Đồ án Nghiên cứu ảnh hưởng của một số độc chất kim loại nặng (Pb2+, Cd2+) lên quá trình sinh trưởng và phát triển của cây Cải xanh trên đất xám phù sa cổ miền Đông Nam Bộ

ều tra Lập phiếu điều tra, đi ra đồng ruộng tiếp xúc, điều tra trực tiếp với nông dân. 3.1.3. Nội dung điều tra Đi sâu tìm hiểu về loại rau trồng. Các loại phân sử dụng để bón cho cây. Các loại thuốc trừ sâu và các chất khác sử dụng để phòng trừ sâu bệnh. Nguồn nước tưới cho rau 3.1.4. Số mẫu điều tra Tôi đã tiến hành điều tra 30 hộ dân tại xã Tân Thới Nhì, huyện Hóc Môn, Tp. Hồ Chí Minh. 3.1.5. Nhận xét Qua quá trình tiến hành điều tra cơ bản tôi thấy: Đất ở một số khu vực khảo sát đã bị ô nhiễm do nước thải, khí thải của các nhà máy, xí nghiệp xung quanh gây nên. Một số nơi đất bị phèn nặng không thể trồng trọt được, cỏ năng mọc nhiều ở xung quanh. Các loại cây trồng ở đây chủ yếu trồng theo điều kiện thời tiết hàng năm mà không theo một mùa vụ nhất định. Bà con nông dân chưa được tiếp cận với khoa học kỹ thuật trong khi trồng trọt mà chủ yếu trồng theo kinh nghiệm. Việc sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu còn phụ thuộc nhiều vào kinh tế của các hộ gia đình mà không áp dụng theo đúng kỹ thuật. 3.1.6. Lấy mẫu Từ kết quả khảo sát của các hộ dân và qua quá trình đi thực địa, tôi đã chọn mẫu ở những ruộng đại diện, có tập quán canh tác lâu năm, địa hình thời tiết và mùa vụ phổ biến chung cho vùng. Mẫu được lấy ở cách xa các nhà máy, xí nghiệp và khu dân cư. Không lấy ở những vùng gò cao hoặc quá thấp mà lấy ở những nơi bằng phẳng. 3.2. Vị trí địa lý và vi khí hậu khu vực tiến hành thí nghiệm. Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong khu vực có khí hậu ôn hòa, mang tính chất cận nhiệt đới gió mùa của vùng đồng bằng và chia thành hai mùa rõ rệt là mùa khô và mùa mưa. 3.2.1. Chế độ mưa Lượng mưa trung bình tại thành phố Hồ Chí Minh là 1859,4mm/ năm, được ghi nhận cao nhất là 2047,7mm (năm 1990) và thấp nhất là 1654,3mm (năm 1985). Mưa chủ yếu tập trung vào tháng 6,7,8,9,10,11 hàng năm chiếm từ 65% - 95% tổng lượng mưa rơi cả năm. Lượng mưa trong tháng cao nhất là 537,9mm (tháng 9 năm 1990), trong khi từ tháng 12 đến tháng 4 hàng năm mưa rất ít, thậm chí có tháng hầu như không có mưa. 3.2.2. Lượng bốc hơi Lượng bốc hơi trung bình tại thành phố Hồ Chí Minh là 1169,4mm/ năm, cao nhất là 1223,3 (năm 1990) và thấp nhất là 1136 (năm 1989). Thông thường lượng bốc hơi ở các tháng mùa khô cao từ 104,4 - 146,8mm trong khi ở các tháng mùa mưa lượng bốc hơi thấp 64,9 - 88,4mm. Nói chung lượng bốc hơi trung bình là 97,4mm/ tháng. 3.2.3. Độ ẩm Độ ẩm trung bình tại thành phố Hồ Chí Minh từ năm 1988 - 1990 là 78%, cao nhất là năm 1988 (86%) và thấp nhất là năm 1990 (40%). Độ ẩm trung bình là 78%, ở các tháng mùa mưa độ ẩm cao từ 82% - 85% và ở các tháng mùa khô độ ẩm thấp từ 70% - 76% 3.2.4. Nhiệt độ Nhiệt độ trung bình tại thành phố Hồ Chí Minh là 27,9oC, cao nhất là 31,6oC (tháng 4 năm 1990) và thấp nhất là 26,5oC (tháng 12/1990). Nhiệt độ trung bình ban ngày dao động từ 30 - 34oC và ban đêm từ 16 - 22oC. Đây là một vùng có khí hậu ôn hòa. 3.2.5. Bức xạ mặt trời Thành phố Hồ Chí Minh ở vào vĩ độ thấp, vị trí mặt trời luôn cao và ít thay đổi qua các tháng trong năm, do vậy chế độ bức xạ rất phong phú và ổn định. Tổng lượng bức xạ/ năm đạt từ 145 - 152Kcal/cm2, tháng có bức xạ cao nhất là tháng 3 (15,69Kcal/ cm2), trong khi các tháng mùa mưa có lượng bức xạ thấp nhất (11,37Kcal/cm2). Lượng bức xạ trung bình ban ngày đạt 417cal/cm2. Số giờ nắng trung bình/năm là 2488 giờ, cao nhất là 12,4 giờ/ngày và thấp nhất là vào tháng 7,8,9, 10 (trung bình 5,5 giờ/ngày). 3.2.6. Gió Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong vùng có ba hướng gió chính là Đông Nam, Tây Nam và Tây lần lượt xen kẽ nhau từ tháng 5-10, trong đó không có tháng nào chiếm ưu thế. Tốc độ gió dao động từ 2,1 - 3,6,m/s (gió Tây) và 2,4 - 3,7m/s (gió Đông). 3.3. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu 3.3.1. Đất nghiên cứu 3.3.1.1. Mẫu đất làm thí nghiệm Lấy đất tại khu vực thực địa - xã Tân Thới Nhì, huyện Hóc Môn, Tp. Hồ Chí Minh. Đất được lấy là đất xám phù sa cổ và lấy nơi tương đối ổn định trong 40-50 năm qua, không có đào bới sâu để xây dựng nhà cửa, đường sá. Đất không đuợc lấy ở vị trí bờ dốc hay nơi nước tù đọng mà lấy ở trong các ruộng bằng phẳng. Đất ở đây được trồng các loại cây như: dưa leo, cải, bí, khổ qua,Tổng lượng đất lấy khoảng 400 kg, được đựng trong bao tải hai lớp (lớp trong bằng nilon). Mẫu lấy về được trộn đều và lấy khoảng 1kg để phân tích trong phòng thí nghiệm. Phần còn lại được xử lý riêng nhằm tạo ra đất nhiễm kim loại có nồng độ phù hợp. 3.3.1.2. Xử lí và phân tích đất trong phòng thí nghiệm 1kg đất tươi được phơi khô trong không khí. Sau đó dùng búa đập nhỏ. Nhặt sạch xác bã động thực vật cho đất vào khay hình chữ nhật (60 x 40 cm) dàn đều, chia theo đường chéo, lấy 2 phần, bỏ 2 phần. 2 phần được trộn đều sau đó sàng qua rây 2mm và 1mm. Tiếp tục chia theo hình chữ nhật lấy ½ để phân tích các thông số cơ giới, hóa lí, dinh dưỡng của đất. Phần còn lại cho vào túi vải để lưu. a. Xác định loại đất (sử dụng phương pháp ngoài đồng ruộng) [10] Mẫu đất lấy được trộng với nước đủ ướt rồi dùng hai bàn tay xe thành sợi dài độ 5-6 cm. Mẫu đất được tẩm không được quá khô hay quá ướt, rồi tiếp tục uốn thành vòng tròn. Qua thực nghiệm xác định được đất thuộc loại thịt trung bình - pha cát. b. Xác định độ ẩm của đất Sấy cốc thủy