MỞ ĐẦU
1.1 Giới thiệu
Xã hội không ngừng phát triển, quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa diễn ra càng nhanh thì tỉ lệ chất thải độc hại từ sản xuất công nghiệp và những ảnh hưởng bất lợi từ các hoạt động của con người tác động vào môi trường càng tăng nhanh. Ngoài những bệnh lây lan truyền nhiễm như AIDS, quái thai, các dị tật bẩm sinh ở trẻ em do các chất độc hại trong môi trường đã xuất hiện ngày càng nhiều, thông qua con đường thực phẩm gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người . Đối tượng gây ra các tác hại trên có thể nghi cho các độc chất kim loại nặng.
Độc chất có thể tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau như chất vô cơ hay hữu cơ, thể hợp chất hay đơn chất, dạng lỏng, rắn hay khí. Chúng có mặt trong cả ba môi trường đất, nước và không khí. Do đó, tìm hiểu và xác định các độc chất trong môi trường sẽ giúp ta có biện pháp khống chế và xử lý nó.
Ngay từ những năm đầu của thế kỷ XX, các nhà khoa học trên thế giới [10] đã quan tâm nghiên cứu chất lượng đất đai nhằm phát triển nông nghiệp, nâng cao năng suất cây trồng để đáp ứng nhu cầu lương thực ngày càng tăng của việc gia tăng dân số. Đất đai như là một thành phần cấu thành môi trường chung. Đến khoảng đầu thập niên 90, người ta bắt đầu nghiên cứu sự nhiễm bẩn, nhiễm độc đất đai[10]. Hiện nay, chưa có tiêu chuẩn quốc tế về nồng độ của các chất độc trong môi trường đất mà chỉ có ở một số nước như Đức, Áo, Hà Lan, Canada, Đài Loan nhưng số liệu tương đối giống nhau [10]. Ở Việt Nam chúng ta đã có bộ tiêu chuẩn về các chất độc trong môi trường nước, không khí nhưng trong môi trường đất chỉ có giới hạn cho phép của dư lượng thuốc bảo vệ thực vật. Chính vì thế mà trong quá trình nghiên cứu sự ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường, chúng ta phải lấy các tiêu chuẩn của các quốc gia khác nên kết quả không phản ánh đúng được hiện trạng ô nhiễm tại Việt Nam. Ngoài ra, các đề tài nghiên cứu sự ô nhiễm kim loại nặng trong đất hiện nay ở nước ta không có nhiều gây ra sự khó khăn trong việc quản lý môi trường đất của các cơ quan nhà nước.
Một số các nghiên cứu trước đây của các chuyên gia nước ngoài cho thấy Cd2+, Hg2+ là những chất ô nhiễm chính do hoạt động của con người gây nên[10]. Ngoài ra, chúng cũng là các nhân tố có ảnh hưởng trực tiếp làm giảm sinh khối vi sinh vật đất và trọng lượng khô của cây trồng[10]. Ở nước ta cũng có một số hướng nghiên cứu của một số tác giả như:
- GS. Lê Huy Bá và cộng sự (4/1994)[1] cho thấy ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất không chỉ là hấp thu trao đổi với keo đất mà chủ yếu liên kết với các axit humíc, fulvíc. Ảnh hưởng của Cd2+ lên lúa mạnh hơn Pb2+.
- GS.Vũ Cao Thái và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của nước thải dệt nhuộm đến quá trình sinh trưởng và phát triển của rau cải xanh (trong đó As, Cd, Pb là những ion có khả năng tích lũy cao).
Mặc dù, mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong đất Việt Nam chưa tới mức báo động nhưng cũng cần phải nghiên cứu ảnh hưởng của chúng đối với đời sống sinh vật. Một điều dễ nhận thấy là kim loại nặng có tác độc trực tiếp hay gián tiếp đến sức khỏe con người vì nó dễ dàng đi vào dây chuyền thực phẩm và về lâu dài sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng cho con người.
Nhằm góp phần đánh giá tác động của các kim loại nặng cũng như khả năng tích lũy của chúng trong thực vật và nguy cơ ô nhiễm đất có thể xảy ra thêm vào đó, cây Cải xanh là một loại cây ăn lá nhưng có khả năng tích lũy KLN trong lá rất cao mà cây không có bất kỳ biểu hiện trúng độc nào. Do vậy, tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của một số độc chất kim loại nặng (Cd2+, Hg2+) lên quá trình sinh trưởng và phát triển của cây Cải xanh trên đất phù sa Tiền Giang”. Làm đồ án nghiên cứu nhằm làm sáng tỏ các vấn đề trên.
Vì thời gian làm đề tài có hạn nên chúng tôi chỉ thực hiện những vấn đề nêu ra trong phần tiêu đề của đề tài. Hy vọng rằng đề tài sẽ mở ra một hướng nghiên cứu còn khá mới mẻ này ở Việt Nam để góp phần bảo vệ sức khỏe con người.
1.2 Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của Cd, Hg đối với quá trình sinh trưởng của cây cải xanh trên đất phù sa sử dụng cho trồng trọt nhằm :
ã Đánh giá tác động do ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất đối với thực vật.
ã Góp phần xây dựng cơ sở khoa học cho các nghiên cứu về khả năng tích lũy của các kim loại nặng trong thực vật và giới hạn gây độc đối với thực vật khảo sát.
1.3 Tính cấp thiết của đề tài
ã Theo thống kê của Bộ Y tế cho biết năm 1997 cả nước có 6.421 người bị ngộ độc thực phẩm, trong đó có 4.646 người chết do ăn rau bị nhiễm độc.
ã Vấn đề rau sạch đang là một vấn đề nóng bỏng ở nước ta do hiện tượng rau bị nhiễm thuốc bảo vệ thực vật hay tích lũy quá nhiều kim loại nặng.
ã Hiện nay chất lượng đất ở Việt Nam đang ở mức báo động về vấn đề ô nhiễm kim loại nặng.
ã Ở Việt Nam vẫn chưa có tiêu chuẩn cụ thể về kim loại nặng trong đất.
1.4 Phương pháp nghiên cứu
1.4.1 Phương pháp luận
Trong môi trường đất có 2 nhóm độc chất đối với cây trồng, đó là chất độc bản chất và chất độc không bản chất. Nhóm 1 là những ion thiết yếu cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng, nếu vượt quá một giới hạn nhất định nào đó thì chúng sẽ là các chất độc. Nhóm 2 không đóng góp vai trò như nhóm 1, nếu ít chúng không ảnh hưởng nhưng nhiều chúng sẽ gây độc cho cây trồng. Tuy nhiên hiện nay, hàm lượng của các ion kim loại trong đất bao nhiêu thì bắt đầu gây độc? vẫn chưa có tài liệu nào nghiên cứu chi tiết mà chỉ nói mức độ ảnh hưởng của chúng đối với cây trồng ở một mức nào đó. Ngoài ra, trong phần giới thiệu cũng cho thấy những nghiên cứu trước đây đều minh chứng rằng các ion kim loại đều ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật. Như vậy, việc tìm ra giới hạn của chúng để có biện pháp quản lý phù hợp là một điều cần thiết hiện nay.
Việc tìm ra giới hạn gây độc của các kim loại nặng trong môi trường đất, trước tiên chúng ta phải xem xét ảnh hưởng của các kim loại nặng này đến môi trường đất như thế nào. Các đề tài nghiên cứu trước nay chỉ tập trung vào nghiên cứu ảnh hưởng của các kim loại nặng trong môi trường dung dịch có chứa các dung dịch gây nhiễm hay nuôi trồng trong cát nhưng có các dưỡng chất và ion độc cần thiết. Đó là các nghiên cứu tương đối đơn giản; tuy nhiên, xét về khía cạnh thực tiễn thì các khảo sát đó có những mặt hạn chế nhất định vì cây trồng nông nghiệp không sống trong môi trường nước mà sống trong môi trường đất. Đây là một hệ thống phức tạp hơn nhiều, bởi vì những tính chất của đất và các đặc trưng hóa học, lý học, sinh học biến đổi rất lớn giữa các hệ thống đất khác nhau. Mối quan hệ giữa đất, nước, không khí, nước ngầm, hệ sinh thái và con người có quan hệ mật thiết với nhau. Bất cứ một sự thay đổi, biến động của một thành phần môi trường nào đó cũng kéo theo sự thay đổi, ảnh hưởng đến các thành phần môi trường khác. Vì thế, việc nghiên cứu ảnh hưởng của các kim loại nặng đến quá trình sinh trưởng của một số cây trồng nông nghiệp cần phải được tiến hành.
Việc chọn đối tượng nghiên cứu là đất phù sa vì đất phù sa là loại đất có diện tích khoảng 3.400.059 ha chiếm 10.27% diện tích cả nước, trong đó hai tam giác châu có diện tích đất phù sa lớn nhất là Đồng bằng sông Hồng và Đồng bằng sông Cửu Long. Đây là những vựa lúa lớn của cả nước. Đất phù sa là nhóm đất chủ lực cho sản xuất lương thực và cây ngắn ngày; hơn thế nữa đất đai được xem là tài sản của một Quốc Gia, là tư liệu sản xuất chủ yếu, đồng thời cũng là đối tượng của lao động và là sản phẩm của lao động. Ngoài ra, các nghiên cứu của các chuyên gia nước ngoài đều cho biết Cd, Hg là những chất ô nhiễm chính do hoạt động của con người tạo nên. Theo nghiên cứu của John (1986)[10], rau cải xanh là một loại cây ăn lá nhưng lại có khả năng tích lũy Cd trong lá rất cao mà không có bất kỳ biểu hiện trúng độc nào. Đây là một vấn đề rất đáng quan tâm vì các kim loại nặng sẽ theo dây chuyền thực phẩm để tác động đến con người.
Ngoài ra, tiêu chuẩn về hàm lượng kim loại nặng trong đất của Việt Nam vẫn còn khá mới mẻ và chưa đầy đủ, hay mới chỉ là các tiêu chuẩn tạm thời do Bộ Y tế và Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đưa ra dựa hoàn toàn trên tiêu chuẩn của quốc tế. Việc tìm ra các giới hạn nồng độ để so sánh tính phù hợp của các tiêu chuẩn này cũng là một vấn đề rất cần thiết.
- Sơ đồ nghiên cứu
1.4.2 Phương pháp cụ thể
- Trên cơ sở các tài liệu đã có tổng hợp, biên hội.
- Đi thực địa tại khu vực lấy đất (loại đất, loại hình canh tác, các tác nhân ô nhiễm có thể, ).
- Đánh giá chất lượng đất (thành phần cơ giới, lý hóa học của đất)
- Bố trí thí nghiệm và kiểm soát quá trình thí nghiệm.
- Phân tích chất lượng cây trồng (độ ẩm, sinh khối, tích lũy kim loại nặng).
- Phân tích đất, chất lượng nước tưới.
- Phương pháp quan sát, đo đạc: ghi nhận các ảnh hưởng của độc chất đến quá trình sinh trưởng của thực vật (sự nảy mầm, xuất hiện lá thật, chiều cao cây, chiều dài lá và các ảnh hưởng bất lợi khác như: héo lá, thối đọt, vàng lá, sâu bệnh, ).
- Ứng dụng các phần mềm vi tính trong xử lý số liệu và văn bản hóa như : Excel, Statgraphic nhằm đưa ra hệ số tương quan, mức độ tin cậy, phương trình liên hệ giữa nồng độ và mức độ ảnh hưởng và giá trị LC50.
- Trao đổi ý kiến với các chuyên gia.
1.5 Nội dung nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu đã đưa ra, đề tài đã thực hiện các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm với các nội dung sau:
- Tìm hiểu chất lượng đất thông qua khảo sát (thành phần cơ giới, thành phần dinh dưỡng, khả năng hấp phụ của đất và mức độ ô nhiễm KLN) và chất lượng nước tưới.
