Đánh giá khả năng tích lũy asen sử dụng một số biện pháp canh tác để giảm thiểu asen trong đất và trên một số loại cây trồng tại huyện an phú tỉnh an giang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN --- LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TÍCH LUỸ ASEN SỬ DỤNG MỘT SỐ BIỆN PHÁP CANH TÁC ĐỂ GIẢ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

-

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TÍCH LUỸ ASEN SỬ DỤNG MỘT SỐ BIỆN PHÁP CANH TÁC ĐỂ GIẢM THIỂU ASEN TRONG ĐẤT VÀ TRÊN MỘT SỐ LOẠI CÂY TRỒNG

TẠI HUYỆN AN PHÚ, TỈNH AN GIANG

ĐOÀN HỮU MẠNH

AN GIANG, 3/2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

-

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TÍCH LUỸ ASEN SỬ DỤNG MỘT SỐ BIỆN PHÁP CANH TÁC ĐỂ GIẢM THIỂU ASEN TRONG ĐẤT VÀ TRÊN MỘT SỐ LOẠI CÂY TRỒNG

TẠI HUYỆN AN PHÚ, TỈNH AN GIANG

ĐOÀN HỮU MẠNH MSSV: CH155206

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

TS NGUYỄN VĂN CHƯƠNG

AN GIANG, 3/2019

MỤC LỤC

Trang phụ bìa

CHẤP NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG……… ii

LỜI CẢM TẠ iiiii LỜI CAM KẾT

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT

1.3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 2 1.4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3

2.1.3.3 Đặc điểm sinh thái 11

2.1.3.5 Tình hình nghiên cứu, sử dụng cỏ vetiver trên thế giới 14

2.2.2 Hiện trạng ô nhiễm Asen ở đồng bằng sông Cửu Long 21

2.2.3 Hiện trạng ô nhiễm Asen ở huyện An Phú, tỉnh An

2.3 Các nghiên cứu về biện pháp làm giảm sự hấp thu Asen 23

2.4 Sự tương quan giữa Asen trong đất và cây trồng 24 2.5 Thang đánh giá tham khảo hàm lượng kim loại nặng 24

3.1 Đặc điểm vùng nghiên cứu huyện An Phú, tỉnh An

3.3.1 Phần 1: Khảo sát hàm lượng Asen trong môi trường 28

3.3.2 Phần 2: Bố trí thí nghiệm trên đồng ruộng 29

4.1.1 As trong các giếng nước khoan ở xã Quốc Thái 36

Đánh giá khả năng ảnh hưởng của asen đến năng

4.3 Đánh giá khả năng giảm hấp thu asen trong đất

trồng bằng các loại cây thu hút asen 40

4.4.1 Ảnh hưởng của cây tích luỹ đến hàm lượng As

4.4.2 Ảnh hưởng của cây tích luỹ đến hàm lượng As

4.4.3 Ảnh hưởng của cây tích luỹ đến hàm lượng As

trong các bộ phận của cây đậu phộng 47

5.2 Kiến nghị 55

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT

As Thạch tín hay Asen

ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long

NSG Ngày sau gieo

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

NGK Nước giếng khoan

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

WHO World Health Organization

FAO Food and Agriculture Organization MSMA Mono Sodium Methan Arsenat

DMAs Di-methyl Arsenous Acid

CHẤP NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG

Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ “đánh giá khả năng tích luỹ asen trên đất trồng

An Phú, tỉnh An Giang”, do học viên Đoàn Hữu Mạnh mã số học viên:

CH155206 lớp Cao học Khoa học cây trồng - Khóa II thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Văn Chương Tác giả đã báo cáo và được Hội đồng Khoa học và Đào tạo thông qua ngày tháng năm 2018

Cán bộ hướng dẫn

TS NGUYỄN VĂN CHƯƠNG

Chủ tịch Hội đồng

LỜI CẢM TẠ

Thành kính biết ơn:

TS Nguyễn Văn Chương đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức và đóng góp những ý kiến quý báu để tôi hoàn thành việc nghiên cứu và thực hiện luận văn tốt nghiệp

Quý thầy cô Trường Đại học An Giang, Đại học Cần Thơ và nhất là thầy cô trong Khoa Nông Nghiệp và Tài Nguyên Thiên Nhiên đã truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong suốt quá trình học tập ở trường

Xin chân thành cảm ơn:

Các bạn tập thể lớp Cao học Khoa học cây trồng Khóa II đã nhiệt tình giúp đỡ

và động viên tôi trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp

Xin nhận lời cảm ơn sâu sắc nhất!

Đoàn Hữu Mạnh

TÓM TẮT

Asen là kim loại nặng có độc tính cao, được xem là thạch tính gây nguy hiểm ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe của nhân loại và được các nhà khoa học nghiên cứu nhiều, gây ô nhiễm nặng tại nhiều nơi đất trồng nông nghiệp huyện

An Phú Đề tài “Đánh giá khả năng tích luỹ asen và sử dụng một số biện pháp

canh tác để giảm thiểu asen trong đất và trên trên một số cây trồng tại huyện

An Phú, tỉnh An Giang” được thực hiện với các mục tiêu: (i) Đánh giá sự lưu

tồn Asen trong môi trường nước giếng khoan và đất sử dụng trong trồng trọt tại xã Quốc Thái, huyện An Phú; (ii) Đánh giá hiệu quả của biện pháp trồng xen các loại cây chỉ thị có khả năng hấp thu và tích lũy Asen trong đất đối với cây trồng cây bắp, cây đậu Thí nghiệm được bố trí theo kiểu khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 4 nghiệm thức và 4 lần lặp lại gồm: Đối chứng (không trồng cây tích luỹ); trồng các cây dương xỉ; cây cỏ màn trầu; cỏ vetiver và một số loại cây khác Kết quả nghiên cứu cho thấy các mẫu đất thí nghiệm có lượng Asen tăng từ 46,3 mg.kg-1 đến 50,93 mg.kg-1; chứng tỏ cây dương xỉ, cây cỏ vetiver và một số cây khác đã giữ Asen lại trong đất và trong thân giúp hạn chế sự hấp thu các kim loại này vào cây trồng nên hàm lượng Asen trong hạt

và trong thân của cây trồng thấp hơn nghiệm thức không trồng cây đối chứng lần lượt là 47% và 54% Bên cạnh đó chiều cao, số chồi và năng suất của cây đậu cũng được cải thiện hơn so với đối chứng không trồng cây tích luỹ Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả của việc trồng cây dương xỉ và cây cỏ vetiver trong việc giảm sự hấp thu Asen tăng năng suất cây trồng Vì vậy nông dân nên trồng xen thêm cây tích luỹ cho cây trồng như một biện pháp canh tác

an toàn và hiệu quả trên đất trồng nhiễm Asen

Từ khóa: Asen, An Phú, dương xỉ, cỏ vetiver, cây bắp, cây đậu

ABSTRACT

Arsenic is a highly toxic heavy metal, considered to be a dangerous agronomic that poses a significant impact on the health of mankind and has been researched by many scientists, causing serious pollution in many agricultural

land districts An Phu The project " Evaluate the possibility of arsenic

accumulation and use some cultivation methods to minimize arsenic in soil and above on some plants at An Phu district, An Giang province" is carried

out with the following objectives: (i) Evaluating the arsenic conservation in water wells and soil used in cultivation in Quoc Thai commune, An Phu district; (ii) Evaluate the effectiveness of intercropping arsenic and indicator plants in soil for corn and bean crops The experiment was arranged in a completely randomized block with 4 treatments and 4 repetitions including: Control (not growing cumulative); planting ferns; betel nut trees; vetiver grass and some other plants The results of the study showed that experimental soil samples with arsenic content increased from 46.3 mg.kg-1 to 50.93 mg.kg-1; proved that ferns, vetiver plants and some other plants kept the arsenic in the soil and in the stem to limit the uptake of these metals into the plant, thus lowering arsenic content in the seeds and in the plant's stem treatments without control were 47% and 54% respectively Besides, the height, number of shoots and yield of beans were also improved compared to the control without planting cumulative trees Research results show the effectiveness of growing ferns and vetiver plants in reducing arsenic uptake, increasing crop yields So farmers should intercrop more crops for crops as a safe and effective cultivation method on arsenic-contaminated soils

Keywords: Arsenic, An Phu, ferns, vetiver grass, corn, bean plants

LỜI CAM KẾT

Tôi xin cam đoan đề tài “Đánh giá khả năng tích luỹ asen và sử dụng một số

biện pháp canh tác để giảm thiểu asen trong đất và trên trên một số cây trồng tại huyện An Phú, tỉnh An Giang” là công trình nghiên cứu của bản thân tôi

Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được

ai công bố trong bất kỳ công trình luận văn nào trước đây

Tác giả luận văn

Đoàn Hữu Mạnh

Chương 1: MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, thực phẩm an toàn là một trong những tiêu chí hàng đầu về an toàn vệ sinh thực phẩm, không phải vệ sinh an toàn thực là chỉ có khâu chế biến món, mà cần hiểu rộng hơn là đảm bảo thực phẩm an toàn cho người tiêu dùng, tạo ra thực phẩm xanh, ngay cả trên đồng ruộng lẫn chế biến Từ đó, mới thấy được vai trò quan trọng của nhà sản xuất hay nói cách khác là vai trò quan trọng của người nông dân trên đồng ruộng phải tạo ra “sản phẩm xanh” phục vụ nhu cầu tiêu dùng, nâng cao giá trị kinh tế

Môi trường vùng ven có nhiều yếu tố gây độc, mà asen (As) là một trong những nguyên tố gây độc cao hoặc dẫn đến ngộ độc, nên việc làm sạch As trong môi trường là một trong những vấn đề quan trọng hàng đầu, tiến đến môi trường không còn As trong đất khu vực huyện An Phú nói chung và xã đầu nguồn nói riêng Nói như vậy không có nghĩa là chúng ta có thể loại bỏ hoàn toàn As trong đất mà chúng có thể từ từ loại bỏ As làm vùng đất sạch sản xuất nông nghiệp an toàn

Nông nghiệp một trong những nguồn thu nhập chính của huyện An Phú nói riêng, tỉnh An Giang, ĐBSCL, cả nước nói chung đang hướng đến một nền nông nghiệp bền vững, công nghệ cao, đưa chất lượng sản phẩm lên cao hơn, sức cạnh tranh của các sản phẩm trên thương trường ngày càng lớn, đưa vị thế nền nông nghiệp lên một tầm cao mới, thâm nhập sản phẩm vào những thị trường sản phẩm nông nghiệp khó tính

Bên cạnh, bắp được trồng nhiều tại huyện An Phú, chủ yếu được sử dụng làm thức ăn cho chăn nuôi, nếu nguồn nguyên liệu để sản xuất chưa thật sự sạch lúc ấy động vật sẽ bị nhiễm gây cho bản thân động tiếp đến là gây hại cho con người, nếu thế dẫn đến một tác hại rất lớn, bởi lẽ As là một trong những nguyên tố hoá học có khả năng lưu truyền cho con người, lúc ấy con người là có khả năng bị hại lớn nhất

