Tổng quan về các loài cây có khả năng tích lũy kim loại nặng (KLN ) trong đất

KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

I/ MỞ ĐẦU
Việt Nam đang trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước.
Trong quá trình phát triển đó các dạng tài nguyên cơ bản như đất, nước và các
hệ sinh thái được huy động tối đa vào sử dụng vì thế cùng với những thành tựu
tăng trưởng kinh tế bền vững trong thời gian qua thì kết quả tất yếu là ở nhiều
nơi tài nguyên bị suy giảm, cân bằng của các hệ sinh thái bị phá vỡ, ô nhiễm
môi trường trầm trọng gây ảnh hưởng xấu ngược lại với sự phát triển bền vững.
Do đó việc làm sạch cũng như kiểm soát đất bị ô nhiễm là một quá trình
đòi hỏi công nghệ phức tạp và vốn đầu tư cao. Để xử lý đất ô nhiễm người ta
thường sử dụng các phương pháp truyền thống như: rửa đất, cố định các chất ô
nhiễm bằng hoá học hoặc vật lý, xử lý nhiệt, trao đổi ion, ôxi hoá hoặc 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 đó rất tốn kém về kinh phí, giới hạn về kỹ
thuật và hạn chế về diện tích,... 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, con
người 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.
Vì thế em chọn đề tài tìm hiểu: “Tổng quan về các loài cây có khả năng
tích lũy kim loại nặng (KLN ) trong đất”. Để tìm hiểu, nâng cao nhận thức của
bản thân về một mô hình xử lý ô nhiễm môi trường đất nói riêng và môi trường
tự nhiên nói chung, từ đó góp phần nhỏ về giải pháp quản lý cũng như bảo vệ
tài nguyên môi trường theo hướng phát triển bền vững.

II/ MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
Page | 1

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

II.1/ Mục tiêu.
+ Tìm hiểu hiện trạng về ô nhiễm KLN của đất hiện nay.
+ Tìm hiểu về một số loài thực vật có khả năng tích lũy KLN, cơ chế cũng
như tỉ lệ tích lũy của cây.
II.2/ Phương pháp nghiên cứu.
Phương pháp chủ yếu là tổng hợp số liệu cùng với thừa kế các đề tài
nghiên cứu. Từ đó tổng hợp đưa ra các giải pháp, đánh giá về loài thực vật và
thực trạng sử dụng biện pháp này trong xử lý môi trường.

III/ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG

Page | 2

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG


KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

MÔI TRƯỜNG ĐẤT.
Mỗi năm, thế giới có khoảng 25 tỉ tấn đất mặt bị rửa trôi, khoảng 2 tỷ ha
đất canh tác và đất trồng trên thế giới bị suy thoái do bị con người sử dụng thiếu
khoa học và không có quy hoạch.
Trong đó, vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất ngày càng đáng quan
tâm do ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người và cây trồng. Khả năng làm
sạch môi trường của thực vật đã được ghi chép từ thế kỷ XVIII nhưng đến cuối
thế kỷ XX, phương pháp này mới được nhắc đến như một công nghệ tân tiến
dùng đề xử lý môi trường đất bị ô nhiễm bởi các kim loại, các hợp chất hữu cơ,
thuốc súng và các chất phóng xạ , KLN là loại có độc tính cao, gây ô nhiễm môi

trường sống của động thực vật con người. Khi nhiễm vào cơ thể, KLN tích tụ
trong các mô. Cơ thể cũng có cơ chế đào thải, nhưng tốc độ tích tụ lớn hơn gấp
nhiều lần. Ví dụ để đào thải một nửa lượng thủy ngân tích tụ trong mô mất
chừng 80 ngày, với cadimi mất 10 năm. Ở người, kim loại nặng có thể tích tụ
vào nội tạng như gan, thận, thần kinh, xương khớp gây nhiều căn bệnh nguy
hiểm như ung thư, thiếu máu, ngộ độc kim loại nặng... Có thể nói KLN hủy hoại
đời sống của động thực vật. Thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với
sự có mặt của các KLN trong môi trường. Hầu hết các loài thực vật rất nhạy
cảm với sự có mặt của các chất độc hại này, thậm chí ở nồng độ rất thấp.
Nguồn phát thải các KLN trước hết phải kể đến các ngành sản xuất công
nghiệp có sử dụng xút, clo, có chất phế thải nhiều thủy ngân hay ngành công
nghiệp than đá và dầu mỏ có chất thải chứa chì, thủy ngân và cadimi. Tại nhiều
nơi, các chất thải độc hại này bị đổ thẳng ra môi trường mà không hề được xử ,
kết quả phân tích hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất vùng trồng lúa khu vực
phía Nam thành phố cho thấy hàm lượng đồng, kẽm, chì, thủy ngân, crôm trong
đất trồng lúa chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước thải công nghiệp phía Nam
thành phố đều tương đương hoặc cao hơn ngưỡng cho phép (TCVN 7209:2002)

Page | 3

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG


KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

đối với đất sử dụng cho mục đích nông nghiệp. Trong đó hàm lượng cadimi
vượt quá tiêu chuẩn cho phép 2,3 lần; kẽm vượt quá 1,76 lần.
Rác sinh hoạt, đặc biệt rác thải đô thị cũng là một nguồn gia tăng lượng
kim loại nặng trong đất. Tại đa số đô thị hiện nay, tỉ lệ thu gom rác còn thấp,
thậm chí có một số đô thị chưa có đơn vị thu gom và nơi tập kết rác.