- Khảo sát ảnh hưởng của một số ion KLN đối với quá trình sinh trưởng và phát triển của cây cải xanh trên đất phù sa. Mối quan hệ giữa lượng KLN trong đất và trong các bộ phận của cây.
- Từ các dữ liệu của quá trình khảo sát, xây dựng cơ sở dữ liệu góp phần cho việc xây dựng cũng như đánh giá tiêu chuẩn KLN trong đất của Việt Nam hiện nay.
1.6 Giới hạn của đề tài
Vì thời gian làm đồ án có hạn nên bước đầu chỉ khảo sát với 2 ion kim loại nặng (Cd2+, Hg2+) đối với cây cải xanh và đất là đất phù sa (sử dụng cho mục đích nông nghiệp – trồng rau).
1.7 Phương hướng phát triển của đề tài
- Mở rộng nghiên cứu với các loại cây trồng khác nhau tâp trung chủ yếu vào các cây trồng nông nghiệp như (đậu, lạc, ).
- Mở rộng hướng nghiên cứu với nhiều loại kim loại nặng khác nhau (As, Pb, ).
- Mở rộng hướng nghiên cứu với các loại đất khác nhau (đất xám, đất đỏ, ).
- Từ các ngưỡng gây độc đối với nhiều loại thực vật (rau, đậu, cải) trong
cùng một loại đất đưa ra giới hạn cho phép của một ion kim loại nào đó.
- Xây dựng bộ tiêu chuẩn các độc chất kim loại nặng trong môi trường đất.
87 trang |
Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 1827 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của một số độc chất kim loại nặng (cd2+, hg2+) lên quá trình sinh trưởng và phát triển của cây cải xanh trên đất phù sa Tiền Giang, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
7, 8, 9, 10 vaø 11 haøng naêm, chieám töø 65% - 95% toång löôïng möa rôi caû naêm. Löôïng möa trong thaùng cao nhaát laø 537,9 mm (thaùng 9 naêm 1990) trong khi töø thaùng 12 ñeán thaùng 4 cuûa naêm sau möa raát ít, coù thaùng haàu nhö khoâng möa.
b. Löôïng boác hôi
Löôïng boác hôi trung bình taïi thaønh phoá HCM laø 1169,4 mm cao nhaát laø 1223,3 mm (naêm 1990) vaø nhoû nhaát laø 1136 mm (naêm 1989). Thoâng thöôøng thì löôïng boác hôi ôû caùc thaùng muøa khoâ cao töø 104,4 – 146,8 mm trong khi ôû caùc thaùng muøa möa löôïng boác hôi thaáp töø 64,9 – 88,4 mm. Noùi chung löôïng boác hôi trung bình laø 97,4 mm/thaùng.
c. Ñoä aåm
Ñoä aåm trung bình taïi thaønh phoá HCM töø naêm 1988 – 1990 laø 78%, trong ñoù naêm 1988 coù ñoä aåm cao nhaát laø 86% vaø naêm 1990 coù ñoä aåm thaáp nhaát laø 40%. Ñoä aåm trung bình laø 78%, ôû caùc thaùng muøa möa ñoä aåm cao töø 82 – 85% vaø ôû caùc thaùng muøa khoâ ñoä aåm thaáp nhaát töø 70 – 76%.
d. Nhieät ñoä
Nhieät ñoä trung bình taïi thaønh phoá HCM laø 27,90C, cao nhaát laø 31,60C (thaùng 4 naêm 1990) vaø thaáp nhaát laø 26,50C (thaùng 12/1990). Nhieät ñoä trung bình ban ngaøy dao ñoäng töø 30 - 340C vaø ban ñeâm töø 16 - 220C, cho thaáy nay laø vuøng coù nhieät ñoä oân hoøa.
Böùc xaï maët trôøi
Thaønh phoá HCM ôû vaøo vó ñoä thaáp, vò trí maët trôøi luoân cao vaø ít thay ñoåi qua caùc thaùng trong naêm, do vaäy cheá ñoä böùc xaï raát phong phuù vaø oån ñònh. Toång löôïng böùc xaï/naêm daït töø 14,5 – 15,2 Kcal/cm2, thaùng coù böùc xaï cao nhaát laø thaùng 3 (15,69 Kcal/cm2 ) trong khi caùc thaùng muøa möa coù löôïng böùc xaï thaáp nhaát (11,37 Kcal/cm2 ).
Löông böùc xaï trung bình ban ngaøy daït 417 Kcal/cm2 . Soá giôø naéng trung bình/naêm laø 2488 giôø, cao nhaát laø 12,4 giôø/ngaøy vaø thaáp nhaát vaøo thaùng 7, 8, 9 vaø 10 (trung bình 5,5 giôø/ngaøy).
Gioù
Thaønh phoá HCM naèm trong vuøng coù 3 höôùng gioù chính laø Ñoâng Nam, Taây Nam vaø Taây laàn löôït xen keõ nhau töø thaùng 5 – 10, trong ñoù khoâng coù caùi naøo chieám öu theá. Toác ñoä gioù dao ñoäng töø 2, 1-3, 6 m/s (gioù Taây) vaø 2, 4-3, 7 m/s (gioù Ñoâng).
Ñoái töôïng vaø vaät lieäu nghieân cöùu
Ñaát nghieân cöùu
Tieàn Giang thuoäc ñoàng baèng soâng Cöûu Long. Naèm traûi doïc treân bôø Baéc soâng Tieàn ( moät nhaùnh cuûa soâng MeâKoâng) vôùi chieàu daøi 120km, coù ñòa hình töông ñoái baèng phaúng, ñaát phuø sa trung tính, ít chua doïc soâng Tieàn, chieám khoaûng 53% dieän tích toaøn tænh, thích hôïp cho nhieàu loaïi gioáng caây troàng vaø vaät nuoâi. Toång quyõ ñaát töï nhieân cuûa tænh laø 236.663 ha, trong ñoù coù caùc nhoùm ñaát chính nhö sau:
- Nhoùm ñaát phuø sa: chieám 53% toång dieän tích töï nhieân 125.431 ha, chieám phaàn lôùn dieän tích caùc huyeän Caùi Beø, Cai Laäy, Chaâu Thaønh, Chôï Gaïo, TP. Myõ Tho vaø moät phaàn huyeän Goø Coâng Taây thuoäc khu vöïc coù nguoàn nöôùc ngoït. Ñaây laø nhoùm ñaát thuaän lôïi nhaát cho noâng nghieäp ñaõ söû duïng toaøn dieän tích. Trong nhoùm ñaát naøy coù loaïi ñaát phuø sa boài ven soâng coù thaønh phaàn cô giôùi töông ñoái nheï hôn caû neân thích hôïp cho troàng caây aên traùi.
- Nhoùm ñaát maën: chieám 14,6% toång dieän tích töï nhieân 34.552 ha, chieám phaàn lôùn dieän tích huyeän Goø Coâng Ñoâng, thò xaõ Goø Coâng, Goø Coâng Taây vaø moät phaàn huyeän Chôï Gaïo. Veà baûn chaát ñaát ñai thuaän lôïi nhö nhoùm ñaát phuø sa, nhöng bò nhieãm maën töøng thôøi kyø hay thöôøng xuyeân. Neáu ñöôïc röûa maën loaïi ñaát naøy seõ raát thích hôïp cho vieäc saûn xuaát noâng nghieäp vôùi chuûng loaïi caây troàng töông ñoái ña daïng.
- Nhoùm ñaát pheøn: chieám dieän tích 19,4% dieän tích töï nhieän 45.912 ha, phaân boá chuû yeáu ôû khu vöïc truõng thaáp Ñoàng Thaùp Möôøi thuoäc phía Baéc 3 huyeän Caùi Beø, Cai Laäy, Taân Phöôùc. Ñaây laø loaïi ñaát hình thaønh treân traàm tích ñaàm laày maën ven bieån taïo thaønh trong quaù trình bieån thoaùi, neân ñaát naøy giaøu höõu cô vaø pheøn.
- Nhoùm ñaát caùt gioàng: chieám 3,1% dieän tích töï nhieân vôùi 7.336ha, phaân boá raûi raùc ôû caùc huyeän Cai Laäy, Chaâu Thaønh, Goø Coâng Taây vaø taäp trung nhieàu nhaát ôû huyeän Goø Coâng Ñoâng do ñaát caùt gioàng coù ñòa hình cao, thaønh phaàn cô giôùi nheï, neân chuû yeáu laøm ñaát thoå cö vaø canh taùc caây aên traùi, rau maøu.
Nhìn chung, ñaát ñai cuûa tænh phaàn lôùn laø nhoùm ñaát phuø sa (chieám 53%), thuaän lôïi nguoàn nöôùc ngoït, töø laâu ñaõ ñöôïc ñöa vaøo khai thaùc söû duïng, hình thaønh vuøng luùa naêng suaát cao vaø vöôøn caây aên traùi chuyeân canh cuûa tænh.
Maãu ñaát laøm thí nghieäm
Laáy ñaát taïi thöïc ñòa, trong ñieàu kieän naéng nheï, thôøi tieát quang ñaõng, maãu ñaát phuø sa ñöôïc laáy taïi huyeän Goø Coâng Taây tænh Tieàn Giang. Maãu ñaát ñöôïc choïn töông ñoái oån ñònh trong 40-50 naêm qua, khoâng coù ñaøo bôùi saâu ñeå xaây döïng nhaø cöûa, ñöôøng saù. Ñaát khoâng ñöôïc laáy ôû nhöõng nôi nöôùc tuø ñoïng maø ôû trong vöôøn baèng phaúng, ôû ñaây troàng caùc loaïi caây nhö: döa leo, ñaäu, caûi, möôùp,…Duøng cuoác laáy lôùp ñaát canh taùc phía treân bôø maët khoâng ñaøo bôùi saâu tôùi lôùp ñaát pheøn beân döôùi. Toång löôïng ñaát ñaõ laáy khoaûng 500kg, ñöôïc ñöïng trong bao taûi hai lôùp. Maãu ñaát laáy veà troän ñeàu taát caû roài laáy khoaûng 5kg ñaát ñeå phaân tích caùc thoâng soá veà ñaát. Phaàn coøn laïi ñöôïc xöû lyù rieâng ñeå gaây nhieãm troàng caây thí nghieäm.
Ñaùnh giaù chaát löôïng ñaát
Ñaát phuø sa ñaõ qua phaân tích thaønh phaàn cô giôùi, dinh döôõng vaø möùc ñoä oâ nhieãm kim loaïi naëng. Toång löôïng ñaát söû duïng cho thí nghieäm khoaûng 250kg.
Baûng 5: Keát quaû phaân tích maãu thoå nhöôõng
Teân
Ñôn vò tính
Haøm löôïng
Phöông phaùp thöû
PH
5.71
TCVN 8492 - 2000
EC
mS
0.38
6650 - 2000
Ñoä chua trao ñoåi
ml/ 100g ñaát
0.08
4619 - 88
Clorua (Cl-)
ml/ 100g ñaát
25.35
6149 - 1996
Sunfat (SO42-)
ml/ 100g ñaát
12.01
6200 - 1996
Saét FeO
ml/ 100g ñaát
62.35
6177 - 1996
Al3+ di ñoäng
ml/ 100g ñaát
0.49
4619 - 88
Al2O3
ml/ 100g ñaát
20.55
6623 - 2000
Keõm
ml/ 100g ñaát
2.14
6193 -1996
Chì Pb2+
g/ 100g ñaát
0.00
6193 - 1996
Asen As5+
g/ 100g ñaát
1.94
6182 - 1996
Cadimi Cd2+
g/ 100g ñaát
29.95
6197 – 1996
Niken Ni2+
g/ 100g ñaát
3.59
6180 – 1996
Thuyû ngaân Hg2+
g/ 100g ñaát
0.40
5991 - 1995
(Phaân tích ñaát ôû Trung taâm Kyõ thuaät Moâi Tröôøng)
Caên cöù vaøo caùc thoâng soá veà thaønh phaàn cô giôùi cuûa ñaát cuõng nhö ñaëc tính cuûa ñaát phuø sa naøy ta coù nhaän xeùt raèng ñaây laø ñaát phuø sa trung tính ít chua vaø haøm löôïng kim loaïi naëng trong ñaát noùi chung coøn coøn döôùi möùc cho pheùp trong ñaát noâng nghieäp.