Tất cả các loại cây trồng đều có khả năng hấp thu As, đặc biệt là các loại cây thực phẩm, As được dự trữ nhiều nhất trong đọt non, hạt, củ nên gây ra hậu quả rất nghiêm trọng, tổn thương rất lớn sức khoẻ con người Nông nghiệp Việt Nam bao gồm: Trồng trọt và chăn nuôi; Trồng trọt, trong đất hàm lượng

As quá nhiều (vượt ngưỡng cho phép) tại vùng thực hiện đề tài, khi đó động vật sử dụng nó làm thức ăn, rồi động vật làm thức ăn cho con người và động vật nuôi làm ảnh hưởng sự phát triển của cá nhân và nhân loại nói chung

Theo số liệu của WHO cứ 10.000 người thì có 6 người bị ung thư do sử dụng nước sinh hoạt có nồng độ asen lớn hơn 0,01 mg/lít nước Sự trăn trở của các nhà khoa học về nguồn nước bị nhiễm As không những trong từng gia đình mà là nổi lo chung của toàn xã hội về vấn đề cấp thiết này Theo điều tra của quỹ Nhi đồng Liên hợp quốc UNICEF thì tình trạng nhiễm độc As (hay còn gọi là thạch tín) ở Việt Nam đang ở mức cao Asen có trong các nguồn nước giếng khoan, giếng khơi với nồng độ khác nhau Theo tiêu chuẩn đã được công bố năm 2002 của Bộ Y tế, hàm lượng As cho phép trong nước sinh hoạt phải dưới 0,01 mg/lít Những vùng bị nhiễm nghiêm trọng nhất là phía nam Hà Nội, Hà Nam, Hà Tây, Hưng Yên, Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình, Hải Dương, vùng đầu nguồn của miền Tây Trong đó những phát hiện gần đây

là nhiều giếng khoan có nồng độ As cao nằm ở ĐBSCL như Đồng Tháp và An Giang, vùng Tây Nguyên như Lâm Đồng Một số rất ít nguồn nước máy còn

có nồng độ As cao gấp vài lần mức cho phép; như vùng đất An Phú chẳng hạn, vùng đất của tất cả các khu vực của cả nước nói chung có nhiều vùng nhiễm As nặng như đã trình bày; đề tài nghiên cứu biện pháp làm sạch môi trường đất trồng trọt tạo nền nông nghiệp an toàn, cải tạo chất lượng cuộc sống

Do đó, đề tài “Đánh giá khả năng tích luỹ asen và sử dụng một số biện

pháp canh tác để giảm thiểu asen trong đất và trên trên một số cây trồng tại huyện An Phú, tỉnh An Giang” bằng nguồn nước tưới giếng khoan cho cây

trồng kết hợp với các biện pháp bón phân, đồng thời trồng các loại cây tích luỹ

As ở địa phương nhằm định hướng phát triển an toàn cho lương thực, thực phẩm trong nông nghiệp, giải quyết thực trạng được đặt ra cho nền nông nghiệp huyện An Phú là giảm ô nhiễm môi trường đất, bảo vệ sức khỏe của người dân ở huyện đầu nguồn nói riêng và tại ĐBSCL nói chung

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

- Tìm ra loại cây có tính tích luỹ As cao trong các biện pháp bón phân

- Đánh giá sự tích luỹ As của các loại cây địa phương để làm sạch As trong môi trường đất trồng nông nghiệp ở huyện An Phú, An Giang

1.3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Bao gồm các yếu tố môi trường và cây trồng

+ Môi trường: Nước giếng khoan, các biện pháp bón phân xã Quốc Thái, huyện An Phú, tỉnh An Giang

+ Cây trồng: các loại tích luỹ địa phương như cây dương xỉ, cỏ vertiver, cây bắp lai

- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu thực nghiệm trên đất trồng tại xã

Quốc Thái, huyện An Phú, tỉnh An Giang

1.4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: Asen tồn tại trong nước dưới đất ở dạng H3AsO4-1

(trong môi trường pH axit đến gần trung tính), HAsO4-2 (trong môi trường kiềm), khi trồng cây bắp bón vôi, vôi cải tạo đất thông qua khả năng hạ phèn, khử chua cho đất trồng tạo độ thông thoát cho đất; Trong đất nhiễm As độ pH thấp, mùn cưa có chứa nhiều tanin, lúc này tanin làm hạ phèn và khử chua ở đất trồng cây bắp lai canh tác trên vùng đất nhiễm As bằng tưới nước giếng khoan Biện pháp trồng cây siêu tích luỹ As ở các rảnh nước để làm giảm sự hấp thu kim loại này vào những bộ phận thân, lá, hạt của cây bắp, cây họ đậu giúp tăng năng suất cây trồng

- Ý nghĩa thực tiễn: Nghiên cứu sẽ giúp nông dân lựa chọn được biện pháp

canh tác an toàn ở vùng đất bị nhiễm As, đồng thời góp phần tăng làm cải thiện đất trồng, tăng năng suất cây trồng trên vùng đất canh tác qua nhiều vụ mùa

Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan về cây trồng

2.1.1 Tổng quan về cây bắp lai

Cây bắp lai có tên khoa học là Zea mays L., được Linnaeus đặt tên vào năm 1737 và là loài duy nhất của giống Zea, thuộc họ hòa thảo (Gramineae),

bộ hòa thảo (Gramineae) Bắp là cây hằng niên, có thể sinh trưởng trên vùng

khí hậu rộng lớn khắp mọi nơi trên thế giới, ở vĩ độ từ 00 đến 40 – 500 Bắc bán cầu (chủ yếu tập trung ở vĩ độ nhỏ hơn 470) và 0 – 300 Nam bán cầu Cây bắp

là một loại cây lương thực được thuần canh tại khu vực Trung Mỹ và sau đó lan tỏa ra khắp châu Mỹ Cây bắp được trồng lan tỏa ra các phần còn lại của thế giới sau khi có tiếp xúc của người châu Âu với châu Mỹ vào cuối thế kỷ

15, đầu thế kỷ 16 Sau đó cây bắp được trồng ở Việt Nam Hiện nay cây bắp

là một loại cây nông nghiệp có diện tích thu hoạch lớn thứ hai tại Việt Nam sau lúa gạo Bên cạnh, cây bắp cũng được xem là loại cây công nghiệp, sản phẩm được được dùng trong công nghiệp chế biến thức ăn cho gia súc

Thời gian sinh trưởng của cây bắp dài, ngắn khác nhau phụ thuộc vào giống và điều kiện chăm sóc của nông dân Trung bình thời gian sinh trưởng

từ khi gieo đến khi thu hoạch là khoảng 90 - 160 ngày Sự phát triển của cây bắp có thể chia ra làm hai giai đoạn; giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng: từ khi gieo đến khi xuất hiện nhị cái, giai đoạn sinh trưởng sinh thực: bắt đầu với việc thụ tinh của hoa cái cho đến khi thu hoạch hạt chín hoàn toàn Bên cạnh, thời gian sinh trưởng phát triển của cây bắp, có thể chia ra các thời kỳ sau: thời kỳ nảy mầm, thời kỳ 3 - 6 lá, thời kỳ 8 - 10 lá, thời kỳ xoáy nõn, thời kỳ

nở hoa và thời kỳ chín

Cây bắp là loại hạt ngũ cốc giàu chất xơ, nhiều vitamin, khoáng chất và chất chống oxy hóa Hạt thường có màu vàng, một số giống có màu khác như đỏ, cam, tím, xanh, trắng hoặc màu đen Giống như tất cả các loại hạt ngũ cốc, thành phần chủ yếu trong hạt bắp bao gồm các tinh bột: là thành phần chính tìm thấy trong bắp, chiếm 28-80% trọng lượng khô, trong hạt đường chứa một lượng đường nhỏ (1-3%) Bắp thường chứa tinh bột đặc biệt thấp (28%), hàm lượng đường cao (18%), hầu hết trong số đó là sucrose Hàm lượng chất xơ của các loại ngô khác nhau, nhưng nhìn chung chất xơ chiếm khoảng 9-15%, chất xơ chủ yếu trong bắp là chất xơ không hòa tan, như hemicellulose, cellulose và lignin Tùy thuộc vào giống bắp, hạt dự trữ một nguồn protein phong phú nhưng hầu hết hàm lượng protein trong hạt khoảng

10-15%; các protein có nhiều nhất trong bắp được biết đến như zeins, chiếm

44 - 79% tổng lượng protein

Nhìn chung, protein của bắp chỉ một số axit amin thiết yếu, chủ yếu là lysine và tryptophan Hàm lượng chất béo trong bắp rất ít Tuy nhiên, bắp trái non một nguyên liệu dồi dào, thường được sử dụng để chế biến các món ăn Vitamin và khoáng chất có Mangan, Photpho, Magie, Kẽm, Đồng Axit pantothenic, Folate, Vitamin B6, Niacin, Kali Các hợp chất thực vật khác là Axit ferulic, Anthocyanins, Zeaxanthin, Lutein, Axit phytic Sử dụng làm lương thực cho người, dùng nuôi gia cầm và gia súc Trong công nghiệp hình thành chất dẻo hay vải sợi, xăng sinh học, rượu, cồn Sử dụng trong chế biến thực phẩm thực phẩm như canh ngô, cháo ngô Làm đồ ăn vặt, bánh các loại Lõi trái bắp cũng có thể khoan lỗ và dùng như một loại tẩu hút thuốc rẻ tiền, lần đầu tiên được sản xuất tại Mỹ vào năm 1869 Lõi trái bắp cũng có thể dùng như một nguồn nhiên liệu Các núm nhụy từ hoa cái của bắp (râu bắp), cũng được buôn bán như là một loại thảo dược có tác dụng lợi tiểu Phụ phẩm cây bắp sau khi được chiết xuất thành bột chứa polyphenol, chlorophll để làm

đồ uống Thân cây bắp dùng làm thức ăn cho gia súc như trâu, bò, dê, cừu

2.1.2 Tổng quan về cây dương xỉ (Cyclosorus parasiticus)

Dương xỉ có tên khoa học Cyclosorus parasiticus; cây thuộc lớp dương

xỉ tòa sen hay lớp tòa sen (danh pháp khoa học: Marattiopsida), cây dương xỉ thuộc cây thân thảo, gần như không thân, cây cao trung bình khoảng 15 – 30cm, rộng khoảng 15 – 20cm Cây dương xỉ có nhiều lá mọc thành cụm toả

tròn xung quanh Dương xỉ (Cyclosorus parasiticus) có lá kép, dài khoảng 20

– 35cm, giống hình chiếc lược, thon nhọn về phía đầu; lá non cuộn tròn, có lông Cây dương xỉ thích hợp với mọi điều kiện tự nhiên bình thường, dễ trồng

và chăm sóc; nếu thời tiết mát mẻ, độ ẩm nhiều thì cây phát triển mạnh hơn Cây dương xỉ có khả năng hấp thụ aldehyde formic, ức chế xylen, toluene và các kim loại nặng (như Asen, candimi) gây tác hại khôn lường cho người Mặt dưới lá dương xỉ tuổi trưởng thành thường có nhiều bào tử tập trung, bào tử có khả năng phát tán và phát triển cây mới