Hà Nội, một trong những đô thị có tỉ lệ thu gom rác cao nhất, cũng chỉ đạt tỉ
lệ dao động khoảng 70-80%/năm. Lượng rác thải còn lại tồn đọng ở các nước ao
hồ, ngõ xóm, kênh mương, theo dòng nước mưa chảy tràn gây ô nhiễm môi
trường. Theo các nhà khoa học, khoảng 70 – 80% các nguyên tố KLN trong
nước thải lắng xuống bùn trên đường đi của nó. Do đó việc sử dụng bùn thải
làm phân bón được coi là một trong những nhân tố cao có nguy cơ gây ô nhiễm
KLN.
Ô nhiễm do sử dụng phân hóa học: sử dụng phân bón không đúng kỹ
thuật trong canh tác nông nghiệp nên hiệu lực phân bón thấp, có trên 50% lượng
đạm, 50% lượng kali và xấp xỉ 80% lượng lân dư thừa trực tiếp hay gián tiếp
gây ô nhiễm môi trường đất. Các loại phân vô cơ thuộc nhóm chua sinh lý như
K2SO4, KCl, super photphat còn tồn dư axit, đã làm chua đất, nghèo kệt các
cation kiềm và xuất hiện nhiều độc tố trong môi trường đất như ion Al 3+, Fe3+,
Mn3+ giảm hoạt tính sinh học của đất và năng suất cây trồng. Ô nhiễm thuốc bảo
vệ thực vật: Thuốc bảo vệ thực vật có đặc điểm rất độc đối với mọi sinh vật; tồn
dư lâu dài trong môi trường đất; tác dụng gây độc không phân biệt, nghĩa là gây
chết tất cả những sinh vật có hại và có lợi trong môi trường đất. Theo các kết
quả nghiên cứu, hiện nay, mặc dù khối lượng thuốc bảo vệ thực vật được sử
dụng ở Việt nam còn ít, trung bình từ 0,5-1,0 kg /ha/năm, tuy nhiên, ở nhiều nơi
đã phát hiện dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong đất.
Ô nhiễm chất thải vào môi trường đất do hoạt động công nghiệp: kết quả
của một số khảo sát cho thấy hàm lượng kim loại nặng trong đất gần các khu

Page | 4

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG


KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

công nghiệp đã tăng lên trong những năm gần đây. Như tại cụm công nghiệp
Phước Long hàm lượng Cr cao gấp 15 lần so với tiêu chuẩn, Cd cao từ 1,5 đến 5
lần, As cao hơn tiêu chuẩn 1,3 lần.
Sự phát triển và mở rộng các làng nghề thủ công đi kèm với việc sử dụng
ngày càng nhiều hóa chất 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, trong đó có môi
trường đất.

IV/ NỘI DUNG.

Page | 5

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG


KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ 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 bị ô
nhiễm bởi các kim loại, các hợp chất hữu cơ, thuốc súng và các chất phóng xạ.
Thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các ion
kim loại trong môi trường. Hầu hết, các loài thực vật rất nhạy cảm với sự có mặt
của các ion kim loại, thậm chí ở nồng độ rất thấp. 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 khác nhau của chúng.
Trong thực tế, công nghệ xử lý ô nhiễm bằng thực vật đòi hỏi phải đáp
ứng một số điều kiện 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.
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. 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.

Page | 6

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG


KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

+ 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 của kim loại, ngăn chặn ô nhiễm nước ngầm và làm giảm hàm
lượng kim loại khuếch tán vào trong các chuỗi thức ăn.
Trong những năm gần đây, người ta quan tâm rất nhiều về công nghệ sử
dụng thực vật để xử lý môi trường bởi nhiều lý do: diện tích đất bị ô nhiễm
ngày càng tăng, các kiến thức khoa học về cơ chế, chức năng của sinh vật và hệ
sinh thái, áp lực của cộng đồng, sự quan tâm về kinh tế và chính trị,... Hai mươi

năm trước đây, các nghiên cứu về lĩnh vực này còn rất ít, nhưng ngày nay, nhiều
nhà khoa học đặc biệt là ở Mỹ và châu Âu đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu cơ
bản và ứng dụng công nghệ này như một công nghệ mang tính chất thương
mại. Hạn chế của công nghệ này là ở chỗ không thể xem như một công nghệ xử
lý tức thời và phổ biến ở mọi nơi.
Tuy nhiên, chiến lược phát triển các chương trình nghiên cứu cơ bản có
thể cung cấp được các giải pháp xử lý đất một cách thân thiện với môi trường và
bền vững. Năm 1998, Cục môi trường Châu Âu (EEA) đánh giá hiệu quả kinh
tế của các phương pháp xử lý KLN trong đất bằng phương pháp truyền thống và
phương pháp sử dụng thực vật tại 1.400.000 vị trí bị ô nhiễm ở Tây Âu, kết quả
cho thấy chi phí trung bình của phương pháp truyền thống trên 1 hecta đất từ
0,27 đến 1,6 triệu USD, trong khi phương pháp sử dụng thực vật chi phí thấp
hơn 10 đến 1000 lần.

 Cơ chế tích lũy KLN ở thực vật.

Page | 7

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG


KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

 Sự hình thành phức hợp: cơ chế loại bỏ các kim loại độc của các loài
thực vật bằng cách hình thành một phức hợp. Phức hợp này có thể là
chất hoà tan, chất không độc hoặc là phức hợp hữu cơ - kim loại được
chuyển đến các bộ phận của tế bào có các hoạt động trao đổi chất thấp
(thành tế bào, không bào), ở đây chúng được tích luỹ ở dạng các hợp
chất hữu cơ hoặc vô cơ bền vững.
 Sự lắng đọng: các loài thực vật tách kim loại ra khỏi đất, tích luỹ trong

các bộ phận của cây, sau đó được loại bỏ qua lá khô, rữa trôi qua biểu
bì hoặc bị đốt cháy.
 hấp thụ thụ động: sự tích luỹ kim loại là một sản phẩm phụ của cơ chế
thích nghi đối với điều kiện bất lợi của đất (ví dụ như cơ chế hấp thụ
Ni trong loại đất serpentin).
 Sự tích luỹ kim loại là cơ chế chống lại các điều kiện stress vô sinh
hoặc hữu sinh: hiệu lực của kim loại chống lại các loài vi khuẩn, nấm
ký sinh và các loài sinh vật ăn lá đã được nghiên cứu.
Ngày nay, sự thích nghi của các loài thực vật có khả năng hấp thụ kim
loại

nặng

chưa

được làm sáng tỏ
bởi có rất nhiều yếu
tố phức hợp tác
động lẫn nhau. Tích
luỹ kim loại là một
mô hình cụ thể của
sự hấp thụ dinh
dưỡng khoáng ở
thực vật. Có 17 nguyên tố được biết là cần thiết cho tất cả các loài thực vật bậc
cao (C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Cl và Ni). Các

