THỰC VẬT CẢI TẠO MÔI TRƯỜNG doc

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

SINH LÝ THỰC VẬT

ĐỀ TÀI

THỰC VẬT CẢI TẠO

MÔI TRƯỜNG

SINH VIÊN THỰC HIỆN

1 LÊ HOÀNG UYÊN THẢO MSSV:0707007

2 PHẠM TRẦN TRUNG HIẾU 0707013

3 PHẠM THỊ THU NGỌC 0707043

4 HOÀNG THỊ THU HIỀN 0707072

5 LÊ THỊ THU HÀ 0707093 6.TRẦN NHẬT KỲ 0707422

7 NGUYỄN THỊ PHƯƠNG NGUYỆT 0707429

8 LÊ QUANG HIỆP 0707431

Môi trường là vấn đề đã và đang thu hút sự

quan tâm của toàn nhân loại.Trong mấy chục năm trở lại đây, do sự phát triển của khoa học – kĩ thuật, sự gia tăng dân số quá nhanh và quá trình đô thị hóa phát triển mạnh mẽ, đã làm

cho cường độ khai thác và sử dụng các nguồn tài nguyên và môi trường ngày càng to lớn.bo

Kết quả là, nhiều nguồn tài nguyên đã bị cạn kiệt, nhiều hệ sinh thái bị phá hủy,

nhiều cân bằng trong tự nhiên bị rối loạn

và môi trường sống của chúng ta đang lâm vào tình trạng khủng hoảng với quy mô

toàn cầu

Có các dạng ô nhiễm chính:

- Ô nhiễm môi trường đất

- Ô nhiễm môi trường nước

- Ô nhiễm môi trường không khí

I Ô nhiễm đất

Xảy ra khi đất bị nhiễm các chất hóa học độc hại (hàm lượng vượt quá giới hạn thông

thường)do các hoạt động chủ động của con

người như khai thác khoáng sản , sản xuất công nghiệp, sử dụng phân bón hóa học hoặc thuốc trừ sâu quá nhiều, hoặc do bị rò rỉ từ các

thùng chứa ngầm Phổ biến nhất trong các loại chất ô nhiễm đất là hydrocacbon ,

kim loại nặng , thuốc diệt cỏ , thuốc trừ sâu …

• Ô nhiễm môi trường đất là hậu quả

các hoạt động của con người làm thay đổi các nhân tố sinh thái vượt qua những giới hạn sinh thái của các quần xã sống trong đất

• Môi trường đất là nơi trú ngụ của con người và hầu hết các sinh vật cạn, là nền móng cho các công trình xây dựng dân

dụng, công nghiệp và văn hóa của con

người

Đất là một nguồn tài nguyên quý giá, con người sử dụng tài nguyên đất vào hoạt

động sản xuất nông nghiệp để đảm bảo

nguồn cung cấp lương thực thực phẩm

cho con người

Nhưng với nhịp độ gia tăng dân số và tốc

độ phát triển công nghiệp và hoạt động

đô thị hoá như hiện nay thì diện tích đất canh tác ngày càng bị thu hẹp, chất lượng đất ngày càng bị suy thoái, diện tích đất bình quân đầu người Riêng chỉ với ở

Việt Nam, thực tế suy thoái tài nguyên

đất là rất đáng lo ngại và nghiêm trọng

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 nhưng đặc biệt

là về khả năng xử lý các kim loại nặng

trong đất bởi một số loài thực vật

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

Trong những năm gần đây, người ta quan tâm rất nhiều về công nghệ sử dụng thực vật để xử lý môi trường Theo tài liệu

nghiên cứu, thế giới có ít nhất 400 loài

thuộc 45 họ thực vật có khả năng hấp thụ kim loại Các loài này là 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

Thực vật có nhiều cách phản ứng khác

nhau đối với sự có mặt của các ion kim

loại trong môi trường Có nhiều giả

thuyết đã được đưa ra để giải thích cơ chế vận chuyển, hấp thụ và loại bỏ kim loại

nặng trong thực vật, chẳng hạn chúng

hình thành một phức hợp tách kim loại ra khỏi đất, tích luỹ trong các bộ phận của

cây, sau đó được loại bỏ qua lá khô, rửa trôi qua biểu bì, bị đốt cháy hoặc đơn

thuần là phản ứng tự nhiên của cơ thể

thực vật

Hay sử dụng thực vật để cố định kim loại trong đất hoặc bùn bởi sự hấp thụ 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

Một số loại thực vật có khả năng cải tạo môi trường:

– Cỏ Vetiveri

– Cây mù tạt

– Cây thơm ổi

– Bèo tây và rau muống…

1.Cỏ Vetiver

• Là loài thực vật gần đây được quan tâm

nghiên cứu và áp dụng để chống xói lở

đất Chúng có bộ rễ đồ sộ và phát triển rất nhanh Trong điều kiện thuận lợi, ngay

năm đầu tiên rễ của chúng có thể ăn sâu tới 3- 4m

• Nhờ đó nó có khả năng chịu hạn, có thể hút ẩm từ độ sâu bên dưới xuyên qua các lớp đất bị lèn chặt, qua đó giảm bớt lượng nước thải thấm xuống đất và phân hủy

các chất gây ô nhiễm Loại cỏ này có khả năng hấp thụ một lượng lớn nhôm,

mangan, cadimi, niken, thủy ngân, kẽm…

có trong nước bị ô nhiễm

• Trong khi đa số các loài cây đều có cơ

chế đào thải chất độc ra ngoài nhưng với

cỏ Vertiver thì khi vào đến rễ, kim loại đồng chuyển thành dạng khó tan và được lưu giữ lại một phần, phần còn lại di

chuyển đến cổ rễ

• Rễ và cổ rễ có khả năng tích lũy đồng,

chống lại sự vận chuyển đồng đến các bộ phận khác của cây Điều này cũng chứng

tỏ rễ là phần hấp thu nhiều kim loại nặngnhất trong các bộ phận của cây cỏ

Vetiver

2.Cây Thơm Ổ i

• Khoảng cuối tháng 12-2000, Sở Khoa

học - công nghệ TP.HCM thực hiện một công việc cụ thể là khảo sát một số loài thực vật có khả năng tích lũy chì (Pb) và cadmium (Cd) từ môi trường đất

• Chì rất phổ biến trong môi trường sống

do các hoạt động công nghiệp như làm

kính, in ấn, công nghiệp sơn Đây là chất

có độc tính, tác động mạnh nhất lên hệ

thần kinh trẻ em, tác động lên thai nhi,

gây sinh non, rối loạn tiêu hóa Khi nồng

độ chì trong máu lên đến 100-120 µg/dl (ở người lớn) và 80-100 µg/dl (ở trẻ em), chì sẽ gây chết người

• Thơm ổi phát triển khá nhanh, dễ trồng, chăm sóc đơn giản Để chứng minh khả năng “ăn” chì và cadmium của thơm ổi, nhóm nghiên cứu bố trí hàng loạt thí

nghiệm Công việc đầu tiên là tạo môi trường ô nhiễm bằng cách cho chì vào các chậu đất, rồi trồng cây thơm ổi vào môi trường ô nhiễm này

• Nồng độ chất gây ô nhiễm cứ tăng dần

theo thời gian nhằm thử thách khả năng chịu đựng của thơm ổi và theo dõi hàm

lượng chì mà cây này hút được

• Sau 105 ngày thí nghiệm, nhóm nghiên

cứu kết luận rằng khả năng hấp thu chì

cao hơn 506 ppm (trong điều kiện môi

trường ô nhiễm chì ở nồng độ 1.000 ppm)

so với cây sống trong điều kiện bình

thường và 1.037 ppm (trong điều kiện

môi trường nhiễm chì 2.000 ppm)

• Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy cây

thơm ổi hấp thu chì rất nhanh: trong điều kiện môi trường chứa 1.000 ppm chì, sau

24 giờ (kể từ thời điểm tăng đột ngột

nồng độ chì) rễ cây thơm ổi đã tích lũy

một lượng chì hơn 470 lần so với cây đối chứng (sống trong điều kiện môi trường bình thường); trong môi trường chứa

2.000 ppm chì thì rễ thơm ổi tích lũy một lượng chì hơn 969 lần so với cây đối

chứng; trong môi trường chứa 4.000 ppm chì, rễ thơm ổi tích lũy một lượng chì hơn 4.908 lần so với cây đối chứng

• Theo tính toán cây thơm ổi có khả năng tích lũy chì cao hơn 1% so với trọng

lượng khô của rễ và bộ phận rễ cây được xem là “kho” chứa chì Tương tự, đối với chất cadmium, cây thơm ổi cũng có khả năng hấp thu chất này rất tốt

Cây thơm ổi trồng trong điều kiện ô nhiễm

chì 4.000 ppm

3.Cây Mù Tạt

• Cây mù tạt Ấn Độ chuyển gen đã hút

sạch lượng selen dư thừa trên một cánh đồng tại California Đây là cuộc thử

nghiệm đầu tiên trên thực địa đối với một loại cây chuyển gen chống ô nhiễm.

