KHẢ NĂNG CẢI TẠO MÔI TRƯỜNG đất NHIỄM KIM LOẠI BẰNG THỰC VẬT

Ô nhiễm đất làm ảnh hưởng xấu đến các tính chất của đất, làm giảm năng suất cây trồng và làm ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người.Gần đây, nhờ những hiểu biết về cơ chế hấp thụ, ch

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH

-🙢🙢🙢

-BÀI TẬP LỚN MÔN SINH THÁI HỌC

ĐỀ TÀI KHẢ NĂNG CẢI TẠO MÔI TRƯỜNG ĐẤT NHIỄM

KIM LOẠI BẰNG THỰC VẬT

LỚP L02 – NHÓM 11 Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Đào Thanh Sơn

Thành phố Hồ Chí Minh – 11/2021

Mục Lục

Lời Mở Đầu

I Môi trường đất

I.1 Khái niệm môi trường đất

I.2 Khái niệm ô nhiễm môi trường đất

I.3 Ô nhiễm môi trường đất theo nguồn gốc phát sinh

I.4 Hiện trạng hiện nay gây ô nhiễm đất

II Những thực vật cải tạo môi trường đất

II.1 Xử lý môi trường đất bằng thực vật

2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Cơ sở khoa học II.2 Một số thực vật cải tạo môi trường đất

III Những thuận lợi và hạn chế trong việc cải tạo môi trường đất bằng thực vật

IV Những biện pháp khắc phục, hạn chế ô nhiễm

Kết Luận

Tài Liệu Kham Khảo

Lời Mở Đầu

Môi trường là nơi trú ngụ của con người và hầu hết các sinh vật cạn, là nền móng cho các công trình xây dựng, công nghiệp và văn hóa của con người Đất là một nguồn tài nguyên quý giá, con người sử dụng tài nguyên đất vào các hoạt động sản xuất nông nghiệp để đảm bảo nguồn cung cấp lương thực thực phẩm cho con người Nhưng nhịp độ gia tăng dân số và tốc độ phát triển công nghiệp và hoạt đông

đô thị hóa như hiện nay thì diện tích đất canh tác bị thu hẹp, chất lượng đất ngày càng suy thoái, diện tích đất bình quân đầu người Hiện nay, cùng với ô nhiễm nước, ô nhiễm không khí thì ô nhiễm đất đai đang trở nên đáng báo động Ô nhiễm đất làm ảnh hưởng xấu đến các tính chất của đất, làm giảm năng suất cây trồng và làm ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người.Gần đây, nhờ những hiểu biết về cơ chế hấp thụ, chuyển hoá, chống chịu và loại bỏ kim loại nặng của một số loài thực vật, người

ta đã bắt đầu chú ý đến khả năng sử dụng thực vật để xử lý môi trường như một công nghệ môi trường đặc biệt.Khả năng làm sạch môi trường của thực vật đã được biết từ thế kỷ XVIII Tuy nhiên, mãi đến những năm 1990 phương pháp này mới được nhắc đến như một loại công nghệ mới dùng đề xử lý môi trường đất và nước bị ô nhiễm Chính vì vậy, việc phòng chống ô nhiễm đất có một ý nghĩa hết sức quan trọng trong quá trình phát triển của mỗi vùng, quốc gia

Hiện nay trên thế giới và Việt Nam đã áp dụng nhiều phương pháp khác nhau nhằm xử lý kim loại nặng trong đất như: công nghệ rửa đất, công nghệ cố định tại chỗ,

… Tuy nhiên, các phương pháp này đều có chi phí cao, chỉ phù hợp với quy mô nhỏ trong khi tình trạng ô nhiễm đất lại xảy ra trên diện rông Do đó, hiệu quả của việc áp dụng các phương pháp trên là không cao Bởi vậy em chọn đề tài: “Khả năng cải tạo môi trường đất nhiễm bẩn bằng thực vâ ̣t”

I Môi trường đất

1.1 Khái niệm môi trường đất

Môi trường đất là môi trường sinh thái hoàn chỉnh, bao gồm vật chất vô sinh sắp xếp thành cấu trúc nhất định Các thực vật, động vật và vi sinh vật sống trong lòng trái đất Các thành phần này có liên quan mật thiết và chặt chẽ với nhau Môi trường đất được xem như là môi trường thành phần của hệ môi trường bao quanh nó gồm nước, không khí, khí hậu

1.2 Khái niệm ô nhiễm môi trường đất.

Ô nhiễm môi trường đất là khái niệm chỉ sự thay đổi tính chất của đất theo chiều hướng xấu đi, là sự sự suy thoái đất Các hoá chất độc hại từ các hoạt động trong công nghiệp, quá trình sản xuất nông nghiệp bị xả thải ra mà không được xử lý đúng cách khiến tài nguyên đất bị nhiễm bẩn, suy thoái, gây hại cho đời sống của con người, động vật, cùng với đó, nó còn có thể kéo theo nhiều hệ luỵ khôn lường

1.3 Ô nhiễm môi trường đất theo nguồn gốc phát sinh

Gồm 2 nguyên nhân chính :

1.3.1 Nguyên nhân tự nhiên:

Sự gia tăng hàm lượng các chất tự nhiên trong đất cùng việc có thêm nhiều chất độc

lạ (vượt quá tiêu chuẩn cho phép) Gây ảnh hưởng độc hại đến môi trường, nơi ở của nhiều loài sinh vật trong đất và làm xấu đi cảnh quan thiên nhiên

Đất nhiễm phèn

Nguyên nhân chính là do nước phèn từ một nơi khác theo mạch nước ngầm dưới lòng đất di chuyển đến Chủ yếu là đã bị nhiễm các chất sắt,… Khiến độ pH môi trường giảm nên gây ngộ độc cho cây, động vật sinh sống và phát triển ở trong môi trường đó

Đất nhiễm mặn

Nguyên nhân do lượng muối trong nước biển, nước triều dâng cao hay từ các mỏ muối Nồng độ Na, K hoặc Cl cao làm tăng áp suất thẩm thấu và gây hạn sinh lý cho giới thực vật phát triển

1.4.2 Nguyên nhân nhân tạo:

Tro than và xỉ than

Than thường được dùng để chạy nhà máy nhiệt điện, quá trình khai thác mỏ, sản xuất nhựa dẻo, hóa chất, nylon,… Chất thải công nghiệp này không được qua xử lí đã thải trực tiếp vào môi trường đất Đồng thời thải vào môi trường nước, không khí Hành động này tưởng như vô hại nhưng trong quá trình vận chuyển, lắng đọng lại và

từ đó di chuyển ngấm dần vào đất, gây ra hiện tượng ô nhiễm đất

Tro than và xỉ than có thể được nhận biết bằng mắt thưởng Khi đất bị nhiễm tro than hoặc xỉ đều xuất hiện các hạt màu trắng trong đất Đất sẽ có màu xám và không đồng nhất Đặc biệt hơn, khi đất có xỉ than sẽ có nhiều bọt và các hạt sỏi có lỗ hổng

Thuốc trừ sâu, diệt cỏ

Thuốc trừ sâu hiện nay thường xuyên được sử dụng trong các hoạt động nông nghiệp Đây là một chất hoặc hỗn hợp của các chất có thể tiêu diệu sâu bệnh Mặc dù

sử dụng thuốc trừ sâu là có tác dụng tốt Ngăn sâu bệnh phá hoại mùa màng Tuy nhiên đây chỉ là một phần nhỏ Bởi vì độc tính tiềm tàng trong hoá chất có thể gây ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường, sinh vật và đặc biệt là con người

Ngoài ra thuốc diệt cỏ cũng được người dân sử dụng phổ biến Thuốc diệt cỏ thường được sử dụng để tiêu diệt cỏ dại Đặc biệt là trên vỉa hè, ở đường sắt và trong hoạt động nông nghiệp Tuy hầu hết các loại thuốc diệt cỏ có thể dễ dàng phân hủy trong đất Thế nhưng có một nhóm có lẫn tạp chất dioxin Chất này rất độc hại và có thể gây tử vong ngay cả khi ở nồng độ thấp Thuốc diệt cỏ có tác động trực tiếp tới nguồn nước mặt (ao, hồ, sông, suối, ) Và nguy hiểm tới hệ sinh thái dưới nước như tôm, cua, cá,…

Các ngành công nghiệp

Hoạt động công nghiệp hiện nay đang phát sinh bụi, nước thải, và rác thải ra môi trường Khiến môi trường đất bị ô nhiễm nghiêm trọng Ví dụ như bụi thải từ các nhà máy sản xuất xi măng, các cơ sở khai thác đá,…

Ngoài ra các chất thải khác đến từ các hoạt động sản xuất cơ khí, thép, gia công kim loại, sửa chữa ô tô, xe máy,… chứa nhiều kim loại nặng, dầu mỡ Mà công

nghệ xử lý nước thải lại chưa được bảo đảm tiêu chuẩn Thêm nữa, các chất thải từ quá trình sản xuất giấy và bột giấy đều chứa nhiều chất hữu cơ khó phân hủy, sunfua Gây ảnh hưởng lớn đến vi sinh vật sống trong đất và chất lượng đất

Rác thải của người dân

Chất thải sinh hoạt trong quá trình sinh sống của con người như rác thải, đồ ăn, túi nilon, chai nhựa, nước thải sinh hoạt,… Do các loại tác thải này xả trực tiếp lên mặt đắt hoặc chôn lấp rác thải sinh hoạt Nên môi trường đất bị ô nhiễm ngày càng nghiêm trọng

Ngoài ra, việc đẩy mạnh đô thị hóa, công nghiệp hóa và mạng lưới giao thông; cùng các tác động của không khí từ các khu công nghiệp, đô thị cũng gây nên ô nhiễm môi trường đất

1.4 Hiện trạng hiện nay gây ô nhiễm đất ở Việt Nam

Theo Báo Cáo Hiện trạng môi trường quốc gia 2005:

- Ô nhiễm do sử dụng phân bón: sử dụng phân bón không đúng kỹ thuật trong canh tác nông nghiệp nên hiệu lực phân bón thấp, có trên 50% lượng đạm, 50% lượng kali và xấp xỉ 80% lượng lân dư thừa trực tiếp hay gián tiếp gây ô nhiễm môi trường đất Các loại phân vô cơ thuộc nhóm chua sinh lý như K2SO4, KCl, super photphat còn tồn dư axit, đã làm chua đất, nghèo kệt các cation kiềm và xuất hiện nhiều độc tố trong môi trường đất như ion Al3+, Fe3+, Mn2+ giảm hoạt tính sinh học của đất và năng suất cây trồng

- Ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật: Thuốc bảo vệ thực vật có đặc điểm rất độc đối với mọi sinh vật; tồn dư lâu dài trong môi trường đất- nước; tác dụng gây độc không phân biệt, nghĩa là gây chết tất cả những sinh vật có hại và có lợi trong môi trường đất Theo các kết quả nghiên cứu, hiện nay, mặc dù khối lượng thuốc bảo vệ thực vật

được sử dụng ở Việt Nam còn ít, trung bình từ 0,5 – 1,0 kg ai/ha/năm, tuy nhiên, ở nhiều nơi đã phát hiện dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong đất

- Ô nhiễm chất thải vào môi trường đất do hoạt động công nghiệp: kết quả của một số khảo sát cho thấy hàm lượng kim loại nặng trong đất gần các khu công nghiệp

đã tăng lên trong những năm gần đây Như tại cụm công nghiệp Phước Long hàm lượng Cr cao gấp 15 lần so với tiêu chuẩn, Cd cao từ 1,5 đến 5 lần, As cao hơn tiêu chuẩn 1,3 lần

II Những thực vật cải tạo môi trường đất

2.1 Xử lý môi trường đất bằng thực vật

2.1.1 Khái niệm

Xử lý môi trường đất bằng thực vật là phương pháp sử dụng các loài thực vật có khả năng khả năng hấp thụ, tích lũy hay phân giải chất ô nhiễm trong đất

Các loài thực vật được ứng dụng thường là các loài thực vật siêu tích lũy

(Hyperaccumulator)

2.1.2 Cơ sở khoa học

 Quá trình hấp thụ:

Thực vật có thể kích thích sự phân hủy các chất hữu cơ trong vùng quyển rễ thông qua việc giải phóng các chất tiết rỉ rễ, các enzyme và tạo thành cacbon hữu cơ trong đất

 Quá trình hấp thụ

Rễ hấp thụ Khi các chất ô nhiễm trong dung dịch đất hoặc nước ngầm tiếp xúc với rễ, chúng được rễ hấp thụ và liên kết với cấu trúc rễ và các thành tế bào Hemiselluoza trong thành tế bào và lớp lipid kép của màng thực vật có thể tạo thành các chất hữu cơ

kỵ nước mạnh (Hemixenluloza: là polisacarit cấu tạo yừ các gốc pentozan (C5H8O4)n

và hecxozan (C6H10O)n Hemixenluloza không hòa tan trong nước nhưng hòatan trong kiềm)

 Quá trình phân hủy và chuyển hóa

Bên trong thực vật, tùy từng thực vật mà quá trình xảy ra ở các bộ phậnkhác nhau.Là quá trình thực vật phân hủy các chất ô nhiễm thông qua quá trình trao đổi chất và chuyển hóa bên trong thực vật, hoặc phân hủy các chất ô nhiễm nhỡ các enzyme do rễ thực vật tiết ra khi chúng từ bên ngoài xâm nhập vào bên trong thực vật

Xung quanh vùng rễ của các cây trồng trên cạn hay trồng dưới nước luôn tồn tại một vùng oxy hóa Đó là do:

Sự giải phóng oxy do rễ gây oxy hóa Fe2+, đồng thời làm tăng độ axit theo phản ứng:

Fe2+ + O2 + 10H2O → 4Fe(OH)3 + 8H+

Giải phóng ion H+ và CO2 từ rễ qua quá trình hô hấp dẫn đến làm thay đổi pH đất

Những chất tiết thải của rễ có chứa các enzyme, vitamin, đường và nhiều loại axit hữu

cơ phân tử bé rất hấp dẫn cho nhiều loài vi sinh vật Do đó, vùng quyễn rễ là nơi có mật độ vi sinh vật cao, hoạt tính sinh học lớn hơn các vùng khác và đó cũng là nguyên nhân xảy ra nhiều quá trình chuyển hoá các chất và cũng là nguyên lý cho việc sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm đất, nước

 Quá trình tích tụ

Xảy ra ở rễ, lá và những cơ quan khí sinh Khi các chất ô nhiễm được rễ hấp thụ, một

số di chuyển vào các tế bào xong rồi bi bài tiết ra ngoài, còn một số còn đọng lại bên trong thực vật Các loài có tiềm năng ứng dụng

2.2 Một số thực vật cải tạo môi trường đất

Cỏ hương bài (Cỏ Vetiver):

Cỏ Vetiver chịu được những biến đổi lớn về khí hậu như hạn hán, ngập úng và khoảng dao động nhiệt độ rất rộng, từ -22oC đến 55oC Nó có khả năng phục hồi rất nhanh sau khi bị tác hại bởi khô hạn, sương giá,ngập mặn và những điều kiện bất thuận khác, khi thời tiết tốt trở lại và đất được cải tạo

Có thể thích nghi được với rất nhiều loại đất có độ pH dao động từ 3,3 đến 12,5 mà không cần đến biện pháp cải tạo đất nào

Có khả năng chống chịu rất cao đối với các loại thuốc trừ sâu,thuốc diệt cỏ v.v

Có khả năng hấp thụ rất cao các chất hòa tan trong nước như Nitơ (N), Photpho(P)

và các nguyên tố kim loại nặng có trong nước bị ô nhiễm

Có khả năng chống chịu rất cao đối với các loại thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ v.v

Có thể mọc tốt trên nhiều loại đất như đất chua, đất kiềm, đất mặn và đất chứa nhiều Na, Mg, Al, Mn hoặc các kim loại nặng như As, Cd, Cr, Ni, Pb, Hg, Se và Zn

Cỏ Vetiver trồng ở bãi lầy nước thải từ trại nuôi lợn ở Biên Hòa (trái) và ở Trung Quốc (phải)

Cải xoong:

Cải xoong hấp thụ kim loại từ trong đất Trong thân của loại cây này có thể hấp thụ một lượng lớn kẽm, nickel Khi hấp thụ những kim loại nặng này chúng không chết

mà ngược lại lớn rất nhanh

Cây hoa dại Alyssum Bertolonii:

Cây hoa dại Alyssum Bertolonii có tán và hoa màu vàng có thể hút lên và lưu giữ lại được trong thân tới 1% nickel, tức là gấp 200 lần lượng kim loại nặng có thể giết chết hầu hết các loài thực vật khác

Cây dương xỉ:

Cây dương xỉ mọc rất nhiều trong tự nhiên cũng có có khả năng hấp thụ kim loại nặng: đồng, thạch tín Trên lá của loài dương xỉ này có tới 0,8% hàm lượng thạch tín, cao hơn hàng trăm lần so với bình thường.Thạch tín được cây dương xỉ lưu trong lớp lông tơ trên thân cây Cây càng phát triển thì "nhu cầu" thạch tín càng lớn

Cây điên điển:

Cây điên điển dễ trồng trên bè bằng việc thả thân nằm ngang mọc thành nhiều bụi,

rễ phát triển mạnh và thòng xuống sâu Loài cây này thu hút rất mạnh dư lượng phân bón N, P, K trong nước và ít nhiều giải trừ tác hại của thuốc bảo vệ thực vật, đồng thời thu hút rất nhiều tôm cá đến sinh sống và sinh sản Đặc biệt bông điên điển có thể dùng làm thức ăn

Cây thơm ổi Lantana camara

Là loài cây dại có khả năng hấp thu lượng kim loại nặng cao gấp 100 lần bình thường và sinh trưởng rất nhanh Món khoái khẩu của loài cây này là chì Chúng

có thể "ăn" lượng chì cao gấp 500 - 1.000 lần, thậm chí còn lên tới 5.000 lần so với các loài cây bình thường mà không bị ảnh hưởng Thơm ổi được xem là loài siêu hấp thu chì và cadimi

III Những thuận lợi và hạn chế trong việc cải tạo môi trường đất bằng thực vật

 Thuận lợi

 Áp dụng tại chỗ : Dùng ánh sáng mặt trời, ít gây xáo trộn môi trường xung quanh và môi trường đất, không gây ô nhiễm qua bầu không khí và lan truyền qua nguồn nước

 Loại bỏ nhiều loại chất thải hữu cơ và vô cơ có khả năng gây độc đối với sinh vật sống trong tự nhiên

 Ít chất thải thứ cấp

 Chi phí thấp so với quy trình truyền thống, sau khi xử lí có thể tiếp tục sử dụng

để tiết kiệm

 Phương pháp gây hại ít nhất, thân thiện với môi trường vì nó sử dụng sinh vật

tự nhiên và bảo vệ môi trường trong một trạng thái tự nhiên hơn, tạo vẻ đẹp mỹ quan

 Việc sử dụng thực vật còn làm giảm xói mòn

 Không cần công nghệ cao và nhiều chuyên gia

 Hạn chế

• Chỉ giới hạn cho tầng đất nông (< 5m)

• Chậm hơn các phương pháp truyền thống

• Phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, bởi vì điều kiện không thuận lợi sẽ hạn

chế sự phát triển của cây, làm giảm hiệu quả quá trình cải tạo

• Ảnh hưởng đến sự đa dạng sinh học (đối với những loài cây thân thảo), ảnh hưởng trong chuỗi thức ăn khi động vật hoang dã tiêu thụ các cây này

• Thu hoạch cây theo qui trình phức tạp, cần chia ra các công đoạn cụ thể trong thu hoạch

• Chỉ dùng trong một số điều kiện hạn chế như: kim loại phải nằm trong tầng đất có

rễ cây, có nồng độ kim loại vừa phải Quá trình này diễn ra trong một thời gian khá dài,và có thể hấp thu không hoàn toàn lượng kim loại trong đất

IV Những biện pháp khắc phục, hạn chế ô nhiễm

Một số biện pháp khắc phục và hạn chế ô nhiễm đất:

+ Ban hành các chính sách bảo vệ môi trường đất, đồng thời chú trọng vào công tác quản lý đất ô nhiễm tồn lưu, nhân rộng những mô hình cải thiện chất lượng đất hiệu quả( Luật số: 72/2020/QH14, Bảo vệ môi trường( năm 2020), mục 3: Bảo vệ môi trường đất, điều 15-19)

+ Quy hoạch nhà máy thành các cụm hợp lí tránh xa khu dân cư Có biện pháp tăng cường quản lí, giám sát các hệ thống xử lí nước thải, để có biện pháp xử lí và khắc phục nhanh chống

+ Đẩy mạnh công tác truyền thông đại chúng, giúp tất cả mọi người, mọi nhà để hiểu rõ ô nhiễm môi trường đất là gì, hậu quả, nguyên nhân, cách khắc phục để nâng cao ý thức người dân, trang bị cho họ những kiến thức căn bản để có trách nhiệm hơn trong việc bảo tài sản chung

+ Thường xuyên cải tạo môi trường sống xung quanh và có biện pháp bảo vệ chúng luôn sạch sẽ