Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ảnh hưởng ảnh hưởng của EDTA phân hữu cơ và chế phẩm vi sinh vật đến khả năng hấp thụ kim loại nặng của cây hướng dương

Phương pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong ñất theo con ñường sinh học bằng thực vật ñang ñược các nhà khoa học quan tâm vì nó dựa trên khả năng hấp thụ thông qua trao ñổi chất và ion

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-
-

NGUYỄN THÀNH TRUNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA EDTA, PHÂN HỮU CƠ VÀ CHẾ PHẨM VI SINH VẬT ðẾN KHẢ NĂNG HẤP THỤ KIM LOẠI NẶNG CỦA CÂY HƯỚNG DƯƠNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: KHOA HỌC ðẤT

Mã số : 60.62.15

Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hữu Thành

Hà Nội - 2010

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tôi xin cam ñoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 09 tháng 9 năm

2010

Học viên

Nguy
n Thành Trung

LỜI CẢM ƠN

ðể hoàn thành luận văn Thạc sỹ nông nghiệp, trong suốt thời gian

th ực tập ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi ñã nhận ñược sự ñộng viên, giúp

ñỡ tận tình của các thầy, cô, bạn bè và ñồng nghiệp

Tôi xin chân thành bày t ỏ lòng biết ơn tới PGS.TS Nguyễn Hữu Thành ñã tận tình giúp ñỡ, hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thực

hi ện luận văn

Tôi xin chân thành c ảm ơn các thầy cô giáo, cán bộ, công nhân viên

b ộ môn Khoa học ñất và Phòng phân tích Trung tâm Jica, khoa Tài nguyên & Môi tr ường - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã tạo mọi ñiều kiện giúp

ñỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn

Tôi xin bày t ỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia ñình, bạn bè và ñồng nghiệp

ñã luôn ủng hộ, ñộng viên và giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành lu ận văn

MỤC LỤC

PHẦN 1 MỞ đẦUẦẦẦ ẦẦẦ1

1.1.Tắnh cấp thiết của ựề tàiẦẦẦ 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứuẦẦẦ 2

1.3 Yêu cầu nghiên cứuẦẦẦ ẦẦẦ2

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ẦẦẦẦ ẦẦẦ 3

2.1 Khái quát về ô nhiễm KLN trong ựất trên thế giớiẦẦẦ 3

2.2 Những nghiên cứu về ô nhiễm KLN trong ựất ở Việt NamẦẦẦ 9

2.3 Các biện pháp xử lý ô nhiễm KLN trong ựấtẦẦẦ.Ầ 14

2.4 Nghiên cứu khả năng hút KLN của thực vật trên ựất ô nhiễmẦẦ Ầ 19

2.5 Ảnh hưởng của số yếu tố ựến khả năng hấp thụ KLN của thực vậtẦẦ.29

2.6 Khái quát vùng ô nhiễm KLN của thôn đông Mai xã Chỉ đạo huyện Văn Lâm tỉnh Hưng YênẦẦẦ37

PHẦN 3 đỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39

3.1 đối tượng nghiên cứuẦẦẦ Ầ39

3.2 Nội dung nghiên cứuẦẦẦ 39

3.3 Phương pháp nghiên cứuẦẦẦ.39

PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨUẦẦẦ Ầ 44

4.1 Một số tắnh chất của ựất nghiên cứuẦẦẦ44

4.2 đặc ựiểm sinh vật học của cây Hướng dương Ầ.ẦẦẦ 45

4.3 Khả năng hút KLN của cây Hướng dươngẦẦẦ.46

4.4 Ảnh hưởng của EDTA ựến sự phát triển của cây Hướng dươngẦẦẦ46

4.5 Ảnh hưởng của EDTA ựến khả năng tắch luỹ KLN của cây Hướng dươngẦ 48

4.6 Ảnh hưởng của phân chuồng ựến sự phát triển của cây Hướng dươngẦ Ầ 54

4.7 Ảnh hưởng của phân chuồng ựến khả năng tắch luỹ KLN của cây Hướng dươngẦ 55

4.8 Ảnh hưởng của chế phẩm VSV ựến sự phát triển của cây Hướng dương 61

4.9 Ảnh hưởng của chế phẩm VSV ựến khả năng tắch luỹ KLN của cây Hướng dươngẦẦẦ.62

4.10 Ảnh hưởng của các yếu tố thắ nghiệm ựến sự phát triển của cây Hương dươngẦẦẦ 66

4.11 Ảnh hưởng của các yếu tố thí nghiệm ñến khả năng tích luỹ KLN của

cây Hương dương………69

4.12 Hàm lượng Pb, Cu, Zn trong ñất sau thí nghiệm……… 72

PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ……… 74

5.1 Kết luận………74

5.2 ðề nghị……… ……… 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 76

DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Nguồn phát thải chủ yếu của KLN……….8 Bảng 2.2: Hàm lượng KLN ở tầng ñất mặt của một số loại ñất Việt Nam……… 11 Bảng 2.3: Hàm lượng KLN trong ñất tại khu vực công ty Pin Văn ðiển và Orion Hanel………12 Bảng 2.4: Hàng lượng KLN trong ñất nông nghiệp một số vùng ở Việt Nam… 13 Bảng 2.5: Các thực vật có khả năng tích luỹ KLN cao 22 Bảng 4.1: Một số tính chất lý hóa học của ñất nghiên cứu……….……… 44 Bảng 4.2: Hàm lượng KLN tổng số trong ñất thí nghiệm ………44 Bảng 4.3 Ảnh hưởng EDTA ñến sự tích luỹ chất khô của cây Hướng dương… 48 Bảng 4.4: Ảnh hưởng của EDTA ñến sự tích luỹ KLN trong thân, lá của cây Hướng dương sau trồng 30 ngày……… …48 Bảng 4.5: Ảnh hưởng của EDTA ñến sự tích luỹ KLN trong thân, lá của cây Hướng dương sau trồng 60 ngày………49 Bảng 4.6: Ảnh hưởng của EDTA ñến sự tích luỹ KLN trong thân, lá của cây Hướng dương sau trồng 90 ngày……… 50 Bảng 4.7: Ảnh hưởng của EDTA ñến sự tích luỹ KLN trong rễ của cây Hướng dương sau trồng 30 ngày………51 Bảng 4.8: Ảnh hưởng của EDTA ñến sự tích luỹ KLN trong rễ của cây Hướng dương sau trồng 60 ngày………51 Bảng 4.9: Ảnh hưởng của EDTA ñến sự tích luỹ KLN trong rễ của cây Hướng dương sau trồng 90 ngày………52 Bảng 4.10: Ảnh hưởng của EDTA ñến sự tích luỹ KLN trong hoa của cây Hướng

dương……….…53 Bảng 4.11: Ảnh hưởng của phân chuồng ñến sự tích luỹ chất khô của cây Hướng

dương……… ………… ……55 Bảng 4.12: Ảnh hưởng của phân chuồng ñến sự tích luỹ KLN trong thân, lá của cây Hướng dương sau trồng 30 ngày……… 56 Bảng 4.13: Ảnh hưởng của phân chuồng ñến sự tích luỹ KLN trong thân, lá của cây Hướng dương sau trồng 60 ngày……….…57 Bảng 4.14: Ảnh hưởng của phân chuồng ñến sự tích KLN trong thân, lá của cây Hướng dương sau trồng 90 ngày………57

Bảng 4.15: Ảnh hưởng của phân chuồng ñến sự tích luỹ KLN trong rễ của cây Hướng dương sau trồng 30 ngày……… …………8 Bảng 4.16: Ảnh hưởng của phân chuồng ñến sự tích luỹ KLN trong rễ của cây Hướng dương sau trồng 60 ngày……… …59 Bảng 4.17: Ảnh hưởng của phân chuồng ñến sự tích luỹ KLN trong rễ của cây Hướng dương sau trồng 90 ngày……… 59 Bảng 4.18: Ảnh hưởng của phân chuồng ñến sự tích luỹ KLN trong hoa của cây Hướng dương……….60 Bảng 4.19: Ảnh hưởng của chế phẩm VSV ñến sự tích luỹ chất khô của cây Hướng dương……….62 Bảng 4.20: Ảnh hưởng của chế phẩm VSV ñến sự tích luỹ KLN trong thân, lá của Hướng dương sau trồng 30 ngày………63 Bảng 4.21: Ảnh hưởng của chế phẩm VSV ñến sự tích luỹ KLN trong thân, lá của Hướng dương sau trồng 60 ngày………63 Bảng 4.22: Ảnh hưởng của chế phẩm VSV ñến sự tích luỹ KLN trong thân, lá của Hướng dương sau trồng 90 ngày………64 Bảng 4.23: Ảnh hưởng của chế phẩm VSV ñến sự tích luỹ KLN trong rễ của cây Hướng dương sau trồng 30 ngày………64 Bảng 4.24: Ảnh hưởng của chế phẩm VSV ñến sự tích luỹ KLN trong rễ của cây Hướng dương sau trồng 60 ngày……….……….65 Bảng 4.25: Ảnh hưởng của chế phẩm VSV ñến sự tích luỹ KLN trong rễ của cây Hướng dương sau trồng 90 ngày……….……… .65 Bảng 4.26: Ảnh hưởng của chế phẩm VSV ñến sự tích luỹ KLN trong hoa của cây Hướng dương………66 Bảng 4.27 Ảnh hưởng của các yếu tố thí nghiệm ñến hàm lượng chất khô trong cây Hướng dương……… 68 Bảng 4.28 Ảnh hưởng của các yếu tố thí nghiệm ñến khả năng tích luỹ KLN của cây Hướng dương ở thời ñiểm 30 ngày sau trồng……… .69 Bảng 4.29 Ảnh hưởng của các yếu tố thí nghiệm ñến khả năng tích luỹ KLN của cây Hướng dương sau trồng 60 ngày……… 70 Bảng 4.30 Ảnh hưởng của các yếu tố thí nghiệm ñến khả năng tích luỹ KLN của cây Hướng dương sau trồng 90 ngày……….71 Bảng 4.31: Hàm lượng KLN trong ñất vùng rễ sau khi trồng cây Hướng dương 90 ngày……… 72

DANH MỤC HÌNH Hình 4.1: Ảnh hưởng của EDTA ñến sự tăng trưởng sinh khối của cây Hướng dương 47 Hình 4.2: Ảnh hưởng của phân chuồng ñến sự tăng trưởng sinh khối của cây Hướng dương……….………54 Hình 4.3: Ảnh hưởng của chế phẩm VSV ñến sự tăng trưởng sinh khối của cây Hướng dương ……….61 Hình 4.4 Ảnh hưởng của các yếu tố thí nghiệm ñến sinh khối của cây Hướng dương ……… ………67

