Nghiên cứu khả năng hấp thu, tích lũy và xử lý chì của cây Phát tài (Dracaena sanderiana) trong môi trường nước nhiễm chì nhân tạo NGUYEN THI NGOC DUNG DH THU DAU MOT

LỜI CẢM ƠN Sau thời gian 4 năm vừa học tập và nghiên cứu tại Khoa Tài nguyên môi trường trường Đại học Thủ Dầu Một, được sự giúp đỡ tận tình, quý báu của các thầy cô, bạn bè, tôi đã hoàn thành bài báo cáo khóa luận tốt nghiệp. Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Hồ Bích Liên đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, truyền đạt cho tôi rất nhiều kiến thức về lý thuyết, cũng như các kỹ năng trong tiến hành thực thực hiện các thí nghiệm, ... Cô luôn là người truyền động lực, giúp tôi hoàn thành tốt giai đoạn làm khóa luận tốt nghiệp. Cho phép tôi được bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy cô trong Khoa Tài nguyên môi trường trường Đại học Thủ Dầu Một đã giúp đỡ tôi hoàn thành bài báo cáo này. Đồng thời tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của các cán bộ, nhân viên phòng thí nghiệm Khoa Tài nguyên môi trường trường Đại học Thủ Dầu Một, là thầy Phan Quốc Minh và thầy Lê Hữu Thương đã tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi tiến hành các hoạt động thí nghiệm trong suốt thời gian thực tập. Lời cảm ơn chân thành và sâu sắc, tôi xin gửi đến gia đình, đã luôn sát cánh và động viên tôi trong những giai đoạn khó khăn nhất. Sinh viên

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian 4 năm vừa học tập và nghiên cứu tại Khoa Tài nguyên môi trường trường Đại học Thủ Dầu Một, được sự giúp đỡ tận tình, quý báu của các thầy cô, bạn bè, tôi đã hoàn thành bài báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Hồ Bích Liên đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, truyền đạt cho tôi rất nhiều kiến thức về lý thuyết, cũng như các kỹ năng trong tiến hành thực thực hiện các thí nghiệm, Cô luôn là người truyền động lực, giúp tôi hoàn thành tốt giai đoạn làm khóa luận tốt nghiệp

Cho phép tôi được bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy cô trong Khoa Tài nguyên môi trường trường Đại học Thủ Dầu Một đã giúp đỡ tôi hoàn thành bài báo cáo này Đồng thời tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của các cán bộ, nhân viên phòng thí nghiệm Khoa Tài nguyên môi trường trường Đại học Thủ Dầu Một, là thầy Phan Quốc Minh và thầy Lê Hữu Thương đã tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi tiến hành các hoạt động thí nghiệm trong suốt thời gian thực tập

Lời cảm ơn chân thành và sâu sắc, tôi xin gửi đến gia đình, đã luôn sát cánh

và động viên tôi trong những giai đoạn khó khăn nhất

Sinh viên

Nguyễn Thị Ngọc Dung

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng

Ngoài ra, trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc

Bình Dương, ngày 31 tháng 3 năm 2016

Sinh viên

Nguyễn Thị Ngọc Dung

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH viii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ix

TÓM TẮT x

ABSTRACT xi

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu đề tài 2

3 Nội dung thực hiện 2

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

PHẦN 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tổng quan về cây phát tài 3

1.1.1 Giới thiệu sơ lược 3

1.1.2 Một số đặc điểm cây Phát tài 3

1.1.3 Ứng dụng của cây Phát tài 3

1.1.3.1 Xử lý ô nhiễm môi trường 3

1.1.3.2 Thu sinh khối cho mục đích kinh tế 4

1.2 Tổng quan về kim loại chì (Pb) 4

1.2.1 Giới thiệu về kim loại chì (Pb) 4

1.2.2 Đặc tính của chì trong môi trường 5

1.2.2.1 Chì trong môi trường không khí 5

1.2.2.2 Chì trong môi trường nước 5

1.2.2.3 Chì trong môi trường đất 6

1.2.3 Nguồn phát thải chì vào môi trường 7

1.2.4 Tình hình ô nhiễm chì trên thế giới và Việt Nam 7

1.2.5 Ảnh hưởng và tác hại của chì đến thực vật và con người 10

1.2.5.1 Đối với thực vật 10

1.2.5.2 Đối với con người 12

1.2.6 Phương pháp xử lý ô nhiễm chì trong môi trường 14

1.2.6.1 Phương pháp hóa lý 14

1.2.6.2 Phương pháp sinh học 16

1.3 Công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm môi trường 18

1.3.1 Giới thiệu 18

1.3.2 Cơ chế xử lý 19

1.3.3 Giới thiệu về cơ chế hấp thu, tích lũy và loại bỏ Pb ở thực vật 21

1.4 Tổng quan về một số kết quả nghiên cứu sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm Pb trên thế giới và Việt Nam 22

1.4.1 Thế giới 22

1.4.2 Việt Nam 22

PHẦN 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 24

2.2 Đối tượng nghiên cứu 24

2.3 Vật liệu, hóa chất và dụng cụ nghiên cứu 24

2.4 Chuẩn bị cây và vật liệu thí nghiệm 25

2.4.1 Chuẩn bị cây 25

2.4.2 Vật liệu thí nghiệm 25

2.5 Mô hình thí nghiệm 25

2.6 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 27

2.6.1 Khảo sát khả năng sinh trưởng và phát triển của cây Phát tài 27

2.6.1.1 Bổ sung nước vào mô hình thí nghiệm 27

2.6.1.2 Theo dõi sự sinh trưởng và phát triển của cây 27

2.6.2 Khảo sát các chỉ tiêu sinh lý của cây Phát tài 28

2.6.3 Khảo sát sự thay đổi nồng độ chì trong nước 29

2.6.4 Khảo sát khả năng tích luỹ chì trên các bộ phận của cây phát tài 29

2.6.4.1 Phương pháp thu mẫu 29

2.6.4.2 Quy trình phân tích mẫu cây phát tài 30

2.6.4.3 Công thức tính hàm lượng Pb trong thực vật và trong nước 31

2.6.5 Phương pháp xử lý số liệu 31

PHẦN 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32

3.1 Kết quả khảo sát sự sinh trưởng và phát triển của cây Phát tài 32

3.1.1 Sự tăng trưởng chiều cao của cây Phát tài (cm) 32

3.1.2 Sự tăng trưởng chiều dài rễ (cm) và số lá (lá) của cây Phát tài 34

3.1.3 Trọng lượng (g) của cây Phát tài sau thí nghiệm 35

3.2 Kết quả khảo sát các chỉ tiêu sinh lý của cây Phát tài khi trồng ở các nghiệm thức khác nhau 37

3.2.1 Hàm lượng nước trong lá của cây Phát tài 37

3.2.2 Hàm lượng diệp lục tố trong lá cây Phát tài (CCI) 38

3.3 Kết quả về sự thay đổi nồng độ chì trong nước 39

3.4 Kết quả về sự tích lũy chì trong các bộ phận của cây Phát tài 40

3.4.1 Sự tích lũy chì trong lá 40

3.4.2 Sự tích lũy chì trong thân 42

3.4.3 Sự tích lũy chì trong rễ 43

3.4.4 Tỉ lệ hàm lượng chì tích lũy trong thân lá so với rễ 45

3.5 Thảo luận chung 45

PHẦN 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48

4.1 Kết luận 48

4.2 Kiến nghị 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

PHỤ LỤC 52

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Chi phí thực hiện các biện pháp xử lý ô nhiễm kim loại trong đất 17

Bảng 2.1 Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của cây 27

Bảng 3.1 Sự tăng trưởng chiều cao của cây Phát tài sau thí nghiệm 33

Bảng 3.2 Chiều dài rễ tối đa của cây Phát tài trong thí nghiệm 34

Bảng 3.3 Trọng lượng cây Phát tài sau thí nghiệm 35

Bảng 3.4 Trọng lượng tươi cây Phát tài tăng từ ngày thứ 10 đến ngày thứ 30 35

Bảng 3.5 Hàm lượng nước trong lá trước và sau thí nghiệm 37

Bảng 3.6 Hàm lương diệp lục tố trong lá cây trước và sau thí nghiệm 38

Bảng 3.7 Nồng độ chì trong nước sau khi thí nghiệm 39

Bảng 3.8 Hàm lượng chì tích lũy trong lá của cây Phát tài 41

Bảng 3.9 Hàm lượng chì tích lũy trong thân của cây Phát tài 42

Bảng 3.10 Hàm lượng chì tích lũy trong rễ của cây Phát tài 44

Bảng 3.11 Tỉ lệ hàm lượng chì tích lũy trong thân lá so với rễ của cây Phát tài 45

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Các cơ chế Phytoremediation 20

Hình 2.1 Cây Phát tài được trồng làm thí nghiệm 24

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 26

Hình 2.3 Mô hình thí nghiệm ngoài thực tế 26

Hình 2.4 Quy trình phân tích mẫu nước để xác định hàm lượng Pb 29

Hình 2.5 Quy trình phân tích mẫu cây phát tài để xác định hàm lượng Pb 30

Hình 3.1 Sự tăng trưởng chiều cao của cây Phát tài ở các nồng độ Pb thí nghiệm 32

Hình 3.2 Sự tăng trưởng số lá của cây Phát tài ở các nồng độ Pb thí nghiệm 34

Hình 3.3 Biểu đồ sự thay đổi nồng độ chì trong nước 39

Hình 3.4 Biểu đồ hàm lượng chì tích lũy trong lá của cây Phát tài 40

Hình 3.5 Biểu đồ hàm lượng chì tích lũy trong thân của cây Phát tài 42

Hình 3.6 Biểu đồ hàm lượng chì tích lũy trong rễ của cây Phát tài 43

Kết quả: cây Phát tài sinh trưởng và phát triển tốt ở nồng độ Pb trong nước là

100 mg/l, sinh trưởng kém hơn khi nồng độ Pb tăng lên 200 mg/l và 300 mg/l Lượng chì trong nước của 3 nghiệm thức 100 mg/l, 200 mg/l và 300 mg/l sau 30 ngày thí nghiệm lần lượt giảm 91,5 %, 86,8 % và 86,4 % cho thấy khả năng xử lý

