NGHIÊN cứu KHẢ NĂNG hấp THỤ CADIMI TRONG đất của cây RAU dệu (ALTERNANTHERA PHILOXEROIDES )

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯƠNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
NĂM HỌC 2012 - 2013

TÊN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ CADIMI
TRONG ĐẤT CỦA CÂY RAU DỆU
(ALTERNANTHERA PHILOXEROIDES)

Thuộc nhóm nghành khoa học: Môi Trường

HÀ NỘI, THÁNG 5 NĂM 2013

1


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯƠNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
NĂM HỌC 2012 - 2013

TÊN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ CADIMI
TRONG ĐẤT CỦA CÂY RAU DỆU

(ALTERNANTHERA PHILOXEROIDES )
Thuộc nhóm ngành khoa học: Môi trường

Người hướng dẫn: TS. Lê Thị Trinh
Sinh viên thực hiện: Đàm Văn Cường
Nguyễn Thị Vân
Trần Văn Mạnh
Đặng Thị Nụ
Nguyễn Tuấn Du

HÀ NỘI, THÁNG 5 NĂM 2013
2


MỤC LỤC

3


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Một số loài thực vật có khả năng tích lũy KLN cao
Bảng 1.2: Một số loài thực vật cho sinh khối nhanh có thể sử dụng để xử lý KLN trong
đất
Bảng 1.3: Giới hạn hàm lượng tổng số của một số KLN trong một số loại đất
Bảng 2.1: Hàm lượng Cd ban đầu trong các mẫu nghiên cứu và so sánh với QCVN
03 : 2008/BTNMT
Bảng 3.1: Thời gian lấy mẫu và các số liệu từ kết quả đo.
Bảng 3.2: Hàm lượng Cd và tỉ lệ phần trăm Cd giảm trong đất ở các thí nghiệm
Bảng 3.3: Hàm lượng Cd trong cây các thí nghiệm
DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Hình ảnh về cây rau Dệu
Hình 2.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Hình 2.2: Mô hình trồng thí nghiệm
Hình 2.3: Sơ đồ xử lý mẫu đất
Hình 2.4: Sơ đồ xử lý mẫu rau
Hình 2.6: Một số thông số của thiết bị đo
Hình 2.7: Một số thiết bị và dụng cụ
Hình 2.8: Đồ thị phương trình đường chuẩn
Hình 3.1: Đồ thị biến thiên hàm lượng Cd trong đất ở các thí nghiệm
Hình 3.2: Đồ thị biến thiên hàm lượng Cd trong cây ở các thí nghiệm

4


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
EDL:

Electrodeless

HCL:

Hollow Cathode Lamp

HST:

Huyết sắc tố

HSKK:

Hệ số khô kiệt

KLN:

Kim loại nặng

5


THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1. Thông tin chung:
- Tên đề tài:“ Nghiên cứu khả năng hấp thụ Cadimi trong đất của cây rau Dệu
(Alternanthera philoxeroides)”
- Sinh viên thực hiện:
- Lớp: CD10KM3
Năm thứ: 2

Khoa: Môi Trường
Số năm đào tạo: 3

- Người hướng dẫn: TS. Lê Thị Trinh
2. Mục tiêu đề tài:
2.1.Mục tiêu chung
- Nghiên cứu khả năng hấp thụ Cadimi trong đất của cây rau Dệu.
2.2. Mục tiêu cụ thể:
- Khảo sát khả năng xử lý kim loại nặng của cây rau Dệu, làm cơ sở cho các nghiên
cứu và áp dụng khi sử dụng đất bị ô nhiễm Cadimi.
- Áp dụng các kiến thức đã học vào thực tế; làm quen với nghiên cứu khóa học và
công nghệ ứng dụng.
3. Tính mới và sáng tạo:
Đề tài đã nghiên cứu, đánh giá được khả năng hấp thụ kim loại Cadimi trong đất của

cây rau Dệu (Alternanthera philoxeroides) ở các loại đất có nồng độ ô nhiễm khác
nhau.
4. Kết quả nghiên cứu:
Cây rau Dệu có khả năng hấp thụ Cadimi trong đất tốt ở các nồng độ lớn hơn giới hạn
cho phép của QCVN 03 : 2008/BTNMT cho đất dân sinh gấp 4 lần, 16 lần và 32 lần
5. Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng và
khả năng áp dụng của đề tài:

6


6. Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp
chí nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu
có):
Ngày 20 tháng 05 năm 2013
Sinh viên chịu trách nhiệm chính
thực hiện đề tài
(ký, họ và tên)

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực
hiện đề tài (phần này do người hướng dẫn ghi):
Các sinh viên có tinh thần học hỏi, chăm chỉ trong quá trình thực hiện đề tài, thực hiện
đúng tiến độ theo nội dung đặt ra. Đề tài đã bước đầu đánh giá được khả năng hấp thụ
kim loại Cadimi trong đất của cây rau Dệu (Alternanthera philoxeroides) ở các loại đất
có nồng độ ô nhiễm khác nhau. Kết quả thu được của đề tài đạt yêu cầu và mục tiêu
đặt ra.

