CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT BẰNG THỰC VẬT - HƯỚNG TIẾP CẬN VÀ TRIỂN VỌNG PHYTOREMEDIATION OF HEAVY METAL CONTAMINATED SOILS: APPROACHES AND PERSPECTIVES
Trang 1 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT BẰNG THỰC VẬT - HƯỚNG TIẾP CẬN VÀ TRIỂN VỌNG PHYTOREMEDIATION OF HEAVY METAL
CONTAMINATED SOILS: APPROACHES AND PERSPECTIVES VÕ VĂN MINH – VÕ CHÂU TUẤN Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Hiện nay, vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất đang diễn ra phổ biến ở nhiều nơi trên Thế giới Có rất nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng để xử lý kim loại nặng trong đất Tuy nhiên, gần đây phương pháp
sử dụng thực vật để xử lý kim loại nặng trong đất được các nhà khoa học quan tâm đặc biệt bởi chi phí đầu tư thấp, an toàn và thân thiện với môi trường Bài viết này tập trung giới thiệu các loại thực vật siêu hấp thụ kim loại nặng trong đất cũng như triển vọng của công nghệ xử lý môi trường mới này ABSTRACT Today, contamination of soil by heavy metal is occuring all over the world There are many methods to treat heavy metal in soils However, phytoremediation for heavy metal in soils has recently emerged as a cheap, safe and environmentally friendly
technique This paper focuses on metal hyperaccumulator plants and their potential use in this new technology 1 Giới thiệu Làm sạch đất ô nhiễm là một quá trình đòi hỏi công nghệ phức tạp
và vốn đầu tư cao Để xử lý đất ô nhiễm người ta thường sử dụng các phương pháp truyền thống như: rửa đất; cố định các chất ô nhiễm bằng hoá học hoặc vật lý; xử lý nhiệt; trao đổi ion, ôxi hoá hoặc khử các chất ô nhiễm; đào đất bị ô nhiễm để chuyển đi đến những nơi chôn lấp thích hợp, Hầu hết các phương pháp đó rất tốn kém về kinh phí, giới hạn về kỹ thuật và hạn chế về diện tích, Gần đây, nhờ những hiểu biết về cơ chế hấp thụ, chuyển hoá, chống chịu và loại bỏ kim loại nặng của một số loài thực vật, người ta đã bắt đầu chú ý đến khả năng sử dụng thực vật
để xử lý môi trường như
một công nghệ môi trường đặc biệt Khả năng làm sạch môi trường của thực vật đã 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 Tuy nhiên, trong khuôn khổ của bài viết này chúng tôi chỉ tập trung giới thiệu về khả năng xử lý các kim loại nặng trong đất bởi một số loài thực vật 2 Công nghệ xử lý kim loại nặng trong đất bằng thực vật thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các ion kim loại trong môi trường Hầu hết, các loài thực vật rất nhạy cảm với sự có mặt của các ion kim loại, thậm chí ở nồng độ rất thấp 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 khác nhau của chúng[1] Trong thực tế, công nghệ xử lý ô nhiễm bằng thực vật đòi hỏi phải đáp ứng một số điều kiện 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 [1,3,6] 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 Xử lý KLN trong đất bằng thực vật có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau phụ thuộc vào từng cơ chế loại bỏ các KLN như: - Phương pháp làm giảm nồng độ kim loại trong đất bằng cách trồng các loà 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 loài đáp ứng được điều kiện thứ nhất (bảng 1), nhưng không đáp ứng được điều kiện thứ hai Vì vậy, các loài có khả năng tích luỹ thấp nhưng cho sinh khối cao cũng rất cần thiết (bảng 2) Khi thu hoạch các loài thực vật này thì các chất ô nhiễm cũng được loại bỏ ra khỏi đất và các kim loại quý hiếm như Ni, Tl, 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