Xöû lyù maãu ñaát söû duïng cho thí nghieäm
a. Xöû lyù thoâ
Ñaát laáy töø thöïc ñòa (ôû Tieàn Giang) veà ñöôïc phôi khoâ trong khoâng khí. Duøng buùa goã ñaäp nhoû, sau ñoù saøng qua raây 5mm, ñaát qua raây ñöôïc cho vaøo tuùi plastic beân ngoaøi laø bao taûi (OECD, 1984)[24] khi laøm thí nghieäm, caân vaøo moãi chaäu 5kg ñaát.
b. Gaây nhieãm ñaát
Ñaát ñöôïc troän vôùi caùc hoùa chaát tinh khieát phaân tích (CdCl2.5/2H2O; HgCl2) ñaõ ñöôïc pha theo caùc noàng ñoä phuø hôïp cho nghieân cöùu. Ñeå ñaûm baûo khoâng coù gaây nhieãm khaùc söû duïng nöôùc caát ñaõ khöû ion. Sau ñoù cho hoùa chaát coù noàng ñoù phuø hôïp vaøo nöôùc ñeå ñöôïc 500ml dung dòch gaây nhieãm vaøo 5kg ñaát khoâ ñeå 60% theå tích nöôùc löu giöõ trong ñaát khoâng bò phoùng thích ra. Hoãn hôïp dung dòch treân ñöôïc troän ñeàu baèng ñuõa caû ñeán khi toaøn boä ñaát ñöôïc thaám ñeàu heát.
Vaät lieäu vaø thöïc vaät thöû nghieäm
Vaät lieäu
Chaäu duøng laøm thí nghieäm
Chaäu baèng nhöïa saâu 10cm, ñöôøng kính trong treân 30cm, ñöôøng kính trong döôùi 20cm. Caùc chaäu naøy sau khi mua veà ñöôïc röûa saïch baèng dung dòch axit HCl loaõng, röûa laïi baèng nöôùc maùy ñeå khoâ töï nhieân. Toång soá chaäu söû duïng cho thí nghieäm laø 200 caùi. Caùc chaäu ñeàu ñöôïc khoan 7 loã nhoû ôû ñaùy ñeå thoaùt nöôùc.
b. Giaøn ñeå chaäu thí nghieäm
Giaøn cao caùch maët ñaát 20cm, döôùi giaøn ñöôïc loùt baèng moät lôùp nilon ñeå traùnh hoùa chaát rôi xuoáng ñaát. Thí nghieäm ñöôïc boá trí trong 1 khu vöôøn roäng khoaûng 16m2; ñöôïc taïo ñieàu kieän nhö ñieàu kieän caây sinh tröôûng bình thöôøng, caùc yeáu toá khoáng cheá: nhieät ñoä, ñoä aåm, gioù, aùnh saùng ñöôïc cung caáp phuø hôïp.
c. Moâi tröôøng nuoâi troàng
Ñaát phuø sa ñaõ qua phaân tích thaønh phaàn cô giôùi, dinh döôõng vaø möùc ñoä oâ nhieãm kim loaïi naëng. Toång löôïng ñaát söû duïng cho thí nghieäm khoaûng 250kg.
d. Dung dòch dinh döôõng
Söû duïng dung dòch dinh döôõng Wrangell vôùi thaønh phaàn nhö sau (pH = 6.2)
Baûng 6 : Thaønh phaàn cuûa dung dòch dinh döôõng
Chaát
Ñôn vò (mg/l nöôùc)
NH4NO3
8.5
K2SO4
8.5
Na2HPO4
0.6
CaSO4.2H2O
70.0
MgSO4.2H2O
20.0
CaCl2.6H2O
30.0
NaCl
20.0
Nguoàn nöôùc töôùi
Töôùi baèng nöôùc maùy, chaát löôïng nöôùc toát, moät soá chæ tieâu cuûa nöôùc ñöôïc trình baøy chi tieát trong baûng sau.
Baûng 7: Chaát löôïng nöôùc töôùi cho thöïc vaät khaûo saùt
Chæ tieâu
Ñôn vò (g/l)
Phöông phaùp
Cd
8.0
APHA 3500
Pb
< 0.02 mg/l
APHA 3500
Hg
2.78
APHA 3500
As
< 0.4
APHA 3500
pH
8.10
TCVN 6492-2000
EC
8.46 S/cm
APHA 2510
Ñoä maën
‰
TCVN 6194-1996
Thöïc vaät khaûo saùt (Caûi xanh)
- Hoï: Cruciferae
- Teân: Brassica juncca (teân khoa hoïc)
- Gioáng: SG 6
Ñaëc ñieåm: sinh tröôûng maïnh, choáng chòu beänh toát, laù to, troå hoa muoän hôn 50 ngaøy gieo, caây nhieàu laùy laù to, raêng cöa ñeàu, maøu xanh môõ, troàng ñöôïc muøa naéng vaø muøa möa. Thu hoaïch 20-25 ngaøy sau khi caáy hay 40-45 ngaøy sau gieo, naêng suaát cao 25-30 taán/ha.
Gioáng treân ñöôïc mua taïi Coâng ty gioáng caây troàng mieàn nam vaø ñang ñöôïc noâng daân troàng phoå bieán.
Phöông phaùp nghieân cöùu
Löïa choïn moâ hình thí nghieäm
Hieän nay, coù raát nhieàu moâ hình khaûo saùt aûnh höôûng cuûa KLN ñoái vôùi moät soá caây troàng noâng nghieäp nhö:
a. Nuoâi caây trong caùc moâi tröôøng dinh döôõng ñaõ bò gaây nhieãm bôûi KLN. Vôùi moâ hình naøy, do khaû naêng ñeäm cuûa moâi tröôøng nöôùc keùm, haøm löôïng KLN cho vaøo trong moâi tröôøng khoâng caàn cao (khoaûng vaøi ppm). Moâ hình naøy thöôøng khaûo saùt aûnh höôûng cuûa nöôùc töôùi bò oâ nhieãm ñoái vôùi quaù trình sinh tröôûng cuûa caây.
b. Moâ hình troàng thöïc vaät treân caùt ñöôïc töôùi moâi tröôøng dinh döôõng phuø hôïp vôùi caây troàng. Moâ hình naøy laáy caùt laøm ñoái chöùng vaø so saùnh vôùi caùc nghieäm thöùc coù chöùa ñaát chaát löôïng toát vaø nghieäm thöùc coù chöùa ñaát chöa bieát chaát löôïng caàn khaûo saùt.
c. Moâ hình khaûo saùt aûnh höôûng cuûa KLN ñoái vôùi thöïc vaät trong moät loaïi moâi tröôøng ñaát naøo ñoù. Ñaát laáy veà qua xöû lyù vaø gaây nhieãm KLN ôû caùc noàng ñoä thích hôïp ñöôïc troàng haït ñaõ naåy maàm. Baèng moâ hình naøy, chuùng ta coù theå xaùc ñònh ñöôïc khaû naêng aûnh höôûng cuûa KLN ñoái vôùi thöïc vaät vaø khaû naêng haáp thu KLN cuûa thöïc vaät. Do khaû naêng ñeäm vaø xöû lyù cuûa moâi tröôøng ñaát raát cao neân noàng ñoä cuûa KLN gaây nhieãm thöôøng raát lôùn (coù theå leân ñeán 1000 ppm).
Döïa vaøo ba moâ hình treân, toâi choïn moâ hình (c) laøm thí nghieäm ñeå khaûo saùt. Caùc khoaûng böôùc nhaûy trong thí nghieäm thoâ (sô boä) vaø chi tieát ñöôïc aùp duïng töø TCVN 5962-1995. Ñaát qua xöû lyù vaø gaây nhieãm ñöôïc tieán haønh theo tieâu chuaån OECD (1984)[14].
Haït caûi ñaõ ñöôïc qua tuyeån choïn, khoâng ñöôïc xöû lyù hoùa chaát, ñoàng ñeàu veà maët chaát löôïng, haït gioáng toát, ñaõ ñöôïc laøm naûy maàm, khi reã vöøa nhuù ra khoaûng 1 cm thì troàng vaøo moâi tröôøng thöû nghieäm.
Ngaøy töôùi nöôùc 2 laàn ñeå löôïng nöôùc trong ñaát khoaûng 70% vaø hai ngaøy töôùi dung dòch dinh döôõng baèng thieát bò phun söông.
Phaân tích ñaát gaây nhieãm nhaèm kieåm chöùng maãu ñaát gaây nhieãm
Sau khi ñaát ñaõ ñöôïc gaây nhieãm, choïn moãi loâ thí nghieäm 2 maãu öùng vôùi hai nghieäm thöùc (theo phöông phaùp laáy maãu ñaïi dieän) theo sô ñoà sau:
Baûng 8: Baûng löïa choïn caùc nghieäm thöùc nhaèm kieåm chöùng söï khaùc bieät
(Nghieäm thöùc ñöôïc ñaùnh daáu laø nghieäm thöùc ñöôïc choïn)
Loâ
Kim loaïi
Nghieäm thöùc 1
Nghieäm thöùc 2
Nghieäm thöùc 3
Nghieäm thöùc 4
Nghieäm thöùc 5
1
Cadnium
(Cd)
Cd-1
0.1
Cd-2
1
Cd-3
10
Cd-4
50
Cd-5
100
2
Thuûy ngaân(Hg)
Hg-1
0.1
Hg-2
1
Hg-3
10
Hg-4
50
Hg-5
100
Taát caû caùc maãu naøy ñeàu ñöôïc ñem phaân tích taïi phoøng phaân tích thuoäc Tröôøng Ñaïi hoïc Noâng laâm – Tp. Hoà Chí Minh.
Kieåm ñònh giaû thieát veà söï khaùc bieät noàng ñoä kim loaïi naëng giöõa trung bình cuûa ngöôõng boá trí thí nghieäm () vôùi keát quaû phaân tích ().
AÙp duïng phöông phaùp thoáng keâ toaùn hoïc ñeå phaân tích döõ lieäu quan saùt caëp. Kieåm ñònh t vôùi giaû thieát laø khoâng coù söï khaùc bieät veà trung bình toång theå (H0: =). Döïa treân phaân phoái maåu cuûa ñaïi löôïng t vaø vôùi ñoä töï do vaø caùc möùc = 0.05; 0.01.
Tieán haønh so saùnh:
- Neáu t < : chaáp nhaän giaû thieát H0
- Neáu t > : khoâng chaáp nhaän giaû thieát H0
Baûng so saùnh veà noàng ñoä (mg/kg ñaát) moät soá kim loaïi naëng trong maãu ñaát, giöõa keát quaû phaân tích vaø boá trí.
Baûng 9: Noàng ñoä boá trí vaø noàng ñoä phaân tích cuûa caùc nghieäm thöùc khaûo saùt
Kyù hieäu
Cd-1
Cd-5
Hg-2
Hg-3
Boá trí
0.1
100
1
10
Phaân tích
0.089
98.73
0.93
9.86
Vôùi möùc yù nghóa 1% vaø 5%, ta kieåm ñònh xem coù söï khaùc nhau veà noàng ñoä ôû 2 keát quaû hay khoâng? Chuùng ta coù baøi toaùn kieåm ñònh H0: .