Pb trong nước của cây Phát tài là rất lớn Cây Phát tài tích luỹ Pb ở rễ khá lớn, với 3 nghiệm thức có nồng độ Pb 100 mg/l, 200 mg/l và 300 mg/l hàm lượng Pb tích luỹ trong rễ của cây lần lượt là 5073,8 mg/kg, 5134,0 mg/kg, 7054,0 mg/kg Khả năng tích luỹ Pb ở lá và thân của cây thấp hơn rất nhiều

Results: Phat tai plants grow and develop well in domestic Pb concentration

of 100 mg/l, less growth while increasing Pb concentration of 200 mg/l and 300 mg/l The amount of lead in the water of three treatments 100 mg/l, 200 mg/l and

300 mg/l after 30 days of the experiment fell 91,5%, respectively, 86,8% and 86,4%, showing the ability to handle Pb in the water is huge Pb accumulation in roots of Phat tai is quite large, with 3 treatments Pb concentration of 100 mg/l, 200 mg/l and 300 mg/l Pb accumulation in root respectively 5073,8 mg/kg, 5134,0 mg/kg, 7054,0 mg/kg Ability to Pb accumulation in plant leaves and stems is much lower

Gần đây, nhờ những hiểu biết về cơ chế hấp thụ, chuyển hóa, chống chịu và loại bỏ KLN của một số loài thực vật, người ta bắt đầu chú ý đến khả năng sử dụng thực vật để xử lý môi trường như một công nghệ môi trường đặc biệt Đây được xem là giải pháp để loại bỏ KLN thân thiện với môi trường, đơn giản, dễ triển khai

và hiệu quả về kinh tế Trên thế giới việc ứng dụng thực vật để xử lý ô nhiễm KLN trong môi trường đã đạt được nhiều thành tựu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn Họ

đã thống kê có khoảng 400 loài cây có khả năng siêu tích lũy kim loại nặng

Thực vật có nhiều 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 những sống được trong môi trường bị ô nhiễm KLN mà còn có khả năng tích lũy, hấp thụ và tách các KLN bằng các bộ phận của chúng Gần đây, ở Thái Lan có nhiều nghiên cứu về cây Phát tài trong việc xử lý chất ô nhiễm (hữu cơ, KLN), điều đặc biệt mà các nhà nghiên cứu nhận thấy ở cây Phát tài, chúng có khả năng sống trong nước rĩ rác trong khi loài cỏ Vetiver thì không có khả năng này; ở Đà Nẵng,

đã có nghiên cứu khả năng sử dụng cây Phát tài để cải tạo bùn thải đô thị và thu sinh khối cho mục đích kinh tế, kết quả cho thấy cây Phát tài có khả năng hấp thu rất tốt KLN như Cu, Ni, Cr

Chính vì vậy mà việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu khả năng hấp thu, tích

lũy và xử lý chì của cây Phát tài (Dracaena sanderiana) trong môi trường nước nhiễm chì nhân tạo” được tiến hành nhằm mục đích tìm ra một giải pháp xử lý chì

đơn giản, hiệu quả và thân thiện với môi trường

2 Mục tiêu đề tài

- Khảo sát các chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của cây Phát tài trong mô hình trồng thủy canh có bổ sung Pb

- Nghiên cứu khả năng tích lũy Pb trong các bộ phận của cây Phát tài

- Đánh giá hiệu quả loại bỏ chì trong môi trường nước của cây phát tài

3 Nội dung thực hiện

- Thiết kế mô hình thủy canh làm vật liệu nghiên cứu để trồng cây Phát tài với 4 nồng độ Pb trong nước khác nhau

- Đánh giá sự sinh trưởng và phát triển của cây Phát tài với 4 nồng độ Pb khác nhau

- Đánh giá sự thay đổi nồng độ Pb trong nước sau 30 ngày thí nghiệm

- Xác định khả năng tích luỹ Pb trong các bộ phận của cây Phát tài

4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: cây Phát tài (Dracaena sanderiana)

- Phạm vi nghiên cứu: Đề tài nghiên cứu trên cây Phát tài với dãy nồng độ Pb khảo sát là 0, 100, 200, 300 mg/l

PHẦN 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về cây phát tài

1.1.1 Giới thiệu sơ lược

Cây Phát tài có tên khoa học là Dracaena sanderiana, thuộc họ

Dracaenaceae, bộ Măng tây (Asparagales), lớp thực vật 1 lá mầm Phần lớn các loài cây Phát tài có nguồn gốc ở châu Phi và các đảo cận kề, với chỉ một ít loài có tại miền nam Châu Á và một loài tại khu vực nhiệt đới Trung Mỹ Cây Phát tài phân bố rộng khắp ở Việt Nam

1.1.2 Một số đặc điểm cây Phát tài

Hình thái: cây Phát tài có rễ là rễ chùm, ngắn, màu trắng, cây có thể sống rất lâu trong đất và có thể sống từ 4 - 5 năm trong các lọ nước Phát tài thuộc nhóm cây

có thân cột, cao 1m, đường kính 2 - 3cm Phát tài là loại cây bụi phát triển chậm với các lá có thể dài tới vài chục cm Khi trồng trong đất nó có thể cao hơn 1 m nhưng

sự phát triển bị hạn chế khi trồng trong chậu

Đặc điểm sinh lý, sinh thái: Phát tài có tốc độ sinh trưởng chậm, thuộc nhóm cây ưa bóng, nhiệt độ thích hợp cho sự tăng trưởng và phát triển nhất là 21 - 27 0

C Đặc điểm sinh sản của cây là nhân giống từ giâm cành, mọc khỏe, chồi mọc từ cành hay thân cây mọc rất khoẻ, tốt, rất dễ mọc đâm chồi rất nhiều từ mắt cắt của cành

1.1.3 Ứng dụng của cây Phát tài

1.1.3.1 Xử lý ô nhiễm môi trường

Những nghiên cứu về khả năng xử lý ô nhiễm môi trường của cây Phát tài được phát hiện những năm gần đây, nghiên cứu đầu tiên ở Thái Lan tại Trường đại học Mahidol đã nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bằng cây Phát tài để xử lý Bisphenol

A (BPA) từ hợp chất thải nguy hại chảy vào hồ chứa nước rỉ rác BPA được sử dụng rộng rãi như một thành phần chủ yếu của việc sản xuất nhựa Polycarbonate và vật liệu chống oxi hóa của nhiều loại chất dẻo hợp chất này đã được xác định là một dạng chất gây ô nhiễm nguồn nước rỉ rác Nghiên cứu được tiến hành ở nhiều nồng

độ khác nhau 10% nước rỉ rác, 20%, 30%, 40%, 60%, 80%, 100% nước rỉ rác và thời gian tiếp xúc trong môi trường nước này là 0 ngày, 4 ngày, 8 ngày, 12 ngày, 16 ngày, 20 ngày Kết quả rất khả quan: hàm lượng BPA giảm nhanh chóng từ 20µg xuống 9,17µg trong 4 ngày và giảm xuống 4,7µg trong ngày thứ 8 và những ngày

sau giảm không đáng kể [6]

Theo Nguyễn Duy Duy (2011), cây Phát tài có khả năng xử lý KLN trong bùn thải từ các gara xe tương đối cao Khả năng tích lũy Cu: hàm lượng Cu trong cây sau 3 tháng thí nghiệm đều tăng so với ban đầu: ở môi trường 100 % bùn thải hàm lượng Cu trong cây là 20,76 mg/kg gấp 3,83 lần so với ban đầu, ở môi trường

có 70 % bùn thải thì hàm lượng Cu là 31,58 mg/kg tăng 5,86 lần so với ban đầu, ở môi trường bùn thải 50 % là 30,08 mg/kg tăng 5,56 lần so với ban đầu Khả năng tích lũy Cr: hàm lượng Cr trong cây Phát tài ở môi trường 100 % bùn thải là 8,26 mg/kg tăng 1,74 lần so với ban đầu, đối với môi trường bùn thải 70 % thì hàm lượng Cr là 11,27 mg/kg tăng 2,74 lần so với ban đầu, ở môi trường 50 % bùn thải thì hàm lượng Cr là 10,06 mg/kg tăng 2,11 lần so với ban đầu Khả năng tích lũy Ni: Ở môi trường 100 % bùn thải thì hàm lượng Ni trong cây là 6,72 mg/kg tăng 2,39 lần so với ban đầu, đối với môi trường 70 % thì hàm lượng Ni trong cây là 9,75 ppm tăng 3,94 lần so với ban đầu, ở môi trường 50 % thì hàm lượng Ni là 9,67 ppm tăng 3,44 lần so với ban đầu

1.1.3.2 Thu sinh khối cho mục đích kinh tế

Cây Phát tài được mọi người xem là loài cây tượng trưng cho sự may mắn, phát tài Ở Việt Nam, người ta hay sử dụng cây Phát tài làm cây kiểng Hiện nay nhu cầu cuộc sống tăng cao, dẫn đến nhu cầu chơi cây kiểng tăng đáng kể Đặc biệt

là trong các dịp lễ như lễ Tết, cây Phát tài bán chạy nhất Xã Minh Tân, huyện Đông Hưng, là một xã nghèo nằm cách xa trung tâm huyện và tỉnh Thái Bình Những năm trước đây, đời sống người dân xã Minh Tân gặp rất nhiều khó khăn, chủ yếu sống nhờ vào cây lúa Vài năm trở lại đây, từ khi chuyển đổi cơ cấu cây trồng từ lúa sang cây cảnh, đời sống người dân khá lên nhiều nhờ vào thu nhập từ cây Phát tài Giá bán mỗi chậu cây Phát tài khoảng từ 150.000 đến 2.000.000 đồng/chậu, tùy thuộc vào kích cỡ tháp cây to hay nhỏ, nhiều tầng hay ít tầng