2.1.2.2 Đặc điểm sinh thái cây dương xỉ

Cây dương xỉ thích nghi với mọi điều kiện môi trường tự nhiên, với điều kiện môi trường nhiệt độ ở Việt Nam có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt; trong những điều kiện bóng râm mát cây củng vẫn sinh trưởng và phát triển rất tốt Thân của dương xỉ thường nằm trong đất, có nhiều mọc xung quanh, các rễ nằm phơi trên mặt đất, tạo nên mạng lưới, mạng lưới này giúp

chúng bảo vệ tốt hơn phần gốc, cũng giúp nó hấp thụ được một số nguyên tố khoáng xung quanh

2.1.2.3 Đặc điểm sinh lí cây dương xỉ

Pha thể bào tử (lưỡng bội) sinh ra các bào tử đơn bội nhờ phân bào giảm nhiễm Bào tử phát triển nhờ phân bào có tơ thành thể giao tử, thông thường bao gồm một nguyên tản có khả năng quang hợp Thể giao tử sinh ra các giao

tử (thường bao gồm cả tinh trùng và trứng trên cùng một nguyên tản) nhờ phân bào có tơ Tinh trùng linh động, có tiên mao (lông roi) thụ tinh cho trứng vẫn còn gắn chặt với nguyên tản Trứng đã thụ tinh hiện giờ là hợp tử lưỡng bội và phát triển nhờ phân bào có tơ thành thể bào tử (cây "dương xỉ" điển hình mà chúng ta vẫn thấy)

Lá: Phần màu xanh, có khả năng quang hợp của cây Ở các loài dương xỉ

lá thường là lá lược, nhưng điều này là do sự phân chia lịch sử giữa những người nghiên cứu dương xỉ và những người nghiên cứu thực vật có hạt, chứ không phải là do các khác biệt trong cấu trúc Các lá mới thông thường nở ra bằng cách trải ra đầu lá non cuộn chặt Sự bung ra của lá như vậy gọi là kiểu xếp lá hình thoa Lá được chia ra thành ba kiểu: Lá dinh dưỡng (Trophophyll):

Là lá không sinh ra bào tử, thay vì thế nó chỉ sản xuất các chất đường nhờ quang hợp Nó là tương tự như các lá xanh điển hình của thực vật có hạt Lá bào tử (Sporophyll): Lá sinh ra bào tử Lá này là tương tự như các vảy của nón thông ở thực vật hạt trần hay như nhị và nhụy ở thực vật hạt kín Tuy nhiên, không gióng như thực vật có hạt, các lá bào tử của dương xỉ thông thường không chuyên biệt hóa, trông tương tự như các lá dinh dưỡng và cũng sản xuất các chất đường nhờ quang hợp, giống như các lá dinh dưỡng Brophophyll: Lá sinh ra một lượng lớn bất thường các bào tử Các lá thuộc kiểu này cũng lớn hơn các kiểu lá khác nhưng giống với các lá dinh dưỡng

Rễ: Các cấu trúc không quang hợp mọc ngầm dưới đất, có chức năng hút nước và các chất dinh dưỡng từ trong đất Chúng luôn luôn là rễ chùm và về cấu trúc thì tương tự như rễ của thực vật có hạt Tuy nhiên, thể giao tử của dương xỉ lại rất khác biệt với các thể giao tử của thực vật có hạt

Chúng thông thường bao gồm:

Nguyên tản: Cấu trúc màu xanh lục, có khả năng quang hợp, dày một lớp

tế bào, thường có dạng hình tim hay hình thận, dài 3–10 mm và rộng 2–8 mm Nguyên tản sinh ra các thể giao tử nhờ: Các túi đực: Các cấu trúc nhỏ hình cầu sinh ra tinh trùng có tiên mao Các túi noãn: Cấu trúc hình bình thót cổ sinh ra một trứng ở đáy, và tinh trùng tiến tới được chỗ đó bằng cách chui qua cổ Các

rễ giả: Các cấu trúc tương tự như rễ (không phải rễ thật sự) bao gồm các tế bào

đơn lẻ thuôn cực dài, với nước và các khoáng chất được hấp thụ trên toàn bộ

bề mặt cấu trúc này Các rễ giả cũng có tác dụng neo nguyên tản vào trong đất Ngành Dương xỉ được cho là có nguồn gốc từ lớp Cladoxylopsida đã tuyệt chủng tồn tại trong Kỷ Devon và Kỷ Than đá

2.1.3 Tổng quan về cây cỏ vetiver

2.1.3.1 Nguồn gốc và phân loại

Cỏ Vetiver có tên khoa học là Vetiveria zizanioides (L.) Nash, thuộc họ

hòa thảo Poaceae, còn gọi là cỏ Hương bài hay Hương lau Tên gọi Vetiver có nguồn gốc từ tiếng Tamil Theo các nhà thực vật học thì cỏ Vetiver là loài bản địa thuộc miền Bắc Ấn Độ, một số khác cho rằng cỏ này xuất xứ quanh Bombay nên người ta tạm kết luận đây là loài sống ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới trên những đồng bằng Nam Ấn, Bangladesh và Myanmar Có 12 giống cỏ

Vetiver được biết đến nhưng có hai loài đã được trồng để bảo vệ đất là Vetiver

zizanioides và Vetiveria nigritana Giống cỏ sử dụng ở Việt Nam thuộc dòng

Nam Ấn Độ (loài Vetiver zizanioides) và thường gọi là cỏ Vetiver (Paul

Truong và cs, 2006)

2.1.3.2 Đặc điểm hình thái

Về mặt hình thái, cỏ Vetiver rất giống như một bụi cỏ sả to, thân xếp vào nhau tạo thành khóm dày đặc, vững chắc, chiều cao có thể tới 3 mét Từ gốc rễ mọc ra nhiều chồi ở các hướng, phần trên không phân nhánh, phần dưới đẻ nhánh rất mạnh Thân lá mọc thẳng đứng, cứng, chịu được điều kiện ngập lũ cao trung bình 1 - 1,5 mét, khó phân biệt được thân và lá, phiến lá tương đối cứng, lá dài từ 40 - 90 cm, rộng 4 - 10 mm, lá nhẵn, mép lá nhám (Mekonnen, 2000)

Cỏ Vetiver không có căn hành, không bò lan, thân rễ đan xen nhau và phát triển rất nhanh Do đó, hệ thống rễ không mọc trải rộng mà cắm thẳng vào sâu trong đất, kể cả rễ chính, rễ thứ cấp, rễ dạng sợi (Mekonnen, 2000)

Rễ cỏ dạng chùm, rất đồ sộ, sau hai năm trồng rễ có thể cắm sâu 3 - 4 mét; rộng 2,5 mét trên đất tốt Do có bộ rễ ăn sâu nên cỏ Vetiver chịu hạn rất khoẻ,

có thể hút 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 sâu (Mekonnen, 2000) 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 - 1,0 mm, tạo nên một bầu rễ rất lớn, thuận lợi cho sự phát triển của vi khuẩn và nấm, là điều kiện cần thiết dễ hấp thụ và phân huỷ các chất gây ô nhiễm (Mekonnen, 2000) Hoa cỏ Vetiver là hoa lưỡng tính, thường đi thành từng cặp, mỗi cặp giống nhau về hình thái gồm một hoa có một cuống ngắn và một hoa không cuống, riêng phần cuối của cuống thì các hoa chụm

ba Loài Vetiveria zizanioides được trồng phổ biến vì có đặc điểm không tạo

hạt, nhân giống chủ yếu bằng phương pháp vô tính nên không mọc tràn lan như một số loài cỏ dại khác (Truong P N V., Trần Tân Văn, 2006)

2.1.3.3 Đặc điểm sinh thái

Vetiver là giống cỏ điển hình của miền nhiệt đới Hiện nay chúng được trồng nhiều ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như châu Phi (Ethiopia, Nigeria), châu Á (Trung Quốc, Ấn Độ, Malaysia, Philipin, Thái Lan, Việt Nam), châu Úc, Trung và Nam Mĩ (Colombia) Như vậy, cỏ Vetiver phân bố rất rộng trên phạm vi toàn thế giới - Nhiệt độ: cỏ Vetiver là loài thực vật nhiệt đới nên sinh trưởng, phát triển thuận lợi ở khoảng nhiệt độ trung bình là 18 –

25 độ C Tuy nhiên nó vẫn sống được ở những nơi giá lạnh Khi đó chỉ có ngọn cỏ bị táp, còn những điểm sinh trưởng ngầm dưới đất vẫn sống Chẳng hạn, ở Australia, khi nhiệt độ xuống đến -11 độ C, cỏ Vetiver vẫn sinh trưởng

và phát triển Ở miền Bắc Trung Quốc, cỏ vẫn sống được trong thời gian ngắn khi nhiệt độ xuống đến – 22 độ C Còn ở Georgia (Mỹ) cỏ Vetiver có thể sống

ở -10 độ C và chỉ chết khi nhiệt độ xuống đến – 15 độ C

Ẩm độ: cỏ Vetiver cần lượng mưa khoảng 300 mm nhưng trên 700 mm

sẽ thích hợp hơn để cỏ tồn tại suốt thời gian khô hạn Thông thường, cây cần một mùa ẩm ướt ít nhất là 3 tháng, lý tưởng nhất là có mưa hàng tháng Cỏ Vetiver phát triển tốt ở điều kiện ẩm hoặc ngập nước hoàn toàn trên 3 tháng Tuy nhiên, chúng cũng sinh trưởng tốt ở điều kiện khô hạn nhờ hệ thống rễ ăn sâu vào đất

Ánh sáng: cỏ Vetiver là loại cây C4 nên thích hợp trong vùng có lượng ánh sáng cao Loài này phát triển yếu dưới bóng râm, trong bóng râm cỏ giảm khả năng sinh trưởng, phát triển, thậm chí có thể lụi đi

Đất: cỏ Vetiver mọc tốt ở đất cát sâu, cỏ còn mọc trên đá vụn, đất cạn và

cả đất trũng ngập nước Chúng mọc tốt nhất ở chỗ đất trống và thoát nước tốt Khi trồng Vetiver ở những khu vực nền đất không ổn định (đặc biệt là nơi đất dốc), trước tiên cỏ sẽ hạn chế được hiện tượng sạt lở, xói mòn, dần dần ổn định nền đất, tiếp đó giúp cải thiện điều kiện môi trường vi khí hậu, để có thể trồng được những loài cây khác Với những đặc điểm này, có thể coi cỏ Vetiver như là giống cây tiên phong ở những vùng đất xấu (Trần Tân Văn, Truong P N V., 2006) Từ những đặc điểm trên cho thấy cỏ Vetiver là loài có khả năng thích nghi với nhiều vùng sinh thái khác nhau Phát triển được ở những vùng đất tương đối khắc nghiệt tạo điều kiện cho sự phát huy tối đa những đặc tính ưu việt của nó