PHẦN 1 MỞ ðẦU 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài

Ô nhiễm môi trường hiện nay là chủ ñề ñược nhiều nhà khoa học quan tâm vì nó ñã tác ñộng lớn ñến cuộc sống con người trên toàn thế giới Nguyên nhân dẫn ñến ô nhiễm môi trường do khai thác quặng, các ngành công nghiệp,

sự gia tăng dân số, chiến tranh, sản xuất nông nghiệp, chăn nuôi, nuôi trồng thuỷ sản

Sự phát triển của con người cùng với quá trình công nghiệp hoá trên nhiều lĩnh vực ñã tạo ra nhiều chất thải ñi vào môi trường và ñã gây nên ô nhiễm môi trường ñất, nước, không khí trong ñó có ô nhiễm kim loại nặng trong ñất

Ô nhiễm kim loại nặng trong ñất là một trong những nguyên nhân làm giảm chất lượng cuộc sống của nhiều vùng trên thế giới Khi ñất bị ô nhiễm kim loại nặng sẽ ảnh hưởng xấu ñến cuộc sống của con người và gây ra nhiều căn bệnh nan y như xốp xương, rối loạn thần kinh, ung thư ðể hạn chế việc tịch tụ kim loại nặng trong ñất ñã có nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học nhằm thu gom, xử lý hoặc tái sử dụng thông qua các biện pháp xử lý bằng hóa, lý, cơ và sinh học

Phương pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong ñất theo con ñường sinh học bằng thực vật ñang ñược các nhà khoa học quan tâm vì nó dựa trên khả năng hấp thụ thông qua trao ñổi chất và ion trong quá trình sinh trưởng và phát triển của chúng ðây là một trong những biện pháp ñược cho là hữu hiệu hiện nay vì giá thành rẻ, an toàn, hiệu quả, ñảm bảo tính ña dạng và bền vững của hệ sinh thái

Cây Hướng dương (Hetlianthus annuus L.) là một trong những loài thực

vật có khả năng tích lũy kim loại nặng cao Tuy nhiên khả năng hấp thụ kim loại nặng của cây Hướng dương từ ñất không chỉ phụ thuộc vào ñặc tính sinh học mà còn chịu tác ñộng lớn của các yếu tố bên ngoài Các yếu tố này có thể

tăng cường hoặc hạn chế khả năng hấp thụ kim loại nặng của cây Hướng dương

do mức ñộ linh ñộng của các kim loại nặng trong ñất ðể làm rõ vấn ñề này

chúng tôi tiến hành thực hiện ñề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của EDTA, phân

hữu cơ và chế phẩm vi sinh vật ñến khả năng hấp thụ kim loại nặng của cây Hướng dương”

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu ảnh hưởng của EDTA, phân bón hữu cơ và chế phẩm vi sinh vật ñến khả năng hấp thụ Cu, Zn, Pb của cây Hướng dương

- Lựa chọn các yếu tố có tác dụng làm tăng cường khả năng hấp thụ Cu,

Zn, Pb của cây Hướng dương

1.3 Yêu cầu nghiên cứu

- Bố trí thí nghiệm ñồng ruộng, trồng cây Hướng dương trên ñất ô nhiễm

Cu, Pb, Zn có bổ sung EDTA, phân hữu cơ, chế phẩm vi sinh vật

- Xác ñịnh khả năng hút Cu, Pb, Zn của cây Hướng dương

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Khái quát về ô nhiễm KLN trong ñất trên thế giới

Các nhà khoa học môi trường thế giới ñã cảnh báo rằng cùng với ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm không khí thì ô nhiễm ñất ñai cũng là vấn ñề ñáng báo ñộng hiện nay, ñặc biệt trong việc sử dụng nông dược và phân hoá học Ô nhiễm ñất không những ảnh hưởng xấu tới sản xuất nông nghiệp và chất lượng nông sản, mà còn thông qua lương thực, rau quả ảnh hưởng gián tiếp tới sức khoẻ con người và ñộng vật Nguyên nhân chủ yếu của ô nhiễm ñất ñến từ nông dược

và phân hoá học, chúng tích luỹ dần trong ñất qua các mùa vụ Thứ hai là các loại chất thải trong hoạt ñộng của con người (rắn, lỏng, khí) Thứ ba, ñất cũng là một yếu tố của môi trường cùng với không khí, nước và vành ñai sinh vật, nên

nó tiếp nhận những chất ô nhiễm từ các yếu tố khác mọi nơi, mọi lúc Ngoài ra, các vùng khai thác khoáng sản kim loại thường tạo thành một khu vực khuếch tán, khiến cho hàm lượng nguyên tố này trong vùng ñất xung quanh cao hơn nhiều so với ñất thông thường, ñây cũng là nguyên nhân của ô nhiễm ñất

Ô nhiễm ñất vì nước thải do là không biết cách lợi dụng một cách khoa học các loại nước thải ñể tưới cho cây trồng Sử dụng hợp lý nguồn nước thải tưới ñồng ruộng sẽ tận dụng ñược lượng nitơ, photpho, kali trong nước, có lợi cho cây trồng Nhưng nếu như nước ô nhiễm chưa qua xử lý ñược tưới bừa bãi, thì có thể ñưa các chất có hại trong nguồn nước vào ñất gây ô nhiễm

Việc lợi dụng nước thải ñể tưới ruộng gây ô nhiễm ñất, ảnh hưởng tới người và gia súc có ở mọi quốc gia Sự kiện “cadimi” xảy ra ở Nhật Bản năm

1955, nông dân ở vùng núi Phú Sĩ một thời gian dài ñã sử dụng nước thải của một nhà máy luyện kẽm gần ñó ñể tưới ruộng, cadimi chứa trong nước thải tích luỹ dần trong lúa gạo ở khu vực này Hậu quả là những người nông dân bị chứng ñau nhức các khớp xương, 34 người chết, 280 người tàn phế [21]

Ô nhiễm ñất vì chất phế thải do nguồn chất thải rắn có rất nhiều, chất thải rắn công nghiệp, chất thải rắn của ngành khai thác mỏ, rác ở ñô thị, chất thải nông nghiệp và chất thải rắn phóng xạ Chủng loại của chúng rất nhiều, hàm lượng các nguyên tố ñộc trong chúng cũng không giống nhau; tỷ lệ nguyên tố ñộc hại trong chất thải rắn công nghiệp thường cao hơn; rác thành thị chứa các loại vi khuẩn gây bệnh và ký sinh trùng; chất thải rắn nông nghiệp chứa các chất hữu cơ thối rữa và các hoá chất dùng trong nông nghiệp còn lưu lại ; chất thải phóng xạ có chứa các nguyên tố phóng xạ như uranium, strontium, sesium những chất thải rắn này ñược vứt bừa bãi, ngấm nước mưa, và rỉ ra nước gây ô nhiễm ñất, sông ngòi, ao hồ và nguồn nước ngầm, nguồn nước ô nhiễm này lại ñược dùng ñể tưới ñồng ruộng sẽ làm thay ñổi chất ñất và kết cấu ñất, ảnh hưởng tới hoạt ñộng của VSV trong ñất, cản trở sự sinh trưởng của bộ rễ thực vật và ảnh hưởng tới sản lượng cây trồng

Ô nhiễm ñất do khí thải gồm các chất khí ñộc hại trong không khí như ôxit lưu huỳnh, các hợp chất nitơ kết tụ hoặc hình thành mưa axit rơi xuống ñất làm ô nhiễm ñất Ở gần các xưởng luyện kim, vì trong khí thải có chứa lượng lớn các chất chì, cadimi, crôm, ñồng nên vùng ñất xung quanh sẽ bị ô nhiễm bởi những chất này ðất ở hai bên ñường, thường có hàm lượng chì tương ñối cao là sản phẩm của khí thải ñộng cơ

Ô nhiễm ñất do nông dược và phân hoá học là 2 loại hoá chất quan trọng trong nông nghiệp, nếu sử dụng thích hợp sẽ có hiệu quả rõ rệt ñối với cây trồng Khi số lượng lớn nông dược tích luỹ trong ñất, ñặc biệt là các thuốc có chứa các nguyên tố như chì, asen, thuỷ ngân có ñộc tính lớn, thời gian lưu lại trong ñất dài, có loại nông dược thời gian lưu trong ñất tới 10 ñến 30 năm, những loại nông dược này có thể ñược cây trồng hấp thu, tích trong quả và lá và ñi vào cơ thể người và ñộng vật qua thực phẩm, ảnh hưởng ñến sức khoẻ [21]

Kim loại nặng là các nguyên tố kim loại ở dạng nguyên tố có tỷ trọng cao hơn 7.000 kg/m3 gồm: Ag, Bi, Cd, Co, Cu, Cr, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb, và Zn (theo Bjerrum, 1936) Theo từ ñiền Khoa học kỹ thuật Việt Nam năm 2000 ñưa ra ñịnh nghĩa KLN là kim loại có tỷ trọng d>5 Nhưng hiện nay khi nói ñến KLN mọi người nghĩ ngay ñến nó là kim loại ñộc nên năm 2002 Liên hiệp Hoá học Thuần tuý và Ứng dụng quốc tế ñã kiến nghị nên bỏ khái niệm KLN mà nên dùng khái niệm kim loại vệt (theo Druffus, 2002) KLN không phải là ở mọi mức ñộ ñều ñộc mà nó tuỳ thuộc vào hàm lượng nhất ñịnh ñối với một loại sinh vật nhất ñịnh Ngoài ra một số KLN lại rất cần thiết cho sự sống của con người

và các loài sinh vật Khoa học hiện nay ñã xác ñịnh ñược các nguyên tố KLN cần thiết cho hoạt ñộng sống của con người và các loài sinh vật là Fe, Mn, Zn,

Cu, Co và Ni

Trong ñất KLN tồn tại ở nhiều dạng khác nhau, phần lớn chúng tồn tại ở dạng không thể hoặc ít trao ñổi với sinh vật Chúng thường tồn tại ở dạng cấu thành và thế chỗ các nguyên tố trong ñá và khoáng chất Ngoài ra chúng còn tồn tại dưới dạng trao ñổi, liên kết với hữu cơ, liên kết với gốc cacbonat, với ôxit sắt, ôxit mangan

Ô nhiễm kim loại nặng mang ñộc tính cao, gây ảnh hưởng xấu ñến môi trường sống của ñộng thực vật Khi nhiễm vào cơ thể, KLN tích tụ trong các

mô Cơ thể cũng có cơ chế ñào thải, nhưng tốc ñộ tích tụ lớn hơn gấp nhiều lần

ðể ñào thải một nửa lượng thủy ngân tích tụ trong mô mất chừng 80 ngày, với cadimi mất 10 năm Ở người, KLN có thể tích tụ vào nội tạng như gan, thận, thần kinh, xương khớp gây nhiều căn bệnh nguy hiểm như ung thư, thiếu máu, ngộ ñộc KLN [24]

