BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯƠNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
NĂM HỌC 2012 - 2013

TÊN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ CADIMI
TRONG ĐẤT CỦA CÂY RAU DỆU
(ALTERNANTHERA PHILOXEROIDES)

Thuộc nhóm nghành khoa học: Môi Trường

HÀ NỘI, THÁNG 5 NĂM 2013

1


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯƠNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
NĂM HỌC 2012 - 2013

TÊN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ CADIMI
TRONG ĐẤT CỦA CÂY RAU DỆU

Hình 1.1: Hình ảnh về cây rau Dệu
Hình 2.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Hình 2.2: Mô hình trồng thí nghiệm
Hình 2.3: Sơ đồ xử lý mẫu đất
Hình 2.4: Sơ đồ xử lý mẫu rau
Hình 2.6: Một số thông số của thiết bị đo
Hình 2.7: Một số thiết bị và dụng cụ
Hình 2.8: Đồ thị phương trình đường chuẩn
Hình 3.1: Đồ thị biến thiên hàm lượng Cd trong đất ở các thí nghiệm
Hình 3.2: Đồ thị biến thiên hàm lượng Cd trong cây ở các thí nghiệm

4


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
EDL:

Electrodeless

HCL:

Hollow Cathode Lamp

HST:

Huyết sắc tố

HSKK:

Hệ số khô kiệt

cây rau Dệu (Alternanthera philoxeroides) ở các loại đất có nồng độ ô nhiễm khác
nhau.
4. Kết quả nghiên cứu:
Cây rau Dệu có khả năng hấp thụ Cadimi trong đất tốt ở các nồng độ lớn hơn giới hạn
cho phép của QCVN 03 : 2008/BTNMT cho đất dân sinh gấp 4 lần, 16 lần và 32 lần
5. Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng và
khả năng áp dụng của đề tài:

6


6. Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp
chí nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu
có):
Ngày 20 tháng 05 năm 2013
Sinh viên chịu trách nhiệm chính
thực hiện đề tài
(ký, họ và tên)

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực
hiện đề tài (phần này do người hướng dẫn ghi):
Các sinh viên có tinh thần học hỏi, chăm chỉ trong quá trình thực hiện đề tài, thực hiện
đúng tiến độ theo nội dung đặt ra. Đề tài đã bước đầu đánh giá được khả năng hấp thụ
kim loại Cadimi trong đất của cây rau Dệu (Alternanthera philoxeroides) ở các loại đất
có nồng độ ô nhiễm khác nhau. Kết quả thu được của đề tài đạt yêu cầu và mục tiêu
đặt ra.

7



Sơ lược thành tích :
Ngày 20 tháng05 năm 2013
Xác nhận của trường đại học

Sinh viên chịu trách nhiệm chính

(ký tên và đóng dấu)

thực hiện đề tài
(ký, họ và tên)

8


LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian nghiên cứu để hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học sinh
viên trên nhóm sinh viên mạnh dạn xin được thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu khả năng
hấp thụ Cadimi trong đất của cây rau Dệu (Alternanthera philoxeroides)” chúng em
đã học hỏi được rất nhiều kiến thức trong thực tế, thúc đẩy bản thân tự tìm tòi nghiên
cứu tài liệu trau dồi kiến thức cho bản thân, rèn luyện cho mình ý thức tự giác trong
khi học tập cũng như trong thực tế, thêm yêu nghề và định hướng tương lai cho bản
thân.
Để có được kết quả nghiên cứu như thế này, chúng em xin được gửi lời cám ơn
chân thành đến Phòng Khoa học Công nghệ và Hợp tác Quốc tế, Khoa Môi Trường,
Trường Đại học Tài nguyên Môi trường đã tạo điều kiện cho chúng em được thực hiện
đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên ngay từ khi đang còn ngồi trên ghế nhà trường.
Chúng em xin được trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo Khoa Môi trường đã
giúp đỡ, tạo điều kiện cơ sở vật chất để chúng em thực hiện đề tài này. Qua đây em
cũng xin được gửi làm cám ơn chân thành tới thầy Nguyễn Thành Trung – Cán bộ
phòng thí nghiệm Khoa Môi trường, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà

dạng khoáng vật như Grinolit (CadimiS), trong quặng Blende kẽm và Cadimi có chứ
khoảng 3%. Cadimi nguồn gốc tự nhiên là hỗn hợp của 6 đồng vị ổn định, trong đó có
động vị 112Cd (24,07%) và 114Cd (28,86%) chiếm hàm lượng lớn.[5]
Cadimi là kim loại chuyển tiếp, tương đối hiếm, mềm, dẻo dễ uốn, màu trắng ánh
xanh…thường tồn tại trong các quặng kẽm và được sử dụng chủ yếu trong các loại
pin. Cadimi có nhiều trong phế thải điện tử. Cadimi và các dung dịch, các hợp chất của
nó là những chất cực độc, thậm chí chỉ với nồng độ thấp, chúng sẽ tích lũy và gây hại
cho cơ thể. Các nhà khoa học cho biết, khi Cadimi xâm nhập vào cơ thể người là tác
nhân gây nên các bệnh: loãng sương, thiếu máu, suy gan thận, gây nhiều loại ung thư
như: ung thư tuyến tiền liệt, ung thư phổi đối với phụ nữ có thai làm tăng nguy cơ dị
dạng cho thai nhi. Khi đất trồng bị nhiễm Cadimi sẽ gây vàng lá và thối thân cây...Có
thể nói mức độ ô nhiễm và mức độ độc hại của Cadimi đã đến mức báo động, sức
khỏe con người và sự tồn tại của nhiều sinh vật đang bị đe dọa.
Trong những năm gần đây, việc sử dụng các kỹ thuật và các công cụ phân tích
hiện đại trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm làm giảm mức độ ô
nhiễm kim loại nặng trong đất và trong trầm tích.Ở nước ta, đã có một số công trình
nghiên cứu bước đầu phân tích được dạng tồn tại của KLN trong đất và thu hút được
nhiều sự quan tâm.
Hiện nay, có rất nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng để xử lý ô nhiễm
kim loại nặng nói chung và Cadimi nói riêng trong đất. Trong khi các phương pháp
truyền thống như rửa đất, cố định các chất ô nhiễm bằng hoá học hoặc vật lý xử lý
11


nhiệt, trao đổi ion, ôxi hoá hoặc khử các chất ô nhiễm, chôn lấp,…cho thấy khá hiệu
quả nhưng giá thành lại cao và khó áp dụng, thì gần đây, phương pháp sinh học – sử
dụng thực vật để hấp thụ kim loại nặng trong đất được xem như một công nghệ triển
vọng đặc biệt bởi tính ưu việt của nó như hiệu quả, chi phí đầu tư thấp, dễ vận hành,
dễ áp dụng, an toàn và thân thiện với môi trường.[10]
Đã có một số nghiên cứu tổng quan ở trong và ngoài nước về các loại thực vật

quan và qua thực tế.

+

Phương pháp lấy mẫu đất, thực vật.

+

Phân tích định tính và định lượng Cadimi trong PTN bằng AAS.

+

Xử lý kết quả phân tích.

12


4. Địa điểm, thời gian và đối tượng nghiên cứu
- Địa điểm nghiên cứu: phòng thí nghiệm trường Đại học Tài nguyên và Môi trường
Hà Nội.
- Thời gian nghiên cứu: Nghiên cứu từ tháng 1/2013 – tháng 4/2013
- Đối tượng nghiên cứu:
+

Mẫu đất

+

Mẫu cây


được biết từ thế kỷ XVIII bằng các thí nghiệm của Joseph Priestley, Antoine
Lavoissier, Karl Scheele và Jan Ingenhousz. Tuy nhiên, mãi đến những năm 1990
phương pháp này mới được nhắc đến như một loại công nghệ mới dùng đề xử lý môi
trường đất và nước bị ô nhiễm bởi các kim loại, các hợp chất hữu cơ, thuốc súng và
các chất phóng xạ.