1.2 Tổng quan về kim loại chì (Pb)

1.2.1 Giới thiệu về kim loại chì (Pb)

Chì là một nguyên tố hóa học trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học, viết tắt là Pb (Latin: Plumbum) và có số nguyên tử là 82 Chì có 2 trạng thái oxy hóa bền là Pb(II) và Pb(IV) và có 4 đồng vị là 204Pb, 206Pb, 207Pb và 208Pb Trong môi trường nó tồn tại dưới dạng ion Pb2+ trong hợp chất hữu cơ và vô cơ

Chì có số nguyên tố cao nhất trong các nguyên tố bền Chì được con người phát hiện và sử dụng cách đây 6000 năm, do đó có nhiều ứng dụng trong đời sống

sinh hoạt Chì là kim loại nặng (M=207, d=11,3g/cm3) có tính mềm dễ dát mỏng nên chì được sử dụng nhiều trong công nghiệp và cuộc sống ngay từ xa xưa

Chì được loài người biết đến từ lâu Chì và các hợp chất của chì được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực như công nghiệp, y học, quân sự, năng lượng nguyên

tử, kĩ thuật hạt nhân…Như vậy, chì đóng vai trò rất quan trọng và không thể thiếu trong nền kinh tế quốc dân và đời sống của con người Tuy nhiên, song song với những lợi ích mà chì mang lại thì nó luôn là một mối đe dọa môi trường nghiêm trọng nhất đến sức khỏe con người, đặc biệt ở các đô thị lớn

1.2.2 Đặc tính của chì trong môi trường

1.2.2.1 Chì trong môi trường không khí

Chì trong môi trường không khí xuất phát từ các nguồn chủ yếu sau: Động đất, núi lửa, gió cuốn bụi chì từ đất, khí thải công nghiệp, khói thải giao thông

Chì phát thải vào môi trường không khí từ công nghiệp ở dạng các hợp chất

vô cơ như oxit, nitrat, sulfat Chì tetraetyl trong xăng qua quá trình đốt cháy ở các động cơ đốt trong bị chuyển một phần thành các muối vô cơ như các halide, hidroxit, oxit và một phần nhỏ cacbonat, sulfat Ngoài ra, tetraetyl được phát thải ra ngoài không khí sẽ bị phân hủy dần dần, trước tiên tạo thành các ion chì hữu cơ, cuối cùng tạo thành các hợp chất chì vô cơ Như vậy, chì trong không khí tồn tại chủ yếu dưới dạng các hợp chất vô cơ, còn gọi là các hạt bụi chì vô cơ Trong điều kiện tự nhiên, hàm lượng chì trong khí quyển thường trong khoảng 5,1- 5mg/m3, trong khi đó hàm lượng chì trung bình tại các đô thị có mật độ giao thông lớn thường trong khoảng 3,1- 3mg/m3

Bụi chì trong không khí được gió phát tán đi rất xa khu vực phát thải Do đó,

ô nhiễm chì trong không khí có tầm ảnh hưởng rộng Bụi chì sau đó được lắng xuống dưới tác dụng của trọng lực hoặc do được kéo theo các hạt mưa hoặc tuyết, tham gia vào khí quyển và địa quyển Bụi chì ở lớp bên dưới, ngang tầm hoạt động của con người còn có khả năng xâm nhập vào cơ thể con người và động vật Theo tính toán của các nhà khoa học, hàm lượng chì trung bình trong khí quyển từ thời tiền sử là 0,6 μg/m3; tới ngày nay đã tăng lên 3,7μg/m3; chính là kết quả của các hoạt động nhân tạo

1.2.2.2 Chì trong môi trường nước

Chì trong môi trường nước là kết quả của các quá trình sau: Quá trình phong hóa vỏ Trái Đất, quá trình xói mòn, quá trình tiếp nhận các dòng thải chứa chì từ

hoạt động của con người, quá trình lắng đọng chì từ khí quyển, quá trình hòa tan, rửa trôi các hợp chất chì từ đất

Trong môi trường nước, chì tồn tại ở rất nhiều dạng hợp chất hóa học, tùy thuộc vào nguồn phát sinh Chì phát thải từ các điểm khai khoáng và nghiền quặng, xâm nhập vào môi trường nước dưới dạng PbS, các oxit chì và các cacbonat chì Ngoài ra, PbSO4 và Pb3(PO4)2 cũng tồn tại trong thủy quyển với lượng nhỏ Các hợp chất này ít tan trong nước, có xu hướng lắng đọng xuống lớp bùn đáy Như vậy, trong thủy quyển, chì thường tồn tại dưới dạng Pb2+ hòa tan, được hydrat hóa hoặc

ở dạng huyền phù…Các hợp chất này có xu hướng tham gia vào các quá trình sau: Tạo phức với các phân tử vô cơ hoặc hữu cơ, hòa tan hoặc kết tủa hợp chất chì, hấp phụ các hợp chất chì lên các hạt rắn lơ lững có tính keo, tạo bông hoặc keo tụ, sa lắng xuống lớp tầm tích, gia nhập địa quyển, xâm nhập vào sinh quyển, phân bố và tích tụ trong các sinh vật thủy sinh

1.2.2.3 Chì trong môi trường đất

Chì trong đất bao gồm các nguồn sau đây: Chì trong khoáng chất thiên nhiên, điển hình là gallen PbS (86,6% chì), và các dạng khoáng khác như: cerussite (PbCO3) và anglesite (PbSO4) Chất thải rắn chứa chì từ các hoạt động của con người như khai khoáng, chôn lấp rác đô thị, lắng đọng chì từ khí quyển, kết tủa

và sa lắng các hợp chất của chì từ thủy quyển

Hàm lượng chì trung bình trong đất tự nhiên vào khoảng 10-40μg/g, phụ thuộc vào hàm lượng chì trong đá mẹ Đối với đất bị ô nhiễm, hàm lượng chì cao hơn và phụ thuộc vào khoảng cách tới nguồn gây ô nhiễm Chì được phát thải từ các nguồn gây ô nhiễm có khuynh hướng tích lũy một cách tự nhiên trong lớp đất mặt, với độ sâu từ 0-15cm, do đó, ở những vùng đất bị ô nhiễm, hàm lượng chì trong lớp đất mặt thường cao hơn so với lớp đất bên dưới Chì được phát thải từ các nguồn gây ô nhiễm có khuynh hướng tích lũy một cách tự nhiên trong lớp đất mặt, với độ sâu từ 0-15cm do đó, ở những vùng đất bị ô nhiễm, hàm lượng chì trong lớp đất mặt thường cao hơn so với lớp đất bên dưới Chì trong môi trường đất tồn tại ở các dạng sau: trong dung dịch đất, bị hấp thụ trên bề mặt của keo mùn sét, hoặc liên kết với Fe và Mn tạo thành các oxit thứ cấp, dạng cacbonat và trong mạng tinh thể aluminsilicat Tuy nhiên, phần quan trọng nhất là chì trong dung dịch đất vì đây là nguồn mà thực vật có thể hấp thụ chì một cách trực tiếp Chì trong đất có khuynh hướng tham gia các quá trình sau: Bị hấp thụ vào các hạt keo đất, bị phân giải vào dung dịch đất do sự thay đổi pH của đất, bị rửa trôi hoặc hòa tan vào các dòng chảy

bề mặt, theo nước trong đất ngấm xuống tầng nước ngầm, bị hấp thụ vào thực vật

và tích tụ trong hệ rễ, cành, lá

1.2.3 Nguồn phát thải chì vào môi trường

Chì phát thải vào môi trường từ 2 nguồn: tự nhiên và nhân tạo

- Tự nhiên: động đất, núi lửa, quá trình phong hóa đá, quá trình xói mòn Tuy nhiên, nguồn tự nhiên gây ô nhiễm chì không đáng kể so với nguồn nhân tạo Hằng năm, lượng chì phát thải vào môi trường đất do nguồn tự nhiên là 59.104 còn nguồn nhân tạo là 2.108 g

- Nhân tạo: chủ yếu từ hoạt động của các ngành công nghiệp như công nghiệp sơn, khai thác chì, khai khoáng, giao thông… Việc sử dụng xăng pha chì đã thải ra một lượng khí độc hại có chứa hơi chì, gây ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người Tại các nhà máy mạ điện, nhà máy cơ khí, nhà máy sản xuát pin,

ắc quy, gốm sứ cũng thải ra một lượng lớn nước thải có nhiễm chì gây ô nhiễm nguồn nước, tích lũy trong đất, thực vật ở khu vực xung quanh và đặc biệt là ảnh hưởng đến sức khỏe con người ở khu vực đó

1.2.4 Tình hình ô nhiễm chì trên thế giới và Việt Nam

1.2.4.1 Tình hình ô nhiễm chì trên thế giới

Viện Blacksmith – Hoa Kỳ, một tổ chức nghiên cứu môi trường quốc tế có trụ sở tại New York (Mỹ), đã công bố danh sách 10 thành phố thuộc 8 nước được coi là ô nhiễm nhất thế giới năm 2006, trong đó có thành phố Haina, ở Cộng hòa Dominica (Châu Phi), nơi chuyên tái chế ắc quy chì Năm 2000, Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường Dominica đã xác định Haina là một điểm nóng quốc gia

về ô nhiễm chì với hàm lượng chì trong đất lớn hơn 1000 lần so với tiêu chuẩn cho phép của Mỹ Hơn 90% dân số của Haina có hàm lượng chì trong máu cao, nồng độ trung bình của chì trong máu của cư dân ở đây là 60 µg/dL (tiêu chuẩn nồng độ chì cho phép trong máu của Mỹ là 10 µg/dL) Ước tính có khoảng 300.000 người bị ảnh hưởng trực tiếp từ khu vực bị ô nhiễm chì Theo Liên Hợp Quốc, dân số của Haina được coi là có mức nhiễm chì cao nhất trên thế giới [28]