7

THÔNG TiN VỀ SINH VIÊN
CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I. SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN:
Họ và tên: Đàm Văn Cường

Ảnh 4x6

Sinh ngày: 20 tháng 09 năm 1991
Nơi sinh: Thiệu Hóa – Thanh Hóa
Lớp:

CD10KM3

Khóa: 2011 - 2014

Khoa: Môi Trường
Địa chỉ liên hệ:
Điện thoại: 0982.049.120

Email:

II. QUÁ TRÌNH HỌC TẬP (kê khai thành tích của sinh viên từ năm thứ 1 đến năm
đang học):
* Năm thứ 1:
Ngành học: Công nghệ kỹ thuật môi trường

Khoa: Môi trường

Kết quả xếp loại học tập: TBK

Sơ lược thành tích :
Ngày 20 tháng05 năm 2013
Xác nhận của trường đại học

Sinh viên chịu trách nhiệm chính

(ký tên và đóng dấu)

thực hiện đề tài
(ký, họ và tên)

8


LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian nghiên cứu để hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học sinh
viên trên nhóm sinh viên mạnh dạn xin được thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu khả năng
hấp thụ Cadimi trong đất của cây rau Dệu (Alternanthera philoxeroides)” chúng em
đã học hỏi được rất nhiều kiến thức trong thực tế, thúc đẩy bản thân tự tìm tòi nghiên
cứu tài liệu trau dồi kiến thức cho bản thân, rèn luyện cho mình ý thức tự giác trong
khi học tập cũng như trong thực tế, thêm yêu nghề và định hướng tương lai cho bản
thân.
Để có được kết quả nghiên cứu như thế này, chúng em xin được gửi lời cám ơn
chân thành đến Phòng Khoa học Công nghệ và Hợp tác Quốc tế, Khoa Môi Trường,
Trường Đại học Tài nguyên Môi trường đã tạo điều kiện cho chúng em được thực hiện
đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên ngay từ khi đang còn ngồi trên ghế nhà trường.
Chúng em xin được trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo Khoa Môi trường đã
giúp đỡ, tạo điều kiện cơ sở vật chất để chúng em thực hiện đề tài này. Qua đây em
cũng xin được gửi làm cám ơn chân thành tới thầy Nguyễn Thành Trung – Cán bộ
phòng thí nghiệm Khoa Môi trường, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà

Nội đã giúp chúng em trong quá trình phân tích mẫu. Đặc biệt chúng em xin bày tỏ lời
cảm ơn sâu sắc đến TS. Lê Thị Trinh, Khoa Môi Trường, Trường Đại học Tài nguyên
và Môi trường Hà Nội người đã tận tình hướng dẫn chúng em trong quá trình thực
hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn sự quan tâm, góp ý của các thầy, cô, các bạn bè để
chúng tôi hoàn thiện đề tài được tốt hơn.
Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2013
Đại diện nhóm đề tài

Đàm Văn Cường

9


10


MỞ ĐẦU
1. Tổng quan tình hình nghiên cứu và lí do chọn đề tài
Trong những năm gần đây khi thế giới đang trên đường phát triển mức toàn cầu
hóa thì đã kéo theo một vấn đề vô cùng cấp thiết đó là ô nhiễm môi trường. Tốc độ ô
nhiễm môi trường ngày càng nhanh, mức độ ngày càng trầm trọng ảnh hưởng lớn đến
hệ sinh thái toàn cầu.
Môi trường đất là nơi diễn ra hoạt động sống của con người và các sinh vật, vậy
mà hiện nay môi trường đất đang bị ô nhiễm rất nghiêm trọng có nhiều nguyên nhân
gây nên ô nhiễm môi trường đất, trong đó ô nhiễm do kim loại nặng là một trong
những những nguyên chính và một trong những nhân tố hàng đầu là do ô nhiễm
Cadimi.
Cadimi là nguyên tố hóa học trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố, có
ký hiệu là Cd và số nguyên tử bằng 48. Trong vỏ trái đất Cadimi thường tồn tại dưới

dạng khoáng vật như Grinolit (CadimiS), trong quặng Blende kẽm và Cadimi có chứ
khoảng 3%. Cadimi nguồn gốc tự nhiên là hỗn hợp của 6 đồng vị ổn định, trong đó có
động vị 112Cd (24,07%) và 114Cd (28,86%) chiếm hàm lượng lớn.[5]
Cadimi là kim loại chuyển tiếp, tương đối hiếm, mềm, dẻo dễ uốn, màu trắng ánh
xanh…thường tồn tại trong các quặng kẽm và được sử dụng chủ yếu trong các loại
pin. Cadimi có nhiều trong phế thải điện tử. Cadimi và các dung dịch, các hợp chất của
nó là những chất cực độc, thậm chí chỉ với nồng độ thấp, chúng sẽ tích lũy và gây hại
cho cơ thể. Các nhà khoa học cho biết, khi Cadimi xâm nhập vào cơ thể người là tác
nhân gây nên các bệnh: loãng sương, thiếu máu, suy gan thận, gây nhiều loại ung thư
như: ung thư tuyến tiền liệt, ung thư phổi đối với phụ nữ có thai làm tăng nguy cơ dị
dạng cho thai nhi. Khi đất trồng bị nhiễm Cadimi sẽ gây vàng lá và thối thân cây...Có
thể nói mức độ ô nhiễm và mức độ độc hại của Cadimi đã đến mức báo động, sức
khỏe con người và sự tồn tại của nhiều sinh vật đang bị đe dọa.
Trong những năm gần đây, việc sử dụng các kỹ thuật và các công cụ phân tích
hiện đại trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm làm giảm mức độ ô
nhiễm kim loại nặng trong đất và trong trầm tích.Ở nước ta, đã có một số công trình
nghiên cứu bước đầu phân tích được dạng tồn tại của KLN trong đất và thu hút được
nhiều sự quan tâm.
Hiện nay, có rất nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng để xử lý ô nhiễm
kim loại nặng nói chung và Cadimi nói riêng trong đất. Trong khi các phương pháp
truyền thống như rửa đất, cố định các chất ô nhiễm bằng hoá học hoặc vật lý xử lý
11


