Đề tài Đánh giá khả năng tích lũy Pb ở một số thực vật mọc trên bùn thải cống rãnh đô thị tại thành phố Hồ Chí Minh

`Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc GIẤY CAM ĐOAN Kính gửi: Khoa Môi Ttrường và Công Nghệ Sinh Học của trường Kỹ Thuật Công Nghệ TPHCM Em tên là: Phạm Thị Cẩm Loan. Lớp 07DMT1. MSSV: 107108045 Ngành: Kĩ Thuật Môi Trường Em viết giấy này xin cam đoan nội dung chính của bài (chương 3) đều do em đi thực tế và tiến hành thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Đệ cùng với các anh chị trong phòng thí nghiệm của viện Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam. Riêng các chương tổng quan của bài là em tham khảo tài liệu của thầy hướng dẫn cung cấp và có đọc một số tin tức, báo chí trên trên mạng, cùng với một số đồ án cũ mà khóa trước đã thực hiện. Em xin cam đoan những gì em nói ở trên là sự thật, em sẽ chịu trách nhiệm về những gì em đã nói. Em xin chân thành cảm ơn! Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2011 Sinh viên thực hiện Phạm Thị Cẩm Loan LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp là đánh dấu sự kết thúc của một quá trình học hỏi và nghiên cứu ở giảng đường Đại Học, đồng thời mở ra một chân trời mới, là hành trang giúp em bước vào đời. Để đạt được những kiến thức quý báu như ngày nay, ngoài sự phấn đấu học hỏi hết mình của bản thân là công ơn sinh thành, dưỡng dục của cha mẹ và sự dạy dỗ của thầy cô và sự quan tâm giúp đỡ của bạn bè. Em xin chân thành cảm ơn sự giảng dạy, giúp đỡ của các thầy cô trong khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học của trường Đại Học Kĩ Thuật Công Nghệ TPHCM nói chung và các thầy cô trong bộ môn môi trường nói riêng đã tận tình truyền đạt những kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian giảng dạy chúng em tại trường Đặc biệt em chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Đệ đã hết lòng giúp đỡ và hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp. Cảm ơn các anh chị làm trong phòng thí nghiệm của Viện Địa lý Tài Nguyên Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện để em hoàn thành tốt công việc của mình. Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người thân yêu trong gia đình đã tạo điều kiện, giúp đỡ và động viên em hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Xin chân thành cảm ơn đến tất cả bạn bè đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CGÔN: chất gây ô nhiễm KCN – KCX: khu công nghiệp – khu chế xuất KLN: Kim Loại Nặng TPHCM: Thành Phố Hồ Chí Minh DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ SƠ ĐỒ HÌNH ẢNH Bảng 1.1: Hàm lượng một số Kim loại nặng trong bùn kênh rạch Hình 1.1: Tiến trình phục hồi đất vật liệu bùn thải Bảng 1.2: Một số loài thực vật có khả năng tích lũy kim loại nặng cao Bảng 1.3: Một số loài thực vật cho sinh khối nhanh có thể sử dụng để xử lý kim loại nặng trong đất Bảng 1.4: Tình trạng cây Latana sau khi xử lý và mức độ hấp chì (Pb) của lá và rễ các nghiệm thức sau 24h xử lý ở nồng độ chì (Pb) khác nhau Sơ đồ 2.1: Các điểm khảo sát Hình 3.1: Bùn sau khi nạo vét thải dọc theo bờ kênh Hình 3.2: Thực vật phát triển trên bùn thải Hình 3.3: Kênh Tân Hóa – Lò Gốm Hình 3.4: Bãi bùn ở Huyện Cần Giờ Hình 3.5: Đi lấy mẫu Bảng 3.1: Kết quả tính độ ẩm của bùn Bảng 3.2: Kết quả đo pH của bùn Bảng 3.3: Kết quả đo EC Biểu đồ 3.1: So sánh pH và EC ở các điểm khảo sát Bảng 3.4: Kết quả đo lượng mùn trong đất Bảng 3.5: Tổng hợp các kết quả phân tích hóa đất Bảng 3.6: Tỷ lệ của mẫu khô trên mẫu tươi Bảng 3.7: Tỷ lệ rễ và thân của mẫu thực vật tươi Biểu đồ 3.2: Biểu diễn tỷ lệ rễ và thân của thực vật ở trạng thái tươi Bảng 3.8: Tỷ lệ rễ và thân của mẫu thực vật khô Biểu đồ 3.3: Biểu diễn tỷ lệ rễ và thân của thực vật ở trạng thái khô Bảng 3.9: Kết quả đo lượng chì (Pb) tích lũy được trong cỏ Mần trầu và Cói Bảng 3.10: Khả năng tích lũy Pb của cỏ Mần Trầu và Cói Biểu đồ 3.4: So sánh khả năng hút Pb của Cói và cỏ Mần Trầu Biểu đồ 3.5: So sánh khả năng tích lũy Pb của một số thực vật MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài: Xã hội ngày càng phát triển, chất lượng cuộc sống của con người ngày càng được nâng cao. Quá trình đô thị hóa ngày càng phát triển, nhiều nhà máy, nhiều khu công nghiệp mọc lên ở thành phố, đây là móc đánh dấu sự phát triển nền kinh tế của nước ta. Thế nhưng, bên cạnh sự phát triển không ngừng đó là sự thiếu ý thức của các cấp lãnh đạo, công nhân trong việc giữ gìn vệ sinh môi trường, cũng như giữ gìn sức khỏe của bản thân và người dân xung quanh. Với một đô thị như thành phố Hồ Chí Minh, việc quy hoạch xây dựng một nhà máy xử lý bùn thải đúng tiêu chuẩn còn quá chậm. Do các nhà máy không chú trọng xây dựng hệ thống xử lý bùn thải nên lượng bùn phần lớn được thải lén xuống các khu đất trống, bãi rác và thậm chí là các kênh rạch của thành phố… Làm cho các nguồn nước, cũng như môi trường đất ở đây bị nhiễm Kim Loại Nặng khiến cho người dân bức xúc và là vấn đề đau đầu của nhà quản lý môi trường. Vì thế, việc đánh giá khả năng tích lũy chì của thực vật mọc trên bùn thải cống rãnh đô thị nhằm để xác định rõ khả năng tồn tại của kim loại nặng nói chung và chì nói riêng, từ đó tìm cách hạn chế việc gây ô nhiễm Kim Loại Nặng trong đất cũng như trong nước. Đây chính là một trong những vấn đề cấp thiết cần được quan tâm nhất hiện nay. Làm sạch đất bị nhiễm kim loại là một vấn đề hết sức khó khăn, bùn thải cũng vậy, để xử lý được bùn đòi hỏi công nghệ phức tạp và vốn đầu tư cao. Tuy nhiên, trong quá trình học và biết được đặc điểm của một số thực vật có khả năng hấp thụ, chuyển hoá, chống chịu và loại bỏ kim loại nặng trong đất cũng như trong bùn thải nên em đã chọn đề tài này để xử lý môi trường như một công nghệ đặc biệt. Tuy nhiên trong đề tài này em chỉ tập trung giới thiệu về khả năng xử lý chì (Pb) trong bùn thải cống rãnh bởi một số loài thực vật. Tình hình nghiên cứu: Đánh giá khả năng tích lũy kim loại nặng nói chung và chì (pb) nói riêng ở một số thực vật mọc trên bùn thải cống rãnh tại thành phố Hồ Chí Minh đã được rất nhiều nhà môi trường nghiên cứu và đánh giá với nhiều công trình nghiên cứu khác nhau, nhưng phần lớn chủ yếu áp dụng công nghệ PHYTOREMEDIATION với một số loài thực vật có khả năng tích lũy kim loại nặng cao như: Latana, cỏ Mần Trầu, cỏ Vertiver,… Và trong đề tài này cũng đã tham khảo công nghệ phytoremediation để đánh giá khả năng tích lũy chì (pb) ở một số thực vật mọc trên bùn thải cống rãnh đô thị tại thành phố Hồ Chí Minh Giới hạn của đề tài: Ven các kênh của Thành Phố Hồ Chí Minh (kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè, Tân Hóa – Lò Gốm…) Bãi bùn thải của thành phố (Rạch Lá - Cần Giờ) Mục đích nghiên cứu: Đánh giá khả năng tích lũy chì (Pb) ở một số thực vật mọc trên bùn thải cống rãnh tại thành phố Hồ Chí Minh nhằm: - Xác định lượng chì (pb) ở một số thực vật có khả năng phát triển trên bùn thải cống rãnh xung quanh một số kênh rạch như: kênh Tân Hóa – Lò Gốm, kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè - Sử dụng một số thực vật có khả năng loại bỏ chì (Pb) trong đất, hạn chế tích lũy kim loại nặng trong đất. 5. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Kết luận CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Tổng quan về thành phố Hồ Chí Minh: Đặc điểm nền kinh tế của Thành Phố Hồ Chí Minh: Tp. HCM với hơn 300 năm hình thành và phát triển là một trong những Thành phố lớn nhất Việt Nam và được xác định là trung tâm công nghiệp, dịch vụ, khoa học công nghệ của cả nước. Tp. HCM có diện tích 2.095,239 km2, chiếm 0,6% diện tích cả nước nhưng dân số có đến 7,2 triệu người (theo thống kê 2010), chiếm 6,6% dân số cả nước. Tp. HCM là nơi hoạt động kinh tế diễn ra năng động nhất, có mức tăng trưởng kinh tế cao nhất trong cả nước. Theo “Báo cáo Tình hình Kinh tế - Xã hội Tp. Hồ Chí Minh năm 2010”, Kinh tế thành phố giữ vững được tốc độ phát triển, giá trị tổng sản phẩm trên địa bàn 9 tháng ước đạt 304.530 tỷ đồng, tăng 11,2% so cùng kỳ năm 2009. Trong đó: khu vực thương mại dịch vụ đóng góp cao nhất 6,05%; Khu vực công nghiệp và xây dựng đóng góp 5,04%; khu vực nông lâm thuỷ sản 0,06%. Về cơ cấu sản xuất, Tp.HCM tập trung chủ yếu vào phát triển Công nghiệp (30,5% GDP) với 11 Khu Công nghiệp tập trung, 3 Khu Chế xuất và 1 khu Công nghệ cao. Thương mại, dịch vụ chiếm 20,5% GDP với nhiều quy mô lớn nhỏ khác nhau. Bên cạnh đó, kim ngạch xuất khẩu cũng góp phần quan trọng vào nguồn thu của Thành phố (40% GDP). Phần còn lại là sản lượng Nông nghiệp với tỷ lệ 1%. Như vậy, Tp.HCM là đầu tàu kinh tế của cả nước. Tuy nhiên, bên cạnh những thành tựu về phát triển kinh tế, xã hội và con người, Tp.HCM đang phải đối mặt với vấn đề về quản lý đô thị (giao thông, cấp nước, điện, nhà ở, qui hoạch đô thị…) và môi trường (nước thải, khí thải, chất thải rắn..) trong đó quản lý bùn thải là một trong những vấn đề mới, ít được quan tâm và đầu tư. 1.1.2 Ô nhiễm bùn thải cống rãnh tại Thành Phố Hồ Chí Minh: “Bùn thải kênh rạch đổ ở đâu? Đổ khắp nơi có thể!” Đó là phát biểu của Công ty Thoát nước đô thị TPHCM. Các công ty phải đổ khắp nơi – nơi có thể thương lượng được với chính quyền, người dân hay các chủ đầu tư công trình có nhu cầu cần san lấp ( qlchatthai). Tuy nhiên, trong bối cảnh tấc đất, tấc vàng hiện nay thì rất khó tìm ra địa điểm đổ bùn. Hiện công ty đang đứng trước nguy cơ không thể thực hiện nạo vét kênh rạch vì không thể giải quyết được khâu đổ bùn ở đâu. Việc xử lý bùn thải công nghiệp đang là vấn đề nan giải của TP Hồ Chí Minh. Hiện hầu hết lượng bùn thải của các hệ thống xử lý nước thải tập trung tại các KCN-KCX và cụm công nghiệp trên địa bàn thành phố chưa được các đơn vị thải ra coi là chất thải nguy hại và xử lý đúng cách. Nguy hiểm hơn, nhiều KCN còn đem bùn thải có chứa chất độc hại đổ ra môi trường hoặc bón cây. Sở Tài nguyên môi trường TP.HCM cho biết, trung bình mỗi ngày TP có gần 3000 tấn bùn thải (gồm khoảng 2000 tấn bùn từ việc nạo vét kênh rạch và làm vệ sinh mạng lưới thóat nước, 250 tấn bùn từ các khu công nghiệp, các nhà máy lớn và trên 500 tấn bùn từ nạo vét cống và rút hầm cầu...) nhưng không được xử lý, tái chế. Bùn thải này đã ảnh hưởng đến môi trường xung quanh, gây ô nhiễm không khí và nhất là thẩm thấu làm ô nhiễm nguồn nước ngầm, nước mặt dẫn đến chất luợng nguồn nuớc bị suy giảm TP.HCM có hệ thống kênh rạch chằng chịt dài trên 1000 km thuộc các lưu vực chính là: Tân Hóa - Lò Gốm, Tham Lương - Vàm Thuật, Nhiêu Lộc - Thị Nghè, Kinh Đôi - Kinh Tẻ. Nhiều năm qua Thành Phố đã giải tỏa trên 15.000 hộ dân sống trên các kênh rạch nội thành và gần 2000 cơ sở sản xuất gây ô nhiễm môi trường ( trong đó nhiều cơ sở xả chất thải xuống kênh rạch). Nhưng hiện nay mỗi ngày Thành Phố vẫn phải tiếp nhận khoảng 1 triệu m3 nuớc thải sinh họat, gần 400.000 m3 nước thải công nghiệp, 4000 - 5000 tấn rác thải sinh họat... thải trực tiếp xuống kênh rạch. Do vậy phần lớn các kênh rạch của Thành phố đều bị bùn lắng rất nhanh và ô nhiễm nghiêm trọng, hầu hết đều có màu đen và hôi thối, gây ảnh hưởng đến cuộc sống và môi trường. Bên cạnh đó, theo ban quản lý bãi rác Đông Thạnh, nơi được chỉ định tiếp nhận bùn hầm cầu, mỗi ngày nơi đây chỉ tiếp nhận được chừng khoảng 180 m3 bùn hầm cầu của Thành phố, còn thấp xa so với số luợng bùn hầm cầu thải ra mỗi ngày. Một lượng rất lớn bùn hầm cầu đã bị các đơn vị thu gom của nhiều quận huyện thải không đúng nơi quy định, làm tăng ô nhiễm môi trường. Để cải thiện môi trường nước các kênh rạch, TP.HCM đã tiến hành di dời hàng chục ngàn hộ dân, xây dựng các công trình cơ sở hạ tầng quan trọng và chỉnh trang đô thị như: công trình đại lộ Đông - Tây giải tỏa hàng ngàn hộ dân dọc Kinh Đôi - Kinh Tẻ, chỉnh trang đô thị dọc kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè cũng di dời gần 10.000 hộ dân sống ven kênh, di dời gần 600 cơ sở sản xuất gây ô nhiễm, trực tiếp xả nước thải xuống kênh rạch... ra ngoại thành. Tuy nhiên, do công tác quản lý bùn thải là một trong những vấn đề mới nên dù đã quy hoạch 3 khu liên hợp xử lý, tái chế chất thải rắn, trong đó có khu xử lý chất thải Tây Bắc Củ Chi có diện tích lên đến 880 ha và khu xử lý chất thải rắn Đa Phước đều không có khu xử lý bùn thải.. Thành phố có 2 bãi đổ bùn thải tạm thời là Vuờn Lan (quận Tân Bình) và Phạm Văn Hai (huyện Bình Chánh) nên chưa thể đáp ứng nhu cầu. nay có thêm bãi bùn ở Cần Giờ nhưng hầu như tất cả bùn thải hiện chỉ được thu gom một phần nhưng cũng chưa hề được xử lý, tái chế, gây ô nhiễm môi trường và lãng phí tài nguyên do trong bùn thải có hàm luợng dinh dưỡng cao có thể tận dụng cho mục đích nông nghiệp. 