Trang 2thụ 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 Một số loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao [1] Tên loài Nồng
độ kim loại Tác giả và năm công bố tích luỹ trong thân (µg/g trọng lượng
khô) Arabidopsis halleri 13.600 Zn Ernst, 1968 (Cardaminopsis halleri) 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 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,
1998 Psychotria douarrei 47.500 Ni Baker et al., 1985 Miconia lutescens 6.800 Al Bech et al.,
1997 Melastoma malabathricum 10.000 Al Watanabe et al., 1998 Trong những năm gần đây, người ta quan tâm rất nhiều về công nghệ sử dụng thực vật để xử lý môi trường bởi nhiều lý do: diện tích đất bị ô nhiễm ngày càng tăng, các kiến thức khoa học về cơ chế, chức năng của sinh vật và hệ sinh thái, áp lực của cộng đồng, sự quan tâm về kinh tế và chính trị, Hai mươi năm trước đây, các nghiên cứu về lĩnh vực này còn rất ít, nhưng ngày nay, nhiều nhà khoa học đặc biệt là ở Mỹ và châu Âu đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu cơ bản và ứng dụng công nghệ này như một công nghệ mang tính chất thương mại Hạn chế của công nghệ này là ở chỗ không thể xem như một công nghệ xử lý tức thời và phổ biến ở mọi nơi Tuy nhiên, chiến lược phát triển các chương trình nghiên cứu cơ bản có thể cung cấp được các giải pháp xử lý đất một cách thân thiện với môi trường và bền vững Năm 1998, Cục môi trường Châu Âu (EEA) đánh giá hiệu quả kinh tế của các phương pháp xử lý KLN trong đất bằng phương pháp truyền thống và
phương pháp sử dụng thực vật tại 1.400.000 vị trí bị ô nhiễm ở Tây Âu, kết quả cho thấy chi phí trung bình của phương pháp truyền thống trên 1 hecta đất từ 0,27 đến 1,6 triệu USD, trong khi phương pháp sử dụng thực vật chi phí thấp hơn 10 đến 1000 lần [1] Bảng 2 Một số loài thực vật cho sinh khối nhanh có thể sử dụng để xử lý kim loại nặng trong đất [1] 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 và Adriano, nước ngầm 2003 Brassica napus, B Chất phóng xạ, KLN, Brown, 1996 và Juncea, B nigra Se trong đất Banuelos et al, 1997 Cannabis sativa Chất phóng xạ, Cd Ostwald, 2000 trong đất Helianthus Pb, Cd trong đất EPA, 2000 và Elkatib et al., 2001 Typha sp Mn, Cu, Se trong nước Horne, 2000 thải mỏ khoáng sản
Phragmites australis KLN trong chất thải mỏ Massacci et al., 2001 khoáng sản Glyceria fluitans KLN trong chất thải mỏ MacCabe và Otte, 2000 khoáng sản Lemna minor KLN trong nước Zayed et al., 1998 3 Các loài thực vật có khả năng hấp thụ kim loại Có ít nhất 400 loài phân bố trong 45 họ thực vật được biết là có khả năng hấp thụ kim loại [2, 3, 6] 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 [1] Có nhiều giải thuyết đã được đưa ra để giải thích cơ chế và triển vọng của loại công nghệ này 3.1 Giả thuyết
