chủ yếu là các muối dễ tan
(clorua, bromua), hợp chất hữu cơ hấp phụ trên keo sét, axit humic và các hợp chất
khó tan (cacbonat, hydroxyt…). Dạng tồn tại của Pb trong đất phụ thuộc chủ yếu
vào thành phần cơ học, hàm lượng hợp chất hữu cơ, pH, v.v… Điều kiện khí hậu
hình thành đất ảnh hưởng rất lớn tới dạng tồn tại của chì. Trong đất vùng khô, Pb
tồn tại ở dạng ion hấp phụ, cacbonat hữu cơ, sunfua. Trong đất vùng nhiệt đới Pb ở
dạng hydroxyt chiếm ưu thế [6].
1.1.2.4. Sự tồn tại và chuyển hóa của nguyên tố kẽm (Zn) trong đất
Hàm lượng kẽm trung bình trong đất và đá thông thường gia tăng theo thứ
tự: cát (10-30 mg.kg
-1
), đá granic (50 mg.kg
kim loại cao trong nước mặt. Thành phần kim loại nặng và các chất độc hại của dòng
thải axit phụ thuộc vào thành phần ban đầu của vật chất bãi thải và đặc điểm của các quá
trình biến đổi biểu sinh [22].
Quá trình khai khoáng gây ô nhiễm và suy thoái môi trường đất ở mức độ
nghiêm trọng nhất và là một thực tế đáng báo động. Các dạng ô nhiễm môi trường
tại những mỏ đã và đang khai thác rất đa dạng như ô nhiễm đất, nước mặt, nước
ngầm [4]. Các tác nhân gây ô nhiễm là axit, KLN, xianua, các loại khí độc, v.v…
Hiện tượng suy giảm chất lượng nước mặt, nước ngầm ở nhiều nơi do ô nhiễm
KLN có nguồn gốc công nghiệp như Ni, Cr, Pb, As, Cu, Se, Hg, Cd … cần phải
sớm có giải pháp xử lý. Nhiều KLN rất độc đối với con người và môi trường cho dù
ở hàm lượng rất thấp.
Công đoạn nào của quá trình khai thác khoáng sản cũng đều gây nên ô nhiễm
kim loại vào đất, nước, không khí và cơ thể sinh vật. Sự nhiễm bẩn kim loại không
chỉ xảy ra khi mỏ đang hoạt động mà còn tồn tại nhiều năm sau kể từ khi mỏ ngừng
hoạt động.
Ở Việt Nam, trong thời gian qua, tình trạng khai thác khoáng sản trái
phép đã diễn ra tràn lan ở một số địa phương (như khai thác vàng, than thổ phỉ
ở Thái Nguyên, thiếc ở Tĩnh Túc - Cao Bằng …). Các chất thải từ các hoạt
động khai thác khoáng sản có chứa KLN như: Pb, Zn, Cd, As, Ni, Cu …
8
thường được thải trực tiếp ra môi trường mà không qua xử lý, làm cho môi
trường đất bị ô nhiễm. Đồng thời một diện tích lớn rừng đã bị ảnh hưởng và tác
động, làm cho môi trường đất bị suy thoái.
Ảnh hưởng của sự suy thoái và ô nhiễm đất sẽ gây ra những hậu quả nghiêm
trọng, dẫn đến làm giảm năng suất cây trồng, làm nghèo thảm thực vật, suy giảm đa
dạng sinh học. Đồng thời chúng có tác động ngược lại làm cho quá trình xói mòn,
rửa trôi thoái hóa diễn ra nhanh hơn. Nhiều diện tích đất canh tác nông nghiệp phải
bỏ hoang, diện tích đất trống đồi trọc tăng lên. Sự tích tụ cao các chất độc hại, các
KLN trong đất sẽ làm tăng khả năng hấp thụ các nguyên tố có hại trong cây trồng,
vật nuôi và gián tiếp gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người.