Page | 8

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

nguyên tố đa lượng cần thiết cho các loài thực vật ở nồng độ cao, trong khi các
nguyên tố vi lượng chỉ cần đòi hỏi ở nồng độ rất thấp. Các loài thực vật được sử
dụng để xử lý môi trường bao gồm các loài có khả năng hấp thụ được các kim
loại dạng vết cần thiết như Cu, Mn, Zn và Ni hoặc không cần thiết như Cd, Pb,
Hg, Se, Al, As với hàm lượng lớn, trong khi đối với các loài thực vật khác ở các
nồng độ này là cực kỳ độc hại.
Công nghệ hiện nay trên thế giới dùng thực vật để xử lý ô nhiễm môi
trường được gọi là Phytoremediation. Phytoremediation được hình thành từ
phyto trong tiếng la tinh có nghĩa là thực vật còn remediation nghĩa là phục hồi.
Phytoremediation ra đời vào năm 1991 và ngay sau đó nó được sử dụng rộng rãi
để chỉ công nghệ sử dụng thực vật loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ (thuốc bảo
vệ thực vật, các hợp chất cao phân tử,...) và vô cơ (Cu, Pb, Zn, Cd,... thậm chí
cả các nguyên tố phóng xạ) ra khỏi môi trường bị ô nhiễm (đất, nước
ngầm,nước thải, bùn thải) . Jeanna R. Henry thì cho rằng cụm từ này đã được sử
dụng vào năm 1983 và việc sử dụng thực vật để xử lý nước thải đã được thực
hiện từ 300 năm trước, luận điểm này dựa trên các thí nghiệm của Joseph
Priestley, Antoine Lavoissier, Karl Scheele và Jan Ingenhousz. Tuy nhiên có
một điều mà không cần tranh cãi đó là công nghệ này đang dược nghiên cứu và
tiến hành sử dụng thành công ở rất nhiều nước trên thế giới.
Phytoremediation là công nghệ được sử dụng rộng rãi ở những vùng ô
nhiễm có nồng độ thấp, thời gian xử lý không bắt buộc (có thể kéo dài), thường
được áp dụng trên diện rộng và kèm theo đó là có các biện pháp kiểm soát hợp
lý. Đây là biện pháp xử lý môi trường với hiệu quả tốt, chi phí thấp nó đặc biệt
phù hợp đối với những nước đang phát triển.
Hiện nay các nhà khoa học phát hiện ra khoảng 400 loài thực vật có khả
năng sử dụng làm nguyên liệu cho công nghệ phytoremediation và kèm theo đó
là 30.000 chất ô nhiễm có thể xử lý. Đồng thời theo nhiều nhà khoa học thì công

nghệ này có thể được chia nhỏ làm 5 công nghệ nhỏ (việc phân chia này dựa
Page | 9

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG


KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

vào cơ chế xử lý của thực vật), tuy nhiên có tài liệu tài liệu lại phân chia thành 8
(thêm phytoextraction, hydraulic control, Vegetative Cover systems). Tuy nhiên
về mặt bản chất thì ba cộng nghệ nhỏ này cũng chỉ nằm trong 5 công nghệ cơ
bản đã trình bày trên.
Phytostabilization: Được hiểu là biện pháp cố định các chất ô nhiễm trong
đất bằng cách hấp phụ chúng lên trên bề mặt rễ hoặc cố định lại trong vùng rễ
của cây đồng thời sử dụng hệ rễ thực vật để ngăn cản sự di chuyển của các chất
ô nhiễm dưới tác dụng của gió, xói mòn do nước, thấm sâu và phân tán đất.
Trong biện pháp này thì chúng ta hiểu rằng cây sẽ không tích lũy chất ô nhiễm,
không sử dụng chất ô nhiễm làm nguồn dinh dưỡng mà đơn thuần chỉ là cố định
nó.
Rhizodegradation: Là quá trình phân huỷ chất ô nhiễm hữu cơ trong đất
thông qua quá trình hoạt động của vinh sinh vật. Ở những vùng rễ của các loài
cây ứng dụng biện pháp này thường có số lượng vi sinh vật rất lớn. Nguyên
nhân là do những loài cây này có thể tiết ra những hợp chất hữu cơ như đường,
amino acids, acid hữu cơ, acid béo, sterols, nhân tố sinh trường, nucleotides,
flavanone, enzyme và các hợp chất khác những hợp chất hữu cơ này sẽ trở
thành nguồn dinh dưỡng cung cấp cho các vi sinh vật trong vùng rễ phát triển.
Ngoài ra trong quá trình phát triển, bộ rễ của cây không ngừng mở rộng tạo làm
thay đổi tính chất của đất, giúp cho oxy đi vào vùng rễ, điều này cũng góp phần
gián tiếp giúp cho các vi sinh vật phát triển. Có thể hiểu biện pháp này chính là
việc sử dụng khéo léo mối quan hệ cộng sinh của vi sinh vật trong đất với cây.