Đồng thời, Viện Blacksmith và một Tổ chức phi chính phủ của Indonesia

đã tiến hành điều tra, xác định hàm lượng chì trong đất tại các khu vực của làng nghề Cinangka, phía tây Java, Indonesia, là nơi chuyên tái chế và nấu luyện chì từ các bình ắc quy chì axit Kết quả cho thấy nhiều địa điểm có hàm lượng chì trong đất lớn hơn 200.000 ppm, cao gấp 500 lần so với tiêu chuẩn cho phép của Mỹ [20]

Ở các khu vực luyện kim, vùng khai thác chì thì hàm lượng chì trong đất khoảng 1500 µg/g, cao gấp 15 lần so với mức độ bình thường như khu vực xung quanh nhà máy luyện kim ở Galena, Kansas (Mỹ), hàm lượng chì trong đất 7600 µg/g Hàm lượng chì trong bùn, cống rãnh ở một số thành phố công nghiệp ở Anh dao động từ 120 µg/g - 3000 µg/g (Berrow và Webber, 1993), trong khi tiêu chuẩn cho phép tại đây không quá 1000 µg/g [22]

Tại La Oroya - một thành phố khai thác mỏ của Peru gần như 100% trẻ em

ở đây có hàm lượng chì trong máu vượt mức cho phép của tất cả các loại tiêu chuẩn trên thế giới Còn ở Kabwe (Zambia) các mỏ khai thác và lò nấu chì đã ngừng hoạt động từ lâu, nhưng nồng độ chì ở đây vẫn ở mức khủng khiếp Tính trung bình thì trẻ em ở Kabwe có nồng độ chì cao gấp 10 lần mức cho phép của Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ và có thể gây tử vong Khi các chuyên gia Mỹ lấy mẫu máu của trẻ em tại Kabwe để phân tích, các thiết bị của họ trục trặc liên tục vì mọi chỉ số đều vượt ngưỡng tối đa [23]

Tại Norilsk (Nga) các cơ sở khai thác và chế biến kim loại đã thải ra môi trường một lượng lớn các kim loại nặng vượt giới hạn cho phép, khu vực này là nơi có các tổ hợp luyện kim lớn nhất thế giới với hơn 4 triệu tấn Cd, Cu, Pb, Ni, As,

Se và Sn được khai thác mỗi năm [23]

Thiên Anh, Trung Quốc là một thành phố công nghiệp, Thiên Anh chiếm khoảng hơn một nửa sản lượng chì của Trung Quốc Thứ kim loại độc hại này ngấm vào nước và đất trồng của Thiên Anh và ngấm vào máu trẻ em sinh ra tại đây

Đó có thể là nguyên nhân dẫn tới việc các em nhỏ ở Thiên Anh có chỉ số IQ thấp Qua kiểm tra, lúa mỳ trồng ở Thiên Anh chứa hàm lượng chì cao gấp 24 lần chuẩn của Trung Quốc [23]

Kabwe, Zambia khi các mỏ chì lớn được phát hiện gần Kabwe năm 1902, Zambia là một thuộc địa của Anh, và có rất ít quan tâm tới ảnh hưởng của kim loại độc hại với người dân nơi đây Đáng buồn thay, tình trạng này tới nay hầu như không được cải thiện Và cho dù công việc khai thác, chế biến chì không còn hoạt động nhưng mức ô nhiễm ở Kabwe là rất lớn Tính trung bình, mức nhiễm chì

ở trẻ em cao hơn chuẩn cho phép của Cơ quan Bảo vệ môi trường Mỹ từ 5-10 lần,

và có thể thậm chí còn cao hơn mức gây tử vong Song cũng có một tia hy vọng khi Ngân hàng Thế giới gần đây đã thông báo một dự án làm sạch môi trường trị giá 40 triệu USD cho thành phố [10] Ở Châu Á là một trong những nơi có tình trạng ô nhiễm kim loại nặng cao trên thế giới, trong đó đặc biệt là Trung Quốc với hơn 10%

đất bị ô nhiễm chì, tại Thái Lan theo Viện Quốc tế quản lý nước thì 154 ruộng lúa thuộc tỉnh Tak đã nhiễm chì cao gấp 94 lần so với tiêu chuẩn cho phép Tuy vậy, tại các nước phát triển vẫn phải đối mặt với tình trạng ô nhiễm mà các ngành công nghiệp khác gây ra [10]

1.2.4.2 Tình hình ô nhiễm chì ở Việt Nam

Những năm 90 trở lại đây, quá trình công nghiệp hóa và cơ giới hóa nhanh cùng với sự phát triển của các làng nghề, nền kinh tế của Việt Nam đã có bước nhảy vọt đáng kể Đi kèm với sự phát triển kinh tế đó là nguy cơ ô nhiễm môi trường, đặc biệt tại các thành phố lớn và các làng nghề tái chế kim loại Do đó, vấn

đề nghiên cứu về môi trường trở nên cấp thiết, đặc biệt là sự ô nhiễm kim loại nặng đang thu hút sự quan tâm của các nhà quản lý, các nhà khoa học cũng như toàn cộng đồng

Theo nghiên cứu của Phạm Văn Khang và cộng sự (2004), hàm lượng chì trong đất nông nghiệp tại khu vực tái chế chì ở thôn Đông Mai, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên như sau: 14,29% số mẫu nghiên cứu có hàm lượng chì là 100 - 200 mg/kg; 9,25% số mẫu đất có hàm lượng chì từ 200 - 300 mg/kg; 18,5% số mẫu đất

có hàm lượng Pb từ 300 - 400 mg/kg; 9,25% số mẫu có hàm lượng Pb từ 400 - 500 mg/kg; 9,25% số mẫu có hàm lượng Pb từ 500 - 600 mg/kg; 18,05% số mẫu có hàm lượng Pb từ 600 - 700 mg/kg; 4,76% có hàm lượng chì từ 900 - 1000 mg/kg và 4,76% số mẫu có hàm lượng Pb lớn hơn 1000 mg/kg (trong tổng số 21 mẫu phân tích) Như vậy, 100% số mẫu phân tích có hàm lượng Pb vượt quá tiêu chuẩn cho phép [9]

Cũng theo nghiên cứu của Đặng Thị An và cộng sự (2008) tại xã Chỉ Đạo thu được kết quả về hàm lượng Pb tổng số trong đất ở các ruộng lúa là từ 964 ppm đến

7070 ppm, vượt xa hơn 100 lần so với TCVN 7209:2002 (70 ppm) Chỉ tính riêng lượng Pb dễ tiêu trong đất thì cũng đã vượt TCVN (Pb dễ tiêu từ 103 đến 757 ppm) Còn tại các ruộng rau muống thì hàm lượng Pb tổng số trong đất từ 700 ppm đến

3500 ppm Do đất bị ô nhiễm Pb quá nặng nên hàm lượng Pb được cây hấp thụ cũng rất cao Theo tác giả thì Pb trong gạo từ 1,9 ppm đến 4,2 ppm, so với tiêu chuẩn của Hội đồng Châu Âu (EC, 2001) đối với ngũ cốc là 0,2 ppm thì gạo thí nghiệm đều vượt xa ngưỡng an toàn Theo tính toán thì nếu ăn gạo thu được từ những ruộng trên thì chỉ qua gạo thôi một người đã tiêu thụ lượng Pb cao hơn mức

an toàn 7 lần/ngày Và nếu ăn rau muống hay dùng rau muống để nuôi lợn thì nguy

cơ bị ngộ độc Pb và các bệnh do Pb gây ra sẽ càng gia tăng [1]

Nghiên cứu của Hồ Thị Lam Trà (2005) cho thấy: hàm lượng Pb tổng số trong đất phục vụ nông nghiệp chịu ảnh hưởng của các làng nghề đúc đồng và tái chế kẽm tại xã Đại Đồng, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên rất cao, dao động từ 51,2

- 313,0 mg/kg, trong đó có nhiều mẫu >200 mg/kg [17]

Theo tác giả Nguyễn Thị Lan Hương (2006) khi nghiên cứu về hàm lượng kim loại nặng ở các khu công nghiệp ngoại thành Hà Nội với 15 mẫu đất nghiên cứu có hàm lượng chì trong đất dao động từ 8,36 đến 93,39 mg/kg Trong đó có 6 mẫu bị ô nhiễm Pb với hàm lượng Pb trong đất là 75,39; 75,73; 78,03; 79,74; 88,02; 93,39, đó là 3 mẫu đất lấy gần đường cao tốc Thăng Long - Nội Bài và đường cao tốc số 5; 2 mẫu lấy tại bãi rác Kiêu Kị - Gia Lâm và bãi rác Nam Sơn - Sóc Sơn; 1 mẫu lấy tại Tiên Dương - Đông Anh nơi có nhà máy sản xuất pin và phân sinh học Nguyên nhân dẫn đến tích tụ Pb trong đất tại các điểm trên chính là do hoạt động giao thông, do quá trình chôn lấp rác lâu dài và do trong chất thải có hàm lượng Pb lớn nên đã dẫn đến tích đọng hàm lượng chì trong đất [8]

Kết quả nghiên cứu của Lê Đức và cộng sự (2003) về môi trường đất vùng đồng bằng sông Hồng, ở khu vực nhà máy Pin Văn Điển hàm lượng Pb trong các nguồn nước thải là 0,012 mg/lít, trong đất là 30,737 mg/kg so với đối chứng là 18,240 mg/kg ; khu vực Hanel, Pb trong nước thải là 0,560 mg/lít, trong đất là 23,070 mg/kg so với đối chứng là 13,650 mg/kg; khu vực nhà máy Phả Lại, Pb trong nước thải là 0,013 mg/lít, trong đất là 2,320 mg/kg và đối chứng là 2 mg/kg Đặc biệt tại làng nghề thì hàm lượng chì trong nước thải và đất tăng cao vượt mức ô nhiễm (TCVN, 2002): ở làng nghề Phùng Xá, Pb trong nước thải là 5,2 mg/lít, trong đất là 304,59 mg/kg còn đối chứng là 30,76 mg/kg; ở làng nghề xã Chỉ Đạo, Pb trong nước là 3,278 mg/lít, trong đất là 273,63 mg/kg so với đối chứng là 35,11 mg/kg [5]