nhiệt, trao đổi ion, ôxi hoá hoặc khử các chất ô nhiễm, chôn lấp,…cho thấy khá hiệu
quả nhưng giá thành lại cao và khó áp dụng, thì gần đây, phương pháp sinh học – sử
dụng thực vật để hấp thụ kim loại nặng trong đất được xem như một công nghệ triển
vọng đặc biệt bởi tính ưu việt của nó như hiệu quả, chi phí đầu tư thấp, dễ vận hành,
dễ áp dụng, an toàn và thân thiện với môi trường.[10]
Đã có một số nghiên cứu tổng quan ở trong và ngoài nước về các loại thực vật

có khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm trong đất, cho thấy thấy cây rau Dệu
(Alternanthera philoxeroides) là một trong rất nhiều loài thực vật có khả năng hấp thụ
kim loại nặng trong đất bị ô nhiễm. Mặt khác đây là một cây thân thảo rất dễ trồng,
mọc quanh năm, phổ biến ở rất nhiểu nơi trên thế giới và ở nước ta, đặc biệt là vùng
đất ẩm ướt, và không hề có dấu hiệu xâm hại như một số loài cây khác. Vì những lí do
trên nhóm sinh viên mạnh dạn xin được thực hiện đề tài “ Nghiên cứu khả năng hấp
thụ Cadimi trong đất của cây rau Dệu (Alternanthera philoxeroides)”
2. Mục tiêu nghiên cứu
2.1.Mục tiêu chung
- Nghiên cứu khả năng hấp thụ Cadimi trong đất của cây rau Dệu.
2.2. Mục tiêu cụ thể:
- Áp dụng các kiến thức đã học vào thực tế; làm quen với nghiên cứu khóa học và
công nghệ ứng dụng.
- Bước đầu chứng minh khả năng xử lý kim loại năng của cây rau Dệu, làm cơ sở cho
các nghiên cứu áp dụng sử dụng đất bị ô nhiễm Cadimi trong quy mô hộ gia đình và
các làng nghề.
3. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp luận (Cách tiếp cận).
+

Tìm hiểu thông tin dữ liệu thông qua tài liệu

+

Làm thí nghiệm tại phòng thực hành của trường.

- Các phương pháp nghiên cứu.
+

Thu thập các thông tin dữ liệu qua việc tìm hiểu tài liệu liên

quan và qua thực tế.

+

Phương pháp lấy mẫu đất, thực vật.

+

Phân tích định tính và định lượng Cadimi trong PTN bằng AAS.

+

Xử lý kết quả phân tích.

12


4. Địa điểm, thời gian và đối tượng nghiên cứu
- Địa điểm nghiên cứu: phòng thí nghiệm trường Đại học Tài nguyên và Môi trường
Hà Nội.
- Thời gian nghiên cứu: Nghiên cứu từ tháng 1/2013 – tháng 4/2013
- Đối tượng nghiên cứu:
+

Mẫu đất

+

Mẫu cây

13


CHƯƠNG 1: TỒNG QUAN
1.1. Công nghệ xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng bằng thực vật
1.1.1. Giới thiệu về công nghệ xử lý ô nhiễm đất
Hiện nay, vấn đề ô nhiễm KLN trong đất đang diễn ra phổ biến ở nhiều nơi trên
thế giới. Làm sạch đất ô nhiễm là quá trình đòi hỏi công nghệ phức tạp và vốn đầu tư
cao. Có rất nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng để xử lý KLN trong đất.
Người ta thường sử dụng các phương pháp truyền thống, cổ điển như: đào và đốt chất
ô nhiễm, hoặc bơm nước lên và xử lý trên bề mặt, rửa đất, cố định các chất ô nhiễm
bằng hóa học hoặc vật lý, xử lý nhiệt, trao đổi ion, oxi hóa-khử các chất ô nhiễm, đào
đất bị ô nhiễm để chuyển đi đến những nơi chôn lấp thích hợp… Hầu hết, các phương
pháp này đều rất tốn kém về kinh phí, giới hạn về kỹ thuật và hạn chế về diện tích.[9]
Do đó, cần pháp triển các kỹ thuật làm sạch môi trường mới. Phân hủy sinh học
là một trong các kỹ thuật như vậy. Phương pháp này sử dụng các vi sinh vật sống,
thường là vi sinh vật, thực vật, và sản phẩm sinh ra từ chúng hoặc kết hợp các yếu tố
trên để phân hủy, khử độc hay cô lập các chất độc trong môi trường. Phương pháp này
đã được ngiên cứu từ những năm 1940 và thành tựu công nghệ phân hủy sinh học xử
lý ô nhiễm đầu xuất hiện đẩu tiên vào năm 1967. Phân hủy sinh học thích hợp trong xử
lý đất, cặn, nước hoặc ngay cả không khí, dựa trên hoạt tính enzyme to lớn của sinh
vật sống, thường là sinh vật để xúc tác quá trình phân hủy các chất độc hoặc chuyển
chúng thành dạng ít độc hơn. Ưu điểm của phương pháp là chi phí thấp nhưng chỉ có
hiệu quả đối với một số vùng và cũng có thể không thu được hiệu quả như mong
muốn.
1.1.2 Công nghệ xử lý kim loại nặng trong đất bằng thực vật
Trong những năm gần đây, nhờ những hiểu biết về cơ chế hấp thụ, chuyển hoá,
chống chịu và loại bỏ kim loại nặng của một số loài thực vật, người ta đã bắt đầu chú ý
đến khả năng sử dụng thực vật để xử lý môi trường như một công nghệ môi trường đặc
biệt và rất thân thiện với môi trường. Khả năng làm sạch môi trường của thực vật đã

được biết từ thế kỷ XVIII bằng các thí nghiệm của Joseph Priestley, Antoine
Lavoissier, Karl Scheele và Jan Ingenhousz. Tuy nhiên, mãi đến những năm 1990
phương pháp này mới được nhắc đến như một loại công nghệ mới dùng đề xử lý môi
trường đất và nước bị ô nhiễm bởi các kim loại, các hợp chất hữu cơ, thuốc súng và
các chất phóng xạ.