Kim loại nặng là những nguyên tố không bị phân huỷ, về cơ bản chúng tồn tại trong môi trường mãi mãi Bởi vậy dù chỉ một lượng nhỏ kim loại bón

vào ñất chúng sẽ tích tụ trong ñất dần dần theo thời gian Các kim loại có mặt ở một nồng ñộ rất cao trong ñất nông nghiệp có thể gây ra hai vấn ñề chính:

- Giảm khả năng nảy mầm, sinh trưởng và năng suất cây trồng, giảm các hoạt ñộng có lợi của VSV ñất, giảm sự sống và tái sinh của ñộng vật ñất

- Giảm chất lượng nông sản, thực phẩm phục vụ vật nuôi và con người Những rắc rối ñầu tiên thường gây ra bởi các kim loại như Co, Cr, Cu,

Hg, Ni, Pb và Zn Sau ñó là những vấn ñề gây ra bởi Cd và As Cd và As có ñiểm bất thường là nồng ñộ trong cây gây ñộc cho con người thấp hơn nhiều nồng ñộ mà cây bị ñộc Trong khi ñó ñối với các kim loại khác nồng ñộ ñộc ở cây trồng thấp hơn nồng ñộ ñối với con người ðiều này ñã tạo nên khả năng là

Cd và As nguy hiểm hơn ñối với sức khoẻ con người so với các kim loại khác ñã nói trên [4]

Nguyên nhân dẫn ñến hàm lượng các KLN tăng cao trong ñất là do tác ñộng của con người vào môi trường tự nhiên như: khai thác khoáng sản, sản xuất công nghiêp, nông nghiệp, phế thải và rác thải sinh hoạt Viện nghiên cứu Blacksmith tại thành phố New York (Mỹ) mỗi năm tiến hành bình chọn 10 thành phố ô nhiễm nhất thế giới, năm 2009 các thành phố ñược bình chọn là ô nhiễm KLN gồm:

Ô nhiễm Pb ở thành phố Tianying của Trung Quốc do hoạt ñộng khai thác và xử lý quặng Do công nghệ sản xuất lạc hậu và quản lý kém, phần lớn nước thải chứa kim loại ñộc hại ở ñây ngấm vào ñất và các nguồn nước Những kim loại ñộc ñã ngấm vào máu nhiều thế hệ trẻ em ở Tianying và làm giảm chỉ

số thông minh Trong lúa mì ở Tianying cũng chứa Pb với nồng ñộ gấp 24 lần mức cho phép của Trung Quốc

Ô nhiễm crôm, hoá chất và các KLN khác ở Sukinda của Ấn ðộ do hoạt ñộng khai thác và xử lý quặng Crôm là KLN ñược sử dụng ñể sản xuất thép không rỉ và thuộc da Sukinda là thành phố có những mỏ quặng crôm lộ thiên

lớn nhất thế giới Có tới 60% nước sinh hoạt ở ñây chứa crôm hóa trị 6 với nồng

ñộ lớn hơn hai lần so với các tiêu chuẩn quốc tế Một tổ chức y tế Ấn ðộ ước tính khoảng 84,75% số trường hợp tử vong tại các khu vực khai thác quặng crôm ở Sukinda là do các bệnh liên quan tới crôm hóa trị 6 gây nên

Ô nhiễm chì, ñồng, kẽm, sulfua dioxide ở thành phố La Oroya do các cơ

sở khai thác và xử lý KLN Gần như 100% trẻ em ở ñây có hàm lượng chì trong máu vượt mức cho phép của tất cả các loại tiêu chuẩn trên thế giới

Ô nhiễm các KLN, phenol, SO2 ở thành phố Norilsk của Nga Trung bình mỗi năm các cơ sở này thải vào không khí khoảng 4 triệu tấn ñồng, chì, kẽm, arsen, mạ kền, cadimi, selen ở dạng hạt siêu nhỏ Các mẫu không khí ở ñây

có nồng ñộ mạ kền và ñồng vượt quá mức cho phép Tỷ lệ tử vong vì các bệnh ở ñường hô hấp tại Norilsk cao hơn hẳn so với các thành phố khác ở Nga Trong một khu vực có ñường kính 48 km xung quanh khu tổ hợp mạ kền không có bất

kỳ một cây nào có thể sống nổi [31]

Theo ước tính của Tổ chức phát triển Công nghiệp của Liên hợp quốc (UNIDO), hoạt ñộng khai thác vàng thủ công thải ra khoảng 1.000 tấn thuỷ ngân mỗi năm, chiếm 30% sản lượng thuỷ ngân trên toàn thế giới Có khoảng 10 ñến

15 triệu công nhân khai thác vàng thủ công làm việc tại các mỏ quy mô nhỏ, trong ñó có 4,5 triệu phụ nữ và khoảng 600.000 trẻ em

Tái tạo bình ắc quy ô tô là một trong những nguyên nhân xảy ra các vụ ngộ ñộc chì mãn tính: chì tích tụ dần do khối lượng rất nhỏ qua hệ thống hô hấp

và tích tụ ở xương Người bị nhiễm ñộc chì bị rối loạn về sự phát triển, hay quên, khó ngủ Gây suy giảm gan, mệt mỏi, ñau ñầu, ñau cơ và ñau xương Nếu

bị ngộ ñộc nhiều có thể bị hôn mê và tử vong, trẻ em có nguy cơ bị tổn thương thần kinh [41]

Theo báo cáo năm 2002 của Viện quản lý nước quốc tế (IWMI), kết quả khảo sát ñất và tài nguyên nước tại Phra That Phadaeng và Mae Tao của Thái Lan cho thấy vùng này bị ô nhiễm cadimi hết sức nặng nề Nghiên cứu 154 ruộng lúa ở 8 làng trong khu vực, IWMI cho biết ñất bị nhiễm cadimi cao hơn

94 lần so với tiêu chuẩn an toàn quốc tế IWMI cũng nghiên cứu nồng ñộ cadimi

có trong gạo, tỏi và ñậu nành sản xuất tại ñây Có 0,1-44 miligam cadimi trong 1kg gạo, cao hơn tiêu chuẩn an toàn là 0,043 miligam/kg gạo Trong tỏi và ñậu nành, lượng cadimi cao hơn khoảng 16-126 lần tiêu chuẩn ñược phép

Nguồn gốc phát thải của KLN có thể là tự nhiên như asen, hoặc từ hoạt ñộng của con người, chủ yếu là từ công nghiệp (các chất thải công nghiệp) và

từ nông nghiệp, hàng hải (các chế phẩm phục vụ nông nghiệp, hàng hải ) Bảng 2.1: Nguồn phát thải chủ yếu của KLN [24]

Nguồn phát thải Cd Cr Cu Hg Pb Ni Sn Zn As

Sản xuất và sử dụng phân bón + + + + + + +

Công nghiệp sản xuất thép + + + + + + + +

Công nghiệp sản xuất ôtô, máy bay + + + + + + + Công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng +

Nguồn phát thải các KLN trước hết phải kể ñến các ngành sản xuất công nghiệp có sử dụng xút, clo, có chất phế thải nhiều thủy ngân hay ngành công nghiệp than ñá và dầu mỏ có chất thải chứa chì, thủy ngân và cadimi Tại nhiều nơi, các chất thải ñộc hại này bị ñổ thẳng ra môi trường mà không hề ñược xử

lý

Theo các nhà khoa học, khoảng 70 - 80% các nguyên tố KLN trong nước thải lắng xuống bùn trên ñường ñi của nó Do ñó việc sử dụng bùn thải làm phân bón ñược coi là một trong những nhân tố cao có nguy cơ gây ô nhiễm KLN Ngoài ra, hoạt ñộng nông nghiệp cũng chính là một nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng Việc lạm dụng các loại phân bón hóa học, hóa chất bảo vệ thực vật ñã làm gia tăng lượng tồn dư các kim loại như asen, cadimi, thủy ngân và kẽm trong ñất Sự phát triển và mở rộng các làng nghề thủ công ñi kèm với việc sử dụng ngày càng nhiều hóa chất song hầu hết các làng nghề ở nước ta hiện nay ñều không có biện pháp xử lý chất thải, gây ô nhiễm môi trường, trong ñó có môi trường ñất [25]

Theo kết quả nghiên cứu của tác giả Bùi Cách Tuyến, trường ðại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh năm 1999 và năm 2000 tại thành phố Hồ Chí Minh cho thấy hàm lượng kẽm trong mẫu rau muống ở Bình Chánh cao gấp 30 lần mức cho phép, ở Thạnh Xuân cao gấp 2 ñến 12 lần Trong rau rút ở Thạnh Xuân có hàm lượng chì gấp 8,4-15,3 lần mức cho phép, mẫu rau muống

ở Thạnh Xuân có hàm lượng chì cao gấp 2,24 lần, mẫu rau muống ở Bình Chánh có hàm lượng chì cao gấp 3,9 lần, mẫu ngó Sen ở Tân Bình có hàm lượng chì cao gấp 13,65 lần Hàm lượng ñồng tại một ruộng rau muống ở Thạnh Xuân cao gấp 2 lần mức cho phép

Theo Bạch Thái Toàn - Sở Tài nguyên và Môi trường Phú Thọ (2006) [20] kết quả ñiều tra và phân tích 1.296 mẫu với 12 chỉ tiêu/1 mẫu, cho thấy có hiện tượng ô nhiễm asen trong nước ngầm

Theo kết quả ựề tài nghiên cứu Ộđánh giá ô nhiễm KLN tại một số nguồn nước khu vực Tây NguyênỢ năm 2008 của Viện Vệ sinh Dịch tễ Tây Nguyên thì phân tắch các mẫu nước sông Sê Rê Pốc cho thấy trong số 10 kim loại cần xem xét sắt và mangan có hàm lượng trung bình vượt tiêu chuẩn cho phép

Báo cáo của Viện Hải dương học Nha Trang (2001) [20] cho biết, nhà máy tàu biển Hyundai - Vinashin tạo ra nhiều chất thải như hydrocarbon, các KLN gồm Fe, Zn, Cr, Ni, As, Cd, Ba, Mn, Cu, Pb, Co, HgẦ đáng chú ý nhất là vật liệu làm sạch vỏ tàu (hạt NIX, ựược chở từ Hàn Quốc sang) có chứa rất nhiều KLN nêu trên Khi phun làm sạch vỏ tàu, hạt NIX ựược bắn ra sẽ phát tán theo gió, ảnh hưởng lớn ựến môi trường không khắ, nước sinh hoạt ở thôn Ninh Yễng và một phần bay ra biển