1.2.5 Ảnh hưởng và tác hại của chì đến thực vật và con người

1.2.5.1 Đối với thực vật

Theo nghiên cứu của Pallavi Sharma và cộng sự, mặc dù Pb không phải là một yếu tố cần thiết đối với thực vật, nhưng Pb lại được dễ dàng hấp thu và tích lũy trong các bộ phận khác nhau của cây Sự hấp thu Pb của thực vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: độ pH, đặc tính của đất, khả năng trao đổi cation trong đất, cũng như các thông số lý hóa học khác và loài thực vật Khi lượng Pb dư thừa trong đất vượt quá ngưỡng chịu của cây sẽ gây ra một số triệu chứng ngộ độc đối với thực vật

như phát triển còi cọc, lá úa vàng, ức chế quá trình quang hợp, rối loạn trao đổi dinh dưỡng khoáng và cân bằng nước… [25]

- Chì ảnh hưởng tới hoạt động của các enzyme: Giống như các kim loại nặng khác, Pb ảnh hướng đến hoạt tính của một loạt các enzyme bằng các con đường chuyển hóa khác nhau Khi Pb ở nồng độ cao, Pb ức chế sự hoạt động của các enzyme Điều này là do sự tương tác của Pb với nhóm enzyme –SH, tương tác với các nhóm tự do –SH có mặt trong trung tâm hoạt động của enzyme Bên cạnh đó, một số enzim lại hoạt động mạnh khi có mặt Pb Ví dụ, cây đậu tương trồng trong môi trường được xử lý Pb từ 20- 100 ppm, kết quả cho thấy một số enzyme gia tăng hoạt động như γ- amylaza, peroxidaza trong lá ( Lee et al, 1976) Ngoài ra, Pb thúc đẩy sự hình thành các phản ứng oxi hóa trong thực vật, làm cho thực vật bị strees, dẫn đến gia tăng sự hoạt động của các enzyme chống oxi hóa [25]

Với các loài thực vật khác nhau thì ảnh hưởng của Pb tới sự hoạt động của các enzyme là khác nhau

- Chì ảnh hưởng đến quá trình quang hợp: Đa số Pb có ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình quang hợp của cây Kết quả này là do các ion Pb2+ làm thay đổi cấu trúc của lục lạp, hạn chế quá trình tổng hợp các chất hiệp lục, caroten, cản trở quá trình vận chuyển điện tử, ức chế sự hoạt động của các enzim trong chu trình Canvil… Chì ức chế quá trình tổng hợp chất diệp lục bằng cách làm suy giảm khả năng hấp thu của các nguyên tố cần thiết như Fe, Mg Nó làm tổn hại bộ máy quang hợp do mối quan hệ của Pb với protein Chất diệp lục b bị ảnh hưởng hơn so với chất diệp lục a Tuy nhiên, khi nồng độ Pb ở nồng độ thấp thì Pb lại được coi là chất thúc đẩy quá trình tổng hợp diệp lục trong lá [25]

- Ảnh hưởng đến quá trình trao đổi nước: Sự suy giảm trong tỷ lệ thoát hơi nước và hàm lượng nước trong các mô trong lá tăng khi tiếp xúc với chì Có nhiều

cơ chế khác nhau đã được đề xuất để giải thích cho sự suy giảm tỷ lệ thoát hơi nước

và hàm lượng nước do Pb gây nên Một trong những cơ chế được chấp nhận nhiều

là do Pb khi xâm nhập vào tế bào thực vật thì Pb tồn tại chủ yếu ở vách tế bào và gian bào và khi có hàm lượng lớn Pb ở tế bào cây thì sẽ làm giảm kích cỡ của khí khổng làm cho quá trình thoát hơi nước của cây giảm so với cây trồng [25]

Tóm lại, Pb ít có ảnh hưởng tới sinh trưởng và phát triển của thực vật nhưng khi nồng độ Pb quá cao, vượt ngưỡng chịu của cây thì nó có ảnh hưởng tiêu cực tới toàn bộ quá trình sống của cây

1.2.5.2 Đối với con người

a) Đường xâm nhập chì vào cơ thể

Chì xâm nhập vào cơ thể qua nhiều đường:

- Đường hô hấp

Đây là con đường quan trọng nhất, các loại bụi chì ở dạng muối, oxit chì hoặc hơi khói chì khi hít vào phổi được hấp thụ toàn bộ Hấp thụ chì qua đường hô hấp phụ thuộc vào kích thước của các hạt bụi chứa chì được hít và lượng hạt bụi đọng lại trong phổi (chiếm khoảng 30-50% tổng số hạt bụi) và phụ thuộc vào dung tích cũng như tốc độ thông khí của phổi Sự tồn đọng các hạt bụi chứa chì ở trong đường hô hấp của trẻ em cao hơn người lớn từ 1,6-2,7 lần Trên 90% lượng chì chứa trong hạt bụi đọng lại trong phổi được hấp thụ vào máu [16]

- Đường tiêu hóa

Chì và các dẫn xuất chuyển thành clorua, một loại muối có khả năng hấp thụ qua niêm mạc ruột để đi vào cơ thể Nhiễm độc chì qua đường tiêu hóa còn do: theo đường ăn hàng ngày, hút thuốc, ăn uống khi tay bẩn có dính chì, ăn uống ngay tại nơi làm việc, bụi chì đọng vào thực phẩm, thiếu vệ sinh cá nhân [16]

Người lớn hấp thụ từ 10-15% lượng chì thâm nhập vào đường tiêu hóa, nhưng trẻ em hấp thụ đến hơn 50% Khả năng hấp thụ chì qua đường tiêu hóa phụ thuộc vào yếu tố thức ăn và dạng hoá học của chì Mức độ hấp thụ chì tăng lên đáng

kể ở những người có chế độ ăn thiếu canxi, sắt, phốt pho hoặc kẽm [16]

- Đường da

Khi thâm nhập vào đường tiêu hoá, khoảng 30% lượng chì có trong bụi, 17% lượng chì có trong các mẩu sơn, 50% chì có trong thức ăn và nước uống được hấp thụ tan được trong mỡ nên có thể hấp thụ vào cơ thể khi tiếp xúc qua da Ngược lại, chì vô cơ hấp thụ qua da rất ít, chỉ hấp thụ qua da khi bụi chì dính vào vùng da bị tổn thương [2]

b) Sự phân bố, tích lũy và đào thải chì

Chì được phân bố chủ yếu ở máu, mô mềm và xương Phần lớn (99%) lượng chì máu được kết hợp với hồng cầu, 50% lượng chì trong hồng cầu liên kết với hemoglobin Chu kỳ bán phân hủy sinh học của chì máu là 25 - 28 ngày, sau đó chì máu sẽ cân bằng với các thành phần khác Có một phần nhỏ chì trong huyết thanh, lượng chì này cân bằng với lượng chì trong mô mềm Lượng chì chứa trong thận

tăng lên cùng với tuổi Một số lượng lớn chì được giữ lại trong xương, chiếm khoảng 95% tổng lượng chì trong cơ thể người lớn, 73% tổng lượng chì trong cơ thể trẻ em [16]

Chì xuất hiện trong xương sẽ chiếm chỗ của canxi Nó được tích luỹ ở đây một cách tạm thời, bộ xương như là “con thuyền” bảo vệ các cơ quan khác khi sự tích luỹ chì mãn tính diễn ra Đồng thời nó là nguồn tái phục hồi và tiếp tục gây nhiễm độc sau khi kết thúc phơi nhiễm với chì [16]

Mặc dù chì được đào thải ra ngoài bằng một số đường (bao gồm cả mồ hôi, móng và tóc), nhưng chỉ có đường tiết niệu và tiêu hoá là có tầm quan trọng thực

sự Khoảng 75% chì hấp thụ vào cơ thể được đào thải ra ngoài qua nước tiểu, 25% đào thải qua phân Nhìn chung chì được đào thải ra ngoài cơ thể một cách chậm chạp, nên tích luỹ chì trong cơ thể con người diễn ra một cách dễ dàng [16]

c) Tác động của chì đến sức khỏe con người

Trong các chất ô nhiễm môi trường thì chì là một trong những kim loại nặng,

có độc tính cao và rất nguy hiểm đối với cơ thể con người Chì và các hợp chất của

nó là loại độc chất đa tác dụng, tác động lên toàn bộ các cơ quan và hệ cơ quan, những tổn thương đặc biệt nặng xuất hiện trong hệ thống tạo máu, hệ tim mạch và thần kinh và hệ tiêu hoá Bộ Y tế Nga xếp chì cùng với asen, thuỷ ngân, cadimi, kẽm, flo vào nhóm độc chất gây ô nhiễm môi trường nguy hiểm loại 1 [2]

Sự phơi nhiễm chì được cho rằng gây ra khoảng 0,6% các bệnh nghiêm trọng trên thế giới, đặc biệt là vùng đang phát triển Chì đi vào cơ thể qua hai con đường chủ yếu: Đường hô hấp và đường tiêu hóa Phơi nhiễm chì có sự ảnh hưởng rộng và không phụ thuộc vào con đường đi vào cơ thể, tác động chủ yếu lên hệ thần kinh của người trưởng thành và trẻ nhỏ bao gồm giảm chỉ số IQ (intelligence quotient)

và tăng huyết áp (systolic blood pressure) Ngoài ra, chì có gây ra các bệnh có triệu chứng như làm yếu ngón tay, cổ tay, khớp mắt cá chân, gây thiếu máu ở người trung niên và người già, tổn thương dạ dày nghiêm trọng, yếu cơ, tổn thương não ở trẻ nhỏ [16]