14


Kỹ thuật này ngày càng phát triển nhờ tính hiệu quả, chi phí đầu tư thấp an toàn
và thân thiện với môi trường. Chiến lược mới trong giải quyết ô nhiễm đất do KLN
theo hướng sinh học bởi thực vật chiết tách (phytoextraction) hoặc tích lũy
(phytoaccumulation) với các loài thực vật siêu hấp thụ (hyperaccumulator) đã dẫn đến
phong trào quan tâm đến những loài thực vật có khả năng siêu hấp thụ (Haag-Kerner,
1999; McGrath et al.., 1993; Robinson et al, 1997). Thực vật có khả năng hấp thụ và di
chuyển kim loại từ đất và những phần bên trên mặt đất của cây, sau đó có thể thu
hoạch dễ dàng (Garbisu et al, 2001). Khi thực vật có khả năng hấp thụ vào rễ, rễ có thể
làm tránh chất ô nhiễm do xói mòn và thoái hóa, hoặc chúng có thể chuyển dạng hoạt
động hoặc rễ biến đổi sang dạng ổn định (Xinde-Cao et al, 2002; Krzaklewski et al,
Templeton et al, 2003). Thực vật có thể hấp thụ ô nhiễm từ đất và sự trao đổi trong cây
sẽ chuyển chúng thành những hợp chất dễ bay hơi.[9][17]
Thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các ion kim
loại trong môi trường. Trong thực tế, công nghệ xử lý ô nhiễm bằng thực vật có đặc
điểm cơ bản như: dễ trồng, có khả năng vận chuyển các chất ô nhiễm từ đất lên thân
nhanh, chống chịu được với nồng độ các chất ô nhiễm cao và cho sinh khối nhanh.
Tuy nhiên, hầu hết các loài thực vật có khả năng tích luỹ KLN cao là những loài phát
triển chậm và có sinh khối thấp, trong khi các thực vật cho sinh khối nhanh thường rất
nhạy cảm với môi trường có nồng độ kim loại cao. Tuy nhiên, vẫn có một số loài thực
vật không chỉ có khả năng sống được trong môi trường bị ô nhiễm bởi các kim loại
độc hại mà còn có khả năng hấp thụ và tích các kim loại này trong các bộ phận của


13.600 Zn

Ernst, 1968

Thlaspi caerulescens

10.300 Zn

Ernst, 1982

Thlaspi caerulescens

12.000 Cd

Mádico et al, 1992

Thlaspi rotundifolium

8.200 Pb

Reeves&Brooks, 1983

Minuartia verna

11.000 Pb

Ernst, 1974

Thlaspi geosingense


6.800 Al

Bech et al, 1997

Melastoma
malabathricum

10.000 Al

Watanabe et al, 1998

(Cardaminopsis halleri)

1.1.3 Các loại thực vật có khả năng hấp thụ kim loại
Theo tài liệu nghiên cứu có ít nhất 400 loài phân bố trong 45 họ thực vật được
biết là có khả năng hấp thụ kim loại. Các loài này là các loài thực vật thân thảo hoặc
thân gỗ, có khả năng tích luỹ và không có biểu hiện về mặt hình thái khi nồng độ kim
loại trong thân cao hơn hàng trăm lần so với các loài bình thường khác. Các loài thực
vật này thích nghi một cách đặc biệt với các điều kiện môi trường và khả năng tích luỹ
hàm lượng kim loại cao có thể góp phần ngăn cản các loài sâu bọ và sự nhiễm nấm.
KLN luôn được coi là độc chất hàng đầu đối với đời sống của động – thực vật.
Nhưng trong tự nhiên, có nhiều loại cây có khả năng hấp thụ và tích lũy các loại chất
độc này thậm chí với hàm lượng cao trong đất.
16


Các nhà khoa học thuộc ĐH Purdue, West Lafayette, Mỹ, đã tập chung nghiên
cứu và tìm ra những loài thực vật có khả năng thẩm tách và lưu giữ một lượng rất lớn
kim loại nặng trong thân, chúng được gọi là hyperaccumlators. Họ đã nghiên cứu hơn

loại nặng trong đất

Tên loài

Khả năng xử lý

Tác giả và năm công bố

Salix

KLN trong đất, nước

Greger và Landberg, 1999

Populus

Ni trong đất, nước và Punshon
nước ngầm
2003

và

Adriano,

Brassicanapus,B. Juncea, B. Chất phóng xạ, KLN, Se Brown, 1996 và Banuelos
nigra
trong đất
et al, 1997
Cannabis sativa


Zayed et al., 1998

1.2. Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về khả năng hấp thụ Cadimi trong
đất của thực vật
1.2.1 Nghiên cứu trong nước
Việc xử lý đất bị ô nhiễm do KLN bằng thực vật đang được các nhà khoa học ở
Việt Nam rất quan tâm. Hiện tại, cũng đã có rất nhiều những nghiên cứu khác nhau về
vấn đề này.
Điển hình là nghiên cứu của TS Diệp Thị Mỹ Hạnh về loài thực vật có tên là
thơm ổi (Lantana Camara L) có khả năng hấp thụ Cd trong đất để giải ô nhiễm. Tuy
nhiên theo cảnh báo của tổ chức bảo tồn thiên nhiên quốc tế IUCN thì đây là một loài
sinh vật lạ xâm lấn cực kỳ nguy hieemr nhất là trong lâm nghiệp, nên người ta hạn chế
sử dụng.[15]
18