2.1.3.4 Đặc điểm sinh lý

Cỏ Vetiver là loài thực vật có nhiều đặc điểm sinh lý đặc biệt Cỏ Vetiver

có khả năng phục hồi rất nhanh sau khi bị ảnh hưởng bởi các yếu tố ngoại cảnh bất lợi như: khô hạn, sương giá, ngập mặn và những điều kiện bất thuận khác Cỏ Vetiver có thể thích nghi được với nhiều loại đất có độ pH thay đổi

từ 3,3 đến 12,5 mà không cần đến biện pháp cải tạo đất nào Nó có thể mọc tốt trên nhiều loại đất như đất chua, đất kiềm, đất mặn và đất chứa nhiều Na, Mn,

Al, hoặc các kim loại nặng như As, Cd, Cr, Ni, Pb, Hg, Se và Zn

Cỏ Vetiver có khả năng hấp thụ rất cao các chất hòa tan trong nước như nitơ (N), phôtpho (P) và các nguyên tố kim loại nặng có trong nước bị ô nhiễm Cỏ có khả năng chống chịu rất cao đối với các loại thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, thuốc bảo vệ thực vật Cỏ Vetiver có khả năng chống chịu được sâu bệnh và hỏa hoạn rất tốt

2.1.3.5 Tình hình nghiên cứu, sử dụng cỏ Veitver cải tạo đất ô nhiễm trên thế giới và Việt Nam

Với những ưu việt về đặc tính hình thái, sinh thái và sinh lý, nhiều nghiên cứu về cỏ Vetiver đã được thực hiện Trong đó, kết quả nghiên cứu có

ý nghĩa nhất về góc độ bảo vệ môi trường của cỏ Vetiver là xác định được các ngưỡng chịu đựng của cỏ Vetiver đối với các điều kiện đất xấu và các kim loại nặng Kết quả đó đã mở ra một hướng ứng dụng cỏ Vetiver nhằm cải tạo và phục hồi đất bị ô nhiễm

Bảng 2.2 So sánh ngưỡng chịu kim loại nặng của cỏ Vetiver và các loài cỏ khác

ngang, cũng không có thân rễ mà chỉ phát triển bằng cách sinh sản vô tính từ

rễ hoặc hom, do vậy nó hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu nêu trên Cỏ Vetiver

đã được du nhập vào đảo Fiji từ hơn 100 năm nay, được sử dụng để giữ đất và nước từ hơn 50 năm nay và nó cũng không trở thành cỏ dại ở môi trường mới này Khi cần thiết, có thể trừ cỏ Vetiver bằng cách phun Glyphosate hoặc đào

rễ lên và phơi khô Vetiver đã được nhiều nước trên thế giới sử dụng rất thành công để xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng Cỏ Vetiver được sử dụng để phục hồi và cải tạo các vùng đất mỏ như: mỏ than, mỏ chì, kẽm Ngoài ra, cỏ còn được dùng để làm giấy, làm đồ mỹ nghệ, làm hương liệu hay nguyên liệu trong ngành sản xuất nước hoa

Cỏ Vetiver còn có khả năng sinh trưởng rất tốt khi trồng trên chất thải từ các mỏ vàng mới khai thác mà không cần bổ sung phân bón Ở những khu vực này, đất thường có độ kiềm cao (pH = 8 - 9), dinh dưỡng thấp và hàm lượng sunfat tự do rất cao (830 mg/kg), Na và sulfua tổng số từ 1 - 4%, do đó khi bổ sung thêm 500 kg DAP/ha thì cỏ phát triển tốt hơn (Truong P N V, 1998) [107] Nếu được bón phân đạm và lân, cỏ Vetiver không hề bị ảnh hưởng ngay

cả trong môi trường đất rất chua (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 Ngưỡng chịu phèn của cỏ Vetiver vào khoảng 68 - 90% Ngoài ra cỏ Vetiver vẫn sinh trưởng, phát triển bình thường ở đất nhiễm Mn với hàm lượng có thể thu hồi được đến 578 mg/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 (Truong P N V., Baker D., 1998)

Tại Australia, để phục hồi đất tại các mỏ than cũ người ta đã sử dụng 5

loài thực vật làm thí nghiệm, đó là cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides L), Xạ tử biển (Sporobolus virginicus), cây sậy (Phragmites australis), cây cỏ nến (Typha domingensis) và loài Sarcocornia spp Đất ở khu vực này có hàm

lượng Na và độ mặn cao, N và P cực thấp, hàm lượng sunfua hòa tan, Mg, Ca,

Cu, Zn, Mg và Fe rất cao Kết quả thí nghiệm cho thấy, sau 210 ngày trồng,

chỉ có cỏ Vetiver và cây marine couch còn sống sót Khi có che phủ và bón

phân đã làm tăng khả năng sinh trưởng của cỏ Vetiver và đạt 2 tấn/ha, tăng 10 lần so với lúa mạch biển (Truong P N V., 1996)

Tại Quảng Đông, Trung Quốc, cỏ Vetiver được sử dụng để phục hồi chất thải từ mỏ Pb/Zn Mỏ Pb/Zn Lechang nằm ở phía Bắc Quảng Đông, miền Nam Trung Quốc, chất thải được đổ ra trên 5 năm, việc phục hồi thảm thực vật ở đây là rất cần thiết nhằm cố định bề mặt bị xói mòn và giảm tác động môi trường Chất thải ở đây chứa hàm lượng kim loại nặng (Pb, Zn, Cu và Cd)

rất cao, hàm lượng các nguyên tố đa lượng (N, P, K) thấp, không thích hợp cho thực vật phát triển Bốn loài thực vật được chọn nghiên cứu để phục hồi

chất thải mỏ bao gồm: cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides), cỏ San dấu (Paspalum notatum), cây cỏ Gà (Cynodon dactylon) và cây cỏ Tranh (Imperata cylindraca) Sau 6 tháng thí nghiệm, kết quả cho thấy, cỏ Vetiver là

loài cỏ tốt nhất trong số 4 loài được sử dụng để cải tạo chất thải mỏ Pb/Zn Lechang (Xia H P., 2001) [116] Knoll C (1997) đã sử dụng cỏ Vetiver ở Nam Phi để phục hồi chất thải từ nhiều mỏ kim cương, vàng và bạch kim nơi

mà các loài thực vật khác không thể sống được vì nhiệt độ rất cao (40 - 500C) Kết quả cho thấy cỏ Vetiver đóng một vai trò đặc biệt quan trọng trong phục hồi mỏ và vì vậy rất nhiều vườn ươm cỏ Vetiver đã được mọc lên ở nhiều mỏ khoáng sản

Tại Việt Nam, cỏ Vetiver đã được sử dụng rất thành công như một loại công nghệ với các mục đích khác nhau như chống xói mòn, sạt lở, ứng dụng

xử lý nước thải từ các trại chăn nuôi, phòng chống và giảm thiểu thiên tai ở miền Trung, xử lý chất độc hóa học điôxin ở Thừa Thiên - Huế Việc ứng dụng cỏ Vetiver trong xử lý ô nhiễm đã được các nhà khoa học chú ý đến trong vòng 15 năm trở lại đây, tuy nhiên trong lĩnh vực xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng chưa có một công trình nào đề cập đầy đủ

Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Tiến Cư và các cộng sự thuộc Viện Công nghệ Môi trường (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) năm 2008,

trồng cỏ Vetiveria zizanioides trên đất ô nhiễm Pb với hàm lượng Pb từ 1400,5

ppm đến 2530,0 ppm trong đất, cỏ Vetiver vẫn phát triển tốt sau 90 ngày Hàm lượng Pb tích luỹ trong rễ đạt từ 509 ppm đến 2.312 ppm và có một phần nhỏ

Pb được vận chuyển lên thân cỏ (Từ 2,7 ppm đến 40,2 ppm)

Nghiên cứu khả năng tích lũy Zn và Cu của cỏ Vetiver trong các môi trường đất khác nhau như: đất thành phần cơ giới nặng/nhẹ, hàm lượng chất hữu cơ giàu/nghèo với các nồng độ Zn và Cu bổ sung vào đất khác nhau, kết quả cho thấy, hàm lượng Zn và Cu tích lũy trong cỏ tỷ lệ thuận với nồng độ

Zn và Cu bổ sung vào đất Khả năng hấp thụ Zn và Cu của cỏ Vetiver khá cao, khả năng tích lũy Zn cao hơn Cu Tỷ lệ hàm lượng Zn và Cu tích lũy trong thân + lá so với rễ là rất cao (đối với Zn dao động từ 37,57% đến 84,03%; đối với Cu dao động từ 24,03% đến 85,49%) Võ Văn Minh (2008) đã khẳng định,

có thể sử dụng cỏ Vetiver để xử lý đất ô nhiễm Zn và Cu theo cơ chế chiết hút bằng thực vật (phytoextraction) và cố định bằng thực vật (phytostabilization)

Cỏ Vetiver có khả năng sống và phát triển tốt trên môi trường đất ô nhiễm tại bãi rác Khánh Sơn và bãi thải phế liệu Hòa Minh, quận Liên Chiểu,

thành phố Đà Nẵng Sau 12 tháng trồng cỏ, mỗi m2 đất, cỏ Vetiver có thể hút được 931,403 mg Zn, 75,010 mg Cu, 13,2 - 349 mg Pb (ở bãi rác Khánh Sơn)

và 1 468,760 mg Zn, 26,36 mg Pb (bãi thải phế liệu Hòa Minh) Đồng thời chất lượng đất tại 2 địa điểm trên được cải thiện tốt, chất hữu cơ tăng từ 9 - 13%, Nts tăng từ 23 - 68% so với ban đầu; hàm lượng kim loại nặng trong đất đều giảm so với ban đầu (Zn giảm từ 13 - 16%; Pb giảm 7 - 12% và Cu giảm 17%) (Võ Văn Minh, 2010)

Năm 2006, Bộ Khoa học - Công nghệ đã cấp kinh phí cho Viện Công nghệ Môi trường (Viện Khoa học - Công nghệ Việt Nam) thử nghiệm sử dụng thực vật xử lý ô nhiễm tại các bãi thải khai thác khoáng sản, trong đó cỏ Vetiver là loài thực vật được lựa chọn cùng với hai loài khác là dương xỉ

(Pteris vittata L.) và cỏ mần trầu (Eleusine indica (L) Gaertn) trong mô hình

trình diễn tại hai vùng mỏ của tỉnh Thái Nguyên Trong mô hình, cỏ Vetiver được sử dụng theo mục đích cố định và chiết hút kim loại nặng trong đất Từ năm 2008, Tập đoàn Than và khoáng sản Việt Nam (TKV) đã sử dụng loại cỏ này trong xử lý ô nhiễm các bãi thải khai thác than ở Quảng Ninh (bãi thải lộ vỉa 46 - Hồng Thái (Đông Triều) và bãi thải Nam Lộ Phong - Công ty CP Than Hà Tu (thành phố Hạ Long) bước đầu cho kết quả rất tốt khi một lượng chì lớn đã được hấp thụ Năm 2009, Tập đoàn TKV tiếp tục ứng dụng cho bãi thải Nam Đèo Nai - Công ty CP Than Đèo Nai và bãi thải Khe Sim - Lộ Trí - Mông Gioăng (thị xã Cẩm Phả) Nghiên cứu tại các khu vực bãi thải khai thác than cho thấy, khi cỏ Vetiver được trồng thành nhiều hàng khép kín quanh khu vực bãi thải chỉ sau ba tháng, những hàng cỏ này tạo thành một bức tường sinh học cả trên mặt đất lẫn dưới lòng đất Trên mặt đất, thân cỏ ken dày vào nhau