• Selen là một nguyên tố hoá học, gây độc đối với thực vật nếu hàm lượng của

chúng quá cao trong đất Đất canh tác tại một số vùng ở bang California được tưới tiêu mạnh và nước hoà tan selen trong đá phiến sét Khi nước bốc hơi trên mặt đất, selen tích tụ ngày càng nhiều

• Cây mù tạt Ấn Độ (Brassica juncea) có

khả năng kháng và hấp thụ selen qua rễ Nhóm nghiên cứu do nhà sinh học

Norman Terry thuộc ĐH California đứng đầu đã thúc đẩy khả năng trên của mù tạt bằng cách bổ sung một số gen tạo

enzyme đói selen Kết quả là loại thực vật chuyển gen này có thể hấp thụ selen cao gấp 4,3 lần so với mù tạt Ấn Độ hoang

dã

• Hoa mù tạt chuyển gen cũng được hái ngay khi chúng xuất hiện Mù tạt chuyển gen sẽ được dùng làm thức ăn cho trâu

bò thiếu selen trong bữa ăn Hiện nhóm nghiên cứu đang nỗ lực tăng khả năng hấp thụ selen của mù tạt.

Cây mù tạt chuyển gen

4.Bèo tây và rau muống

• Mẫu đất nghiên cứu được lấy tại ruộng trồng lúa thôn Đông Mai, xã Chỉ Đạo,

huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên Trong địa bàn có làng nghề truyền thống về tái chế kim loại với kinh nghiệm khoảng 20 năm tái chế chì bằng phương pháp thủ

công Hàm lượng chì được tích lũy trong môi trường, đặc biệt trong đất rất lớn

• Người dân khu vực này cũng chưa có

nhận thức cao đối với mức độ độc hại của

ch ì đến sức khỏe, họ tận dụng nhiều vỏ bình ắc qui để làm các dụng cụ trong gia đình trong đó có làm giá kê bể nước sinh hoạt Điều đặc biệt các hộ tái chế thường chất chứa các vỏ bình ắc qui ngay trong nhà và tiến hành rửa, tái chế tại chỗ, nước thải xả trực tiếp và trộn lẫn với nước thải sinh hoạt, chảy trên bề mặt nên có nhiều tác động đến môi trường đất và nước

trong khu vực

• Mẫu đất được lấy ở nhiều điểm khác

nhau Để đánh giá được khả năng hút thu

và tích lũy chì đã tiến hành phân tích các dạng tồn tại khác nhau của chì trong đất, nước và thực vật, cụ thể: Xác định hàm lượng chì tổng số, chì tan trong nước ở trong các chậu sau 20 ngày, 40 ngày và

60 ngày thả bèo và trồng rau; Xác định chì tổng số trong rau muống, bèo tây,

trước khi trồng và sau khi trồng được 20,

40, 60 ngày; Định lượng chì trong các

dung dịch bằng phương pháp quang phổ

• Sau khi xác định khu vực, tiến hành lấy

mẫu và nghiên cứu một số tính chất cơ

bản của đất trước khi sử dụng để trồng

rau muống và thả bèo

• Theo kết quả phân tích, ở ngày thứ 40 so với ngày thứ 20, hàm lượng Pb giảm

83,88 ppm, tương đương với 3,9%; giữa khoảng thời gian 60 ngày và 40 ngày hàm lượng Pb giảm 104,82 ppm, tương đương với 5,1% Hàm lượng Pb tổng số ở giai

đoạn 40 - 60 ngày giảm nhiều nhất

• Hàm lượng chì di động trong đất cũng

giảm dần theo thời gian nghiên cứu

• Sau 20 ngày trồng rau, hàm lượng Pb di động giảm 76,8 ppm tương ứng với 4,1% Sau 40 ngày trồng rau, hàm lượng Pb di động giảm 127,09 ppm, tương ứng với

7,3% Sau 60 ngày trồng rau, hàm lượng

Pb di động giảm 157,8 ppm, tương ứng

với 9% Hàm lượng chì tan trong nước

trồng rau tăng dần theo thời gian

• Trong đất thả bèo: Sau 20 ngày, hàm

lượng chì tổng số giảm trung bình là

92,61 ppm tương đương với 4,1% 40

ngày hàm lượng chì tổng số giảm trung bình là 267,55 ppm tương đương với

12,26% Sau 60 ngày hàm lượng chì tổng

số giảm trung bình là 383,08 ppm tương đương với 16,98%

• Theo kết quả phân tích, từ ngày thứ 20

đến ngày thứ 40 cường độ hút thu chì từ đất bèo là lớn nhất do trong thời gian này bèo phát triển nhanh nhất Hàm lượng chì

di động trong đất cũng giảm dần theo thời gian nghiên cứu: Sau 20 ngày thả bèo,

hàm lượng Pb di động giảm 74,78 ppm

tương ứng với 4,28%; Sau 40 ngày thả

bèo, hàm lượng Pb di động giảm 128,86 ppm, tương ứng với 7,37%

• Sau 60 ngày thả bèo, hàm lượng Pb di

động giảm 212,99 ppm, tương ứng với

12,19 % Hàm lượng chì trong đất sau

ngày thứ 40 giảm đi so với hàm lượng chì trong đất sau ngày thứ 20 là 44,08 ppm, tương ứng với 34,21%; giữa khoảng thời gian 60 và 40 ngày lượng chì giảm 84,13 ppm tương đương với 39,50%

