Đề tài Khả năng xử lí môi trường của thực vật

ệ thực vật, vai trò phân bổ đều tải trọng và tránh tắc, tránh dòng chảy tắt bể của bộ rễ cây, và một loạt các yếu tố liên quan phức tạp khác... là nguyên nhân dẫn đến hiệu quả xử lý cao của bể lọc có trồng cây. Không có sự khác nhau đáng kể về hiệu suất loại bỏ COD giữa các bể có vật liệu lọc khác nhau.   
 * Xử lý cặn lơ lửng (SS) Các bể có trồng cây đều cho kết quả tốt hơn rõ rệt so với bể không trồng cây. việc không trồng cây có thể dẫn đến hiện tượng chảy tắt trong bể lọc 
 * Xử lý Nitơ  Các bể lọc trồng cây cho phép loại bỏ được 37 - 62% Nitơ (theo Nitơ tổng số T-N). Các bể có trồng cây đều cho kết quả tốt hơn rõ rệt so với bể không trồng cây. Với mục đích tái sử dụng nước thải để tưới tiêu, thì lượng chất dinh dưỡng trong nước thải đầu ra còn cao là có lợi cho cây trồng. Trong trường hợp cần xử lý nitơ ở mức độ cao hơn, có thể tăng cường quá trình nitrat hóa trong bể lọc trồng cây không ngập nước, sau đó mới cho sang bể ngập nước  
 * Xử lý Phốt pho (T-P)  Với nồng độ T-P trong nước thải đầu vào trung bình 11,6mg/l . Do quá trình loại bỏ phôtpho trong bể lọc chủ yếu dựa vào cơ chế giữ cặn (chứa phôtpho) bằng lắng - lọc và hấp phụ PO43- lên bề mặt các hạt vật liệu, nên hình dáng, kích thước hạt vật liệu, thành phần vật liệu đóng vai trò quan trọng. Bên cạnh đó, bể lọc có trồng cây cũng cho phép đạt hiệu suất loại phôtpho cao hơn bể không trồng cây. 
2. CON ĐƯỜNG MÀ CÂY HẤP THU CHẤT Ô NHIỄM  
 VẬN CHUYỂN QUA LÁ 
Vận chuyển qua rễ 
 VẬN CHUYỂN QUA RỄ VÀO MẠCH GỖ 
 3. Các cơ chế xử lí chất ô nhiễm của thực vật 
 CƠ CHẾ TÍCH LUỸ KIM LOẠI TRONG TẾ BÀO THỰC VẬT 
CƠ CHẾ BIẾN ĐỔI CHẤT HỮU CƠ TRONG TẾ BÀO THỰC VẬT 
Cơ chế biến đổi chất ô nhiễm trong cây và vận chuyển qua lá . 
 CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 
1.CHUYỂN DẠNG (PHYTOTRAFORMATION) 
Cây xương xỉ 
Cỏ ba lá 
2. XỬ LÍ BẰNG VÙNG RỂ (RHIZOSPHERE BIOREMEDITION) 
3. CỐ ĐỊNH (PHYTO-STABIZATION ) 
4. CHIẾT (PHYTO-EXTRACTION) 
Cải Bẹ Xanh 
Thlaspi caerulrescens 
5. LỌC BẰNG RỂ(RHIZO-FILTRANTION) 
Bèo Tây 
6. BAY HƠI (PHYTO-VOLATILIZATION) 
ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM 
 ƯU ĐIỂM 
Dùng ánh sáng mặt trời 
Xữ lý tại chỗ 
Được chấp nhận rộng rãi 
Ít chất thải thứ cấp 
Chi phí thấp, ít mùi hôi 
Đất xữ lý có sử dụng lại được 
NHƯỢC ĐIỂM 
IV.Các thực vật có khả năng xử lí môi trường: 
 1. Cỏ vetiver xử lí môi trường đất: 
 a. Đặt vấn đề: 
 Ô nhiễm Cr trong đất đang diễn ra ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là các vùng đất gần các bãi thải công nghiệp. Trước đây, để xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng (KLN), người ta thường áp dụng bằng các phương pháp truyền thống như vật lý, hóa học. 
 Tuy nhiên, các phương pháp này đòi hỏi phải có đầu tư lớn. Công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm là phương pháp được đánh giá là phương pháp có hiệu quả cao, chi phí thấp và thân thiện với môi trường. Đặc điểm của các loài thực vật được sử dụng trong phương pháp này là phải cho sinh khối cao, vòng đời ngắn, có thể chống chịu và có khả năng tích lũy chất ô nhiễm cao. Cỏ Vetiver là đối tượng hội tụ được nhiều đặc điểm nói trên . 
