Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật có khả năng hấp thu pb, zn trong đất trên địa bàn xã chỉ đạo, đại đồng văn lâm hưng yên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------ĐINH TIẾN DŨNG

Đinh Tiến Dũng

CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN LOÀI THỰC VẬT CÓ KHẢ NĂNG
HẤP THU Pb, Zn TRONG ĐẤT TRÊN ĐỊA BÀN XÃ CHỈ ĐẠO,
ĐẠI ĐỒNG – VĂN LÂM – HƯNG YÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

2009 - 2011

Hà Nội – Năm 2011


LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới NGND. GS.TS Đặng Kim
Chi, TS. Trịnh Quang Huy là những người đã luôn quan tâm động viên, giúp đỡ và
hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện luận văn này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các thầy cô giáo của Viện Khoa
học và Công nghệ Môi trường, trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã trang bị cho tôi
những kiến thức bổ ích, thiết thực cũng như sự nhiệt tình, ân cần dạy bảo trong những
năm vừa qua.
Tôi xin chân thành cảm ơn Viện đào tạo Sau đại học đã tạo điều kiện thuận lợi
cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận văn.

Xin cảm ơn cán bộ nghiên cứu phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ Môi trường,
khoa Tài nguyên và Môi trường, trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã tạo điều kiện
tối đa để tôi được tiến hành nghiên cứu và hoàn thành nghiên cứu một cách tốt nhất.
Đặc biệt xin chân thành cảm ơn các cử nhân: Nguyễn Thị Thu Hà, Tạ Thị Yến,
đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài.
Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới gia đình và bạn bè đã dành nhiều sự
quan tâm quý báu cho em. Xin cảm ơn người bạn thân thiết nhất đã giúp đỡ và theo sát
em trong suốt quá trình làm luận văn và luôn cùng em chia sẻ, giải quyết những khó
khăn, vướng mắc gặp phải.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2011
Người thực hiện

Đinh Tiến Dũng


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sỹ khoa học: “nghiên cứu tuyển chọn
loài thực vật có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã Chỉ Đạo, Đại
Đồng – Văn Lâm – Hưng Yên” là do tôi thực hiện với sự hướng dẫn của TS. Trịnh
Quang Huy, NGND. GS. TS. Đặng Kim Chi. Đây không phải là bản sao chép của bất
kỳ một cá nhân, tổ chức nào. Các số liệu, kết quả trong luận văn đều do tôi làm thực
nghiệm, xác định và đánh giá.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những nội dung mà tôi đã trình bày trong
Luận văn này.
Hà Nội, ngày tháng
HỌC VIÊN

Đinh Tiến Dũng

i
 

năm 2011


MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa
Lời cam đoan

i

Danh mục các bảng

ii

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

ii

MỞ ĐẦU

v

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NGÀNH IN

1

1.1. Giới thiệu chung về ngành in

1

1.2. Công nghệ in và dòng thải

2

1.3. Nước thải ngành in và tác động của nó đến môi trường

4

1.4. Nước thải trong xưởng in

6

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI IN

10

2.1. Phương pháp trung hòa

10

2.2. Phương pháp keo tụ

11

2.3. Phương pháp oxy hóa

2.3.1. Phương pháp sử dụng Clo

12
12

2.3.2.Phương pháp sử dụng Hydro peroxit

12

2.3.3. Phương pháp sử dụng Ozon

12

2.3.4. Phương pháp Fenton

13

2.4. Phương pháp hấp phụ

14

2.5. Phương pháp trao đổi ion
2.6. Một số phương án xử lý nước thải đã được áp dụng hiện nay

15
16

2.6.1. Qui trình xử lý nước thải in tiền tại nhà máy in tiền Quốc Gia

16

2.6.2. Qui trình xử lý nước thải của nhà máy in ở tỉnh Chiết Giang,
Trung Quốc

17


CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HOÁ ỨNG DỤNG TRONG
XỬ LÝ NƯỚC THẢI

20

3.1. Sơ đồ nguyên lý xử lý nước thải bằng phương pháp điện hoá

20

3.2. Vật liệu điện cực

21

3.2.1 Vật liệu điện cực Anot

21

3.2.2. Vật liệu điện cực Katot

23

3.2.3. Vật liệu màng ngăn

24

3.3. Các yếu tố kỹ thuật điện hoá trong quá trình điện phân

27

3.3.1. Sự hoà tan anot của các hợp kim

27

3.3.2. Sự thụ động của kim loại

27

3.3.3. Xúc tác điện hoá

29

3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điện hóa xử lý nước thải

32

3.4.1. Ảnh hưởng của pH môi trường điện phân

33

3.4.2. Ảnh hưởng của mật độ dòng điện

33

3.4.3. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực

34

3.4.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ diện tích

34

3.4.5. Ảnh hưởng của thời gian điện phân

34

3.5. Sử dụng phương pháp điện hóa trong xử lý nước thải

35

3.5.1 Ứng dụng oxy hóa điện hóa để xử lý các chất hữu cơ trong nước
thải

35

3.5.2. Ứng dụng keo tụ điện hóa trong xử lý nước thải

38

CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
4.1. Mục đích và đối tượng nghiên cứu

42
42

4.1.1. Mục đích nghiên cứu

42

4.1.2. Đối tượng nghiên cứu

42

4.1.3. Thiết bị, hóa chất và dụng cụ nghiên cứu

43

4.2. Các bước tiến hành thí nghiệm

43

4.3. Thực nghiệm xác định thông số đặc trưng chất lượng nước

45


4.4. Thực nghiệm xác định tính chất vật liệu điện cực

46

4.5. Thực nghiệm xác định mật độ lỗ của màng ngăn

46

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

47

5.1. Ảnh hưởng của các loại điện cực đến hiệu quả điện phân xử lý nước
thải

47

5.2. Khảo sát hiệu quả xử lý nước thải bằng phương pháp điện phân có
màng ngăn

49

5.3. Ảnh hưởng của màng ngăn đến quá trình xử lý nước thải

51

5.4. Ảnh hưởng của mật độ dòng điện đến hiệu quả xử lý nước thải khi
điện phân có màng ngăn

56

5.5. Ảnh hưởng của pH ban đầu đến hiệu suất xử lý nước thải

62

5.6. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất xử lý nước thải

66

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

70

TÀI LIỆU THAM KHẢO

71

PHỤ LỤC

74


“Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã
Chỉ Đạo, Đại Đồng – Văn Lâm – Hưng Yên”- Đinh Tiến Dũng – Cao học CNMT 2009