14


Kỹ thuật này ngày càng phát triển nhờ tính hiệu quả, chi phí đầu tư thấp an toàn
và thân thiện với môi trường. Chiến lược mới trong giải quyết ô nhiễm đất do KLN
theo hướng sinh học bởi thực vật chiết tách (phytoextraction) hoặc tích lũy
(phytoaccumulation) với các loài thực vật siêu hấp thụ (hyperaccumulator) đã dẫn đến
phong trào quan tâm đến những loài thực vật có khả năng siêu hấp thụ (Haag-Kerner,
1999; McGrath et al.., 1993; Robinson et al, 1997). Thực vật có khả năng hấp thụ và di
chuyển kim loại từ đất và những phần bên trên mặt đất của cây, sau đó có thể thu
hoạch dễ dàng (Garbisu et al, 2001). Khi thực vật có khả năng hấp thụ vào rễ, rễ có thể
làm tránh chất ô nhiễm do xói mòn và thoái hóa, hoặc chúng có thể chuyển dạng hoạt
động hoặc rễ biến đổi sang dạng ổn định (Xinde-Cao et al, 2002; Krzaklewski et al,
Templeton et al, 2003). Thực vật có thể hấp thụ ô nhiễm từ đất và sự trao đổi trong cây
sẽ chuyển chúng thành những hợp chất dễ bay hơi.[9][17]
Thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các ion kim
loại trong môi trường. Trong thực tế, công nghệ xử lý ô nhiễm bằng thực vật có đặc
điểm cơ bản như: dễ trồng, có khả năng vận chuyển các chất ô nhiễm từ đất lên thân
nhanh, chống chịu được với nồng độ các chất ô nhiễm cao và cho sinh khối nhanh.
Tuy nhiên, hầu hết các loài thực vật có khả năng tích luỹ KLN cao là những loài phát
triển chậm và có sinh khối thấp, trong khi các thực vật cho sinh khối nhanh thường rất
nhạy cảm với môi trường có nồng độ kim loại cao. Tuy nhiên, vẫn có một số loài thực
vật không chỉ có khả năng sống được trong môi trường bị ô nhiễm bởi các kim loại
độc hại mà còn có khả năng hấp thụ và tích các kim loại này trong các bộ phận của

cây, sau đó được loại bỏ qua lá khô, rữa trôi qua biểu bì, bị đốt cháy hoặc đơn thuần là
phản ứng tự nhiên của cơ thể thực vật.[10]
Xử lý KLN trong đất bằng thực vật có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp
khác nhau phụ thuộc vào từng cơ chế loại bỏ các KLN như:
- Phương pháp làm giảm nồng độ kim loại trong đất bằng cách trồng các loài
thực vật có khả năng tích luỹ kim loại cao trong thân. Các loài thực vật này phải kết
hợp được 2 yếu tố là có thể tích luỹ kim loại trong thân và cho sinh khối cao. Có rất
nhiều loài đáp ứng được điều kiện thứ nhất, nhưng không đáp ứng được điều kiện thứ
hai. Vì vậy, các loài có khả năng tích luỹ thấp nhưng cho sinh khối cao cũng rất cần
thiết. Khi thu hoạch các loài thực vật này thì các chất ô nhiễm cũng được loại bỏ ra
khỏi đất và các kim loại quý hiếm như Ni, Tl, Au,... có thể được chiết tách ra khỏi cây.
- Phương pháp sử dụng thực vật để cố định kim loại trong đất hoặc bùn bởi sự
hấp thụ của rễ hoặc kết tủa trong vùng rễ. Quá trình này làm giảm khả năng linh động

15


của kim loại, ngăn chặn ô nhiễm nước ngầm và làm giảm hàm lượng kim loại khuếch
tán vào trong các chuỗi thức ăn.
Bảng 1.1. Một số loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao

Nồng độ kim loại tích luỹ
Tên loài

Arabidopsis halleri

trong thân (µg/g trọng lượng
khô)

Tác giả và năm công bố

13.600 Zn

Ernst, 1968

Thlaspi caerulescens

10.300 Zn

Ernst, 1982

Thlaspi caerulescens

12.000 Cd

Mádico et al, 1992

Thlaspi rotundifolium

8.200 Pb

Reeves&Brooks, 1983

Minuartia verna

11.000 Pb

Ernst, 1974

Thlaspi geosingense

12.000 Ni

Reeves & Brooks, 1983

Alyssum bertholonii

13.400 Ni

Brooks & Radford, 1978

Alyssum pintodasilvae

9.000 Ni

Brooks & Radford, 1978

Berkheya codii

11.600 Ni

Brooks, 1998

Psychotria douarrei

47.500 Ni

Baker et al, 1985

Miconia lutescens

6.800 Al

Bech et al, 1997

Melastoma
malabathricum

10.000 Al

Watanabe et al, 1998

(Cardaminopsis halleri)