Trong kết quả nghiên cứu trong các năm 2001, 2002 và 2003 của Khoa đất và Môi trường, Khoa Nông học, Khoa Công nghệ thực phẩm trường đại học Nông nghiệp Hà Nội cho thấy ựất, nước và một số rau của khu vực đông Anh,

Hà Nội có sự nhiễm ựộc Hg, Pb còn hàm lượng Cd trong ựất ựều ở mức an toàn, ngược lại ựã có nhiều mẫu nước ựã bị ô nhiễm Cd [14]

Những kết quả nghiên cứu mang tắnh ựịnh lượng về mức ựộ ô nhiễm asen trong môi trường tại xã đông Lỗ - Ứng Hòa - Hà Nội ựã ựưa ra một số nhận ựịnh sau: Nước sông Nhuệ bị ô nhiễm Hg, Pb, Se, Fe ở mức ựộ cao Chất lượng nước sông Nhuệ không ựảm bảo ựể sử dụng tưới tiêu và nuôi trồng thủy sản Mẫu ựất bùn lấy tại thôn Thống Nhất cho thấy có biểu hiện bị ô nhiễm asen Một vài dị thường giá trị hàm lượng As, Pb, Cd, Mn cao ghi nhận ựược trong mẫu rau muống, mẫu ốc bươu và mẫu thóc phản ánh ảnh hưởng của sự ô nhiễm môi trường ựất, nước sông Nhuệ tới các sinh vật sinh trưởng ở ựó [26]

Trần Công Tấu và Trần Công Khanh (1998) [19] khi nghiên cứu KLN dạng tổng số và di ựộng ở tầng ựất mặt 0-20cm trên một số loại ựất ựã chỉ ra 7

ñộc tố (Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn) tập trung chủ yếu ở loại ñất là phù sa thuộc vùng ñồng bằng sông Hồng và ñồng bằng sông Cửu Long (Bảng 2.2)

Bảng 2.2: Hàm lượng KLN ở tầng ñất mặt của một số loại ñất Việt Nam

Ở khu vực xung quanh các nhà máy có hàm lượng KLN cũng rất cao do việc xả thải trực tiếp từ quá trình sản xuất ra môi trường Kết quả nghiên cứu của Lê Văn Khoa và các cộng sự (1998) [8] ở khu vực Công ty Pin Văn ðiển và công ty Orion Hanel (bảng 2.3) cho thấy ñất ở gần khu vực Công ty Pin Văn ðiển có hàm lượng Zn cao hơn hàm lượng tối ña gây ñộc cho thực vật ở ñất nông nghiệp, theo tiêu chuẩn của Anh từ 1,33 – 1,79 lần Kết quả ñược biểu diễn ở bảng 2.3

Bảng 2.3: Hàm lượng KLN trong ñất tại khu vực công ty Pin Văn ðiển và Orion Hanel (mg/kg)

ðộ sâu

Phạm Quang Hà và cộng sự (2001) [4] cảnh báo ô nhiễm chất lượng ñất

do tích luỹ KLN như sau:

Sự tích luỹ Cu tại khu công nghiệp Thanh Trì ñạt trên dưới 40mg/kg, Pb tại khu công nghiệp Thanh Trì và vùng trũng Yên Sở dao ñộng từ 30 - 40mg/kg, ñặc biệt gần khu công nghiệp Văn ðiển ñạt 40 – 43 mg/kg Sự tích luỹ Zn tại khu công nghiệp Thanh Trì khoảng 108 - 137mg/kg Sự tích luỹ Cd tại khu công nghiệp Thanh Trì vùng trũng Yên Sở dao ñộng từ 0,93 – 2,21mg/kg

Theo Hồ Thị Lam Trà và Kazuhiko Egashira (1999) [30] khi nghiên cứu hàm lượng KLN trong ñất nông nghiệp của các huyên Từ Liêm và Thanh Trì -

Hà Nội cho thấy hàm lượng các KLN dao ñộng như sau: Cd từ 0,16 – 0,36 mg/kg; Cu từ 40,1 – 73,2 mg/kg; Pb từ 3,19 – 5,3 mg/kg; Zn từ 98,2 – 137,2 mg/kg Các KLN trên chỉ có Cu là vượt mức cho phép theo TCVN 1995

Các kết quả nghiên cứu của Hồ Thị Lam Trà và Kazuhiko Egashira (2001) [29] cũng ñưa ra hàm lượng các nguyên tố KLN của nhiều loại ñất khác nhau (Bảng 2.4)

Bảng 2.4: Hàng lượng KLN trong ñất nông nghiệp một số vùng ở Việt

Theo Hồ Thị Lam Trà và Nguyễn Hữu Thành (2003) [15] khi nghiên cứu hàm lượng Cu, Zn, Ni (tổng số và di ñộng) trong ñất nông nghiệp của huyện Văn Lâm - Hưng Yên cũng cho thấy hàm lượng tổng số của Cu dao ñộng từ 21,85 – 149,34 mg/kg; Zn từ 59,45 – 188,65 mg/kg và Ni từ 27,38 – 55,71 mg/kg Trong 15 mẫu ñất nghiên cứu có 2 mẫu bị ô nhiễm Cu, các tác giả cũng cảnh báo về nguy cơ ô nhiễm Zn, chưa tìm thấy sự ô nhiễm và tách luỹ Ni Nghiên cứu ñất ở làng nghề ñúc nhôm, ñồng ở Văn Môn – Yên Phong - Bắc Ninh, tác giả Phạm Quang Hà và cộng sự (2000) ñã kết luận hàm lượng KLN trong ñất nông nghiệp của làng nghề này khá cao: trung bình hàm lượng

Cd là 1mg/kg (dao ñộng từ 0,3 – 3,1 mg/kg), Cu là 41,4 mg/kg (dao ñộng từ 216,7 mg/kg), Pb là 39,7 mg/kg (dao ñộng từ 20,1 – 143,1 mg/kg), Zn là 100,3 mg/kg (dao ñộng từ 33,7 – 887,4 mg/kg)

20-Theo tác giả Lê ðức và Lê Văn Khoa (2001) [3] một số mẫu ñất ở làng nghề tái chế chì xã Chỉ ðạo huyện Văn Lâm - Hưng Yên có hàm lượng Cu từ 43,68 – 69,68 mg/kg; Pb từ 147,06 – 661,2 mg/kg; Zn từ 23,6 – 62,3 mg/kg

(thuộc loại ñất có hàm lượng Zn di ñộng cao) Trong 9 mẫu nước phân tích Pb

có 7 mẫu vượt quá mức giới hạn cho phép dùng cho nước sinh hoạt (0,05mg/l),

từ 0,07 - 10,83 ppm chiếm 77/78%; 5 mẫu vượt quá giá trị giới hạn nước dùng cho các mục ñích khác (0,1mg/l) môi trường bị ô nhiễm ñã ảnh hưởng trực tiếp ñến năng suất cây trồng và sức khoẻ người dân

2.3 Các biện pháp xử lý ô nhiễm KLN trong ñất

Tác ñộng của ô nhiễm KLN ñến sức khoẻ của con người và các loài ñộng thực vật là rất nghiêm trọng do vậy việc tìm ra các giải pháp nhằm hạn chế cũng như thu gom ñể xử lý KLN là rất cần thiết Dưới ñây là một số biện pháp dùng

ñể thu gom và xử lý KLN ñã ñược các nhà khoa học trên thế giới và trong nước

áp dụng trong nhiều năm qua

2.3.1 Phương pháp xử lý bằng hoá học: Dựa trên các phản ứng hoá học

ñể khử hoặc ôxy hoá nhằm loại bỏ ñộc tính hoặc làm giảm khả năng linh ñộng của các KLN Các phản ứng ôxy hoá làm giảm ñộc tính bằng tạo kết tủa hoặc hoà tan một số kim loại dựa trên việc bổ sung một số hoá chất như KMnO4,

H2O2, HClO4, khí Cl2,… Các phản ứng khử xảy ra khi bổ sung thêm một số kim loại kiềm, SO2, muối sunphát của Al, Fe Phương pháp này thường ñược sử dụng trong việc xử lý nước thải

2.3.2 Phương pháp cách ly cố ñịnh: Các chất thải có nhiễm KLN ñược cách ly tại một khu vực bằng các vách ngăn làm bằng ximăng, bêtônit, tường gạch hoặc màng vật liệu tổng hợp từ ñó ñưa các biện pháp khác vào ñể xử lý Phương pháp này sẽ tránh ñược sự vận chuyển các chất ñã bị nhiễm từ nơi này ñến nơi khác Sau khi cách ly sẽ tiến hành kỹ thuật ñóng rắn hoặc ổn ñịnh ñể làm giảm khả năng linh ñộng của KLN Tại các khu vực mỏ sau khi khai thác, các vật liệu trong các hố phế phẩm có thể bị bỏ mặc cho khô rồi bị cuốn ñi trong ñiều kiện nhiều gió, hình thành các ñám mây bụi ñộc thì phương pháp che phủ

là một lựa chọn thích hợp

2.3.3 Phương pháp phân tách: Dựa trên kích cỡ các hạt KLN ñể phân loại các hạt có kích cỡ lớn ra khỏi các hạt nhỏ, dùng ñể loại bỏ các KLN ở dạng ñặc biệt hoặc dạng liên kết với các quá trình tự nhiên khác

2.3.4 Phương pháp phân tách nhiêt: Cơ chế là dùng lò nung ở nhiệt ñộ cao ñể hoá hơi các KLN trong ñất bị ô nhiễm, với nhiệt ñộ từ 200-700oC các KLN ñược hoá hơi và ñưa vào ñể tái sử dụng hoặc cố ñịnh Phương pháp này thường ñược áp dụng ñối với các khu vực ñất bị nhiễm bẩn KLN ở diện rộng có hàm lượng lớn và khả năng di ñộng kém

2.3.5 Phương pháp xử lý bằng vách thấm: Dựa trên một số vật liệu như zeolite, hydroapatite, Fe nguyên tố và ñá vôi ñể làm vách ngăn có khả năng thấm ñể làm giảm khả năng linh ñộng của KLN trong nước bị ô nhiễm

2.3.6 Phương pháp xử lý bằng kỹ thuật ñiện ñộng: Dùng dòng ñiện xoay chiều có cường ñộ thấp chạy qua hai cực anot và catot ñược nhúng vào trong ñất bị ô nhiễm Khi ñó các ion, các hạt mang ñiện nhỏ trong ñiều kiện ngập nước ñược di chuyển giữa hai ñiện cực Các cation ñược di chuyển về phía ñiện cực âm, các anion ñược di chuyển về phía ñiện cực dương

2.3.7 Phương pháp xử lý hoá sinh: ðây là phương pháp sử dụng các loài VSV ñể chiết rút các KLN Dựa trên sự rửa trôi sinh học, các phản ứng ôxy hoá