1.1.3 Hệ thống thoát nước Thành Phố Hồ Chí Minh: Hệ thống Thoát nuớc của Tp. HCM là hệ thống thoát nước chung nước mưa và nước thải. Hệ thống thoát nước gồm 9.804.750m đường cống và 7 hệ thống kênh rạch tiêu thoát nước chính. Trong đó, các hệ thống kênh rạch bị ô nhiễm chủ yếu do hoạt động công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp là: (1) Kênh Tân Hoá - Lò Gốm; (2) kênh Tham Lương - Bến Cát, Vàm Thuật; (3) kênh Tàu Hủ - Bến Nghé; (4) kênh Đôi - kênh Tẻ. Hệ thống kênh rạch còn lại chủ yếu bị ô nhiễm do nước thải sinh hoạt: (5) Kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè; (6) Rạch Cần Giuộc - Mương Chuối và (7) Sông Sài Gòn - Nhà Bè - Ngã 7. Hiện nay, ở Tp.HCM có 2 cấp được giao nhiệm vụ trực tiếp thực hiện chức năng duy tu, nạo vét hệ thống thoát nước là cấp Thành phố và cấp Quận, huyện. Cấp Thành phố chỉ có duy nhất Công ty Thoát nước Đô thị chịu trách nhiệm duy tu nạo vét khoảng 746 km đường cống cấp 2 và 3 thuộc loại cống hộp hoặc cống tròn có đường kính 800 mm trở lên, hơn 31.000 hầm ga các loại xả nước ra, 27 kênh rạch chính và 16 kênh rạch nhánh có tổng chiều dài khoảng 56 km. Cấp Quận, huyện gồm các Công ty Dịch vụ Công ích Quận, huyện duy tu nạo vét các cống nhỏ và cống hẻm có đường kính từ 600mm trở xuống (cống cấp 4). 1.1.4 Bùn thải của hệ thống thoát nước: 1.1.4.1 Nguồn và lượng bùn thải: Theo các số liệu thống kê của Công ty Thoát nước đô thị thành phố (2007) và các dự án cải thiện môi trường nước, các nguồn bùn thải trong Tp.HCM có thể chia làm 2 loại: nguồn bùn thải tạm thời và nguồn bùn thải lâu dài. Nguồn bùn thải tạm thời: Đây là nguồn bùn thải sinh ra trong quá trình nạo vét kênh rạch của các dự án “Cải thiện Môi Trường nước” tại Tp.HCM. Đó là các dự án kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè, kênh Tàu Hủ - Bến Nghé, kênh Đôi – kênh Tẻ, Tân Hoá – Lò Gốm, Tham Lương - Bến Cát - Rạch Nước. Nguồn bùn thải lâu dài: Các nguồn bùn thải lâu dài từ công tác duy tu nạo vét hàng ngày, gồm:(1) công tác nạo vét hệ thống cống trong thành phố, (2) công tác nạo vét kênh mương trong thành phố. Khối lượng bùn từ hoạt động duy tu nạo vét hàng ngày ước tính khoảng 360.000 tấn/năm. Do công tác duy tu nạo vét tập trung vào các tháng mùa khô nên khối lượng này thay đổi từ mức thấp nhất là 500 tấn/ngày (mùa mưa) lên đến cao điểm là 1.800 tấn/ngày (mùa khô). 1.1.4.2 Thành phần và đặc tính của bùn thải: Thành phần và đặc tính của bùn thải rất phức tạp, phụ thuộc nhiều vào các nguồn thải vào hệ thống thoát nước. Hiện nay, chưa có nghiên cứu đầy đủ về thành phần và tính chất của bùn thải mà chỉ có những đánh giá riêng lẻ ở những hệ thống kênh rạch hay đường cống tiêu biểu. Hơn nữa, việc đánh giá mức độ tác động và ảnh hưởng của bùn thải cần có những tiêu chuẩn để tham chiếu, tuy nhiên hiện nay Việt Nam chưa có một tiêu chuẩn giới hạn kim loại nặng cho bùn kênh rạch và cống rãnh, nên việc so sánh tính chất bùn thải được dựa theo các tiêu chuẩn TCVN 7029:2002 (Giới hạn tối đa cho phép của kim loại nặng trong đất sử dụng cho mục đích nông nghiệp). Theo kết quả lấy mẫu và phân tích trong Báo cáo “Thành phần và đặc tính bùn thải kênh rạch”; được thực hiện bởi Công ty Cổ phần Môi trường Việt Úc (VINAUSEN), trình bày tại Hội thảo Quản lý Bùn thải tại Tp.HCM, ngày 23,24/4/2007, thành phần bùn thải được xác định như sau: ♣ Bùn kênh rạch: Bùn kênh rạch được lấy tại 3 vị trí kênh Nhiêu Lộc Thị Nghè, rạch Bà Điểm - Hóc Môn và rạch Cầu Sơn. Kết quả phân tích thành phần bùn tại 3 kênh rạch trên cho thấy thành phần hữu cơ chiếm tỉ lệ rất cao, từ 69,8% - 82,4%. Về thành phần một số kim loại nặng được trình bày ở bảng sau: Bảng 1.1: Hàm lượng một số kim loại nặng trong bùn kênh rạch Kim loại Nồng độ nhỏ nhất, mg/kg Nồng độ lớn nhất, mg/kg TCVN, mg/kg Pb 6 24 70 Cu 88 243 50 Ni 19 96 50 Zn 26 569 200 Cd 0 0 2 Nguồn: CÔNG TY CỔ PHẦN MÔI TRƯỜNG VIỆT ÚC.(23,24/4/2007).Thành phần và Đặc tính Bùn Kênh rạch – Cống rãnh. Hội thảo Quản lý Bùn thải tại Tp.HCM. Như vậy, qua kết quả phân tích trên cho thấy đối với bùn các kênh rạch thì thành phần ô nhiễm chính là các hợp chất hữu cơ và hàm lượng các kim loại nặng nhưng đều nằm trong giới hạn cho phép khi sử dụng cho mục đích nông nghiệp, ngoại trừ nồng độ Zn, Ni, Cu của mẫu bùn tại một số kênh rạch bị ảnh hưởng bởi nước thải công nghiệp nên nồng độ vượt tiêu chuẩn cho phép. ♣ . Bùn cống rãnh: Bùn cống rãnh được lấy mẫu từ các hố ga dọc theo các tuyến đường lớn trên địa bàn Quận 1 (cống đối diện 192 Lê Lai, 292 Phạm Ngũ Lão), Quận 3 (199 Cách Mạng Tháng 8, 183 Võ Thị Sáu) và Quận Bình Thạnh (C 4/5-6 Chu Văn An). Kết quả phân tích thu được như sau: - Thành phần hữu cơ trong bùn cống rãnh thấp hơn rất nhiều so với bùn kênh rạch, chiếm 1,6% - 16,8%. Giá trị cao nhất đo được của Nitơ là 618,2 mg/kg. - Thành phần các kim loại nặng, Pb và Zn có nồng độ rất thấp trong tất cả các mẫu so với TCVN 7029:2002. Cd không phát hiện còn nồng độ Ni cao nhất là 26,4 mg/kg nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép. Tuy nhiên, nồng độ Cu trong mẫu lấy tại C 4/5-6 Chu Văn An là 74,24 mg/kg, lớn hơn 1,5 lần so với tiêu chuẩn cho phép. Như vậy, bùn thải hệ thống thoát nước Thành phố có hàm lượng hữu cơ tương đối cao, đây là cơ hội để có thể áp dụng các công nghệ xử lý, thu hồi khí sinh học. Đồng thời cần lưu tâm đến nồng độ Zn, Ni, Cu của bùn tại một số kênh rạch bị ảnh hưởng bởi nước thải công nghiệp Bùn cống rãnh, kênh rạch sau khi nạo vét đưa vào bải thải, theo thời gian bùn bị thoát ẩm, thuần thục dẫn về vật lý và hóa học tao điều kiện cho một số thực vật phát triễn, sự thích nghi với môi trường đất chứa nhiều KLN nên các thực vật này có khả năng tích lũy KLN trong thân và rễ của chúng. Sự thuần thục của bùn nạo vét cống rãnh và bùn cống rãnh sẽ diễn ra theo sơ đồ sau đây: Bùn Thoát nước sau nạo vét Thuần thục vật lý Thuần thục hoá học Thuần thục sinh học Thực vật phát triển (Phục hồi sinh học) Hình 1.1: Tiến trình phục hồi đất từ vật liệu bùn thải Nguyên Lý và thiết kế phục hồi đất ô nhiễm bằng thực vật (Phytoremidiation): 1.2.1 Nguyên lý: Phục hồi đất nhiễm bằng bằng thực vật (Phytoremediation) là sử dụng thực vật để xử lý in situ những đất, trầm tích hoặc nước bị ô nhiễm. Phương thức này được áp dụng có hiệu quả nhất ở những tầng đất nông bị ô nhiễm chất hữu cơ, dưỡng chất, hoặc kim loại. Phương thức xử lý này dựa trên một trong năm nguyên lý sau đây: Phytotransformation,RhizosphereBioremediation,Phytostabilization, Phytoextraction, hoặc Rhizofiltration. 1.2.1.1 Phytotransformation: Sự biến đổi chất gây ô nhiểm bằng cơ chế thực vật (Phytotransformation) là lợi dụng đặc điểm của thực vật có khả năng hấp thu chất gây ô nhiễm (CGÔN) hữu cơ và dinh dưỡng từ đất, nước ngầm và sau đó làm biến đổi chúng. Phytotransformation phụ thuộc vào việc hấp thụ trực tiếp CGÔN từ nước trong đất và sự tích lũy những chất chuyển hóa trong mô thực vật. Đối với việc ứng dụng trong xử lý môi trường, sự biến đổi chất rất quan trọng, nó được tích tụ trong thực vật nhưng không độc hoặc ít nhất là có độc tính thấp so với hợp chất ban đầu sinh ra chúng Những khả năng ứng dụng bao gồm: Phytotransformation ở những vị trí và những diện tích chứa dầu, các kho chứa, chất thải đạn dược, sự cố tràn dầu, dung môi chlorinated, nước rò rỉ từ các bãi chôn lấp rác, hóa chất nông nghiệp (thuốc bảo vệ thực vật và phân bón hóa học)…. Phytotransformation không phải là sự lựa chọn là giải pháp xử lí riêng, mà nó còn được sử dụng trong sự liên kết với những cách tiếp cận khác, chẳng hạn như các hoạt động di chuyển hay việc xử lý ex situ đối với các chất thải nhiễm bẩn nặng hoặc như việc xử lí làm sạch cuối cùng (polishing). Cơ chế vận chuyển O2, nước, và carbon có thể diễn ra ở nhiều loài thực vật. Thực vật cung cấp O2 từ đất đới rễ (soil rhizosphere), nhưng rễ cũng cần O2 cho quá trình hô hấp. Sự trả lại đất lượng rễ thực vật là một cơ chế cung cấp hữu cơ cho phẫu diện đất. Những cây con trồng trong phòng thí nghiệm có thể vận chuyển số lượng lớn O2 đến rễ, trong đới rễ (0,5 mol O2 trên mỗi m2 đất mặt mỗi ngày). Thực vật có thể hấp thụ trực tiếp chất nhiễm bẩn từ nước trong đất hay tiết ra các acid yếu nhằm làm suy thoái chất ô nhiễm hữu cơ thông qua cơ chế cùng trao đổi chất trong đới rễ . Việc hấp thụ trực tiếp chất hữu cơ bằng thực vật là một cơ chế vận chuyển hiệu quả độc đáo từ những vùng đất bị nhiễm bẩn ỡ một độ sâu vừa phải với những chất hữu cơ ghét nước vừa phải (log kow = 1 – 3,5). Các chất này bao gồm hầu hết các chất hóa học : Benzene, toluene, ethylbenzene, and xylenes (BTEX), dung môi chlorinate và các chất béo mạch ngắn. Các chất kị nước (log kow > 3,5) liên kết mạnh trên bề mặt của rễ và đất, vì thế, các chất này không thể vận chuyển một cách dễ dàng trong thực vật, và những chất hoá học hoà tan hoàn toàn trong nước (log Kow 3,5) được đề cử ứng dụng phương pháp phytostabilization và/hoặc phương pháp rhizosphere bioremediation. Việc hấp thụ trực tiếp các hóa chất vào trong thực vật thông qua bộ rễ phụ thuộc vào khả năng hấp thụ, tỷ lệ thoát hơi nước và nồng độ hóa chất tồn tại trong nước của đất. Khả năng hấp thụ phụ thuộc vào tính chất lí–hóa học, loại hóa chất và bản thân thực vật. Quá trình thoát hơi nước là một giá trị chìa khóa biến đổi, nó xác định tỷ lệ hấp thụ hóa chất để đưa ra một thiết kế phytoremediation; nó phụ thuộc vào loại thực vật, diện tích của lá, chất dinh dưỡng, độ ẩm đất, nhiệt độ, điều kiện gió và độ ẩm tương đối. Một dạng khác của phytotransformation là phytovolatilizaton (bay hơi qua cơ chế thực vật), các hóa chất dễ bay hơi hoặc các sản phẩm trao đổi chất của chúng được phóng thích vào khí quyển thông qua quá trình thoát hơi nước. Nhiều chất hữu cơ rất khó phân giải bên trong môi trường đất lại phản ứng nhanh chóng trong khí quyển với gốc OH-, dạng oxy hóa trong chu trình quang hóa. Các cơ chế khử độc chất có thể chuyển chất hóa học ban đầu thành những chất biến đổi không độc được giữ lại trong các mô thực vật. Việc hiểu biết tường tận về con đường và sản phẩm cuối cùng của quá trình enzym sẽ làm đơn giản hóa việc nghiên cứu độc chất của phương pháp in situ phytoremediation 1.2.1.2 Rhizosphere bioremediation .