Qua thoáng keâ ta thaáy t < . Do ñoù khoâng coù cô sôû baùc boû H0 (giaû thuyeát H0: noàng ñoä ôû ngöôõng boá trí thí nghieäm baèng noàng ñoä ôû möùc yù nghóa 5% vaø 1%)(Xem keát quaû xöû lyù phaàn phuï luïc, trang 10).
Vaäy noàng ñoä caùc kim loaïi naëng ñöôïc boá trí thí nghieäm coù söï cheânh leäch nhöng khoâng ñaùng keå, söï cheânh leäch naøy coù theå laø do yeáu toá khaùch quan vaø khoâng aûnh höôûng ñeán keát quaû thí nghieäm.
Boá trí thí nghieäm
Ñòa ñieåm vaø thôøi gian tieán haønh thí nghieäm
Thí nghieäm ñöôïc tieán haønh töø ngaøy 14/04/06 ñeán ngaøy 8/06/06 taïi ñòa ñieåm 344/6 Huyønh Taán Phaùt, Khu phoá 1, Quaän 7, Tp.HCM. Hoùa chaát vaø caùc giai ñoaïn xöû lyù saûn phaåm ñöôïc thöïc hieän taïi phoøng TN.15 cuûa Tröôøng Ñaïi Hoïc Coâng Ngheä Tp.HCM.
Hình thöùc boá trí thí nghieäm
Qui trình khaûo saùt
Döïa vaøo “Phöông phaùp Tieâu chuaån veà thí nghieäm ñoäc tính caáp cuûa Hieäp hoäi söùc khoûe Coäng ñoàng Myõ(1995)[11], thí nghieäm ñöôïc thöïc hieän theo trình töï 2 giai ñoaïn sau:
- Giai ñoaïn 1: Boá trí thaêm doø ñeå tìm giaù trò giôùi haïn noàng ñoä thí nghieäm thöïc. Thôøi gian thí nghieäm laø 2 tuaàn keå töø ngaøy caáy haït ñaõ naûy maàm xuoáng ñaát.
- Giai ñoaïn 2: Boá trí thí nghieäm chính thöùc hay boá trí thaät. Trong giai ñoaïn naøy seõ khaûo saùt kyõ aûnh höôûng cuûa caùc ñoäc chaát KLN ñeán quaù trình sinh tröôûng cuûa thöïc vaät khaûo saùt. Thôøi gian thí nghieäm laø 45 ngaøy.
Boá trí thí nghieäm
Boá trí thaêm doø
Boá trí rieâng moãi kim loaïi moät loâ, moãi loâ goàm 6 nghieäm thöùc vaø laëp
laïi 3 laàn ñoái vôùi 2 kim loaïi ñöôïc phaân phoái theo haøm logarit (TCVN 5962-1995)[11].
Baûng 10: Daõy noàng ñoä cuûa töøng KLN trong boá trí thaêm doø
Stt loâ
Teân KL
NT1
NT2
NT3
NT4
NT5
NT6
I
Cd (ppm)
0
0.1
1.0
10
100
1000
II
Hg (ppm)
0.01
0.1
1.0
10
100
1000
Ñeå gaây nhieãm ñöôïc caùc noàng ñoä trong ñaát nhö yeâu caàu caàn phaûi xem xeùt haøm löôïng caùc KLN coù trong ñaát neàn ban ñaàu. Keát quaû ñöôïc trình baøy trong baûn sau.
Baûng 11: Keát quaû phaân tích haøm löôïng KLN trong ñaát phuø sa ôû Tieàn Giang ban ñaàu (ñaát troàng caây thí nghieäm)
Nguyeân toá
Haøm löôïng
Toång Cd
29.95g/kg = 0.02995 mg/kg
Toång Hg
0.4 g/kg = 0.0004 mg/kg
Vì trong ñaát phuø sa khaûo saùt cuûa (Cd) trong ñaát 0.02995 mg/kg vaø Hg 0.0004 mg/kg neân ñoái vôùi Hg ta khaûo saùt theâm noàng ñoä 0.01 ppm.
Vaäy daõy noàng ñoä caùc kim loaïi Cd laø: Ñoái chöùng, 0.1, 1.0, 10, 100, 1000. Coøn ñoái vôùi Hg laø: Ñoái chöùng, 0.01, 0.1, 1.0, 10, 100, 1000.
Thôøi gian boá trí thí nghieäm thaêm doø laø 2 tuaàn (keå caû nghieäm thöùc ñoái chöùng). Trong quaù trình laøm thí nghieäm, caùc hieän töôïng veà caây cuõng ñöôïc ghi nhaän nhö: choài leân khoûi maët ñaát, ra laù, maøu saéc laù, chieàu cao caây, hình daïng caây, nhöõng thay ñoåi veà hình thaùi cuûa caây,… ñeàu ñöôïc ghi nhaän.
Boá trí chính thöùc
Thí nghieäm ñöôïc boá trí theo kieåu khoái hoaøn toaøn ngaãu nhieân (RCD) cho 2 loâ thí nghieäm (moãi loâ khaûo saùt vôùi moät KLN) goàm coù 7 noàng ñoä (7 nghieäm thöùc), moãi nghieäm thöùc ñöôïc laëp laïi 3 laàn, 3 nghieäm thöùc cuûa moät noàng ñoä ñöôïc boá trí song song nhau. Caùc daõy noàng ñoä naøy ñöôïc saép xeáp theo kieåu boác thaêm ngaãu nhieân.
Töø thí nghieäm thaêm doø ñaõ ruùt ra ñöôïc caùc khoaûng noàng ñoä cho thí nghieäm chính thöùc, do ñoù chuùng toâi tieán haønh phaân chia thaønh caùc nghieäm thöùc cuûa loâ thí nghieäm chi tieát theo coâng boäi luøi 0.1 baét ñaàu töø giaù trò lôùn nhaát 100 ppm ñoái vôùi Cd vaø Hg. Ta coù baûng sau trình baøy chi tieát caùc noàng ñoä trong thí nghieäm chi tieát:
Baûng 12: Daõy noàng ñoä trong boá trí thí nghieäm chính thöùc vaø kyù hieäu töông öùng trong khaûo saùt aûnh höôûng cuûa KLN ñeán quaù trình sinh tröôûng cuûa caûi
(ÑC): nghieäm thöùc ñoái chöùng; nghóa laø ñaát thöïc ñòa khoâng coù gaây nhieãm KLN
Stt loâ
Teân KL
NT0
NT1
NT2
NT3
NT4
NT5
I
Cd (ppm)
Kyù hieäu
ÑC
A0
0.1
A1
1
A2
10
A3
50
A4
100
A5
II
Hg (ppm)
Kyù hieäu
ÑC
B0
0.1
B1
1
B2
10
B3
50
B4
100
B5
- Sô ñoà boá trí thí nghieäm
Töø caùc kyù hieäu cuûa moãi loâ, tieán haønh boác thaêm ngaãu nhieân ñeå saép xeáp caùc noàng ñoä theo baûng sau. Trong quaù trình thöû nghieäm seõ saép xeáp caùc nghieäm thöùc theo thöù töï naøy.
Baûng 13: Sô ñoà boá trí thí nghieäm aûnh höôûng cuûa Cd(A), Hg(B) ñoái vôùi caûi xanh theo kieåu CRD
Khoái 1
Khoái 2
Khoái 3
A3
A3
A3
A5
A5
A5
A4
A4
A4
A2
A2
A2
A0
A0
A0
A1
A1
A1
Khoái 1
Khoái 2
Khoái 3
B3
B3
B3
B5
B5
B5
B4
B4
B4
B2
B2
B2
B0
B0
B0
B1
B1
B1
Pha cheá dung dòch thöû nghieäm
Söû duïng hoùa chaát tinh khieát CdCl25/2H2O, HgCl2 vaø duøng nöôùc caát ñeå pha dung dòch gaây nhieãm ban ñaàu. Khoái löôïng vaø dung tích caàn pha ñöôïc cho trong baûng sau.
Baûng 14 : Pha cheá dung dòch gaây nhieãm ban ñaàu
Kim loaïi
mcaân(g)
Vpha(l)
Noàng ñoä
Cd
16.3863
1
10.000ppm
Hg
13,5411
1
10.000ppm
Dung dòch sau khi pha ñöôïc söû duïng nhö dung dòch meï ñeå pha cheá caùc dung dòch con coù noàng ñoä nhoû hôn. Tuøy thuoäc vaøo noàng ñoä yeâu caàu maø ta söû duïng heä soá pha loaõng khaùc nhau; cho vaøo ñaát 500ml dung dòch gaây nhieãm vaøo chaäu.
Ño ñaïc thoâng soá vaø xöû lyù soá lieäu
Thu vaø xöû lyù maãu caûi sau nghieân cöùu
Sau khi thí nghieäm caûi xanh ôû caùc khoaûng noàng ñoä sau 45 ngaøy, chuùng toâi tieán haønh ñoå nöôùc vaøo caùc chaäu ñeå ñaát nhaõo ra taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho quaù trình nhoå. Thöïc vaät khaûo saùt ñöôïc nhoå caån thaän, traùnh laøm ñöùt reã, röûa saïch caû reã vaø thaân baèng nöôùc maùy, tieáp theo baèng nöôùc caát. Sau ñoù, ño ñaïc caùc thoâng soá hình thaùi caây (daøi thaân, daøi reã) vaø chuïp hình. Thaân-laù vaø reã ñöôïc taùch rieâng vaø ñöa leân phoøng thí nghieäm Khoa Moâi Tröôøng – Tröôøng Ñaïi Hoïc Coâng Ngheä Tp.HCM. Thaân vaø reã ñöôïc saáy ôû 1050C trong tuû saáy ñeå xaùc ñònh ñoä aåm thaân reã. Sau ñoù, töøng noàng ñoä ñöôïc cho vaøo tuùi plastic coù kyù hieäu phuø hôïp. Maãu ñöôïc ñem ñi phaân tích nhaèm xaùc ñònh khaû naêng haáp thuï vaø tích luõy cuûa caùc KLN trong caùc boä phaän caây.
Ño ñaïc caùc chæ tieâu
- Theo doõi aûnh höôûng cuûa caùc KLN ñeán quaù trình sinh tröôûng cuûa caây caûi. Caùc bieåu hieän nhö chaäm phaùt trieån, maøu saéc laù, heùo laù, caây cheát caàn phaûi ñöôïc ghi nhaän.
- Ño chieàu cao caây caûi, caùc laù thaät trong quaù trình phaùt trieån cuûa caây caûi. Khi keát thuùc thí nghieäm thì xaùc ñònh caùc thoâng soá: ñoä aåm thaân, reã vaø khaû naêng haáp thu KLN cuûa caùc boä phaän caây vaø aûnh höôûng cuûa chuùng ñoái vôùi caây.
Soá laù caûi ñöôïc tính töø laù goác ñeán laù ngoïn. Chieàu cao caây (cm) ñöôïc tính töø goác reã saùt maët ñaát ñeán choùp laù cao nhaát.
Do khaûo saùt aûnh höôûng cuûa KLN ñeán quaù trình sinh tröôûng cuûa thöïc vaät neân thôøi gian laø trong tuaàn ñaàu ño lieân tuïc, tuaàn 2 ño caùch 1 ngaøy vaø baét ñaàu töø tuaàn 3 ño caùch 3 ngaøy 1 laàn.