tinh 100 ml ở 1050C đến khối lượng không đổi, sau đó cho vào bình hút ẩm, để ở nhiệt độ phòng. Cân chính xác khối lượng cốc (m0). Cho vào cốc chính xác 10g đất (nhưng lấy giá trị chính xác trên cân phân tích 4 số) đã hong khô trong không khí và đã qua rây 1 mm. Cân khối lượng cốc sấy và đất, ghi nhận khối lượng (m1). Cho vào tủ sấy ở 105-1100C trong 3 (h) rồi lấy ra cho vào bình hút ẩm để hạ nhiệt độ tới nhiệt độ phòng (khoảng 30 phút). Cân khối lượng m2 (cốc và đất sau khi nung) cho tới khi sai số giữa 2 lần cân không vượt quá 3 mg. Cuối cùng ta tính được độ ẩm tương đối (% lượng nước trong đất) là 28.3% c. Một số thông số khác Hàm lượng hữu cơ: 2.04% Hàm lượng C: 0.076% Hàm lượng Nitơ tổng: 6.29.10-3% CEC: 1.24me/100gđất d. Xác định một số KLN Mẫu được phân tích tại Công ty TNHH Dịch vụ Kỹ thuật Thuần Công, quận 2, Tp. Hồ Chí Minh. Kết quả phân tích như sau: (xem phụ lục B). Kim loại Pb (ppm) Cd (ppm) Giá trị 0.05 0.06 3.3.1.3. Đánh giá chất lượng đất Bảng 13: Một số thông số trong đất nền (xem phụ lục B) STT Chỉ tiêu phân tích Giá trị Nhận xét 1 Thành phần cơ giới Thịt pha cát Cát 54%, bột 46% 2 Độ ẩm tương đối 28.3% Đất có độ chua tiềm tàng 3 pHnước 6.17 4 pHKCl 5.13 5 HCa2+ 4.1mg/kgđất 6 HMg2+ 10mg/kgđất 7 P2O5 156.6mg/kgdất Hàm lượng lớn 8 % Hữu cơ 2.04 9 % Cacbon 0.076 10 Nitơ tổng số (%) 6.29*10-3 Đất nghèo dinh dưỡng 11 Natri 3mg/kgđất 12 Kali 1mg/kgđất 13 Al3+diđộng 0.28mg/kgđất 14 CEC 1.24me/100gđất 15 Pb 0.05 ppm Đất chưa bị ô nhiễm KLN 16 Cd 0.06 ppm 3.3.1.4. Xử lý mẫu đất sử dụng cho thí nghiệm a. Xử lý thô Đất lấy từ thực địa về phơi khô trong không khí. Dùng búa đập nhỏ, sau đó sàng qua rây 5mm, đất qua rây được cho vào túi plastic bên ngoài là bao tải. Khi làm thí nghiệm, cân vào mỗi chậu 5 kg đất. b. Gây nhiễm đất Đất được trộn với các hóa chất tinh khiết phân tích (PbCl2, CdCl2 2½H2O), đã được pha theo các nồng độ phù hợp cho nghiên cứu. Sau đó cho hóa chất có nồng độ phù hợp vào nước cất để được 500 ml dung dịch gây nhiễm vào 5 kg đất. Hỗn hợp dung dịch trên được trộn đều bằng đũa cả đến khi toàn bộ đất được thấm đều hết. 3.3.2. Vật liệu và thực vật thử nghiệm 3.3.2.1. Vật liệu a. Chậu dùng làm thí nghiệm Chậu bằng nhựa sâu 10 cm, đường kính trong trên 33 cm, đường kính dưới 20 cm. Các chậu này đều được rửa sạch bằng dung dịch HCl loãng và rửa lại bằng nước máy, sau đó để khô tự nhiên. Tổng số chậu sử dụng cho thí nghiệm là 48 cái. Các chậu đều được khoan 7 lỗ nhỏ ở đáy để thoát nước. b. Giàn đễ chậu thí nghiệm Giàn cao cách mặt đất khoảng 30 cm, giàn dưới được lót một lớp bạt để tránh hóa chất rơi xuống đất. Thí nghiệm được tiến hành trong mảnh đất rộng khoảng 36m2. c. Môi trường nuôi cấy Đất xám, đã qua phân tích thành phần cơ giới, dinh dưỡng. Được gây nhiễm ở các mức độ ô nhiễm KLN khác nhau. Tổng lượng đất sử dụng khoảng 400 kg. d. Dung dịch dinh dưỡng [15] Sử dụng dung dịch dinh dưỡng với thành phần như sau: Bảng 14: Thành phần của dung dịch dinh dưỡng Chất Đơn vị (mg/l nước) NH4NO3 8.5 K2SO4 8.5 Na2HPO4 0.6 CaSO4.2H2O 70.0 MgSO4.2H2O 20.0 CaCl2.6H2O 30.0 NaCl 20.0 e. Nguồn nước tưới Tưới bằng nước máy, được phân tích tại Trung tâm Công nghệ và Quản lí Môi trường & Tài nguyên, trường Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh. Bảng 15: Chất lượng nước tưới cho thực vật khảo sát Chỉ tiêu Đơn vị pH 8.1 Độ mặn 0‰ EC 8.46µS/cm Pb < 0.02 ( mg/l) Cd 8.0 ( µg) 3.3.2.2. Thực vật khảo sát Thực vật khảo sát: Cải xanh Họ: Cruciferae Tên: Brassicca junca (tên khoa học) Giống: SG6 Đặc điểm: Tỷ lệ nảy mầm đạt 99%, sinh trưởng mạnh, chống chịu bệnh tốt, trổ hoa muộn hơn 50 ngày sau gieo. Cây nhiều lá, lá to, răng cưa đều, màu xanh mỡ, trồng được mùa nắng và mùa mưa. Thu hoạch 20-25 ngày sau cấy hay 40-45 ngày sau gieo. 3.4. Phương pháp nghiên cứu 3.4.1. Lựa chọn mô hình thí nghiệm Hiện nay có nhiều mô hình khảo sát ảnh hưởng của KLN đối với cây trồng nông nghiệp như: a. Nuôi cây trong các môi trường dinh dưỡng đã bị gây nhiễm bởi các KLN. Với mô hình này, do khả năng đệm của môi trường nước kém, hàm lượng KLN cho vào môi trường không cần cao (khoảng vài ppm). Mô hình này thường khảo sát ảnh hưởng của nước bị ô nhiễm đối với quá trình sinh trưởng của cây. b. Mô hình trồng thực vật trên cát được tưới môi truờng dinh dưỡng phù hợp với cây trồng. Mô hình này lấy cát làm đối chứng và so sánh các nghiệm thức có chứa đất chất lượng tốt và nghiệm thức có chứa đất chưa biết chất lượng cần khảo sát. c. Mô hình ảnh hưởng của KLN đối với thực vật trong một loại môi trường đất nào đó. Đất lấy về qua xử lí và gây nhiễm KLN ở các nồng độ thích hợp được trồng hạt đã nảy mầm. Bằng mô hình này, chúng ta có thể xác định được khả năng ảnh hưởng của KLN đối với thực vật và khả năng hấp thu KLN của thực vật. Do khả năng đệm và xử lí của môi trường đất rất cao nên nồng độ KLN gây nhiễm thường rất lớn (có thể đến 1000 ppm). Dựa vào 3 mô hình trên, tôi chọn mô hình (c) làm thí nghiệm để khảo sát bởi vì: Các thí nghiệm về nước và không khí đã được nghiên cứu nhiều, hơn nữa đất là vật mang của các hệ sinh thái, trong đất có chứa cả nước và không khí. Các cây trồng nông nghiệp chủ yếu sống trong môi trường đất. Vì vậy, việc lựa chọn mô hình (c) để nghiên cứu ảnh hưởng của KLN đối với cây trồng là phù hợp và mang lại hiệu quả cao hơn so với các mô hình khác. 3.4.2. Phân tích đất gây nhiễm nhằm kiểm chứng mẫu đất gây nhiễm Sau khi đất đã được gây nhiễm, chọn mỗi lô thí nghiệm 2 mẫu tương ứng với 2 nghiệm thức (theo