để giảm nhẹ nước mặt chảy tràn, giữ lại bùn cát và qua đó hạn chế các chất độc hại từ bãi thải phát tán rộng ra ngoài Dưới lòng đất, bộ rễ cỏ dài tới 3 m cũng ken lại tạo nên một bức tường chặn đứng các chất ô nhiễm lan truyền bừa bãi, đồng thời hút trực tiếp các chất ô nhiễm, kể cả hóa chất độc hại và từng bước làm phân tán, tan rã chúng

Hiện nay, vấn đề ô nhiễm đất đang là vấn đề bức xúc và thời sự hiện nay của nhiều quốc gia trên thế giới Trong đó, diện tích đất bị ô nhiễm kim loại nặng đang ngày càng phổ biến do nhiều nguyên nhân như các hoạt động khai khoáng, sản xuất công nghiệp, phân bón và thuốc bảo vệ thực vật, hoạt động của các làng nghề và bùn thải đô thị Đặc biệt, hậu quả của việc khai thác khoáng sản theo công nghệ lạc hậu hay khai thác theo phương pháp thủ công

đã dẫn đến nhiều diện tích đất nông nghiệp bị bỏ hoang, nhiều diện tích rừng

bị chặt phá, khai thác bừa bãi, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến khu hệ động

thực vật, gián tiếp ảnh hưởng đến sức khỏe của con người do nguy cơ tích lũy sinh học của kim loại nặng trong chuỗi thức ăn

Trong đất, kim loại nặng tồn tại và chuyển hóa dưới nhiều dạng khác nhau, liên kết với các hợp chất hữu cơ, vô cơ hoặc tạo thành các chất phức hợp Khả năng dễ tiêu của chúng đối với thực vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: pH, dung tích trao đổi cation (CEC) và sự phụ thuộc lẫn nhau vào các kim loại khác Do đó, việc cải tạo và xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng rất khó khăn và phức tạp Các biện pháp phổ biến để xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng bao gồm: chôn lấp tại chỗ, rửa đất, xử lý nhiệt, thủy tinh hóa và biện pháp sinh học Trong đó biện pháp sử dụng thực vật xử lý đất ô nhiễm đang là biện pháp thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới bởi tính hiệu quả về kinh tế, đơn giản và thân thiện với môi trường Với những đặc trưng về hình thái và sinh lý kỳ diệu, đặc biệt là khả năng thích nghi với các điều kiện đất xấu và kim loại nặng, vì vậy, trên thế giới cỏ Vetiver đã được ứng dụng thành công nhằm phục hồi đất ô nhiễm tại các khu vực sau khai thác khoáng sản, cải tạo đất tại các bãi chôn lấp rác, cải tạo đất thoái hóa

Việt Nam là đất nước có nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú và việc khai thác khoáng sản cũng không tránh khỏi quy luật trên Đề tài nghiên cứu

sử dụng cỏ Vetiver để cải tạo đất ô nhiễm kim loại nặng là một giải pháp mới nhưng hoàn toàn thiết thực và phù hợp với điều kiện kinh tế của nước ta

2.1.4 Tổng quan về cây Dương xỉ lá me

Dương xỉ là các thực vật có mạch khác với thạch tùng ở chỗ có lá thật sự (vĩ diệp) Có vòng đời được nhắc tới như là luân phiên các thế hệ, với đặc trưng là một pha thể bào tử lưỡng bội và một pha thể giao tử đơn bội nhưng khác với thực vật hạt trần và thực vật hạt kín ở chỗ thể giao tử của dương xỉ là một sinh vật sống tự do

2.1.4.1 Phân loại

Bộ: Polypodiales

Họ: Vảy lợp – Davalliaceae

Tên khác: Ráng Móng trâu vươn

Tên khoa học: Nephrolepis exaltata (L.) Schott

2.1.4.2 Đặc điểm thực vật

Cây là loài dương xỉ có thân rễ bò dài sống lâu năm, gốc thân mọc thành bụi dày phát ra những thân bò mảnh mang rễ ở các mấu Lá lược dài hẹp mọc đứng sát nhau, dạng kép lông chim ba lần dài 20 – 30 cm, mảnh yếu thường uốn cong ra ngoài, lá phụ nhỏ mảnh xếp đều đặn có màu xanh tươi, đỉnh lá có khi dài cho chồi mới Ổ bào tử nằm ở mặt dưới mép lá, xếp đều đặn có màu

nâu nhạt, khi già phát tán theo gió gặp nơi thích hợp sẽ phát triển thành cây con

2.1.4.3 Nguồn gốc và phân bố

Cây có nguồn gốc từ châu Mỹ, châu Phi và châu Á Là loài mọc hoang ở vùng núi cao Cũng được trồng làm cây cảnh và lấy củ làm thuốc Cây chịu được bóng râm, mọc khỏe rất dễ trồng, nhân giống chủ yếu bằng cây con do bào tử phát tán mạnh Cây mọc thấp sát dưới mặt đất Do có hình dáng nhỏ, đẹp nên hiện nay nhiều nơi trồng loài cây này để làm cảnh Cây thường được trồng làm bồn kiểng nơi râm mát, che phủ đất trong khuôn viên sân vườn hoặc trồng làm cảnh, lấy lá cắm lọ hoa trang trí phòng khách Làm rau ăn, làm thuốc (thận hư,

ỉa chảy, ) Đặc biệt là khả năng hấp thụ chất độc hại (Asen, formalđehyde) trong cây

2.1.5 Tổng quan về cây Đinh lăng

2.1.5.1 Tổng quan chung

Cây Đinh lăng Polyscias fruticosa L Harms thuộc họ Ngũ Gia Bì Araliaceae,

cùng họ Nhân sâm - là cây thuốc được sử dụng nhiều trong y học dân gian Việt Nam và Trung Quốc Theo Ngô Ứng Long, cây Đinh lăng có nhiều tác dụng dược lý giống Nhân sâm, đặc biệt dược liệu từ cây Đinh lăng có tác dụng tăng cường thể lực, tăng sức đề kháng và tăng khả năng thích nghi

Phân loại: Họ: Araliaceae

Giống: polyscias

Loài: Polyscias fruticosa L.Harms

Tên thông thường: Đinh lăng lá nhỏ, Nam dương lâm

2.1.5.2 Đặc điểm thực vật

Cây Đinh lăng Polyscias fruticosa L.Harms là một cây bụi cao khoảng từ

0,5 – 2 m, thân không có lông, rễ và lá có mùi thơm, hoa nhỏ 5 cánh, trái tròn hơi dẹp có màu trắng bạc

2.1.5.3 Nguồn gốc và phân bố

Cây Đinh lăng có nguồn gốc từ đảo Polynesie (Thái Bình Dương), thuộc

họ Araliaceae, chi Polyscias Forst và Forst.f Chi này gần 100 loài trên thế giới, phân bố rãi rác ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, nhiều nhất là ở vùng đảo Thái Bình Dương Ở Việt Nam, hiện có hơn 10 ngàn loài Đinh lăng Đa số Đinh lăng trồng hiện nay được sử dụng làm cây cảnh, chỉ có vài loài được sử

dụng làm thuốc, loài Đinh lăng được sử dụng phổ biến nhất là Polyscias

fruticosa L.Harms Đây là loài có nhiều tác dụng dược lý giống Nhân sâm

Đinh lăng là loài cây quen thuộc với nhiều gia đình Việt Nam Ở nước ta, đinh lăng có từ lâu và được trồng phổ biến ở vườn gia đình, đình chùa, trạm

xá, bệnh viện để làm cảnh, làm thuốc và gia vị Trong cuộc sống thường ngày,

lá cây được sử dụng như rau sống hoặc có thể ăn kèm trong món gỏi cá Theo

y học cổ truyền, rễ cây có vị ngọt, hơi đắng, tính mát, có tác dụng thông huyết mạch, bồi bổ khí huyết; lá đinh lăng có vị đắng, tính mát, có tác dụng giải độc

thức ăn, chống dị ứng, chữa ho ra máu, kiết lỵ Toàn cây đinh lăng bao gồm rễ, thân, lá đều có thể sử dụng làm thuốc với nhiều công dụng và bài thuốc khác nhau Từ kinh nghiệm sử dụng trong dân gian, cây đinh lăng đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu bài bản về tính ưu việt trên nhiều góc độ khác nhau trong nhiều năm

Theo nghiên cứu của GS Ngô Ứng Long và cộng sự thuộc học viện Quân

y, cây đinh lăng cùng họ với nhân sâm Trong rễ đinh lăng có chứa nhiều saponin giống như sâm, các vitamin B1, B2, B6, C và 20 acid amin cần thiết cho cơ thể và những acid amin không thể thay thế được như lyzin, cystein, methionin Bên cạnh đó, TS Nguyễn Thị Thu Hương và cộng sự tại Trung tâm Sâm và Dược liệu TP HCM cũng đã dành nhiều thời gian và tâm huyết nghiên cứu tác dụng của cây Đinh lăng trong suốt 7 năm (2000 - 2007) Nghiên cứu của tiến sĩ Hương đã chỉ ra đinh lăng có các tác dụng dược lý tương tự như sâm nhưng giá thành lại rẻ hơn và dễ trồng hơn sâm Cụ thể, theo nghiên cứu của tác giả, cây có tác dụng tăng thể lực, kích thích các hoạt động của não bộ, giải tỏa lo âu, mệt mỏi, chống oxy hóa, bảo vệ gan, kích thích miễn dịch Qua các kết quả nghiên cứu trên, với những tác dụng quý của mình, Đinh lăng được gợi ý cho các đối tượng như dùng cho lực lượng vũ trang với tác dụng tăng lực, tăng khả năng làm việc, tăng khả năng chịu đựng của cơ thể; dùng cho vận động viên thể thao để tăng độ dẻo dai, tăng sức bền, tăng thành tích thi đấu Bên cạnh đó, đinh lăng còn dùng cho phi hành gia trong thời gian rèn luyện để tăng sinh thích nghi, tăng sức chịu đựng của cơ thể, tăng sức đề kháng, giảm sự mệt mỏi trong điều kiện môi trường bất lợi Đinh lăng là sâm quý của người Việt bởi các tác dụng dược lý trên cơ thể cũng như tính an toàn cho bệnh nhân sử dụng

Cùng với các loại ngũ cốc như ngô, cây lúa miến thì cây Đinh lăng có thể hiệu quả hơn trong việc tích lũy và loại bỏ kim loại lớn hơn so với những thực vật siêu hấp thụ bởi tốc độ sinh trưởng nhanh và sinh khối lớn hơn