Khaû naêng haáp thuï kim loaïi naëng cuûa caùc boä phaän caây caûi ñöôïc xaùc ñònh nhö sau:
Töø haøm löôïng kim loaïi tích luõy trong caùc boä phaän caây (md thaân, md re) ñaõ qua phaân tích, haøm löôïng kim loaïi naëng ban ñaàu cho vaøo ñaát (M) vaø khoái löôïng khoâ cuûa caây thu ñöôïc (mo) (tính theo soá löôïng caây khi thu maãu – n: soá caây). Chuùng ta laäp coâng thöùc tính toaùn khaû naêng haáp thuï cuûa KLN theo coâng thöùc (taát caû caùc giaù trò treân ñeàu tính theo mg):
KNHP(%) =
Coâng thöùc naøy tính cho khaû naêng haáp thuï kim loaïi naëng cuûa moät caây troàng naøo ñoù.
Xöû lyù soá lieäu thoáng keâ
- Tyû leä töû vong ñöôïc tính baèng ñôn vò %. Tyû leä töû vong ôû moãi nghieäm thöùc töông öùng vôùi caùc noàng ñoä khaùc nhau, laø hieäu cuûa toång soá ñoái töôïng töû vong so vôùi toång soá ñoái töôïng nghieân cöùu ôû taát caû caùc laàn laëp laïi ñoái vôùi nghieäm thöùc ñoù.
Ví duï: nghieân cöùu ñoäc caáp tính cuûa As treân ñoái töôïng laø caây caûi xanh trong ñaát phuø sa ôû nghieäm thöùc 2 (kyù hieäu laø As-2). Moãi nghieäm thöùc ñeàu coù 10 caù theå, sau 2 tuaàn ghi nhaän soá caây cheát cuûa 3 laàn laëp laïi nhö sau: 6 caây, 4 caây, 4 caây. Do ñoù, tyû leä töû vong ôû nghieäm thöùc As-2 sau 14 ngaøy seõ laø:
M = = 46.7%
- Söû duïng phaàn meàm MS-Excel ñeå veõ caùc ñoà thò veà quaù trình tích luõy KLN trong caây.
- Soá lieäu phaân tích moái töông quan vaø söï khaùc bieät ñöôïc xöû lyù theo pheùp phaân tích phöông sai ANOVA cuøng vôùi vieäc so saùnh caùc soá trung bình döïa treân xem xeùt giôùi haïn sai khaùc nhoû nhaát (LSD) döïa vaøo phaàn meàm Stargraphics. Khi ñaùnh giaù söï khaùc bieät coù yù nghóa giöõa caùc nghieäm thöùc ta döïa vaøo giaù trò möùc yù nghóa cuûa baûng ANOVA (significant level). Neáu taïi moät noàng ñoä naøo ñoù, giaù trò naøy 0.05 thì chöùng toû yeáu toá thí nghieäm ñaõ laøm thay ñoåi coù yù nghóa chæ tieâu ñoù so vôùi chæ tieâu so saùnh ôû möùc xaùc xuaát p 0.05 thì yeáu toá thí nghieäm chöa gaây ra söï sai khaùc coù yù nghóa giöõa caùc nghieäm thöùc.
- So saùnh söï khaùc bieät giöõa caùc coâng thöùc thí nghieäm ñöôïc thöïc hieän theo höôùng daãn cuûa Gomez K. A vaø Gomez A. A (1984). Duøng traéc nghieäm Ducan’s multiple range test ñoái vôùi caùc thí nghieäm coù soá coâng thöùc < 6.
Phöông phaùp kieåm tra ñoäc aûnh höôûng cuûa ñoäc chaát ñoái vôùi caây troàng
Moät soá thuaät ngöõ söû duïng
- LD50 (Lethal Dose): lieàu löôïng gaây cheát 50% sinh vaät khaûo saùt (mg ñoäc chaát/kg ñaát khaûo saùt).
- NOAEL (No – Observed – Adverse Effect Level): löôïng ñoäc chaát toái ña khoâng gaây haïi cho sinh vaät khaûo saùt (qua thí nghieäm quan saùt).
- LOAEL (Lowest - Observed – Adverse Effect Level): noàng ñoä thaáp nhaát coù haïi cho sinh vaät khaûo saùt.
- MATC: noàng ñoä gaây ñoäc cöïc ñaïi coù theå chaáp nhaän ñöôïc:
NOAEL < MATC < LOAEL
- UF (Uncertainly Factor) - laø tích soá caùc loaïi heä soá: heä soá chuyeån ñoåi-keát quaû töø vaät thí nghieäm sang ngöôøi, heä soá dao ñoäng trong loaøi, heä soá tính ñeán soá löôïng thí nghieäm kieåm tra, heä soá phuï thuoäc vaùo bieán coá taùc ñoäng cuûa ñoäc chaát.
- AF (Applied Factor – thoâng soá öùng duïng): oån ñònh cho moät hoùa chaát. Do ñoù coù theå söû duïng AF cuûa loaøi naøy cho loaøi khaùc.
AF =
Ví duï: AF cuûa moät hoùa chaát ñoái vôùi caù töø 0,05 – 0,1 vaø LC50 cuûa toâm laø 1,0 mg/l. Ta coù theå tính ñöôïc MATC cuûa hoùa chaát naøy ñoái vôùi toâm laø:
MATC = AF * LC50 = 0,05 – 0,1 * 1,0 = 0,05 – 0,1 mg/l
- Dose: löôïng ñoäc chaát ñi vaøo cô theå sinh vaät.
- Toxicity: ñoäc chaát aûnh höôûng coù haïi ñoái vôùi moät sinh vaät kieåm tra gaây ra bôûi “chaát oâ nhieãm” (thöôøng laø chaát ñoäc hoaëc hoãn hôïp caùc chaát ñoäc). Ñoäc chaát coù lieân quan tôùi caùc yeáu toá nhö noàng ñoä chaát ñoäc, thôøi gian tieáp xuùc, nhieät ñoä, daïng hoùa hoïc vaø caùc yeáu toá coù saün khaùc.
Qui trình ñaùnh giaù aûnh höôûng cuûa ñoäc chaát ñoái vôùi caây troàng
Tieâu chuaån “ñaùnh giaù aûnh höôûng cuûa ñoäc chaát ñoái vôùi caây troàng” ñöôïc tieán haønh theo 5 böôùc sau ñaây:
- Xem xeùt taát caû caùc döõ lieäu aûnh höôûng cuûa ñoäc chaát ñoái vôùi caây troàng töø caùc taøi lieäu nghieân cöùu tröôùc, so saùnh vôùi nghieân cöùu trong taøi lieäu cuûa mình;
- Taùch caùc soá lieäu thaønh caùc giaù trò ngöôûng gaây ñoäc vaø chöa gaây ñoäc;
- Tính toaùn caùc giaù trò aûnh höôûng trung vò (noàng ñoä) ñoái vôùi giaù trò ngöôõng vaø döôùi ngöôõng gaây ñoäc;
- Xaùc ñònh phöông trình quan heä giöõa lieàu löôïng vaø % sinh vaät gaây haïi nhaèm xaùc ñònh LC50 , LD50 hay EC50 thoâng qua pheùp noäi suy döïa vaøo phaân tích ñoä tin caäy cuûa keát quaû.
KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU VAØ THAÛO LUAÄN
Keát quaû boá trí thí nghieäm thaêm doø
Qua thí nghieäm thaêm doø, sau 2 tuaàn khaûo saùt sô boä chuùng toâi ñaõ tìm ñöôïc khoaûng noàng ñoä thí nghieäm phuø hôïp ñoái vôùi töøng kim loaïi. Moät soá hieän töôïng ñöôïc ghi nhaän ñoái vôùi caây caûi xanh trong quaù trình laøm thí nghieäm sô boä laø ôû noàng ñoä 1000 ppm ñoái vôùi caû 2 ion Cd2+ vaø Hg2+, sau 2 tuaàn quan saùt thaáy maàm caây khoâng nhuù khoûi leân maët ñaát; khi xem haït trong ñaát thaáy haït bò naám traéng bao quanh. Do vaäy, chuùng toâi choïn khoaûng noàng ñoä khaûo saùt chính thöùc ñoái vôùi Cd vaø Hg nhö sau:
Hg, Cd [DC, 0.1, 1, 10, 50, 100 ppm].
Keát quaû nghieân cöùu ñoái vôùi caây caûi xanh
AÛnh höôûng cuûa Cd2+, Hg2+ ñeán tyû leä naûy maàm cuûa caây caûi xanh
Baûng 15: AÛnh höôûng cuûa Cd2+ ñeán tyû leä naûy maàm cuûa caây Caûi xanh (%)
Stt
Nñoä
NSG
ÑC
0.1
1
10
50
100
1
5
85.71
80.95
90.47
80.95
76.19
66.66
2
7
85.71
80.95
90.47
80.95
76.19
66.66
3
14
85.71
80.95
90.47
80.95
76.19
66.66
Baûng 16: AÛnh höôûng cuûa Hg2+ ñeán tyû leä naûy maàm cuûa caây Caûi xanh (%)
Stt
Nñoä
NSG
ÑC
0.1
1
10
50
100
1
5
85.71
90.47
86
85.71
80.95
71.42
2
7
85.71
90.47
86
85.71
80.95
71.42
3
14
85.71
90.47
86
85.71
80.95
71.42
ÔÛ loâ thí nghieäm Cd [DC, 10] ppm; Hg [DC, 50] ppm thì tyû leä naûy maàm vaãn coøn ñaït khaù cao (treân 80%). Tuy nhieân khi noàng ñoä KLN trong ñaát cao hôn möùc naøy thì tyû leä naûy maàm giaûm ñi raát nhanh, roõ nhaát laø tröôøng hôïp cuûa Cd – tyû leä naûy maàm cuûa Caûi xanh sau 14 ngaøy chæ coù 66.66%. So saùnh giöõa hai kim loaïi Cd vaø Hg ôû noàng ñoä 50 vaø 100 ppm thì aûnh höôûng cuûa caùc KLN ñeán tyû leä naûy maàm cuûa caây caûi xanh theo thöù töï: Cd > Hg.
AÛnh höôûng cuûa Cd2+, Hg2+ ñeán chieàu cao caây caûi xanh
Baûng 17: AÛnh höôûng cuûa Cd2+ ñeán chieàu cao caây Caûi xanh (cm)
Thôøi gian
N.Thöùc(ppm)
5 NSG
7 NSG
14 NSG
21 NSG
28 NSG
45 NSG
ÑC
1.13a
1.26a
1.50a
2.60a
4.26a
14.33a
0.1
1.1a
1.30a
1.83c
2.33bc
3.60a
12.0ab
1
1.16a
1.46a
1.76bc
3.13d
4.56a
13.66a
10
1.20a
1.20a
1.40a
1.63ab
2.30b
8.26bc
50
0.80a
1.13a
1.50ab
1.43a
1.46b
1.93d
100
0.96a
1.23a
1.33c
1.56a
1.60b
4.40cd
Möùc yù nghóa
0.3764
0.7373
0.0365
0.0021
0.003
0.002
Baûng 18: AÛnh höôûng cuûa Hg2+ ñeán chieàu cao caây Caûi xanh (cm)
Thôøi gian
N.Thöùc(ppm)
5 NSG
7 NSG
14 NSG
21 NSG
28 NSG
45 NSG
ÑC
0.76a
0.90a
1.30ab
2.4b
3.26a
13.33ab
0.1
0.70a
1.06a
1.86c
3.06c
3.93a
15.66a
1
0.70a
1.06a
1.73bc
2.0b
3.30a
13.33ab
10
1.30a
1.50a
1.43abc
2.0b
3.13a
11.60abc
50
0.56a
0.83a
1.30ab
1.96b
2.80ab
8.66bc
100
0.70a
0.70a
1.13a
1.36a
1.73b
7.53c
Möùc yù nghóa
0.4416
0.5512
0.0386
0.0010
0.0314
0.0352
(Ghi chuù: möùc yù nghóa < 0.05 thì söï khaùc bieät coù yù nghóa)
Ñoà thò 1: AÛnh höôûng cuûa Cd2+ ñeán chieàu cao caây Caûi xanh
Ñoà thò 2: AÛnh höôûng cuûa Hg2+ ñeán chieàu cao caây Caûi xanh
Nhöõng quan saùt ban ñaàu ñöôïc ghi nhaän trong quaù trình thí nghieäm, ñoái vôùi Cd taïi thôøi ñieåm 5 NSG caây baét ñaàu ra laù thaät 1( ôû noàng ñoä 1 ppm coù 2 caây ra laù thaät 1 so vôùi ñoái chöùng chæ coù moät caây); vôùi Hg cuõng taïi thôøi ñieåm naøy caây cuõng baét ñaàu ra laù thaät 1 (ôû noàng ñoä 10 ppm coù 3 caây ra laù thaät 1, trong khi ñoù nghieäm thöùc ñoái chöùng chæ coù 1 caây ra laù thaät).