phương thức lấy mẫu đại diện) theo sơ đồ thiết kế như sau: Bảng 16: Bảng lựa chọn nghiệm thức nhằm kiểm chứng sự khác biệt (Nghiệm thức đánh dấu là nghiệm thức được lựa chọn) STT lô Kim loại NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 NT6 NT7 1 Pb Pb-1 0.1 Pb-2 1.0 Pb-3 10 Pb-4 30 Pb-5 100 Pb-6 300 Pb-7 1000 2 Cd Cd-1 0.1 Cd-2 1.0 Cd-3 3.0 Cd-4 10 Cd-5 30 Cd-6 100 Tất cả các mẫu này đều được đem phân tích tại Trung tâm Công nghệ và Quản lí Môi trường & Tài nguyên, trường Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh. Kiểm định giả thiết về sự khác biệt về nồng độ KLN giữa trung bình của ngưỡng bố trí thí nghiệm (µ1) với kết quả phân tích (µ2). Áp dụng phương pháp thống kê toán học để phân tích dữ liệu quan sát cặp. Kiểm định t với giả thiết là không có sự khác biệt về trung bình tổng thể (H0: µ1=µ2). Dựa trên phân phối mẫu của đại lượng t và tα với độ tự do y và các mức α = 0.01; 0.05. Tiến hành so sánh: Nếu t < tα: chấp nhận giả thiết H0. Nếu t > tα : không chấp nhận giả thiết H0. Bảng 17: Nồng độ bố trí và nồng độ phân tích của các nghiệm thức khảo sát Ký hiệu Pb-3 Pb-6 Cd-2 Cd-5 Bố trí 10 300 1.0 30 Phân tích 9.83 298.2 0.97 28.8 Với mức ý nghĩa 1% và 5%, ta kiểm định xem có sự khác nhau về nồng độ ở hai kết quả hay không ? Chúng ta có bài toán kiểm định H0 : µd = 0 ; H : µd ≠ 0. Qua thống kê ta thấy sing.level = 0.03 < 0.05. Do đó không có cơ sở khoa học bác bỏ H0 (giả thiết H0 : nồng độ ở ngưỡng bố trí thí nghiệm bằng nồng độ ở mức ý nghĩa 1% và 5%) (xem kết quả xử lí phần phụ lục A trang 27). Vậy nồng độ các KLN được bố trí thí nghiệm có sự chênh lệch nhưng không đáng kể, sự chênh lệch này có thể là do yếu tố khách quan và không ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm. 3.5. Bố trí thí nghiệm 3.5.1. Địa điểm và thời gian tiến hành thí nghiệm Thí nghiệm được tiến hành từ ngày 15/09/2006 đến ngày 20/11/2006 tại địa điểm 344/6 Huỳnh Tấn Phát, Khu phố 1, Quận 7, Thành phố Hồ Chí Minh. Hóa chất và các giai đoạn tiền xử lý sản phẩm được thực hiện tại phòng TN15 của Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh. 3.5.2. Hình thức bố trí 3.5.2.1. Qui trình khảo sát Dựa vào phương pháp tiêu chuẩn về thí nghiệm độc tính cấp của Hiệp hội sức khỏe Cộng đồng Mỹ (1995) [18], thí nghiệm được thực hiện trình tự 2 giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Bố trí thí nghiệm thăm dò (Range-finding toxicity Tests) để tìm ra giới hạn nồng độ thí nghiệm thực. Thời gian thí nghiệm là 2 tuần kể từ ngày cấy hạt xuống đất. Giai đoạn 2: Bố trí thí nghiệm chính thức hay bố trí thật (Short-term defintive tests). Trong giai đoạn này sẽ khảo sát kỹ ảnh hưởng của các độc chất KLN đến quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật khảo sát. 3.5.2.2. Bố trí thí nghiệm a. Bố trí thăm dò Mỗi kim loại nghiên cứu được bố trí riêng một lô, mỗi lô gồm 7 nghiệm thức và lặp lại 3 lần. Bảng 18: Dãy nồng độ của từng KLN trong bố trí thăm dò STT lô Tên KL NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 NT6 NT7 I Pb2+ 1 10 30 100 300 1000 3000 II Cd2+ 1 10 30 100 300 1000 3000 Thời gian bố trí thí nghiệm thăm dò là 2 tuần (kể cả nghiệm thức đối chứng), một số chỉ tiêu về điều kiện sống như: ánh sáng, gió, được theo dõi thường xuyên và khống chế kịp thời. Trong quá trình thí nghiệm, những hiện tượng về triệu chứng của cây được ghi nhận như: khả năng chồi lên khỏi mặt đất, ra lá, màu sắc lá, chiều cao cây, hình dạng cây, b. Bố trí thí nghiệm chính thức Thí nghiệm chính thức được bố trí theo kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn (Completely Randomized Design = CRD) [6] cho 2 lô thí nghiệm (mỗ lô khảo sát với 1 kim loại gồm có 8 nồng độ (8 nghiệm thức) đối với Pb và 7 nghiệm thức đối với Cd. Mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần, 3 nghiệm thức của một kim loại được bố trí song song nhau. Bảng 19 : Dãy nồng độ trong bố trí thí nghiệm chính thức cùng kí hiệu tương ứng trong khảo sát ảnh hưởng của KLN đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây Cải xanh STT lô Tên KL NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 NT6 NT7 NT8 I Pb2+ ĐC A1 0.1 A2 1.0 A3 10 A4 30 A5 100 A6 300 A7 1000 A8 II Cd+2 ĐC B1 0.1 B2 1.0 B3 3.0 B4 10 B5 30 B6 100 B7 Ghi chú: (ĐC): Nghiệm thức đối chứng; nghĩa là đất thực địa không cho gây nhiễm KLN c. Sơ đồ bố trí thí nghiệm Từ các kí hiệu của mỗi lô, tiến hành bốc thăm ngẫu nhiên để sắp xếp các nồng độ theo bảng sau. Trong quá trình thí nghiệm sẽ sắp xếp các nghiệm thức theo thứ tự này. Bảng 20: Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của Pb (A ), Cd (B ) đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây Cải xanh Khối 1 A6 A1 A3 A8 A4 A5 A2 A7 Khối 2 A1 A8 A7 A3 A4 A2 A5 A6 Khối 3 A3 A5 A4 A2 A1 A7 A6 A8 Khối 1 B3 B1 B4 B7 B6 B2 B5 Khối 2 B8 B4 B5 B2 B1 B3 B6 Khối 3 B1 B7 B2 B8 B3 B6 B5 3.5.3. Pha chế dung dịch thử nghiệm Sử dụng các hóa chất tinh khiết phân tích trong phòng thí nghiệm PbCl2, CdCl2 ½H2O. Khối lượng và dung tích cần pha được cho trong bảng sau: Bảng 21: Pha chế dung dịch thử nghiệm Kim loại mcân (g) Vpha (l) Nồng độ ( g/l) Pb2+ 66.8678 5 1000 (1ml = 10mg) Cd2+ 89.5428 5 1000 (1ml = 10mg) Dung dịch sau khi pha được sử dụng như dung dịch mẹ để pha chế các dung dịch con có nồng độ nhỏ hơn. Tùy vào nồng độ yêu cầu mà ta sử dụng các hệ số pha loãng khác nhau. nếu dung dịch gây nhiễm ít, thêm nước cất cho đủ 500 ml, sau đó tưới vào đất và trộn đều. 3.5.4. Trồng cây Mỗi chậu được trồng 