Trẻ em là đối tượng ảnh hưởng nặng nề hơn so với người lớn, đặc biệt là trẻ

em dưới 5 tuổi nhất Khoảng 600.000 trường hợp trẻ em mỗi năm bị khuyết tật về trí não là do nhiễm chì Điều này cũng có thể hiểu một cách đơn giản là trong giai đoạn này, trí não và cơ thể của bé đang trong giai đoạn phát triển Bên cạnh đó, trẻ

em khoảng 2 tuổi có xu hướng có nồng độ chì trong máu cao hơn do chúng luôn bỏ

mọi thứ vào miệng, kể cả những thứ là nguồn ô nhiễm chì Mặc dù có thể xử lý loại

bỏ chì ra khỏi cơ thể bằng một số phương pháp điều trị bằng thuốc, tuy nhiên các tổn thương do chì gây ra khó có thể thể phục hồi lại Giới hạn gây hại của chì trong chế độ ăn ở trẻ em từ 1-4 tuổi vào khoảng 0,03 – 9 µg/Kg trọng lượng cơ thể một ngày Dưới mức 0,03 µg/Kg thì không ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe, trong đó mức phơi nhiễm 0,3 µg/Kg làm giảm 0,5 điểm IQ và mức 1,9 µg/Kg làm giảm 3 điểm IQ [16]

Đối với phụ nữ đang mang thai, nồng độ chì trong cơ thể cao sẽ gây sẩy thai Thai nhi chịu ảnh hưởng qua người mẹ bị nhiễm chì và có thể đẻ non, nhỏ con, trẻ

bị giảm khả năng về trí não trong thời thơ ấu như khó học và giảm sự phát triển ở giai đoạn lớn hơn [16]

Ở người trưởng thành, chì gây ra các bệnh như tăng huyết áp, các vấn đề về sinh sản, rối loạn thần kinh, đau cơ, khớp, hay giận dữ, các vấn đề về trí nhớ và tập trung Ngoài ra, ở nồng độ cao, chì gây tổn thương lên cơ quan tạo tinh trùng ở nam giới Giới hạn lượng chì có thể gây hại từ 0,02 – 3 µg/Kg trọng lượng cơ thể một ngày Dưới mức 0,02 µg/Kg ít gây nguy hiểm vì ở dưới mức 1,2 µg/Kg, mức làm tăng huyết áp 1 mmHg (0,1 kPa) Trên mức 3 µg/Kg sẽ làm tăng huyết áp lên 2 mmHg (0,3 kPa) Ngoài ra, ở mức này sẽ làm tăng sự rủi ro của bệnh thiếu máu cục

bộ ở tim (ischaemic heart disease) và sang chấn mạch máu não (Cerebrovascular stroke) [16]

1.2.6 Phương pháp xử lý ô nhiễm chì trong môi trường

Quá trình xử lý ô nhiễm Pb đạt được hiệu quả hay không, tùy thuộc vào sự lựa chọn phương pháp Có nhiều phương pháp được sử dụng như phương pháp vật

lý, hóa học và sinh học Hay có thể kết hợp giữa biện pháp hóa lý hay lý sinh Biện pháp vật lý xử lý ô nhiễm Pb là sử dụng các lực vật lý tác động vào môi trường đất làm thay đổi cấu trúc của các chất ô nhiễm nhưng không có bản chất hóa học Biện pháp hóa học làm thay đổi tính chất ô nhiễm, biến đổi chúng thành dạng ít ô nhiễm hơn Còn biện pháp sinh học: dùng các đối tượng sinh học như vi sinh vật, nấm hay thực vật để hấp thu, phân hủy các chất ô nhiễm Có hai dạng xử lý ô nhiễm Pb dựa

theo cách thức tiến hành: insitu là xử lý trực tiếp tại nơi ô nhiễm và exsitu là vận

chuyển môi trường bị ô nhiễm ở khu vực ô nhiễm đến nơi khác xử lý

1.2.6.1 Phương pháp hóa lý

a) Phương pháp bay hơi

Bằng cách cấp nhiệt để hóa hơi chất lỏng, nhằm giảm lượng kim loại cần xử

lý cuối cùng

b) Phương pháp kết tủa hóa học

Dựa trên phản ứng hoá học giữa chất đưa vào nước thải với kim loại (Pb) cần tách Ở độ pH thích hợp sẽ tạo thành hợp chất kết tủa và được tách ra khỏi bằng phương pháp lắng Phương pháp kết tủa là phương pháp thông dụng nhất, các chất kết tủa thường dùng bao gồm OH-, CO32-, S2- Kim loại ( Pb) trong nước thải thường được kết tủa bằng cách đưa vôi vào nước thải cho đến khi đạt tới pH mà ở đó độ hòa tan của kim loại thấp nhất Để xử lý nước thải công nghiệp có chứa kim loại nặng người ta thường xử lý trước các chất ảnh hưởng đến quá trình kết tủa các kim loại này Để tăng hiệu quả của quá trình kết tủa, người ta còn dùng muối cacbamat, tuy nhiên, do giá thành cao nên chỉ được áp dụng sau khi nước thải đã qua quá trình kết tủa truyền thống

c Phương pháp trao đổi ion

Dựa trên nguyên tắc của phương pháp trao đổi ion dùng trong ion từ nhựa hữu cơ tổng hợp, các chất cao phân tử có gốc hyđrocacbon và các nhóm chất trao đổi ion Quá trình trao đổi ion được tiến hành trong các cột cationit và anionnit

ý nghĩa của than hoạt tính là: nó là chất không độc (kể cả một khi đã ăn phải nó), giá thành sản xuất rẻ (được tạo từ gỗ thành than hoạt tính và từ nhiều phế chất hữu

cơ khác, ví dụ: từ vỏ, xơ dừa), và đồng thời cũng xử lý chất thải rất dễ sau khi đã dùng (bằng cách đốt) Than hoạt tính thường được tự nâng cấp (ví dụ, tự rửa tro hoặc các hóa chất tráng mặt), để lưu giữ lại được những thuộc tính lọc hút, để có thể thấm hút được các thành phần đặc biệt như kim loại nặng (Pb)

- Zeolit tự nhiên đã qua sơ chế là dạng aluminosilicate ngậm nước Các yếu

tố như : tỷ lệ sử dụng zeolit , thời gian xử lý và độ ẩm đều ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả xử lý Bước đầu nghiên cứu cũng cho thấy: với lượng chitin thô 10% (

theo lượng bùn khô ) trong hỗn hợp với bùn thải có độ ẩm 81%, thời gian xử lý 180 phút thì hiệu quả xử lý Pb đạt 84,72%

e) Công nghệ màng

Sử dụng các màng bán thấm, chỉ cho phép nước và một số chất hòa tan đi qua, để làm sạch nước Công nghệ lọc màng cho phép có thể tách bất cứ loại chất rắn hòa tan nào ra khỏi nước Hiệu suất và chi phí cho quá trình lọc màng phụ thuộc vào chất lượng nước nguồn và yêu cầu chất lượng nước sau xử lý

f) Phương pháp điện hóa

Dựa trên cơ sở của quá trình oxi hoá khử để tách kim loại Pb trên các điện cực nhúng trong nước thải chứa Pb khi có dòng điện một chiều chạy qua

g) Phương pháp chôn lấp an toàn

Là biện pháp cô lập Pb, ngăn chặn phát tán ra môi trường, có thể đóng gói an toàn hoặc hóa rắn trước khi chôn Nơi chôn phải được khảo sát kỹ về địa hình, thổ nhưỡng, thủy văn hạn chế gần khu dân cư, đất trồng cây lương thực, gần sông suối, gần nguồn nước sử dụng trong sinh hoạt Cần có biện pháp kiểm soát các tác nhân gây hại, các khí sinh ra, nước rò rỉ, nước thẩm thấu

1.2.6.2 Phương pháp sinh học

Sử dụng vi sinh vật: biện pháp xử lý tại chỗ (insitu) Sử dụng vi sinh vật để

phân hủy các chất ô nhiễm bằng cách cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng và không khí cho chúng Tuy nhiên đối với những nơi có nồng độ cao sẽ gây độc cho vi sinh vật Chưa ứng dụng nhiều trong việc xử lý ô nhiễm kim loại trong nước thải, mà thường là kết hợp với biện pháp công nghệ thực vật để xử lý để tăng hiệu quả xử lý

ô nhiễm

Sử dụng thực vật

- Công nghệ thực vật (CNTV) xử lý ô nhiễm Pb là công nghệ sử dụng các đối tượng thực vật có khả năng hút và tích lũy Pb Thực vật có thể chuyển chất độc thành chất không độc hay tạo thành chất dinh dưỡng làm sinh khối cố định tại các

cơ quan trong cơ thể Chất ô nhiễm có thể được hút trực tiếp đến các bộ phận trong

cơ thể như rễ hoặc thân, lá

- Việc sử dụng các biện pháp khôi phục cải tạo môi trường nhờ thực vật cho thấy nhiều tiềm năng Có hai phương pháp phổ biến nhất: Sự cố định kim loại nhờ thực vật (Phytostabilization) hay sự cố định kim loại tại chỗ bằng cách tái tạo thảm

thực vật, có hay không có bổ sung các kim loại không độc và các chất phụ trợ làm gia tăng độ màu mỡ của đất Và sự chiết tách nhờ thực vật (Phytoextraction) (sự chiết tách sinh học nhờ các thực vật siêu tích lũy)

- Đối với những vùng đất trọc bị ô nhiễm nặng, việc áp dụng các tác nhân cố định mạnh và sự tái tạo thảm thực vật ngay sau đó có thể là một phương pháp hữu hiệu và hợp lý về mặt giá cả, đặc biệt đối với đất nông nghiệp, vườn rau, những khu công nghiệp cũ và những khu đất chứa rác Sự cố định lâu dài và hiệu quả kim loại

sẽ góp phần làm giảm hoạt tính sinh học của kim loại (U.S.Environmental Protection Agency, 1999) Tiếp theo, thảm thực vật sẽ được phục hồi để ổn định đất Bên cạnh những lợi ích về mặt thẩm mỹ, lớp thực vật còn cung cấp khả năng kiểm soát ô nhiễm và tạo sự cân bằng cho đất Sự xói mòn do gió có thể được ngăn ngừa và một khả năng cố định kim loại có hiệu quả đã được chứng minh

So sánh lợi ích và chi phí xử lý ô nhiễm bùn thải của các phương pháp (bảng 1.1)

