NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT CỦA CỎ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CẢI TẠO ĐẤT O NHIỄM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

VÕ VĂN MINH



NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ MỘT SỐ KIM
LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT CỦA CỎ VETIVER VÀ
ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CẢI TẠO ĐẤT Ô NHIỄM


Chuyên ngành: Môi trường đất và nước
Mã số: 62.85.02.05



TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG




HÀ NỘI – 2009
Công trình được hoàn thành tại:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN –
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI



Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Lê Văn Khoa

PGS.TS. Lê Tự Hải

Phản biện 1:
PGS.TS. Lê Thái Bạt


Phản biện 2: PGS.TS. Nguyễn Thị Dần

Phản biện 3:
PGS.TSKH. Nguyễn Xuân Hải



Luận án sẽ được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án cấp Nhà nước họp
tại trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội
Vào hồi: ……… giờ……ngày……tháng…..năm 2009




Có thể tìm hiểu luận án tại:
• Thư viện Quốc gia Việt Nam
• Trung tâm Thông tin - Thư viện Đại học Quốc gia Hà Nội

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CÔNG B
Ố CỦA TÁC GIẢ CÓ
LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

1.
Võ Văn Minh, Võ Châu Tuấn (2005), “Công nghệ thực vật xử lý

ô nhiễm KLN trong đất: hướng tiếp cận và triển vọng”, Tạp chí
khoa học và công nghệ, Đại học Đà Nẵng, số 4, 2005.
2.
Võ Châu Tuấn, Võ Văn Minh (2007), “Khả năng xử lý Cr trong
đất của cỏ Vetiver” Tạp chí khoa học và công nghệ, Đại học Đà
Nẵng, số 1-2007
3.
Võ Văn Minh (2007), “Khả năng hấp thụ Cd của cỏ Vetiver”,
Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà Nẵng, số 4-2007.
4.
Võ Văn Minh (2007), “Khả năng hấp thụ Cd, Pb, Cr trong đất
của cỏ Vetiver”, Tạp chí Khoa học Đất, số 27-2007.
5.
Võ Văn Minh, Võ Châu Tuấn, Nguyễn Văn Khánh (2007), “Ảnh
hưởng của nồng độ Pb trong đất đến khả năng sinh trường, phát
triển và hấp thụ Pb của cỏ Vetiver”, Tạp chí Khoa học và Công
nghệ, Đại học Đà Nẵng, số 6-2007.
6.
Võ Văn Minh (2008), “Khả năng tích lũy kẽm và đồng của cỏ
Vetiver trong các môi trường đất khác nhau”, Tạp chí Khoa học
Đất, số 30-2008.
7.
Võ Văn Minh (2008), “Nghiên cứu khả năng hấp thụ KLN trong
đất của cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides (Linn) Nash)”, Báo cáo
kết quả đề tài NCKH cấp Bộ, Mã số: B2006-ĐN-03-03, Đà Nẵng,
03/2008.
24
7. Hiệu quả về kinh tế, xã hội và môi trường của việc trồng cỏ
Vetiver tại các vùng đất ô nhiễm KLN là rất cao. Nghiên cứu trường
hợp tại bãi rác Khánh Sơn (Đà Nẵng) cho thấy, phương án sử dụng

cỏ Vetiver để phục hồi môi trường có thể tiết kiệm chi phí đầu tư so
với các phương án khác được đề nghị từ 10 – 26 lần; lợi ích kinh tế
hàng năm thu được lên đến 5 t
ỷ đồng. Đây là giải pháp không chỉ góp
phần cải tạo chất lượng đất, tránh nguy cơ ô nhiễm thực phẩm, kiểm
soát sự phát tán chất ô nhiễm trong môi trường nước và không khí,
tạo cảnh quan, phục hồi hệ sinh thái bản địa,… mà còn có thể khai
thác được các lợi ích kinh tế khác thông qua việc sử dụng sinh khối
làm nguyên liệu sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ, chiết xuất tinh dầu
và sản xuất nhiên liệ
u sinh học, góp phần vào mục tiêu phát triển
kinh tế cộng đồng và BVMT.