sự hình thành phức hợp: cơ chế loại bỏ các kim loại độc của các loài thực vật bằng cách hình thành một phức hợp Phức hợp này có thể là chất hoà tan, chất không độc hoặc là phức hợp hữu
cơ - kim loại được chuyển đến các bộ phận của tế bào có các hoạt động trao đổi chất thấp (thành
tế bào, không bào), ở đây chúng được tích luỹ ở dạng các hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ bền vững [1,4]
3.2 Giả thuyết về sự lắng đọng: các loài thực vật tách kim loại ra khỏi đất, tích luỹ trong các
bộ phận của cây, sau đó được loại bỏ qua lá khô, rữa trôi qua biểu bì hoặc bị đốt cháy 3.3 Giả
Trang 3thuyết hấp thụ thụ động: sự tích luỹ kim loại là một sản phẩm phụ của cơ chế thích nghi đối với điều kiện bất lợi của đất (ví dụ như cơ chế hấp thụ Ni trong loại đất serpentin) 3.4 Sự tích luỹ kim loại là cơ chế chống lại các điều kiện stress vô sinh hoặc hữu sinh: hiệu lực của kim loại chống lại các loài vi khuẩn, nấm ký sinh và các loài sinh vật ăn lá đã được nghiên cứu [1,3,4] Ngày nay, sự thích nghi của các loài thực vật có khả năng hấp thụ kim loại nặng chưa được làm sáng tỏ bởi có rất nhiều yếu tố phức hợp tác động lẫn nhau Tích luỹ kim loại là một mô hình cụ thể của sự hấp thụ dinh dưỡng khoáng ở thực vật Có 17 nguyên tố được biết là cần thiết cho tất
cả các loài thực vật bậc cao (C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Cl và Ni) Các nguyên tố đa lượng cần thiết cho các loài thực vật ở nồng độ cao, trong khi các nguyên tố vi lượng chỉ cần đòi hỏi ở nồng độ rất thấp Các loài thực vật được sử dụng để xử lý môi trường bao gồm các loài có khả năng hấp thụ được các kim loại dạng vết cần thiết như Cu, Mn, Zn và Ni hoặc không cần thiết như Cd, Pb, Hg, Se, Al, As với hàm lượng lớn, trong khi đối với các loài thực vật khác ở các nồng độ này là cực kỳ độc hại [1,5,6] 4 Các hướng tiếp cận trong việc sử dụng thực vật xử lý môi trường Như phần trên đã giới thiệu, để thương mại hoá công nghệ xử lý môi trường bằng thực vật, cần phải tìm kiếm các loài thực vật có khả năng cho sinh khối nhanh
và tích luỹ nồng độ kim loại cao trong các cơ quan và dễ dàng thu hoạch Có hai hướng tiếp cận chủ yếu trong việc sử dụng thực vật để xử lý môi trường: • Nhập nội và nhân giống các loài có khả năng siêu hấp thụ kim loại (hyperaccumulator) • Ứng dụng kỹ thuật di truyền để phát triển các loài thực vật cho sinh khối nhanh và cải tiến khả năng hấp thụ, chuyển hoá, chống chịu tốt đối với các điều kiện môi trường [1] Hướng tiếp cận thứ nhất, phát triển chủ yếu ở Mỹ bởi nhóm nghiên cứu đứng đầu là Chaney, bao gồm các bước cơ bản như: chọn các loài thực vật,, thu thập hạt hoang dại và thử nghiệm khả năng xử lý môi trường, nhân giống, cải tiến điều kiện trồng và tiến hành áp dụng đại trà Hiệu quả của hệ thống này đã được công bố trong việc xử lý Co và Ni Tuy nhiên, tác giả cho rằng các loài thực vật tự nhiên là không đủ tạo ra các sản phẩm mang tích chất thương mại Điều này, cũng nói lên rằng, công nghệ sinh học sẽ là triển vọng rất lớn trong việc dung hợp 2 đặc tính cơ bản là khả năng siêu hấp thụ và tăng sinh khối