> 2.500
Pb
500 – 1.000
1.000 – 2.000
2.000 – 10.000
> 10.000
Hg
1 – 3
3 – 10
10 – 50
> 50
Cu
100 – 200
200 – 500
500 – 2.500
> 2.500
Ni
20 – 50
50 – 200
200 – 1.000
> 1.000
Zn
250 – 500
500 – 1.000
1.000 – 5.000
> 5.000
Nhiều nước còn đưa ra quy định giới hạn KLN đối với đất dùng cho mục
đích nông nghiệp. Mục tiêu của giới hạn này là bảo vệ tính năng sản xuất của đất,
môi trường và sức khỏe con người.
9
500 (1000)
Cd
5
8
3
-
1 (3)
2 (5)
Hg
5
0,3
5
-
2
10 (50)
Nguồn: Trích theo Lê Văn Khoa và nnk, 2008 [8].
1.1.4.2. Tiêu chuẩn đánh giá đất ô nhiễm kim loại nặng của Việt Nam
Ở Việt Nam, nhìn chung đất bị ô nhiễm KLN chưa phải là phổ biến. Tuy
nhiên, sự ô nhiễm cũng đã xuất hiện mang tính cục bộ ở các vùng xung quanh các
khu công nghiệp, các nơi khai thác quặng và các làng nghề tái chế, đặc biệt là tái
chế kim loại.
Tiêu chuẩn Việt Nam QCVN 03 – 2008 đưa ra giới hạn tối đa cho phép hàm
lượng tổng số của As, Cd, Cu, Pb, Zn trong đất dùng cho mục đích khác nhau ở
Việt Nam được trình bày trong bảng 1.10.
Bảng 1.4: Giới hạn tối đa cho phép hàm lượng tổng số đối với As, Cd, Cu,
Pb và Zn trong đất (tầng đất mặt)
Đơn vị: mg/kg
Chất
gây ô
nhiễm
120
200
300
Zn
200
200
200
300
300
Nguồn: QCVN 03: 2008/BTNMT
10
1.1.5. Một số phương pháp truyền thống xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng
1.1.5.1. Phương pháp đào và chuyển chỗ (Dig and Haul):
Đào và chuyển chỗ là phương pháp xử lý chuyển chỗ (ex-situ) đất nhằm di
chuyển các chất độc hại đến một nơi khác an toàn hơn.
Với phương pháp này, các chất ô nhiễm không được loại bỏ khỏi đất ô nhiễm
mà đơn giản chỉ là đào lên và chuyển đất ô nhiễm đi chỗ khác với hy vọng là không
bị ô nhiễm ở những nơi cần thiết [48].
1.1.5.2. Phương pháp cố định hoặc cô đặc (Stabilization/Solidification)
Cố định hoặc cô đặc chất ô nhiễm có thể là phương pháp xử lý tại chỗ hoặc
chuyển chỗ. Phương pháp này liên quan đến hỗn hợp các chất đặc trưng được thêm
vào đất, hoặc là các thuốc thử, các chất phản ứng với đất ô nhiễm để làm giảm tính
linh động và hoà tan của các chất ô nhiễm.
Các tác nhân liên kết được sử dụng bao gồm tro (fly-ash), xi măng
(cement) hoặc rác đốt (kiln dust). Mặc dù quá trình này đã được chứng minh là
hiệu quả với chất ô nhiễm là kim loại nặng nhưng lại có khả năng là tác nhân
liên kết hoặc thay đổi pH đất. Phương pháp cố định hoặc cô đặc không xử lý
được chất ô nhiễm từ ma trận đất (soil matrix) nhưng nó có thể nén các chất ô
nhiễm lại trong môi trường đất [48].
1.1.5.3. Phương pháp thuỷ tinh hoá (Vitrification)
nhiều phức chất khác nhau thì sử dụng phương pháp này sẽ rất tốn kém.
1. 2. Biện pháp sử dụng thực vật xử lý đất ô 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 [23]. 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 công nghệ xử lý KLN, loại chất ô nhiễm mà
công nghệ vi sinh vật lúc bây giờ chưa giải quyết được .
Công nghệ thực vật xử lý ô 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 nông nghiệp, chất thải khai khoáng và các chất ô nhiễm phóng
xạ…[32].
12
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) [27, 38, 40, 41, 44].