Kiến nghị
1. Tiến hành khảo sát và triển khai trồng cỏ Vetiver đại trà tại
các vùng đất ô nhiễm, đồng thời kết hợp tập huấn kỹ thuật canh tác
cũng như khai thác nguyên liệu phục vụ cho các mục đích kinh tế.
2. Tiếp tục triển khai các nghiên cứu về kỹ thuật chuyển gen
tích lũy KLN vào cỏ Vetiver, cũng như nghiên cứ
u các yếu tố môi
trường có liên quan đến quá trình hấp thụ và tích lũy KLN, nhằm tối
ưu hóa hiệu quả cải tạo đất của đối tượng này.
1
MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Ô nhiễm KLN trong đất đang diễn ra trên phạm vi toàn cầu, có
nguy cơ đe dọa đến sức khỏe con người và các loài sinh vật. Đến nay,
đã có rất nhiều phương pháp hóa - lý được sử dụng để
xử lý KLN

trong đất, tuy nhiên, hầu hết các phương pháp này đều đòi hỏi trình
độ kỹ thuật và chi phí xử lý cao.
Phương pháp sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm
(Phytoremediation) là phương pháp được đánh giá có nhiều ưu điểm
như: dễ thực hiện, không đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao, chi phí xử lý
thấp và đặc biệt là thân thiện với môi trường (Chaney & nnk., 1997).
Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này là trong t
ự nhiên có rất ít
loài thực vật hội tụ đủ các tiêu chí cơ bản như: phát triển được trong
môi trường đất ô nhiễm; sinh trưởng nhanh; sinh khối cao, có khả
năng hấp thụ được các chất ô nhiễm với nồng độ cao, biên độ sinh
thái rộng và không có nguy cơ trở thành sinh vật ngoại lai.
Trong những năm đây, cỏ Vetiver đã được biết đến với nhiều
đặc điểm lý tưởng trong BVMT như có s
ức sống rất mạnh, chống
chịu tốt trong môi trường khắc nghiệt (Randloff et al., 1995, Knoll,
1997, Truong và Baker, 1998, Chen, 1999) và có thể hấp thụ được
một số KLN.
Tuy nhiên, ngoại trừ lĩnh vực chống xói mòn, sạt lở, xử lý
nước thải đã được ứng dụng thành công, trong khi lĩnh vực cải tạo
đất ô nhiễm KLN chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ. Vì vậy,
việc nghiên cứu khả năng hấ
p thụ KLN của cỏ Vetiver trong các môi
2
trường đất khác nhau cũng như đánh giá hiệu quả cải tạo đất ô nhiễm
KLN của chúng là rất cần thiết.
2. Ý nghĩa của đề tài
2.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Nghiên cứu sẽ làm sáng tỏ khả năng sinh trưởng và hấp thụ
KLN của cỏ Vetiver dưới ảnh hưởng của nồng độ các KLN trong các