- khử Sự rửa trôi thực hiện bằng sự ôxy hoá các sunfua kim loại ñể sinh ra các axit sunfuric sau ñó các kim loại trong ñất ñược giải phóng bằng sự thế chỗ các proton Phương pháp này có thể sử dụng VSV yếm khí ñể xử lý bùn cặn

2.3.8 Phương pháp xử lý tại chỗ: Các dung dịch ñược chiết rút ñược chảy từ từ qua ñất, các KLN bị hoà tan và rửa khỏi ñất, hiệu quả dựa trên khả năng thấm của ñất, nếu ñộ thấm của ñất ñạt từ 10-3cm/s sẽ mang lại hiệu quả xử

lý cao Trong phương pháp này nước ñược bơm vào ñất và ñóng vai trò chất chiết rút các KLN từ ñất sau ñó nước chứa các KLN sẽ ñược ñưa ñi xử lý tại các nhà máy xử lý nước thải chuyên dụng hoặc tái quay vòng vào quy trình

2.3.9 Phương pháp xử lý sinh học: Xử lý KLN bằng con ñường sinh học

là cách loại bỏ ô nhiễm thực sự không phải là sự di chuyển ñơn giản chất gây ô nhiễm từ môi trường`này sang môi trường khác vì các phần tử ñã bị phân giải,

do vậy các chất ô nhiễm ñã bị phân huỷ trong quá trình xử lý So với các phương pháp khác thì phương pháp xử lý ô nhiễm này ngày càng chiếm ưu thế

và có vị trí quan trọng Một cuộc ñiều tra ở Mỹ (từ tháng 6/1992 ñến tháng 4/1993) do cơ quan Bảo vệ môi trường (EPA) tiến hành cho thấy về mặt xử lý môi trường thì có ñến 86% trường hợp dùng phương pháp sinh học ñể xử lý môi trường ñất và nước ngầm 62% trường hợp dùng phương pháp sinh học ñể xử lý các chất như cacbuahydro dầu hoả, các sản phẩm gỗ hay các HAP, PCB và các chất nổ

Trong ñất, thực vật có nhiều phản ứng khác nhau ñối với sự có mặt của các KLN, hầu hết chúng ñều nhạy cảm ñối với sự có mặt của ion kim loại, thậm chí ở nồng ñộ rất thấp Mặc khác có một số loài thực vật không chỉ có khả năng sống ñược trong môi trường bị ô nhiễm KLN mà còn có khả năng hấp thụ và tích luỹ các kim loại này trong các bộ phận khác nhau của chúng Có ít nhất 400 loài phân bố trong 45 họ thực vật ñược biết là có khả năng hấp thụ kim loại, chúng ñược chia làm 3 nhóm:

- Nhóm ngăn chặn là thực vật hạn chế sự hấp thụ của chất ñộc hoặc hạn chế sự di chuyển trong thân ở một khoảng rộng nồng ñộ kim loại trong ñất

- Nhóm thực vật chỉ thị là sự hấp thụ và di chuyển của thực vật phản ánh nồng ñộ kim loại trong ñất

- Nhóm tích tụ là thực vật tích luỹ kim loại trong các mô của chúng

Cơ chế hấp thụ KLN của thực vật: Các KLN xâm nhập vào cơ thể thực vật nhờ quá trình hút các chất dinh dưỡng, muối khoáng của bộ rễ [5]

Phần lớn các KLN ñược di chuyển và phân bố trên các bộ phận khí sinh

và một phần tích luỹ ở rễ [9]

Hai giai ñoạn hút ion ñó là cơ thể sinh vật hạn chế sự thu hút và chất ñộc ñược hút qua rễ (ban ñầu chúng chủ ñộng hấp thụ trao ñổi ion ñến khi có biểu hiện nhiễm ñộc và chúng sẽ hạn chế việc hút các chất ñộc); thứ hai là quá trình khuếch tán từ nồng ñộ cao trong dung dịch ñất vào cơ thể thực vật [1]

Hiện nay ñã xác ñịnh ñược 5 hình thức vận chuyển và biến ñổi KLN trong hệ thống ñất và thực vật gồm:

- Sự hút qua rễ và có thể là sự hấp thu qua lá và lỗ khí khổng

- Sự phân phối qua lại qua vận chuyển libe và xylem

- Quá trình trao ñổi chất trong tổng hợp sinh học

- Hiện tượng bài tiết trong quá trình phân huỷ rễ và lá

- Sự tái sinh qua các quá trình phân huỷ và huy ñộng

Căn cứ vào khả năng của từng loại thực vật người ta chia công nghệ xử

lý KLN bằng thực vật làm 4 loại khác nhau:

Công nghệ chiết rút bằng thực vật (phytoextraction) là sử dụng thực vật

có khả năng hút chất ô nhiễm từ ñất theo cơ chế “khả năng tích luỹ cao” Những thực vật có khả năng chịu ñựng ngưỡng ñộc cao do chúng có khả năng tạo ra

“ngăn cách không bào” và sự tạo thành phức chất Thực vật hút KLN từ ñất ô nhiễm vào rồi tập trung, làm kết tủa các KLN trong sinh khối Rễ cây chiết, hút KLN và di chuyển chúng vào bề mặt của sinh khối Theo Brooks (1977) thực vật tích luỹ cao là thực vật có khả năng giữ các KLN trong mô ở nồng ñộ vượt quá 1000µg kim loại/g ðây là một phương pháp áp dụng cho khu vực ô nhiễm lớn, ô nhiễm tập trung trên bề mặt thấp

Công nghệ làm bay hơi bằng thực vật (phytovolatilization) là sự lấy ñi và vận chuyển các chất ô nhiễm nhờ thực vật cùng với sự giải phóng các chất ô nhiễm hoặc dạng biến thể của chúng vào khí quyển qua thoát hơi nước Khi các chất hoá học xâm nhập vào thực vật, một số chúng không biến ñổi mà chuyển qua mô thực vật, một số bay hơi ñược thì chúng sẽ bay hơi ở dạng khí qua các

mô lá, kể cả các chất hữu cơ bay hơi cũng khuếch tán nhanh qua mô thân cây và bay hơi vào khí quyển Tuy nhiên các chất ñộc bay hơi có tính ñộc cao và bền vững sẽ gây rủi ro cho khí quyển như Hg ñược thực vật lấy ở dạng cation Hg+

hoặc Hg2+ và bị khử trong mô thực vật thành Hg nguyên tố và dễ bay hơi qua

mô lá trong quá trình thoát hơi nước

Công nghệ ổn ñịnh bằng thực vật (phytostabilization) là quá trình ñược rễ thực vật hấp thụ, chuyển hoá và tích luỹ bên trong rễ hoặc hấp thụ trên bề mặt

rễ hoặc kết tủa trong vùng quyển rễ các chất ô nhiễm Biện pháp này ñược dùng

ñể xử lý ñất, trầm tích và bùn ô nhiễm ñặc biệt với Hg, Pb, Cu, Cr, Cd Nó có thể hấp thụ, làm kết tủa, giảm hoá trị của kim loại giúp cho quá trình làm ổn ñịnh hoặc chống di chuyển kim loại ra các vùng khác

Công nghệ lọc bằng thực vật (Rhizofiltration) là sử dụng rễ thực vật ñể hấp thụ, tập trung và lắng ñọng, kết tủa các chất ô nhiễm trên rễ thực vật hoặc

do thực vật hấp thụ chúng vào trong rễ từ dung dịch xung quanh vào vùng rễ do các quá trình sinh học hoặc phi sinh học Thường ñược áp dụng cho ô nhiễm ñất, trầm tích, bùn thải và nước bị ô nhiễm các KLN như Pb, Cd, Cu, Ni, Sr; các loại thực vật ñược sử dụng là dâu tằm quả ñỏ, cây táo tây, cây bạc hà lục, cây lúa, cây ñậu Sự tiết dịch của rễ cây ảnh hưởng tích cực ñến hoạt ñộng của VSV

và có thể làm tăng hoặc giảm các nguyên tố ở trong rễ

Cải tạo sinh học là một giải pháp tiềm năng trong cải tạo môi trường tại các quốc gia ñang phát triển Công nghệ này sử dụng các chất phụ trợ nhằm kích thích các vi khuẩn sinh trưởng, ñẩy nhanh tốc ñộ phân huỷ sinh học Việc xử lý các vùng ñất nhiểm bẩn có thể thúc ñẩy quá trình tái sinh tự nhiên Tuy nhiên, phương pháp này khá tốn kém và thường phải dùng chế phẩm sẵn có tại ñịa phương làm chất phụ trợ ñể tiết kiệm chi phí, cho dù hiệu quả sẽ bị giảm Trong nhiều trường hợp, sử dụng phân bò pha loãng cũng là một giải pháp rất hữu hiệu

Tích luỹ sinh học là quá trình các hợp chất khó phân hủy ñi vào các chỗi thức ăn và ñược tích luỹ ở những bậc cao hơn Tích luỹ sinh học KLN là một hiện tượng khá phổ biến Hiện tượng này có lẽ ñược biết ñến nhiều nhất ở loài

cá, khi thuỷ ngân ñược tìm thấy trong cá Ngừ và các loài ăn thịt khác Tuy nhiên, nó chỉ xảy ra ñối với các KLN như cadimi ñược sử dụng trong các nhà máy Tại những khu vực có mật ñộ tập trung kim loại cao như các khu vực mỏ thì các loại cây lương thực như ngũ cốc cũng có nguy cơ tích tụ kim loại và trở nên nguy hại ñối với người tiêu dùng Sử dụng các loài thực vật có khả năng hấp thụ kim loại cao ñể khử các chất nhiễm ñộc và do vậy loại cây trồng này không thể ñược dùng làm thức ăn

Ngoài ra, còn một phương pháp nhằm khắc phục hiện tượng tích luỹ sinh học là nuôi giun tại các khu vực nhiễm kim loại và chất hữu cơ Tại Ấn ðộ, một

dự án lớn áp dụng phương pháp này ñã mang lại thành công Phương pháp sử dụng chất xúc tác là vi trùng và một loại giun ñặc biệt ñã ñem lại kết quả khả quan trong việc cải tạo, tăng ñộ phì nhiêu cho ñất, ñồng thời giảm ñáng kể lượng KLN tích tụ

Hệ thống ñất ngập nước là một phương pháp khác ñược biết ñến khá nhiều là xử lý nước thải bằng hệ thống ñất ngập nước Rất nhiều hệ thống ñất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải ñã ñược xây dựng và tỏ ra rất hiệu quả, ñặc biệt là ñối với các dòng chảy nhỏ Gần ñây, thiết kế hệ thống ñất ngập nước ñể cải thiện chất lượng nước thải chứa nồng ñộ kim loại cao - một phương pháp mới ñầy tiềm năng ñã ñược triển khai Những hệ thống như vậy hoạt ñộng nhờ

sự kết hợp giữa các cơ chế sinh hoá (thay ñổi ñộ hoà tan của kim loại) và các cơ chế vật lý (ngăn và giữ cặn) Hiệu suất cũng như tuổi thọ của hệ thống này là có hạn, tuy nhiên ñây có thể là một phương pháp hiệu quả nhằm xử lý dòng chảy từ các khu vực ô nhiễm [25]