Nhaän xeùt veà thôøi ñieåm bò vaøng caùc laù thaät ta thaáy, ñoái vôùi Cd ôû noàng ñoä 100 ppm taïi thôøi ñieåm 10 NSG, Caûi xanh coù hieän töôïng vaøng caùc laù thaät, sau ñoù laø heùo laù vaø caây phaùt trieån chaäm. So vôùi Cd thì Hg taïi thôøi ñieåm 14 NSG caây môùi coù hieän töôïng vaøng caùc laù thaät xaûy ra ôû coù noàng ñoä 50 ppm. Nhìn toång theå coù theå noùi, sau 14 ngaøy, haàu heát caùc caây thuoäc nghieäm thöùc coù noàng ñoä 10-100 ppm coù hieän töôïng bò vaøng caùc laù thaät vaø döôøng nhö caây phaùt trieån chaäm laïi vôùi möùc ñoä theo chieàu taêng daàn cuûa noàng ñoä ñoái vôùi kim loaïi Cd; vôùi Hg cuõng vaäy, sau 21 ngaøy caùc nghieäm thöùc coù noàng ñoä töø 10-100 ppm haàu nhö caùc caây ñeàu bò vaøng laù thaät, caây phaùt trieån raát chaäm; sau ñoù bò thoái thaân vaø cheát daàn.
Qua keát quaû ño ñaïc chieàu cao caây Caûi xanh, moät soá ñieåm quan troïng sau ñöôïc ghi nhaän:
Cd: Thôøi gian maàm nhuù leân khoûi maët ñaát chaäm hôn so vôùi loâ thí nghieäm cuûa Hg (5 ngaøy so vôùi 4 ngaøy). Nhìn vaøo ñoà thò ta thaáy, Cd ôû noàng ñoä 1 ppm coù taùc duïng kích thích chieàu cao caây Caûi xanh (chieàu cao caây Caûi xanh ôû noàng ñoä 1 ppm lôùn hôn so vôùi ñoái chöùng) vaø chieàu cao caây giaûm daàn töông öùng theo chieàu giaûm noàng ñoä trong khoaûng noàng ñoä khaûo saùt. ÔÛ noàng ñoä 50 vaø 100 ppm, chieàu cao caây chæ coøn baèng1/3 vaø 1/5 so vôùi nghieäm thöùc ñoái chöùng. Sau 3 tuaàn, caây haàu nhö khoâng phaùt trieån theâm ôû noàng ñoä 100 ppm maø chæ choáng chòu vôùi moâi tröôøng neân caây coøi coïc, xuaát hieän hieän töôïng laù vaøng. Sau 3 tuaàn, ôû caùc noàng ñoä lôùn caây baét ñaàu coù hieän töôïng teo thaân, vaøng laù vaø cheát daàn; taïi thôøi ñieåm 45 NSG, coù theå noùi haàu nhö caây ñaõ bò cheát hoaøn toaøn ôû nhöõng nghieäm thöùc thuoäc noàng ñoä 100 ppm. Söï khaùc bieät coù yù nghóa thoáng keâ chæ xuaát hieän sau 2 tuaàn khaûo saùt.
Hg: Caên cöù vaøo ñoà thò treân cuõng nhö trong suoát quaù trình thí nghieäm, Hg ôû noàng ñoä 0.1 ppm coù taùc duïng kích thích phaùt trieån chieàu cao caây Caûi xanh (ôû noàng ñoä 0.1 ppm chieàu cao caây lôùn hôn so vôùi ñoái chöùng). Chieàu cao caây giaûm daàn theo qui luaät trong khoaûng noàng ñoä [0.1, 100] ppm. Ñaëc bieät, ôû noàng ñoä 100 ppm, chieàu cao caây giaûm maïnh so vôùi ñoái chöùng nhöng soá löôïng caùc laù thaät ít coù söï khaùc bieät. ÔÛ nghieäm thöùc coù noàng ñoä 100 ppm, ñeán tuaàn thöù 4 (sau gieo) caây baét ñaàu coù hieän töôïng vaøng, heùo laù cheát daàn vaø sau 45 ngaøy caây gaàn nhö cheát gaàn heát (khoaûng 2/3 soá caây).
Nhìn vaøo baûng 17 vaø 18 ta thaáy, Cd vaø Hg ôû caùc thôøi ñieåm 5 NSG vaø 7 NSG söï khaùc bieät veà chieàu cao caây chöa coù yù nghóa; ñieàu naøy cuõng phuø hôïp thoâi vì taïi caùc khoaûng thôøi gian naøy caây môùi nhuù maàm leân khoûi maët ñaát boä reã cuûa caây chöa phaùt trieån nhieàu, caây chæ döïa vaøo chaát dinh döôõng noäi nhuõ neân söï aûnh höôûng cuûa ñoäc chaát KLN chöa coù yù nghóa nhöng chuùng ta thaáy caøng veà sau aûnh höôûng cuûa ñoäc chaát coù söï khaùc bieät roõ reät giöõa caùc thôøi ñieåm vì luùc naøy boä reã caây ñaõ vaøo giai ñoaïn phaùt trieån maïnh neân chòu aûnh höôûng nhieàu cuûa ñoäc chaát.
N.ñoä (ppm)
Daøi reã caûi (cm)
DC
10.80a
0.1
9.3ab
1
10.3ab
10
7.33ab
50
3.0bc
100
4.0c
Möùc yù nghóa
0.0033
AÛnh höôûng cuûa Cd2+, Hg2+ ñeán chieàu daøi reã caây caûi xanh
Ñoà thò 3 vaø Baûng 19: AÛnh höôûng cuûa Cd2+ ñeán chieàu daøi reã caây Caûi xanh sau 45 NSG
N.ñoä (ppm)
Daøi reã caûi (cm)
DC
10.93a
0.1
9.2a
1
9.63a
10
9.16ab
50
7.70c
100
6.03bc
Möùc yù nghóa
0.0159
Ñoà thò 4 vaø Baûng 20: AÛnh höôûng cuûa Hg2+ ñeán chieàu daøi reã caây Caûi xanh sau 45 NSG
Döôùi taùc ñoäng cuûa Cd, chieàu daøi reã Caûi xanh giaûm daàn töø nghieäm thöùc ñoái chöùng tôùi nghieäm thöùc coù noàng ñoä lôùn nhaát. Maëc duø, trong phaàn nhaän xeùt veà chieàu cao caây Caûi xanh ôû noàng ñoä 1 ppm kích thích caây caûi phaùt trieån so vôùi ñoái chöùng nhöng ñoái vôùi reã caây thì kìm haõm phaùt trieån daøi reã. Do vaäy, moät ñieàu deã nhaän thaáy ôû ñaây laø aûnh höôûng naøy töông ñoái tuaân theo quy luaät: noàng ñoä Cd trong ñaát caøng cao thì chieàu daøi reã caøng giaûm maïnh, ñaëc bieät laø ôû noàng ñoä 50, 100 ppm chieàu daøi reã giaûm ñi raát nhieàu so vôùi ñoái chöùng. AÛnh höôûng naøy töông ñoái tuaân theo quy luaät: noàng ñoä Cd trong ñaát caøng taêng thì chieàu daøi reã caøng giaûm vaø quan heä giöõa Lg(noàng ñoä) vaø chieàu daøi reã ñöôïc cho bôûi phöông trình :
Y(daøi reã) = -0.9931*Lg(noàng ñoä) + 9.3108 (R2 = 0.8377)(xem ñoà thò 5).
Ñoái vôùi Hg cuõng vaäy, maëc duø ôû noàng ñoä 0.1 ppm kích thích chieàu cao caây caûi phaùt trieån nhöng nhaän xeùt veà chieàu daøi reã thì noù cuõng khoâng naèm ngoaøi quy luaät: noàng ñoä Hg trong ñaát caøng cao thì chieàu daøi reã caøng giaûm; quan heä giöõa noàng ñoä Hg trong ñaát vaø chieàu daøi reã laø tyû leä nghòch vôùi nhau. AÛnh höôûng naøy cuõng töông ñoái tuaân theo quy luaät: noàng ñoä Hg trong ñaát caøng taêng thì chieàu daøi reã caøng giaûm maïnh vaø quan heä giöõa Lg(noàng ñoä) vaø chieàu daøi reã ñöôïc cho bôûi phöông trình :
Y (daøi reã) = - 1.0293*Lg(noàng ñoä) + 9.3573 (R2 = 0.9285)(xem ñoà thò 6).
Ñoà thò 5: Quan heä giöõa LgCCd vaø chieàu daøi reã caây Caûi xanh
Ñoà thò 6: Quan heä giöõa LgCHg vaø chieàu daøi reã caây Caûi xanh
AÛnh höôûng cuûa Cd vaø Hg ñeán söï phaùt trieån cuûa thaân vaø reã caây Caûi xanh ñöôïc trình baøy trong baûng 21.
Baûng 21 : AÛnh höôûng cuûa Cd2+, Hg2+ ñeán söï phaùt trieån cuûa thaân vaø reã caây Caûi xanh
KLN
AÛnh höôûng ñeán thaân caây Caûi xanh
AÛnh höôûng ñeán reã caây Caûi xanh
Ckích thích(ppm)
Ckìm haõm (ppm)
Ghi chuù
Ckích thích(ppm)
Ckí2m haõm(ppm)
Ghi chuù
Cd
1
10
1ns
-
10
-
Hg
0.1
50
0.1*
-
50
-
Ghi chuù: (*): taùc duïng kích thích maïnh nhaát vaø coù söï khaùc bieät coù yù nghóa so vôùi ñoái chuùng
(ns): taùc duïng kích thích nhöng khoâng coù söï khaùc bieät yù nghóa so vôùi ñoái chöùng
ÔÛ noàng ñoä 100 ppm, so saùnh möùc ñoä aûnh höôûng cuûa 2 kim loaïi naëng ñeán caây Caûi xanh tuaân theo thöù töï: Cd > Hg (töông öùng vôùi daøi thaân vaø daøi reã: 2.9 < 5.5; 6.0 < 6.5 cm).
AÛnh höôûng cuûa Cd2+, Hg2+ ñeán tyû leä soáng soùt caây caûi xanh
Tyû leä soáng soùt ñöôïc tính baèng caùch laáy toång soá caây coøn laïi cuûa 3 laàn laëp laïi sau 45 ngaøy chia cho toång soá caây nhuù maàm leân khoûi maët ñaát.
Baûng 22: AÛnh höôûng cuûa Cd2+ vaø Hg2+ ñeán tyû leä soáng soùt cuûa caây Caûi xanh
AÛnh höôûng cuûa Cd
Cppm
ÑC
0.1
1
10
50
100
% soáng soùt
89.47
75
70
55
11.11
10
AÛnh höôûng cuûa Hg
Cppm
ÑC
0.1
1
10
50
100
% soáng soùt
94.73
88.9
83.3
78.9
72.2
50
Ñoà thò 7: Quan heä giöõa LgCCd vaø % soáng soùt cuûa caây Caûi xanh
Ñoà thò 8: Quan heä giöõa LgCHg vaø % soáng soùt cuûa caây Caûi xanh
Nhìn chung, ôû caû 2 loâ thí nghieäm tyû leä soáng soùt cuûa caây Caûi xanh ñeàu töông ñoái tuaân theo quy luaät: noàng ñoä kim loaïi naëng trong ñaát caøng cao thì tyû leä soáng soùt caøng giaûm. Tuy nhieân, ñoái vôùi Cd coù moät chuùt khaùc bieät laø ôû noàng ñoä 1 ppm tyû leä soáng soùt vaãn coøn cao hôn so vôùi ñoái chöùng nhöng khoâng nhieàu (89.47% so vôùi 88.23%). So saùnh möùc ñoä taùc ñoäng cuûa hai kim loaïi naëng thì ta deã daøng nhaän thaáy raèng Cd gaây aûnh höôûng cao hôn Hg. Chöùng minh cho ñieàu naøy, ôû noàng ñoä 50, 100 ppm ñoái vôùi Cd, tyû leä soáng soùt chæ coøn 11.11 %, 10 % töông öùng. Trong khi ñoù ñoái vôùi Hg tyû leä soáng soùt vaãn coøn cao 72.2%, 50% töông öùng.
Caên cöù vaøo ñoà thò 7 vaø 8, baèng phöông phaùp noäi suy ta coù theå xaùc ñònh ñöôïc giaù trò LC50 cuûa Cd vaø Hg.
Nhö vaäy coù theå keát luaän:
Hg: ôû noàng ñoä 100 ppm vôùi Hg caây chæ môùi cheát 50% (LC50 ) nhöng ñoái vôùi Cd caây khoâng choáng chòu ñöôïc vôùi ñoäc chaát gaàn nhö cheát hoaøn toaøn vaø giaù trò LC50 xaùc ñònh ñöôïc ôû noàng ñoä 50ppm sau 45 NSG; qua thí nghieäm keát quaû cuõng cho thaáy raèng ôû noàng ñoä 10ppm vaãn chöa gaây haïi cho thöïc vaät veà maët hình thaùi, ñoù chính laø giaù trò NOAEL vaø giaù trò LOAEL ñöôïc xaùc ñònh ôû ngöôõng noàng ñoä 50ppm sau khoaûng thôøi gian 45 NSG ñoái vôùi Hg.
Cd: döïa vaøo keát quaû nghieân cöùu, giaù trò LOAEL ñöôïc xaùc ñònh ôû ngoàng ñoä 50ppm sau khoaûng thôøi gian 30 NSG; cuõng gioáng nhö Hg, ôû noàng ñoä 10ppm vaãn chöa gaây haïi cho caây veà maët hình thaùi (NOAEL).
AÛnh höôûng cuûa Cd2+, Hg2+ ñeán ñoä aåm thaân-laù vaø reã caây Caûi xanh
Ñoà thò 9: AÛnh höôûng cuûa Cd2+ ñeán ñoä aåm thaân-laù caây Caûi xanh
Nhaän xeùt:
Ñoä aåm ñaït giaù trò cöïc ñaïi ôû nghieäm thöùc coù noàng ñoä 1 ppm vaø aûnh höôûng khoâng roõ trong khoaûng noàng ñoä [ÑC, 1ppm]. Tuy nhieân, trong khoaûng noàng ñoä [1, 100ppm] ñoä aåm giaûm daàn vaø ñaëc bieät giaûm maïnh ôû nghieäm thöùc coù noàng ñoä 50, 100ppm.
Ñoà thò 10: AÛnh höôûng cuûa Hg2+ ñeán ñoä aåm thaân-laù caây Caûi xanh
Nhaän xeùt:
Ñoä aåm ñaït giaù trò cöïc ñaïi ôû nghieäm thöùc coù noàng ñoä 0.1ppm vaø giaûm daàn ñeán nghieäm thöùc coù noàng ñoä 100ppm. Töø ñoù, suy ra Hg laøm giaûm löôïng nöôùc coù trong thaân-laù caûi xanh.
Ñoà thò 11: AÛnh höôûng cuûa Cd2+ ñeán ñoä aåm reã caây Caûi xanh
Nhaän xeùt:
Cuõng gioáng nhö ñoä aåm thaân-laù, ñoä aåm reã ñaït giaù trò cöïc ñaïi ôû nghieäm thöùc coù noàng ñoä 1ppm so vôùi nghieäm thöùc ñoái chöùng vaø giaûm daàn ñeàu theo chieàu taêng noàng ñoä, ñaëc bieät giaûm roõ reät ôû nghieäm thöùc 100ppm.
Ñoà thò 12: AÛnh höôûng cuûa Hg2+ ñeán ñoä aåm reã caây Caûi xanh
Nhaän xeùt:
Nhìn vaøo ñoà thò ta thaáy coù moät söï khaùc bieät lôùn veà aûnh höôûng cuûa Hg so vôùi Cd ñeán ñoä aåm caây Caûi xanh; ñoä aåm reã cuõng ñaït giaù trò cöïc ñaïi ôû nghieäm thöùc 0.1ppm vaø giaûm daàn theo chieàu taêng noàng ñoä. Ñieåm khaùc bieät lôùn ôû ñaây laø söï giaûm maïnh ñeàu trong khoaûng [1, 100ppm] chöù khoâng phaûi chæ giaûm maïnh ôû nghieäm thöùc 100ppm nhö tröôøng hôïp cuûa Cd.
Coù theå keát luaän raèng, ñoái vôùi caû 2 kim loaïi ôû nghieäm thöùc coù noàng ñoä kích thích caây caûi phaùt trieån (Cd: 1ppm, Hg: 0.1ppm) thì ñoä aåm thaân-laù vaø reã cuõng ñaït giaù trò cöïc ñaïi vaø giaûm daàn theo chieàu taêng noàng ñoä nghieäm thöùc. Nhö vaäy, ta nhaän thaáy raèng noàng kim loaïi naëng trong ñaát caøng cao thì seõ laøm giaûm löôïng nöôùc coù trong thaân-laù, reã caûi ngoaïi tröø noàng ñoä kích thích phaùt trieån. Ñieàu naøy cuõng deã lyù giaûi vì taát caû caùc chaát dinh döôõng cuõng nhö löôïng nöôùc ñi vaøo thaân caây noù theo doøng chaûy khoái thoâng qua caùc mao daãn reã. Vaø nhö vaäy khi heä reã phaùt trieån maïnh vaø ñieàu ñoù laøm cho löôïng nöôùc ñi vaøo thaân caây deã daøng vaø tích tuï nhieàu hôn. Vaø ñieàu naøy cuõng cho ta thaáy moät söï töông quan thuaän giöõa chieàu daøi thaân vaø ñoä aåm, ñoù laø noàng ñoä kích thích caây phaùt trieån maïnh veà chieàu cao thì ñoä aåm caây cuõng ñaït giaù trò cöïc ñaïi so vôùi ñoái chöùng; ôû caùc noàng ñoä caøng cao thì ñoä aåm caøng giaûm.
Haøm löôïng KLN tích luõy trong caùc boä phaän cuûa caây Caûi xanh
Ñoà thò 13: Haøm löôïng Cd2+ tích luõy trong thaân-laù vaø reã caây Caûi xanh
Baûng 23: Haøm löôïng Cd2+ tích luõy trong thaân-laù vaø reã caây Caûi xanh (mg/kg khoâ)
Cdñaát (ppm)
DC
0.1
1
10
100
Cdthaân-laù (ppm)
6.494
9.902
11.201
16.507
8.001
Cdreã (ppm)
2.226
2.845
4.709
6.475
13.62
Ñoà thò 10: Haøm löôïng Hg tích luõy trong thaân-laù vaø reã caây Caûi xanh
Ñoà thò 14: Haøm löôïng Hg2+ tích luõy trong thaân-laù vaø reã caây Caûi xanh
Baûng 24: Haøm löôïng Hg2+ tích luõy trong thaân-laù vaø reã caây Caûi xanh (mg/kg khoâ)
Hgñaát (ppm)
ÑC
0.1
1
10
100
Hgthaân-laù (ppm)
0.903
0.928
0.947
1.233
0.729
Hgreã (ppm)
1.120
1.161
1.281
1.649
29.375
Nhaän xeùt:
Tích luõy Cd vaø Hg trong boä phaän reã cuûa caây Caûi xanh noùi chung tuaân theo quy luaät haøm muõ cô soá e. Rieâng ñoái vôùi boä phaän thaân-laù, keát quaû phaân tích laïi khoâng tuaân theo quy luaät. ÔÛ cuøng noàng ñoä gaây nhieãm, khaû naêng haáp thu Cd cuûa Caûi xanh lôùn hôn so vôùi Hg.
Töø ñoà thò 9 cho thaáy, khaû naêng haáp thu Cd cuûa Caûi xanh laø cao nhaát, khi noàng ñoä Cd trong ñaát laø 10ppm thì haøm löôïng Cd tích luõy trong thaân laù Caûi xanh gaâp 13 laàn so vôùi Hg. Ñieàu naøy ñöôïc giaûi thích coù theå laø do boä reã cuûa caây Caûi xanh trong quaù trình haáp thu chaát dinh döôõng töø trong ñaát noù vaãn huùt caùc ñoäc chaát kim loaïi naëng roài tích luõy daàn daàn, ñaây goïi laø quaù trình tích luõy sinh hoïc; moät lyù do khaùc nöõa laø noù khoâng haïn cheá ñöôïc söï xaâm nhaäp cuûa Cd vaøo beân trong cô theå cuûa noù baèng caùc cô cheá baét giöõ bôûi caùc nhoùm cacboxyl vaø aminoaxit trong teá baøo reã caây hay cuõng coù theå laø söï xaâm nhaäp ñôn thuaàn töø noàng ñoä cao trong dung dòch nuoâi troàng vaøo cô theå thöïc vaät, ñoù laø söï khueách taùn töø noàng ñoä cao ñeán noàng ñoä thaáp do söï cheânh leäch noàng ñoä. Ñaây thöïc söï laø moät vaán ñeà raát ñaùng quan taâm vì rau Caûi xanh ñöôïc troàng ñeå aên laù. Lyù giaûi cho tröôøng hôïp, ôû noàng ñoä cao 100ppm nhöng khaû naêng tích luõy cuûa Cd trong trong thaân caây vaãn thaáp hôn so vôùi noàng ñoä 10ppm; nhö trong phaàn noùi veà cô cheá gaây ñoäc cuûa kim loaïi naëng trong moâi tröôøng ñaát, neáu moâi tröôøng soáng coù tính tích luõy ñoäc chaát daàn daàn töø thaáp ñeán cao thì gaây bieán ñoäng sinh lyù cô theå ñeå thích nghi vôùi ñieàu kieän bieán ñoäng sinh lyù cô theå gaây neân nhö reã caây ít phaùt trieån hoaëc phaùt trieån theo höôùng khaùc ít chòu aûnh höôûng bôûi ñoäc chaát. Maø chuùng ta bieát ñoäc chaát xaâm nhaäp vaøo thaân caây thoâng qua caùc mao daãn reã, reã keùm phaùt trieån cuõng coù nghóa laø khaû naêng xaâm nhaäp cuûa ñoäc chaát KLN vaøo thaân caây seõ giaûm.
Tröôøng hôïp cuûa Hg coù theå ñöôïc giaûi thích laø do trong teá baøo reã KLN cuõng coù theå ñöôïc chuyeån vaøo traïng thaùi töï do hoaëc traïng thaùi phöùc chaát do lieân keát vôùi caùc nhoùm chöùc trong boä reã, ñaây laø daïng laøm cho KLN bò sa laéng ôû trong teá baøo reã. Do vaäy maø löôïng Hg tích luõy trong reã cao.