môi trường đất khác nhau. Đồng thời các kết quả của nghiên cứu này
c
ũng đóng góp những cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu và phát
triển các cơ chế của công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm.
2.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Về thực tiễn, đề tài tiến hành xác định tính khả thi của việc ứng
dụng cỏ Vetiver để cải tạo đất ô nhiễm KLN trong điều kiện môi
trường đất Việt Nam.
3. Mục đích nghiên cứ
u
- Xác định khả năng tích lũy một số KLN trong các bộ phận
của cỏ Vetiver và hiệu quả hấp thụ KLN trong các nền đất khác nhau
(thành phần cơ giới nặng/ nhẹ; giàu/nghèo hữu cơ) với các mức độ ô
nhiễm KLN khác nhau.
- Xác định khả năng hấp thụ KLN của cỏ Vetiver dưới tác
động của hỗn hợp các KLN trong đất.
- Đánh giá hiệu quả cải tạo môi trường đất ô nhi
ễm KLN của
cỏ Vetiver trong điều kiện sinh thái tự nhiên. Nhằm xác định tính khả
thi của việc ứng dụng đối tượng này để cải tạo đất ô nhiễm.
4. Những đóng góp mới của đề tài
- Lần đầu tiên, khả năng hấp thụ KLN của cỏ Vetiver được
nghiên cứu một cách đầy đủ và hệ thống, dưới tác động của nhiều
yếu tố khác nhau như
: thành phần cơ giới đất, hàm lượng chất hữu
23
Cu - Cd là cặp kim loại tương tác cộng đồng, nhưng tương quan ở
mức độ trung bình (r=0,56); các cặp Pb-Cd và Pb-Cu tương quan khá
lỏng lẻo (r=0,37 và r=0,21).
5. Trong 3 nền đất ô nhiễm KLN, gồm: (1) đất bãi rác Khánh

Sơn (Zn, Cu và Pb lần lượt vượt 1,3; 1,5 và 1,7 lần QCVN); (2) đất
bãi thải mỏ vàng Bông Miêu (Cd, Zn, Cu và Pb lần lượt vượt 7,75;
1,19; 1,01; 1,56 lần QCVN) và (3) đất bãi thải phế liệu Hòa Minh
(Zn và Pb lần lượt vượt 1,17 và 1,2 lầ
n QCVN), cỏ Vetiver có khả
năng sinh trưởng bình thường và các chỉ tiêu sinh trưởng vượt trội so
với 2 loài thực vật bản địa là cỏ Gà và cỏ Mật đồi. Mặc dù khả năng
hấp thụ và vận chuyển Cd, Zn, Cu và Pb của cỏ Vetiver tương đương
hoặc thậm chí thấp hơn cỏ Gà và cỏ Mật đồi, nhưng lượng KLN tích
lũy trong các cơ quan khí sinh của cỏ Vetiver luôn cao hơn rất nhiều
lần so v
ới các loài cỏ bản địa (lượng Zn tích lũy trong cơ quan khí
sinh của cỏ Vetiver cao hơn các loài cỏ bản địa từ 2-3 lần; Cu từ 3 –
10 lần; Pb: 9 – 14 lần và đặc biệt Cd từ 5 – 186 lần).
6. Cỏ Vetiver có khả năng sống và phát triển tốt trên môi
trường đất ô nhiễm tại bãi rác Khánh Sơn và bãi thải phế liệu Hòa
Minh, quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng. Hàm lượng KLN tích
lũy trong cỏ Vetiver ở 3 tháng tuổi cao nhất, vì vậ
y việc sử dụng cỏ
Vetiver trong cải tạo đất ô nhiễm KLN, định kỳ 3 tháng trồng, nên
cắt tỉa để kích thích cỏ phát triển và hút KLN. Sau 12 tháng trồng cỏ,
mỗi m
2
đất, cỏ Vetiver có thể hút được 0,931g Zn; 0,075g Cu; 0,013g
Pb (ở bãi rác Khánh Sơn) và 1,469g Zn; 0,026gPb (ở bãi thải phế liệu
Hòa Minh). Đồng thời, chất lượng đất tại 2 địa điểm trên được cải
thiện tốt hơn: chất hữu cơ tăng từ 9-13% so với ban đầu; Nts tăng từ
23% - 68%; nồng độ KLN trong đất đều giảm so với ban đầu (Zn
giảm từ 13 – 16%; Pb giảm 7 – 12% và Cu giảm 17%).
22