1.1.3 Các loại thực vật có khả năng hấp thụ kim loại
Theo tài liệu nghiên cứu có ít nhất 400 loài phân bố trong 45 họ thực vật được
biết là có khả năng hấp thụ kim loại. Các loài này là các loài thực vật thân thảo hoặc
thân gỗ, có khả năng tích luỹ và không có biểu hiện về mặt hình thái khi nồng độ kim
loại trong thân cao hơn hàng trăm lần so với các loài bình thường khác. Các loài thực
vật này thích nghi một cách đặc biệt với các điều kiện môi trường và khả năng tích luỹ
hàm lượng kim loại cao có thể góp phần ngăn cản các loài sâu bọ và sự nhiễm nấm.
KLN luôn được coi là độc chất hàng đầu đối với đời sống của động – thực vật.
Nhưng trong tự nhiên, có nhiều loại cây có khả năng hấp thụ và tích lũy các loại chất
độc này thậm chí với hàm lượng cao trong đất.
16


Các nhà khoa học thuộc ĐH Purdue, West Lafayette, Mỹ, đã tập chung nghiên
cứu và tìm ra những loài thực vật có khả năng thẩm tách và lưu giữ một lượng rất lớn
kim loại nặng trong thân, chúng được gọi là hyperaccumlators. Họ đã nghiên cứu hơn

20 loài thực vật hoang dại có đặc tính hấp thụ kim loại như vậy. Ở Việt Nam ngay từ
cuối thập kỷ trước, người a đã phát hiện ra loài cải xoong có tên khoa học là thlaspi
caerulescens (thuộc dòng Hyperccumlators), cũng có khả năng hấp thụ kim loại trong
đất. Những người nông dân phát ruộng đã tìm thấy trong thân của những loài cây này
một lượng lớn chất kẽm. Sau này, người ta đã phát hiện ra có khoảng 20 loài cải dại có
khả năng hấp thụ những kim loại như Ni, Zn.
Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát hiện ra một loài cây Dương Xỉ, một
trong những họ thực vật lâu đời nhất trên thế giới và mọc rất nhiều trong tự nhiên
hoang dã cũng co khẳ năng hấp thụ các nguyên tố như Cu, As,…Họ phát hiện trên lớp
lông tơ của thân và lá của loài Dương Xỉ này có tới 0.8% hàm lượng As cao hơn hàng
trăm lần so với bình thường mà cây vẫn tươi tốt.
Gần đây các nhà khoa học Việt Nam đã phát hiện ra một loài cây dại có tên là “
Thơm ổi’’(hay cây ngũ sắc ) thường mọc hoang dại ở Việt Nam cũng có khả năng đặc
biệt đó. Loài cây này có khả năng hấp thụ KLN gấp 100 lần bình thường và sinh
trưởng rất nhanh. Vì thế nó được mệnh danh là cây “ siêu ăn …chì”. Tuy nhiên, theo
cảnh báo của tổ chức bảo tồn thiên nhiên quốc tế (IUCN) thì đây là một loài sinh vật lạ
xâm lấn cực kì nguy hiểm nhất là trong lâm nghiệp.
Năm 2000, sở khoa học công nghệ thành phố Hồ Chí Minh đã công bố kết quả
khảo sát của TS. Diệp Thị Mỹ Hạnh về một số loài có khả năn hấp tích lũy Cd, Pb từ
môi trường đất. Danh sách gồm 15 loài thực vật như: thơm ổi, phi lao, trứng cá, cỏ
lồng vực, rau muống, dây leo… có khả năng hấp thụ Cd, Pb cao.
Nhiều loài thực vật thuộc dòng hyperaccunulators (siêu hấp thụ) này được tìm
thấy và được sử dụng để loại bỏ kim loại nặng trong đất. Chúng có thể mọc trên nền
đất nông nghiệp hoặc công nghiệp bị nhiễm bẩn KLN. Có thể những vùng đất rộng lớn
bị bỏ hoang có thể được phục hồi.

17


Bảng 1.2. Một số loài thực vật cho sinh khối nhanh có thể sử dụng để xử lý kim

loại nặng trong đất

Tên loài

Khả năng xử lý

Tác giả và năm công bố

Salix

KLN trong đất, nước

Greger và Landberg, 1999

Populus

Ni trong đất, nước và Punshon
nước ngầm
2003

và

Adriano,

Brassicanapus,B. Juncea, B. Chất phóng xạ, KLN, Se Brown, 1996 và Banuelos
nigra
trong đất
et al, 1997
Cannabis sativa

Chất phóng xạ, Cd trong
Ostwald, 2000
đất

Helianthus

Pb, Cd trong đất

Typha sp.

Mn, Cu, Se trong nước Horne, 2000
thải mỏ khoáng sản

Phragmites australis

KLN trong chất thải mỏ Massacci et al., 2001
khoáng sản

Glyceria fluitans

KLN trong chất thải mỏ MacCabe và Otte, 2000
khoáng sản

Lemna minor

KLN trong nước

EPA, 2000 và Elkatib et
al., 2001

Zayed et al., 1998

1.2. Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về khả năng hấp thụ Cadimi trong
đất của thực vật
1.2.1 Nghiên cứu trong nước
Việc xử lý đất bị ô nhiễm do KLN bằng thực vật đang được các nhà khoa học ở
Việt Nam rất quan tâm. Hiện tại, cũng đã có rất nhiều những nghiên cứu khác nhau về
vấn đề này.
Điển hình là nghiên cứu của TS Diệp Thị Mỹ Hạnh về loài thực vật có tên là
thơm ổi (Lantana Camara L) có khả năng hấp thụ Cd trong đất để giải ô nhiễm. Tuy
nhiên theo cảnh báo của tổ chức bảo tồn thiên nhiên quốc tế IUCN thì đây là một loài
sinh vật lạ xâm lấn cực kỳ nguy hieemr nhất là trong lâm nghiệp, nên người ta hạn chế
sử dụng.[15]
18