So saùnh khaû naêng tích luõy cuûa 2 kim loaïi trong thöïc vaät khaûo saùt nhö sau: Cd > Hg.
Baûng 25: Khaû naêng haáp thu Cd cuûa thaân-laù vaø reã caûi vaø haøm löôïng KLN tích luõy trong thaân-laù vaø reã caây Caûi xanh
Stt
Noàng ñoä
(ppm)
Cdthaân-laù
(ppm)
Cdreã
(ppm)
KNHTthaân
(%)
KNHTreã
(%)
1
ÑC
6.494
2.226
5.04
0.203
2
0.1
9.902
2.845
1.954
0.0432
3
1
11.201
4.709
0.2362
0.014
4
10
16.507
6.475
0.039
0.00062
5
50
-
-
-
-
6
100
8.001
13.62
0.01
0.000072
Ghi chuù: Khaû naêng haáp thu: KNHT(%) laø phaàn traêm haøm löôïng KLN ñöôïc tích luõy trong thöïc vaät vaø haøm löôïng KLN trong ñaát (Xem coâng thöùc phaàn 3.6.2 ).
Baûng 26: Khaû naêng haáp thu Hg cuûa thaân-laù vaø reã caûi vaø haøm löôïng KLN tích luõy trong thaân-laù vaø reã caây Caûi xanh
Stt
Noàng ñoä
(ppm)
Hgthaân-laù
(ppm)
Hgreã
(ppm)
KNHTthaân
(%)
KNHTreã
(%)
1
ÑC
0.903
1.120
45.62
7.34
2
0.1
0.928
1.161
0.16
0.0332
3
1
0.947
1.281
0.02
0.003
4
10
1.233
1.649
0.0026
0.00025
5
50
-
-
-
-
6
100
0.729
29.375
0.000216
0.00015
Töø baûng 24 vaø 25 nhaän thaáy, khaû naêng haáp thu Cd vaø Hg trong caùc boä phaän caây caûi nhìn chung laø giaûm daàn khi noàng ñoä caùc ñoäc chaát KLN trong ñaát taêng daàn. Ñieàu naøy phuø hôïp vôùi khaû naêng sinh lyù cuûa caây vì noàng ñoä ñoäc chaát trong moâi tröôøng ñaát caøng taêng thì reã caây caøng bò aûnh höôûng nhieàu, khaû naêng haáp thu caùc ion giaûm daàn.
KEÁT LUAÄN VAØ KIEÁN NGHÒ
Keát luaän
Qua coâng trình thöïc nghieäm ñaõ chöùng toû, khi moâi tröôøng ñaát bò oâ nhieãm kim loaïi naëng thì coù theå gaây ra 2 taùc duïng: kích thích hoaëc kìm haõm söï phaùt trieån cuûa thöïc vaät. Ñeà taøi ñaõ chæ roõ aûnh höôûng chi tieát cuûa caùc nguyeân toá Cd, Hg ñeán quaù trình sinh tröôûng vaø phaùt trieån cuûa caây Caûi xanh treân ñaát phuø sa, khaû naêng taùc ñoäng, möùc ñoä gaây ñoäc cuõng nhö khaû naêng haáp thu KLN cuûa thöïc vaät khaûo saùt. Caùc keát quaû nghieân cöùu quan troïng ñöôïc ghi nhaän cuoái cuøng qua coâng trình thöïc nghieäm laø:
Cd kích thích söï sinh tröôûng cuûa caây Caûi xanh ôû noàng ñoä khaù cao (1ppm) vaø kìm haõm söï phaùt trieån töø [10, 100]ppm. Cd aûnh höôûng maïnh ñeán quaù trình sinh tröôûng vaø phaùt trieån cuûa caây Caûi xanh ôû noàng ñoä 100ppm (sau 45 ngaøy gieo troàng caây gaàn nhö cheát hoaøn toaøn). Khaû naêng tích luõy cuûa Cd trong thaân-laù cao hôn trong reã, ôû noàng ñoä 50ppm khaû naêng tích luõy laø cao nhaát, ñieàu naøy phuø hôïp vôùi keát quaû nghieân cöùu cuûa John (1986)[10], rau caûi xanh laø moät loaïi caây aên laù nhöng laïi coù khaû naêng tích luõy Cd trong laù raát cao maø khoâng coù baát kyø bieåu hieän truùng ñoäc naøo. Ñaây laø keát quaû raát ñaùng quan taâm vì Caûi xanh laø loaïi caây aên laù. ÔÛ cuøng noàng ñoä gaây nhieãm, Caûi xanh haáp thu Cd maïnh hôn so vôùi Hg.
So vôùi Cd, Hg kích thích phaùt trieån ôû noàng ñoä khaù thaáp 0.1ppm, khaû naêng tích luõy cuûa Hg trong reã cao hôn trong thaân, ñaëc bieät laø ôû noàng ñoä 100ppm (29.375 mg/kg khoâ). Hg kìm haõm söï phaùt trieån cuûa caây Caûi xanh ôû noàng ñoä [50, 100]ppm.
Baûng 27: So saùnh giöõa giaù trò nghieân cöùu vaø giaù trò tieâu chuaån cho pheùp (ppm)
Nguyeân toá
Giaù trò coù aûnh höôûng tieâu cöïc
Giôùi haïn cho pheùp cuûa
FAO/WHO
Möùc giôùi haïn cuûa Boä Y teá
Löôïng KLN tích luõy trong thaân caây
Cd
10
0.02
1.5
0.1
Hg
50
0.005
0.005
-
Caùc giaù trò coù aûnh höôûng tieâu cöïc gaây aûnh höôûng ñeán quaù trình sinh tröôûng vaø phaùt trieån cuûa thöïc vaät thoâng qua khaûo saùt thöïc nghieäm töông ñoái chöa saùt vôùi tieâu chuaån KLN trong ñaát noâng nghieäp hieän nay cuûa Vieät Nam (chöa coù tieâu chuaån cuûa Hg). Ngoaøi ra, theo nghieân cöùu cuûa Thaùi Vaên Nam veà ñaát xaùm [10] ôû caùc noàng ñoä giôùi haïn, haøm löôïng KLN tích luõy trong thaân-laù thöïc vaät laïi lôùn hôn raát nhieàu laàn so vôùi tieâu chuaån cho pheùp haøm löôïng KLN trong rau töôi (xem phuï luïc C) ñoái vôùi Cd, coøn Hg thì chöa coù tieâu chuaån. Tuy nhieân, qua thöïc nghieäm nghieân cöùu ñoái vôùi ñaát phuø sa keát quaû cho thaáy ôû noàng ñoä 10ppm coù bieåu hieän cuûa aûnh höôûng veà maët hình thaùi nhöng xeùt veà haøm löôïng tích luõy trong thaân-laù caây so saùnh vôùi haøm löôïng toái ña cho pheùp cuûa Cd trong ñaát noâng nghieäp vaø trong saûn phaåm rau töôi theo möùc giôùi haïn cuûa Boä Y teá thì vaãn coøn naèm trong ngöôõng cho pheùp; coøn theo möùc giôùi haïn cuûa Boä NN & PTNT vaø toå chöùc FAO/WHO thì caøng vöôït ngöôõng cho pheùp raát nhieàu (0.02ppm). Ñaây quaû thaät laø moät vaán ñeà caàn phaûi quan taâm nhieàu hôn vì söùc khoûe cuûa con ngöôøi. Ñieàu naøy ta coù theå lyù giaûi do ñaát phuø sa naøy giaøu muøn, chöùa nhieàu keo ñaát, ñoä no bazô trung bình vaø khaû naêng trao ñoåi cation lôùn neân khaû naêng baét giöõ caùc KLN trong ñaát laø raát lôùn. Do vaäy maø khaû naêng KLN ñi vaøo thaân-laù caây thaáp neân haøm löôïng tích luõy khoâng cao so vôùi ñaát xaùm. Ñaây chæ laø nhöõng keát quaû böôùc ñaàu nghieân cöùu, do vaäy ñeå keát quaû thu ñöôïc chính xaùc hôn neân phaân tích caùc chæ tieâu KLN nhieàu laàn vaø chia nhoû khoaûng noàng ñoä gaây aûnh höôûng tieâu cöïc. Ñaây laø moät vaán ñeà raát khoù cho ñeà taøi vì kinh phí vaø thôøi gian raát haïn cheá.
Nhöõng ñieåm coøn toàn taïi cuûa coâng trình nghieân cöùu
Soá löôïng maãu phaân tích vaø soá laàn laëp laïi coøn töông ñoái ít. Do vaäy, vieäc ñaùnh giaù aûnh höôûng coøn haïn cheá.
Ñeà taøi chöa nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa nhieàu loaïi ñoäc chaát khaùc nhau ñoái vôùi cuøng 1 loaïi thöïc vaät vì trong moâi tröôøng, caùc ñoäc chaát coù theå taêng cöôøng hoaëc haïn cheá tính ñoäc laãn nhau.
Keát quaû chöa coù tính khaùch quan hôn vì chöa nghieân cöùu ngoaøi thöïc ñòa vaø cuõng caàn phaûi nghieân cöùu kyõ toaøn boä chu kyø sinh tröôûng thöïc vaät.
Chæ môùi nghieân cöùu vôùi ñaát phuø sa. Trong khi ñoù coù raát nhieàu loaïi ñaát khaùc nhau tuøy thuoäc vaøo tính chaát cuõng nhö muïc ñích söû duïng.
ÖÙng duïng cuûa coâng trình nghieân cöùu
Coâng trình nghieân cöùu goùp phaàn ñaùnh giaù veà taùc haïi cuûa oâ nhieãm KLN trong moâi tröôøng sinh thaùi ñaát.
Cung caáp theâm baûn soá lieäu veà noàng ñoä kích thích cuõng nhö kìm haõm söï sinh tröôûng vaø phaùt trieån cuûa caây troàng cuûa moät vaøi KLN. Taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho caùc nghieân cöùu sau naøy veà chaát löôïng KLN trong moâi tröôøng ñaát.
Ñeà taøi coù theå duøng laøm taøi lieäu tham khaûo cho giaûng daïy moân ñoäc hoïc moâi tröôøng.
Kieán nghò
Qua coâng trình nghieân cöùu, kính mong Tröôøng Ñaïi hoïc Coâng ngheä Tp.HCM neáu ñöôïc cho pheùp môû roäng ñeà taøi nghieân cöùu theo caùc höôùng sau:
Nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa moät soá KLN leân quaù trình sinh tröôûng vaø phaùt trieån cuûa moät soá caây troàng noâng nghieäp treân ñaát phuø sa ngoaøi thöïc ñòa.
Nghieân cöùu vôùi nhieàu loaïi ñaát khaùc nhau (ñaát xaùm, ñaát ñoû,…) vaø nhieàu loaïi caây troàng noâng nghieäp (luùa, laïc, ñaäu,…).
Nghieân cöùu, hoaøn thieän theâm tieâu chuaån KLN trong ñaát noâng nghieäp.
Nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa pH moâi tröôøng, thaønh phaàn moâi tröôøng ñaát, thaønh phaàn dinh döôõng, cheá ñoä nöôùc töôùi,… ñeán khaû naêng gaây ñoäc cuûa moät soá KLN.
Ngoaøi ra, ñieàu maø toâi mong moûi ôû ñaây laø söï quan taâm thöïc söï vaø hôn theá nöõa veà lónh vöïc naøy ñeå nhanh choùng hoaøn thieän boä tieâu chuaån veà caùc KLN (ñaëc bieät laø Hg chöa coù tieâu chuaån), sôùm ñöa ra caùc khuyeán caùo cho moïi ngöôøi goùp phaàn baûo veä söùc khoûe con ngöôøi.