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 [43]. Quá trình hút tách KLN nhờ
thực vật (Phytoextraction) hay còn gọi là quá 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 loài 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 không bình thường so với
các loài thực vật khác (ví dụ hấp thụ 0,1% đối với Cr, Co, Cu, Ni hoặc 1% đối
Arabidopsis halleri
13.600 Zn
Thlaspi caerulescens
10.300 Zn
Thlaspi caerulescens
12.000 Cd
Thlaspi rotundifolium
8.200 Pb
Minuartia verna
11.000 Pb
Thlaspi geosingiense
12.000 Ni
Alyssum bertholonii
13.400 Ni
Alyssum pintodasilvae
9.000 Ni
Berkheya codii
11.600 Ni
Psychotria douarrei
47.500 Ni
Miconia lutescens
6.800 Al
Melastomamalabathricum
10.000 Al
Nguồn: Barcelo J. và Poschemrieder C., 2003 [25].
1.2.2. Cơ chế sinh học của thực vật xử lý kim loại nặng trong đất
Thực vật có khả năng hấp thụ và tích luỹ các chất ô nhiễm đặc thù từ môi
trường, chúng có thể chuyển hoá nhiều chất độc thành không độc, có thể tích luỹ
14
các chất độc trong các cơ quan khác nhau của thực vật và thông qua thu hoạch
Quá trình xói mòn, rửa trôi và thẩm thấu có thể di chuyển chất ô nhiễm trong
đất vào nước mặt và nước ngầm. Cơ chế cố định chất ô nhiễm nhờ thực vật là cách
mà các chất ô nhiễm tích lũy ở rễ cây và kết quả trong đất. Quá trình diễn ra là nhờ
chất tiết ở rễ thực vật cố định chất ô nhiễm và làm giảm khả năng linh động của kim
loại trong đất. Thực vật được trồng trên các vùng đất ô nhiễm cũng cố định được và
có thể được bao phủ bề mặt dẫn đến làm giảm xói mòn đất, ngăn chặn khả năng tiếp
xúc trực tiếp giữa chất ô nhiễm và động vật. Dự án cố định chất ô nhiễm nhờ thực
vật điển hình được tiến hành ở Pháp và Hà Lan. Thực vật với tỷ lệ thoát hơi nước
cao như cây cỏ, cây lách (sedges), cây thức ăn gia súc (forage plants) và cây sậy
(Phragmites maxinus) được sử dụng để làm giảm lượng nước ngầm chảy kéo theo
các chất ô nhiễm. Sử dụng các loại thực vật có đặc điểm như là cây lâu năm, sức
sống tốt, có hệ thống rễ dày và ăn sâu như cây dương có thể phối hợp hiệu quả.
1.2.2.3. Cơ chế xử lý chất ô nhiễm nhờ quá trình thoát hơi nước ở thực vật
(Phytovolatilization)
Thực vật có thể loại bỏ chất độc trong đất thông qua cơ chế thoát hơi nước.
Đối với quá trình này, chất ô nhiễm hòa tan được hấp thụ cùng với nước vào rễ,
chuyển hóa lên lá và bay hơi vào không khí thông qua khí khổng [42]. Ví dụ điển
hình nhất là quá tình bay hơi thủy ngân (Hg) bằng cách chuyển dạng cơ bản trong
cây Arabidopsis chuyển gen và cây dương vàng chứa enzyme merA, Selen (Se)
cũng là dạng kim loại đặc biệt được thực vật hấp thụ và bay hơi [42].
1.2.3. Ưu - nhược điểm và triển vọng của công nghệ xử lý đất ô nhiễm kim loại
nặng bằng thực vật.
1.2.3.1. Ưu điểm
- Công nghệ thực vật xử lý KLN trong đất có các ưu điểm như: có thể sử dụng
trên quy mô rộng, trong khi các công nghệ khác không thể thực hiện được. Đây là
giải pháp lâu dài, bởi vì chất ô nhiễm có thể bị khoáng hóa. Sinh khối thực vật có
thể sử dụng như là nguyên liệu, nhiên liệu, đồ gỗ mỹ nghệ, phát điện, làm sợi làm
giảm xói mòn đất, dẫn đến giảm ô nhiễm sông hồ. Sinh khối thực vật chứa các chất
16
ô nhiễm có thể chiết, phục hồi lại như là một nguồn tài nguyên. Ví dụ, sinh khối
Copyright: Tài liệu đại học ©