Chương trình nghiên cứu của cộng đồng châu Âu bao gồm 2 dự án đối với thực vật chuyển gen phục vụ cho hướng này đã được tiến hành Dự án thứ nhất là chuyển gen có khả năng siêu hấp thụ kim loại ở cây Thlaspi caerulescens vào cây Thuốc lá và cây Mù tạc là những loài cho sinh khối nhanh Trong khi đó dự án thứ hai tập trung cải tiến khả năng chống chịu và hấp thụ kim loại Đến nay, kết quả nghiên cứu thành công nhất là sử dụng gen merA9 của vi khuẩn chuyển vào cây Arabidopsi để xử lý Hg (II) [1] Tuy nhiên, có một số rào cản nhất định của hướng tiếp cận thực vật chuyển gen ở một số nước về mặt pháp lý, xã hội và sinh thái Triển vọng của thực vật chuyển gen trong việc làm sạch các vùng ô nhiễm có lẽ sẽ làm thay đổi một số quan điểm xã hội đối nghịch Dù sao thì các nghiên cứu trong tương lai cần phải không chỉ chú tâm đến phương pháp tạo ra những thực vật hữu hiệu cho xử lý môi trường mà còn phải sàng lọc những tác động tiềm ẩn của thực vật chuyển gen đối với môi trường 5 Kết luận Công nghệ xử
lý môi trường bằng thực vật là một công nghệ mới và hấp dẫn được đề cập trong những năm gần đây Kỹ thuật này được cho biết là có một triển vọng đặc biệt trong việc làm sạch kim loại trong đất, ít nhất là dưới điều kiện cụ thể nào đó và được sử dụng trong hệ thống quản lý thích hợp Sự phát triển của kỹ thuật di truyền và sinh học phân tử là rất cần thiết cho loại công nghệ này Tuy nhiên, sự phát triển của công nghệ hấp dẫn này sẽ không thể có tính khả thi nếu không có sự đóng góp vô giá của các nhóm nghiên cứu nhỏ lẽ Hơn 30 năm qua, các nhà khoa học đã có nhiều nghiên cứu đóng góp quan trọng về khả năng đặc biệt của thực vật trong xử lý môi trường
Trang 4Tuy nhiên, nghiên cứu điều tra về lĩnh vực này vẫn luôn cần thiết và phải được hưởng ứng để bảo tồn nguồn tài nguyên di truyền tự nhiên to lớn, quý giá ở các môi trường bị ô nhiễm kim loại
và nâng cao kiến thức của chúng ta về cơ chế thích nghi tự nhiên của các loài siêu tích luỹ kim loại.
MỤC LỤC Phần I: Mở đầu 2 Phần II: Nội dung 3 Chương 1: Các khái niệm và định nghĩa cơ bản về môi trường đất 3 I Môi trường đất 3 II Ô nhiễm môi trường đất 3 Chương 2: Các biện pháp xử lý kim loại nặng trong đất 4 I Xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất bằng thực vật 4 1 Những giả thiết giải thích cơ chế và triển vọng của loại công nghệ xử lý KLN bằng thực vật 4 2.Xử lý KLN trong đất bằng
Cỏ Vetiver 4 2.1 Đặc điểm hình thái 4 2.2 Đặc điểm sinh lý 5 2.3 Đặc điểm sinh thái 6 2.4 Khả năng thích nghi của cỏ Vetiver với các điều kiện đất xấu 8 2.5
Phương pháp trồng cỏ Vetiver trong xử lý đất bị nhiễm KLN 11 2.6 Một số hình ảnh cỏ Vetiver ở Việt Nam 16 3 Xử lý KLN trong đất bằng các loài thực vật khác
19 3.1 Cây thơm ổi 19 3.2 Cây cải xoong 19 3.3 Cây dương xỉ 20 II Xử lý kim loại nặng trong bùn thải bằng giải pháp “ổn định hóa rắn kết hợp với phụ gia
HSOB” 20 Phần III: Kết luận 22 Tài Liệu Tham Khảo
……… 23 PHẦN I:
MỞ ĐẦU
Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, càng ngày càng có nhiều nhà máy, khu công nghiệp tập trung được xây dựng và đưa vào hoạt động tạo ra một khối lượng sản phẩm công nghiệp chiếm tỉ trọng cao trong toàn bộ sản phẩm của nền kinh tế quốc dân Bên cạnh đó sản xuất công nghiệp đã gây nên nhiều ảnh hưởng xấu đến môi trường Đặt biệt là môi trường đất Xử lý ô nhiễm môi trường đất luôn là vấn đề làm đau đầu các nhà quản lý môi trường Việc chọn công nghệ
xử lý như thế nào để đạt hiệu quả cao, không gây nên những hậu quả xấu về môi trường trong tương lai và ít tốn kém chi phí luôn là nỗi bức xúc của các ngành chức năng.Và xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất là 1 vấn đề đang được quan
Trang 5tâm rất nhiều Gần đây, nhờ những hiểu biết về cơ chế hấp thụ, chuyển hoá, chống chịu và loại bỏ kim loại nặng của một số loài thực vật, người ta đã bắt đầu chú ý đến khả năng sử dụng thực vật để xử lý môi trường như một công nghệ môi trường đặc biệt Tiểu luận này được nghiên cứu dựa trên những tài liệu về vấn đề xử lý kim loại nặng trong đất, với mục đích thông tin cho các bạn hiểu rõ về Trong quá trình làm tiểu luận sẽ không tránh khỏi những sai sót Mong nhận được những đóng góp quí báu của giảng viên và các bạn Xin chân thành cảm ơn! PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN VỂ MÔI TRƯỜNG ĐẤT MÔI TRƯỜNG ĐẤT: Theo V.V Đacutraev “ Đất là vật thể tự nhiên được hình thành qua thời gian dài do kết quả tác động tổng hợp của 5 yếu tố: đá mẹ, sinh vật, khí hậu, địa hình và thời gian” Hoặc “ Đất là lớp tơi xốp trên bề mặt trái đất được hình thành bởi 5 yếu tố: đá mẹ, sinh vật, khí hậu, địa hình và thời gian Sau này người ta còn bổ sung thêm tác động của con người” Hoặc “ Đất là tầng mặt tơi xốp của vỏ trái đất có khả năng tạo ra sản phẩm của cây” thành phần tạo ra sản phẩm của cây chính là độ phì nhiêu”…
Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐẤT : Khác với ô nhiễm đất và không khí thì ở ô nhiễm đất thì chúng ta khó có thể dùng cảm quan như nhìn, ngửi để nhận biết là môi trường đã bị ô nhiễm Mặc khác, các chất gọi là chất ô nhiễm MTĐ cũng có 2 mặt củ nó: ở mức độ thấp là chất dinh dưỡng, thậm chí rất cần thiết như Bo, Mo, nhưng khi vượt quá mức giới hạn cho trước đối với một loại cây, con nào đó, nó lại trở nên nhiễm và gây độc Định nghĩa: Ô nhiễm môi trường đất là sự thay đổi về thành phần các tính chất vật lý, hóa, sinh của đất vượt quá mức bình thường, sự thay đổi này đã làm thay đổi tính chất của đất không còn phù hợp với mục đích sử dụng
CHƯƠNG II: CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT XỬ
LÝ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT BẰNG THỰC VẬT:
1 Những giả thiết giải thích cơ chế và triển vọng của loại công nghệ xử lý KLN bằng thực vật:
1.1 Giả thuyết sự hình thành phức hợp: cơ chế loại bỏ các kim loại độc của các loài thực vật bằng cách hình thành một phức hợp Phức hợp này có thể là chất hoà tan, chất không độc hoặc là phức hợp hữu cơ - kim loại được chuyển đến các bộ