Có thể kể đến một nghiên cứu của tác giả Võ Văn Minh – Võ Châu Tuấn thuộc
ĐHSP – ĐHQG HCM về loài cỏ Vetiver khá quen thuộc để khảo sát ảnh hưởng của
nồng độ Cd trong đất đến khả năng sinh trưởng và phát triển của nó.[11]
Một nghiên cứu về khả năng hấp phụ Cd và Pb trong đất ô nhiễm bằng vật liệu
có nguồn gốc tự nhiên của tác giả Nguyễn Thị Quỳnh Trang thuộc Khoa Môi Trường
– Trường ĐH KHTN.[13]
Vâng tất nhiên chúng ta cũng không thể không kể đến các biện pháp quản lý
bảo vệ môi trường và các giải pháp công nghệ khác. Mà trong đó sản xuất sạch hơn là
một giải pháp thông minh mà công ty pin – ắc quy Vĩnh Phúc đã quyết định lựa chọn
cho dây chuyền của mình và nâng cao sản lượng của công ty lên mức cao nhất từ trước
tới giờ.
1.2.2 Nghiên cứu ngoài nước
Nhiều công trình nghiên cứu ngoài ngoài nước cũng cho thấy các loài cây, các
loài thân thảo, cây cỏ dại và các loài bụi cây rậm, cả trên mặt đất và dưới nước đã

Đơn vị tính mg/kg đất khô
Đất nông
nghiệp

Đất lâm
nghiệp

Đất dân
sinh

Đất thương
mại

Đất công
nghiệp

1.Asen(As)

12

12

12

12

12

2.Cadimi(Cd)


200

300

Thông số

1.3.2. Ô nhiễm Cadimi tại các làng nghề và ảnh hưởng
Cadimi là nguyên tố rất độc. Khi trong không khí, đất, nước và thực phẩm bị ô
nhiễm Cd thì Cd sẽ theo chuỗi thức ăn đi vào cơ thể người gây tổn hại đối với thận và
xương ở liều lượng cao. Cadimi xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu qua thức ăn
từ thực vật, được trồng trên đất giàu Cd hoặc tưới bằng nước có nhiều Cd, hít thở bụi
Cd thường xuyên có thể làm hại phổi, vào trong phổi Cd sẽ thấm vào máu được phân
phối đi khắp nơi. Phần lớn Cd xâm nhập vào cơ thể con người được giữ lại ở thận và
đào thải. Phần còn lại được giữ còn 1 phần ít (khoảng 1%) vẫn giữ lại ở thận do Cd
liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận.
Việc nhiễm độc Cd là rất nguy hiểm, nhất là trẻ em đang ở giai đoạn phát triển.
Cd làm cho sự phát triển não bộ của trẻ em bị ảnh hưởng, Cd ức chế mọi hoạt động
của các enzim, không chỉ ở não mà còn các bộ phận tạo máu, nó là các tác nhân phá
hủy hồng cầu. Ngộ độc Cd có thể dẫn tới tử vong ở người và động vật.
Bệnh Itai-itai, một loại bệnh nghiêm trọng liên quan đến xương ở lưu vực sông
Jinzu tại Nhật Bản lần đầu tiên gợi ý rằng Cd có thể gây mất xương nghiêm trọng. Itaiitai là kết quả của việc ngộ độc Cd lâu dài do các sản phẩm phụ của quá trình khai thác
mỏ được thải xuống ở thượng nguồn sông Jinzu. Xương của các bệnh nhân này bị mất
khoáng chất ở mức cao. Những bệnh nhân này đều bị tổn hại thận, xương đau nhức trở
nên giòn dễ gãy.[5]
20


Trong những năm qua đời sống nông dân ở nhiều vùng nông thôn trong cả nước
đã được cải thiện rõ rệt. Một mặt do sản xuất nông nghiệp khá phát triển mặt khác là
do việc khôi phục và phát triển các làng nghề truyền thống. Việc duy trì và mở rộng

nghề nghiệp hay không. Với những người dân ở các làng nghề tái chế kim loại có bao
nhiêu hộ theo nghề “nấu nhôm, chì” thì có bấy nhiêu hộ đang “nấu” luôn cả đời họ
trong đó.[7]
21