Chính vì lẽ đó mà biện pháp này chủ yếu sử dụng để xử lý các chất ô nhiễm hữu
cơ như PCB, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ,...
Rhizofiltration: Là quá trình hấp phụ các chất ô nhiễm lên trên bề mặt rễ
hoặc là quá trình hấp thụ các chất ô nhiễm trong vùng rễ vào trong rễ. Những
quá trình này xảy ra nhờ quá trình hoá học hoặc quá trình sinh học. Biện pháp
này phụ thuộc vào nồng độ chất ô nhiễm, tính chất hoá học và lý học của chất ô

Page | 10

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG


KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

nhiễm, loài thực vật … Nó đạt hiệu quả cao khi chất cần xử lý có khả năng tan
tốt trong nước.
Phytodegradation: Hay còn gọi là phytotransformation được hiểu là quá
trình hấp thụ, tích luỹ và vận chuyển các hợp chất độc có nguồn gốc hữu cơ từ
đất, nước, không khí bằng thực vật. Tuy nhiên quá trình này lại phụ thuộc vào
nhiều yếu tố như tính chất đất, điều kiện khí hậu, dạng chất cần xử lý, bản chất
của từng cây. Bởi có những chất hữu cơ bản thân nó cũng bị phân huỷ do tác
dụng của phản ứng hoá học hoặc do vi sinh vật. Khi đó những chất sau khi bị
phân hủy lại đóng vai trò là nguồn cung cấp dinh dưỡng cho cây. Những chất ô
nhiễm sau khi bị cây hấp thụ chúng bị biến đổi phụ thuộc vào bản chất của chất
đó. Khi đó có những chất sẽ được cây giữ lại trong cấu trúc của tế bào hoặc trở
thành nguyên liệu trong quá trình trao đổi chất và sản phẩm cuối cùng của nó là
khí CO2 và H2O.
Phytovolatilization: Đây được hiểu là biện pháp sử dụng thực vật để hút
các chất ô nhiễm. Sau đó những chất ô nhiễm này sẽ được biến đổi và chuyển
vào trong thân sau đó lên lá và cuối cùng chúng được bài tiết ra ngoài qua lỗ khí

khổng cùng với quá trình thoát hơi nước của cây. Các chất ô nhiễm này có thể
được biến đổi trước khi đi vào cây do tác dụng của enzym giúp cho cây hút
chúng nhanh hơn, hoặc một số chất khi đi vào trong cây mới bị biến đổi. Trong
một số trường hợp thực vật ở vùng nhiệt đới hoặc có điều kiện sống gần giống
vùng nhiệt đới các chất ô nhiễm này có thể bị bài tiết ra dưới dạng dịch. Giống
như cơ chế giảm bớt hàm lượng muối ở cây có khả năng chịu mặn.

Việc lựa chọn từng công nghệ nhỏ này phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố
như: dạng chất ô nhiễm, dạng tồn tại chủ yếu của chất ô nhiễm ở trong môi
trường cần xử lý, nồng độ của chất ô nhiễm, đặc tính của môi trường

Page | 11

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG


KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

Có 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. Dưới đây là một số họ tiêu biểu trong việc sử lý KLN.
+ Họ Cà (Solanaceae).

+ Họ Cói (Cyperaceae).

+ Họ Cải (Brassicaceae).

+ Họ Cúc (Asteraceae).

+ Họ Thầu dầu (Euphorbiaceae).

+ Họ Đậu ( Fabaceae).

+ Họ Hoa môi (Lamiaceae).

+ Họ Hòa thảo (Poaceae).

+ Họ Bồ quân (Flacourtiaceae).

+ Họ Na (Annonaceae).

+ Họ Vi-ô-lét (Violacea).

+ Họ Cẩm chướng (Caryophyllales)

+ Họ Hòa thảo (Poaceae).

+ Hướng dương (Helianthus annuus).

Một số loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao.
+ Cỏ vetiver (Vetiveria zizanioides L).
+ Cây thơm ổi ( Lantana camara).

Page | 12

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

+ Cải xoong (Nasturtium officinale).
+ Cây hoa dại ( Alyssum bertolonii ).
+ Cỏ nến (Typha orientalis G.A. Stuart).
+ Cây dương xỉ (Pteris vittata L).
+ Cây ngô (Zea mays L).
+ Cỏ Voi (Pennisetum purpureum).
+ Cây Phaseolus vulgaris (Poschenrieder et al).
+ Lúa mì (Triticum aestivum L).
+ Đậu đen ( Vignaradiate, L ) .
+ Cây chuối hoa.
+ Cây mù tạc (Thlaspi goesingense).
+ Bắp cải (Brassica rapa L).
+ Arabidopsis halleri(Cardaminopsis halleri). Ernst, 1968.
+ Thlaspi caerulescens (Ernst, 1982).
+ Thlaspi rotundifolium (Reeves & Brooks, 1983).
+ Minuartia verna Ernst, (1974 Reeves & Brooks, 1983).
+ Thlaspi geosingense (Brooks & Radford, 1978).
+ Alyssum bertholonii (Brooks & Radford, 1978).
+ Alyssum pintodasilvae (Brooks & Radford, 1978).
+ Berkheya codii( Brooks, 1998).
+ Psychotria douarrei( Baker et al., 1985).
Page | 13

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG


KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

+ Miconia lutescens (1985 Bech et al., 1997).
+ Melastoma malabathricum (Watanabe et al., 1998).
+ Salix (Greger và Landberg, 1999).
+ Cây trứng cá (Muntingia calabura).
+ Populus (KLN Ni trong đất, Punshon và Adriano, 2003).
+ Brassica napus, B. Juncea, B. Nigra Brown, (1996 và Banuelos et al,
1997).
+ Cannabis sativa (Chất phóng xạ, Cd trong đất,Ostwald, 2000).
+ Helianthus (Pb, Cd trong đất, EPA, 2000 và Elkatib et al., 2001).
+ Phragmites australis (Massacci et al., 2001).
+ Glyceria fluitans (MacCabe và Otte, 2000).
+ Loài

dây leo Heterostrema villosum. L. Asclepiadaceae.

+ Agrostis capillaris.
+ Hordeum vulgare.

MỘT SỐ HÌNH ẢNH CÂY CÓ KHẢ NĂNG TÍCH LŨY KLN.