Trang 6phận của tế bào có các hoạt động trao đổi chất thấp (thành tế bào, không bào), ở đây chúng được tích luỹ ở dạng các hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ bền vững
1.2.Giả thuyết về sự lắng đọng: các loài thực vật tách kim loại ra khỏi đất, tích luỹ trong các bộ phận của cây, sau đó được loại bỏ qua lá khô, rữa trôi qua biểu bì hoặc bị đốt cháy
1.3 Giả thuyết hấp thụ thụ động: sự tích luỹ kim loại là một sản phẩm phụ của cơ chế thích nghi đối với điều kiện bất lợi của đất (ví dụ như cơ chế hấp thụ Ni trong loại đất serpentin)
1.4 Sự tích luỹ kim loại là cơ chế chống lại các điều kiện stress vô sinh hoặc hữu sinh: hiệu lực của kim loại chống lại các loài vi khuẩn, nấm ký sinh và các loài sinh vật ăn lá đã được nghiên cứu Ngày nay, sự thích nghi của các loài thực vật có khả năng hấp thụ kim loại nặng chưa được làm sáng tỏ bởi có rất nhiều yếu tố phức hợp tác động lẫn nhau Tích luỹ kim loại là một mô hình cụ thể của sự hấp thụ dinh dưỡng khoáng ở thực vật Có 17 nguyên tố được biết là cần thiết cho tất cả các loài thực vật bậc cao (C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Cl và Ni) Các nguyên tố đa lượng cần thiết cho các loài thực vật ở nồng độ cao, trong khi các nguyên tố vi lượng chỉ cần đòi hỏi ở nồng độ rất thấp Các loài thực vật được sử dụng để xử lý môi trường bao gồm các loài có khả năng hấp thụ được các kim loại dạng vết cần thiết như Cu, Mn, Zn và Ni hoặc không cần thiết như Cd, Pb, Hg, Se,
Al, As với hàm lượng lớn, trong khi đối với các loài thực vật khác ở các nồng độ này là cực kỳ độc hại
2.Xử lý KLN trong đất bằng Cỏ Vetiver: Cỏ vetiver có khả năng hấp thu hầu hết kim loại nặng: As, Cd, Hg, Pb, Ni, Cu, Cr…
Đặc điểm hình thái :
• Cỏ Vetiver có bộ rễ đồ sộ, rất phát triển, mọc rất nhanh và ăn rất sâu, trong 12 tháng đã có thể ăn sâu tới 3,6m trên đất tốt
• Do có bộ rễ ăn sâu nên cỏ Vetiver chịu hạn rất khỏe, có thể hút độ ẩm từ tầng đất sâu bên dưới, và xuyên qua các lớp đất bị lèn chặt, qua đó giảm bớt lượng nước thải thấm xuống quá sâu
Trang 7• Phần lớn các sợi rễ trong bộ rễ khổng lồ của nó lại rất nhỏ và mịn, đường kính trung bình chỉ khoảng 0,5-1,0mm (Cheng et al., 2003), tạo nên một bầu rễ rất lớn, rất thuận lợi cho sự phát triển của vi khuẩn và nấm, là điều kiện cần thiết để hấp thụ và phân hủy các chất gây ô nhiễm như nitơ v.v
• Thân cỏ mọc thẳng đứng, rất cứng, có thể đạt tới 3m chiều cao, nếu trồng dày thì chúng tạo thành hàng rào sống, kín nhưng vẫn thoáng, khiến nước chảy chậm lại
và hoạt động như một màng lọc, giữ lại bùn đất Ảnh 1: Bộ rễ và thân lá cực kỳ ấn tượng của cỏ Vetiver, tạo thành hàng rào chắn rất tốt
2.2 Đặc điểm sinh lý
• Cỏ Vetiver có thể thích nghi với đất có độ chua, độ mặn, độ phèn cao, có hàm lượng Na và Mg cao
• Cỏ Vetiver có thể thích nghi với đất và nước có hàm lượng Al, Mn cao và những kim loại nặng như As, Cd, Cr, Ni, Pb, Hg, Se và Zn
• Cỏ Vetiver có thể hấp thụ một lượng lớn N và P hòa tan trong nước thải (Hình 1)
• Cỏ Vetiver có thể thích nghi với đất có hàm lượng chất dinh dưỡng cao (Hình 2)
• Cỏ Vetiver có thể chịu nồng độ thuốc trừ sâu, thuốc trừ cỏ cao