(Phục hồi sinh học trong đới rễ - Các chất gây ô nhiễm bị suy thoái nhờ các hoạt động sinh học trong đới rễ) Phytoremediation của đới rễ làm gia tăng các hợp chất hữu cơ, vi khuẩn, nấm trong đất, tất cả các nhân tố này giúp làm giảm các chất hóa học hữu cơ trong đất. Jordahl và nnk đã chỉ ra rằng số lượng vi khuẩn có ích gia tăng trong đới rễ của cây Dương lai (hybird poplar) so với nơi không trồng cây. Những cơ chế suy thoái BTEX, tổng sinh vật dị dưỡng gia tăng. Thực vật tiết dịch vào môi trường đất giúp kích thích sự suy thoái các hóa chất hữu cơ bằng cách cảm ứng hệ thống enzyme của quần thể vi khuẩn hiện có trong đất, kích thích sự phát triển các loài mới để có thể làm suy thoái các chất thải hoặc làm gia tăng nồng độ các chất nền cho tất cả vi sinh vật. Rỉ đường, rượu và axit từ thực vật và tất cả các rễ cây có thể chiếm 10 – 20% của quá trình quang hợp của thực vật mổi năm. Những nhà nghiên cưú đã định rõ đăc điểm và phân loại trọng lượng phân tử của dịch rỉ từ hệ thống rễ cây của cây dương . Dịch rỉ này bao gồm các acid hữu cơ, chất phenol mạch ngắn , nồng độ thấp của những hợp chất hữu cơ có trọng lượng phân tử cao (enzyme và protein). Nghiên cứu ở phòng thí nghiệm của Viện bảo vệ môi trường ơ Athens, Georgia thí nghiệm 5 hệ thống enzym thực vật trong trầm tích và đất (dehalogenase,nitroreduc-tase, peroxidase, laccase, and nitrilase). Enzym dehalogen có vai trò quan trọng trong phản ứng declorination của clorua hydro cacbon bị hologen hóa. Enzymenitroreductase cần cho bước đầu tiên để làm suy thoái nitroaromatic, trong khi enzyme laccase làm phá vở các cấu trúc vòng trong những chất nhiểm bẩn hữu cơ. Còn enzymeNitroreductase và peroxidase đóng vai trò quan trọng trong phản ứng oxi hóa. Enzym hoạt động trong đất đới rễ cách rễ khoảng 1mm đất và chúng có thể không hoạt động nếu không có thực vật . Ngoài ra hệ thống rễ thực vật tạo ra một hệ sinh thái trong đất làm ổn định cho phương thức phục hồi đất bằng giải pháp sinh học. Khi cây phát triển trong đất hoặc trầm tích bùn than, pH được duy trì nhờ tính đệm của vật liệu, kim loại bị hấp phụ sinh học hoặc phức hữu cơ, và những enzyme còn lại kim loại sẽ hấp phụ orchelated và enzym còn sót lại nó được bảo vệ bên trong của thực vật hoặc hấp phụ ở bề mặt thực vật. Những nghiên cứu của EPA về sự suy thoái TNT, những thực vật như các loài rong nước là tăng pH của nước trong đất từ 3 lên đến 7 và hấp thụ hàm lượng cao các kim loại làm ức chế sự phát triển vi khuẩn trong khi thực vật vẫn giữ nguyên tình trạng sức khỏe của chúng. Nhìn chung, thực vật và hệ thống rễ của chúng có thể điều tiết các chất thải (hữu cơ và kim loại) và những điều kiện khắc nghiệt khác. (Schnoor et al., 1995). Anderson et al. (1993) đã chứng minh rằng tầm quan trọng của suy thoái sinh học trong đới rễ . Thực vật có thễ giúp chuyển hóa vi sinh vật bằng nhiều cách: Nấm đới rễ liên kết với những rễ thực vật làm chuyển hóa chất ô nhiễm hữu cơ. Dịch tiết ra từ rễ sẽ kích thích vi khuẩn chuyển hóa. Sự hình thành chất carbon hữu cơ gia tăng tốc độ khoáng hóa . Thực vật cung cấp môi trường sống cho vi khuẩn và làm gia tăng hoạt tính và sự đa dạng về quần thể vi sinh vật . Oxi sẽ cung cấp cho rễ cây để đảm bảo cho sự chuyển hóa vật chất của vi khuẩn hóa khí. 1.2.1.3 Phytostabilization: Phytostabilization là thuật ngữ ám chỉ khả năng giữ lại các chất gây ô nhiểm tại chổ và cố định hóa chúng trong đất bởi thực vật. Ngoài ra, việc thiết lập thảm thực vật còn có vai trò quan trọng để ngăn bụi do gió, mà đây là con đường quan trọng đối với sự tiếp xúc của con người với những vùng chứa chất thải nguy hiểm. Thực vật có khả năng bốt thoát lượng nước đáng kể . Do đó, trong một số trường hợp, thực vật có vai trò việc kiểm soát khả năng dẫn nước, làm hạn chế sự di chuyển, rò rĩ chất bẩn vào nước ngầm . Đặc biệt, quá trình cố định hóa chất gây ô nhiểm bởi chức năng thực vật (Phytostabili-zation) có khả năng áp dụng tốt đối với chất gây ô nhiễm là kim loại. Kim loại thường khó phân hủy vì thế việc kiềm giữ trong đất đôi khi là giải pháp tương đối tốt đối với những nơi bị nhiểm bẩn thấp hoặc những vùng bị nhiễm bẩn có diện tích lớn nơi mà các biện pháp làm sạch in situ khác không khả thi. Những thực vật phát triển mạnh cần thiết cho việc kiểm soát khả năng dẫn nước và sự cố định chất gây ô nhiểm ở những vùng bị ô nhiễm. Thực vật không thể tàn lụi hoặc bị chặt bỏ suốt trong thời gian thiết kế phytostabilization. Mức thấp của chất ô nhiểm phóng xạ cũng có thể được giữ tại chổ bởi phytostabilization, và mối quan hệ này có thể dẫn đến việc giảm sự rủi ro nếu một nửa thực vật không sống đủ dài. Sự cải thiện đất như Lân, vôi và chất hữu cơ đôi khi được cần đến để cố định những kim loại như Pb, Cd. Zn. Và As. Cd dễ dàng chuyển hóa đến lá của nhiều thực vật và thể hiện cho một rủi ro đối với sức khỏe con người qua chuổi thực phẩm, và con đường này là giới hạn trong việc áp dụng phytostabilization ở một số vị trí nhiểm bẩn kim loại. 1.2.1.4 Phytoextraction: Phytoextraction là thuật ngữ ám chỉ việc sử dụng những thực vật có khả năng tích lũy kim loại từ đất trong rễ, thân, nhánh, chồi non và lá (phần trên mặt đất). Phương thức này đã được sử dụng có hiệu quả trên những vùng bải thải củ với mức Pb và Cd tương đối thấp (McGinty, 1996). Nó cũng được đề nghị để trích chất phóng xạ từ những vị trí chứa chất thải hổn hợp. Phytoextraction tạo ra cơ hội thuận lợi về chi phí so với việc xử ex situ. Một vấn đề quan trọng trong phương thức phytoextraction là dù việc xử lý kim loại nặng theo phương thức này có hiệu quả kinh tế thì việc quản lý các chất thải cũng được yêu cầu . Những xem xét trong thiết kế bao gồm yếu tố tích lũy (tỷ lệ kim loại trong mô thực vật và trong đất) và mức độ phát triển của thực vật (kg chất khô có thể thu hoạch/mùa). Để có sự thay đổi phương thức xử lý mang tính thực tế, một việc khác cũng cần quan tâm là lựa chọn các thực vật phát triển mạnh (>3tấn chất khô/ha/năm) và dễ dàng thu hoạch, khả năng tích lũy hàm lượng lớn kim loại trong phần thu hoạch (> 1000mgkl/kg chất khô). Theo qui luật chung, những kim loại dễ tiêu đối với thực vật gồm có: cadmium, nickel, zinc, arsenic, selenium, và đồng. Những kim loại dễ tiêu ở mức trung bình là: cobalt, manganese, và sắt; trong khi Chì, chromium, và uranium thì rất khó tiêu. Pb có thể trở nên rất dễ tiêu đối với thực vật khi thêm vào đất một ít EDTA . Chì, chromium và uranium có thể được chuyển đi bởi liên kết với đất và khối lượng rễ bằng con đường lọc nhờ rễ (rhizofiltration). 1.2.1.5 Rhizofilitration: Rhizofiltration là thuật ngữ ám chỉ việc sử dụng rễ thực vật để hấp thụ, tích tụ và lắng tủa những chất gây ô nhiễm là kim loại từ nước mặt hoặc nước ngầm. Rễ thực vật có khả năng hấp thụ lượng lớn Pb và Cr từ nước trong đất hoặc hoặc từ nước chảy qua đới rễ . Khả năng xử lý chất nhiễm bẩn phóng xạ đã nhận được sự quan tâm to tớn trong nhiều bài báo. Rhizofiltration đã được sử dụng bởi những nhà kỹ thuật thực vật sử dụng cây hoa hướng dương để xử lý đất nhiểm bẩn Uranium tại một pilot ở Ashtabula, Ohio và trong nước ao gần Chernobyl ở Ukraine. Những vũng vịnh nông được sử dụng như là một đất ngập nước và được duy trì như là một hệ thống sinh học tùy ý với oxy hòa tan thấp trong trầm tích. Nước ngầm hoặc nước thải được bơm xuyên qua hệ thống để lấy ra chất nhiểm bẩn bởi đới rễ lọc (rhizofiltration). Thường thì kỹ thuật này được mong đợi xử lý kim loại hoặc chất thải hổn hợp, nhưng nó thích hợp với việc xử lý chất thải đạn dược cũng như : 2,4,6-Trinitrotoluene (TNT) là một chất nhiểm bẩn hữu cơ được hấp phụ mạnh vào rễ và không chuyển hóa bằng con đường kết tủa bất cứ ở mức độ nào. Những đất ngập nước (wetlands) đã được ứng dụng thành công nhất trong xử lý nhiễm bẩn chất dinh dưỡng, kim loại, và chất hữu cơ trong nhiều năm (Young, 1996). Việc hữu dụng lâu dài của thực vật đất ngập nước và trong điều kiện khử sulphate đã dẫn đến sự gia tăng và giảm nồng độ kim loại độc (Wieder, 1993; Walski, 1993). Hệ thống rễ trong đất ngập nước là tùy ý (đới thoáng khí và yếm khí) làm cho việc hút thấm bề mặt và kết tủa của các kim loại độc dễ dàng. 1.2.2 Thiết kế: Việc thiết kế hệ thống phytoremediation thay đổi theo chất nhiễm bẩn, điều kiện của vùng cần xử lí, yêu cầu làm sạch, và thực vật được sử dụng. Rõ ràng là phương pháp phytoextraction đòi hỏi thiết kế khác hơn phương pháp phytostabilization hay rhizosphere bioremediation. Mặt khác, việc thiết kế hệ thống phytoremediation cần cân nhắc một số yếu tố: Lựa chọn thực vật. Khả năng xử lí. Mật độ và loại thực vật. Tình trạng tưới tiêu, đầu vào từ hoạt nông nghiệp, và khả năng duy trì sự sống của thực vật. Đới nước ngầm và tốc độ thoát hơi nước. Tỷ lệ hấp thụ chất nhiễm bẩn và thời gian cần để làm sạch. Phân tích những phương thức không thực hiện được. 1.2.2.1 Lựa chọn thực vật: Thực vật được lựa chọn phù hợp với sự cần thiết cho việc áp dụng và xử lý những chất gây ô nhiễm mà chúng có thể ứng dụng được. Để sử dụng phương thức phytoremediation đối với những chất hữu cơ, yêu cầu cần thiết cho việc thiết kế sử dụng thưc vật mọc nhanh và phải chịu đựng, dễ trồng và dễ bảo vệ chúng, sử dụng một lượng lớn nước bởi sư bốc hơi (nếu nguồn nước ngầm là một chủ đề cần thảo luận) và biến đổi trạng thái những chất gây ô nhiễm liên quan tới các chất độc không độc hại hay những sản phẩm ít độc hại. Ở khí hậu ôn đới, các loài thực vật như: bach dương cải giống, cây liễu, cây bông mộc, cây dương… thường được lựa chọn bởi vì sự phát triển của chúng nhanh, bộ rễ có khả năng đi sâu xuống đến mạch nước ngầm, tốc độ thoát hơi nước lớn, và trên thực tế chúng có ở khắp nơi trên nhiều quốc gia. Trong yêu cầu cần thiết để thiết kế bao gồm việc sử dụng thực vật bản địa và những loài thể hiện hoạt tính nitroreductase Cây bạch dương lai là loài thực vật trên cạn được lựa chọn và cỏ nhãn tử, cây dong… là loài thực vật sống dưới nước được lựa chọn. Những địa điểm nhiểm bẩn dầu, những thực vật khác như: dâu tằm ăn, táo và cam osage có thể được lựa chọn, thể hiện khả năng của chúng để giải phóng tinh dầu và phênol (theo con đường turnover của rể mịn) , là những hợp chất mà được biết đến để kích thích những cơ chế suy thoái PCB và PAH (Fletcher1995) . Những loài bạch dương lai đã thể hiện khả năng chuyển hóa TCE. Một thí nghiệm nền hoặc những kiến thức từ các bài giảng về thuộc tính thực vật sẽ giúp cho kỹ sư thiết kế lựa chọn những loài cây phù hợp. Người kỹ sư nên làm việc trong một nhóm liên ngành bao gồm những chuyên gia về thực vật học, hoặc chuyên gia nông nghiệp họ có thể xác định và lựa chọn những loài cây có thể phát triển tốt ở những khu vực nhất định. Những địa điểm nhiểm bẩn hữu cơ, những loài cỏ thường được trồng xen cùng họ với những loài cây. Chúng cung cấp lượng lớn rễ mịn trên lớp trên bề mặt đất. Đây là yếu tố có lợi trong việc liên kết chặt và chuyển hóa các chất gây ô nhiễm kỵ nước như là: PTH, PTEX và PAHs. Thảm cỏ thường được trồng giữa những hàng cây để cung cấp cho đất khả năng cố định hóa chất gây ô nhiễm, và bảo vệ các tác nhân gió cuốn bụi, làm tăng lên những chất gây ô nhiễm bên ngoài hiện trường. Rau đậu như : cỏ linh lăng, cỏ 3 lá và đậu Hà Lan có thể sử dụng để phục hồi lại những vùng đất bạc màu. Đồng cỏ, lúa mạch, sậy, cỏ bạch yến đương sử dụng thành công ở một số nơi, đặc biệt đối với chất gây ô nhiễm có nguồn gốc từ dầu, những thảm cỏ được thu hoạch và bón phân theo định kỳ như phân hữu cơ hoặc phân tro. Chất gây ô nhiễm kỵ nước không di chuyển đáng kể, vì thế ở những phần trên của những loại cây thân thảo không có tồn tại chất ô nhiễm. Hệ thống phytoremediation đạt được bằng quá trình rhizosphere và quá trình hấp thụ của bộ rễ. Sự lựa chọn những cây cho phytoremediation để xử lý những kim loại, việc ứng dụng đó phụ thuộc vào: phytostabilization, rhizofiltration, hoặc phytoextraction. Trong phytoextraction cố gắng tập trung phần sinh khôí những kim loại nặng lên trên mạch nước ngầm, xử lý và cải thiện những kim loại đó bằng những sinh khối nếu như thực hiện có khả thi. Thực vật được sử dụng ở thời kỳ trong phương pháp phytoextraction bao gồm hoa hướng dương và cây mù tạc An Độ cho sự điều khiển. Thlaspi spp. Cho Zn, Cd, Ni, hoa