4 hạt giống (đã ủ nảy mầm), các hạt được phân bố đều trên chậu. Sau khi trồng xong, tiến hành tưới nước vào các chậu. 3.6. Đo đạc các thông số 3.6.1. Thu và xử lí mẫu cải sau nghiên cứu Sau khi nghiên cứu cây cải xanh ở các khoảng nồng độ khác nhau trong khoảng 40 ngày, tôi tiến hành đổ nước vào các chậu để đất nhão ra tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nhổ. Thực vết khảo sát được nhổ cẩn thận, tránh làm đứt rễ, rửa sạch cả rễ và thân bằng nước máy, tiếp theo bằng nước cất. Sau đó, đo đạc các thông số hình thái cây (dài lá, dài thân, dài rễ) và chụp hình. Thân-lá và rễ được tách riêng và đưa lên phòng thí nghiệm Khoa Môi trường - Trường ĐH Kỹ thuật Công nghệ Tp. Hồ Chí Minh. Thân và rễ được sấy ở 60oC trong tủ sấy để xác định độ ẩm thân, rễ. Sau đó, từng nồng độ được cho vào túi Plastic có ghi kí hiệu phù hợp (ví dụ: Thân cây cải phân tích Pb thì kí hiệu: CPbT5 - với 5 là kí hiệu các nồng độ trong dãy thí nghiệm). Mẫu được phân tích KLN tại Công ty TNHH Dịch vụ Kỹ thuật Thuần Công, quận 2, Tp. Hồ Chí Minh, nhằm xác định hàm lượng KLN tích lũy trong các bộ phận của cây. 3.6.2. Đo đạc các chỉ tiêu Theo dõi ảnh của KLN đến quá trình sinh trưởng của cây cải. Các biểu hiện như: chậm phát triển, màu sắc lá, héo lá, cây chết cần được ghi nhận. Đo chiều cao cây, các lá thật trong quá trình sinh trưởng và phát triển của cây cải. Khi kết thúc thí nghiệm thí xác định các thông số: chiều cao cây, độ ẩm thân, số lá, và khả năng hấp thu KLN của các bộ phận cây và ảnh hưởng của chúng đối với cây. Số lá cải được đếm từ gốc đến ngọn, chiều dải lá đươc tính từ cuống lá cho đến đỉnh lá. Chiều dài cây được tính từ gốc rễ sát mặt đất đến chóp lá cao nhất. Chiều dài rễ được tính gốc rễ đến điểm cuối cùng của rễ dài nhất. Do khảo sát ảnh hưởng của KLN đến quá trình sinh trưởng của thực vật nên khả năng đo đạc các thông số lá 2 ngày/1 lần. Ngoài ra tôi cũng tính khả năng hấp thụ của các KLN của các bộ phận thực vật khảo sát như sau: (dựa vào công thức của ThS Thái Văn Nam [12]. KNHT(%) = *100% Trong đó: mtl thân: hàm lượng KLN tích lũy trong thân mtl rễ : hàm lượng KLN tích lũy trong rễ M: hàm lượng KLN ban đầu cho vào đất m0: khối lượng khô của cây thu được n: số cây 3.6.3. Xử lí số liệu thống kê Tỷ lệ tử vong được tính bằng đơn vị %. Tỷ lệ tử vong ở mỗi nồng độ tương ứng với các nồng độ khác nhau, là hiệu của tổng số đối tượng tử vong so với tổng số đối tượng nghiên cứu ở tất cả các lần lặp lại đối với nghiệm thức đó. Ví dụ nghiên cứu độc cấp tính của Cd đối với cây cải trên đất xám ở nghiệm thức thứ 3 (kí hiệu là Cd-3). Mỗi nghiệm thức đều có 4 cá thể, sau thí nghiệm ghi nhận số cây chế của 3 lần lặp lại như sau: 1 cây, 2 cây, 1 cây. Do đó, tỉ lệ tử vong ở nghiệm thức Cd-3 là: M= 1+2+1/4+4+4 = 66,6% Sử dụng phần mềm Excel-2003 để vẽ quá trình tích lũy KLN trong cây. Số liệu phân tích mối tương quan và sự khác biệt được xử lí theo phép phân tích phương sai ANOVA cùng với việc so sánh các số trung bình dựa trên xem xét giới hạn sai khác nhỏ nhất (LSD) dựa vào phần mềm Stargrpphics. Khi đánh giá sự khác biệt có ý nghĩa giữa các nghiệm thức ta dựa vào giá trị mức ý nghĩa của bảng ANOVA (significant level). Nếu tại một nồng độ nào đó, giá trị này ≤ 0.05 thì chứng tỏ yếu tố thí nghiệm đã làm thay đổi có ý nghĩa chỉ tiêu so sánh ở mức độ xác xuất 0.05 (hay độ tin cậy 95%). Nếu giá trị mức ý nghĩa > 0.05 thì yếu tố thí nghiệm chưa gây ra sự sai khác có ý nghĩa giữa các nghiệm thức. 3.7. Một số thuật ngữ kiểm tra độ ảnh hưởng của độc chất đối với cây trồng LD50 (Lethal Dose): liều lượng gây chết 50% sinh vật khảo sát (mg độc chất/kg đất khảo sát). NOAEL (No – Observed – Adverse Effect Level): lượng độc chất tối đa không gây hại cho sinh vật khảo sát (qua thí nghiệm quan sát). LOAEL (Lowest - Observed – Adverse Effect Level): nồng độ thấp nhất có hại cho sinh vật khảo sát. MATC: Nồng độ gây độc cực đại có thể chấp nhận được. 4.1. Kết quả bố trí thăm dò Qua thí nghiệm thăm dò, tôi đã tìm được khoảng nồng độ khảo sát phù hợp đối với từng ion kim loại. 4.1.1. Đối với Pb2+ Ơû nồng độ 1000, cây Cải vẫn nảy mầm và ra lá nhưng chỉ ra được 2 lá thật trong 2 tuần khảo sát. Hình 7: Cải Pb 14 NSG ở nồng độ 1000 ppm Do vậy, tôi chọn khoảng nồng độ khảo sát của Pb2+ là: [ ĐC, 1000ppm] 4.1.2. Đối với Cd2+ Ơû nồng độ 100 ppm, sau 2 tuần khảo sát sơ bộ, cây cải có nảy mầm nhưng cây còi cọc, phát triển chậm, lá vàng và một số cây đã bị chết. Do vậy, tôi chọn khoảng nồng độ khảo sát cho Cd2+ là [ ĐC, 100 ppm] 4.2. Kết quả bố trí thí nghiệm chính thức Qua quá trình thí nghiệm, tôi đã thu được một số kết quả như sau: 4.2.1. Ảnh hưởng của Pb2+ và Cd2+ lên tỷ lệ nảy mầm của cây Cải xanh Hạt Cải được lựa chọn và cho nảy mầm trong đĩa Petri. Tỷ lệ nảy mầm được qui ước là số lượng mầm nhú lên khỏi mật đất. Xem xét tỷ lệ nảy mầm ở các thời điểm 3, 7, 14 ngày sau gieo. Kết quả được xử lí thống kê dựa vào phần mềm stargraphics. Kết quả thí nghiệm cho thấy: Bảng 22: Ảnh hưởng của Pb2+ lên tỷ lệ nảy mầm của cây Cải xanh (%) STT NĐ NSG ĐC 0.6 1.5 10 30 100 300 1000 1 3 91.67 83.33 83.33 75 75 58.33 58.33 41.46 2 7 100 91.67 91.67 91.67 83.33 75 66.67 41.67 3 14 100 100 100 100 100 96.67 83.33 50 Bảng 23: Ảnh hưởng của Cd2+ lên tỷ lệ nảy mầm của cây Cải xanh (%) STT NĐ NSG ĐC 0.6 1.5 3.6 10 30 100 1 3 91.67 91.67 83.33 83.33 75 50 8.33 2 7 100 100 91.67 91.67 83.33 75 25 3 14 100 100 100 100 91.67 83.33 41.67 Ở lô thí nghiệm Pb2+: Trong khoảng [ĐC, 100] ppm và ở lô thí nghiệm Cd2+, trong khoảng [ĐC, 10] ppm thì tỷ lệ nảy mầm vẫn còn đạt khá cao (trên 90%). Tuy nhiên, khi nồng độ KLN trong đất cao hơn mức này thì tỷ lệ nảy mầm giảm đi rất nhanh, cụ thể: ở nồng độ 1000 ppm đối với Pb2+ thì tỷ lệ nảy mầm của cây Cải chỉ còn 50% và ở nồng độ 100 ppm đối với Cd2+ thì tỷ lệ nảy mầm của cây Cải chỉ còn 41.67%. 