Cỏ vertiver có chức năng giảm độ độc trong đất và liểm soát xói mòn 
b.Khả năng xử lí crom của cỏ vetiver 
 Cr được tìm thấy trong các bộ phận của cỏ ở các nồng độ khác nhau. Tuy nhiên, ở nồng độ 200ppm, hàm lượng Cr tích lũy trong thân, lá cao nhất sau 70 xử lý (1,25mg). Ở tất cả các nồng độ xử lý , hàm lượng Cr tích lũy trong rễ đều cao hơn trong thân và lá 
 Bảng thông số và các nồng độ của crom trong các bộ phận khác nhau 
Bộ phận 
Nồng độ(ppm) 
Thời gian (ngày) 
30 
50 
70 
Thân và lá 
Rễ 
150 
200 
250 
300 
300 
250 
200 
150 
a0.42a 
a0.63a 
a1.01b 
a1.25b 
a0.95b 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
b0.47a 
a0.31a 
b0.38a 
a3.27a 
a3.83a 
a6.95b 
a6.46b 
b4.53a 
b7.25b 
a8.37c 
a8.16c 
 Bảng biến động crom trong đất sau một thời gian trồng cỏ vetiver 
Nồng độ (ppm) 
Thời gian (ngày) 
30 
50 
150 
200 
250 
300 
70 
ppm 
ppm 
ppm 
% so với ban đầu 
% so với ban đầu 
% so với ban đầu 
a88.3a 
b136.85a 
58,9 
68,4 
a73.75b 
b103.75 b 
49,2 
51,9 
a58.15c 
b75.55c 
38,8 
37,8 
45,7 
c114.3b 
57,3 
 c143.3a 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
Một số thực vật xử lí kim loại nặng 
Tên loài 
Nồng độ kim loại tích luỹ trong thân ( m g/g trọng lượng khô) 
Tác giả và năm công bố 
Arabidopsis halleri (cardaminopsis halleri) 
13.600 Zn 
Ernst, 1968 
Thlaspi caerulescens 
10.300 Zn 
Ernst, 1982 
Thlaspi caerulescens 
12.000 Cd 
Mádico et al, 1992 
Thlaspi rotundifolium 
8.200 Pb 
Reeves & Brooks, 1983 
Minuartia verna 
11.000 Pb 
Ernst, 1974 
Thlaspi geosingense 
12.000 Ni 
Reeves & Brooks, 1983 
Alyssum bertholonii 
13.400 Ni 
Brooks & Radford, 1978 
Berkheya codii 
11.600 Ni 
Brooks, 1998 
Psychotria douarrei 
47.500 Ni 
Baker et al., 1985 
Miconia lutescens 
6.800 Al 
Bech et al., 1997 
Melastoma malabathricum 
10.000 Al 
Watanabe et al., 1998 
 C.Kết luận: 
 Hàm lượng Cr trong đất từ 150-250 ppm có tác động đáng kể đến khả năng sinh trưởng, phát triển của cỏ vetiver Tốc độ sinh trưởng, phát triển của cỏ càng mạnh thì khả năng loại bỏ Cr ra khỏi môi trường đất càng nhanh. Có thể sử dụng cỏ vetiver để xử lý đất ô nhiễm Cr dưới 250ppm. 
2.xử lí nước thải bằng thực vật 
 a.đặt vấn đề : 
 Xử lý nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp rác hiện đang là vấn đề "nóng" tại các đô thị lớn ở Việt Nam. Ðây là nguồn nước thải độc hại do có chứa nhiều chất độc hại hủy diệt đối với sinh vật và con người như ni-tơ, a-mô-ni-ắc, vi khuẩn gây bệnh đường ruột, BOD 
b.phương pháp xử lí: 
 Giải pháp "cánh đồng tưới" và "cánh đồng lọc” đưa ra là tận dụng diện tích đất tại bãi chôn lấp để trồng cây có giá trị kinh tế cao như cỏ Vetiver, cỏ voi, cỏ singnal hoặc cây dầu mè. Cách làm này vừa giúp tận dụng được đất của các bãi chôn lấp rác để làm kinh tế, vừa kết hợp tận dụng xử lý nước rỉ rác để làm nguồn nước tưới dinh dưỡng cho cây, nên giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường. 
 Cánh đồng lọc, cánh đồng tưới dựa theo cơ chế xử lý nước thải trong đất. Khi tưới nước thải lên mặt đất, nước thải sẽ thấm vào lòng đất và được đất giữ lại, chuyển hóa các chất bẩn. Quá trình lọc qua đất, các hạt keo và chất lơ lửng sẽ được giữ lại ở lớp trên cùng, sau đó sẽ tạo ra lớp màng sinh vật hấp thụ các chất hữu cơ có trong đất . ngoài ra còn có thể giữ lại một hàm lượng các chất kim loại nặng như Hg, Cu, Cad.... 