2.1.6 Tổng quan về cây kinh giới

2.1.6.1 Tổng quan chung

Rau kinh giới không chỉ là rau gia vị mà còn được sử dụng làm vị thuốc chữa bệnh Khi cây bắt đầu nở hoa thì nhổ cả cây, cắt bỏ rễ, đem phơi hoặc sấy khô

Kinh giới còn có tên là khương giới, giả tô, nhả nát hom

Tên khoa học: Elsholtzia cristata Wild

Thuộc họ: Lamiaceae (Labiatae)

Cây được trồng bằng hạt hoặc giâm cành, dễ gieo trồng Cây phát triển nhanh, sau 3 – 4 tháng là thu hoạch được Hạt kinh giới không để được lâu nên chỉ lấy hạt mùa trước để gieo cho mùa sau Cây Kinh giới có vị cay, tính nóng Trong lá Kinh giới có chất Qsholtizia keton tạo ra mùi thơm dễ chịu Trong các món ăn kinh giới thường được dùng chung với các loại rau thơm khác để

ăn sống, kinh giới còn làm gia vị trong các món nộm, ăn kèm với chả giò, nem, thịt thú rừng… vừa hạn chế mùi tanh vừa thơm miệng Kinh giới còn dùng được trong các món bún bò giò heo cùng với tía tô, hoa chuối

Không chỉ được dùng trong các món ăn, kinh giới còn là một vị thuốc Nam thông dụng Kinh giới có tác dụng làm ra mồ hôi, lợi tiểu, chữa nóng sống, cảm gió… Cho phép tập trung một lượng As (14 mg/kg) cao hơn các loài khác (Pierzynski, 1994)

2.1.7 Tổng quan về cây cỏ Mần trầu

2.1.7.1 Tổng quan chung

Cỏ Mần trầu một loài cỏ dại mọc hoang dại ở ngay 2 ven đường mà chúng ta đi Thật bất ngờ loại cỏ dại này lại có một số công dụng điều trị bệnh

rất hay, đặc biệt là hiệu quả điều trị bệnh huyết áp cao

Phân loại: Cỏ Mần trầu còn có tên là ngưu cân thảo, tất suất thảo, sam tử thảo,

cỏ chỉ tía, cỏ vườn trầu, cỏ bắc… Tên khoa học: Eleusine indica (L.) Thuộc

họ: Lúa

2.1.7.2 Đặc điểm thực vật

Cây thuộc thảo, sống hàng năm, cao từ 20 - 90 cm, có rễ mọc khỏe; thân

bò dài ở gốc, phân nhánh, sau đó mọc thẳng thành bụi Lá mọc so le, hình dảinhọn Cụm hoa là bông xẻ ngọn, có 5 - 7 nhánh dài mọc tỏa tròn đều ở đầu cuống chung, có thêm 1 - 2 nhánh xếp thấp hơn ở dưới Mỗi nhánh mang nhiều hoa Quả thuôn dài, gần như có 3 cạnh Cây mọc hoang ở nhiều nơi

2.1.7.3 Phân bố và trồng trọt

Là loài cổ nhiệt đới, mọc phổ biến ở nhiều nơi, thường gặp ở bờ ruộng, ven đường, bãi hoang Là loài mọc hoang khắp nơi ở nước ta Làm thuốc trị bệnh: co giật, tăng huyết áp, Hấp thụ kim loại nặng

2.1.8 Cây muống nhật:

2.1.8.1 Phân loại khoa học

Bảng 2.1 Phân loại khoa học cây muống nhật Phân loại khoa học

Giới (regnum) Plantae

Bộ (ordo) Alismatales

Họ (familia) Araceae

Tông (tribus) Caladieae

Chi (genus) Syngonium

Loài (species) S podophyllum

Mô tả:

- Cây muống nhật là loại cây thân cỏ, có bụi nhỏ, chiều cao từ 30 – 40 cm

- Lá cây muống nhật to bản, có đầu lá nhọn, gốc tim sâu, màu lục bóng và nổi bật các gân màu trắng, cuống lá dài, phiến lá màu xanh bóng, có gốc có bẹ ôm thân

- Thân cây muống nhật mọng nước, chứa nhựa mủ trắng Vỏ thân cây nhẵn không có lông, màu lục lam khi còn non và hơi nâu nhạt khi già dày 15 – 25

mm Thân cây muống nhật dễ dàng mọc rễ ở các khớp cây muống nhật mọc lâu có thể leo bò lên thân cây lớn khác

Sinh thái:

- Cây muống nhật ưa bóng bán phần hoặc hoàn toàn Cây phát triển rất tốt nơi bóng râm ẩm ướt nên có nhu cầu nước cao Cây có thể nhân giống bằng cách tách bụi

- Chăm sóc cho cây khá đơn giản Chỉ cần tưới nước đầy đủ cho cây hàng ngày là cây có thể phát triển và sinh trưởng bình thường

- Nhiệt độ : là loài cây cảnh ưa nhiệt độ cao, sợ lạnh, vào mùa đông nhiệt độ phải trên 80C Nhiệt độ sinh trưởng thích hợp là 18 – 250C

- Nước : cây cảnh ưa ẩm ướt, kỵ khô, nhưng cần tránh tích nước Trong thời gian sinh trưởng cần nhiều nước

- Đất: chứa nhiều chất hữu cơ, ẩm ướt, thoát nước tốt

Các nghiên cứu về cây muống nhật

Theo kết quả nghiên cứu của Bùi Văn Năng và ctv,(2013) về khả năng loại bỏ

As trong đất của cây muống nhật được lấy tại khuôn viên trường Đại học Lâm

nghiệp Việt Nam cho thấy đây là loài cây có sinh khối lớn, phát triển rất mạnh ngoài tự nhiên và đặc biệt là có khả năng hút thu As từ đất, được nhân dân nhiều nơi sử dụng làm cây cảnh Nghiên cứu được thực hiện bằng cách trồng loài cây này trên đất được gây ô nhiễm As ở 5 mức nồng độ khác nhau (0,18 ppm, 100,18 ppm, 500,18 ppm, 1151,18 ppm và 1500,18 ppm), với 3 lần lặp cho một mức nồng độ Kết quả nghiên cứu cho thấy sau 90 ngày ở 4 mức nồng

độ đầu cây thí nghiệm vẫn sinh trưởng phát triển bình thường Ở mức nồng độ cao nhất (1500,18 ppm) cây phát triển rất chậm và sau 30 ngày thì bị chết Kết quả phân tích hàm lượng As trong các bộ phận rễ, thân, lá của cây ở tất cả các công thức nghiệm sau 90 ngày thí nghiệm cho thấy đều tồn tại mối quan hệ tuyến tính giữa hàm lượng As trong các bộ phận của cây (rễ, thân và lá) với hàm lượng As trong đất Ở mức nồng độ thí nghiệm cao nhất (1151,18 ppm) hàm lượng As trong rễ đạt 66,27 ± 0,61 mg/kg, trong thân đạt 6,31 ± 0,85 mg/kg và trong lá đạt 2,65 ± 1,03 mg/kg Trong tự nhiên, trên 1 m2 đất sinh khối của cây (ở trạng thái khô kiệt) đo được là 283,31 g, với sinh khối này sau

90 ngày cây muống nhật có thể loại bỏ được 2,61 mg As

2.1.9 Tổng quan về cây dương xỉ Pteris vittata

2.1.9.1 Phân loại khoa học

Bảng 2.2 Phân loại khoa học cây dương xỉ Pteris vittata

Bảng 2 1

Phân loại khoa học

Giới (regnum) Plantae

Ngành (divisio) Pteridophyta

Lớp (class) Polypodiopsida/

Bộ (ordo) Polypodiales

Họ (familia) Pteridaceae

Chi (genus) Pteris

Loài (species) P vittata

Danh pháp hai phần

Pteris vittata L

2.1.9.2 Nguồn gốc và phân bố

Tên khác: cỏ luồng chân rết hay Ráng chân xỉ có sọc, Ráng sẹo gà dải

Mô tả: Bụi cao 0,3-1,5 m Thân rễ ngắn, phủ vẩy dài 5 mm, màu hung

Lá mọc thành hình hoa thị; cuống cứng, dài 5-30 cm, có rãnh, có vảy ở phần dưới do thứ diệp đáy có tai và răng, dài đến 15 cm, rộng 8-12 mm, thứ diệp dưới nhỏ và hơi rộng hơn Nang quần ở hai bên bìa không đi đến mũi Ráng ưa

ẩm và ưa sáng Cây mọc hoang rất nhiều, nhất là trên các tường nhà ẩm, trên đất, dựa rạch, khắp nơi từ vùng thấp đến vùng cao 2.000 m

Phân bố: Phân bố rất rộng ở nhiều nước nhiệt đới, cận nhiệt đới và ôn

đới của châu Phi, châu Á, châu Úc Ở Việt Nam, loài này gặp ở nhiều vùng núi thấp và trung bình của gần như cả nước, đặc biệt là có nhiều ở những nơi nhiễm As như huyện An Phú, tỉnh An Giang

Công dụng: Dùng làm thuốc trị thấp khớp Pteris vittata có khả năng

tích lũy kim loại nặng, đặc biệt là các chất chì, kẽm, As và cadmium

Các nghiên cứu về Pteris vittata

Hiện nay, công nghệ sử dụng thực vật được đánh giá là thích hợp nhất cho xử lý ô nhiễm KLN trong đất do giá thành thấp, vận hành đơn giản và thân thiện với môi trường Các nhà khoa học đã phát hiện ra một số nhóm thực vật có khả năng tích luỹ rất nhiều KLN trong cơ thể gọi là cây tích luỹ Trong quá trình nghiên cứu kĩ thuật xử lý ô nhiễm bằng thực vật, các nhà khoa học đã khám phá ra rất nhiều loài thực vật có khả năng hút As từ đất Ví

dụ, cỏ Agrostis capillaris, cỏ Agrostis tenerrima, dương xỉ Pteris vittata

Khi tác động, As có thể gây chết, ức chế sinh trưởng Đối với thực vật, As ảnh hưởng đến quá trình quang hợp, ra hoa, kết quả Ô nhiễm As ở mức thấp, thực vật thường có thể chuyển hóa hoặc loại bỏ các hợp chất này Nhưng ở nồng độ As cao trong đất hoặc nước, thực vật thường phải chịu đựng và có thể chết vì không có khả năng chuyển hóa các yếu tố độc hại này Tuy nhiên, đối với một số loại cây siêu tích lũy chúng có thể sống sót và phát triển mạnh khi tích lũy nồng độ As cao, vì vậy có thể sử dụng những loài cây siêu tích lũy này như những sinh vật chỉ thị As trong môi trường