Page | 14

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG


KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

a/ Cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides L).
Cỏ Vertiver, một loài thực vật gần đây được quan tâm nghiên cứu và áp

dụng tích lũy KLN. Chúng có bộ rễ đồ sộ và phát triển rất nhanh. Trong điều
kiện thuận lợi, ngay năm đầu tiên rễ của chúng có thể ăn sâu tới 3- 4m. Nhờ đó
nó có khả năng chịu hạn, có thể hút ẩm từ độ sâu bên dưới xuyên qua các lớp
đất bị nèn chặt, qua đó giảm bớt lượng nước thải thấm xuống đất và phân hủy
các chất gây ô nhiễm. Loại cỏ này có khả năng hấp thụ một lượng lớn nhôm,
mangan, cadimi, niken, thủy ngân, kẽm…có trong nước bị ô nhiễm.
Trong khi đa số các loài cây đều có cơ chế đào thải chất độc ra ngoài
nhưng với cỏ Vertiver thì khi vào đến rễ, kim loại đồng chuyển thành dạng khó
tan và được lưu giữ lại một phần, phần còn lại di chuyển đến cổ rễ. Rễ và cổ rễ
có khả năng tích lũy đồng, chống lại sự vận chuyển đồng đến các bộ phận khác
của cây. Điều này cũng chứng tỏ rễ là phần hấp thu nhiều KLN nhất trong các
bộ phận của cây cỏ Vetiver.
Cỏ Vetiver có thể tích lũy nhiều KLN nhưng tốt nhất là chì(Pb). Chì là
một kim loại nặng độc hại và đang có dấu hiệu ô nhiễm trong môi trường đất,
nước ở nhiều nơi trên thế giới. Có rất nhiều phương pháp khác nhau để xử lý đất
bị ô nhiễm chì, trong đó phương pháp sử dụng thực vật là phương pháp đang
được nhiều khoa học quan tâm hiện nay bởi hiệu quả cao, chi phí thấp và thân
thiện với môi trường. Qua một số kết quả nghiên cứu của Randoff et al. (1995);
Knoll (1997); Truong và Baker (1998); Chen (2000) cho thấy ỏ Vetiver là đối
tượng thực vật có nhiều đặc tính ưu việt trong lĩnh vực này.Khả năng sinh
trưởng và phát triển của cỏ vetiver dưới ảnh hưởng của các nồng độ Pb trong
đất Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các nồng độ Pb trong đất đến các chỉ tiêu
sinh trưởng và phát triển của cỏ vetiver được trình bày ở kết quả nghiên cứu cho
thấy sau 70 ngày xử lý Pb, ở các nồng độ Pb từ 500 - 1500ppm cỏ vetiver vẫn
có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt, thể hiện qua phát triển chiều cao đạt

Page | 15

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

từ 112,7 – 145,7cm, đối chứng 107,3cm; khả năng phân nhánh đạt từ 18,3 –
24,0 nhánh/chậu, đối chứng 24,0 nhánh/chậu; trọng lượng khô của cây đạt 52,668,1g/chậu, đối chứng 55,2g/chậu; chiều dài rễ đạt từ 55,0 – 62,7cm, đối chứng
61cm. Tuy nhiên, qua phân tích ANOVA cho thấy các chỉ tiêu sinh lý ở tất cả
các công thức xử lý không có sự sai khác đáng kể với mức ý nghía α=0,05.
Điều này chứng tỏ, ở nồng chì trong đất từ 500 – 1500 ppm chưa có dấu hiệu
ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng, phát triển của cỏ vetiver.
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các nồng độ Cd trong đất đến các chỉ
tiêu sinh trưởng và phát triển của cỏ vetiver được trình bày ở hình .

Hình 1. Ảnh hưởng
của các nồng độ Cd
trong đất khác nhau
đến khả năng sinh
trưởng và phát triển
của cỏ vetiver (a- biến
thiên chiều cao; bbiến thiên sự phân
nhánh c- biến thiên
sinh khối; d- biến thiên
chiều dài rễ.

+ Hàm lượng Pb tích luỹ trong các bộ phận của cỏ vetiver dưới ảnh hưởng
của các nồng độ Pb trong đất.

Page | 16

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

Khả năng tích lũy Pb trong các bộ phận của cỏ vetiver sau 70 ngày xử lý
Pb được trình bày ở bảng 1.Kết quả cho thấy, ở tất cả các nồng độ chì trong
đấttừ500-1500ppm, hàm lượng Pb tích lũy trong rễ cao hơn trong thân và lá.
Nồng độ Pb trong đất càng cao thì sự tích lũy Pb trong cỏ càng lớn.
Sau 70 ngày xử lý,

Bộ
phận

Nồng độ

Thân
và lá

500

a

750

b

18.99a

b

1000

c

27.13a

c

1500

d

35.60a

d

500

a

19.92a

a

lượng Pb tích lũy trong rễ

750

b

32.24a

b

dao

29,46ppm

1000

c

37.52a

c

(tương ứng với nồng độ chì

1500

d

hàm lượng chì tích lũy trong
thân và lá dao động từ
16,23ppm (tương ứng với
nồng độ chì trong đất là
500ppm)

đến

54,33ppm

(tương ứng với nồng độ Pb
trong đất là 1500ppm). Hàm
động

từ

Rễ

Thời gian (ngày)
30
13.37a

47.24a

50
a

16.43b

70
a

16.23b

27.57b

b

40.59b

c

40.24b

54.21b

d

33.42b

a

b

59.67b

c

71.75b

54.33b

29.46b

48.38b

d

27.94b

48.05b

57.55b

d

68.44b

trong đất là 500ppm) đến
68,44ppm (tương ứng với
nồng độ Pb trong đất là
1500ppm).
Bảng 1. Hàm lượng Pb trong các bộ phận của
cỏ
dưới ảnh hưởng của các nồng độ Pb trong đất
khác nhau theo thời gian (mg).