 Công nghệ cánh đồng tưới và cánh đồng lọc sử dụng thực vật để xử lý nước thải dựa trên nguyên lý mỗi loại thực vật có hệ vi sinh vật riêng, có thể xử lý các chất hữu cơ trong tự nhiên để hình thành chất khoáng đạt yêu cầu hấp thụ của cây trồng. Qua bộ rễ, phản ứng đồng hóa của thực vật có thể xử lý các chất ô nhiễm có trong nước. Ngoài ra, qua bộ lá, thực vật còn có thể xử lý được khí thải, mùi hôi và khí CO2 có trong nước thải . 
3.xử lí nước thải bằng thuỷ sinh thưc vật 
 Tảo là nhóm vi sinh vật có khả năng quang hợp,chúng có thể ở dạng đơn bào(vài loài có kicks thước nhỏ hơn một số vi khuẩn),hoặc đa bào(như các loài rong biển,có chiều dài tới vài met). 
 Tảo có tốc độ sinh trưởng nhanh, chịu đựng được các thay đổi của môi trường, có khả năng phát triển trong nước thải, có giá trị dinh dưỡng và hàm lượng protein cao . 
Tảo euglena 
a.Xử lý nước thải và tái sử dụng chất dinh dưỡng. 
Các hoạt động sinh học trong các ao nuôi tảo lấy đi các chất hữu cơ và dinh dưỡng của nước thải chuyển đổi thành các chất dinh dưỡng trong tế bào tảo qua quá trình quang hợp 
Tảo pariditrum 
b. Biến năng lượng mặt trời sang năng lượng trong các cơ thể sinh vật. 
 Tảo dùng năng lượng mặt trời để quang hợp tạo nên đường, tinh bột... Do đó việc sử dụng tảo để xử lý nước thải được coi là một phương pháp hữu hiệu để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng của cơ thể sống. 
c. Tiêu diệt các mầm bệnh. 
 Thông qua việc xử lý nước thải bằng cách nuôi tảo các mầm bệnh có trong nước thải sẽ bị tiêu diệt do các yếu tố sau đây: 
 Sự thay đổi pH trong ngày của ao tảo do ảnh hưởng của quá trình quang hợp 
 Các độc tố tiết ra từ tế bào tảo 
 Và sự tiếp xúc của các mầm bệnh với bức xạ mặt trời (UV) 
 Các phản ứng diễn ra trong ao tảo chủ yếu là "hoạt động cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn". 
Một số thủy sinh thực vật tiêu biểu 
 Loại 
Tên thông thường 
Tên khoa học 
Thuỷ sinh thực vật sống chìm 
Hydrilla 
Hydrilla verticillata 
Thuỷ sinh thực vật sống chìm 
Hydrilla 
Hydrilla verticillata 
Water milfoil 
Myriophyllum spicatum 
Blyxa 
Blyxa aubertii 
Thuỷ sinh thực vật sống trôi nổi trôi nổi 
Lục bình 
Eichhornia crassipes 
Bèo tấm 
Wolfia arrhiga 
Bèo tai tượng 
Pistia stratiotes 
Salvinia 
Salvinia spp 
Thuỷ sinh thực vật sống nổi 
Cattails 
Typha spp 
Bulrush 
Scirpus spp 
Sậy 
Phragmites communis 
Nhiệm vụ của thuỷ sinh thực vật trong các hệ thống xử lý 
Phần cơ thể 
Nhiệm vụ 
Rễ và/hoặc thân 
Là giá bám cho vi khuẩn phát triển 
Lọc và hấp thu chất rắn 
Thân và /hoặc lá ở mặt nước hoặc phía trên mặt nước 
Hấp thu ánh mặt trời do đó ngăn cản sự phát triển của tảo 
làm giảm ảnh hưởng của gió lên bề mặt xử lý 
Làm giảm sự trao đổi giữa nước và khí quyển 
Chuyển oxy từ lá xuống rể 
V. KẾT LUẬN 
 Công nghệ xử lý môi trường bằng thực vật là một công nghệ mới và hấp dẫn được đề cập trong những năm gần đây. Kỹ thuật này được cho biết là có một triển vọng đặc biệt trong việc làm sạch kim loại trong đất, ít nhất là dưới điều kiện cụ thể nào đó và được sử dụng trong hệ thống quản lý thích hợp. Sự phát triển của kỹ thuật di truyền và sinh học phân tử là rất cần thiết cho loại công nghệ này. 
Qua nghiên cứu các thành phần vật chất đất việc áp dụng các phương pháp xử lý môi trường bằng thực vật là hoàn toàn khả thi và có hiệu quả. 
Đây là cơ sở để các nhà khoa học tiến hành nghiên cứu, trồng thử nghiệm các loại cây này với mục đích phục hồi những vùng đất bị ô nhiễm kim loại nặng, đặc biệt là những vùng khai khoáng. 
Công nghệ mới xử lý môi trường bằng thực vật này vừa thân thiện với môi trường, ít tốn kém kinh phí mà hiệu quả xử lý ô nhiễm khá cao.