Bảng 1.1 Chi phí thực hiện các biện pháp xử lý ô nhiễm kim loại trong đất

Thủy tinh hóa ( vitrification) 75 – 425

Electrokinetic (điện động học) 20 – 200

Nguồn :Võ Văn Minh, 2009

Như vậy, để xử lý cho một tấn đất, phương pháp điện động học cần chi phí gấp 5 lần và phương pháp hóa học gấp 10 lần so với biện pháp sử dụng thực vật Ngoài ưu thế về chi phí, xử lý ô nhiễm bằng công nghệ thực vật còn có nhiều ưu điểm: không tạo ra những sản phẩm phụ, những chất phụ gây độc hại, cải tạo vùng đất trước đây không có thực vật nào tồn tại được, tạo cảnh quan sinh thái và quan trọng là ngăn chặn được sự xói mòn và phát tán ô nhiễm do gió và nước.Vì vậy,

hiện nay CNTV xử lý đang được đầu tư nghiên cứu rất mạnh trên thế giới như là một biện pháp an toàn, bền vững và đầy triển vọng

1.3 Công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm môi trường

1.3.1 Giới thiệu

Khả năng làm sạch môi trường của thực vật đã được biết đến từ thế kỷ XVIII thông qua các công trình nghiên cứu của Joseph Pries, Antoine Lavoissier, Karl Sheele và Jan Ingenhousz Tuy nhiên mãi đến những năm 1990 phương pháp này mới được nhắc đến như một loại công nghệ mới dùng để xử lý môi trường đất bị ô nhiễm bởi các kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ

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 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 loài 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 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 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 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

Hiện nay, các nhà khoa học đã nghiên cứu tìm ra nhiều loài thực vật góp phần cải thiện môi trường, đặc biệt trong vấn đề xử lý ô nhiễm kim loại nặng Đến nay người ta đã phát hiện hơn 400 loài phân bố trong 45 họ thực vật có khả năng hấp thụ kim loại nặng Có một số loài thực vật siêu hấp thụ kim loại nặng như:

Thlaspi, Alpine pennycress, Alyssum, có thể sống và tích lũy kim loại như Co, Cu,

Cr, Pb với hàm lượng lên đến 100 mg/g và Zn, Mn đến 1000 mg/g [24]

Ở Việt Nam, nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu về cỏ Vetiver cho kết quả có sức sống rất cao đối với những kim loại nặng Với Pb hàm lượng gây độc đối với đa

số thực vật từ 1 đến 10 ppm, còn đối với cỏ hương bài từ 21 đến 72 ppm Tương tự với Cd ngưỡng độc cho cỏ Vetiver là 45 ppm, nhưng đối với thực vật khác từ 5 đến

20 ppm Một phát hiện hấp dẫn ở cỏ Vetiver là trong khi ngưỡng độc hại của nó đối với Crôm từ 5 - 18 ppm và với Niken là 347 ppm thì đối với đa số thực vật khác lại

bị tác động ở hàm lượng Cr từ 0,02 - 0,20 ppm và Niken từ 10 đến 30 ppm Theo

Diệp Thị Mỹ Hạnh và E GarnierZarli (2007) cây Thơm ổi (Lantana camaraL.) có

thể sống trên đất ô nhiễm Pb từ 1000 - 20000 ppm và hấp thụ Pb trong rễ gấp 470 -

4908 lần so với cây thực vật thông thường

Bên cạnh những khả năng vốn có của thực vật, sự can thiệp công nghệ sinh học nhằm tạo ra các loài thực vật vừa có khả năng siêu hấp thụ vừa tăng sinh khối,

đã mở ra một triển vọng mới cho công nghệ thực vật trong bảo vệ môi trường Đến nay, việc áp dụng kỹ thuật gen đã đem lại thành công đáng kể Việc chuyển gen có

khả năng siêu hấp thụ kim loại ở cây Thlaspicaerulescens vào cây Mù Tạc mới có

khả năng sinh trưởng nhanh, cho sinh khối lớn, chịu được kim loại độc trong đất và tích lũy một lượng lớn các nguyên tố vi lượng độc hại trong chồi [12]

1.3.2 Cơ chế xử lý

Mỗi loài thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các ion kim loại trong môi trường Hầu hết, đều rất nhạy cảm đối với nồng độ ion kim loại nặng cao, thậm chí ở nồng độ thấp Tuy nhiên có một số loài thực vật do quá trình thích nghi biến đổi về di truyền để có khả năng sinh trưởng ở môi trường khắc nghiệt có nồng độ các ion kim loại cao mà còn có thể hấp thụ và tích lũy ion kim loại trong các cơ quan khác nhau của cây

Hình 1.1 Các cơ chế Phytoremediation

Có rất nhiều hệ thống phân loại cơ chế của Phytoremediation, chủ yếu phân loại theo cơ chế hấp thu, dựa trên nguyên tắc cơ bản: thực vật lấy chất ô nhiễm thông qua hệ rễ Có các cơ chế như là chất ô nhiễm được thực vật tập trung, cố định xung quanh vùng rễ (Phytostabilization), tích lũy trong các bộ phận của cây (Phytoextraction), lọc nhờ rễ (Rhizofiltration), hoặc được thực vật phân giải (Phytodegradation), sự phân giải bởi vùng rễ (Rhizophere) hay là sự bay hơi (Phytovolatilization) [12], [13] Đối với kim loại nặng, các nghiên cứu tập trung vào các cơ chế: phytoextraction, phytostabilization, hytovolatilization, đặc biệt là phytoextraction

Phytostabilization: là cơ chế hấp thu các chất ô nhiễm trong môi trường đất hoặc nước tích lũy lại trong rễ dựa vào khả năng hấp thụ hay kết tủa chất ô nhiễm trong vùng rễ của thực vật, ngăn cản không cho chất ô nhiễm phát tán, rò rỉ các chất

ô nhiễm đó theo gió hay xói mòn theo nước [15]

Các hiện tượng xảy ra ở hệ thống rễ: phytostabilization ở vùng rễ: thực vật tiết ra các enzym và protein ở vùng rễ, các chất này sẽ kết hợp với các chất ô nhiễm, cố định các chất ô nhiễm trên bề mặt ngoài của rễ Điều này ngăn các kim loại không đi vào tế bào rễ [26] Và phytostabilization trong tế bào rễ: các protein và enzym tiết ra cho phép các kim loại di chuyển vào trong rễ nhưng lập tức bị cô lập trong rễ để ngăn không cho vận chuyển lên các bộ phận khác của cây [15]

Phytoextraction: sử dụng những cây có thể chịu đựng được môi trường ô nhiễm và có khả năng tích trữ các chất ô nhiễm ở các bộ phận (rễ, thân, lá) trên cây

để làm sạch vùng ô nhiễm Sau đó, thực vật được thu hoạch và xử lý Nếu chất ô nhiễm là kim loại nặng thì có thể thu hồi lại kim loại từ thực vật hoặc tiêu hủy thực vật [15]

Rhizofiltraction: cũng tương tự như phytoextraction nhưng khác ở chổ tích luỹ ở phần rễ và cây trồng được trồng ở dưới nước Công nghệ này thường dùng để

xử lý kim loại nặng trong môi trường nước [15]

Phytovolatilization: là cơ chế hấp thu 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 Phương pháp này thích hợp cho việc xử lý đất giàu Hg, As [15]

1.3.3 Giới thiệu về cơ chế hấp thu, tích lũy và loại bỏ Pb ở thực vật

Thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các ion kim loại Pb trong môi trường Có nhiều giả thuyết đã được đưa ra để giải thích cơ chế vận chuyển, hấp thụ và loại bỏ Pb trong thực vật, ch ng hạn chúng hình thành một phức hợp tách Pb 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

Giả thuyết sự hình thành phức hợp: cơ chế loại bỏ Pb 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 - Pb 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 [19, 26]

Giả thuyết về sự lắng đọng: các loài thực vật tách Pb 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

Giả thuyết hấp thụ thụ động: sự tích luỹ Pb 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)

Sự tích luỹ Pb là cơ chế chống lại các điều kiện stress vô sinh hoặc hữu sinh:

hiệu lực của Pb chống lại các loài vi khuẩn, nấm ký sinh và các loài sinh vật ăn lá

đã được nghiên cứu [19, 26]

1.4 Tổng quan về một số kết quả nghiên cứu sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm

Pb trên thế giới và Việt Nam

1.4.1 Thế giới

Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất, nước không chỉ là vấn

đề riêng của mỗi quốc gia mà còn là vấn nạn cần giải quyết của mọi quốc gia Thực chất từ sau những năm 70 của thế kỷ XX, các nhà khoa học trên thế giới đã bắt đàu nghiên cứu việc sử dụng thực vật có khả năng hấp thụ kim loại cao ( Hyperaccumulater) để xử lý những vùng đất bị ô nhiễm, đặc biệt là những vùng khai thác khoáng với việc thải bỏ lượng lớn các kim loại nặng ra môi trường

Đến nay, các nghiên cứu cho thấy có khoảng 400 loài thực vật có khả năng

hấp thụ kim loại nặng thuộc các họ: Asteraceae, Brassicaceae, Caryophyllaceae, Cyperaceae, Fabaceae, Lamiaceae, Poaceae, Violaceae và Euphobiacea Trong đó,

họ Cải (Brassicaceae) có số lượng lớn nhất gồm 11 loài và 87 giống Các loài thuộc chi Thlaspi thường hấp thụ nhiều hơn một kim loại nặng Ví dụ như: T caerlescence hấp thụ Cd, Ni, Pb, Zn… [19]

Nghiên cứu cho thấy, các loài thực vật có khả năng hấp thu kim loại nặng khác nhau và có sự phân bố kim loại nặng trong các phần của cây cũng khác nhau

Ở cùng một nồng độ Pb 50 μg/ml, hướng dương tích lũy vào rễ là 4391 μg Pb/g sinh khối khô, lớn hơn bìm bìm (1020 μg Pb/g sinh khối khô) và tích lũy vào lá là 232

μg Pb/g sinh khối khô nhỏ hơn ở bìm bìm: 686 μg Pb/g sinh khối khô [20]