hướng dương và những loài thủy sinh vật, chất phóng xạ Các khảo sát thử nghiệm về các thể thực vật có khả năng hấp thụ cao ở nhiều quốc gia được thực hiện bởi Alan J.M.Baker, ở Trường Đại Học Sheffield, Uk.Llya Raskin ở trường Đại học Rutgers, những cố gắng phát triển những thực vật có khả năng trích trong phòng thí nghiệm. Việc khám phá những kim loại từ thực vật bằng p/p đốt và khám phá chúng từ tro, hoặc từ những phương pháp trích ướt. Ngay cả những p/p như vậy không khả năng thực hiện được cho việc phát hiện những kim loại nặng từ sinh khối thực vật hoặc từ tro, do đó chúng có thể cô lại thành dung tích nhỏ hơn để phát hiện Những thưc vật trong vùng đât ướt được sử dụng trong việc xử lý. Gồm 2 loài thực vật nổi và thực vật đáy. Thực vật nổi thoát hơi nước và dễ thu hoạch cần được xem xét. Còn những loài thực vật đáy thì không thoát hơi nước nhưng nó tạo sinh khối lớn trong hệ thống để hấp thụ và thấm hút những chất nhiễm bẩn. Những loài thực vật thủy sinh được hình thành trong những vùng đất ướt bao gồm: bullrush, cattail, coontail, duckweed, arrowroot, pondweed, parrot feather, Eurasian water milfoil, stonewort, and Potamogeton spp. (cây cỏ nến, bèo tấm, cây dong, cây hương bồ, coontail, cỏ nhãn tử, rong đuôi chó, cỏ thi nước Âu-á (eurasian water milfoil), stonewort, và potamogeton spp.) 1.2.2.2 Khả năng xử lí: Cần thiết tham khảo sử dụng các nghiên cứu về khả năng xử lí của thực vật được chọn trước khi thiết kế để đảm bảo hệ thống phytoremediation đạt được kết quả như mong muốn. Thông tin về quá trình chuyển hoá và độc chất của thực vật được thu thập trong các nghiên cứu xử lí chất ô nhiễm. Độc tính và tỷ lệ vận chuyển thường biến đổi lớn, người ta mong muốn điều này diễn ra từ loài thực vật này sang loài thực vật khác và ngay cả từ giống loài này, cây trồng này sang giống loài khác, cây trồng khác. Bo, kẽm, amoni, một số kim loại và muối là những độc chất đặc biệt trong thực vật. Vì thế, thật khó khăn khi thu được những thông tin về khả năng xử lí trong phòng thí nghiệm hoặc trong nhà kính trồng cây, nếu kiến thức trước đây chưa đề cập đến chất thải đối với thực vật. Sự phối hợp thông tin về việc thiết kế được đòi hỏi những khu vực đặc trưng từ việc nghiên cứu trồng cây trong nước, đối vơi những nghiên cứu trong chậu nhỏ vơi đất trong nhà kính. Những nồng độ khác nhau của chất bị nhiễm bẩn có thể được phân tích độc tính, và các mô thực vật có thể được thu hoạch về trao đổi chất hoặc phân tích phức chất ban đầu . Những nghiên cứu khả năng xử lý trong phòng thí nghiệm cần thiết để đánh gía số phận của chất gây nhiểm bẩn trong hệ thống thực vật . Ví dụ như, khả năng những hợp chất bay hơi như benzene and trichloroethylene di chuyển xuyên qua thực vật và trở nên bốc thoát hơi nước vào khí quyển, độc tính trong khí phải được thử nghiệm .Những chất bay hơi thường được đưa vào khí quyển qua con đường bốc thoát hơi nước bởi thực vật, trong trường hợp này, sự tính toán những độc chất trong không khí sẽ cần thiết để đánh gía nồng độ của độc chất trong khí quyển so với mức bình thường. Một cách tương tự những chất hữu cơ ghét nước trung bình (log Kow = 1 to 3.5) thì thường được vận chuyển đến lá của thực vật và bị biến đổi hóa. Sự đo đạc nông độ trong lá của hợp chất mẹ và chất biến đổi sẽ cần thiết để xác định nếu hàm lượng độc chất vượt mức bình thường. 1.2.2.3 Mật độ và kiểu trồng: Mật độ thực vật phụ thuộc vào việc ứng dụng. Louis Licht, Ecolotree đi đầu trong việc sử dụng cây bạch dương lai (hybird poplar) như là đới đệm ven các sông suối, mủ che cho vùng chôn lấp rác (landfill caps) và những vùng có chứa chất thải nguy hại. Đối với những cây bạch dương lai, qui ước số cây được trồng là 1000 – 2000 cây / mẫu đất với độ sâu từ trong 12 – 18 inches hoặc trồng theo hàng thì độ sâu là 1 – 6 feet. Những cây dương có bộ rễ sâu. Nếu trồng theo hàng thì hai cây phải cách nhau 2 feet và giữa các hàng cách nhau 10 feet. Cây dương được trồng một cách đơn giản như những cái que dài, nó sẽ bén rễ là phát triển nhanh trong vụ mùa đầu tiên. Nhiều loài phreatophyte trong họ Liễu (salix) như : cây liễu (willow), cây dương (cottonwood) trồng theo mật độ bình thường ban đầu. Cây thân gỗ thường xanh thì đòi hỏi trồng với mật độ ban đầu thấp hơn. Người ta luôn mong muốn mật độ thực vật lúc đầu cao để bảo đảm sự thoát hơi nước mạnh trong trong năm đầu tiên, nhưng cây trồng tự nhiên sẽ có đường kính nhỏ do nó có sự cạnh tranh từ 600 – 800 cây mỗi mẫu trong hơn 6 năm đầu. Nếu như mong muốn, cây dương có thể được thu hoạch trong 6 năm 1 lần và được bán làm củi đốt hoặc làm bột giấy và giấy và nó sẽ mọc trở lại từ những gốc cây bị chặt (nét nổi bật của bãi trồng cây bằng chất đốt). Hệ thống rễ dày đặc và sâu vẫn còn nằm dưới đất (mặc dù thân bị đốn) để duy trì sự phát triển của cây trong năm tới. Thời gian sống của cây dương lai là 30 năm, thời gian này đáp ứng được nhu cầu thiết kế của kế hoạch. Những loài thân thảo luôn được trồng thành từng hàng hoặc khắp nơi tại những vùng đất bị ô nhiễm. Mật độ sinh khối đạt từ khoảng 200 – 600 g/m3 ở mùa vụ thứ hai với 1 trong 3 vụ mỗi năm và phụ thuộc vào điều kiện khí hậu thời tiết và nguồn nước sử dụng. Mật độ thủy thực vật lúc đầu trong những vùng đất ướt tự nhiên hoặc nhân tạo thông thường 3 cây để vào một giỏ, đặc chính giữa một ô vuông cạnh 3 foot (0.304m). trồng lại và duy trì nên được đánh gía trong chi phí của dự án. Một điều khác cũng cần xem xét rằng ít nhất 30% cây trồng cần được trồng lại trong năm thứ II hoặc năm thứ III cũng như những chi phí bất ngờ. 1.2.2.4 Sự duy trì, tưới tiêu và các yếu tố đầu vào của sự phát triển thực vật Đối với việc ứng dụng phương pháp phytoremediation, khi thiết kế công nghệ, cần tính đến chi phí trong việc tưới tiêu mỗi năm. Quá trình tưới tiêu của thực vật đảm bảo một bước khởi đầu thuận lợi của hệ thống ngay cả khi hạn hán. Mặt khác, mô hình thủy lực học có thể cần được đánh giá tỷ lệ thấm đến tầng nước ngầm dưới điều kiện tưới tiêu. Chi phí hoạt động và duy trì nên được quan tâm cân nhắc trong khi thiết kế các hệ thống phytoremediation. Chi phí cho việc thu hoạch, trồng lại cây, tỉa bớt cây, quan trắc thực vật bị nhiễm bẩn, chi phí mua phân bón, thực hiện việc quan trắc môi trường cũng nên được tính đến trong các chi phí đánh giá ban đầu nếu cần thiết. Nguồn nguyên liệu đầu vào cung cấp cho các hoạt động nông nghiệp bao gồm: những chất dinh dưỡng cần thiết cho việc tăng trưởng nhanh chóng thực vật và vi khuẩn đất. Nguồn dinh dưỡng này gồm có N, P, K từ việc pha trộn phân bón, và việc cung cấp thêm hữu cơ cùng với điều kiện đất như là phân xanh, bùn cống rãnh, phân hổn hợp, rơi hoặc thảm phủ. Đặc biệt là đối với sản phẩm của các loài cây thân thảo và bộ rễ hoạt động tại các khu vực hóa dầu. Đối với những vùng đất có khả năng tích trữ nước để duy trì thực vật. Điều này không diễn ra ở các vùng chứa chất thải khai khoáng, vùng nấu chảy kim loại bị bỏ hoang, vùng đất đá. Trong những trường hợp này, cần thiết bồi bổ đất để cải tạo tầng đất canh tác và tạo điều kiện cho thực vật hất thụ nước. Thỉnh thoảng, cần trung hòa pH bằng cách bón vôi, phân tích nông hoá các vùng đất sẽ cho phép thẩm định sự điều chỉnh cần thiết độ pH. Sản lượng sinh khối có thể được đánh giá ở 7 tấn vật chất khô/acre/năm đối với những cây tăng trưởng nhanh. Số lượng nitơ tích tụ trong mô thực vật điển hình là 0,5 – 1,0%, vì thế, sự hấp thụ Nitrogen có thể được tính toán. Phương pháp tỷ lượng hóa được ứng dụng có hiệu quả đối với các mô thân gỗ và mô lá thực vật để đánh giá nhu cầu hấp thụ chất dinh dưỡng thiết yếu. Trong một số trường hợp, việc cung cấp các hóa chất là một phần của quá trình thiết kế toàn bộ hệ thống phytoremediation. Đối với phương pháp phytostabilization, cần thiết để kim loại kết chặt với hạt đất, vì thế chúng không bị thực vật hấp thụ hoặc rửa trôi. Đá phosphate hoặc phân bón phosphate có ảnh hưởng đến quá trình kết dính (có định) chì và kẽm. Chúng có thể được bón thêm vào các mương rãnh hoặc hố đào trong đất trước khi trồng cây. Đối với phương pháp phytoextraction, lại có một tác động ngược lại là: kim loại phải được chuyển hóa thành những dưỡng chất để thực vật có thể hấp thụ được. Trong trường hợp này, chelates như là EDTA (0,5 – 10 mg EDTA/ kg đất) có thể được thêm vào đất khi tưới tiêu để đảm bảo quá trình hấp thụ và nồng độ của thực vật từ đất vào sinh khối. 1.2.3 Những hạn chế của phytoremediation: Khó xử lý những chất gây ô nhiểm ở độ sâu > 3mét, Có thể hấp phụ CGON vào lá và sẽ phóng thích khi lá rụng, không có khả năng làm sạch dưới mức ảnh hưỡng một cách chắc chắn trong thời gian ngắn, khó thành lập lớp phủ thực vật do đất có độc tính và khả năng di chuyển của các chất gây ô nhiểm ra khỏi những nơi bị ô nhiểm bởi dòng chảy trong những lổ rổng lớn hoặc bởi sự kết chặt dung dịch do thực vật tiết ra . Những hạn chế trên đôi khi không cho phép CGON rời khỏi vị trí, ngay cả khi lớp phủ thực vật hạn chế xói mòn hoặc mạng thoát thuỷ. Phytoremediation có hiệu lực lớn nhất đối với khi xử lý chất gây ô nhiểm ở những đất tầng mặt (lớp đất mỏng) ở đây CGON có thể được xử lý trong đới rễ bằng sự hấp thu của của rễ. Ơ những địa điểm mà chất gây ô nhiễm phân bố ở sâu và chất lỏng không không hòa tan (nonaqueous phase liquids - NAPL) thì không áp dụng tốt được. Mặc dù vậy những nước ngầm hoặc nước ở ao sâu cũng thể bơm để tưới lên vùng có trồng thực vật xử lý. Sự suy thoái chất hữu cơ có thể bị giới hạn bởi khối lượng, tức là sự hấp phụ và vận chuyển của các chất hóa học từ các hạt đất vào pha dung dịch đất theo từng bước nhất định . Do đó, phytoremediation có thể đòi hỏi thời gian dài hơn mới có thể đạt được mức làm sạch tiêu chuẩn, hơn nửa, chi phí sẽ cao hơn so với phương thức exsitu, đặc biệt là đối với các chất gây ô nhiễm ghét nước nó thường bị kết chặt với hạt đất. Trong nhiều trường hợp, phytoremediation có thể thực hiện như là bước cuối cùng (bước làm đẹp, “polishing step” ) để kết thúc những địa điểm sau khi những kỹ thuật khác đã được tiến hành để xử lý . Vào mùa mưa việc điều hành công tác xử lý theo phương thức phyto có thể gặp một số trở ngại như : khi thực vật rụng lá, sự ngừng hấp phụ và chuyển hóa và sự thoát hơi nước trong đất qua bộ lá không mạnh. Mô hình toán về sự vận chuyển nước và chất gây ô nhiểm được đề nghị, để chắc rằng sự di chuyển chất gây ô nhiểm hoặc sự rửa trôi vào nước ngầm suốt trong mùa ngủ của thực vật không loại trừ sự lựa chọn phytoremediation. Các công trình đã nghiên cứu liên quan đến đề tài: 1.3.1 Đặc điểm của thực vật dùng để loại bỏ kim loại nặng trong đất: Đánh giá khả năng tích lũy kim loại nặng nói chung và chì (pb) nói riêng ở một số thực vật mọc trên bùn thải cống rãnh tại thành phố Hồ Chí Minh đã được rất nhiều nhà môi trường nghiên cứu và đánh giá với nhiều công trình nghiên cứu khác nhau, nhưng phần lớn lựa chọn một số loài thực vật được đánh giá có khả năng tích lũy kim loại nặng cao như: Latana, cỏ Mần Trầu, cỏ Vertiver,…để làm các kiểm chứng. Trong đề tài này cũng đã tham khảo để đánh giá so sánh về khả năng tích lũy chì (pb) ở một số thực vật mọc trên bùn thải cống rãnh đô thị tại thành phố Hồ Chí Minh Theo tác giả: (Võ Văn Minh, Võ Châu Tấn – trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng “công nghệ xử lý Kim Loại Nặng trong đất bằng thực vật – hướng tiếp cận và triển vọng”: Thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các ion kim loại trong môi trường. Hầu hết, các loài thực vật rất nhạy cảm với sự có mặt của các ion kim loại, thậm chí ở nồng độ rất thấp. Tuy nhiên, vẫn có một số loài thực vật không chỉ có khả năng sống được trong môi trường bị ô nhiễm bởi các kim loại độc hại mà còn có khả năng hấp thụ và tích tụ các kim loại này trong các bộ phận khác nhau của chúng. Trong thực tế, công nghệ xử lý ô nhiễm bằng thực vật đòi hỏi phải đáp ứng một số điều kiện cơ bản như dễ trồng, có khả năng vận chuyển các chất ô nhiễm từ đất lên thân nhanh, chống chịu được với nồng độ các chất ô nhiễm cao và cho sinh khối nhanh. Tuy nhiên, hầu hết các loài thực vật có khả năng tích luỹ KLN cao là những loài phát triển chậm và có sinh khối thấp, trong khi các thực vật cho sinh khối nhanh thường rất nhạy cảm với môi trường có nồng độ kim loại cao. Xử lý KLN trong đất bằng thực vật có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau phụ thuộc vào từng cơ chế loại bỏ các KLN như: - Phương pháp làm giảm nồng độ kim loại trong đất bằng cách trồng các loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại cao trong thân. Các loài thực vật này phải kết hợp được 2 yếu tố là có thể tích luỹ kim loại trong thân và cho sinh khối cao. Có rất nhiều loài đáp ứng được điều kiện thứ nhất, nhưng không đáp ứng được điều kiện thứ hai. Vì vậy, các loài có khả năng tích luỹ thấp nhưng cho sinh khối cao cũng rất cần thiết. Khi thu hoạch các loài thực vật này thì các chất ô nhiễm cũng được loại bỏ ra khỏi đất và các kim loại quý hiếm như Ni, Tl, Au,... có thể được chiết tách ra khỏi cây. - Phương pháp sử dụng thực vật để cố định kim loại trong đất hoặc bùn bởi sự hấp thụ của rễ hoặc kết tủa trong vùng rễ. Quá trình này làm giảm khả năng linh động của kim loại, ngăn chặn ô nhiễm nước ngầm và làm giảm hàm lượng kim loại khuếch tán vào trong các chuỗi thức ăn. Bảng 1.2. Một số loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao Tên loài Nồng độ kim loại tích luỹ trong thân (mg/g trọng lượng khô) Tác giả và năm công bố Arabidopsis halleri (Cardaminopsis halleri) 13.600 Zn Ernst, 1968 Thlaspi caerulescens 10.300 Zn Ernst, 1982 Thlaspi caerulescens 12.000 Cd Mádico et al, 1992 Thlaspi rotundifolium 8.200 Pb Reeves & Brooks, 1983 Minuartia verna 11.000 Pb Ernst, 1974 Thlaspi geosingense 12.000 Ni Reeves & Brooks, 1983 Alyssum bertholonii 13.400 Ni Brooks & Radford, 1978 Alyssum pintodasilvae 9.000 Ni Brooks & Radford, 1978 Berkheya codii 11.600 Ni Brooks, 1998 Psychotria douarrei 47.500 Ni Baker et al., 1985 Miconia lutescens 6.800 Al Bech et al., 1997 Melastoma malabathricum 10.000 Al Watanabe et al., 1998 Bảng 1.3. Một số loài thực vật cho sinh khối nhanh có thể sử dụng để xử lý kim loại nặng trong đất Tên loài Khả năng xử lý Tác giả và năm công bố Salix KLN trong đất, nước Greger và Landberg, 1999 Populus Ni trong đất, nước và nước ngầm Punshon và Adriano, 2003 Brassica napus, B. Juncea, B. nigra Chất phóng xạ, KLN, Se trong đất Brown, 1996 và Banuelos et al, 1997 Cannabis sativa Chất phóng xạ, Cd trong đất Ostwald, 2000 Helianthus Pb, Cd trong đất EPA, 2000 và Elkatib et al., 2001 Typha sp. Mn, Cu, Se trong nước thải mỏ khoáng sản Horne, 2000 Phragmites australis KLN trong chất thải mỏ khoáng sản Massacci et al., 2001 Glyceria fluitans KLN trong chất thải mỏ khoáng sản MacCabe và Otte, 2000 Lemna minor KLN trong nước Zayed et al., 1998 Có ít nhất 400 loài phân bố trong 45 họ thực vật được biết là có khả năng hấp thụ kim loại. Các loài này là các loài thực vật thân thảo hoặc thân gỗ, có khả năng tích luỹ và không có biểu hiện về mặt hình thái khi nồng độ kim loại trong thân cao hơn hàng trăm lần so với các loài bình thường khác. Các loài thực vật này thích nghi một cách đặc biệt với các điều kiện môi trường và khả năng tích luỹ hàm lượng kim loại cao 1.3.2 Một số loại thực vật đã được nghiên cứu để đánh giá khả năng tích lũy Kim Loại Nặng trong đất cũng như trong bùn thải: 1.3.2.1. Lantana camara: (loài thơm ổi): LANTANA CAMARA hay còn gọi là bông ổi là loài cây nhỏ, nhiều cành ngang, có lông và gai ngắn quặp về phía dưới. Lá hình bầu dục, nhọn, mặt lá xù xì, mép lá có răng cưa; mặt trên có lông ngắn cứng, mặt dưới lông mềm hơn; phiến lá dài 3-9cm, rộng 3-6cm; cuống lá ngắn, phía trên cuống có dìa. Hoa không cuống, nhiều giống màu trắng, vàng, vàng cam, tím hay đỏ mọc thành bông dạng hình cầu; hoa có lá bắc hình mũi giáo. Đài hình chuông, có hai môi. Tràng hình ống có bốn thùy không đều. Quả hình cầu, màu đỏ nằm trong lá đài, chứa hai hạch cứng, xù xì. Cây bông ổi phát tán bằng hạt giống nhờ các loại chim mang đi và một khi đến một khu vực nào đó, chúng dễ mọc và phát triển rất nhanh chóng. Trâm ổi có thể sinh sôi đến mức mà người ta khó diệt được hoàn toàn. Với mục đích thí nghiệm xác định ngưỡng và cơ quan hấp thu Pb của cây Lantana, tác giả chọn những cây từ phương pháp giâm cành, có độ tăng trưởng đồng đều để làm thí nghiệm. Đất và nước tưới được phân tích hàm lượng Pb tự nhiên để đảm bảo môi trường thí nghiệm ban đầu không có Pb . Sau 4 tuần trồng, các cây được xử lý đồng loạt với acetate Pb, chia thành 3 lô: - Lô 1: xử lý 1 lần với Pb có nồng độ khác nhau, bao gồm 6 nghiệm thức: đối chứng không có Pb,1 x 103ppm , 2 x 103 ppm, 4 x 103 ppm, 10 x 103 ppm và 20 x 103 ppm . Mỗi nghiệm thức có 5 cây, 3 lần lặp lại . - Lô 2: xử lý nhiều lần với Pb có nồng độ thấp nhưng tích lũy cao dần: cây được xử lý cứ 2 tuần 1 lần, mỗi lần 1x103 ppm Pb, 5 cây được lặp lại 3 lần. Tất cả các cây được tưới 100ml nước mỗi ngày trong suốt thí nghiệm để tránh rửa trôi Pb ra ngoài chậu.Trong quá trình thí nghiệm, chiều cao và số cành cấp 1 và cấp 2 đều được đo và đếm, 15 ngày một lần. Cuối thí nghiệm, các cơ quan của cây gồm lá, cành, rễ được xác định trọng lượng tươi và khô bằng cách sấy ở 80°C. Sau khi kết thúc mỗi thí nghiệm, các mẫu lá, nhánh, rễ của tất cả các cây trong cùng một nghiệm thức được thu và sấy khô ở 80°C, sau đó được nghiền, trộn đều và phân tích hàm lượng Pb bằng ICP (Varian Liberty series 2 Plasma, 1996). Tất cả các số liệu đo đếm đều được tính xác xuất thống kê, từ số liệu của 3 lần lặp lại, độ lệch chuẩn ở mức p<0.05. Kết quả của thí nghiệm cho thấy khả năng hấp thụ Pb của cây Thơm ổi như sau: - Các cây ở các nghiệm thức đối chứng và xử lý đến 4x103ppm Pb có sinh trưởng bình thường.Như vậy, cây Lantana chịu đựng được mức độ ô nhiễm đến 4x103 ppm Pb . - Riêng các cây ở 2 nghiệm thức 10x103 ppm và 20x103 ppm, cây đã chết sau 6 ngày thí nghiệm. Tuy nhiên, có 2 cây Lantana, một ở nghiệm thức 10x103 ppm và một ở 20x103 ppm vẫn sinh trưởng bình thường. Đây là 2 cây đặc biệt, chúng đã được tiếp tục giâm cành cho những nghiên cứu tiếp theo. - Hàm lượng Pb được hấp thụ nhiều nhất ở rễ, kế đến là cành và sau đó là lá. Khả năng hấp thụ Pb tính trên trọng lượng khô đạt trên 1%. Bảng 1.4: .Tình trạng cây Lantana sau khi xử lý và mức độ hấp thu Pb của lá và rễ các nghiệm thức sau 24h xử lý ở các nồng độ Pb khác nhau. Thời gian sau xử lý Đối chứng T1 1x103ppm T2 2x103ppm T3 4x103ppm T4 10x10ppm T5 20x103ppm Tình trạng Bt Bt Bt Bt Bt Bt Hàm lượng Pb trong lá 0,8 1,9ns 5,3ns 4,0ns 6,1ns 9257* Hàm lượng Pb trong cành 1,9 2,2ns 6,1ns 52,4ns 375* 5679* Hàm lượng Pb trong rễ 1,1 506* 1037* 5252* 9257* 33337* NS: khác biệt không đáng kể so với đối chứng; * khác biệt đáng kể so với đối chứng. 1.3.2.2 . Loại bỏ ô nhiễm đất bằng cỏ Mần Trầu (Chầu): Cây Cỏ Mần Trầu(Chầu) là Loài Eleusine indica (L.) Gaertn. Ngành Ngọc Lan (Magnoliophyta) » Lớp Hành (Liliopsida) » Phân Lớp Thài Lài (Commelinidae) » Bộ Lúa (Poales) » Họ Lúa(Poaceae) » Chi Eleusine Gaertn Dạng sống cỏ, mọc thành bụi cao 50-70 cm, thân đứng, màu xanh nhạt, nhẵn bóng, dài 7-11 cm, chia nhiều đốt, tiết diện bầu dục. Lá đơn, mọc cách; phiến lá hình dải thuôn nhỏ dần ở ngọn, đầu nhọn, dài 20-25 cm, rộng 5-6 cm, mặt trên ráp có lông cứng rất ngắn, mặt dưới nhẵn màu xanh đậm hơn mặt trên; mép nguyên có lông trắng dài ít dần ở phần ngọn lá. Gân lá song song, gân chính nổi rõ ở mặt dưới, có lông ở hai mặt. Bẹ lá mảnh, bóng, mặt ngoài màu xanh nhạt, mặt trong màu trắng xanh, dài 6-14 cm, lưỡi nhỏ là một lằn lông. Rễ chùm, màu trắng hay vàng nhạt. Eleusine indica (L.) có 2 loài ở Việt Nam. Cây ưa ẩm, ưa sáng, có thể hơi chịu bóng, mọc thành đám. Mùa hoa quả: tháng 5-7. Cỏ Mần Trầu ngoài tác dụng chữa bệnh nó còn có khả năng loại bỏ ô nhiễm đất, nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu và đưa ra kết quả rất khả quan về cỏ Mần Trầu. Viện công nghệ Môi Trường (Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam) cho thấy, các vùng đất trước đây bị ô nhiễm do từng khai thác và chế biến quặng có thể được hồi phục sau 2-3 năm trồng các loại cây như cải xanh, dương xỉ, cỏ vetiver hay mần trầu… Trong Bùi thị Kim Anh và Đặng Đình Kim , hàm lượng hấp phụ chì của cây mần chầu theo bảng sau: Đất Thân lá rễ BF( Tích lũy sinh học – trung bình 3 mẫu) (Pb.ppm) (Pb.ppm) (Pb.ppm) 0.15 4337.2 664.4 4638.2 1.3.2.3 Cỏ Vetiver: ♣ Giới thiệu về cỏ Vetiver: Cỏ Vetiver – tên khoa học là Vetiverria zizanioides (Linn) Nash, thuộc họ Graminae (Poaceae), tông Andropogoneae. Vetiverria theo tiếng Tamil có nghĩa “rễ được đào lên”, zizanioides là “bên bờ sông”, do nhà phân loại học người Thụy Điển Carolus Linnaeus đặt năm 1771. Chi Vetiver gồm 11 loài phân bố rộng rãi như Châu Á, Châu Phi, bán đảo Đông Dương và Châu Úc. Cỏ giống như bụi sả, mọc thẳng đứng, các cây xếp sát vào nhau tạo thành khóm dày đặc, vững chắc. Chồi ngọn: Nằm sâu dưới lớp đất mặt, chúng là điểm rút thân rễ. Thân, lá: Thẳng đứng, cao khoảng 0,5 – 1,5m, đặc biệt có thể lên đến 2 – 3m. Lá có phiến cứng, có răng cưa, hình dáng lá dài và hẹp; có ít khí khổng. Thân khỏe, cứng, hóa mộc. Dọc thân có lớp bọc như vỏ bao lá giúp cây tồn tại được trong điều kiện môi trường bất lợi như khô hạn, dịch bệnh, thuốc trừ sâu,… Hoa: Lưỡng tính, có màu nâu tím, tím xanh. Hoa thường bất thụ. Rễ: Xốp, dày đặc, chắc; mọc nhanh, mạnh, nhiều, ăn rất sâu xuống đất 3 – 5m. Chính nhờ bộ rễ này mà cỏ ngăn được xói mòn (cho nước qua nhưng giữ lại các vật chất), tồn tại qua thời kỳ hạn hán. Vetiver thuộc nhóm thực vật C4, sử dụng CO2 hiệu quả hơn theo con đường quang hợp bình thường, chúng sử dụng rất ít nước. Do đó cỏ có khả năng chịu điều kiện khắc nghiệt của môi trường tốt hơn các thực vật khác.Cỏ Vetiver có thể sống được trong môi trường ánh sáng đầy và bóng râm. Theo Võ Văn Minh và nhóm nghiên cứu của Đại học Đà Nẵng khi xử lý Pb trong đất đã chọn Vetiver làm đối tượng nghiên cứu. ♣ Phương pháp nghiên cứu của công trình này như sau: • Bố trí thí nghiệm: - Môi trường đất được chọn thí nghiệm là đất cát pha, có thành phần lý hóa sau: N, P và K tổng số có nồng độ lần lượt là: 0,062%; 0,043%; 0,51%; pH 4,57; Pb: 0,25ppm. Đây là loại đất chua và nghèo dinh dưỡng - Cho 70 kg đất tươi vào mỗi chậu nhựa thí nghiệm (chiều cao 20cm, đường kính miệng 27cm, đáy 20cm). - Chọn những cây cỏ có thời gian sinh trưởng như nhau, khỏe mạnh, rửa sạch và cắt ngắn để lại phần thân dài 35cm và phần rễ 5cm. Trồng 5 tép cỏ vào mỗi chậu và ổn định trong 30 ngày. - Bổ sung Pb vào đất dưới dạng dung dịch PbCl2 để được các nồng độ Pb trong đất tương ứng là 500, 750, 1000, 1500ppm và đối chứng không bổ sung Pb. Mỗi công thức được lặp lại 3 lần. • Phương pháp phân tích: Sau 30, 50 và 70 ngày tiến hành xác định các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển; hàm lượng Pb tích lũy trong cỏ và hàm lượng Pb còn lại trong các chậu thí nghiệm. - Xác định chiều cao thân, chiều dài rễ, trọng lượng khô, khả năng phân nhánh theo phương pháp cân, đo. - Xác định Nts theo phương pháp Kjeldahl; Pts theo phương pháp so màu; Kts theo phương pháp quang kế ngọn lửa; Pb theo phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ASS; pH đo trực tiếp trên máy pH meter 710A, Inolab.[1] Kết quả thí nghiệm của công trình này cho thấy: Khả năng sinh trưởng và phát triển của cỏ vetiver dưới ảnh hưởng của các nồng độ Pb trong đất: Sau 70 ngày xử lý Pb, ở các nồng độ Pb từ 500 - 1500ppm cỏ vetiver vẫn có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt, thể hiện qua phát triển chiều cao đạt từ 112,7 – 145,7cm, đối chứng 107,3cm; khả năng phân nhánh đạt từ 18,3 – 24,0 nhánh/chậu, đối chứng 24,0nhánh/chậu; trọng lượng khô của cây đạt 52,6-68,1g/chậu, đối chứng 55,2g/chậu; chiều dài rễ đạt từ 55,0 – 62,7cm, đối chứng 61cm. Tuy nhiên, qua phân tích ANOVA cho thấy các chỉ tiêu sinh lý ở tất cả các công thức xử lý không có sự sai khác đáng kể với mức ý nghĩa a=0,05. Điều này chứng tỏ, ở nồng chì trong đất từ 500 – 1500 ppm chưa có dấu hiệu ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng, phát triển của cỏ vetiver. Hàm lượng Pb tích luỹ trong các bộ phận của cỏ vetiver dưới ảnh hưởng của các nồng độ Pb trong đất: Khả năng tích lũy Pb trong các bộ phận của cỏ vetiver sau 70 ngày xử lý Pb được trình bày ở bảng 1. Kết quả cho thấy, ở tất cả các nồng độ chì trong đất từ 500-1500ppm, hàm lượng Pb tích lũy trong rễ cao hơn trong thân và lá. Nồng độ Pb trong đất 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 dao động từ 16,23ppm (tương ứng với nồng độ chì trong đất là 500ppm) đến 54,33ppm (tương ứng với nồng độ Pb trong đất là 1500ppm). Hàm lượng Pb tích lũy trong rễ dao động từ 29,46ppm (tương ứng với nồng độ chì trong đất là 500ppm) đến 68,44ppm (tương ứng với nồng độ Pb trong đất là 1500ppm). Trên cơ sở thí nghiệm tập thể tác giả đưa ra kết luận: - Cỏ vetiver vẫn có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt ở các nồng độ Pb trong đất từ 500 - 1500ppm. - Hàm lượng Pb tích lũy trong rễ cao hơn trong thân và lá; Nồng độ Pb trong đất 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 đạt 54,33ppm; trong rễ cao nhất đạt 68,44ppm. - Ở tất cả các nồng độ xử lý, hàm lượng Pb trong đất giảm khá nhanh theo thời gian; Sau 70 ngày xử lý, hàm lượng Pb trong đất chỉ còn từ 27,74-42,25% so với ban đầu. - Có thể sử dụng cỏ vetiver để phục hồi có hiệu quả các các vùng đất bị ô nhiễm Pb vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nội dung nghiên cứu: Xác định các chỉ tiêu trong bùn thải như: độ ẩm, pH, tổng muối tan (EC), độ mùn (OM, chì (Pb) trong bùn thải nhằm để biết được đặc điểm và khả năng thích nghi của thực vật sống trên bùn thải. Tiến hành phân tích đánh giá khả năng tích lũy chì (Pb) trong thực vật nhằm để tìm hiểu rõ thực vật nào có thể hút được chì, từ đó đưa ra phương pháp cải tạo đất bị ô nhiễm bằng thực vật và lựa chọn loài nào là đạt hiệu quả và ít tốn kém nhất. So sánh khả năng hút chì (Pb) của các thực vật được tiến hành trong bài với các thực vật đã được các tác giả khác đánh giá 2.2. Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp điều tra: Với mục đích đánh giá khả năng tích lũy chì ở một số thực vật mọc trên bùn thải cống rãnh TPHCM, tôi đã tiến hành khảo sát một số kênh ở TPHCM có khả năng bị ô nhiễm bùn thải cống rãnh của các nhà máy thải trực tiếp ra các kênh, đồng thời cũng đã đi khảo sát thực tế bãi bùn của TPHCM ở Rạch Lá – Cần Giờ 2.2.2 Phương pháp khảo sát thực địa: Đi khảo sát thực tế, lấy mẫu đất, mẫu thực vật, phân tích một số chỉ tiêu Phương pháp phân tích lý hóa đất: pH: lắc 1h, đo bằng pH – metet EC: lắc 1h , đo bằng EC – meter OM: phương pháp Tiurin Chì (pb): tro hóa, phá mẫu bằng HNO3 1N và đo bằng máy ICP. ♣ Khối lượng công việc và dữ liệu đầu vào được thực hiện như sau: Số lượng mẫu đất: 5 mẫu Số lượng mẫu thực vật: 5 mẫu Và một số hình ảnh được chụp và lưu lại SƠ ĐỒ 2.1: CÁC ĐIỂM KHẢO SÁT Điểm 2 Điểm 5 Điểm 1 Điểm 8 Điểm 7 Điểm 6 Điểm 4 Bãi thải bùn công rãnh TP. HCM (Rạch lá, Cần Giờ) 2.3. Phương pháp tiến hành phân tích: 2.3.1. Xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy: Sấy cốc khô, bỏ vào bình hút ẩm đợi nguội rồi cân được trọng lượng W1 gam Cân 20 (g) đất đã hong khô trong không khí cho vào cốc sứ nói trên rồi cân chính xác được trọng lượng W2 (gam) Bỏ vào tủ sấy 105oC trong 6 – 8 giờ Chuyển vào bình hút ẩm để 20 phút cho nguội rồi mang đi cân được trọng lượng W3 + Độ ẩm tuyệt đối (%) : W2 –W3W3-W1 x100 + Độ ẩm tương đối (%): W2 –W3W2-W1 x100 Hệ số K: K= 100 100-A hoặc 100100-B (A là trị số của độ ẩm tương đối đất) (B là tri số của độ ẩm tuyệt đối đất) 2.3.2. Xác định pH của đất bằng máy đo: Cân 5 (g) đất đã qua rây 1mm cho vào bình erlen 100ml Thêm 25 ml nước cất vào bình erlen Lắc 1 giờ Đo pH bằng máy đo pH 2.3.3. Xác định EC của đất bằng máy đo: Cân 20 g đất đã qua rây 1mm cho vào bình erlen, thêm 100ml nước cất Dùng máy lắc 1 giờ Dùng máy để đo EC 2.3.4. Xác định lượng mùn trong đất bằng phương pháp TIURIN: Cân 0,2 (g) đất đã qua rây 0,25mm cho vào bình tam giác 100ml Dùng buret cho từ từ đúng 10ml K2Cr2O7 0,4N vào bình, lắc nhẹ bình tránh để đất bám lên thành bình. Đun trên bếp cách cát cho dung dịch sôi ở nhiệt độ 180oC trong 5 phút Lấy ra để nguội và tráng thành bình bằng nước cất để rửa đicromat bám vào, sau đó nhỏ 5 giọt chỉ thị axit phenylanthanilic 0,2% và chuẩn độ bằng dung dịch muối Morh 0,1N đến khi dung dịch chuyển từ màu tím mận sang màu xanh lá cây Đồng thời làm một thí nghiệm trắng tương tự: cho 10ml K2Cr2O7 0,4N vào bình tam giác và nhỏ 5 giọt chỉ thị axit phenylanthanilic 0,2% sau đó chuẩn độ bằng dung dịch muối Morh 0,1N đến khi dung dịch chuyển từ màu tím mận sang màu xanh lá cây Chất hữu cơ của đất, dưới tác dụng của nhiệt độ, bị dung dịch K2Cr2O7 + H2SO4 (1:1) oxi hóa: 3C + 2 K2Cr2O7 + 8H2SO4 → 3CO2 + 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 8 H2O Lượng K2Cr2O7 dư được dung dịch muối Morh có tính khử (FeSO4.(NH4)2SO4.6H2O) để chuẩn K2Cr2O7 + 6 FeSO4 + 7 H2O → Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7 H2O Công thức tính toán: Chất hữu cơ (%): Vo-V.N.0,003.1,724.100a Vo: số ml muối Morh dùng chuẩn độ thí nghiệm trắng V : số ml muối Morh dùng chuẩn độ mẫu N: nồng độ đương lượng của dung dịch muối Morh a: lượng mẫu đất lấy phân tích (g) Xác định lượng chì (pb) có trong đất và trong thực vật: xác định lượng chì có trong đất: - Cân 5g bùn khô đã qua rây 0,25 mm cho vào bình tam giác - Cho 50ml hỗn hợp (HCl : HNO3 = 3:1) vào bình tam giác nói trên - Để nguội dung dịch sau đó lọc qua giấy lọc và cô lại khoảng 20ml, lọc lại một lần nữa, rồi pha loãng dung dịch bằng bình định mức 100 ml 2.3.5.2 Xác định chì có trong thực vật (thân, lá, rễ): - Cân 1g mô thực vật khô và đã nghiền nhỏ cho vào đĩa sứ đặt vào lò nung và tro hóa ở 500oC trong 4 giờ - Làm nguội và hòa tan tro trong 50ml HCL 20%, đun dung dịch trên bếp cách cát để bay hết HCL dư và đồng thời hòa tan hết tro - Để nguội và lọc dung dịch qua giấy lọc, sau đó pha loãng dung dịch bằng bình định mức 50 ml - Phân tích bằng máy ICP CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Chì (Pb) là nguyên tố kim loại nặng có khả năng linh động kém, khối lượng M= 207.19; tỷ trọng d= 11.37 g/cm3; Nóng chảy ở nhiệt độ 327.50C và Sôi ở nhiệt độ 17440C. có thời gian bán hủy trong đất từ 800 – 6000 năm. Trong tự nhiên chì có nhiều dưới dạng PbS và bị chuyển hóa thành PbSO4 do quá trình phong hóa. Pb2+ sau khi được giải phóng sẽ tham gia vào nhiều quá trình khác nhau trong đất như bị hấp thụ bởi các khoáng sét, chất hữu cơ hoặc oxit kim loại. Hoặc bị cố định trở lại dưới dạng các hợp chất Pb(OH)2, PbCO3, PbS, PbO, Pb3(PO4)3OH. Chì bị hấp thụ trao đổi chỉ chiếm tỉ lệ nhỏ (< 5%) hàm lượng chì có trong đất. Các chất hữu cơ có vai trò lớn trong việc tích lũy Pb trong đất do hình thành các phức hệ với chì. Đồng thời chúng cũng làm tăng tính linh động của chì khi các chất hữu cơ này có tính linh động cao Chì cũng có khả năng kết hợp với các chất hữu cơ hình thành các chất bay hơi như (CH3)4Pb. Trong đất chì có tính độc cao, nó hạn chế các hoạt động của các vi sinh vật và tồn tại khá bền vững dưới dạng các phức hệ với chất hữu cơ. Để xác định Pb dễ tiêu trong đất có thể sử dụng nhiều chất chiết rút khác nhau như HCl 1M, HNO3 1M, NH4PAc 1M, CaCl2 0,05M, EDTA 0,02M Pb2+ trong đất có khả năng thay thế ion K+ trong các phức hệ hấp thụ có nguồn gốc hữu cơ hoặc khoáng sét. Khả năng hấp thu thì tăng dần theo thứ tự sau: montmorillonit < humic < kaolinit < allophan < oxit sắt. Khả năng hấp phụ pH tăng dần đến pH mà tại đó hình thành kết tủa Pb(OH)2 3.1 Khảo sát thực tế: 3.1.1. Hệ thống kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè: Kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè chảy trên vùng trũng thấp của khối đất xám phát triển trên phù sa cổ, sa cấu là đất pha sét. Đây là hệ thống thoát nước chính tự nhiên cho nhiều lưu vực thuộc các quận nội thành Thành Phố Hồ Chí Minh (Tân Bình, Gò Vấp, Phú Nhuận, Bình Thạnh, Quận 10, Quận 3 và Quận 1) đổ ra sông Sài Gòn. Hệ thống này có lưu vực gần 3000 ha, chiều dài dòng chính của kênh là 9.470m, các chi lưu có chiều dài tổng cộng 8716m. Dọc theo kênh có 52 cửa xả. Ngoài tuyến kênh chính, hệ thống kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè còn có các rạch nhánh: Rạch Văn Thánh: dài 2200m, nằm trên địa bàn quân Bình Thạnh, trước đây có khả năng lưu thông thủy, nay đã bị bồi lấp nhiều, mất dần khả năng lưu thông thủy và khả năng thoát nước. Rạch Cầu Sơn – Cầu Bông: dài 3950m, cũng nằm trên địa bàn quận Bình Thạnh và ăn thông với rạch Văn Thánh, tuyến rạch này hiện nay cũng bị bồi lấp nhiều, hiện đang có dự án nạo vét, cải tạo lại. Rạch Bùi Hữu Nghĩa: là một tuyến rạch nhỏ dọc theo đường Bùi Hữu Nghĩa, thuộc địa bàn quận Bình Thạnh, hiện không còn khả năng thoát nước vì đã bị nhà dân xây cất bít kín Rạch Phan Văn Hân: nằm trên địa bàn quận Bình Thạnh, nay đã bị lấp gần kín, hiện đang có dự án cải tạo thành cống kín Rạch Ông Tiêu: thuộc khi quy hoạch Rạch Miễu, nơi tiếp giáp giữa 2 Quận Bình Thạnh và Phú Nhuận, hiện đang được cải tạo thành cống kín. Rạch Miếu Nổi: thuộc khu quy hoạch Miếu Nổi, thuộc địa bàn quận Phú Nhuận, hiện đang được cải tạo thành cống kín Rạch Bùng Binh: hiện đang được cải tạo thành cống kín Kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè được nạo vét cải tạo, lượng bùn nạo vét một phần được san lấp 2 bên bờ rạch, phần lớn được chuyển đi nơi khác. Khảo sát thực vật mọc trên bùn nạo vét trên bờ kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè trong đề tài này bao gồm: 4 điểm (Điểm 1, điểm 2, điêm 5 và điểm 8) (xem sơ đồ 2.1) Một số hình ảnh về bùn cống rãnh và thực vật mọc trên bùn cống rãnh ở bờ kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè: Hình 3.1: Bùn sau khi nào vét thải dọc theo bờ kênh Hình 3.2: Thực vật phát triển trên bùn thải 3.1.2. Hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm: Hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm nằm trong khu cận trung tâm của nội thành thành phố Hồ Chí Minh, tuyến kênh chính có chiều dài khoảng 7,6 km chạy từ hướng Đông Bắc xuống Tây Nam thành phố đi ngang qua các quận: Tân Bình, Quận 11, quận 6, quận 8 và kết thúc tại điểm nối với kênh Tàu Hủ. Hệ thống kênh Tân Hóa – Lò Gốm có các rạch nhánh: Rạch Đầm Sen: rộng 6 – 8m, dài 300m, nằm trên địa bàn quận 11. Rạch này nối với khu công viên Đầm Sen và có một nhánh là rạch Cầu Mé đảm nhận chức năng thoát nước cho khu vực Hàn Hải Nguyên – Minh Phụng – Lạc Long Quân. Rạch Cầu Mé đã lập dự án đầu tư cải tạo thành cống hộp, còn rạch Đầm Sen được giữ lại sau khi thực hiện các biện pháp làm sạch, chỉnh trang kết hợp với công viên Đầm Sen phục vụ nghỉ ngơi, giải trí Rạch Bến Trâu: rộng 4 – 8m, dài 1000m, là ranh giới hàng chính giữa 2 quận: Tân Bình và quận 6, đảm nhận chức năng tiêu thoát nước cho xí nghiệp thực phẩm Cầu Tre và khu vực dân cư, tiểu thủ công nghiệp lân cận. Rạch này đang được bồi lấp và ô nhiễm rất nặng Rạch Bà Lài: rộng khoảng 10m, dài 1.200m, thoát nước khu phía tây quận 6, nhiều đoạn bị san lấp, gây tình trạng ngập úng cục bộ do bị mất nguồn nước cần có sự nghiên cứu giải quyết gấp để phục vụ thoát nước và phù hợp với kế hoạch san lấp. Rạch Thúi: rộng 2m, dài 720m, thoát nước cho khu vực phường 19 quận Tân Bình, hiện không có khả năng thoát nước, gây ngập và ô nhiễm nặng nề cho lưu vực, đã lập dự án đầu tư cải tạo kênh thành cống kín Một phần kênh Hàng Bàng: từ đường Bình Tiên đến rạch Lò Gốm, rộng 1,5 – 2m, dài 300m, hiện không có khả năng thoát nước, gây ngập cho một phần khu vực quận 6, đã lập dự án đầu tư cải tạo thành cống kín Hình 3.3: Kênh Tân Hóa – Lò Gốm 3.1.3. Bãi bùn thải ở Huyện Cần Giờ: Hiện nay phần lớn các bờ kênh ở thành phố Hồ Chí Minh được xây dựng và đổ betong nên việc nạo vét bùn được hạn chế đổ dọc bờ kênh vì thế lượng bùn nạo vét đã số tập trung và đổ xuống bãi bùn ở Cần Giờ. “Theo Ban quản lý dự án đại lộ Đông Tây, UBND TP.HCM đã chấp thuận vị trí bãi đổ bùn có diện tích 30 ha tại ấp Bình Trường (xã Bình Khánh) và ấp An Đông, ấp Dôi Lân (xã An Thới Đông) thuộc huyện Cần Giờ dành để đổ khoảng 1,2 triệu m3 bùn nạo vét từ quá trình xây dựng hầm Thủ Thiêm và công trình liên quan đến dự án đại lộ đông tây. Trong khi đó, UBND TP.HCM cũng chấp thuận vị trí đổ khoảng 1,1 triệu m3 bùn nạo vét kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè thuộc dự án vệ sinh môi trường TP.HCM (cải tạo kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè giai đoạn 2) tại khu vực Rạch Lá (40ha) xã An Thới Đông và xã Tam Thôn Hiệp (8,5ha) thuộc huyện Cần Giờ.” 3.2 Cách thức lấy mẫu: Hình 3.4: Bãi bùn ở huyện Cần Giờ 3.2. cách thức lấy mẫu: • Bước 1: Chụp hình thực vật và cảnh quan xung quanh nơi lấy mẫu • Bước 2: Cắt sát mặt đất lấy mẫu thực vật bỏ vào bao nylong cột kín lại và ghi ký hiệu • Bước 3: Đào đất chứa rễ với kích thước (20cm x 20cm x20cm); độ sâu từ 0 - 20 (cm) và từ 20 – 50 (cm). Lọc bỏ sạn, mảnh hữu cơ sau đó bỏ vào bao nylong ghi kí hiệu • Bước 4: Phân tích một số chỉ tiêu Hóa đất: Độ pH, tổng muối tan, chất hữu cơ Kim loại: Chì (pb) trong đất, trong rễ và trong thân lá. Hình 3.5: Đi lấy mẫu 3.3. Phân loại thực vật: Có nhiều loài thực vật mọc trên vùng có bùn cống rãnh đô thị của TP. Hồ Chí Minh (trên bờ rạch Thị Nghè và Rạch Tân Hóa-Lò Gốm). Nhưng do kinh phí có hạn, chúng tôi chọn 2 loại thực vật được phát hiện khá phổ biến sau đây để tiến hành phân tích sự tích lũy chì trong đất, lá và rễ. 3.3.1 Cói bạc đầu nhiều lá ( tên thường gọi theo phân loại thực vật của Việt Nam [ ]) Giới : Thực vật Ngành : Magnoliophyta Lớp : Liliopsida Bộ : Cyperales Họ : Cyperaceae Chi : Kyllinga Tên Khoa học: Kyllinga polyphylla Willd. Ex Kunth, 1837Tên tiếng Việt: Cói bạc đầu nhiều láTên khác: Kyllinga aromatica Ridl. 1884. - Cyperus aromaticus (Ridl.) Mattf. & Kuk.1936 T Hình 3.6a. Cói bạc đầu nhiều lá Hình 3.6b. Cói bạc đầu nhiều lá trong đề tài 3.3.2. Cỏ Mần Chầu: Loài Eleusine indica (L.) Gaertn. (Cây Cỏ Mần Trầu) Ngành Ngọc Lan (Magnoliophyta) » Lớp Hành (Liliopsida) » Phân Lớp Thài Lài (Commelinidae) » Bộ Lúa (Poales) » Họ Lúa(Poaceae) » Chi: Eleusine Gaertn. Tên khác:  Cỏ vườn trầu, Màng trầu, Thanh tâm thảo, Cỏ chỉ tía, Ngưu cân thảo, Hang ma (Tày), Co nhả hút (Thái), Hìa xú xan (Dao), Cao day (Ba Na), Hất t’rớ lạy (K’Ho), R’day (H’Dong) Tên khoa học: Eleusine indica (L.) Gaertn. Họ: Lúa (Poaceae) Tên nước ngoài: Indian millet, Crowfoot grass, Dog’s tail grass, Crabgrass, Wiregrass (Anh), Éleusine d’inde (Pháp) 3.4 Cách thức phân tích mẫu: ♣ Sinh khối trên mặt đất: thực vật (thân, lá, hoa): Rửa sạch, nhặt lá khô để ráo nước rồi cắt nhỏ mang đi sấy sau đó cân và tro hóa ở nhiệt độ 450oC ♣ Sinh khối dưới mặt đất (Rễ): Rửa sạch cho vào cốc mang đi sấy rồi cân và tro hóa ở nhiệt độ 450oC ♣ Đất: trộn đều sau đó chia làm 4 phần Lấy một ít mang cân 20 (g) đem sấy làm độ ẩm Lấy một phần 4 phơi khô để phân tích các chỉ tiêu hóa đất. Một phần 4 còn lại để dự trữ khi cần phân tích thêm 3.5. Tiến hành phân tích: 3.5.1. Xác định độ ẩm đất và hệ số K: 3.51.1. Ý Nghĩa: Độ ẩm là lượng nước chứa trong đất tính theo tỷ lệ % so với trọng lượng đất khô tuyệt đối (độ ẩm tuyệt đối) hoặc so với trọng lượng đất còn ẩm (độ ẩm tương đối) 3.5.1.2. Kết quả: Bảng 3.1: kết quả tính độ ẩm của đất STT Kí hiệu Độ ẩm tuyệt đối (%) Độ ẩm tương đối(%) Hệ số K 1 Đ1 19,33 16,20 1,1933 2 Đ2 17,33 14,77 1,17326 3 Đ5 23,47 19,01 1,2347 4 BT1 35,48 26,19 1,35478 5 BT2 42,65 12,9 1,42651 Ghi chú: Mẫu Đ1: Điểm lấy mẫu số 1 trên bờ kênh Nhiêu Lộc-Thị Nghè. Mẫu Đ2: Điểm lấy mẫu số 2 trên bờ kênh Nhiêu Lộc-Thị Nghè Mẫu Đ5: Điểm lấy mẫu số 5 trên bờ kênh Nhiêu Lộc-Thị Nghè. Mẫu BT1: Điểm lấy mẫu tại Bãi thải Rạch lá-Cần Giờ. Mẫu BT2: Điểm lấy mẫu tại Bãi thải Rạch lá-Cần Giờ. 3.5.2 xác định độ pH của đất: 3.5.2.1. Ý nghĩa: Độ pH là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến tính lý hóa học và sinh học đất. Vì vậy ảnh hưởng đến tình trạng dinh dưỡng trong đất và sự sinh trưởng phát dục của cây. Đa số cây trồng thích sống ở đất trung tính hoặc ít chua Đất có phản ứng kiềm mạnh hoặc chua mạnh sẽ ảnh hưởng tới sự hoạt động của vi sinh vật, hạn chế sinh ra các chất dinh dưỡng dễ hòa tan. Ở đất kiềm các nguyên tố vi lượng như sắt, molipđen, mangan, kẽm chuyển thành dạng không tan trong nước, cây thiếu các nguyên tố đó thì sinh trưởng xấu và dễ bị bệnh. Ở đất chua, một mặt xuất hiện Al3+ độc cho cây, mặt khác lân kết hợp với sắt nhôm sinh ra các phốtphát, sắt, nhôm không tan trong nước làm cho hiệu lực của phân lân giảm 3.5.2.3. Kết quả: Bảng 3.2: Kết quả đo pH của đất STT Kí hiệu Độ sâu (cm) pHH20 1 Đ1 0 – 10 2,41 2 Đ2 0 – 10 2,45 3 Đ5 0 – 10 2,23 4 BT1 0 – 10 3,06 5 BT2 10 - 20 2,87 Nhận xét: Hầu hết mẫu bùn thải cống rãnh có phản ứng dung dịch đất rất chua. Kết quả phân tích pH H2O (1/5) mẫu đất khô có giá từ 2,23. đến 2,45 ở các điểm ở bờ kênh rạch, trong khi tại bãi thải có sự gia tăng pH ở tầng mặt (mẫu BT1), so với tầng bên dưới (mẫu BT2). Điều này chứng tỏ sự thuần thục của bùn thải tại bãi thải bắt đầu diễn ra tạo điều kiện cho thực vật phát triển. 3.5.3. Xác định tổng muối tan (EC): 3.5.3.1. Ý nghĩa: Trong đất mặn và chua có thể tồn tại nhiều dạng muối. Dựa vào độ hòa tan của chung có thể chia làm 3 nhóm: Nhóm dễ hòa tan có muối clorua (NaCl, MgCl2, CaCl2...) muối sunfat (Na2SO4.MgSO4), muối bicacbonat (NaHCO3.Ca(HCO3)2) các muối nitrat, nitrit… Nhóm tan trung bình như CaSO4.2H2O Nhóm khó tan như CaCO3, MgCO3,… Trong các đất không mặn tổng số muối tan chiếm tỷ lệ rất nhỏ. Ở các đất mặn tỉ lệ muối tan có thể có thể lên trên 0,2%. Muối Cl dễ tan hơn sunfat nên thường bị rửa trôi, do nguyên nhân nay mà phần lớn đất mặn và chua mặn ở nước ta có tỷ lệ sunfat cao hơn clo gấp bội Ảnh hưởng xấu của các muối tan hòa tan trên cây phụ thuộc loại cây và thời kỳ sinh trưởng. Nói chung, khi đất chứa 0,1% muối là bắt đầu bị hại. Từ 0,3 – 0,5% nhiều cây sinh trưởng kém và có cây bị chết. 3.5.3.2. Kết quả đo EC: Bảng 3.3: Kết quả đo EC STT Kí hiệu Độ sâu (cm) EC (1/5) (ms/cm) 1 Đ1 0 – 10 2,49 2 Đ2 0 – 10 1,57 3 Đ5 0 – 10 3,84 4 BT1 0 – 10 1,75 5 BT2 10 – 20 2,40 Nhận xét: Các kết quả khảo sát trước đây đều cho thấy độ mặn(thể hiện qua giá trị EC) của bùn đáy khá cao, nhất là tại TP.HCM, do nước chịu ảnh hưỡng mặn từ biển. Theo thời gian độ mặn của bùn thải giảm dần do thoát nước và pha loãng nhờ nước mưa, giá trị EC đo được tại các điểm lấy mẫu đều nhỏ hơn 4mS/cm. Độ mặn này phần lớn thực vật có thể mọc được. Biểu đồ 3.1: So sánh pH và EC ở các điểm khảo sát 3.5.4. Phân tích lượng mùn trong đất (OM) 3.5.4.1. Ý nghĩa: Mùn là nguồn cung cấp thức ăn cho cây. Mùn ảnh hưởng đến tính chất lý học, hóa học và sinh học đất. Nói chung mùn càng nhiều đất càng tốt nhưng cần lưu ý thêm một số điểm liên quan khi đánh giá mùn như chế độ canh tác (đất ải dù có tỷ lệ mùn thấp hơn vẫn có độ phì hiệu lực cao hơn đất trũng và đất lầy nhiều mùn. Đánh giá mùn trong đất đồi núi Việt Nam như sau: Dưới 1%: đất rất nghèo mùn 1% - 2%: đất hơi nghèo mùn 2% - 4%: đất có mùn trung bình 4% - 8%: đất giàu mùn Trên 8%: đất rất giàu mùn Trong môi trường đất, mùn trong đất có thể hấp phụ nhiều cation kim loại năng (Pb. Zn. Cu…), do đó, bùn cống rãnh có nhiều mùn có thể tích lũy nhiều kim loai nặng hơn bùn cống rãnh nghèo mùn. 3.5.4.2. Kết quả: Kí hiệu mẫu Mùn (%) Đ1 4,89 Đ2 4,47 Đ5 5,33 BT1 3,88 BT2 3,34 Bảng 3.4: Kết quả đo lượng mùn trong đất Nhận xét: Nhìn chung hàm lượng mùn trong bùn cống rãnh đô thị khá cao, kết quả phân tích cho thấy bùn thải trên các bờ kênh dao động từ 4,47 đến 5,33 %, trong khi bùn tại bãi thải thấp hơn (3,88%). Bảng 3.5: Tổng hợp các kết quả phân tích hóa đất STT Kí hiệu Độ sâu (cm) pHH2O (1:5) EC (1:5) mS/cm Độ ẩm tuyệt đối (%) Độ ẩm tương đối (%) OM (%) 1 Đ1 0 – 10 2,41 2,49 19,33 16,20 4,89 2 Đ2 0 – 10 2,45 1.57 17,33 14,77 4,47 3 Đ5 0 – 10 2,23 3,84 23,47 19,01 5,33 4 BT1 0 – 10 3,06 1.75 35,48 26,19 3,88 5 BT2 10 – 20 2,87 2,41 42,65 12,9 3,34 EC: tổng muối tan OM: lượng mùn có trong đất Nhận xét: Kết quả thí nghiệm cho thấy: Độ pH của đất rất thấp, mẫu đất Đ1, Đ2, Đ5lấy ở kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè, còn đất BT1, BT25 lấy ở bãi bùn Rạch Lá – Cần Giờ. So với mẫu đất ở bãi bùn Rạch Lá thì đất ở kênh Nhiêu Lộc có độ chua cao hơn, lý do kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè gần cửa sông nên nó có độ mặn cao, nên sẽ hiện diện nhiều loại muối sunfat khác nhau, kênh được nạo vét và bùn được đổ dọc trên các bờ kênh, phân tích mẫu đất khô, đất có pH thấp dẫn đến độ chua cao. Ở độ sâu khác nhau thì độ chua khác nhau, chẳng hạn như mẫu đất số 4 (BT1) và 5 (BT2) lấy cùng một địa điểm nhưng mẫu 4 (BT1) lấy ở độ sâu (0 – 10cm) lại có pH cao hơn so với mẫu 5 (BT2) có độ sâu (10 – 20cm). Dựa vào sổ tay điều tra phân loại và đánh giá đất (Tôn Thất Chiểu & nnk, HKH Đất V, NXB NN, 1999) cho thấy lượng mùn trong bùn thải có độ phì cao (>3%). Lượng mùn (OM) ở mỗi nơi khác nhau, cao nhất là mẫu đất Đ5 (5,33%) lấy ở kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè; Thấp nhất là mẫu đất BT2 (3,34%) lấy ở bãi bùn Rạch Lá – Cần Giờ. Hàm lượng mùn cao sẽ dễ dàng hấp phụ các cation kim loai… có trong đất, trong quá trình cây phát triển, rễ sẽ tiết ra một một lượng axit nhẹ có thể kết hợp được với các cation có trong đất giúp cây dễ dàng hút các cation trong đó có KLN nói chung và Pb nói riêng. Độ mặn của đất (EC) tương đối thấp chỉ ở mức hơi mặn (EC = 2 – 4 mS/cm), hoặc không mặn (EC<2 mS/cm) (Dựa vào sổ tay điều tra phân loại và đánh giá đất (Tôn Thất Chiểu & nnk, HKH Đất V, NXB NN, 1999) 3. 