Page | 17

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG


KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

+ Hàm lượng Pb trong đất còn lại sau thời gian xử lý.
Hàm lượng Pb còn lại trong đất sau thời gian xử lý được trình bày ở
bảng 2. Kết quả cho thấy ở tất cả các nồng độ xử lý, hàm lượng Pb trong đất
giảm khá nhanh theo thời gian. Sau 30 ngày xử lý, hàm lượng Pb trong đất còn
lại từ 71,24-73,73%; sau 50 ngày xử lý còn lại từ 38,39 - 55,80% và sau 70

ngày xử lý, hàm lượng Pb trong đất chỉ còn từ 27,74-42,25%. Tại nồng độ Pb
trong đất 700ppm, hàm lượng Pb còn lại trong đất là ít nhất (27,74% so với
nồng độ ban đầu).
Bảng 2. Biến động hàm lượng Pb trong đất trồng cỏ vetiver theo thời gian
Thời gian (ngày)

Nồng độ

30

(mg/kg
đất)

500

a

50

ppm

% so
với
ban
đầu

368,66a

73,73

a

70

ppm

% so
với
ban
đầu

191,97

38,39

a

ppm

% so
với ban
đầu

183,27

36,65

b

750

b

543,84a

72,51

b

313,79

b

41,84

b

208,06

b

1000

c

712,35a

71,24

c

511,88

c

51,19

c

334,24

b

1500

d

1105,33
a

73,69

d

836,99
b

27,74
33,42

c

55,80

d

633,76

42,25

c

Ghi chú: - Tương tự bảng 2.
Theo TCVN 7209-2002, giới hạn cho phép của Pb trong đất theo các
mục đích sử dụng khác nhau dao động từ 70-300ppm. Kết quả nghiên cứu với
dãy nồng độ Pb trong đất từ 500-1500ppm (vượt tiêu chuẩn cho phép rất nhiều
lần), nhưng cỏ vetiver vẫn có khả năng sinh trưởng, phát triển và hấp thụ Pb với

Page | 18

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG


KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

hiệu quả cao. Điều này cho thấy có thể sử dụng cỏ vetiver để phục hồi có hiệu
quả các các vùng đất bị ô nhiễm nặng bởi Pb.
b/ Cây thơm ổi(Lantana camara).
Cây thơm ổi có danh pháp khoa học: Lantana camara, còn gọi là Trâm
ổi, cây bông ổi, cây hoa ngũ sắc, trâm hôi, cây hoa cứt lợn, tứ thời, tứ quý (tên

gọi tại vùng Quảng Bình) là một loài thực vật thuộc họ Cỏ roi ngựa.
Khả năng “ăn” chì và cadmium của thơm ổi được nghiên cứu bố trí hàng
loạt thí nghiệm. Công việc đầu tiên là tạo môi trường ô nhiễm bằng cách cho chì
vào các chậu đất, rồi trồng cây thơm ổi vào môi trường ô nhiễm này. Nồng độ
chất gây ô nhiễm cứ tăng dần theo thời gian nhằm thử thách khả năng chịu đựng
của thơm ổi và theo dõi hàm lượng chì mà cây này hút được.
Sau 105 ngày thí nghiệm nghiên cứu kết luận rằng khả năng hấp thu chì
cao hơn 506 ppm (trong điều kiện môi trường ô nhiễm chì ở nồng độ 1.000
ppm) so với cây sống trong điều kiện bình thường và 1.037 ppm (trong điều
kiện môi trường nhiễm chì 2.000 ppm)...
Ngoài ra, kết quả thí nghiệm đã nghiên cứu cũng cho thấy cây thơm ổi
hấp thu chì rất nhanh: trong điều kiện môi trường chứa 1.000 ppm chì, sau 24
giờ (kể từ thời điểm tăng đột ngột nồng độ chì) rễ cây thơm ổi đã tích lũy một
lượng chì hơn 470 lần so với cây đối chứng (sống trong điều kiện môi trường
bình thường); trong môi trường chứa 2.000 ppm chì thì rễ thơm ổi tích lũy một
lượng chì hơn 969 lần so với cây đối chứng; trong môi trường chứa 4.000 ppm
chì, rễ thơm ổi tích lũy một lượng chì hơn 4.908 lần so với cây đối chứng. Theo
tính toán cây thơm ổi có khả năng tích lũy chì cao hơn 1% so với trọng lượng
khô của rễ và bộ phận rễ cây được xem là “kho” chứa chì. Tương tự, đối với
chất cadmium, cây thơm ổi cũng có khả năng hấp thu chất này rất tốt.

Page | 19

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG


KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

Đặc biệt, trong nghiên cứu còn thông báo đến nay vẫn còn hai cây thơm
ổi sống trong môi trường ô nhiễm chì cực kỳ cao, nồng độ lên đến 10.000 ppm

và 20.000 ppm.
Những nghiên cứu trên Lantana camara L. cho thấy những đặc tính tăng
trưởng trong đất ô nhiễm và khả năng hấp thu chì để thêm vào danh sách thực
vật sử dụng trong nghiên cứu ứng dụng thực vật giải ô nhiễm, khả năng tăng
trưởng và hấp thụ chì của Lantana ở các nồng độ chì khác nhau. Xử lý chỉ 1 lần,
sau 90 ngày, phân tích sự tăng trưởng chi tiết khi cây Lantana camara phơi
nhiễm Pb có nồng độ 1 x 103 ppm, chiều cao không có gì khác biệt đáng
kể.Trong xử lý tăng gấp 10 hoặc 20 lần, Lantana bắt đầu có biểu hiện héo và có
hiện tượng chuyển sang đen, sau 24h xử lý, bắt đầu đen từ những lá già trước;
sau đó, hiện tượng thể hiện trên lá non và sau 48 giờ xuất hiện trên hầu hết các
lá của cây. Những cây lý tưởng để sử dụng làm sạch môi trường là những cây
có thể sản xuất sinh khối cao, kết hợp với khả năng chịu đựng được các chất ô
nhiễm cao hơn; chúng tích lũy và hoặc phân hủy các dạng chất ô nhiễm và được
sử dụng trong công nghệ dùng thực vật giải ô nhiễm. Với tiến bộ của công nghệ
gen, chúng ta có thể điều khiển khả năng của cây để chịu đựng, tích lũy, hoặc
chuyển hóa chất ô nhiễm, để tạo ra những cây lý tưởng để làm sạch môi trường.
Những hiểu biết về gen có thể kiểm tra những cơ chế này và mở ra hoạt
động kỹ thuật gen để phát triển tính ổn định chì của Lantana trong sử dụng thực
vật giải ô nhiễm. Khi khả năng ứng dụng những gen này trong làm sạch môi
trường, nghiên cứu thực địa là cách kiểm tra duy nhất để xây dựng tiềm năng sử
dụng thực vật giải ô nhiễm, khả năng cạnh tranh và những rủi ro liên quan đến
cách sử dụng (Pilon et al., 2002). Nghiên cứu chiến lược hấp thu Arabidopisis
halleri đối với đất bị ô nhiễm cao cho phép giả thuyết sự hiện diện của các hạt tế
bào trong A. halleri đối với tích lũy Zn (Elichegaray et al., 2000). Hàm lượng
chì trong các phần khác nhau của cây (lá, cành, rễ) tùy thuộc vào nghiệm thức