1.4.2 Việt Nam

Nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng ở nước ta rất đáng chú ý vì nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa- hiện đại hóa cùng tốc độ công nghiệp hóa nhanh trong khi quy hoạch đô thị chưa ổn định Các khu công nghiệp được xây dựng xen

kẽ với khu dân cư và vùng sản xuất nông sản, thủy sản gây ô nhiễm môi trường nước, đất và chuyển hóa vào cây trồng ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng Qua nhiều tài liệu cho thấy ngành công nghiệp sản xuất sơn, bột màu gây ô nhiễm

Pb, Zn và thuốc trừ sâu gây ô nhiễm Pb, As, Cd,… Ô nhiễm Pb ở nước ta ngày càng trầm trọng do nguồn nguyên liệu xăng pha Pb ngày càng được sử dụng nhiều để chạy động cơ

Kết quả nghiên cứu của Bùi Cách Tuyến và cộng sự được tiến hành năm 1997- 1998 về khả năng tích tụ kim loại nặng của cây rau muống, súp lơ tại Xã Vĩnh Lộc- huyện Bình Chánh và xã Xuân Thới Thượng- huyện Hóc Môn đã chỉ ra

mối tương quan chặt chẽ giữa dư lượng Cu, Zn, Cr, Pb, Cd có trong đất trồng và dư lượng kim loại nặng có trong cây trồng [18]

Từ những năm 1999- 2000, Nguyễn Văn Hải và các cộng sự tại trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã có những kết quả nghiên cứu về mối liên quan giữa tỷ lệ các chất kim loại nặng có trong đất và nước đối với một số cây trồng như cải bắp, su hào, cà rốt, cà chua ở Gia Lâm- Hà Nội, Gia Lương- Hà Bắc (nay thuộc huyện Lương Tài và Gia Bình- Bắc Ninh) Kết quả cho thấy môi trường đất trồng, nước tưới chứa kim loại nặng càng nhiều thì hàm lượng kim loại nặng có trong rau càng cao [7]

Lê Đức, Nguyễn Xuân Huân và cộng sự (2005) khi nghiên cứu về khả năng

chống chịu kim loại nặng của cải xanh (Brassica juncea) cho thấy nồng độ Pb cho

đất là 1300 ppm trở lên bắt đầu có ảnh hưởng đến sinh trưởng của cải xanh

Nguyễn Xuân Cự và các cộng sự (2005) tiến hành nghiên cứu sự thu hút Cu,

Pb, Zn và tìm hiêu khả năng sử dụng phân bón để giảm thiểu sự tích lũy cúng trong rau cải xanh và rau xà lách Kết quả cho thấy hàm lượng Pb tích lũy trong rau tỷ lệ thuận với nồng độ ô nhiễm Pb trong đất và nồng độ Pb trong đất kìm hãm ức chế quá trình sinh trưởng và phát triển của cây cải xanh và cây xà lách [3]

Võ Văn Minh và các công trình nghiên cứu khả năng tích lũy kim loại nặng của cỏ vetiver Kết quả : sau 3 tháng trồng, cỏ vetiver đã hấp thu từ 0,28 đến 5,87

mg Pb /10kg đất, ngoài ra còn hấp thu từ 0,05 đến 0,23 mg Cd /10kg đất; từ 19,78 đến 39,51 mg Zn /10kg đất; từ 0,68 đến 3,35mg Cu /10kg đất Kết quả này cao hơn khả năng hấp thụ kim loại nặng của các loài sinh vật siêu tích tụ

(hyperaccumulation) như Brassica juncea, Thlaspi caerulescens, and Arabidopsis hallerii từ 10 đến 100 lần Điều đó đã chứng tỏ việc sử dụng cỏ vetiver để xử lý đất

ô nhiễm kim loại nặng là giải pháp có tính khả thi [14]

PHẦN 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

Đề tài được thực hiện tại Trường Đại học Thủ Dầu Một Thời gian tiến hành thí nghiệm: từ tháng 01/2016 đến tháng 03/2016

Các chỉ tiêu được phân tích tại Phòng thí nghiệm Khoa Tài nguyên Môi trường, Trường Đại học Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Cây phát tài có tên khoa học là Dracaena sanderiana

Hình 2.1 Cây Phát tài được trồng làm thí nghiệm 2.3 Vật liệu, hóa chất và dụng cụ nghiên cứu

Dung dịch Pb(NO3)2 có nồng độ 20 g/l dùng để bổ sung nồng độ Pb cho thí nghiệm

Dung dịch HNO3 65% để xử lý mẫu

Dung dịch HClO4 để xử lý mẫu

Dung dịch HNO3 5% để định mức mẫu đã xử lý

Thiết bị dùng trong các thí nghiệm: hệ thống quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS (Shimadzu AA – 7000), cân phân tích (CHAUS), máy nước cất (HAMILTON WSC/4S)

2.4 Chuẩn bị cây và vật liệu thí nghiệm

2.4.1 Chuẩn bị cây

Cây Phát tài được mua ở các vườn trồng ở tỉnh Bình Dương, được ươm trong dung dịch thủy canh cho ra rễ, sau đó đem trồng trong nước trong các thùng xốp để tiến hành nghiên cứu Chọn những cây khỏe mạnh có thời gian sinh trưởng như nhau, thân và lá có kích thước tương đương nhau, chiều cao cây 50 cm, có từ 7 – 8 lá

2.4.2 Vật liệu thí nghiệm

Mô hình thí nghiệm được xây dựng tại Trường Đại học Thủ Dầu Một

Thùng xốp có thể tích 12 lít

Các vật liệu khác: tấm nhựa mỏng, keo dán, ống đong

Dung dịch Pb(NO3)2 có nồng độ 20 g/l được sử dụng để bổ sung nồng độ chì trong thí nghiệm

2.5 Mô hình thí nghiệm

Cây Phát tài được trồng trong mô hình thủy canh tĩnh trong thùng xốp với thể tích thùng xốp là 12 lít Thí nghiệm gồm 3 nghiệm thức (nồng độ chì trong nước của 3 nghiệm thức lần lượt là 100 mg/l, 200 mg/l và 300 mg/l) và 1 nghiệm thức đối chứng (nồng độ chì là 0 mg/l) với 3 lần lập lại :

- Nghiệm thức 1 (ký hiệu là A): trồng cây Phát tài với nồng độ Pb trong nước

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm

Phát tài được trồng trong thùng xốp có nắp, mỗi nắp đục 9 lỗ nhỏ có đường kính 5

cm, mỗi thùng xốp bố trí 9 cây Phát tài

Hình 2.3 Mô hình thí nghiệm ngoài thực tế

Bổ sung nồng độ chì trong thí nghiệm từ dung dịch Pb(NO3)2 có nồng độ 20 g/l theo công thức sau:

V1: Thể tích nước trong thùng (l)

C2: Nồng độ chì cần pha (mg/l)

V2: Thể tích dung dịch chì cần pha (l)

Các điều kiện ban đầu của thí nghiệm: nhiệt độ của môi trường thí nghiệm là

32oC, độ ẩm 49 RH%, pHH2O của tất cả các nghiệm thức là 5

Nước được dùng để pha Pb là nước uống đóng chai Refresh, được sản xuất theo công nghệ hiện đại , siêu tinh lọc qua hệ thống UF – R.O, tiệt trùng bằng ozone

và tia cực tím

2.6 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

2.6.1 Khảo sát khả năng sinh trưởng và phát triển của cây Phát tài

2.6.1.1 Bổ sung nước vào mô hình thí nghiệm

Bổ sung nước vào mô hình thí nghiệm 2 lần/tuần (thứ 2 và thứ 5 hàng tuần) Nước được sử dụng bổ sung vào mô hình là nước cất để đảm bảo không ảnh hưởng đến nồng độ Pb trong nước Nước được bổ sung vừa đủ, đảm bảo cho lượng nước trong các nghiệm thức luôn ngang bằng với lúc bắt đầu thí nghiệm là 12 l/thùng

2.6.1.2 Theo dõi sự sinh trưởng và phát triển của cây

Theo dõi các chỉ tiêu chiều cao, số lá, độ dài rễ của cây sau khi đã bổ sung chì trong 10 ngày, 20 ngày và 30 ngày Trọng lượng tươi và trọng lượng khô của cây sau khi thí nghiệm được cân đo theo phương pháp cân đo thông thường

Bảng 2.1 Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của cây

2.6.2 Khảo sát các chỉ tiêu sinh lý của cây Phát tài

2.6.2.1 Khảo sát hàm lượng nước trong lá cây Phát tài

Theo dõi lượng nước trong lá cây lúc ban đầu và sau khi đã bổ sung Pb vào

30 ngày

Phương pháp khảo sát lượng nước trong tế bào lá cây: Thu lá phát tài ở 4 nghiệm thức rồi đem cân trọng lượng tươi của cây ở từng nghiệm thức, sau đó cắt nhỏ lá cho vào nước khử ion đem để ở nhiệt độ 4oC trong vòng 4h, thấm qua giấy thấm rồi đem cân xác định trọng lượng trương Cuối cùng đem lá sấy khô ở nhiệt độ

70oC trong vòng 24h (đến trọng lương không đổi), cân để xác định được trọng lượng khô Lượng nước trong tế bào lá được xác định bằng công thức sau:

LRWC (%) = (FW – DW)*100/ (TFW – DW)

Trong đó:

LRWC: Phần trăm nước trong lá (%)

FW: Trọng lượng tươi của lá (mg)

DW: Trọng lượng khô của lá (mg)

TFW: Trọng lượng trương của lá (mg)

2.6.2.2 Khảo sát hàm lượng diệp lục tố trong lá Phát tài

Đo diệp lục tố trong lá cây trước và sau thí nghiệm 30 ngày

Máy đo hàm lượng diệp lục tố là máy CCM – 200 Model: Opti – Sciences sản xuất ở Mỹ Đây là máy đo diệp lục cầm tay, hoạt động bằng pin, đo hàm lượng diệp lục tổng số của lá, đơn vị là CCI