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Vấn đề ô nhiễm đất đang diễn ra phổ biến và ngày càng phức tạp, đó có thể
là các vùng đất còn lại sau khi khai thác mỏ, quặng, vùng đất sản xuất nông nghiệp
chịu sự tác động của làng nghề, các kho, bãi tồn lưu hóa chất, phế thải, các bãi chôn
lấp rác chưa hợp vệ sinh,….
Trong đó, vấn đề ô nhiễm đất do tác nhân là kim loại nặng đang diễn ra phổ
biến. Hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau để xử lý đất bị ô nhiễm kim loại
nặng: rửa đất, cố định các chất ô nhiễm bằng hoá học hoặc vật lý, xử lý nhiệt, trao
đổi ion, ôxy hoá hoặc khử các chất ô nhiễm, đào đất ô nhiễm để chuyển đi đến
những nơi chôn lấp thích hợp…. Hầu hết tất cả các phương pháp đó đều đòi hỏi
công nghệ cao, nhân lực có trình độ cao và tốn kém về kinh phí.
Gần đây với sự phát triển vượt bậc của công nghệ sinh học, hóa học, những

hiểu biết về cơ chế hấp phụ, chuyển hóa, chống chịu và loại bỏ KLN của một số loài
thực vật đã dần được làm sáng tỏ, các nhà khoa học đã bắt đầu chú ý đến khả năng
sử dụng thực vật để xử lý môi trường. Đây là công nghệ có chi phí thấp, an toàn,
thân thiện, biện pháp này còn góp phần cải tạo cảnh quan, làm đẹp cho không gian.
Tuy nhiên đối với biện pháp xử lý bằng thực vật thì việc lựa chọn loài thực
vật có khả năng xử lý là điều rất khó. Đòi hỏi người sử dụng biện pháp phải nắm rõ,
thực vật đó tích lũy kim loại gì? Thực vật sử dụng có phải là thực vật siêu tích lũy
hay chỉ đơn thuần là thực vật có khả năng tích lũy?
Tính đến nay có khoảng 400 loài thực vật có khả năng tích lũy kim loại nặng
có tiềm năng ứng dụng làm cây xử lý. Trong đó có 45 họ thực vật đã được công bố
và chứng minh về khả năng siêu tích lũy, phần lớn chúng có khả năng tích lũy Ni,
khoảng 30 họ khác có khả năng tích lũy Co, Cu và Zn. Trong các loài đó thì họ cải
(brassicaceae) có số lượng loài siêu tích lũy cao nhất và rộng nhất với khoảng 87
loài 11 giống.

Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST)
1

Đại học Bách khoa Hà Nội


“Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã
Chỉ Đạo, Đại Đồng – Văn Lâm – Hưng Yên”- Đinh Tiến Dũng – Cao học CNMT 2009

Ở Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu, công trình ứng dụng thực vật xử lý ô
nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm do tác nhân là kim loại nặng. Nhưng việc
nghiên cứu về mức độ tác động của kim loại nặng đến sự phân bố loài thực vật,
đánh giá xem cây có khả năng siêu tích lũy hay chỉ là cây tích lũy lại chưa thực sự
được chú ý đến.
Kế thừa các nghiên cứu đi trước và tính cấp thiết của vấn đề ô nhiễm KLN

trong đất hiện nay nên tôi thực hiện đề tài:“Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật
có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã Chỉ Đạo, Đại Đồng –
Văn Lâm – Hưng Yên.”
2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài
2.1. Mục tiêu
− Xác định được một số loài thực vật bản địa có khả năng tích lũy Pb, Zn tại
khu vực xã Đại Đồng và xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, Hưng Yên.
− Kiểm chứng khả năng hấp thụ Pb và Zn của các loài thực vật đã được xác
định bằng dung dịch thủy canh lây nhiễm Pb, Zn trong điều kiện nhà lưới
2.2. Yêu cầu
− Xác định được loài thực vật bản địa có khả năng hấp thụ Pb và Zn.
− Xác định được mối quan hệ giữa giá trị đa dạng , ưu thế loài với nồng độ Pb,
Zn trong đất tại địa bàn nghiên cứu
− Đánh giá chính xác lại thực vật thu được có phải là thực vật siêu tích lũy theo
các tiêu chí hiện nay
3. Đóng góp của đề tài
-

Xác định rõ hiện trạng ô nhiễm đất do Pb, Zn tại địa bàn xã Đại Đồng và Chỉ
Đạo.

-

Cung cấp thông tin về đa dạng sinh học, mức độ phân bố của các loài thực
vật sống trong vùng đất trồng lúa chịu ảnh hưởng của ô nhiễm Pb, Zn.

-

Xác định được loài thực vật bản địa có khả năng siêu tích lũy

Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST)
2

Đại học Bách khoa Hà Nội


“Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã
Chỉ Đạo, Đại Đồng – Văn Lâm – Hưng Yên”- Đinh Tiến Dũng – Cao học CNMT 2009

Chương 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1.

Thực trạng ô nhiễm kim loại nặng tại khu vực nghiên cứu

1.1.1. Hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất tại xã Đại Đồng
Xã Đại Đồng, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên có 3 làng nghề truyền thống đó
là làng nghề đúc đồng ở Lộng Thượng, làng nghề tái chế kẽm ở Xuân Phao và Văn
Ổ. Do đặc thù của quá trình sản xuất tại các làng nghề đều mang tính chất thủ công và
chưa áp dụng các biện pháp thu gom, xử lý chất thải, phế thải và nước thải nên xã Đại
Đồng đã trở thành một điểm nóng về ô nhiễm môi trường của tỉnh Hưng Yên.
Đất nông nghiệp ven làng nghề đúc đồng Lộng Thượng bị tích lũy Cu và Zn
mạnh: hàm lượng Cu vượt quá tiêu chuẩn cho phép, hàm lượng Zn cũng tương đối
cao. Tại Văn Ổ, mẫu đất chịu ảnh hưởng bởi làng nghề tái chế kẽm, hàm lượng Cd và
Zn khá cao. Sự tích lũy Pb trong đất đã lên đến mức báo động. Theo kết quả nghiên
cứu của TS. Hồ Lam Trà (2009) đã cho kết quả phân tích hàm lượng các kim loại
nặng tổng số và linh động trong đất nông nghiệp của xã Đại Đồng với 11 điểm lấy
mẫu như sau:
Theo bảng 1.1 ta có thể thấy hàm lượng Cu tổng số của các mẫu đất dao
động từ 40,13 (Đ10) mg/kg đến 277,64 mg/kg (Đ11), trong đó hàm lượng Cu dễ
tiêu dao động từ 13,48 mg/kg (Đ1) đến 66,10 mg/kg. Hàm lượng Pb tổng số và dễ

tiêu trong các mẫu đất cũng dao động lần lượt trong các khoảng từ 40,18 mg/kg
(Đ10) đến 1703,3 mg/kg (Đ11) và từ 18,79 mg/kg (Đ10) đến 170,84 mg/kg (Đ11).
Hàm lượng Zn tổng số đo được trong các mẫu đất dao động từ 64,61 mg/kg (Đ10)
đến 220,50 mg/kg (Đ2), trong khi đó hàm lượng Zn dễ tiêu nằm trong khoảng từ
5,37 mg/kg (Đ10) đến 21,28 mg/kg (Đ4). Hàm lượng Cd tổng số và dễ tiêu là thấp
nhất khi lần lượt dao động trong các khoảng từ 0,78 mg/kg đến 2,07 mg/kg đất (Đ2)
và từ 0,12 mg/kg đến 0,46 mg/kg đất (Đ5).
So sánh với các ngưỡng cho phép của hàm lượng các KLN tổng số trong QCVN
03 thì có 10/11 mẫu đất đã bị ô nhiễm Cu, 9/11 mẫu đất bị ô nhiễm Pb, 3/11 mẫu đất bị ô
nhiễm Zn và 2/11 mẫu đất bị ô nhiễm Cd. Trong đó khu vực bị ô nhiễm Cu và Pb cao
Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST)
3