2.4 Nghiên cứu khả năng hút KLN của thực vật trên ñất ô nhiễm

2.4.1 Những nghiên cứu về khả năng hút KLN của thực vật trên thế giới

Hiện nay các nhà khoa học môi trường ñã nỗ lực tận dụng khả năng ñặc biệt này của các loài thực vật “ăn” kim loại ñể xử lý môi trường Thống kê năm

1998 của Cục môi trường châu Âu (EEA) ñánh giá hiệu quả kinh tế của các phương pháp xử lý KLN trong ñất bằng phương pháp truyền thống và phương pháp sử dụng thực vật tại 1.400.000 vị trí bị ô nhiễm ở tây Âu, kết quả cho thấy chi phí trung bình của phương pháp truyền thống trên 1 hecta ñất từ 0,27 ñến 1,6 triệu USD, trong khi phương pháp sử dụng thực vật chi phí thấp hơn ñến 1.000 lần Ngoài ra, khi thu hoạch các loài thực vật “ăn” kim loại, người ta có thể thu hồi ñược các loại kim loại quý như kền, vàng ñây cũng là một nguồn lợi kinh

tế không nhỏ

Năm 2001 David E.Salt [28] một nhà khoa học của ðại học Tổng hợp Purdue (Mỹ) ñã xác ñịnh và tách ñược các gen ñược xem là cho phép thực vật

có khả năng tích luỹ một số lượng lớn kim loại trong các mô của chúng Các

gen ñược xác ñịnh từ cây mù tạc (Thlaspi goesingense) nhỏ, là loài cây sống ở

cùng núi Anpơ của Áo, có khả năng tích luỹ niken Salt cho biết loại cây mà các nhà khoa học quan tâm có thể tích luỹ kẽm ñến mức 1% trọng lượng sinh khối khô của cây Ở các cây thông thường, chỉ có thể tìm thấy 10 ñến 100 phần triệu niken trong mô cây, còn loại cây mới phát hiện có thể tích luỹ ñến mức 10.000 phần triệu Họ tin rằng ñất ô nhiễm KLN hoặc chất phóng xạ có thể ñược làm sạch bằng cách sử dụng các loại cây có khả năng hấp thụ những chất này

Theo Baker và Brooks những thực vật có khả năng tích luỹ cao phải chứa lớn hơn 0,1% (1.000µg/g) lượng Cu, Cd, Cr, Pb, Ni, Co hoặc 1% (10.000µg/g) lượng Zn hoặc Mn trong chất khô Trong số 400 loài thực vật có khả năng hấp

thụ KLN thì cây Thlaspi caerulescens có khả năng chịu ñựng ñược nồng ñộ cao

Zn, Cd, Pb, Ni (tích luỹ 26.000 mg/kg Zn) (McLaughlin và Henderson, 1999)

Nồng ñộ Cu ở chồi trên ñất ở Anh chỉ khoảng 28-92mg/kg Sự ô nhiễm Cu có

thể làm hạn chế khả năng chiết rút Zn và Cd của Thlaspi caerulescens Trên ñất

Pháp nồng ñộ Zn, Cd, Pb cao nhưng nồng ñộ Cu thấp thì trong 3 vụ liên tiếp

Thlaspi caerulescens lấy ñi khoảng 8 mg/kg Cd, 200mg/kg Zn, chiếm 43 và 68% lượng Cd và Zn tổng số trong ñất

Một nghiên cứu so sánh khả năng chiết rút tự nhiên Zn và Cu của cây

Thlaspi caerulescens so với cây ngô (Zea mays L) kết hợp với Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) trên ñất bị ô nhiễm KLN của bùn cặn

từ sản xuất công nghiệp và nông nghiệp Kết quả trong 3 vụ cây Thlaspi caerulescens ñã lấy ñi hơn 8mg/kg Cd, 200mg/kg Zn

Nghiên cứu của Mc Grath và cộng sự (1993) cho thấy trong 9 vụ thì cây

Thlaspi caerulescens có thể làm nồng ñộ Zn trong ñất giảm 300-440mg/kg ñất

Năm 1994 Brown và cộng sự ñã ñánh giá rằng trong 28 năm trồng cây Thlaspi caerulescens có thể lấy ñi 2.100 mg Zn/kg ñất

Cây mù tạc Ấn ðộ (Brassica junce) có khả năng vận chuyển rất tốt Pb từ

hệ thống rễ lên các chồi non Hệ số chiết rút của Brassica junce là 1,7 và nồng

ñộ Pb khoảng 500 mg/l vẫn không gây ñộc cho chúng [33]

Theo Baker và cộng sự thì trên thế giới với nồng ñộ > 1000mg/kg với Ni

có trên 320 loài thực vật, Co có 30 loài, Cu có 34 loài, Se có 20 loài, Pb có 14 loài, Cd có 1 loài, Zn có 11 loài, Mn có 10 loài [27]

Nhóm thực vật lọc bởi bộ rễ, các nhà khoa học nghiên cứu thấy có những loài như Hướng dương, mù tạc Ấn ðộ, cây thuốc lá, cây lúa mạch, cây rau bina

và cây ngũ cốc Các loài thực vật sống dưới nước như cây lan dại (Eichhornia crassipes) , bèo tấm (Lemna minor) và Azolla pinnata ñã ñược thử nghiệm vào

việc lọc, làm giảm và chiết rút chất ô nhiễm Jin Hong và những người khác ñã

nghiên cứu thấy 12 loài sống ở ñầm lầy như Polygonum hydropiperoides Michx

có khả năng xử lý sinh học các KLN tốt nhất, chúng phát triển rất nhanh và có

mật ñộ dày, ñặc biệt cây dương xỉ (Preris vitatta) có thể tích luỹ khoảng 14.500

mg/kg As trước khi chúng có triệu trứng bị ngộ ñộc

Một số nghiên cứu khác của Isao Hasegawa - 2002 cho thấy có thể làm giảm tính ñộc của KLN nhờ các ion KLN kết hợp với axit citric hoặc axit hữu cơ hoặc aminoaxit như histiñin, systeine [32]

Bảng 2.5: Các thực vật có khả năng tích luỹ KLN cao

Stt Kim loại mg/kg Tên thực vật Tác giả Năm

2 Cd 2.000 Pesicaria Thunbergil H.Gross Hasegawa 1999

3 Mn 8.000 Vaccinium vitis-idaea L Medappan 1870

4 Ni 45.000 Psychotrina douarrel Ernst 1990

7 Zn 15.700 Thlaspi sylvestre Anderson 1961

8 Zn 51.600 Thlaspi caerulescens Brown 1995

Ngu ồn: Isao Hasegawa, farming Japan Vol 36-6.2002

Các nhà khoa học ñã thử nghiệm thành công các phương pháp xử lý KLN

có lẫn trong ñất bằng thực vật ðây là một hướng ñi tương ñối mới trong lĩnh vực xử lý ñất Bên cạnh ñó, với hiện trạng ô nhiễm ñất ngày càng trở nên trầm trọng, nó cũng hết sức thiết thực

Alyssum bertolonii, một cây hoa dại có tán và hoa màu vàng có thể hút lên

và lưu giữ lại ñược trong thân tới 1% nickel, tức là gấp 200 lần lượng KLN có thể giết chết hầu hết các loài thực vật khác ðây chỉ là một ví dụ trong số hàng trăm thực vật có khả năng thẩm tách và lưu giữ trong thân các KLN có trong ñất Các nhà khoa học cho rằng, nếu như chúng ta có thể hiểu hết cơ chế hoạt ñộng của sự diệu kỳ này, nó sẽ giúp ích rất nhiều trong việc cải tạo ñất nông nghiệp Nhất là trong khi ô nhiễm công nghiệp ñang huỷ hoại dần những diện tích trồng trọt cuối cùng trên thế giới

Các nhà khoa học thuộc ðại học Purdue, West Lafayette, Mỹ ñã tập trung nghiên cứu và tìm ra những loại thực vật có khả năng thẩm tách và lưu giữ một

số lượng rất lớn KLN trong thân, chúng ñược gọi là Hyperaccumulators Họ ñã

nghiên cứu hơn 20 loài thực vật hoang dại có họ với cây cải bắp Dựa trên số lượng thực vật ñó, họ lựa chọn ra một số loại cải xoong, có tên khoa học là

Thlaspi caerulescens. Loài cải xoong này rất dễ trồng và mọc ñược ngay trong phòng thí nghiệm Hơn thế nữa, chúng ñược xếp vào những thực vật dòng

Hyperaccumulators. Nickel, kẽm và cadimi là những "món ăn ưa thích" của chúng

Trên thực tế, khả năng "ăn KLN" của cải xoong ñã ñược phát hiện từ rất lâu, năm 1865 Khi những người nông dân tiến hành phát quang ñất ñai ñể trồng trọt ñã phát hiện ra trong thân cải xoong có chứa một lượng lớn kẽm Kể từ ñó,

rất nhiều loại thực vật dòng Hyperaccumulators ñược tìm thấy và ñược sử dụng

ñể loại bỏ KLN ra khỏi ñất Tuy nhiên, việc sử dụng chúng mới dừng lại ở mức như một cách truyền bá kinh nghiệm Hiểu sâu và có thể lai tạo ñược các giống thực vật này thì vẫn chưa ñược quan tâm ñúng mức

Loài thực vật dòng Hyperaccumulators có thể mọc ñược trên nền ñất

nông nghiệp hoặc công nghiệp bị nhiễm bẩn KLN Các nhà khoa học hy vọng rằng với nghiên cứu của họ về dòng thực vật này, có thể những vùng ñất rộng lớn bấy lâu bị bỏ hoang có thể ñược phục hồi Tuy nhiên, ñể áp dụng ñược thành tựu này với quy mô tương ñối lớn, chắc chắn cần thêm những nghiên cứu sâu hơn nữa

Theo Chen Tong Bin - ñội khôi phục ñất ô nhiễm KLN của Trung Quốc bắt ñầu ñiều tra tình trạng ô nhiễm KLN của ñất trên toàn Trung Quốc từ năm

1997, ñến năm 1999 họ ñã phát hiện ra cây dương xỉ – loài cây ñầu tiên trên thế giới ñược biết ñến có khả năng siêu hút chất thạch tín Cho ñến nay, họ ñã phát triển ñược 3 kỹ thuật có bản quyền sở hữu trí tuệ về trồng cây phục hồi ñất và