Pteris vittata đã được phát hiện như là một loài thực vật siêu tích lũy As

đầu tiên P.vittata rất hiệu quả trong việc loại bỏ arsenite khỏi đất Nó không

chỉ có thể hút thu As từ đất và nước mà nó còn có thể vận chuyển arsenite rất

hiệu quả từ rễ lên lá (Ma và cs., 2001) Cây dương xỉ này cũng tạo ra sinh khối

tương đối cao và nó là một cây trồng phát triển nhanh

Theo nghiên cứu của Tu và Ma (2002) sau 12 tuần sinh trưởng, P vittata

đã tạo ra sinh khối trên mặt đất có chứa 50 - 100 mg.kg-1 As so với dương xỉ trồng trong đất không nhiễm As Những kết quả này chỉ ra rằng hàm lượng

arsenite trong đất thấp thực sự có lợi cho sự phát triển của dương xỉ này Tuy nhiên, khi arsenite trong đất với nồng độ 200 mg.kg-1, lượng sinh khối dương

xỉ giảm nhẹ nhưng không đáng kể về sinh khối gốc Nhìn chung, các lá non, trưởng thành và lá già đã có nồng độ arsenite cao, trong khi rễ có mức thấp nhất sau 23 tuần sinh trưởng

2.1.10 Tổng quan về cây xuyến chi

Xuyến chi còn được gọi là đơn buốt hoặc đơn kim, cây cúc áo, song nha lông, quỷ châm thảo được biết đến như là một biểu tượng của tuổi thơ Tên khoa học là Bidens Pilosa Là loại cây thân thảo, có hoa thuộc chi Bidens, họ Cúc (Asteraceae)

Là giống cây mọc hoang thành bụi, cao khoảng 1m hoặc hơn Lá đơn, lá mọc đối thì cuống dài, còn lá chét hình mác thì cuống ngắn, phần đáy hơi tròn, mép lá chét có hình răng cưa to, có thể có lông thưa hoặc không Cành rậm, thường mọc theo nhóm Cụm hoa tựa hình đầu, có gai, màu vàng, mọc đơn độc hoăc nhiều hơn ở nách lá hay đầu cành

Hoa có 3 hoặc 5 cánh màu trắng bao quanh nhụy vàng Sau này nhụy hoa trở thành hat, có dạng quả bế, đầu hạt có gai Những gai này giúp cây nhân giống bằng cách di chuyển theo gió, bám vào con vật hoặc con người, từ đó sinh trưởng và phát triển

Cây xuyến chi có nguồn gốc từ Ấn Độ, cho đến thế kỉ XVI thì phổ biến ở các nước Châu Âu, Châu Phi Ở Việt Nam, xuyến chi có hầu như khắp cả nước, từ các tỉnh vùng núi phía Bắc cho đến các tỉnh Tây Nguyên và Đông Nam Bộ Cây mọc nhiều ở ven đường tàu, triền đề, bờ mương, ghềnh đá, bãi đất hoang quanh nhà.… Ở bất kỳ môi trường, thời tiết nào cây cũng phát triển

và nở hoa

Xuyến chi nở hoa vào 2 mùa: Tháng 3 đến tháng 5 và tháng 8 đến tháng

10 Để thu hái được cây đạt hàm lượng cao nhất, người ta thường cắt toàn cây trừ rễ vào giữa mùa hoa, tức là vào tháng 4 hoặc tháng 9, rửa sạch dùng tươi hoặc phơi khô để làm thuốc

Theo đông y, xuyến chi có vị đắng, ngọt nhạt, hơi cay, tính hàn giúp thanh nhiêt, giải độc, sát trùng Còn có tác dụng chữa các bệnh ngoài da do mẫn ngứa, mẫn đỏ, chữa viêm họng, viêm ruột, viêm thận cấp, mày đay Do chứa những thành phần hóa học: acetone 2,8%, methanol 8,6%, acetone 2,5% nên hoa xuyến chi được dùng để chữa ho và giảm đau Ngoài ra còn chứa rất nhiều thành phần háo học khác tốt cho sức khỏe như nước 9,8%, magie 2,3%, mangan 2,2%, phot pho 1,6%, crom 1,2%, canxi 1,1%, kẽm 0,03%, sắt 0,02%

2.2 Tổng quan về Asen

2.2.1 Asen và nguồn gốc

Asen (hay còn gọi là thạch tín) là một hợp chất vô cơ, nếu có lẫn tạp chất thì màu hơi hồng hoặc vàng Ở dạng tinh khiết As có màu trắng không mùi, vị hơi ngọt và rất độc, ít tan trong nước Asen (ký hiệu hoá học As) là nguyên tố thứ 33, thuộc nhóm V (4s2, 4p3), chu kỳ 4 trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendelef Asen có hoá trị 0, -3, +3, +5 Trong tự nhiên As hoá trị 0 ít được tìm thấy, thường gặp ở hoá trị +3, +5 Dạng hoá trị 3 thường là H3AsO3

(Asenit) là dạng As vô cơ, dạng hoá trị 5 thường là H2AsO4-, HAsO4

2-(Asenat) là dạng As hữu cơ As là chất bền vững trong (không khí, đất, nước),

có khả năng tích tụ sinh học và độc hại, khả năng gây độc gấp 4 lần nguyên tố thủy ngân, làm thay đổi cả hệ thống enzym trong cơ thể As có nhiệt độ nóng chảy 8170C, điểm sôi 6130C, nhiệt hoá hơi 34.76 kJ/mol As là nguyên tố tự nhiên trong vỏ trái đất, là kim loại có màu xám As không phản ứng với nước, axit loãng nhưng tan được trong axit đậm đặc, kiềm và các oxy hoá điển hình Đặc trưng của As là có khả năng tạo hợp chất hoá học với kim loại để tạo thành Asenua Asen tập trung phổ biến trong các loại đất đá và các nguyên vật liệu như quặng kim loại, than đá, than bùn, dầu, hóa chất, sản phẩm công nghiệp, nguồn nước ngầm và các nguồn khác Asen xâm nhập vào môi trường qua hai con đường chủ yếu: quá trình tự nhiên, trồng trọt cây sẽ hấp thụ As trong các quá trình sinh học của cây và quá trình hoạt động công nghiệp Asen trong đất tăng khả năng linh động khi ở dạng khử tạo thành các Asenit (As có hoá trị III) có khả năng hoà tan gấp 5 – 10 lần các Asenat Asenit có tính độc hại cao hơn so với Asenat (As có hoá trị V) (Lê Thị Ý Nhi, 2008) Chất kết tủa của As có tính hoà tan và nó phụ thuộc vào trạng thái oxy hoá, điều kiện pH môi trường Về cơ bản, tính độc của As làm ảnh hưởng đến

sự hấp thu các nguyên tố ion khoáng trong đất trồng cũng như làm ảnh hưởng đến độ pH hay làm đất chua hơn, hàm lượng pH < 5 khi có sự kết hợp giữa các nguyên tố Fe và Al, những hỗn hợp này trở nên dễ hoà tan hơn Trong đất phèn ngập nước, tầng có As hoà tan cao nằm dưới lớp đất mặt 20 cm (Gustafsson and Nguyen Thanh Tin., 1994)

2.2.2 Hiện trạng ô nhiễm Asen ở đồng bằng sông Cửu Long

Theo kết quả quan trắc nước ngầm của Liên đoàn Địa chất Thủy văn trong năm 2006: Mức độ ô nhiễm As tại một số địa phương của tỉnh Đồng Tháp và tỉnh An Giang là đáng báo động khi phần lớn các mẫu khảo sát đều bị nhiễm As (nhiều mẫu đều vượt ngưỡng 100 mg.L-1) As trong nước dưới đất tầng Pleistocene ở ĐBSCL chủ yếu gặp ở độ sâu 10 – 50 m Giá trị thấp nhất

là 0,2 mg.L-1, giá trị lớn nhất đạt tới 180 mg.L-1 So với tiêu chuẩn của WHO (ngưỡng là 10 g.L-1) thì số lượng mẫu có giá trị As vượt ngưỡng chiếm tới 62,79% (Nguyễn Việt Kỳ, 2008)

Theo nghiên cứu mới đây của Kim Phuong Nguyen and Ryuichi Itoi (2009) cho thấy, As có mặt trong nước ngầm tại 47 giếng khoan ở 12 vùng thuộc các tỉnh ở ĐBSCL Các kết quả nghiên cứu cho thấy: 38,3% các mẫu nghiên cứu có hàm lượng As vượt quá tiêu chuẩn cho phép của Bộ Y tế (<10 µg.L-1), trong đó đến 8,5% các mẫu có hàm lượng As > 100 µg.L-1, tập trung chủ yếu ở Tân Châu, An Phong, Lai Vung

2.2.3 Hiện trạng ô nhiễm Asen ở huyện An Phú, tỉnh An Giang

Năm 2005, Viện vệ sinh Y tế cộng đồng thành phố Hồ Chí Minh tiến hành khảo sát ô nhiễm As trong nước giếng khoan tại 04 tỉnh Long An, Đồng Tháp, An Giang và Kiên Giang Kết quả cho thấy, mức độ nhiễm As trong nước ngầm tại An Giang khá cao: Huyện An Phú có 97,3% số giếng điều tra

bị nhiễm As với hàm lượng cao hơn 100 µg.L-1 (253 mẫu trên tổng số 260 mẫu khảo sát), huyện Phú Tân (53,19%), Tân Châu (26,98%), Chợ Mới (27,82%)

Kết quả khảo sát 15 mẫu nước giếng khoan tại mỗi xã của huyện Tri Tôn tỉnh An Giang cho thấy tại xã An Tức 16,0 µg.L-1 đối với giếng khoan có độ sâu 19,5 m và thời gian sử dụng là 3 năm; tại xã Ô Lâm 16,79 µg.L-1 đối với giếng khoan có độ sâu 26 m và thời gian sử dụng là 16 năm; xã Lương Phi hàm lượng cao nhất là 10,0 µg.L-1 đối với giếng khoan có độ sâu 40 m và thời gian sử dụng là 8 năm; xã Lương An Trà hàm lượng cao nhất là 14,98 µg.L-1

đối với giếng khoan có độ sâu 32 m và thời gian sử dụng là 13 năm (Hoàng Thị Phương Hoa, 2006)

Một kết quả nghiên cứu ô nhiễm As trong nước ngầm tại An Giang của Trần Anh Thư, cs, (2011) cho thấy, có 6.917 giếng khoan thu mẫu có hàm lượng As đạt tiêu chuẩn của WHO (As < 10 g.L-1) chiếm 77,6%; 756 giếng hàm lượng As vượt tiêu chuẩn của WHO nhưng dưới tiêu chuẩn của Việt Nam (10 g.L-1 < As < 50 g.L-1) chiếm 8% và 1.319 giếng có hàm lượng As lớn hơn 50 g.L-1 chiếm 14,4% Từ kết quả khảo sát các giếng khoan và kết quả phân vùng hàm lượng As trong tỉnh An Giang cho thấy, vùng có các giếng nhiễm As với hàm lượng cao là các huyện cù lao ven sông: An Phú, Phú Tân