Page | 20

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

khác nhau và thời gian sau khi xử lý. Kết quả cho thấy rằng sau 24 giờ, trong
nghiệm thức 1x103 ppm, hàm lượng chì trong rễ quan trọng hơn các bộ phận
trên mặt đất, cao hơn 250 lần trong khi mẫu đối chứng hàm lượng chì trong lá,
cành và rễ gần như bằng nhau. Sau 105 ngày xử lý, nghiệm thức 1x103 ppm,
hàm lượng chì trong rễ chỉ cao gấp 10 lần so với hàm lượng chì trong cành
(354.3 mg kg-1 so với 33.2 mg kg-1) và 27 lần so với hàm lượng chì trong lá
(354.3 mg kg-1 so với 13.0 mg kg-1) . Sau 24 giờ đầu tiên sau khi thêm Pb vào
đất, hàm lượng chì đáng kể được tích lũy chủ yếu trong rễ và từ từ được chuyển
vào các bộ phận bên trên mặt đất của cây, nhưng rễ vẫn là bộ phận hấp thụ quan
trọng.
Sự gia tăng hàm lượng chì được hiểu rõ ở lá trong nghiệm thức 20x103
ppm, trong rễ và thân ở nghiệm thức 10x103 ppm. Nồng độ chì acetate 10x103
ppm và 20x103 ppm gây độc đối với Lantana cho thấy rằng lá và các bộ phận
trên mặt đất bắt đầu héo và đen sau 24 giờ xử lý. Tuy nhiên, kết quả phân tích
sau 48 giờ xử lý cho thấy hàm lượng chì trong lá, thân, rễ trong nghiệm thức
10x103 ppm tăng. Phân tích hàm lượng chì của hai cây còn sống ở nghiệm thức
10x103 ppm và 20x103 ppm trong gần 1 năm sẽ đem đến cho chúng ta nhiều
nghiên cứu thú vị.
Những trường hợp này có thể bị đột biến như Schulman et al đã tìm ra
Brassica juncea vào năm 1998. Sau khi xử lý cách nhau 15 ngày với dung dịch
chì acetate 1x103, sau 7 lần xử lý, khi so sánh với đối chứng, hàm lượng chì
trong rễ cao hơn 4.4x103 lần (1.7x103 mg kg-1 so với 0.4 mg kg-1), trong cành
cao hơn 133 lần (240.3 mg kg-1 so với 1.8 mg kg-1) và trong lá cao hơn 5 lần
(16.1 mg kg-1 so với 3.3 mg kg-1). Chất nhiễm bẩn trong môi trường sẽ được
tích lũy trong rễ, cành và lá nhưng quan trọng nhất là trong rễ. Vì rễ có vai trò
ấn định quan trọng trong giải ô nhiễm như trong trường hợp Thlaspi
caerulescens bị nhiễm Cd (Nedelkoska et al., 2000). So với Agrostemma

Page | 21

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG


KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

githago tích lũy 1.800 ppm trong đất ô nhiễm kim loại nặng (29.4x103 ppm), rễ
Lantana có thể tích lũy hàm lượng cao hơn 1.7x103 ppm trong đất có nồng độ
7x103 ppm (Pichtel et al., 2000). Rễ hấp thụ Cd cao hơn 20 – 50 lần so với
thâm của cây xử lý Cd và mức độ tổng quát có thể so với cây hấp thụ kim loại
khác (Facundo et al., 2001). Rễ có thể phát triển tốt trong đất nhiễm kim loại
nặng (McGrath et al., 2001).
Nhiều quá trình có thể cãi thiện sự hấp thụ chì Science & Technology
Development, Vol 10, No.01 – 2007 như chất kìm (chelate), thường sử dụng
trong nhiều loài thực vật khác nhau như sự tích lũy trong cây. Ứng dụng của
chất kìm chelate cho thấy đem lại sự hấp thụ đáng kể kim loại như Pb, U và Au
trong thân của những loài không có khả năng hấp thụ cao, nhờ tăng tính tan của
kim loại và vận chuyển từ rễ lẫn thân (McGrath S.P. et al, 2001).
Ứng dụng EDTA trong đất làm tăng đáng kể nồng độ chì trong thân và
rễ của tất cả thực vật (Shen Zhen Guo et al., 2002). nếu ứng dụng kỹ thuật này
trên cây Lantana để khám phá ảnh hưởng hấp thụ chì, chì được ly trích (Cooper
et al., 1999; Wu et al., 1999; Deram et al, 2000; Bricker et al., 2001; Greman et
al., 2001). Nghiên cứu hấp thụ chì phụ thuộc vào pH khác nhau và điều kiện
cường độ ánh sáng cũng rất đáng quan tâm trên cây Lantana, sự hút chì bởi
Salvia minima tuỳ thuộc vào khoảng pH 3.0 – 5.0, nhưng nó bị ảnh hưởng bởi
cường độ ánh sáng (Olguin et al., 2002). Các điều kiện vật lý khác như nhiệt độ
của hệ rễ giữ vai trò quan trọng trong hấp thụ chì của Solanum tuberrosum
(Baghour Mourad et al., 2001); và nhiệt độ của các vùng trên mặt đất cũng có

nhiều ảnh hưởng (Moreno, 2002); đây là những đề tài nghiên cứu hay để xác
định khả năng hấp thụ chì của Lantana ở các điều kiện khác nhau.