Đại học Bách khoa Hà Nội


“Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã
Chỉ Đạo, Đại Đồng – Văn Lâm – Hưng Yên”- Đinh Tiến Dũng – Cao học CNMT 2009

nhất tập trung tại các làng nghề đúc đồng Lộng Thượng và khu đúc đồng tập trung tại
thôn Đại Từ. Trong khi đó các mẫu đất bị ô nhiễm Zn và Cd tập trung chủ yếu tại hai
làng nghề tái chế kẽm là Văn Ổ và Xuân Phao.
Bảng 1.1. Hàm lượng các kim loại nặng tổng số và linh động trong đất nông
nghiệp của xã Đại Đồng, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên [2].
Đơn vị: mg/kg đất khô
Cu
Stt

Pb

Zn

Cd

Tổng
số

Linh
động

Tổng
số

Linh
động

Tổng
số

Linh
động

Tổng
Số

Linh
động

Đ1

53,25

13,48

78,23

24,10

207,67

12,59

0,97

0,26

Đ2

57,09

18,42

81,21

19,08

220,50

20,66

2,07

0,41

Đ3

87,17

24,83

128,74

40,91

98,70

17,37

0,94

0,27

Đ4

54,94

17,62

194,57

88,83

169,60

21,28

1,23

0,31

Đ5

142,07

55,30

316,76

142,22

209,56

17,06

1,97

0,46

Đ6

74,80

21,36

252,22

63,00

83,80

17,57

0,75

0,12

Đ7

194,95

66,10

508,37

136,54

100,83

13,14

1,10

0,27

Đ8

151,47

55,06

367,07

103,35

103,86

13,63

0,81

0,21

Đ9

127,83

37,22

331,42

170,84

88,00

5,96

0,81

0,17

Đ10

40,13

13,61

40,18

18,79

64,61

5,37

0,78

0,16

Đ11

277,64

37,80

1703,3

170,84

111,44

17,79

0,94

0,28

Trong đó:

Đ1: Đường ngang – Văn Ổ

Đ7: Mả Thừa – Lộng Thượng

Đ2: Mả Lời – Văn Ổ

Đ8: Chầm Rồng – Lộng Thượng

Đ3: Đống Cội – Văn Ổ

Đ9: Bãi Lau – Lộng Thượng

Đ4: Đống Nổi – Xuân Phao

Đ10: Đồng Quạch – Đình Tổ

Đ5: Quán Ỏng – Xuân Phao

Đ11: Đường Giành - Đại Từ

Đ6: Mả Chúc - Lộng Thượng

Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST)
4

Đại học Bách khoa Hà Nội


“Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã
Chỉ Đạo, Đại Đồng – Văn Lâm – Hưng Yên”- Đinh Tiến Dũng – Cao học CNMT 2009

Theo một nghiên cứu khác của tác giả Nguyễn Thanh Hải về mức độ ô
nhiễm KLN trong đất tại xã Đại Đồng, hàm lượng tổng số của một số kim loại nặng
trong đất được thể hiện ở bảng 1.2 dưới đây.
Bảng 1.2. Hàm lượng tổng số của Cu, Pb, Zn, và Cd trong đất nông nghiệp xã
Đại Đồng - Huyện Văn Lâm – Tỉnh Hưng Yên [6]
Đơn vị : mg/kg đất
Mẫu

Vị trí lấy mẫu

Cu

Pb

Zn

Cd

1

Đồng Năng – Văn Ổ

31,2

51,2

58,2

1,71

2

Đồng Rích – Đông Xá

64,6

64,6

92,2

1,35

3

Cửa Đình – Đông Xá

40,5

59,5

96,3

1,06

4

Mả Chim – Đình Tổ

30,3

64,7

102,2

1,42

5

Mỏ Bô – Đình Tổ

38,5

54,7

114,0

2,00

6

Đồng Bấp – Đại Từ

35,6

57,6

166,0

1,64

7

Cống Ngòi – Đại Từ

33,2

61,2

102,3

1,28

8

Đồng Chép – Đại Từ

57,1

64,3

98,0

1,28

9

Sau Lều – Đại Bi

56,0

65,4

92,1

1,86

Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng tổng số của các KLN (Cu, Pb, Zn, Cd)
có trong đất nông nghiệp ở khu vực nghiên cứu dao động như sau: Cu dao động từ
31,2 – 64,5 mg/kg. Pb dao động từ 51,2 – 65,4 mg/kg; Zn dao động từ 58,2 – 166,0
mg/kg và Cd từ 1,06 – 2,0 mg/kg.
Bên cạnh đó, đất nông nghiệp chịu ảnh hưởng của các làng nghề có hàm lượng

tổng số của Cu dao động từ 28,3 – 238,7 mg/kg. Trong hai mẫu đất số (Đ7) và số
(Đ8) ở xung quanh khu vực làng nghề đúc đồng Lộng Thượng có hàm lượng Cu tổng
số tương ứng là 169,0 – 238,7 mg/kg, tức là cao gấp 4,8 lần so với quy chuẩn 03 –
2008.
Hàm lượng Pb tổng số của các mẫu đất chịu ảnh hưởng của các làng nghề dao
động từ 51,2 – 313,0 mg/kg. Đặc biệt các mẫu lấy ở hai thôn Lộng Thượng và Xuân
Phao có hàm lượng từ 121,5 đến 313,0 mg/kg, trong đó có mẫu (6), (7), (8) gấp 3,2 đến
4,8 lần so với quy chuẩn. Tương tự, hàm lượng Zn tổng số trung bình của các mẫu đất
Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST)
5

Đại học Bách khoa Hà Nội


“Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã
Chỉ Đạo, Đại Đồng – Văn Lâm – Hưng Yên”- Đinh Tiến Dũng – Cao học CNMT 2009

chịu ảnh hưởng của làng nghề là 179,47 mg/kg, cao hơn hàm lượng Zn tổng số trung
bình trong các mẫu đất nông nghiệp không chịu ảnh hưởng của các làng nghề là 62,17
mg/kg. tuy nhiên, không có sự khác biệt nhiều giữa hàm lượng Cd tổng số trung bình
của các mẫu đất chịu ảnh hưởng của hoạt động làng nghề (1,67 mg/kg) và hàm lượng
Cd tổng số trung bình của các mẫu đất không chịu ảnh hưởng của làng nghề (1,39
mg/kg). Như vậy sự tích lũy của Cu, Pb, Zn tổng số trong đất nông nghiệp của xã Đại
Đồng một phần là do làng nghề đúc đồng và tái chế Zn của xã gây nên. Ngoài ra còn
do khu vực tiếp nhận nguồn nước tưới nhiễm Pb từ khu vực xã Chỉ Đạo chảy sang,
điều này góp phần làm gia tăng mức độ ô nhiễm đất trên khu vực đất canh tác của xã.
1.1.2. Hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất tại xã Chỉ Đạo
Xã Chỉ Đạo là một xã làm nghề tái chế chì ra đời từ rất sớm, do đặc thù của
hoạt động tái chế này là các nguyên liệu như bình ác quy hỏng, và các vật liệu chứa
chì khác được phá dỡ do đó axit, các bụi chì được thải ra ngoài môi trường, thêm

vào đó là các khâu nấu chì, rửa các nguyên liệu có thể gây ra ô nhiễm KLN. Tất cả
các chất thải này theo dòng thải chảy ra hệ thống kênh mương, và gây ô nhiễm cho
khu vực đất nông nghiệp.
Hoạt động sản xuất tái chế Pb của làng nghề Chỉ Đạo đã tạo ra rất nhiều chất
thải và hiện nay đã gây nên sự ô nhiễm KLN nghiêm trọng trong môi trường đất.
Theo tác giả Lê Đức và Lê Văn Khoa (2001) nghiên cứu về sự ô nhiễm KLN trong
đất tại làng nghề tái chế chì Chỉ Đạo – Văn Lâm – Hưng Yên có hàm lượng Cu dao
động từ 43,58 – 69,68 mg/kg; Pb dao động từ 147,06 – 661,2 mg/kg; Zn từ 23,6 –
42,3 mg/kg (thuộc loại đất có hàm lượng Zn di động cao).[6]
Hầu hết các mẫu trên đều vượt quy chuẩn cho phép rất nhiều lần. Như vậy có
thể thấy rằng hoạt động tái chế Pb đã gây nên sự ô nhiễm trầm trọng cho đất nông
nghiệp của xã.

Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST)
6

Đại học Bách khoa Hà Nội


“Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã
Chỉ Đạo, Đại Đồng – Văn Lâm – Hưng Yên”- Đinh Tiến Dũng – Cao học CNMT 2009

Bảng 1.3. Một số tính chất hóa học của đất nghiên cứu [4]
Đơn vị : mg/kg
Mẫu

pH (KCl)

OM(%)

Cu

Zn

Pb

1

4,67

2.84

177,1

204,4

863,5

2

4,32

3,52

180,2

280,8

3351,7

3

4,78

2,94

196,3

201,8

649,4

4

4,93

2,80

167,9

208,4

668,9

5

4,30

3,24

174,9

246,0

3876,0

6

4,12

4,15

160,1

202,4

7938,1

7

4,71

4,02

138,0

390,6

1018,5

8

4,73

3,30

113,6

280,4

1333,4

50

200

70

QCVN 03 – 2008/BTNMT

Thông qua sự phân bố của chất ô nhiễm cho thấy ảnh hưởng nặng nề của hoạt
động tái chế Pb. Nồng độ kim loại cao tại các điểm gần nguồn thải. Hàm lượng Pb tổng
số trong các mẫu nghiên cứu dao động từ 55,59 – 3320,12 mg/kg, hàm lượng Pb dễ
tiêu dao động từ 24,71 – 2324,41 mg/kg. Có tới 87,5% số mẫu vượt quá quy chuẩn
cho phép rất nhiều lần. trong khi đó hàm lượng Cd tổng số trong các mẫu nghiên cứu
dao động từ 1,26 – 1,66 mg/kg, và đều chưa có dấu hiệu ô nhiễm Cd. Tuy nhiên hàm
lượng Cd tổng số đều cao hơn hàm lượng nền Cd trong đất phù sa của Việt Nam, bên
cạnh đó với hàm lượng Cd dễ tiêu từ 0,62 – 0,88 mg/kg cho thấy nguy cơ cao đối với
các sản phẩm nông nghiệp do đặc tính linh động của kim loại này.[5]
1.2. Một số phương pháp xử lý kim loại nặng trong đất bị ô nhiễm

1.2.1. Phương pháp phân tách nhiệt
Phương pháp này sử dụng lò nung nhiệt độ cao để hoá hơi các kim loại trong
đất bị nhiễm bẩn. Nhiệt độ sử dụng để làm bay hơi các chất bần thường được sử
dụng từ 200-700oC. Phương pháp này phù hợp với xử lý các khu vực nhiễm bẩn đất
do các kim loại có nhiệt độ bay hơi thấp ví dụ như thuỷ ngân. Phương pháp này
thường được áp dụng đối với các khu vực nhiễm bẩn với hàm lượng lớn và khả
Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST)
7

Đại học Bách khoa Hà Nội


“Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã
Chỉ Đạo, Đại Đồng – Văn Lâm – Hưng Yên”- Đinh Tiến Dũng – Cao học CNMT 2009

năng linh động của các kim loại là không cao. Đất nên được rửa trước khi tiến hành
xử lý bằng nhiệt, có thể thu lại được các kim loại dưới dạng đã bị bay hơi.
1.2.2. Phương pháp xử lý hoá học
Phương pháp xử lý hoá học dựa trên cơ chế oxy hóa khử, điều này có thể làm
giảm độc tính (bằng cách thay đổi trạng thái oxy hóa khử hoặc dạng liên kết của
kim loại), kết tủa hoặc hoà tan kim loại bằng các chất oxy hóa mạnh như là:
KMnO4, H2O2, HClO4 hoặc khí Cl. Điều chỉnh pH về trạng thái trung hoà khi pH
đất có tính - chua hoặc pH- kiềm. Phản ứng khử xảy ra khi bổ sung một số muối
kim loại kiềm như NaSO3 hoặc muối sunphát của Fe – Al . Một vài trường hợp xử
lý hoá học có thể được dùng để tiền xử lý trước khi đóng rắn hoặc các phương pháp
xử lý khác.
Bảng 1.4. Khả năng oxy hóa của một số chất đối với các dạng ô nhiễm [17]

Trong một số tài liệu biện pháp hóa học còn đề cập đến biện pháp cố định
(Solidification and stabilization (S/S)) đây là biện pháp nhằm cố định chặt chất ô

nhiễm trong đất, nó có thể được sử dụng dưới dạng hóa chất để kết tủa hoặc sử
dụng đất bị ô nhiễm cố định lại trong vật liệu khác (ví dụ đổ bê tông, xi măng,…)

Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST)
8

Đại học Bách khoa Hà Nội


“Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã
Chỉ Đạo, Đại Đồng – Văn Lâm – Hưng Yên”- Đinh Tiến Dũng – Cao học CNMT 2009

1.2.3. Phương pháp xử lý bằng vách thấm
Phương pháp này sử dụng một số dạng vật liệu dùng để ngăn chặn sự di
chuyển của chất ô nhiễm, có thể hiểu nó giống như một lớp vải có khả năng hấp thụ
kim loại. Vật liệu sử dụng ở đây có thể là: zeolite, Bentonite, các khoáng có khả
năng trao đổi cation lớn, nguyên tố Fe và đá vôi. Những nghiên cứu bước đầu đã
đem lại kết quả và cho thấy nghiên tố Fe có thể sử dụng để khử Cr và đá vôi dùng
để kết tủa Pb. Những tiến bộ của phương pháp xử lý này là có thể xử lý tại chỗ
trong một khoảng biến động các chất nhiễm bẩn dưới điều kiện kiểm soát được
dòng chảy.
1.2.4. Phương pháp xử lý bằng kỹ thuật điện động
Xử lý bằng kỹ thuật điện động bao gồm việc cho phép một dòng điện một
chiều có cường độ thấp
chạy qua hai cột anốt và
catốt được nhúng trong
đất bị nhiễm bẩn. Các ion
và các hạt mạng điện nhỏ
trong điều kiện ngập nước
được vận chuyển giữa hai

điện cực. Các anion di
chuyển hướng về phía
điện cực dương và các
cation di chuyển hướng về
phía điện cực âm.
Hình 1.1. Ví dụ về kỹ thuật điện động trong đất [20]
Dung dịch đệm được thêm vào để duy trì giá trị pH nhất định tại các điện cực,
sử dụng các chất trao đổi ion hoặc thu hồi các kim loại bằng bơm chuyên dụng. Quy
trình này có thể sử dụng tại địa điểm bị nhiễm bẩn hoặc vận chuyển tới nơi xử lý
chuyên dụng. Các ion kim loại có thể hoà tan và liên kết với các thành phần của đất
Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST)
9

Đại học Bách khoa Hà Nội


“Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã
Chỉ Đạo, Đại Đồng – Văn Lâm – Hưng Yên”- Đinh Tiến Dũng – Cao học CNMT 2009

như oxít, hydroxít, cacbonát được loại bỏ khi sử dụng phương pháp này. Các thành
phần không tồn tại dưới dạng ion cũng có thể được vận chuyển theo dòng chảy. Không
giống như phương pháp rửa đất, phương pháp này có hiệu quả đối với các loại đất giàu
thành phần sét và khả năng thấm thấp. Chủ yếu được áp dụng đối với các khu vực đất
bão hoà nước c với tốc độ dòng chảy của nước ngầm thấp. Ở nhiều nước, phương pháp
xử lý này đã được sử dụng để xử lý các khu đất bị nhiễm bẩn Cu, Zn, Pb, As, Cd, Cr và
Ni. Thời gian tồn tại và khoảng cách giữa các điện cực cần được xác định và tối ưu hoá
tuỳ theo kích thước và quy mô xử lý. Biện pháp này thường được áp dụng hạn chế đối
với một số loại đất và có mục đích thu hồi lại kim loại hiếm.
1.2.5. Phương pháp xử lý rửa đất
Phương pháp này sử dụng các dung dịch chiết rút được chảy từ từ qua đất,

các chất bẩn bị hoà tan và rửa khỏi đất. Đất có thể được rửa theo chiều ngang hoặc
theo chiều sâu tùy thuộc vào mức độ ô nhiễm, độ dẫn thủy lực, ….
Do khả năng hoà tan của nước kiểm soát cơ chết loại bỏ chất ô nhiễm, do vậy
việc bổ sung thêm một số hoá chất trong dung dịch chiết rút sẽ tăng hiệu quả của quá
trình làm sạch. Các chất hoá học làm tăng hiệu quả của quá trình rửa bao gồm một số
axít hữu cơ và axít vô cơ, NaOH có thể hoà tan các vật chất hữu cơ trong đất, nước có
thể hoà tan các dung
môi như metanol, sự
thế chỗ các cation độc
với các cation không
độc, sự tạo phức như
đối với EDTA, axít
trong mối liên kết với
các chất tạo phức
hoặc các chất oxi hoákhử. pH đất, loại đất,
khả năng hấp phụ
(CEC).
Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST)
10

Đại học Bách khoa Hà Nội


“Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã
Chỉ Đạo, Đại Đồng – Văn Lâm – Hưng Yên”- Đinh Tiến Dũng – Cao học CNMT 2009

Hình 1.2. Sơ đồ miêu tả về công nghệ rửa đất [21]
Ngoài ra trong một số trường hợp nếu đất bị ô nhiễm ở mức độ lớn, nồng độ
ô nhiễm cao thì người ta có thể tiến hành rửa đất ở trong các bể. Các hoá chất sử
dụng ở đây là các axít vô cơ như H2SO4 và HCl với giá trị pH nhỏ hơn 2, các axít

hữu cơ bao gồm axits acetic và axít citric (pH không nhỏ hơn 4), các chất tạo phức
như ethylendiamintetraacetic axít (EDTA) và nitrilotriacetat (NTA).
1.2.6. Phương pháp xử lý bằng con đường sinh học
Phương này sử dụng các loài thực vật có khả năng tích lũy hoặc siêu tích lũy
đối với một số kim loại, hóa chất, gây ô nhiễm trong môi trường đất. Hiện nay các
nhà khoa học đã tổng hợp ra khoảng 400 loài thực vật có khả năng siêu tích lũy để
xử lý ô nhiễm môi trường đất (bao gồm cả ô nhiễm hữu cơ và ô nhiễm vô cơ). Các
chất ô nhiễm sẽ được cây tích lũy vào trong bộ phận của cây hoặc được cây chuyển
đổi dạng tồn tại nhằm ngăn ngừa sự phát tán, vận chuyển của chất ô nhiễm đồng
thời chuyển dạng độc thành dạng không độc [21]
Tuy nhiên phương pháp này bị giới hạn về độ sâu do khả năng vươn dài của
rễ là không lớn, phụ thuộc vào điều kiện canh tác, khí hậu, chế độ chăm sóc, dạng
chất ô nhiễm, ngoài ra phương pháp này là đòi hỏi thời gian dài. Những nghiên cứu
sau này người ta tập trung vào việc nâng cao khả năng chiết rút kim loại của thực
vật thông qua công nghệ gen hoặc các phương pháp khác như là biện pháp kỹ thuật
canh tác và phải làm rõ mối tương quan giữa khả năng dễ tiêu của kim loại và khả
năng hút của cây trồng.
Đây là biện pháp xử lý thân thiện với môi trường, hiệu quả kinh tế cao và đang
là một hướng đi đầy tiềm năng cho các biện pháp xử lý ô nhiễm môi trường đất.

Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST)
11

Đại học Bách khoa Hà Nội


“Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã
Chỉ Đạo, Đại Đồng – Văn Lâm – Hưng Yên”- Đinh Tiến Dũng – Cao học CNMT 2009

Chương 2. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ ĐẤT Ô NHIỄM BẰNG THỰC VẬT

2.1. Giới thiệu chung về biện pháp sử dụng thực vật trong xử lý môi trường
(phytoremediation) [21]
Phytoremediation (Công nghệ thực vật phục hồi môi trường) có thể hiểu là
công nghệ sử dụng thực vật và hệ vi sinh vật của thực vật đó, enzym do thực vật tiết
ra để làm giảm hoặc chiết rút các chất ô nhiễm, các chất độc trong môi trường đất
và môi trường nước. Các hợp chất ô nhiễm có nguồn gốc hữu cơ và vô cơ đều có
thể được xử lý thành công bằng công nghệ thực vật. Đây là công nghệ có khả năng
áp dụng rộng rãi trong các môi trường khác nhau. Như môi trường đất, bùn, nước
thải cống rãnh, nước thải, nước ngầm, nước rỉ rác và thậm chí cả trong môi trường
không khí (Susarla, 2002) [27] .
Khái niệm phytoremediation là một khái niệm mới, Nó được ra đời và chấp
nhận rộng rãi vào năm 1991. Cụm từ này bắt nguồn từ phyto = plant (thực vật) và
remediation = recover (khắc phục) [21]. Tuy vậy ý định nghiên cứu sử dụng thực
vật vào trong mục đích xử lý ô nhiễm môi trường đã được tiến hành nghiên vào
khoảng thế kỷ XVII

bao gồm một số tác giả như Joseph Priestley, Antoine

Lavoissier, Karl Scheele và Jan Ingenhousz [15].
2.2. Những yếu tố ảnh hưởng đến việc ứng dụng công nghệ thực vật vào trong
những vùng bị nhiễm bẩn
2.2.1. Hệ rễ của thực vật
Rễ cây là cơ quan quan trọng nhất nó chính là yếu tố giới hạn đến thành công
của phương pháp. Trong quá trình xử lý biện pháp này đòi hỏi rễ cây phải tiếp xúc
được với chất ô nhiễm. Thực tế khi ứng dụng biện pháp này kết hợp với các kỹ
thuật canh tác, có những loài cây hoà thảo, cây cỏ… chiều dài rễ của chúng chỉ
khoảng 20 đến 25cm nhưng chúng có thể lấy được nước ở mực sâu 70 đến 100cm.
Vì thế biện pháp này không chỉ áp dụng xử lý cho những dạng ô nhiễm ở tầng trên
bề mặt mà nó còn được ứng dụng để xử lý nước ngầm hoặc nước thải. Chiều dài rễ
của các thực vật khác nhau là khác nhau ngoài ra trong cùng một loài thực vật chiều

Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST)
12

Đại học Bách khoa Hà Nội


“Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã
Chỉ Đạo, Đại Đồng – Văn Lâm – Hưng Yên”- Đinh Tiến Dũng – Cao học CNMT 2009

dài rễ còn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác như tính chất của đất, điều kiện khí
hậu… Do đó khi ứng dụng biện pháp này cần phải lưu ý về chiều dài của hệ rễ[21]
Bảng 2.1. Lựa chọn loài thực vật ứng dụng trong công nghệ thực vật dựa vào
chiều dài rễ [21]
Loài thực vật

Chiều sâu tối đa
Đối tượng cần xử lý
của rễ cây (cm)

Cải canh (Indian mustard)

30,48

Kim loại

Cỏ (grass)

121,92

Chất hữu cơ

38,1

Kim loại, chất hữu cơ, chlorinate
solvents

Bạch
trees)

Dương

(Poplar

2.2.2. Tốc độ sinh trưởng [21]
Ngoài ra tốc độ sinh trưởng của cây cũng ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của
công nghệ thực vật bởi có một số loài cây chỉ sinh trưởng và phát triển trong thời
gian ngắn khoảng một vài tháng một số loài khác lại tồn tại tới vài năm. Do đó khi
áp dụng công nghệ thực vật cần phải xem xét lựa chọn kỹ các yếu tố về thời gian
tồn tại cũng như vận chuyển của chất đó so với chu trình sinh trưởng và phát triển
của cây bởi vì đây không phải là biện pháp xử lý nhanh đạt hiệu quả cao trong thời
gian ngắn.
2.2.3. Nồng độ chất ô nhiễm
Nồng độ chất ô nhiễm của vùng khi áp dụng biện pháp xử lý thực vật không
được quá cao nếu nồng độ quá cao nó sẽ tác động đến sự sinh trưởng và phát triển
của cây làm cho cây phát triển kém thậm chí có thể chết. Biện pháp này được xem
là rất lý tưởng khi ta xử lý một vùng có diện tích lớn và các chất ô nhiễm tồn tại
nồng độ thấp trong thời gian dài [21]
2.2.4. Tác động của chất ô nhiễm đến thực vật
Khi các chất ô nhiễm tiếp xúc với thực vật, thực vật có nhiều hướng phản
ứng khác nhau xảy ra. Thực tế có một số kim loại có thể được giữ lại trong sinh

khối của cây. Ví dụ như cây hoa Hướng Dương (sunflower) có khả năng chiết hút
Cs và Sr từ nước mặt
Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST)
13

Đại học Bách khoa Hà Nội


“Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã
Chỉ Đạo, Đại Đồng – Văn Lâm – Hưng Yên”- Đinh Tiến Dũng – Cao học CNMT 2009