Có thể kể đến một nghiên cứu của tác giả Võ Văn Minh – Võ Châu Tuấn thuộc
ĐHSP – ĐHQG HCM về loài cỏ Vetiver khá quen thuộc để khảo sát ảnh hưởng của
nồng độ Cd trong đất đến khả năng sinh trưởng và phát triển của nó.[11]
Một nghiên cứu về khả năng hấp phụ Cd và Pb trong đất ô nhiễm bằng vật liệu
có nguồn gốc tự nhiên của tác giả Nguyễn Thị Quỳnh Trang thuộc Khoa Môi Trường
– Trường ĐH KHTN.[13]
Vâng tất nhiên chúng ta cũng không thể không kể đến các biện pháp quản lý
bảo vệ môi trường và các giải pháp công nghệ khác. Mà trong đó sản xuất sạch hơn là
một giải pháp thông minh mà công ty pin – ắc quy Vĩnh Phúc đã quyết định lựa chọn
cho dây chuyền của mình và nâng cao sản lượng của công ty lên mức cao nhất từ trước
tới giờ.
1.2.2 Nghiên cứu ngoài nước
Nhiều công trình nghiên cứu ngoài ngoài nước cũng cho thấy các loài cây, các
loài thân thảo, cây cỏ dại và các loài bụi cây rậm, cả trên mặt đất và dưới nước đã

được khám phá và cung cấp nhằm phục hồi những thuộc tính kì diệu của môi trường,
như làm sạch đất, nước.
Các kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học Trung Quốc đã chỉ ra rằng, các
loài thực vật, mà họ trồng thực nghiệm trên đất ẩm nhân tạo ở quy mô nhỏ đều có thể
xử lý chất thải bị ô nhiễm bởi các kim loại nặng và có thể đóng vai trò quan trọng
trong việc loại bỏ kim loại nặng trong đất. Kết quả là có tới 19 loài thực vật đặc biệt
có khả năng loại bỏ Cd, Pb và Zn trong đất thải là hơn 90%. Trong đó có loài
Alternanthera Philoxeroides (Cây rau Dệu) mà chúng tôi đang nghiên cứu và rất
nhiều loài khác.[10][18]
1.3 Tổng quan về đối tượng nghiên cứu
1.3.1. Sơ lược hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất tại các khu dân cư ở
nước ta
Đất bị ô nhiễm Cadimi là do các hoạt động xả nước thải, chất rắn từ các hoạt
động sản xuất pin, sản xuất sơn, tái chế kim loại,…chưa qua xử lý hoặc xử lý không
đúng cách ra môi trường. Hiện nay các tổ chức môi trường trên thế giới và Việt Nam
đang rất quan tâm đến vấn ô nhiễm KLN và việc nghiên cứu để tìm ra các loài thực vật
có khả năng giải ô nhiễm Cd trong đất là một công việc cấp bách và cần thiết.[12]
Vấn đề ô nhiễm Cadimi trong môi trường đất rất nguy hiểm, mà nhiều loài thực
vật có khả năng hấp thụ Cd, trong đó các loại cây lương thực, rau quả theo chuỗi thức
ăn đi vào cơ thể con người. Đặc biệt ở nước ta các làng nghề thủ công đi kèm với việc
19


sử dụng ngày càng nhiều hóa chất, các làng nghề tái chế kim loại liên qua đến vật liệu
chứa Cd đang ngày càng phát triển và mở rộng, song hầu hết các làng nghề ở nước ta
hiện nay đều không có biện pháp xử lý chất thải, gây ô nhiễm môi trường nghiêm
trọng, trong đó có môi trường đất. Chính vì lý do trên, việc khử Cd trong đất bị ô
nhiễm là vấn đề rất quan trọng.
Bảng 1.3: Giới hạn hàm lượng tổng số của một số KLN trong một số loại đất

Đơn vị tính mg/kg đất khô
Đất nông
nghiệp

Đất lâm
nghiệp

Đất dân
sinh

Đất thương
mại

Đất công
nghiệp

1.Asen(As)

12

12

12

12

12

2.Cadimi(Cd)

2

2

5

5

10

3.Đồng(Cu)

50

70

70

100

100

4.Chì(Pb)

70

100

120

200

300

Thông số

1.3.2. Ô nhiễm Cadimi tại các làng nghề và ảnh hưởng
Cadimi là nguyên tố rất độc. Khi trong không khí, đất, nước và thực phẩm bị ô
nhiễm Cd thì Cd sẽ theo chuỗi thức ăn đi vào cơ thể người gây tổn hại đối với thận và
xương ở liều lượng cao. Cadimi xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu qua thức ăn
từ thực vật, được trồng trên đất giàu Cd hoặc tưới bằng nước có nhiều Cd, hít thở bụi
Cd thường xuyên có thể làm hại phổi, vào trong phổi Cd sẽ thấm vào máu được phân
phối đi khắp nơi. Phần lớn Cd xâm nhập vào cơ thể con người được giữ lại ở thận và
đào thải. Phần còn lại được giữ còn 1 phần ít (khoảng 1%) vẫn giữ lại ở thận do Cd
liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận.
Việc nhiễm độc Cd là rất nguy hiểm, nhất là trẻ em đang ở giai đoạn phát triển.
Cd làm cho sự phát triển não bộ của trẻ em bị ảnh hưởng, Cd ức chế mọi hoạt động
của các enzim, không chỉ ở não mà còn các bộ phận tạo máu, nó là các tác nhân phá
hủy hồng cầu. Ngộ độc Cd có thể dẫn tới tử vong ở người và động vật.
Bệnh Itai-itai, một loại bệnh nghiêm trọng liên quan đến xương ở lưu vực sông
Jinzu tại Nhật Bản lần đầu tiên gợi ý rằng Cd có thể gây mất xương nghiêm trọng. Itaiitai là kết quả của việc ngộ độc Cd lâu dài do các sản phẩm phụ của quá trình khai thác
mỏ được thải xuống ở thượng nguồn sông Jinzu. Xương của các bệnh nhân này bị mất
khoáng chất ở mức cao. Những bệnh nhân này đều bị tổn hại thận, xương đau nhức trở
nên giòn dễ gãy.[5]
20