Page | 22

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG


KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

C/ Cây dương xỉ (Pteris vittata L.).
Các nhà khoa học Trung Quốc phát hiện ra một loài cây dương xỉ, thuộc
họ thực vật lâu đời nhất trên thế giới và mọc rất nhiều trong tự nhiên hoang dã,
cũng có “sở trường ăn kim loại nặng” như đồng, thạch tín... Trên lá của loài
dương xỉ này có tới 0,8% hàm lượng thạch tín, cao hơn hàng trăm lần so với
bình thường, mà cây vẫn tốt tươi.
Trong buổi trả lời phỏng vấn mới đây, nghiên cứu viên Chen Tong Bin
(Trần Đồng Bân) của Viện nghiên cứu Tài nguyên và khoa học địa lý, thuộc
Viện Khoa học Trung Quốc cho biết: trồng những loại cây có khả năng hấp thu
các loại kim loại nặng hơn mức bình thường như loài cây dương xỉ trên vùng
đất bị ô nhiễm để chúng hút kim loại nặng, sau đó họ sẽ “thu hồi” lại các kim
loại nặng từ loài cây này để tách kim loại thuần ra làm nguyên liệu cho ngành
công nghiệp.
Khả năng hút thạch tín của loài cây này không ngừng tăng mạnh theo sự
phát triển của cây, chúng còn có thể di truyền đặc tính này cho các cây thế hệ
sau. Nghiên cứu của nhóm cũng đã phát hiện ra các sợi lông tơ trên cây dương
xỉ có khả năng tập hợp thạch tín rất đặc biệt, những sợi lông có nước chính là
nơi tích trữ chủ yếu của thạch tín, nó có tác dụng cách biệt rất rõ ràng đối với
thạch tín, vì thế loại độc tố này bị “nhốt kín” ở một nơi an toàn trong thân cây
nên không hề ảnh hưởng đến sự phát triển của cây.

Page | 23

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG


KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

D/ Cây Ngô (Zea mays L.). & Cỏ Voi (Pennisetum purpureum).
Cây Bắp(hay gọi là cây ngô) và Cỏ Voi là hai loài thực vật đã được lựa
chọn để nghiên cứu khả năng bùn Tân Hóa - Lò Gốm. Tổng hàm lượng Cr, Cu,
Zn trong bùn là 2656 mg/kg, 1551 mg/kg và 2463 mg/kg. Sau 6 tuần lượng kim
loại nặng (Cr, Cu và Zn) tíchlũy trong Cây Bắp là 456 mg/kg, 429 mg/kg và
1327 mg/kg; còn trong Cỏ Voi là 519 mg/kg, 458mg/kg và 1136 mg/kg. Sau 12
tuần, lượng kim loại nặng (Cr, Cu và Zn) tích lũy trong rễ Cây Bắp là 584
mg/kg, 536 mg/kg và 1669 mg/kg; còn trong Cỏ Voi là 697mg/kg, 564 mg/kg
và 1460 mg/kg. Các kim loại nặng có xu hướng tích lũy trong rễ, cao hơn
5.1÷130 lần trong thân Cỏ Voi và Bắp, thể hiện nguy cơ xâm nhập vào chuỗi
thức ăn là rất hạn chế. Do đó, khả năng áp dụng giải pháp công nghệ sinh học
môi trường - sử dụng thực vật (phytotechnology)để cải tạo bùn nạo vét/ đất bị ô
nhiễm Cr, Cu...
 Thí nghiệm được thực hiện qua hai giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: theo dõi khả năng sống sót của các thực vật trên môi
trường bị ô nhiễm kim loại nặng. Các thông số theo dõi: chiều cao, số chồi, tỷ lệ
cây sống/cây trồng.
+ Giai đoạn 2: xác định khả năng xử lý của loài thực vật sau 6 và 12
tuần. Các thông số theo dõi đầu và cuối chu kỳ: đất (KLN dạng tổng), thực vật
(chiều cao, trọng lượng tươi, trọng lượng khô, KLN dạng tổng).
 Phương pháp phân tích hàm lượng kim loại nặng.
+ Mẫu thực vật: giũ sạch đất, rửa sạch, tách riêng phần rễ và thân + lá, sau đó

cắt nhỏ, sấy khô mẫu đến độ khô tuyệt đối, nghiền nhỏ thành bột.
+ Mẫu bùn: được rây ướt qua rây có kích thước 63μm, cỡ hạt thu sau rây được
phơi khô ở nhiệt độ phòng, nghiền bằng cối sứ thành bột.
Page | 24

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG


KỸ THUẬT SINH HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

+ Tổng hàm lượng: cân chính xác một lượng mẫu khoảng 5g, đun nóng mẫu
trong hỗn hợp 50ml axit HClđđ v HNO3đđ theo tỷ lệ 3:1. Mẫu được phân tích
bằng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử ngọn lửa (AAS) ở những bước
sóng hấp thu tối ưu cho từng nguyên tố.
Để xác định khả năng hấp thu các kim loại nặng (Cr, Cu, Zn) của Cây
Bắp và Cây Cỏ Voi, đã tiến hành trồng hai loại cây này trong môi trường bùn
kênh Tân Hóa – Lò Gốm có chứa 2656 mg/kg Cr, 1551 mg/kg Cu và 2463
mg/kg Zn trong 6 tuần và 12 tuần, đồng thời trồng hai loại cây này trong môi
trường bùn không ô nhiễm các KLN để làm đối chứng. Các giai đoạn phát triển
của cây Bắp và Cỏ Voi Sau 6 tuần và 12 tuần trồng trên môi trường thí nghiệm,
tốc độ phát triển của hai cây đều tăng theo thời gian. Cây Cỏ Voi có tốc độ gia
tăng sinh khối trung bình và chiều cao trung bình lớn hơn cây Bắp trong cả hai
môi trường.
Kết quả sau khi trồng
thực nghiệm 6 và 12 tuần
(bảng 1) cho thấy có sự biến
động hàmlượng Cr, Cu và Zn
tích lũy trong cây, khả năng
tích lũy mỗi kim loại của mỗi
cây là khácnhau. Tổng hàm

lượng Zn trung bình tích lũy
trong cây Bắp và Cỏ Voi trên
môi trường THLG cao hơn tổng hàm lượng Cu, Cr tích lũy từ 2,2 ÷ 4,8 lần.

Page | 25

51- KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG