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

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)