4.2.2. Ảnh hưởng của Pb2+ và Cd2+ đến chiều cao cây Cải xanh Bảng 24: Ảnh hưởng của Pb2+ đến chiều cao cây Cải xanh (cm) Thờigian N.Thức(ppm) 4NSG 7NSG 14NSG 21NSG 28NSG 35NSG 41NSG ĐC 1.53a 2.36ab 3.60a 4.30ab 5.15a 7.35ab 10.58ab 0.6 1.40ab 1.98bc 3.36ab 4.15ab 4.89a 6.82abc 10.25ab 1.5 1.34ab 1.72cd 3.16ab 3.76abc 4.19ab 6.61abc 8.88bc 10 1.89a 2.57a 3.67a 4.43a 5.64a 8.64a 13.40a 30 1.39bc 1.52de 3.06bc 3.60abc 4.10ab 5.81bc 7.97bc 100 1.21bc 1.33de 2.54bc 3.22bc 4.00ab 5.64bc 7.71c 300 1.16c 1.22ef 2.24c 2.81c 2.83b 4.67c 6.07c 1000 0.68d 0.85f 0.72d 0.70d 0.67c 0.00d 0.00d Mức ý nghĩa 0.0004 0.0000 0.000 0.0001 0.0004 0.0002 0.0000 Ghi chú: Trên cùng một cột, các chữ giống nhau thì sự khác biệt không có ý nghĩa với độ tin cậy 95% - mức ý nghĩa (sig.level) càng nhỏ hơn 0,05 thì sự khác biệt càng lớn (xem phụ lục A) Bảng 25: Ảnh hưởng của Cd2+ đến chiều cao cây Cải xanh (cm) Thờigian N.Thức(ppm) 4NSG 7NSG 14NSG 21NSG 28NSG 35NSG 41NSG ĐC ĐC 1.82a 2.39a 3.30a 4.12a 5.04a 7.49a 11.87a 0.7 0.1 1.61ab 2.22ab 3.01ab 3.64ab 4.77ab 6.85ab 10.78ab 1.6 11111.0 1.46bc 2.05bc 2.84abc 3.47ab 4.54ab 6.28ab 9.90ab 3.6 3.0 1.30cd 2.04bc 2.88abc 3.32bc 4.12ab 5.79ab 8.78b 10 10 1.23d 1.87cd 2.65bc 3.08bc 3.13ab 4.44bc 6.88c 30 30 1.11d 1.74d 2.30c 2.64c 2.86b 4.27bc 6.02d 100 0.83e 0.94e 0.91d 0.78d 0.57c 0.00c 0.00e Mức ý nghĩa 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0028 0.0005 0.0000 Ghi chú: Trên cùng một cột, các chữ giống nhau thì sự khác biệt không có ý nghĩa với độ tin cậy 95% - mức ý nghĩa (sig.level) càng nhỏ hơn 0,05 thì sự khác biệt càng lớn (xem phụ lục A). Đồ thị 1: Ảnh hưởng của Pb2+ đến chiều cao cây Cải xanh Đồ thị 2: Ảnh hưởng của Cd2+ đến chiều cao cây Cải xanh Đối với Pb2+: ở nồng độ 1000 ppm tại thời điểm 14 ngày sau gieo (NSG), Cải xanh bắt đầu có hiện tượng vàng lá, sau đó là héo lá, một số cây bị chết. Các cây còn lại phát triển chậm. Sau 21 ngày ở nồng độ này chỉ còn lại một cây sống sót, ở khoảng nồng độ [30, 300] ppm, một số cây cũng vàng lá, héo lá và chết dần. Đối với Cd2+ hiện tượng vàng lá xảy ra tại thời điểm 12 NSG ở các nghiệm thức từ 10 trở lên. Sau 14 ngày các cây ở nghiệm thức [10, 100] ppm, cây có hiện tượng thối thân và chết dần. Qua kết quả đo đạc chiều cao cây Cải xanh một số điểm quan trọng sau được ghi nhận: Pb2+: 3 NSG, mầm cây nhú khỏ mặt đất ở một số chậu. Trong suốt quá trình thí nghiệm, ở nồng độ 10 pp, Pb2+ có tác dụng kích thích sự phát triển của cây Cải xanh (chiều cao cây Cải xanh là lớn nhất). Tuy nhiên, các cây trong nghiệm thức này có thân cây mảnh hơn so với nghiệm thức đối chứng. Ởû nồng độ 1000 ppm, Pb2+ ảnh hưởng rất rõ đến chiều cao cây Cải xanh. Cây bị vàng lá, héo lá, thối thân và sau 35 ngày toàn bộ cây ở nghiệm thức này đã không còn. Cd2+: mầm nhú khỏi mặt đất trễ hơn so với các lô thí nghiệm của Pb2+ (4 ngày so với 3 ngày). Sau 41 ngày chiều cao cây giảm dần trong khoảng nồng độ khảo sát. Sự khác biệt có ý nghĩa thống kê so với đối chứng chỉ xuất hiện khi nồng độ Cd2+ trong đất ở mức 10 ppm. Sau 2 tuần ở nồng độ 100 ppm cây hầu như không phát triển thêm mà chỉ chống chịu với môi trường nên cây còi cọc, lá vàng ngay từ khi mới xuất hiện lá non. Một số cây không chống chịu được với môi trường đã chết dần. Ở nồng độ này, hầu hết các cây mới xuất hiện lá mầm, chưa xuất hiện lá thật. Còn ở nồng độ10 ppm và 30 ppm, 21 NSG cây có hiện tượng vàng hết lá, sau đó cây phát triển chậm lại, 28 NSG cây cũng có hiện tượng thối thân và chết dần. So sánh giữa 2 lô thí nghiệm, tôi nhận thấy: các cây trong lô thí nghiệm Pb2+ phát triển nhanh hơn lô thí nghiệm Cd2+. Như vậy, có thể đưa ra kết luận: Ảnh hưởng của Cd2+ đến sự sinh trưởng và phát triển của cây Cải xanh rõ hơn ảnh hưởng của Pb2+. So sánh với kết quả của ThS. Thái Văn Nam khi nghiên cứu về ảnh hưởng Pb2+, Cd2+ lên sự sinh trưởng của cây Cải xanh trên đất xám ở Quận 9, Tp. Hồ Chí Minh thì: ảnh hưởng của KLN đến sự phát triển của cây Cải xanh trên đất xám ở Hóc Môn rõ ràng hơn sự phát triển của cây Cải xanh trên đất xám ở Quận 9 (cây chậm phát triển hơn). Như vậy, cùng một loại đất nhưng do chế độ canh tác và do tác động của các yếu tố khác nhau thì ảnh hưởng của KLN đối với cây trồng cũng khác nhau. Vì vậy, cần phải tiến hành thí nghiệm với những loại đất xám ở các vùng khác. Đó cũng là cách để chúng ta bảo vệ sức khỏe của con người. 