ñánh giá ñộ ô nhiễm của ñất, họ cũng ñã tìm ñược 16 loại cây khác cũng có khả năng hấp thu KLN trên lãnh thổ Trung Quốc Loài cây dương xỉ phân bố trên diện rộng ở miền Nam Trung Quốc, hàm lượng thạch tín ở trên lá của cây lên tới 8‰, vượt xa so với hàm lượng ñạm, lân có trên thân cây mà cây vẫn phát triển tươi tốt Khả năng hút thạch tín của loài cây này không ngừng tăng mạnh theo sự phát triển của cây, chúng còn có thể di truyền ñặc tính này cho các cây thế hệ sau

Theo Lena Ma, ðại học Florida (Mỹ) và các ñồng nghiệp ñã phát hiện ra những cây dương xỉ diều hâu mọc tại một khu rừng ñược bảo tồn nhưng ñã bị bỏ hoang do nhiễm ñộc asen Khi phân tích lá của chúng, họ phát hiện thấy nồng ñộ asen lớn gấp 200 lần so với vùng ñất xung quanh Trên những vùng ñất không bị

ô nhiễm, hàm lượng asen trong dương xỉ thay ñổi từ 11,8-64 phần triệu Tuy nhiên, những cây dương xỉ mọc trong vùng ñất ô nhiễm tại miền Trung Florida lại có nồng ñộ cao từ 1.442-7.526 phần triệu Asen tập trung phần lớn trên những chiếc lá xanh dạng dải hay lá hình lược của dương xỉ

Tháng 8/2002 nhóm nghiên cứu quốc tế của trường ðại học Texas- El Paso (Mỹ) và Mêxico ñã thành công trong việc sử dụng cỏ linh lăng ñể tuyển vàng Trong quá trình nghiên cứu cây cỏ linh lăng tự nhiên, các nhà khoa học ñã phát hiện ra cây linh lăng có nhu cầu tách các kim loại ra khỏi môi trường Tại khu vực

mỏ vàng, cây linh lăng phát triển khá tốt, trong lá của chúng có chứa các vi hạt vàng với kích thước nhỏ hơn 10-9 m Phát hiện của họ ñã tạo ra công nghệ tuyển vi

mô cho phép sử dụng cây cỏ linh lăng như những nhà máy tuyển siêu nhỏ thu hoạch liên tục các hạt vàng siêu mịn với chi phí rất thấp, áp dụng cho các mỏ nghèo

Tháng 11/2002 các nhà khoa học thuộc Houston- based Virdian Resources LLC ñã ñược nhận bằng sáng chế do sử dụng cây lưu niên ñể tuyển tách niken

Họ ñã lựa chọn từ hơn 300 loại cây lưu niên mọc tại nhiều mỏ niken trên thế giới

(là những cây có hàm lượng niken trong lá cao), tiến hành nhân giống ñể tạo ra loại cây mới có ñặc tính nổi trội, cho phép tuyển quặng niken với hiệu quả cao, áp dụng tại các mở nghèo có hàm lượng niken tối thiểu khoảng 0,05% Loại cây này khi ñã trưởng thành sẽ chứa khoảng 1,75- 2,9% niken trong lá Nếu cây ñược trồng trên ñất giàu niken thì từ 1ha ñất trồng có thể thu hoạch 20 tấn lá chứa niken

có hàm lượng tới 30-40%, tương ñương 350 kg niken/ha Ngoài ra, nếu các cây này ñược dùng làm nhiên liệu cho nhà máy phát ñiện thì từ 1ha ñất trồng có thể tạo ra 20 MWh ñiện cho mỗi vụ thu hoạch

Cây Alpine pennycress có thể tập trung cadimi trong lá của nó lên ñến khoảng 8.000 phần triệu Thu hoạch thảm thực vật trên mặt ñất hàng năm làm cho nó có thể dần dần làm giảm sự tập trung ñất của cadimi ñến mức an toàn Công nghệ này sẽ ñược ñặc biệt hữu ích trong việc làm sạch ñất lúa gạo ở châu

Á, nơi mà chất thải ô nhiễm bom mìn gây ra hiệu ứng sức khỏe con người từ cadimi tích lũy trong hạt gạo [37]

2.4.2 Những nghiên cứu về khả năng hút KLN của thực vật ở Việt Nam

Gần ñây các nhà khoa học Việt Nam ñã nghiên cứu về các loài thực vật có thể hấp thụ KLN và ñã phát hiện ra một số loài cây dại có khả năng ñặc biệt ñó Cây thơm ổi thường mọc hoang dại ở Việt Nam, loài cây này có khả năng hấp thu KLN gấp 100 lần bình thường và sinh trưởng rất nhanh Khả năng “ăn” KLN của thơm ổi tuy chưa bằng các loài dây leo, nhưng bù lại chúng lớn nhanh như thổi, rất dễ trồng và chăm sóc Món “khoái khẩu” của loài cây này là chì Chúng có thể hấp thụ lượng chì trung bình cao gấp 500-1.000 lần, thậm chí còn lên tới 5.000 lần so với cây ñối chứng mà không bị ảnh hưởng Chúng ñược xem

là loài siêu hấp thu với KLN là chì và cadimi Ngoài ra còn có cây cải xoong, rau muống, bèo tây, cây bóng nước, cỏ vetiver, cây cúc marigol, cây rau rền, cây ñơn buốt, dừa nước, mương ñứng, hướng dương

Từ khả năng hấp thu kim loại của thực vật, ñể phát triển công nghệ xử lý

ô nhiễm môi trường ñòi hỏi phải ñáp ứng một số ñiều kiện cơ bản như phải lựa chọn ñược giống dễ trồng, có khả năng vận chuyển các chất ô nhiễm từ ñất lên thân cây nhanh, chịu ñược nồng ñộ các chất ô nhiễm cao, phát triển nhanh Trong thực tế có một khó khăn, hầu hết các loài thực vật có khả năng “ăn” nhiều KLN lại phát triển rất chậm, còn những loài phát triển nhanh lại “dị ứng” với hàm lượng KLN cao Vì vậy, việc nghiên cứu, phát triển một số loài thực vật

“ăn” KLN ñáp ứng cả 2 ñiều kiện nêu trên, tuy mới ở bước ñầu, nhưng ñặc biệt cần thiết nếu muốn phát triển rộng khắp và hiệu quả

Cỏ vetiver có khả năng ñặc biệt về xử lý ô nhiễm nước là do nó có thể hấp thụ nhanh chóng các KLN và các chất dinh dưỡng khác trong nước và có thể chịu ñược những chất này dù ở hàm lượng rất cao Tuy hàm lượng những chất này trong cỏ vetiver nhiều khi không cao như ở một số giống cây siêu tích

tụ khác nhưng do nó phát triển rất nhanh và cho năng suất rất cao (năng suất cỏ khô ñạt tới 100 tấn/ha/năm) nên cỏ vetiver có thể tiêu giảm một lượng chất dinh dưỡng và KLN lớn hơn rất nhiều so với phần lớn các giống cây siêu tích tụ khác

Cỏ vetiver vẫn có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt ở các nồng ñộ Pb trong ñất từ 500 - 1500ppm Hàm lượng Pb tích lũy trong rễ cao hơn trong thân

và lá; nồng ñộ Pb trong ñất càng cao thì sự tích lũy Pb trong cỏ càng lớn Sau 70 ngày xử lý, hàm lượng chì tích lũy trong thân và lá cao nhất ñạt 54,33ppm; trong

rễ cao nhất ñạt 68,44ppm Ở tất cả các nồng ñộ xử lý, hàm lượng Pb trong ñất giảm khá nhanh theo thời gian; sau 70 ngày xử lý, hàm lượng Pb trong ñất chỉ còn từ 27,74-42,25% so với ban ñầu [10]

Nhóm tác giả Lê ðức và Trần Thị Tuyết Thu ñã nghiên cứu với cây rau muống và bèo tây trên nền ñất nhiễm Pb tại xã Chỉ ðạo huyện Văn Lâm – Hưng

Yên cho thấy khi trồng từ 20-60 ngày thì chúng ựã hút lượng Pb bình quân từ 26,1 Ờ 40,1ppm với rau muống, 34,3 - 98,1ppm ựối với bèo tây [2]

Theo Trần Công Tấu, đặng Thị An, đào Thị Khánh Hưng (2005) ựã tiến

hành thăm dò khả năng hút KLN của cây bóng nước trong vườn (Impatians balsamina) , cây cúc marigol (Calendul officinalis), cây rau rền (Amantlus Spp)

Bước ựầu kết quả cho thấy sự hứa hẹn của cây cúc marigol có thể dùng ựể xử lý

ô nhiễm Cd, Zn [12]

Theo Diệp Thị Mỹ Hạnh và nhóm nghiên cứu ựã thực hiện khảo sát một

số loài thực vật có khả năng tắch luỹ chì và cadium từ môi trường ựất Kết quả tìm thấy 2 trong số 15 loài thực vật ựược chọn nghiên cứu có khả năng hấp thụ

Pb và Cd cao ựó là thơm ổi và dây leo (Herterostrema villosum) Những kết quả

phân tắch mẫu còn cho thấy dây leo có khả năng hấp thụ Pb và Cd cao hơn nhiều

so với thơm ổi Dây leo ỘănỢ rất khoẻ KLN nhưng mắc phải nhược ựiểm là chậm lớn Tuy khả năng ỘănỢ một số KLN của thơm ổi kém hơn dây leo nhưng

nó lại phát triển khá nhanh, dễ trồng và chăm sóc ựơn giản Cây thơm ổi có khả năng tắch luỹ Pb cao hơn 1% so với trọng lượng khô của rễ và bộ phận rễ cây ựược xem là ỘkhoỢ chứa Pb Tương tự ựối với Cd thì cây thơm ổi cũng có khả năng hấp thụ rất tốt

Cũng theo Diệp Thị Mỹ Hạnh và E Garnier Zarli thì loài thực vật

Lantana camara.L (Verbenaceae) có nhiều ựặc tắnh: khả năng hấp thu Pb hơn 1% trong lượng khô của chúng và sự tăng trưởng nhanh cung cấp nhiều sinh khối ựể hấp thụ chì Trong ựiều kiện ô nhiễm ựất ựến 4x103 mg Pb/kg, cây Lantana có thể sống và hấp thu Pb Nghiên cứu gia tăng khả năng hấp thu Pb bằng các chất kìm chelate EDTA [6]

Theo Nguyễn Hữu Thành và cộng sự (2006-2007) [13] thì rau muống

(Ipomoea aquatica) , mương ựứng (Ludwigia hysopifolia), ựơn buốt (Bidens pilosa.L) và dừa nước (Ludwidgra adscendens L Hara) có khả năng hấp thụ

KLN từ ựất khá mạnh Khả năng tắch luỹ Cu, Zn ở thân lá và rễ của cây ựơn buốt và dừa nước chênh lệch nhau không nhiều, ngược lại thì khả năng tắch luỹ

Pb của rễ cao hơn rất nhiều so với thân lá Rễ cây rau muống và mương ựứng có

xu hướng giữ lại nhiều Pb hơn so với Zn, Cu Hàm lượng Pb cao nhất thu ựược 1.622,7 mg/kg ựối với rau muống và 1.838,6mg/kg ựối với mương ựứng Có thể

sử dụng rau muống và mương ựứng trong việc xử lý ô nhiễm KLN, ựặc biệt là ô nhiễm Pb Ngoài ra ựơn buốt và dừa nước có thể sinh trưởng và phát triển tốt trên ựất bị ô nhiễm Pb, Cu, Zn, ựặc biệt trong ựất bị ô nhiễm Pb rất nặng (nồng

ựộ > 3.300 ppm) Có thể sử dụng cây ựơn buốt và dừa nước ựể cải tạo ựất bị ô nhiễm Pb, Cu, Zn

Theo đặng đình Kim và các cộng sự (2007-2008) ựã lấy mẫu ựất và cây tại các vùng mỏ (mỏ than núi Hồng xã Yên Lãng, mỏ thiếc xã Hà Thượng - huyện đại Từ; mỏ Sắt Trại Cau và mỏ chì, kẽm làng Hắch - huyện đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên) ựể phân tắch thành phần, hàm lượng KLN Kết quả cho thấy

mỏ Than núi Hồng là ựiểm nóng về ô nhiễm asen trong ựất Hàm lượng asen ựạt

từ 202 - 3.690 ppm, cao gấp hơnẦ 300 lần so với Tiêu chuẩn Việt Nam về hàm lượng asen trong ựấtẦ Mỏ Thiếc xã Hà Thượng bị ô nhiễm asen nghiêm trọng,

có nơi hàm lượng asen trong ựất cao gấp 1.262 lần Tiêu chuẩn Việt Nam

Bên cạnh ựó, các nhà nghiên cứu cũng thu thập 157 loài thực vật trên các bãi thải quặng và các vùng phụ cận Kết quả phân tắch cho thấy, có 2 loài thuộc

họ dương xỉ (Pteris vittata và Pityrogramma calomelanos) và cỏ màn trầu (Eleusine indica) có khả năng tắch lũy KLN, hàm lượng asen lên ựến 5.876ppm

và trong rễ là 2.642ppm Còn cỏ màn trầu có thể ựược sử dụng như giải pháp phục hồi cho những vùng ựất bị ô nhiễm chì và kẽm Nghiên cứu cho thấy cỏ vetiver cũng có khả năng chống chịu vùng ô nhiễm chì rất cao (trồng thắ nghiệm trong ựất nhiễm từ 1.400ppm ựến 2.530ppm, cỏ vẫn phát triển tốt) Kết quả ựo

kiểm tại xã Hà Thượng cho thấy, sau khi trồng thử nghiệm 4 tháng, hàm lượng asen trong ñất giảm từ 5.606,31ppm xuống còn 4.521ppm

Kết quả nghiên cứu của ðồng Thị Minh Hậu và cộng sự [22] ñưa ra một

số kết luận như sau: cây bắp và cỏ voi có thể sống và phát triển bình thường trên môi trường bùn nạo vét kênh Tân Hóa – Lò Gốm bị ô nhiễm các KLN (Cr, Cu, Zn) Tốc ñộ phát triển trên môi trường Tân Hóa - Lò Gốm của hai cây khá nhanh, sinh khối của cỏ voi cao hơn cây bắp Sau 6 tuần và 12 tuần, sinh khối cây cỏ voi là 74,8g và 197g; tương ứng cây bắp là 47g và 133g Cây bắp và cỏ voi ñều không là cây siêu tích luỹ, chúng tích luỹ các KLN theo cơ chế ổn ñịnh bằng thực vật Hàm lượng KLN tích luỹ trong rễ cao hơn trong thân nhiều lần: cây bắp tích lũy trong rễ cao gấp 5,1 - 100 lần trong thân, tương ứng cây cỏ voi

là 13,9 - 130 lần Tỷ lệ tích lũy Zn trong rễ/thân cây bắp là 5,1 lần - ñạt giá trị nhỏ nhất Sinh khối của hai loài cây thu ñược là rất lớn, cho nên có thể sử dụng

cả hai loài thực vật này ñể xử lý bùn nạo vét và ñất bị ô nhiễm KLN ðây là một phương pháp xử lý ñơn giản, thân thiện với môi trường, chi phí thấp Ngoài ra

sự vận chuyển các KLN ñộc hại từ rễ lên thân rất thấp nên sinh khối sau thu hoạch không gây nguy hiểm cho chuỗi thức ăn, có thể sử dụng có ích cho các mục ñích khác (thức ăn cho gia súc, sản xuất năng lượng, )

2.5 Ảnh hưởng của số yếu tố ñến khả năng hấp thụ KLN của thực vật

2.5.1 Ảnh hưởng của EDTA ñến khả năng hấp thụ KLN của thực vật

EDTA là một hợp chất hoá học có tên gọi là etilendiamin tetraaxetic axit

và một số tên khác EDTA có công thức hóa học là C10H16N2O8 Nó là một amino axit thường ñược sử dụng ñể cô lập ion kim loại có hóa trị II và III EDTA kết hợp với kim loại bởi 4 nhóm carboxylate và 2 nhóm amin EDTA tạo phức ñặc biệt mạnh với 4 nhóm Mn(II), Cu(II), Fe(III) và Co(III) Phần lớn EDTA ñược tổng hợp từ 1,2 diamioetan (ethylenediamine), formandehyde

(methanal), nước và NaCN đó là sự chuyển giao 3 muối Na, có thể chuyển vào trong acid bằng sự acid hóa Trong năm 1999, sự tiêu thụ EDTA hàng năm ựã là 35.000 tấn ở châu Âu và 50.000 tấn ở Mỹ và ựược sử dụng trong nhiều lĩnh vực như:

Trong công nghiệp EDTA là chủ yếu ựược sử dụng ựể cô lập các ion kim loại trong dung dịch nước, làm sạch bằng tạo phức với ion Ca 2+, Mg2+ ựể là giảm ựộ cứng của nước Trong ngành dệt may, nó ngăn chặn tạp chất ion kim loại làm thay ựổi màu sắc của các sản phẩm nhuộm, tạo phức với KLN, tẩy trắng vải

Trong nhiếp ảnh sử dụng Fe(III)EDTA như là chất oxi hóa Trong công nghiệp sản xuất giấy EDTA ức chế khả năng của các ion kim loại, ựặc biệt là

Mg2+, ựược dùng trong tẩy trắng

Hóa học nông nghiệp gồm phân bón sắt, kẽm và ựồng, ựặc biệt là ở vùng

ựá vôi Kỹ thuật trồng cây trong nước Fe(EDTA) ựược sử dụng ựể hòa tan sắt trong giải pháp dinh dưỡng cho cây trồng [23]

Trong y học EDTA ựược sử dụng ựể các ion kim loại ràng buộc trong ựiều trị chelation, như nhiễm ựộc thủy ngân và nhiễm ựộc chì [Ruth DeBusk et al.2002] Nó ựược sử dụng một cách tương tự ựể loại bỏ sắt dư thừa từ cơ thể Liệu pháp này ựược sử dụng ựể ựiều trị các biến chứng của truyền máu lặp ựi lặp lại, như sẽ ựược áp dụng ựể ựiều trị bệnh thiếu máu EDTA hoạt ựộng như một chất chống oxy hoá mạnh ựể ngăn ngừa các gốc tự do bị thương thành mạch máu

EDTA ựược sử dụng trong nhiều chuyên ngành như trong các phòng thắ nghiệm y sinh học, trong thú y như là một kháng collagenase ựể ngăn chặn việc xấu ựi của loét giác mạc ở ựộng vật

Trong phòng thắ nghiệm, EDTA ựược sử dụng rộng rãi cho thu dọn các ion kim loại Trong hóa sinh và sinh học phân tử, sự suy giảm ion thường ựược

sử dụng ñể gom kim loại enzyme phụ thuộc, hoặc như là một khảo nghiệm cho phản ứng của họ hoặc ñể ngăn chặn thiệt hại cho DNA hoặc protein Trong hóa phân tích, EDTA ñược sử dụng trong chuẩn ñộ và phân tích ñộ cứng nước hoặc như một yếu tố ñể cô lập các ion kim loại mà có thể can thiệp vào các phân tích [32]

EDTA ñã ñược ñề xuất như là một công nghệ thay thế cho phytoextraction các loại ñất bị ô nhiễm Trong một thử nghiệm tác dụng của EDTA ứng dụng ở ba giai ñoạn phát triển về tăng trưởng và hấp thu Cd và tích lũy của cây L.Solanum nigrum ñược ñiều tra Kết quả cho thấy rằng 0,1g/kg EDTA bổ sung ñã làm tăng hiệu quả nhất, trong ñó nồng ñộ Cd trong thân cây

và lá tăng lên ñáng kể so với ñối chứng và sự tích lũy Cd trong các cành tăng 51,6%, 61,1% và 35,9% ở các giai ñoạn cây giống, hoa và cây trưởng thành [40]

Bổ sung EDTA với tốc ñộ 10 mM/kg ñất, kích thích Pb tích lũy trong các cành của cây Ngô lên ñến 1,6% (Blaylock et al., 1997) Trong một nghiên cứu tiếp theo, Mù tạt Ấn ðộ tiếp xúc với Pb và EDTA trong dung dịch ñã có thể tích lũy nhiều hơn 1% Pb trong cành khô (Vassil et al., 1998)[40]

Hàm lượng Cd bình thường ở thực vật là rất thấp so với các kim loại khác, như là 0,1 ~ 0,3 mg/kg trong lá khô, khi một thực vật có khả năng hấp thụ Cd lên ñến 100 mg/kg ñược coi là một hyperaccumualtor với tiềm năng khắc phục ô

nhiễm Một nghiên cứu cho thấy Artemisia princeps var Orientalis có thể hấp

thụ hơn 150 mg/kg Cd và cũng phát triển mạnh mẽ trong khu vực bị ô nhiễm

Cd Thí nghiệm trong nhà kính ñã chứng minh rằng (NH4)2SO4 và EDTA là

phương pháp làm tăng cường tích tụ Cd bởi Artemisia princeps var trồng trong

ñất bị ô nhiễm Cd [39]

Tuy nhiên EDTA và phức KLN có thể gây ñộc cho thực vật và VSV ñất

và rò rỉ vào nguồn nước ngầm gây ô nhiễm môi trường Nhiều nghiên cứu hiện