qua các chỉ tiêu sinh trưởng (chiều cao, chiều dài rễ và số chồi mới
phát sinh) giảm so với đối chứng thấp hơn 50%.
2. Cỏ Vetiver có khả năng hấp thụ Cd, Zn, Cu và Pb trong đất
với các mức độ khác nhau. Cụ thể: Khả năng hấp thụ và vận chuyển
Zn từ rễ lên thân + lá của cỏ Vetiver khá cao (hệ số BF: 0,74 – 1,14;
hệ số TF: 0,56 – 0,89); có thể xếp cỏ Vetiver vào nhóm thực vật tích
tụ Zn.
Khả năng hấp thụ và vận chuyển Cu từ rễ lên thân + lá ở mức
trung bình (hệ số BF: 0,2 – 0,47; hệ số TF: 0,24 – 0,86). Khả năng
hấp thụ Pb của cỏ Vetiver rất thấp (hệ số BF: 0,04 – 0,13), nhưng khả
năng vận chuyển Pb từ rễ lên thân + lá khá cao (hệ số TF: 0,16 –
0,88). Khả năng hấp thụ và vận chuyển Cd từ rễ lên thân + lá của cỏ
Vetiver rất thấp (hệ số BF: 0,04 - 0,09; hệ
số TF: 0,054 - 0,134).
3. Mặc dù khả năng hấp thụ KLN trong đất của cỏ Vetiver
không cao (ngoại trừ Zn), nhưng nhờ khả năng cho sinh khối cao nên
lượng KLN được cỏ Vetiver tích lũy trong cơ quan khí sinh khá lớn
so với các loài thực vật khác, kể cả các loài siêu tích tụ (sau 3 tháng
trồng, cỏ Vetiver tích lũy 0,052-0,229 mg Cd/ chậu; 19,778 – 39,511
mg Zn/ chậu; 0,681 – 3,354 mg Cu/ chậu; 0,275 – 5,873 mg Pb/
chậu). Đây là đặc điểm lý tưởng của loài thực vật này trong lĩnh vực
cải t
ạo đất ô nhiễm KLN.
4. Trong môi trường đất có mặt đồng thời của hỗn hợp Cd, Zn,
Cu và Pb với các nồng độ tương ứng 10ppm, 300pp, 100ppm và
300ppm, cỏ Vetiver vẫn có khả năng sinh trưởng bình thường và hấp
thụ được các KLN kể trên. Tuy nhiên, khả năng hấp thụ các KLN của
cỏ Vetiver thấp hơn so với trường hợp chỉ có mặt 1 KLN duy nhất
(Cd giảm 12,87%; Zn giảm 14,53%; Cu giảm 23,27%; Pb giảm
10,68%). Trong đó, Pb – Zn là cặp KLN đối kháng m

ạnh nhất (r=-
0,80), tiếp đến là Zn – Cd (r=-0,65), Zn – Cu (r=-0,62). Ngược lại,
3
cơ, nồng độ các KLN trong đất và sự tương tác của hỗn hợp các ion
KLN trong đất.
- Phương pháp sử dụng thực vật xử lý KLN trong đất là
phương pháp mới được nghiên cứu ứng dụng trên thế giới từ những
năm 1990 trở lại đây. Đây là phương pháp thân thiện với môi trường
và có nhiều triển vọng thay thế các công nghệ
xử lý truyền thống.
Tuy nhiên, hạn chế lớn nhất của phương pháp này là phụ thuộc vào
điều kiện sinh thái địa phương. Lần đầu tiên ở Việt Nam, hướng
nghiên cứu mới mẻ này được triển khai trên đối tượng cỏ Vetiver và
bước đầu đã xác lập được cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc ứng
dụng đối tượng thực vật này vào mục đích c
ải tạo đất ô nhiễm KLN.
- Mặt khác, đây cũng là lần đầu tiên ở Việt Nam, phương
pháp đánh giá hiệu quả hấp thụ KLN trong đất thông qua các hệ số
nồng độ sinh học (BF) và hệ số vận chuyển (TF) được áp dụng.
Phương pháp này đã mở ra một triển vọng mới là có thể tiếp tục điều
tra, khảo sát, thăm dò để phát hiện các đối tượng thực v
ật tích tụ
KLN khác, có vai trò trong xử lý đất ô nhiễm.