Trong biện pháp công nghệ thực vật, nhiều cây có khả năng tích luỹ kim loại
nặng nằm sâu trong các cơ quan. Chúng có khả năng bị các phần hữu cơ trong cây
giữ chặt lại trong thân cây. Kim loại này có thể bị giữ lại ở trong rễ, lá hoặc chồi.
Những loại cây này không cần phải thu hoạch nhiều lần. Tuy nhiên có một số loài
thực vật khác có khả năng tích luỹ kim loại nhưng kim loại không bị giữ cố định
trong cây. Kim loại này sẽ theo cơ chế bài tiết của cây thải ra ngoài môi trường và
do vậy khi ứng dụng những loài thực vật này cần phải chú trọng đến biện pháp thu
hoạch cũng như biện pháp tái sử dụng các kim loại đã chiết rút. Do vậy khi áp dụng
công nghệ thực vật cần phải xem xét xem cơ chế hút kim loại của cây, loại ô nhiễm
để lựa chọn cơ chế hút phù hợp.
2.3. Các kỹ thuật công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất [21]
2.3.1. Kỹ thuật thực vật chiết rút (Phytoextraction)
Một số tác giả gọi là phytoaccumulation. Cơ chế là rễ cây sẽ hút các chất ô
nhiễm từ môi trường và chuyển chúng vào trong thân cây (có thể các chất ô nhiễm
này sẽ được tích tụ lại trong lá, rễ, chồi, hoặc thân của cây). Sau đó các cây chứa
các chất ô nhiễm này sẽ được thu hồi lại và đem đi xử lý [21]. Cứ như vậy việc
trồng rồi thu hoạch các cây trên vùng ô nhiễm sẽ được lặp lại nhiều lần cho tới khi
mức độ nhiễm bẩn đạt tiêu chuẩn.
Đối tượng áp dụng xử lý: Đất, bùn cặn, bùn thải và được ứng dụng cả trong

việc xử lý nước bị ô nhiễm kim loại nặng.
Khi đánh giá hiệu quả của Công nghệ TV chiết rút người ta chú ý đến 2 nhân
tố sau [20]: Nhân tố tích luỹ, đó chính là tỉ lệ hàm lượng kim loại trong sinh khối của
cây (bao gồm cả phần trên bề mặt đất và phần trong lòng đất) so với hàm lượng kim
loại trong đất; Sinh khối của thực vật khi thu hoạch phụ thuộc vào mùa vụ
Đây được coi là 2 nhân tố quan trọng trong việc thiết kế hệ thống xử lý kỹ
thuật TV chiết rút. Đối với trường hợp sử dụng cây lưu niên là cây xử lý, cây đó
phải đạt các yêu cầu sau: tốc độ sinh trưởng của cây phải rất mạnh, hệ thống rễ của
cây phải phát triển tốt, phần bên trên mặt đất của cây phát triển, nghĩa là những cây
Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST)
14

Đại học Bách khoa Hà Nội


“Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã
Chỉ Đạo, Đại Đồng – Văn Lâm – Hưng Yên”- Đinh Tiến Dũng – Cao học CNMT 2009

có sinh khối lớn. Ngoài ra cũng cần phải nói thêm rằng đối với một số loại cây có
sinh khối nhỏ nhưng mà lại có khả năng tích luỹ kim loại ở nồng độ cao cây vẫn có
thể áp dụng “kỹ thuật thực vật chiết rút” thành công.
Bảng 2.2 . Thực vật có khả nãng tích luỹ kim loại ứng dụng trong kỹ thuật
thực vật chiết rút [21]
Tên tiếng Việt

Tên tiếng Anh

Tên la tinh

Kim loại nặng

Cải Canh

Indian mustard

Brassica juncea

Pb, Cr(VI), Cd, Cu,
Ni, Zn, Sr, B, Se

Cải Xoong

Alpine pennycress

thlaspi caerulescens

Ni, Zn

Rau cải

Pennycress

thlaspi rotundi – folium ssp.
Pb, Zn
Cepaeifolium

Ngổ dại

Marsh Herb

Enhydra fluctuans Lour

Tú cầu

Alyssum

Alyssum wulfenianum

Cải họ dầu

Canola

Brassica napus

Ni

Cây dâm bụt
Kenaf
đông Ấn Độ

Hibiscus cannabinus L. cv. Se
Indian

Cây Dương

Poplar

populus sp.

As, Cd

Hướng Dương

Sunflower

Helianthus annuus

Cs, Sr

Cỏ Linh Lăng

Alfalfa

Mediacago sativa

Pb, Zn, Hg, Ni

Bên cạnh đó biện pháp này có những hạn chế: quá trình cây hút các kim
loại thường xảy ra chậm và hệ rễ của cây thường ăn nông, những cây sử dụng
trong “kỹ thuật thực vật chiết rút” cần phải thu hoạch để loại bỏ các kim loại gây ô
nhiễm. Những kim loại này có thể tái sử dụng được nếu như nó là kim loại quý.
Ngoài ra những kim loại này cũng có thể gây ra độc tính với cây.
Biện pháp này đặc biệt phù hợp đối với việc xử lý những vùng bị nhiễm bẩn
kim loại nặng có nồng độ ô nhiễm cao.
2.3.2. Kỹ thuật lọc bằng vùng rễ (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
Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST)
15

Đại học Bách khoa Hà Nội


“Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã
Chỉ Đạo, Đại Đồng – Văn Lâm – Hưng Yên”- Đinh Tiến Dũng – Cao học CNMT 2009

độ chất ô nhiễm, tính chất hoá học và lý học của chất ô nhiễm, loài thực vật … Nó
đạt hiệu quả cao khi chất cần xử lý có khả năng tan tốt trong nước.
Đối tượng áp dụng: Xử lý nước ngầm, nước mặt và nước thải. Kỹ thuật lọc
bằng rễ nhìn chung áp dụng đối với những vùng bị ô nhiễm ở nồng độ thấp. Biện
pháp này hoạt động kém khi đem xử lý bùn, đất, cặn bởi vì những chất ô nhiễm cần
phải ở dạng dung dịch để cho hệ rễ của cây dễ hoạt động. Trong thực tế người ta vẫn
sử dụng biện pháp này ở những vùng đất ngập nước để xử lý ô nhiễm kim loại và một
số chất hữu cơ.
2.3.3. Kỹ thuật cố định độc tố (Phytostabilization)
Kỹ thuật này được định nghĩa là cố định lại các chất ô nhiễm trong đất thông
qua quá trình hấp thụ và tích luỹ bởi rễ cây, hấp phụ trên bề mặt rễ hoặc cố định lại
trong vùng rễ của cây và 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 [27].
Khi sử dụng biện pháp này trong vùng rễ có thể xuất hiện nhiều quá trình
hoá học hoặc sinh học do vi sinh vật gây ra làm thay đổi hoá tính của chất ô nhiễm.
pH đất có thể bị biển đối do dịch rễ của cây tiết ra hoặc cũng có thể là do lượng CO2
mà cây hô hấp thải ra. Kỹ thuật cố định độc tố có thể làm thay đổi trạng thái linh
động và không linh động của kim loại do tác dụng của các hợp chất hữu cơ trong
môi trường đất nó sẽ cố định lại hoặc bị ôxy hoátừ đó những kim loại này sẽ ít bị
linh động hơn. Người ta còn gọi biện pháp phytolignification như là một dạng của
phytostabilization (kỹ thuật cố định độc tố ) mà ở đó những hợp chất hữu cơ bị giữ
chặt lại trong lignin của cây [24]. Một số tài liệu còn chia nhỏ cơ chế tác động của
thực vật qua từng giai đoạn đối với chất ô nhiễm như sau:[25]

Tại vùng rễ: rễ sẽ tiết ra dịch rễ có thành phần chủ yếu là các protein và
enzymes vào trong vùng rễ. Những chất này sẽ tác động vào chất ô nhiễm, bao bọc
lấy chất ô nhiễm làm giảm khả năng linh động của chúng. Từ đó các chất ô nhiễm
bị cố định lại trong vùng rễdưới một dạng phức chất hoặc chất khó chuyển hóa.

Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST)
16

Đại học Bách khoa Hà Nội


“Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã
Chỉ Đạo, Đại Đồng – Văn Lâm – Hưng Yên”- Đinh Tiến Dũng – Cao học CNMT 2009

Trên màng rễ: Ởtrên màng tế bào rễ có bao phủ lớp các protein và enzymes,
chúng có tác dụng ngăn cản sự cố định lại các chất ô nhiễm có thể đi vào trong rễ
thông qua bề mặt.
Trong tế bào rễ: có mặt các enzymes và protein khi mà chất ô nhiễm xâm
nhập được vào trong tế bào những chất này có tác dụng thúc đẩy nhanh quá trình vận
chuyển chất ô nhiễm vượt qua các màng tế bào rễ để đi lên trên phần chồi của cây,
hoặc các chất ô nhiễm này có thể bị đẩy vào trong phần không bào của tế bào rễ.
Đối tượng áp dụng: Ứng dụng xử lý ô nhiễm đất, bùn thải và cặn
Biện pháp này có thể xử lý được cả các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ nhưng
thực tế thường áp dụng nó để xử lý ô nhiễm kim loại.
2.3.4. Kỹ thuật phân huỷ nhờ hệ rễ (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

[21] 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,...
2.3.5. Kỹ thuật thực vật phân hủy (Phytodegradation)
Hay còn gọi là phytotransformation (xử lý ô nhiễm chất hữu cơ) 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 những thực vật khác nhau. Thực vật hấp thụ các chất ô
nhiễm tuy nhiên quá trình này lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tính chất đất, điều
Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST)
17

Đại học Bách khoa Hà Nội


“Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã
Chỉ Đạo, Đại Đồng – Văn Lâm – Hưng Yên”- Đinh Tiến Dũng – Cao học CNMT 2009

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 chúng đóng vai trò là nguyên tố 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.
Đối tượng áp dụng: Chất thải dầu mỏ, chất thải từ vật liệu gây nổ, hợp chất
có chứa Clo, thuốc trừ sâu, vv…

Những thực vật này dễ dàng hút các hợp chất độc có nguồn gốc hữu cơ ở các
dạng khác nhau từ đất nước và làm phân giải chúng dưới tác dụng của các enzyme.
Quá trình xử lý này phụ thuộc rất lớn vào tính không ưa nước, tính tan và tính phân
cực của chất ô nhiễm. Người ta đã làm thí nghiệm đối với octanol, theo đó hợp chất
này là hợp chất có tính không ưa nước vừa phải log Kow = 1 đến 3.5 thì cây dễ dàng
hấp thụ được và người ta cũng đã tìm ra được rất nhiều loài thực vật có khả năng
hấp thụ độctố trong khoảng độ tan trên [20]. Theo đó những chất ô nhiễm chỉ có thể
được xử lý khi chúng có khả năng tan trong nước và được tiếp xúc với rễ trong
vùng rễ. Nếu như hệ số tan của chất ô nhiễm quá cao (log Kow > 3.5) nhìn chung đây
là chất ít tan do đó gây ra khó khăn cho cây hấp thụ [25]. Trong một số tài liệu khác
cũng đã chỉ ra rằng ngược lại khi mà chất ô nhiễm tan quá nhiều tức là hệ số tan của
nó thấp (log Kow < 1.0) khi đó điện tích của nước chứa các chất ô nhiễm này sẽ cao
và nó sẽ tác dụng không tốt tới màng trao đổi chất của cây (Briggs et al., 1982) [25]
Ngoài ra quá trình hấp thụ của cây còn phụ thuộc vào loài thực vật, thời tiết,
loại đất, nước, hoá tính của chất ô nhiễm, nồng độ của chất ô nhiễm trong đất, các
tính chất lý hoá học và một số tác nhân nông hoá. Người ta đã công nhận rằng một
số loại chất ô nhiễm chỉ có thể được hấp thụ bởi một số loài thực vật nếu thay bằng
loài khác thì không thể được. Theo đó,một số tài liệu đã chỉ ra rằng 21 % chất PCP
trong đất được tìm thấy trong rễ của cây cỏ và 15% trong phần thân của cỏ (phần

Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST)
18

Đại học Bách khoa Hà Nội


“Nghiên cứu tuyển chọn loài thực vật có khả năng hấp thu Pb, Zn trong đất trên địa bàn xã
Chỉ Đạo, Đại Đồng – Văn Lâm – Hưng Yên”- Đinh Tiến Dũng – Cao học CNMT 2009

trên mặt đất) sau 155 ngày thu hoạch. Các nghiên cứu về loài thực vật khác xử lý

PCP cho thấy hiệu quả của nó kém hơn. [21]
2.3.6. Kỹ thuật thực vật tác động chất bay hơi (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.
2.3.7. Kỹ thuật thực vật kiểm soát nước (Hydraulic control )
Công nghệ này còn có tên khác là phytohydraulics. Có thể hiểu rằng công
nghệ này sử dụng thực vật hút nước ở dưới đất đi vào cây và nước sẽ được thoát ra
ngoài qua sự thoát hơi nước của cây. Chính vì lẽ đó mà những thực vật áp dụng cho
biện pháp này phải là những thực vật có tốc độ hô hấp cao có như thế cây mới có
thể hút một lượng lớn nước và chất ô nhiễm được. Theo đó những thực vật được lựa
chọn là những thực vật có bộ rễ phát triển mạnh. Một số loài thực vật thường được
áp dụng cho công nghệ này là: cây Dương (poplar), cây Bulô (Birch), cây Liễu
(willow), cây Bạch Đàn (Eucalyptus)...
2.3.8. Kỹ thuật một hệ thống phủ bằng thực vật (Vegetative Cover systems)
Công nghệ này được duy trì trong thời gian dài và bản thân những thực vật
ứng dụng trong công nghệ này có tính độc lập lớn. Chúng sẽ phát triển trong vùng
và có tác dụng che phủ hoặc giảm thiểu những tác nhân gây độc cho môi trường đến
mức cho phép. Nhìn chung công nghệ này yêu cầu rằng lượng ô nhiễm mà nó có thể
xử lý là ở mức độ thấp. Người ta chia công nghệ này thành 2 dạng đó là:
Evapotranspiration (ET) Cover và phytoremediation Cover.

Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST)
19

Đại học Bách khoa Hà Nội