Trong những năm qua đời sống nông dân ở nhiều vùng nông thôn trong cả nước
đã được cải thiện rõ rệt. Một mặt do sản xuất nông nghiệp khá phát triển mặt khác là
do việc khôi phục và phát triển các làng nghề truyền thống. Việc duy trì và mở rộng

hoạt động của các làng nghề đã đem lại nhiều lợi ích góp phần thúc đẩy phát triển kinh
tế - xã hội tại các địa phương. Hoạt động làng nghề thu hút nhiều thành phần kinh tế
tham gia, giải quyết việc làm cho hơn 30% lao động nông thôn. Nhiều làng nghề đạt
tốc độ phát triển nhanh chóng 8%/năm. Trung bình một hộ gia đình thu nhập được
khoảng 60 – 70 triệu đồng/năm, tức là 600.000 đồng/người/tháng.[16]
Bên cạnh những hiệu quả kinh tế hoạt động của các làng nghề cũng gây ra
không ít ảnh hưởng tiêu cực không chỉ ở môi trường xung quanh mà còn ảnh hưởng
trực tiếp đến sức khỏe của người tham gia sản xuất. Tình trạng ô nhiễm ở các làng
nghề đang gia tăng nhanh chóng, nhất là những làng nghề hoạt động lâu năm. Theo
Viện Khoa Học và Công Nghệ Môi Trường, 100% mẫu nước thải tại các làng nghề
đều có các thông số vượt tiêu chuẩn quy định, các nguồn nước mặt, nước ngầm đều có
dấu hiệu bị ô nhiễm. Tùy theo tính chất và quy mô hoạt động của từng làng nghề mà
mức độ và chất thải gây ÔNMT cũng có sự khác nhau. Theo TS Đặng Kim Chi – Viện
Khoa Học và Công Nghệ - ĐH Bách Khoa Hà Nội thì làng nghề tái chế là loại làng
nghề có khả năng gây ô nhiễm tới cả 3 thành phần môi trường là đất, nước và không
khí.[7]
Tình trạng ô nhiễm tại các làng nghề gia tăng đã ảnh hưởng nghiêm trọng tới
sức khỏe của người dân tại các làng nghề. Theo nghiên cứu của viện bảo hiểm lao
động sức khỏe dân cư tại các làng nghề tái chế kim loại là có vấn đề nhất. Kết quả điều
tra tại làng tái chế kim loại Đông Mai, Hưng Yên cho thấy: Triệu chứng chủ quan về
hô hấp như (tức ngực, khó thở) chiếm 65,6%; suy nhược thần kinh chiếm 71.8%; đau
khớp mãn tính chiếm 46,9%; tỷ lệ hồng cầu giảm chiếm 19.4%; HST giảm chiếm
44.8% (kết quả về tỷ lệ hồng cầu và HST qua xét nghiệm máu cho 32 đối tượng trong
làng). Trong một nghiên cứu của viện bảo hiểm lao động năm 2005, điều tra về tình
hình mắc bệnh trong vòng 2 tháng gần nhất tại các làng nghề. Có 17.73% đối tượng trả
lời rằng mình có bị ốm trong thời gian đó. Trong đó các bệnh nhiều nhất là về đường
hô hấp (viêm họng 30.56%, viêm phế quản 25%), sau đó là bệnh cơ xương (khớp
xương 15.28%, đau dây thần kinh 9.72%), tiếp đó là các bệnh về mắt và đường tiêu
hóa. Theo những người bệnh: 50.8% cho rằng bị bệnh có liên quan tới nghề nghiệp,
33.3% cho là không liên quan và 15.9% không biết bệnh mắc phải có liên quan tới

nghề nghiệp hay không. Với những người dân ở các làng nghề tái chế kim loại có bao
nhiêu hộ theo nghề “nấu nhôm, chì” thì có bấy nhiêu hộ đang “nấu” luôn cả đời họ
trong đó.[7]
21


1.3.3. Giới thiệu về cây rau Dệu

Hình 1.1: Hình ảnh về cây rau Dệu

a) Đặc tính sinh học của cây rau Dệu (Alternanthera philoxeroides)
Tên khoa học: Alternanthera philoxeroides
Tên khác: Rau Dệu, rau Diếc Bò
Họ: Rau Dền
Chi: Alternanthera
Phân bố: Toàn thế giới và khắp Việt Nam.Chúng mọc hoang ở các bãi sông bờ
ao, rộng cỏ, ven đường nơi ẩm và sáng từ vùng thấp tới vùng cao > 1000m
-

Là cây thảo mộc bò, có thân phân nhánh nhiều, thường có màu hồng tím.
Những cánh sát mặt đất có rễ ở các đốt. Lá mọc đối, hình mũi mác, nhọn hai
đầu dài 4-6 cm, rộng 1-2 cm, mép nguyên, phiến lá hơi nhám.

-

Rễ : có nhiều cẳn, mọc cạn

-

Bế quả: hình tim ngược hay dạng thấu kính, một hột nâu.

-

Hạt quả chứa một hạt màu nâu.