4.2.3. Ảnh hưởng của Pb2+ và Cd2+ đến số lượng lá thật cây Cải xanh Bảng 26: Ảnh hưởng của Pb2+ đến số lượng lá thật cây Cải xanh Thờigian N.Thức(ppm) 7NSG 14NSG 21NSG 28NSG ĐC ĐC 8.00a 14.33a 20.00a 24.67ab 0.1 0.1 6.00abc 13.67ab 18.67ab 23.33abc 1.0 11111.0 5.00bc 13.33ab 17.33abc 21.33abc 10 3.0 7.33ab 14.00ab 21.33a 26.33a 30 5.00bc 12.33ab 15.33bc 20.33bc 100 4.00cd 12.00ab 14.00c 18.00cd 300 3.67cd 10.33b 13.33c 14.33d 1000 1.33d 2.00c 1.33d 0.67e Mức ý nghĩa 0.0039 0.0001 0.0000 0.0000 Ghi chú: Trên cùng một cột, các chữ giống nhau thì sự khác biệt không có ý nghĩa với độ tin cậy 95% - mức ý nghĩa (sig.level) càng nhỏ hơn 0,05 thì sự khác biệt càng lớn (xem phụ lục A). Bảng 27 : Ảnh hưởng của Cd2+ đến số lượng lá thật cây Cải xanh Thờigian N.Thức(ppm) 7NSG 14NSG 21NSG 28NSG ĐC ĐC 7.33a 14.33a 19.67a 26.33a 0.1 0.1 6.67a 13.67a 17.00ab 25.00a 1.0 11111.0 6.33a 12.67ab 15.67b 23.00ab 3.0 3.0 5.67ab 12.33ab 14.67bc 20.67b 10 4.00bc 10.33bc 14.00bc 16.67c 30 2.67cd 8.00c 12.00c 15.67c 100 1.33d 2.67d 0.67d 0.33d Mức ý nghĩa 0.0004 0.0000 0.0000 0.0000 Ghi chú: Trên cùng một cột, các chữ giống nhau thì sự khác biệt không có ý nghĩa với độ tin cậy 95% - mức ý nghĩa (sig.level) càng nhỏ hơn 0,05 thì sự khác biệt càng lớn (xem phụ lục A). Đồ thị 3: Ảnh hưởng của Pb2+ đến số lượng lá thật cây Cải xanh Đồ thị 4: Ảnh hưởng của Cd2+ đến số lượng lá thật cây Cải xanh Đối với Pb2+: 3 NSG, cây bắt đầu ra lá thật. Trong giai đoạn đầu (14 NSG ), số lượng lá ở nghiệm đối chứng là nhiều nhất. Tuy nhiên, từ 21 NSG thì ở nồng độ 10 ppm số lượng lá thật lại nhiều nhất nhưng so với nghiệm thức đối chứng thì không có sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê. Ở các nồng độ khác, số lượng các lá thật giảm dần theo chiều tăng của nồng độ. So với nghiệm thức đối chứng sự khác biệt có ý nghĩa chỉ xảy ra trong khoảng nồng độ [300,1000] ppm. Đối với Cd2+: số lượng lá thật giảm dần trong khoảng nồng độ khảo sát trong 28 ngày. Sự khác biệt có ý nghĩa so với đối chứng xảy ra ở khoảng nồng độ [10,100] ppm. So với Cd2+ thì số lượng các lá thật trong lô thí nghiệm của Pb2+ trong từng nghiệm thức là nhiều hơn. Điều đó cũng phù hợp với sự phát triển chiều cao cây giữa 2 lô thí nghiệm. 4.2.4. Ảnh hưởng của Pb2+ và Cd2+ đến chiều dài rễ cây Cải xanh Bảng 28: Ảnh hưởng của Pb2+ đến chiều dài rễ cây Cải xanh Nồng độ ( ppm) Chiều dài rễ (cm) ĐC 12.87ab 0.1 15.23a 1.0 10.81bc 10 9.69bcd 30 7.88bcd 100 7.09cd 300 6.03d 1000 0.00e Mức ý nghĩa 0.0000 Đồ thị 5: Ảnh hưởng của Pb2+ đến chiều dài rễ cây Cải xanh ( Xem phụ lục A ) Rễ là cơ quan quan trọng nhất của thực vật. Nó hấp thu, tiếp xúc với độc chất trong môi trường đất. Khi rễ phát triển và hoạt động thì khảo sát ảnh hưởng của độc chất mới có ý nghĩa. Nếu môi trường sống có tích luỹ độc chất dần dần từ thấp đến cao thì gây biến động sinh lí cơ thể để thích nghi với điều kiện biến động cơ thể gây nên như: rễ cây ít phát triển hoặc phát triển theo hướng khác ít chịu ảnh hưởng của độc chất [1]. Ởû nồng độ 0.1 ppm Pb2+ có tác dụng kích thích chiều dài rễ cây Cải xanh. Từ nồng độ 1 ppm chiều dài rễ giảm dần theo chiều tăng của nồng độ. Ởû nồng độ 30 ppm, mới kìm hãm sự phát triển của rễ so với đối chứng (chiều dài rễ ở nồng độ này chỉ bằng một nửa so với đối chứng). Khi nồng độ là 1000 ppm, sau 32 ngày cây bị chết hoàn toàn nên không đo được chiều dài rễ. Bảng 29:Ảnh hưởng của Cd2+ đến chiều dài rễ cây Cải xanh Nồng độ ( ppm ) Chiều dài rễ (cm ) ĐC 11.33a 0.1 10.14b 1.0 9.76b 3.0 8.78c 10 7.94cd 30 7.16d 100 0.00e Mức ý nghĩa 0.0000 Đồ thị 6: Ảnh hưởng của Cd2+ đến chiều dài rễ cây Cải xanh (Xem phụ lục A ) Dưới tác động của Cd2+, chiều dài rễ cây Cải xanh giảm dần từ nghiệm thức đối chứng tới nghiệm thức có nồng độ lớn nhất. Quan hệ này tương đối tuân theo quy luật: nồng độ Cd2+ trong đất càng tăng thì chiều dài rễ càng giảm và quan hệ giữa Lg (nồng độ) và chiều dài rễ cải được cho bởi phương trình: Y(dài rễ) = - 1.3816*Lg(nồng độ) + 9.3475 (R2 = 0.9457) (xem đồ thị ) Ảnh hưởng của Pb2+ và Cd2+ đến sự sinh trưởng và phát triển của thân và rễ của cây Cải xanh được trình bày trong bảng sau: Đồ thị 7: Quan hệ giữa LgCCd2+ và chiều dài rễ cây Cải xanh Bảng 30: Ảnh hưởng của Pb2+ và Cd2 đến sự sinh trưởng và phát triển của thân và rễ của cây Cải xanh KLN Aûnh hưởng đến thân cây Cải xanh Aûnh hưởng đến rễ cây Cải xanh Ckíchthích (ppm) Ckìm hãm (ppm) Ghi chú Ckíchthích (ppm) Ckìm hãm (ppm Ghi chú Pb 10 100 10 * 0.1 300 0.1** Cd - 3.0 3.0** - - - Ghi chú: ( ** ): tác dụng kích thích mạnh nhất và có sự khác biệt có ý nghĩa so với đối chứng ( * ): tác dụng kích thích nhưng không có sự khác biệt có ý nghĩa Ơû nồng độ 30 ppm, tác động ảnh hưởng của KLN đến cây Cải xanh theo thứ tự: Cd2+ > Pb2+ ( tương ứng với dài thân và dài rễ: 5.68 < 7.77; 7.16 < 7.88 cm ). 4.2.5. Ảnh hưởng của Pb2+ và Cd2+ đến độ ẩm cây Cải xanh Bảng 31: Ảnh hưởng của Pb2+ đến độ ẩm của cây Cải xanh STT Nồng độ (ppm) Mo M1 Độ ẩm (% H2O) 1 ĐC 13.7253 1.7848 86.99 2 0.1 8.4060 1.2796 84.78 3 1.0 6.8672 1.0458 84.71 4 10 10.8926 1.5936 85.27 5 30 6.8310 1.1575 83.13 6 100 3.6742 0.6288 82.89 7 300 4.7260 0.9262 80.40 8 1000 - - - Ghi chú: Mo: Khối lượng thân cây Cải xanh trước khi sấy M1: Khối lượng thân cây Cải xanh sau khi sấy Bảng 32: Ảnh hưởng của Cd2+ đến độ ẩm cây Cải xanh STT Nồng độ (ppm) Mo M1 Độ ẩm (%H2O) 1 ĐC 10.2014 1.3619 86.65 2 0.1 7.6655 1.0394 86.44 3 1.0 5.2475 0.8863 85.45 4 3.0 5.1733 0.8728 83.11 5 10 6.1478 1.0669 82.65 6 30 3.0786 0.5374 82.54 7 100 - - - Ghi chú: Mo: Khối lượng thân cây Cải xanh trước khi sấy M1: Khối lượng thân cây Cải xanh sau khi sấy Đồ thị 8: Ảnh hưởng của Pb2+ đến độ ẩm thân cây Cải xanh Đồ thị 9: Ảnh hưởng của Cd2+ đến độ ẩm thân cây Cải xanh Kết quả phân tích độ ẩm của thân cây Cải xanh cho thấy: đối với Pb2+, mặc dù ở nồng độ 10 ppm thân cây dài nhất nhưng lượng nước tích lũy trong thân ít hơn so với nghiệm thức đối chứng. Ở các nồng độ còn lại thì độ ẩm giảm dần theo chiều tăng của nồng độ. Đối với Cd2+, độ ẩm của thân giảm dần từ nghiệm thức đối chứng đến nghiệm thức cuối cùng. Như vậy, nồng độ độc chất cao (>30 ppm) đã ảnh hưởng đến khả năng hút và trữ nước của cây do rễ cây hạn chế tiếp nhận các