• Cỏ Vetiver có thể phân hủy một số hợp chất hữu cơ liên quan với thuốc trừ sâu, thuốc trừ cỏ
• Cỏ Vetiver có khả năng phục hồi rất nhanh sau khi bị ảnh hưởng của hạn hán, giá lạnh, cháy, nhiễm mặn và những điều kiện bất thuận khác sau khi những điều kiện này kết thúc
Hình 1: Khả năng hấp thụ N và P của cỏ Vetiver rất cao so với các cây cỏ khác Hình 2: Khả năng hấp thụ và chịu được nồng độ N và P cao
2.3 Đặc điểm sinh thái Là giống cỏ điển hình của miền nhiệt đới, mặc dù có những khả năng độc đáo nêu trên, cỏ Vetiver không chịu được bóng râm Bóng râm làm giảm khả năng sinh trưởng và phát triển của cỏ, thậm chí có thể làm cho nó lụi đi
Vì vậy, tốt nhất là nên trồng cỏ Vetiver ở nơi đất trống, không bị các loài cây cỏ khác che phủ, thậm chí khi mới trồng có thể cần phải trừ cỏ dại Khi trồng ở những nơi nền đất không ổn định, dễ bị sạt lở, xói mòn, cỏ Vetiver trước hết giúp hạn chế được sạt lở, xói mòn, tiến tới ổn định nền đất (đặc biệt là nơi đất dốc), tiếp đó giúp
Trang 8cải thiện điều kiện môi trường, vi khí hậu, để sau đó có thể trồng được những loài cây khác mà ta muốn Với những đặc điểm như vậy, có thể coi cỏ Vetiver như là giống cây tiên phong ở những vùng đất xấu
Ảnh 2: Cỏ Vetiver chịu cháy rất tốt, chỉ hai tháng sau, khi có mưa đã phục hồi trở lại
Ảnh 3: Cỏ Vetiver trồng trên cát ven biển Quảng Bình (trái) và đất chua phèn Gò Công (phải)
Ảnh 4: Cỏ Vetiver trên đất chua phèn nặng ở Tân An (trái) và đất kiềm nặng ở vùng khô nóng Ninh Thuận (phải)
2.4 Khả năng thích nghi của cỏ Vetiver với các điều kiện đất xấu:
2.4.1 Chịu được đất chua, phèn và hàm lượng Mangan cao Kết quả nghiên cứu cho thấy, nếu được bón phân đạm và lân, cỏ Vetiver không hề bị ảnh hưởng ngay
cả trong môi trường đất có độ chua rất cao (pH = 3,8) và độ phèn rất cao (68%), nhưng cỏ Vetiver sẽ chết ở nồng độ phèn 90% và độ pH của đất bằng 2,0 Bởi vậy, ngưỡng chịu phèn của cỏ Vetiver là khoảng 68-90% Thử nghiệm trên đồng ruộng
đã khẳng định rằng, cỏ Vetiver vẫn sinh trưởng và phát triển bình thường ở độ pH của đất bằng 3,0 và độ phèn khoảng 83- 87%, tức là rất cao so với nhiều giống cây khác (dưới 30%) Ngoài ra, cỏ Vetiver vẫn sinh trưởng, phát triển bình thường ở đất nhiễm Mn với hàm lượng có thể thu hồi được đến 578mg/kg, độ pH của đất 3,3
và hàm lượng Mn trong cỏ tới 890 mg/kg Vì vậy, cỏ Vetiver đã được sử dụng rất hiệu quả để phòng chống xói mòn ở nơi đất chua, phèn với độ pH khoảng 3,5 và độ
pH oxi hóa thấp tới 2,8 (Truong and Baker, 1998) (Ảnh 7, 8) Ảnh 5: Cỏ Vetiver chịu đựng được độ pH=3,8;Al bão hòa 68%-87% trong đất Ảnh 6: Ở độ pH=3,3
và hàm lượng Mn cực kỳ cao, tới 578mg/kg, cỏ Vetiver vẫn sinh trưởng và phát triển tốt
2.4.2 Chịu được đất mặn có hàm lượng Natri cao Cỏ Vetiver chịu được ngưỡng mặn Ecse=8dS/m, cao hơn so với các giống cây trồng và cỏ chịu mặn khác ở
Ôxtralia như cỏ Bermuda (Cynodon dactylon), ngưỡng chịu mặn 6,9dS/m; cỏ Rhodes (Chloris guyana), ngưỡng chịu mặn 7,0dS/m; cỏ Wheat (Thynopyron elongatam), ngưỡng chịu mặn 7,5dS/m và lúa mạch (Hordeum vulgare), ngưỡng chịu mặn 7,7dS/m Nếu được bón phân đạm và lân phù hợp, cỏ Vetiver có thể sinh