-

Phát tán bằng hạt hoạc bằng cách chia nhánh. Nhiều nhánh phủ thành đốt bò
trên mật đất.
22


-

Trổ hoa vào tháng 11 và 12, đậu quả vào tháng 6 đến tháng giêng.

b) Một số ứng dụng của rau Dệu
- Rau Dệu được dùng làm rau ăn của người
- Rau Dệu làm thức ăn chăn nuôi.
- Rau Dệu được sử dụng làm thuốc
Một số bài thuốc từ cây rau Dệu.
+ Bài thuốc chỉ định và phối hợp thường dùng để trị các bệnh sau: bệnh
đường hô hấp và khái huyết viêm màu, chảy máu cam, tiêu ra máu, bênh ruột thừa cấp
tính, lỵ.
+ Điều trị sốt do siêu vi trùng cảm cúm.
+ Trị viêm đường tiết niệu.
+ Trị viêm gan vàng da
+ Trị chứng hột xoài mới phát
- Theo một số nghiên cứu ở Trung Quốc, Thái Lan,... Rau Dệu có khả năng loại
bỏ kim loại nặng trong nước lên tới hơn 90%.[18]

1.4. Các phương pháp nghiên cứu
-

Phương pháp thu thập và nghiên cứu tài liệu liên quan đến đề tài: Tìm hiểu về
mức độ nguy hiểm của Cd; đặc tính sinh học và khả năng hấp thụ Cd của cây
rau Dệu; khả năng xử lý KLN (Cd) trong đất bằng thực vật; tìm hiểu về các
làng nghề...

-

Phương pháp thực nghiệm: Trồng thực nghiệm cây rau Dệu trên đất có chứa Cd
và định lượng Cd trong đất. Xác định hàm lượng vết KLN (Cd) bằng phương
pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS với kỹ thuật ngọn lửa.

-

Phương pháp thống kê và xử lý số liệu.

23


CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM
2.1 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.1.1.Đối tượng nghiên cứu
-

Thực vật sử dụng để nghiên cứu là cây rau Dệu nước (Alternanthera
philoxeroides). Cây giống nghiên cứu được lấy tại: Thôn Phú Diễn – Xã Phú
Diễn – Huyện Từ Liêm – Tỉnh Hà Nội.

-

Kim loại nghiên cứu là Cd – một kim loại nặng rất độc hại, đang được cảnh báo
ô nhiễm trong đất với nồng độ cao, ở nhiều nơi trên thế giới trong đó có Việt
Nam.

-

Đất bị ô nhiễm Cd để thử nghiệm mô hình là đất sạch sau đó tưới dung dịch
Cadimi pha sẵn với các nồng độ khác nhau. Đất nghiên cứu lấy từ: Thôn
Phương Bản – Xã Phụng Châu – Huyện Chương Mỹ - Tỉnh Hà Nội.

-

Thời gian nghên cứu: Từ tháng 1 – 4/2013

-

Địa điểm nghiên cứu: Tại xóm Trại – Thôn Phú Diễn – Xã Phú Diên – Huyện
Từ Liêm; Phòng Thí nghiệm Khoa Môi Trường – Trường ĐH Tài Nguyên và
Môi Trường Hà Nội.

-

Đất và cây sử dụng trong các mô hình thí nghiệm được xác định là không
nhiễm Cadimi trước khi nghiên cứu.

2.1.2.Phương pháp nghiên cứu
a) Phương pháp xử lý ô nhiễm Cadimi trong đất
Hiện đã và đang có rất nhiều phương pháp khác nhau để xử lý ô nhiễm Cd

trong đất. Tuy nhiên hiện nay phương pháp sử dụng thực vật đang là phương pháp
được nhiều nhà khoa học quan tâm bởi hiệu quả cao, chi phí thực hiện thấp và lại rất
thân thiện với môi trường.
Phương pháp sinh học có ưu điểm rất lớn là: Đơn giản, dễ thực hiện, dễ áp
dụng, tốn ít kinh phí, đảm bảo về mặt môi trường, hiệu quả xử lý cao, dễ thích nghi
với sự biến động tải lượng ô nhiễm lớn và không sử dụng đến hóa chất.
b) Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và phân tích
- Lấy mẫu và bảo quản mẫu đất theo TCVN 7538-2 :2005.[2]
- Mẫu cây: Lấy mẫu và bảo quản theo: Võ Văn Minh, Võ Châu Tuấn. Ảnh
hưởng của nồng độ Chì trong đất đến khả năng sinh trưởng và hấp thụ Chì của Cỏ
Ventiver. Tạp chí Khoa Học và Công Nghệ số 23/2006, Đại học Đà Nẵng.[11]
24


- Xử lý mẫu: Thực hiện phương pháp khô ướt kết hợp theo: Giáo trình xử lý
mẫu – ThS Trịnh Thị Thủy. Giảng viên Khoa Môi Trường – Trường ĐH Tài Nguyên
và Môi Trường Hà Nội.[14]
- Phân tích hàm lượng Cd trong mẫu đất và cây theo phương pháp quang phổ
hấp thụ nguyên tử AAS kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa theo TCVN 6193:1996.
[3]
Quá trình xử lý, bảo quản và phân tích mẫu diễn ra tại: Phòng thí nghiệm Khoa
Môi Trường – Trường ĐH Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội.
2.2.Thực nghiệm
2.2.1.Mô hình thí nghiệm
Lấy đất làm thí nghiệm

Phân tích Cd trong đất ban đầu

Trồng và chăm sóc để cây phát triển trong
các thùng xốp

Tưới vào các thùng với nồng độ Cd khác nhau

Theo dõi sự sinh trưởng và phát triển của cây
rau Dệu

Phân tích mẫu đất sau từng giai đoạn

Ghi chép và xử lý số liệu
Hình 2.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm

25