dòng dung dịch từ đất 4.2.6. Ảnh hưởng của Pb2+ và Cd2+ đến tỉ lệ sống sót của cây Cải xanh Bảng 33: Ảnh hưởng của Pb2+ và Cd2+ đến tỉ lệ sống sót của cây Cải xanh Aûnh hưởng của Pb Cppm ĐC 0.1 1.0 10 30 100 300 1000 % sống sót 100 91.67 91.67 100 83.33 75 45.45 0 Aûnh hưởng của Cd Cppm ĐC 0.1 1.0 3.0 10 30 100 % sống sót 100 91.67 91.67 83.33 72.72 40 0 Đồ thị 10: Ảnh hưởng của Pb2+ đến tỉ lệ sống sót của cây Cải xanh Đồ thị 11: Ảnh hưởng của Cd2+ đến tỉ lệ sống sót của cây Cải xanh Đối với Pb2+, ở nồng độ 300 ppm thì tỷ lệ cây sống vẫn còn 45.45%. Tuy nhiên, ở nồng độ 1000 ppm, thì sau 28 ngày toàn bộ cây đã bị chết. Trong khi đó, với Cd2+ thì ở nồng độ 30 ppm, số lượng cây sống chỉ còn lại 40% và ở 100 ppm thì sau 28 ngày cây Cải xanh cũng bị chết hoàn toàn. Điều đó một lần nữa chứng tỏ ảnh hưởng của Cd2+ đối với cây Cải xanh là rõ ràng hơn Pb2+. Từ kết quả này, bằng phương pháp nội suy, ta có thể xác định được nồng độ gây chết 50% sinh vật khảo sát. Cụ thể: LD50Pb: 132 ppm (nồng độ Pb2+ gây chết 50% sinh vật khảosát). LD50Cd: 25 ppm (nồng độ Cd2+ gây chết 50% sinh vật khảo sát). 4.2.7. Hàm lượng của Pb2+ và Cd2+ tích luỹ trong các bộ phận của cây Cải xanh 4.2.7.1. Hàm lượng của Pb2+ tích luỹ trong các bộ phận của cây Cải xanh Bảng 34: Hàm lượng của Pb2+ tích lũy trong các bộ phận của cây Cải xanh Pbđât (ppm)* 0.05 0.1 1.0 10 30 100 300 1000 Pbtlá(ppm)** 10.40 16.77 12.63 7.33 118.34 109.56 51.95 - Pbrễ (ppm)** 8.39 7.83 13.96 15.08 26.23 30.72 28.35 - Đồ thị 13: Hàm lượng Pb2+ tích lũy trong thân-lá và rễ cây Cải xanh Khi gây nhiễm Pb 2+ ở nồng độ nhỏ, bộ rễ của cây Cải xanh phát triển mạnh. Trong quá trình hấp thu các chất dinh dưỡng từ trong đất, các độc chất KLN bị giữ lại trong các mao dẫn rễ, làm cho hàm lượng Pb2+ trong rễ cao hơn ở trong thân. Ở nồng độ cao [10, 300], độc chất sau khi xâm nhập vào rễ, nó sẽ phá chức năng bắt giữ KLN của các mao dẫn, trong khi đó dòng dinh dưỡng vẫn đi vào nuôi các bộ phận của cây, KLN lúc này được vận chuyển lên các mầm chồi và các bộ phận khác của cây, dẫn đến hàm lượng Pb2+ trong các bộ phận của thân cây lớn hơn ở trong rễ. Từ nồng độ 30 ppm, hàm lượng Pb2+ tích lũy trong các bộ phận của của thân giảm dần theo chiều tăng của nồng độ là do càng ở nồng độ cao bộ rễ của cây càng kém phát triển (ở nồng độ 1000 ppm cây đã bị thối rễ và chết), đã hạn chế con đường xâm nhập Pb2+ từ môi trường vào trong thân cây. Quan hệ giữa Lg (nồng độ Pb2+) và hàm lượng Pb2+ tích lũy trong rễ cây Cải xanh được cho bởi phương trình: Y(mgPb2+/kg rễ khô) = 12.771*e0.3752*Lg(Pb)(R2 = 0.9324) (xem đồ thị ) Đồ thị 14: Quan hệ giữa LgCPb2+ với hàm lượng Pb2+ tích lũy trong rễ cây Cải xanh Quan hệ này tương đối chặt, điều đó chứng tỏ Pb2+ có ảnh hưởng rõ đến sự phát triển của rễ cây Cải xanh. Bảng 35: Khả năng hấp thụ Pb2+ của thân-lá và rễ /1cây Cải xanh STT Nồng độ (ppm) Pd 2+thân-lá Pb2+rễ KNHTthân (ppm) KNHTrễ (ppm) 1 0.05 10.40 8.39 3.0936 0.3682 2 0.1 16.77 7.83 1.9508 0.1415 3 1.0 12.63 13.96 0.1200 0.0175 4 10 7.33 15.08 0.0097 0.0037 5 30 118.34 26.23 0.0456 0.0011 6 100 109.56 30.72 0.0077 0.0005 7 300 51.95 28.35 0.0032 0.0001 Ghi chú: Khả năng hấp thu: KNHT(%) là phần trăm hàm lượng KLN được tích lũy trong thực vật và hàm lượng KLN trong đất. Khả năng hấp thu của Pb2+ trong thân nhiều hơn trong rễ. Điều đó một lần nữa chứng minh ảnh hưởng của Pb2+ đối với thân cây Cải xanh rõ hơn đối với rễ cây Cải xanh 4.2.7.2. Hàm lượng của Cd2+ tích luỹ trong các bộ phận của cây Cải xanh Bảng36: Hàm lượng của Cd2+ tích lũy trong các bộ phận của cây Cải xanh Cdđất (ppm)* 0.06 0.1 1.0 3.0 10 30 100 Cdđất (ppm)** 19.09 17.86 27.80 38.46 60.47 71.34 - Cdrễ (ppm)** 21.73 24.04 29.41 54.80 74.60 111.32 - Đồ thị 15: Hàm lượng Cd2+ tích lũy trong thân-lá và rễ cây Cải xanh Hàm lượng Cd2+ tích lũy trong các bộ phận của cây tăng dần theo chiều tăng của nồng độ khảo sát. Điều này rất đúng với những nhận xét về ảnh hưởng của Cd2+ đối với cây Cải xanh. Ở cùng nồng độ gây nhiễm, khả năng hấp thu của Cd2+ của cây Cải xanh cao hơn so với hấp thu Pb2+. Kết quả này phù hợp với kết quả nghiên cứu của ThS. Thái Văn Nam khi nghiên cứu về ảnh hưởng của một số KLN lên quá trình sinh trưởng của cây Cải xanh trên đất xám ở quận 9. Quan hệ giữa Lg (nồng độ) và hàm lượng KLN tích lũy trong thân cây Cải xanh được cho bởi phương trình: Y(mgCd2+/kg thân khô) = 9.2418*e-0.1522*Lg (Cd)(R2 = 0.9427) (xem đồ thị ) Đồ thị 16: Quan hệ giữa LgCCd2+ với hàm lượng Cd2+ tích lũy trong thân cây Cải xanh Bảng 37: Khả năng hấp thụ Cd2+ trong thân-lá và rễ/1 cây Cải xanh STT Nồng độ (ppm) Cd2+thân-lá Pb2+rễ KNHTthân (ppm) KNHTrễ (ppm) 1 0.06 19.09 21.73 4.3331 0.7674 2 0.1 17.86 24.04 1.6876 0.3864 3 1.0 27.80 29.41 0.2240 0.0611 4 3.0 38.46 54.80 0.1119 0.0318 5 10 60.47 74.60 0.0081 0.0139 6 30 71.34 111.32 0.0064 0.0230 Ghi chú: Khả năng hấp thu: KNHT(%) là phần trăm hàm lượng KLN được tích lũy trong thực vật và hàm lượng KLN trong đất. Khả năng hấp thu Cd2+ trong các bộ phận của cây Cải xanh nhìn chung là giảm dần khi nồng độ Cd2+ trong đất tăng dần. Điều này phù hợp với khả năng sinh lý của cây vì nồng độ độc chất trong môi trường càng tăng thì rễ cây càng bị ảnh hưởng nhiều, khả năng hấp thu các ion giảm dần. Sự tích lũy Pb2+ và Cd2+ trong các bộ phận của cây Cải xanh tuân theo qui luật của hàm số mũ cơ số e. Bảng 38 : Phương trình quan hệ giữa KLN trong đất và trong các bộ phận của cây Cải xanh KLN Trong đất với tích lũy trong thân-lá Hệ số xác định R2 Trong đất với tích lũy trong rễ Hệ số xác định R2 Pb2+ Y=18.958*e0.5418*x 0.4733 Y=12.771*e0.3752x 0.9329 Cd2+ Y=31.997*e0.5306*x 0.9670 Y=9.2418*e0.1522*x 0.9427 Bảng 38 cho thấy, mối quan hệ giữa các yếu tố của Cd2+ chặt hơn so với Pb2+. 