• Hàm lượng chì tan trong nước tăng dần

theo thời gian: Sau 20 ngày, hàm lượng

chì tăng 0,78 ppm tức là tăng 41,48% so với hàm lượng nền; Sau 40 ngày, hàm

lượng chì tăng 1,22 ppm tức là tăng

64,89%; Sau 60 ngày, hàm lượng chì tăng 1,41 ppm tức là tăng 75%

• Với kết quả nghiên cứu trên, quá trình hô hấp của hệ rễ đã làm thay đổi pH ở vùng

rễ theo hướng axit hóa, dẫn đến tăng khả năng hňa tan của chì từ phức hệ hấp thụ của keo đất ra dung dịch đất Chì ở dạng

di động được hấp thụ vào rau, bèo là do các ion trong thực vật hoạt động trao đổi với nhau ở quá trình hô hấp của hệ rễ

• Sự hòa tan, phân ly axit cacbonic do rễ

thải ra thành H+ và HCO3- được bề mặt của các ion rễ hấp thụ Thực vật đã nhận chì

từ môi trường bên ngoài qua trao đổi với ion H+, Pb2+ được chuyển vào thực vật từ các lông rễ đến hệ thống mạch rễ tới các

cơ quan của cây Quá trình hấp phụ trao đổi xảy ra với tốc độ lớn trong giai đoạn

rễ sinh trưng và phát triển mạnh

• Kết quả: Sau 60 ngày làm thí nghiệm

khối lượng rau và bèo thu trong mỗi chậu trung bình là 6 kg rau bèo tươi Tổng

lượng Pb trung bình trong mỗi chậu được rau hút thu là: 242,57ppm; tổng lượng Pb trung bình trong mỗi chậu được bèo hút thu là: 585,03ppm Từ đây ta thấy: cùng một sinh khối khả năng hút thu Pb của

bèo gấp 7,2 lần rau muống

• Do đó có thể thấy bèo là một trong những loại thực vật có khả năng thích ứng cao

trong điều kiện môi trường có hàm lượng kim loại nặng cao, cụ thể là chì

• Mặt khác khả năng hút thu và tích lũy chì trong bèo cũng rất lớn Nếu tính cho 1 ha đất ruộng trồng rau, thả bèo sau 60 ngày

ta sẽ thu được Pb trong rau, bèo tương

ứng là: 12,38 kg Pb/ha; 29,85 kg Pb/ha

• Điều này có ý nghĩa lớn về mặt môi

trường, mở ra cho chúng ta một giải pháp mới góp phần xử lý ô nhiễm kim loại

nặng

• Đây là giải pháp rẻ tiền, đem lại hiệu quả kinh tế và rất phù hợp đối với các làng

nghề hoặc các cụm công nghiệp có lượng

xả thải kim loại nặng ở hàm lượng cao,

nhất là làng nghề tái chế chì thuộc xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên

II Ô nhiễm nước

• Ô nhiễm nước là sự thay đổi theo chiều xấu đi các tính chất vật lý – hoá học –

sinh học của nước, với sự xuất hiện các chất lạ ở thể lỏng, rắn làm cho nguồn

nước trở nên độc hại với con người và

sinh vật

• Làm giảm độ đa dạng sinh vật trong

nước Xét về tốc độ lan truyền và quy mô ảnh hưởng thì ô nhiễm nước là vấn đề

• Nước bị ô nhiễm là do sự phủ dưỡng xảy

ra chủ yếu ở các khu vực nước ngọt và

các vùng ven biển, vùng biển khép kín

Do lượng muối khoáng và hàm lượng các

chất hữu cơ quá dư thừa làm cho các

quần thể sinh vật trong nước không thể

đồng hoá được Kết quả làm cho hàm

lượng ôxy trong nước giảm đột ngột, các khí CO2, CH4, H2S tăng lên, tăng độ đục

của nước, gây suy thoái thủy vực Ở các đại dương thì nguyên nhân chính gây ô

• Ô nhiễm nước có nguyên nhân từ các loại chất thải và nước thải công nghiệp được thải ra lưu vực các con sông mà chưa qua

xử lí đúng mức; các loại phân bón hoá

học và thuốc trừ sâu ngấm vào nguồn

nước ngầm và nước ao hồ; nước thải sinh hoạt được thải ra từ các khu dân cư ven sông

Một số phương pháp xử lý nước bằng:

• Cỏ Vertiver (cải thiện chất lượng nước)

• Lau sậy

• Và các thuỷ sinh thực vật…