Trang 9trưởng, phát triển bình thường trên đất thải chứa nhiều sét Bentônit Natri với hàm lượng Na trao đổi lên tới 48%, trên đất phủ ở các mỏ than với hàm lượng Na trao đổi tới 33%, chưa kể đất này còn chứa một hàm lượng Mg rất cao (2.400mg/kg) so với Ca (1.200mg/kg) (Trương, 2004) Ảnh 7: Cỏ Vetiver thích nghi rất tốt với đất
có độ mặn cao
2.4.3 Khả năng thích nghi với kim loại nặng
Bảng 2 dưới đây cho thấy cỏ Vetiver có khả năng thích nghi rất cao đối với As,
Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Se và Zn
Bảng 2: So sánh ngưỡng chịu kim loại nặng ở cỏ Vetiver và các cây cỏ khác Kim loại nặng Ngưỡng chịu trong đất (mg/kg) Ngưỡng chịu trong cây cỏ khác (mg/kg)
Cở vertiver Cây cỏ khác Cỏ vertiver Cây cỏ khác Acsen (As) 100-250 2.0 272
1-10 Cadmi (Cd) 20-60 1.5 45-48 5-20 Đồng (Cu) 50-1-100 - 13-15 15 Crôm (Cr)
200-600 - 5-18 0.02-0.2 Chì (Pb) >1500 - >78 - Thủy ngân (Hg) >6 - >0.12 - Niken (Ni) 100 7-10 347 10-30 Selen (Se) >74 2-14 >11 - Kẽm (Zn) >750 - 880 –
2.5 Phương pháp trồng cỏ Vetiver trong xử lý đất bị nhiễm KLN:
2 5.1 Nhân giống: Có 4 phương pháp thường được dùng để nhân giống cỏ
Vetiver: • Tách khóm đã trưởng thành thành nhiều cây để trồng rễ trần
• Nhân giống từ các bộ phận của cây mẹ
• Trồng bằng chồi hoặc nuôi cấy chồi trong ống nghiệm để có số lượng lớn cây giống
• Nuôi cấy mô từ một phần của cây mẹ để nhân được nhiều cây giống
2.5.1.1.Tách khóm trồng rễ trần:
♣ Bước 1: Tách khóm cỏ mẹ một cách cẩn thận, nhẹ nhàng thành từng dảnh nhỏ, mỗi dảnh có 2-3 cây cỏ Cắt bỏ phần thân lá bên trên, chỉ để lại một đoạn khoảng 15cm, cắt bớt các đoạn rễ thừa, tránh làm tổn thương phần cổ rễ (Hình 1)
Hình 3: Tách khóm cỏ Vetiver
♣ Bước 2: Trước khi trồng, nếu có thể nên nhúng các dảnh cỏ trên vào hoócmôn, vào phân chuồng hoai hoặc đất bùn pha sền sệt để giữ ẩm và kích thích ra rễ Cỏ
Trang 10giống chưa trồng ngay có thể đặt ở vũng nước nông dưới ánh nắng mặt trời để đảm bảo tỷ lệ sống cao trước khi trồng ra diện rộng Ảnh 8: Tách khóm (trái), nhúng bùn hoặc phân chuồng chuẩn bị trồng (phải)
2.5.1.2 Nhân giống từ các bộ phận của cây mẹ
Có 3 bộ phận của cây cỏ Vetiver trưởng thành có thể dùng để nhân giống là
• Dảnh cỏ
• Cổ rễ hoặc gốc cây
• Hom
Thành phố Hồ Chí Minh đã nhân giống cỏ Vetiver theo 4 bước sau:
• Chuẩn bị hom giống
• Phun dung dịch bèo tây 10%
• Phủ kín hom giống bằng túi chất dẻo, sau 24 giờ thì bỏ túi chất dẻo ra
• Đem hom trồng trên luống đã bón phân chuồng
♣ Bước 1: Chuẩn bị giống Ảnh 9: Dảnh cỏ Vetiver non (trái) và già (phải) sẵn sàng mang trồng Ảnh 10: Cổ rễ hoặc gốc (trái) và hom cỏ Vetiver (phải) sẵn sàng mang trồng
♣ Bước 2: Phun dung dịch bèo tây 10% Dung dịch bèo tây có chứa rất nhiều hoócmôn và các chất kích thích sinh trưởng khác như axit gibberellic, các hợp chất Indol-Axetic (IAA):
• Bèo tây lấy từ ao, hồ, sông, ngòi về;
• Cho vào những túi nilon kín có dung tích 20lít;
• Khoảng 1 tháng thì bèo tây hoàn toàn hoai mục;
• Gạn bỏ phần chất rắn, chỉ giữ lại phần nước;
• Cất giữ để dùng dần Ảnh 11: Phun dung dịch bèo tây (10%) cho cỏ Vetiver giống