4.2.8. So sánh giữa giá trị nghiên cứu và giá trị tiêu chuẩn cho phép Bảng 39: So sánh giữa giá trị nghiên cứu và giá trị tiêu chuẩn cho phép Kim loại Giá trị có ảnh hưởng tiêu cực (ppm) Giới hạn cực đại cho phép (TCVN 7209-2002) (LOAEL) Lượng KLN tích lũy trong thân thực vật Tiêu chuẩn Bộ Y tế(+) Pb2+ 100 70* 18.75mg/kgtươi 2.0 Cd2+ 3.0 2* 6.60mg/kgtươi 1.5 Ghi chú: (*): Tiêu chuẩn KLN sử dụng cho mục đích nông nghiệp (+): Tiêu chuẩn áp dụng cho rau Các giá trị ảnh hưởng tiêu cực đều sát với tiêu chuẩn tạm thời của Việt Nam hiện nay. Do đề tài chỉ khảo sát 2 kim loại trên một cây trồng nên có thể kết quả chưa đánh giá được đúng tiêu chuẩn. Nhưng đây cũng là kết quả đáng quan tâm vì nếu so sánh giữa tiêu chuẩn cho phép KLN trong đất và KLN trong rau khô thì kết quả chênh lệch nhau rất lớn. Để kết quả thu được chính xác hơn nên phân tích các chỉ tiêu KLN nhiều lần và chia nhỏ hơn nữa khoảng nồng độ gây ảnh hưởng tiêu cực. Đây là vấn đề khó cho đề tài vì thời gian làm đồ án rất hạn chế. 5.1. Kết luận Bằng thực nghiệm công trình đã chứng tỏ, khi môi trường đất bị ô nhiễm kim loại nặng có thể gây ra 2 tác dụng: kích thích hoặc kìm hãm sự phát triển của thực vật. Đề tài đã trình bày ảnh hưởng của một số nguyên tố Pb2+, Cd2+ lên quá trình sinh trưởng và phát triển của cây Cải xanh trên đất xám, khả năng tác động, mức độ độc của từng ion khảo sát cũng như khả năng hấp thu KLN của cây Cải xanh. Một số kết quả nghiên cứu được tóm tắt ngắn gọn như sau: Độ độc của Pb2+ và Cd2+ ảnh hưởng đến cây Cải theo thứ tự: Cd2+ > Pb2+. Giữa hai kim loại thì ảnh hưởng của Cd2+ đối với cây Cải xanh là rõ ràng hơn. Đốivới Pb2+: ở nồng độ 10 ppm, chiều cao cây là lớn nhất, điều này phù hợp với kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng trong thân (hàm lượng KLN tích lũy trong thân ở nồng độ 10 ppm là nhỏ nhất: 7.33mg/kg cải khô). Ở nồng độ 300 ppm, hàm lượng KLN tích lũy trong thân của cây Cải bằng ½ ở nồng độ 100 ppm, điều này có thể giải thích là do ở nồng độ cao bộ rễ của cây kém phát triển, làm hạn chế con đường xâm nhập của độc chất vào trong cây. Pb2+ có tác dụng kích thích sự phát triển của thân cây Cải xanh ở nồng độ10 ppm và rễ cây Cải xanh ở nồng độ 0.1ppm (tuy chưa có sự khác biệt so với nghiệm thức đối chứng) và nồng độ kìm hãm sự phát triển của cây là 1000 ppm. Đối với Cd2+: ảnh hưởng của nó đến cây Cải xanh là tương đối rõ rệt, và tuân theo qui luật: nồng độ càng cao thì ảnh hưởng càng mạnh. Hàm lượng Cd2+ tích lũy trong rễ nhiều hơn trong thân cây Cải xanh. Ở nồng độ 30 ppm, so với nghiệm thức đối chứng thì hàm lượng Cd2+ tích trong thân cao hơn gần 4 lần và trong rễ là hơn 5 lần. Ởû cùng nồng độ gây nhiễm khả năng hấp thu của Cd2+ mạnh hơn của Pb2+, do đó hàm lượng Cd2+ tích lũy trong các bộ phận của cây Cải xanh cũng nhiều hơn của Pb2+. Hàm lượng Cd2+ tích luỹ trong rễ nhiều hơn trong thân nhưng hàm lượng Pb2+ trong thân nhiều hơn trong rễ. Các giá trị nồng độ cực đại gây ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật thông qua khảo sát thực nghiệm tương đối sát với tiêu chuẩn KLN trong đất nông nghiệp hiện nay của Việt Nam (tiêu chuẩn tạm thời của Bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn). Ngoài ra, ở các nồng độ giới hạn, hàm lượng KLN tích lũy trong thân-lá thực vật lại lớn hơn so với tiêu chuẩn cho phép hàm lượng KLN trong rau. Qua kết quả nghiên cứu cho thấy: đất nông nghiệp ở khu vực xã Tân Thới Nhì, huyện Hóc Môn, Tp. Hồ Chí Minh đã phát hiện có KLN trong đất. Trong những năm tiếp theo, sự ra đời của các nhà máy và xí nghiệp sẽ làm tăng hàm lượng KLN trong đất. Vì vậy, bà con nông dân cần phải chú ý khi tiến hành lựa chọn đất trồng cây Cải xanh nói riêng và các loại rau ăn lá nói chung để tránh hậu quả của việc sử dụng các loại rau có chứa quá nhiều độc chất KLN. 5.2. Kiến nghị Vì thời gian làm đồ án tốt nghiệp có hạn, hơn nữa số lượng mẫu phân tích còn ít. Do đó, việc khảo sát ảnh hưởng của độc chất kim loại nặng Pb2+, Cd2+ đến quá trình sinh trưởng của cây Cải xanh trên đất xám phù sa cổ miền ĐNB còn hạn chế. Kính mong Trung tâm Sinh thái Môi trường Nhân văn sẽ tiếp tục phát triển đề tài nghiên cứu theo các hướng: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số KLN đến quá trình sinh trưởng và phát triển của một số cây trồng nông nghiệp ở Việt Nam trên đất xám trong điều kiện ngoài đồng ruộng để có những định hướng phù hợp cho sự phát triển của nền nông nghiệp nước nhà Nghiên cứu ảnh hưởng của một KLN đến quá trình sinh trưởng và phát triển của một số cây trồng nông nghiệp trên nhiều loại đất khác nhau của Việt Nam như: đất phù sa, đất đỏ, Nghiên cứu, so sánh khả năng hấp thụ một số KLN của cùng một loại cây nông nghiệp Việt Nam hoặc khả năng hấp thụ 1 KLN của nhiều loại cây nông nghiệp. Góp phần hoàn thiện tiêu chuẩn KLN trong đất nông nghiệp Việt Nam. Nghiên cứu, đánh giá tác hại của hiện trạng ô nhiễm môi trường sinh thái đất. Đề ra các biện pháp quản lí và sử dụng đất theo hướng phát triển bền vững. Các đề tài nghiên cứu tiếp theo để đảm bảo độ chính xác cần tiến hành thí nghiệm lập lại nhiều lần và nên gửi mẫu phân tích ở nhiều nơi nhất là các đề tài nghiên cứu để hoàn thiện tiêu chuẩn KLN trong đất hiện nay.