1.3.3. Giới thiệu về cây rau Dệu

Hình 1.1: Hình ảnh về cây rau Dệu

a) Đặc tính sinh học của cây rau Dệu (Alternanthera philoxeroides)
Tên khoa học: Alternanthera philoxeroides
Tên khác: Rau Dệu, rau Diếc Bò
Họ: Rau Dền
Chi: Alternanthera
Phân bố: Toàn thế giới và khắp Việt Nam.Chúng mọc hoang ở các bãi sông bờ
ao, rộng cỏ, ven đường nơi ẩm và sáng từ vùng thấp tới vùng cao > 1000m
-

Là cây thảo mộc bò, có thân phân nhánh nhiều, thường có màu hồng tím.
Những cánh sát mặt đất có rễ ở các đốt. Lá mọc đối, hình mũi mác, nhọn hai
đầu dài 4-6 cm, rộng 1-2 cm, mép nguyên, phiến lá hơi nhám.

-

Rễ : có nhiều cẳn, mọc cạn

-

Bế quả: hình tim ngược hay dạng thấu kính, một hột nâu.

1.4. Các phương pháp nghiên cứu
-

Phương pháp thu thập và nghiên cứu tài liệu liên quan đến đề tài: Tìm hiểu về
mức độ nguy hiểm của Cd; đặc tính sinh học và khả năng hấp thụ Cd của cây
rau Dệu; khả năng xử lý KLN (Cd) trong đất bằng thực vật; tìm hiểu về các
làng nghề...

-

Phương pháp thực nghiệm: Trồng thực nghiệm cây rau Dệu trên đất có chứa Cd
và định lượng Cd trong đất. Xác định hàm lượng vết KLN (Cd) bằng phương
pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS với kỹ thuật ngọn lửa.

-

Phương pháp thống kê và xử lý số liệu.

23


CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM
2.1 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.1.1.Đối tượng nghiên cứu
-

Thực vật sử dụng để nghiên cứu là cây rau Dệu nước (Alternanthera
philoxeroides). Cây giống nghiên cứu được lấy tại: Thôn Phú Diễn – Xã Phú
Diễn – Huyện Từ Liêm – Tỉnh Hà Nội.


trong đất. Tuy nhiên hiện nay phương pháp sử dụng thực vật đang là phương pháp
được nhiều nhà khoa học quan tâm bởi hiệu quả cao, chi phí thực hiện thấp và lại rất
thân thiện với môi trường.
Phương pháp sinh học có ưu điểm rất lớn là: Đơn giản, dễ thực hiện, dễ áp
dụng, tốn ít kinh phí, đảm bảo về mặt môi trường, hiệu quả xử lý cao, dễ thích nghi
với sự biến động tải lượng ô nhiễm lớn và không sử dụng đến hóa chất.
b) Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và phân tích
- Lấy mẫu và bảo quản mẫu đất theo TCVN 7538-2 :2005.[2]
- Mẫu cây: Lấy mẫu và bảo quản theo: Võ Văn Minh, Võ Châu Tuấn. Ảnh
hưởng của nồng độ Chì trong đất đến khả năng sinh trưởng và hấp thụ Chì của Cỏ
Ventiver. Tạp chí Khoa Học và Công Nghệ số 23/2006, Đại học Đà Nẵng.[11]
24


- Xử lý mẫu: Thực hiện phương pháp khô ướt kết hợp theo: Giáo trình xử lý
mẫu – ThS Trịnh Thị Thủy. Giảng viên Khoa Môi Trường – Trường ĐH Tài Nguyên
và Môi Trường Hà Nội.[14]
- Phân tích hàm lượng Cd trong mẫu đất và cây theo phương pháp quang phổ
hấp thụ nguyên tử AAS kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa theo TCVN 6193:1996.
[3]
Quá trình xử lý, bảo quản và phân tích mẫu diễn ra tại: Phòng thí nghiệm Khoa
Môi Trường – Trường ĐH Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội.
2.2.Thực nghiệm
2.2.1.Mô hình thí nghiệm
Lấy đất làm thí nghiệm

Phân tích Cd trong đất ban đầu

Trồng và chăm sóc để cây phát triển trong
các thùng xốp