5.5. Kết quả phân tích Pb trong đất, thân và rễ thực vật: Trong quá trình đi khảo sát và lấy mẫu, có 5 mẫu thực vật được chọn về để nghiên cứu và tiến hành thí nghiệm. Nhưng do kinh phí có hạn chúng tôi chọn 2 loại thực vật mọc phổ biến trên đất bùn cống rãnh để tiến hành phân tích, đánh giá khả năng hút chì trong bùn thải cống rãnh. ♣ Kết quả tiến hành để chọn lọc mẫu: Bảng 3.6: Tỷ lệ % của mẫu khô trên mẫu tươi Mẫu cân tươi Tổng cân khô Tổng Tỷ lên phần % khô/tươi rễ (g) Thân (g) rễ (g) Thân (g) Mẫu 1 7,82 26,79 34,61 4,02 20,01 24,03 40,98% Mẩu 2 17,85 42,25 60,1 15,01 31,24 46,25 43,49% Mẩu 3 24,18 72,29 96,47 20,09 51,02 71,11 42,43% Mẩu 4 5,43 19,91 25,34 2,59 14,05 16,64 39,64% Mẩu 5 8,49 48 56,49 5,62 29,76 35,38 38,51% Bảng 3.7: Tỷ lệ rễ và thân của mẫu thực vật tươi Mẫu cân tươi Tổng % Rễ % thân rễ (g) Thân (g) Mẩu 1 7,82 26,79 34,61 23% 77 % Mẩu 2 17,85 42,25 60,1 30% 70% Mẩu 3 24,18 72,29 96,47 25% 75% Mẩu 4 5,43 19,91 25,34 21% 79% Mẩu 5 8,49 48 56,49 15% 85% Biểu đồ 3.2: Biểu diễn tỷ lệ rễ và thân của thực vật ở trạng thái tươi Mẫu cân khô Tổng % Rễ rễ (g) thân % thân Mẩu 1 4,02 20,01 24,03 17% 83% Mẩu 2 15,01 31,24 46,25 32% 68% Mẩu 3 20,09 51,02 71,11 28% 72% Mẩu 4 2,59 14,05 16,64 16% 84% Mẩu 5 5,62 29,76 35,38 16% 84% Bảng 3.8: Tỷ lệ rễ và thân của mẫu thực vật khô BBiểu đồ 3.3: Biểu diễn tỷ lệ rễ và thân của thực vật ở trạng thái khô Sau khi chọn lọc mẫu thì có 2 mẫu được chọn để đánh giá lượng chì (Pb) tích lũy trong đất cũng như trong thực vật đó là: Mẫu 2 (TV2): tương ứng Cói bạc đầu nhiều lá Mẫu 5 (TV5): tương ứng với cỏ Mần Trầu ♣ Kết quả phân tích cho thấy: Bảng 3.9: kết quả đo lượng chì tích lũy được trong cỏ Mần Trầu và Cói STT Kí hiệu mẫu lượng chì đo được Tổng tỷ lệ % chì Rễ (mg/kg) Thân (mg/kg) Rễ (mg/kg) Thân (mg/kg) 1 TV2 18,19 0 18,19 100% 0 2 TV5 0,65 8,98 9,63 6,75% 93,25% Bảng 3.10: Khả năng tích lũy Pb của cỏ Mần Trầu và Cói STT kí hiệu mẫu Lượng Pb tích lũy trong thực vật (mg/kg) Lượng chì tích lũy trong đất (mg/kg) Khả năng tích lũy Pb của thực vật (%) 1 Mẫu 2 18,19 103 17,66% 2 Mẫu 5 9,68 146,95 6,59% 3.6. Đánh giá khả năng hút kim loại nặng chì (Pb) của cỏ Mần Trầu và Cói bạc đầu nhiều lá để xử lý ô nhiễm bùn thải: ♣ So sánh khả năng tích lũy chì của Cói bạc đầu nhiều lá và cỏ Mần Trầu: Biểu đồ 3.4: So sánh khả năng hút chì (Pb) của cói và Mần Trầu ♣ So sánh khả năng hút chì của 2 mẫu đã tiến hành thí nghiệm (Cói bạc đầu nhiều lá và cỏ Mần Trầu) với cỏ Vetiver và cây thơm ổi: Biểu đồ 3.5: So sánh khả năng tích lũy Pb của một số thực vật T1: Cỏ Mần Trầu T3: Cỏ Vetiver T2: Cói bạc đầu nhiều lá T4: Cây thơm ổi Lưu ý: Cỏ Mần Trầu, cói bạc đầu nhiều lá đều lấy ở thực địa mang về tiến hành kiểm tra Cỏ Vetiver và cây thơm ổi trồng lại và theo dõi khả năng phát triển của chúng trong điều kiện có Pb. Cỏ Vetiver tham khảo từ “Đánh giá khả năng tích lũy Pb trong đất đến khả năng sinh trưởng, phát triển và hấp thụ Pb của có Vetiver (Võ Văn Minh, Võ Châu Tuấn, Nguyễn Văn Khanh – Trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng)” Cây thơm ổi tham khảo từ nghiên cứu của TS Diệp Thị Mỹ Hạnh (ĐH Khoa học tự nhiên - ĐH Quốc gia TP.HCM. Thảo Luận: Qua kết quả tiến hành thí nghiệm cho thấy cả 2 mẫu được nghiên cứu đều có khả năng hút chì, Cói bạc đầu nhiều lá (17,66%) tích lũy cao hơn Mần Trầu (6,59%) (bảng 3.10) Đối với cói bạc đầu nhiều lá (TV2) thì khả năng tích lũy chì trong Rễ cao hơn trong thân rất nhiều, cỏ Mần Trầu (TV5) thì ngược lại ở phần rễ hút được nhiều chì hơn trong thân Lượng bùn thải đem đi phân tích chưa vượt quá TCVN 7209 - 2002 (70-300ppm). Nồng độ Pb trong đất càng cao thì sự tích lũy Pb trong cỏ càng lớn. Như vậy chúng ta có thể sử dụng Cói bạc đầu nhiều lá và Mần Trầu để phục hồi các vùng đất bị nhiễm chì. Mối tương quan giữa khả năng hấp thu kim loại của cây và hàm lượng của kim loại đó trong môi trường được thể hiện qua hệ số tích lũy sinh học. Hệ số tích lũy sinh học (Bioconcentration factor (BCF) của một kim loại là hệ số giữa tổng lượng kim loại có trong cây với lượng kim loại có trong môi trường. Hệ số càng cao thì hiệu quả xử lý kim loại càng lớn. BCF = Hàm lượng KLN trong sinh khối / Hàm lượng KLN tích lũy trong đất Hệ số tích luỹ sinh học của cỏ Mần chầu và cói bạc đầu nhiều lá như sau : BCF (cói) = 18.19 / 103 = 17.66% BCF(Mần chầu) = 9.68 / 146.95 = 6.59% KẾT LUẬN Kết luận : Qua 3 tháng làm đồ án tốt nghiệp đã giúp em biết được rất nhiều thông tin về môi trường hiện nay cũng như các công nghệ có thể xử lý được ô nhiễm đó. Xử lý bùn bị ô nhiễm là một vấn đề đáng được quan tâm nhiều hơn, tuy nhiên để thiết kế ra một nhà máy xử lý bùn thải là hết sức khó khăn, cần phải có vốn đầu tư rất cao, chính vì vậy thực vật chiếm vai trò rất quan trọng trong việc xử lý bùn, nó không những hạn chế được chi phí, mà còn đạt hiệu quả rất cao. Sử dụng thực vật để cải tạo đất có rất nhiều ưu điểm, nó không tạo ra những sản phẩm phụ độc hại, tạo cảnh quan sinh thái, ngăn chặn được xói mòn và phát tán ô nhiễm do gió và nước. Ngoài ra, chúng ta có thể trồng một số thực vật có khả năng hút kim loại nặng xung quanh bờ các luống rau xanh để nó hạn chế được kim loại trong rau xanh, từ đó có thể đảm bảo được chất lượng trong rau, bảo vệ được sức khỏe chúng ta. Kết quả phân tích đề tài mặc dù chưa nhiều, nhưng nó phần nào cũng giúp em tìm hiểu được đặc điểm của một số thực vật mà có khả năng hút kim loại nặng cũng như chì, đồng thời biết được phương pháp tiến trình thí nghiệm để đo được lượng chì cũng như một số chỉ tiêu khác trong bùn thải. Việc đánh giá khả năng tích lũy chì nói riêng và kim loại nặng nói chung trong đất thông qua thực vật là một áp dụng rất hiệu quả, tùy vào những khu đất và đặc điểm của loại chất thải mà lựa chọn thực vật cho thích hợp để có hiệu quả tốt hơn. Kiến nghị: Hoạt động của con người càng mở ra nhiều lĩnh vực đa dạng thì chất thải và ô nhiễm càng phức tạp hơn nhiều. Trong một vùng ô nhiễm kim loại nặng nói chung và chì nói riêng ta không nên áp đặt nhất thiết một phương pháp xử lý mà nên kết hợp nhiều công nghệ hỗ trợ bổ sung để có hiệu quả xử lý cao nhất. Khi sử dụng thực vật để cải tạo đất thì việc lựa chọn giống cây trồng là rất quan trọng, suy tính để tìm được thực vật phù hợp với điều kiện môi trường của vùng, khả năng tích luỹ các chất ô nhiễm cao, mùa vụ thu hoạch ngắn. Tính chất vật lý của đất ô nhiễm là điều quan trọng cho việc lựa chọn giống cây trồng. Ví dụ: để khôi phục bề mặt đất ô nhiễm thì dùng những cây có rễ nông trong khi những cây có bộ rễ dài và sâu thì thích hợp cho vùng đất bị ô nhiễm ở tầng sâu. Tuy nhiên sản phẩm(hoa, quả, củ…)của thực vật dùng trong việc khôi phục đất không được sử dụng cho người và động vật vì nó sẽ gây ngộ độc qua quá trình chuyển hoá sinh học của tháp dinh dưỡng. Trong quá trình phát triển của thực vật cũng cần bón phân hữu cơ để tăng khả năng hoạt động của rễ chuyển hoá hoặc cố định kim loại. Ví dụ: khi dùng phân P sẽ tăng sản lượng sinh khối và sự hấp thụ nhiễm bẩn kim loại bởi kết tinh nhiệt độ cao và kết tủa chloro nhiệt độ cao. Nên trồng các thực vật có khả năng hút kim loại nặng xung quanh khu công nghiệp để giảm ô nhiễm đất và nguồn nước. TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT 1.Diệp Thị Mỹ Hạnh, Khảo sát một số loài thực vật có khả năng tích lũy chì (Pb) và Cadmium (Cd) từ môi trường đất, Trường Đại học Khoa học tự nhiên Tp. HCM (2003) 2. Đặng Thị An 2006 – 2007 Nghiên cứu đa dạng thực vật chứa kim loại (Metallophyte) ở một số tỉnh miền Bắc Việt Nam và khả năng ứng dụng . 3. Đồng Thị Minh Hậu(1), Hoàng Thị Thanh Thủy (2), Đào Phú Quốc(2) Nghiên cứu và lưa chọn một số thực vật có khả năng hấp thu các kim loại nặng trong bùn nạo vét kênh Tân hóa – Lò Gốm . Viện Môi trường ĐH QG TP.HCM 4. Lê Huy Bá (2000), Độc Học Môi Trường, Nhà xuất bản Đại Học Quốc gia TP.HCM. 5. Lê Văn Khoa (1999), Sinh thái môi trường đất, Nhà xuất bản Nông Nghiệp. 6. Tôn Thất Chiểu & nnk. Sổ tay điều tra, phân loại, đánh giá đất . Hội Khoa học Đất Việt Nam, NXB NN, 1999. 7. Võ Văn Tấn, Võ Châu Tuấn, Nguyễn Văn Khanh – trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng (ảnh hưởng của nồng độ chì (Pb trong đất đến khả năng sinh trưởng, phát triển và hấp thụ chì của cỏ Vetiver). Science & Technology Development, Vol 11, No.04 – 2008. TIẾNG ANH. 8. Brooks RR (ed.), Plants that Hyperaccumulate heavy metal, CAB International, Wallingford, UK, pp380, 1998. Science & Technology Development, Vol.10, No.01-2007. 9. G. Porębska, A. Ostrowska. Heavy Metal Accumulation in Wild Plants: Implications for Phục hồi đất bị ô nhiễm bằng thực vật. Polish Journal of Environmental Studies Vol. 8, No. 6 (1999), 433-442. 10. Nancy Adams, Dawn Carroll, Kelly Madalinski, Steve Rock, and Tom Wilson. Introduction to Phục hồi đất bị ô nhiễm bằng thực vật. National Risk Management Research Laboratory, Office of Research and Development,U.S. Environmental Protection Agency EPA/600/R-99/107. February 2000. 11. Jacob, J.R. Hee, C.K. Pichtel, J. 2007. Amendments for field-scale phytotreatment of Pb, Cd and Zn from an Indiana Superfund soil. Proceedings of the Indiana Academy of Science Publisher: Indiana Academy of Science Audience: AcademicFormat: Magazine/Journal Subject: Science and technology Copyright: copyright 2007 Indiana Academy of Science ISSN: 0073-6767 12. R.P. Singh, M. Agrawal. Effects of sewage sludge amendment on heavy metal accumulation and consequent responses of Beta vulgaris plants. Chemosphere 67 (2007) 2229–2240 ------------- PHỤ LỤC A. Mức giới hạn tối đa cho phép của một số kim loại nặng trong đất: (Ban hành kèm theo Quyết định số 99 /2008/QĐ-BNN ngày 15 tháng 10 năm 2008 của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) TT Nguyên tố Mức giới hạn tối đa cho phép (mg/kg đất khô) Phương pháp thử * 1 Arsen (As) 12 TCVN 6649:2000 (ISO11466:1995) TCVN 6496:1999 (ISO11047:1995) 2 Cadimi (Cd) 2 3 Chì (Pb) 70 4 Đồng (Cu) 50 5 Kẽm (Zn) 200 * Có thể sử dụng phương pháp thử khác có độ chính xác tương đương. B. MỘT SỐ THÔNG SỐ CẦN CHO TÍNH TOÁN: Chất nhiễm bẩn hữu cơ không được thực vật hút thu với những nồng độ giống nhau trong môi trường đất và nước, hơn nữa, có một yếu tố tập trung dòng nồng độ của cây được tính đối với khả năng hút thu riêng đối với chất nhiễm bẩn do màng tế bào thực vật . Tốc độ hút thu được cho bởi công thức: U (mg/ngày) = (TSCF) (T) (C) (1). TSCF = yếu tố tập trung dòng bốc thoát hơi nước của thực vật (không thứ nguyên) T = Tốc độ thoát hơi nước của thức vật (L/ngày) C = Nồng độ của chất gây ô nhiểm trong nước của đất hoặc trong nước ngầm (mg/L) Hằng số tốc độ hấp phụ bậc 1 của chất gây ô nhiểm: k = U/Mo (2) U = Tốc độ hút thu của chất gây ô nhiểm (kg/năm) Mo = Khối lượng của chất gây ô nhiểm ban đầu, (kg) Khối lượng chất gây ô nhiiễm còn lại tại một thời điểm nào đó: M(kg) = Mo e-kt (3) t = thời gian (năm) Thời gian cần để làm sạch ở mức nào đó theo qui định: t(năm) = -(ln M/Mo)/k (4) M = Khối lượng cho phép theo mức làm sạch qui định, kg Mo = Khối lưỡng chất gây ô nhiểm ban đầu, kg C. Thuật ngữ: Phytoextraction – Làm sạch đất bị nhiểm bẩn bằng phương pháp “Sữ dụng thực vật để trích kim loại từ đất và thu hoạch phần thực vật trên mặt đất”. Phytostabilization – Sử dụng thực vật để cố định chất gây ô nhiễm bằng cách hạn chế sự di chuyển thẳng đứng (trực di) chất gây ô nhiễm đến nước ngầm bởi bốc thoát hơi nước của thực vật . Phytotransformation – Hấp thu, biến đổi hoặc bay hơi những chất gây ô nhiễm hữu cơ bằng thực vật, như là một công nghệ xử lý insitu . Rhizofiltration – Sử dụng rễ thực vật để hấp phụ, tập trung và lắng tụ những chất nhiễm bẩn hữu cơ và vô cơ từ nước mặt, nước ngầm hoặc nước thải. Rhizosphere – Phần đất trong phẫu diện tiếp xúc với rễ thực vật, thường là phần đất ở khoảng một mm ngay trên rễ và rễ mịn. Rhizosphere bioremediation – Sự biến đổi những chất ô nhiễm hữu cơ do vi sinh vật, vi khuẩn, nấm, và động vật nguyên sinh, trong đới giàu sinh vật ở vùng xung quanh rễ thực vật Root turnover – Sự phân hủy nhanh của rễ mịn trong đất bởi hô hấp sinh học D. Một số tham số hóa lý của các chất hưũ cơ (thường gây ô nhiễm) Đánh gía yếu tố tập trung dòng bốc thoát hơi nước của thực vật (TSCF) và yếu tố tập trung ở rễ thực vật (Root Concentration Factor (RCF) đối với một số chất gây ô nhiễm tiêu biểu ( Burken và Schnoor, 1997b) Gía trị TSCF và RCF đối với kim loại phu thuộc vào trạng thái Oxyhóa-khử và dạng hóa học của chúng trong đất và nước ngầm. + Tính chất hóa lý (Schwarzenbach, et al., 1993) . * TSCF = 0.75 exp {- [(log K ow - 2.50)2/2.4]} Burken & Schnoor, 1997b † RCF = 3.0 + exp (1.497 log K ow - 3.615) Burken & Schnoor, 1997b a Source: (Schnoor, 1996)