2.3 Các nghiên cứu về biện pháp giảm sự hấp thu As từ đất vào cây trồng 2.3.1 Bón vôi kết hợp trồng các loại cây chỉ thị

Theo nghiên cứu của Ilenia Cattani, cs, (2008), sử dụng vôi để bón cho

đất trồng bắp làm giảm thiểu đất nhiễm và As làm giảm sự hấp thu hai kim loại này vào cây trồng trung bình từ 40% - 50% và tối đa là 70% Sự giảm thiểu hấp thu As của cây bắp là do sự bất động của chúng trong đất (TAN Wan-Neng, cs, 2011)

Bên cạnh đó, theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Xuân Cự, cs (2008)

sử dụng phân bón phốt phát, vôi và mùn cưa làm giảm khả năng lưu giữ kim loại nặng trên rau xà lách và rau cải xanh cho thấy tác động khá rõ đến sinh trưởng của cây và làm giảm đáng kể sự tích lũy kim loại nặng trong rau cải xanh cũng như rau xà lách So với phốt phát, bón vôi có tác động làm giảm tích lũy kim loại nặng trong rau thể hiện rõ rệt hơn

2.3.2 Bón mùn cưa sinh học

Bón mùn sinh học vào đất sẽ làm giảm tính linh động sinh học của As, giúp cho cây bắp giảm hấp thu kim loại này vào trong thân và hạt, dưới tác dụng của vi sinh vật, tất cả các thành phần hóa học cơ bản của mùn vụn gỗ đều

bị biến đổi, trong đó xenluloza bị biến đổi mạnh, linin và các chất trích ly bằng etanol ít bị phân hủy hơn Trong vòng khoảng 75 ngày ủ đầu tiên, sự biến đổi của các thành phần nêu trên là không đáng kể Với thời gian ủ từ 105 ngày đến

120 ngày, tổng cộng có trên 70% xenluloza bị phân hủy thành các hợp chất dễ tan trong nước và dung dịch NaOH 1% Thời gian ủ thích hợp là khoảng 105 ngày Trong trường hợp này, phân bón thu được đã bị mùn hóa, có màu sẫm

và có thể sử dụng cho mục đích trồng trọt và cải tạo đất

2.3.3 Bón vôi và mùn cưa sinh học kết hợp

Khi bón mùn sinh học kết hợp với vôi vào đất sẽ làm giảm tính linh động sinh học của As nhiều hơn, giúp cho cây bắp giảm hấp thu kim loại này vào trong thân và hạt, dưới tác dụng của vi sinh vật phân huỷ cellulose có trong mùn cưa, tất cả các thành phần hóa học cơ bản của mùn vụn gỗ đều bị biến đổi, trong đó xenluloza bị biến đổi mạnh nhất, linin và các chất trích ly bằng etanol ít bị phân hủy hơn Trong khoảng ủ, sự biến đổi của các thành phần, tổng cộng có trên 70% cenluloza bị phân hủy thành các hợp chất dễ tan trong nước và dung dịch NaOH 1% Thời gian ủ thích hợp là khoảng 105 ngày Trong trường hợp này, phân bón thu được đã bị mùn hóa, có màu sẫm và có thể sử dụng cho mục đích trồng trọt và cải tạo đất

2.4 Sự tương quan giữa Asen trong đất và cây trồng

Ảnh hưởng của Asen lên sự tăng trưởng của cây: Theo nghiên cứu của

Sun, Y B et al., (2008) ở một loại cây họ cà (Solanum nigrum L) được trồng

trên đất có bổ sung As cho thấy hàm lượng As (0 mg.kg-1) thì không ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của cây, nhưng khi tăng hàm lượng As thì sự giảm về chiều cao và khối lượng được thể hiện rõ rệt Từ kết quả của các thí nghiệm, hàm lượng cao của As trong đất ô nhiễm đều ảnh hưởng đến sự phát triển, sinh khối và sự hấp thu As vào cây trồng

Sự tăng trưởng và sinh khối của thực vật bao gồm sự kích thích khả năng hấp thu của cây có thể được thúc đẩy bằng cách bổ sung các hợp chất như

phân bón hóa học hoặc các yếu tố dinh dưỡng như nitơ và phốt pho (Alkorta ,

cs, 2004; Gardea-Torresdey, cs, 2004; Singh and Ma., 2006) Tuy nhiên, trong

điều kiện thiếu dưỡng chất và đất bị ô nhiễm thì sinh khối cây thấp và cây phát triển kém (Sun, Y B, cs, 2008) Từ đó, việc bón mùn cưa cũng là biện pháp tốt giúp hạn chế lượng As trong đất, cũng như cung cấp thêm một số nguyên

tố khoáng cho cây thông qua sự phân giải của mùn cưa do các vi sinh vật có trong đất

2.5 Thang đánh giá tham khảo hàm lượng KLN trong đất, nước và trong nông sản

- Hàm lượng kim loại nặng trong đất: Theo QCVN 03:2008/BTNMT

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia (QCKTQG) về giới hạn cho phép của KLN trong đất

- Hàm lượng kim loại nặng trong nước: Theo QCVN 09:2008/BTNMT

QCKTQG về chất lượng nước ngầm và QCVN 39:2011/BTNMT QCKTQG

về chất lượng nước dùng cho tưới tiêu

- Hàm lượng kim loại nặng trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi:

+ Theo QCVN 01-10: 2009/BNNPTNT và QCVN 01-12: 2009/BNNPTNT: QCKTQG Thức ăn chăn nuôi – Hàm lượng kháng sinh, hóa dược, vi sinh vật và KLN tối đa cho phép trong thức ăn hỗn hợp hoàn chỉnh cho gà và cho lợn

+ Theo QCVN 8-2:2011/BYT: QCKTQG đối với giới hạn KLN trong thực phẩm

Bảng 2.3 Thang tiêu chuẩn cho phép của kim loại Asen

1 Đất nông nghiệp khô 03:2008/BTNMT 12 mg.kg-1

2 Nước giếng khoan 09:2008/BTNMT

39:2011/BTNMT

0.05 mg.L-1

3 Thức ăn chăn nuôi

01-10:2009/BNNPTNT 01-12:2009/BNNPTNT

2.0 mg.kg-1

Chương 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP

3.1 Đặc điểm vùng nghiên cứu huyện An Phú, tỉnh An Giang

An Phú là huyện biên giới của tỉnh An Giang, là tiếp giáp Campudia và

là nơi tiếp nhận dòng chảy đầu tiên của sông Hậu từ Campudia vào Việt Nam với các vị trí tiếp giáp:

- Phía Bắc và Tây giáp Campudia, đường biên giới dài khoảng 40,5 km

- Phía Đông giáp thị xã Tân Châu

- Phía Nam giáp ngã ba sông Hậu ở thành phố Châu Đốc

Thị trấn Long Bình thuộc huyện An Phú được thành lập năm 2005 với

422 ha diện tích tự nhiên và 7.792 nhân khẩu trên cơ sở 174 ha diện tích tự nhiên và 4.054 nhân khẩu của xã Khánh Bình, 248 ha diện tích tự nhiên và 3.738 nhân khẩu của xã Khánh An

Địa giới hành chính thị trấn Long Bình: Phía Đông giáp xã Khánh An; phía Tây và Bắc giáp Vương quốc Campudia; Nam giáp các xã Khánh Bình, Khánh An

Hình 3.1 Bản đồ hành chính huyện An Phú 3.2 Phương tiện nghiên cứu

3.2.1 Thời gian và địa điểm

- Thời gian: Thí nghiệm được thực hiện trong vụ Hè Thu năm 2017

Vị trí bố trí

thí nghiệm

(xã Quốc Thái)

- Địa điểm: Bố trí thực nghiệm trên đất nông nghiệp tại xã Quốc Thái, huyện An Phú, tỉnh An Giang

3.2.2 Đối tượng nghiên cứu

- Nước tưới: Nước giếng khoan tại huyện An Phú

- Đất trồng: Đất tưới nước giếng khoan tại huyện An Phú

- Cây trồng: Sử dụng 09 loại cây trồng địa phương có khả năng tích luỹ

As trong thí nghiệm và xen kẻ cây trồng

3.2.3 Phương tiện thu mẫu

- Kéo cắt, cân khối lượng (trọng lượng 05 kg, 10 kg và 20 kg)

- Dây thước đo khoảng cách, khung dây đo diện tích, lưỡi hái, xủn len

- Các phương tiện khác: Túi nylon, túi giấy, bút lông, chai PE, Máy chụp ảnh kỹ thuật số

3.2.4 Phương tiện phân tích

- Tủ sấy, máy khuấy từ, pH kế, Cân điện tử Sartorius (Đức), bình tam giác, phễu thủy tinh, bình định mức 50 ml

- Máy hấp thu nguyên tử (AAS- ZEEnit 700 - Đức)

- Máy phá mẫu vi sóng (TRANSFORM 680 Aurora)

- Tủ lạnh -200C Electrolux Confor Plus (Thụy Điển)

3.2.5 Phương pháp phân tích

- Đối với mẫu nước: Mẫu nước được phân tích trực tiếp trên máy AAS

không cần phá mẫu Phân tích As bằng kỹ thuật hóa hơi Hydride (Hs-AAS) với NaBH4 3% và NaOH 1% dùng làm chất hoàn nguyên

- Đối với mẫu rắn: Tất cả mẫu rắn đều được phá mẫu bằng lò vi sóng

Khối lượng mẫu khoảng 0,5 g và 6 ml HNO3 65% + 3 ml H2O2 30% Tiến hành phân tích mẫu trên máy hấp thu nguyên tử bằng kỹ thuật hóa hơi (Hs – AAS) để đo As

- Đối với mẫu đất: đo độ pH, nồng độ As trong đất trước và sau khi

trồng Tiến hành phân tích mẫu trên máy hấp thu nguyên tử bằng kỹ thuật hóa hơi (Hs – AAS) để đo As

Nghiên cứu nhằm khảo sát mức độ nhiễm As trong các mẫu nước giếng khoan và mức độ nhiễm As trong đất trồng lấy tại vùng nghiên cứu

3.3.1.2 Phương pháp thu mẫu và số lượng mẫu

3.3.1.2.1 Thu mẫu nước giếng khoan

Mẫu nước được lấy theo tiêu chuẩn TCVN 6000 - 1995 Mẫu nước giếng khoan được lấy theo hình thức bơm máy lên khoảng 10 phút cho hết lớp cặn bám trên giếng và lượng nước cũ Sau đó thu mẫu vào chai nhựa được dán nhãn ghi đầy đủ các chi tiết về địa điểm, ngày giờ thu mẫu Lấy mẫu nước giếng mỗi chai là 01 Lít và cố định mẫu bằng 3 ml HNO3 65% (MERK) Thu mẫu tại 30 giếng (mỗi xã thu 10 giếng) thuộc thị trấn Long Bình, xã Khánh An, xã Khánh Bình và xã Quốc Thái (huyện An Phú, tỉnh An Giang), một giếng lấy mẫu lặp lại 03 lần (cách nhau 05 phút bơm cho 01 lần lặp lại), tổng số mẫu là 40 mẫu Mẫu nước được phân tích tại phòng thí nghiệm của khoa Nông nghiệp và Tài nguyên Thiên nhiên, trường Đại học An Giang

Bảng 3.1: Địa điểm và số lượng mẫu nước giếng khoan thu thập