KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP THU CHÌ (Pb) CỦA CÂY THƠM ỔI (Lantana camara L.) TRONG ĐIỀU KIỆN CÓ BỔ SUNG TRÙN ĐẤT Pontoscolex corethrurus VÀ THỬ NGHIỆM LY TRÍCH DNA TỔNG SỐ CỦA HỆ VI SINH VẬT TỪ ĐẤT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

….  ….

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP THU CHÌ (Pb) CỦA CÂY THƠM
ỔI (Lantana camara L.) TRONG ĐIỀU KIỆN CÓ BỔ SUNG
TRÙN ĐẤT Pontoscolex corethrurus VÀ THỬ NGHIỆM
LY TRÍCH DNA TỔNG SỐ CỦA HỆ
VI SINH VẬT TỪ ĐẤT

Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Niên khóa: 2004 - 2008
Sinh viên thực hiện: HUỲNH HOÀNG PHÚC

Tháng 9/2008


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

….  ….

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP THU CHÌ (Pb) CỦA CÂY THƠM
ỔI (Lantana camara L.) TRONG ĐIỀU KIỆN CÓ BỔ SUNG
TRÙN ĐẤT Pontoscolex corethrurus VÀ THỬ NGHIỆM
LY TRÍCH DNA TỔNG SỐ CỦA HỆ

VI SINH VẬT TỪ ĐẤT

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

ThS. HUỲNH THỊ MỸ DUNG

HUỲNH HOÀNG PHÚC

ThS. NGUYỄN VŨ PHONG

Tháng 9/2008


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, con xin bày tỏ lòng kính yêu và biết ơn sâu sắc nhất đối với bố mẹ; cảm
ơn bố mẹ, anh chị và các em đã luôn tin tưởng, yêu thương, tạo mọi điều kiện cho con
học tập tốt.
Em xin chân thành cảm ơn:


Ban Giám Hiệu Trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, Ban Chủ

Nhiệm Bộ môn Công nghệ Sinh học, cùng tất cả Quý Thầy Cô đã truyền đạt kiến thức
cho em trong suốt thời gian học tập tại trường.


TS. Lê Đình Đôn đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình thực tập và hoàn

thành khóa luận tốt nghiệp.


ThS. Huỳnh Thị Mỹ Dung, Đại học Pari XII, người Cô và cũng là người chị

đã tận tình hướng dẫn em trong thời gian thực hiện khóa luận.


ThS. Nguyễn Vũ Phong đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn em trong thời gian

thực hiện khóa luận.


Anh Nguyễn Văn Lẫm, anh Phạm Văn Bình và các anh chị làm việc tại phòng

thí nghiệm Hóa Sinh đã tận tình giúp đỡ em trong thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp
ở Trung tâm.


Anh Huy, anh Bảng và các anh chị làm việc ở Trung tâm Công nghệ và Quản

lý Môi trường & Tài nguyên.


Các bạn lớp Công nghệ Sinh học K30 đã chia sẻ cùng tôi những vui buồn

trong thời gian học cũng như hết lòng hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong thời gian làm khóa luận
tốt nghiệp.
Sinh viên thực hiện
HUỲNH HOÀNG PHÚC

iii


TÓM TẮT
HUỲNH HOÀNG PHÚC, Đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh. Tháng
9/2008. “Khảo sát khả năng hấp thu chì (Pb) của cây Thơm ổi (Lantana camara L.)
trong điều kiện có bổ sung trùn đất Pontoscolex corethrurus và thử nghiệm ly
trích DNA tổng số của hệ vi sinh vật từ đất”
Giáo viên hướng dẫn: ThS. HUỲNH THỊ MỸ DUNG
ThS. NGUYỄN VŨ PHONG
Hiện nay vấn đề ô nhiễm kim loại nặng (Pb, Cd,…) đang trở thành vấn đề bức
thiết trên toàn thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng. Tính độc của các kim loại
nặng (KLN) đã ảnh hưởng trực tiếp, sâu sắc đến môi trường và sức khỏe của con
người. Chính vì vậy vấn đề giải ô nhiễm KLN đang là một vấn đề quan trọng và cấp
bách cần được giải quyết.
Trong thời gian gần đây, phương pháp Phytoremediation dựa trên cơ sở sử dụng
thực vật để giải ô nhiễm KLN trong đất có chi phí đầu tư thấp, an toàn và thân thiện
với môi trường. Bên cạnh những ưu điểm, phương pháp Phytoremediation cũng có
những nhược điểm như thời gian xử lý lâu và khả năng giải ô nhiễm chưa cao.
Với những lý do trên, chúng tôi thử áp dụng phương pháp Phytoremediation với
cây Thơm ổi (Lantana camara L.) để giải ô nhiễm chì (Pb) có bổ sung trùn đất
Pontoscolex corethrurus.
 Nội dung thực hiện
- Xác định hàm lượng chì (Pb) hấp thu lên thân và rễ, sự sinh trưởng của cây
Thơm ổi trong điều kiện trồng cây trên đất nhiễm chì (Pb) có bổ sung và không bổ
sung trùn đất Pontoscolex corethrurus.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của trùn đất trong điều kiện ô nhiễm thông qua các đặc
điểm hóa lý của đất.
 Kết quả

- Thông qua việc xác định hàm lượng chì hấp thu ở thân và rễ của cây Thơm ổi
sau thí nghiệm đã chứng minh rằng, khả năng giải ô nhiễm chì của cây Thơm ổi tăng
đáng kể khi có bổ sung trùn đất Pontoscolex corethrurus.
iv


- Trùn đất giúp cải thiện, nâng cao độ phì nhiêu cho đất thông qua việc làm tăng
các chỉ tiêu hóa lý của đất như pH, mùn, Phospho dễ tiêu,…
- Cây sinh trưởng, phát triển nhanh hơn trong điều kiện có bổ sung trùn đất.
- Hàm lượng chì tích tụ trong rễ cao hơn so với trong thân của cây Thơm ổi sau
thời gian thí nghiệm 30 ngày.

v


SUMMARY
HUYNH HOANG PHUC, Nong lam University, HCM city. “Investigating
absorb Pb ability of Lantana camara L. in Pontoscolex corethrurus earthworm
supplementary

condition

and

experiment

extract

total

DNA

of

soil

microorganism system”.
Supervisor: MSc. HUYNH THI MY DUNG
MSc. NGUYEN VU PHONG
Nowaday, heavy metal polution problem has become hot problem over on the
world and in Viet Nam. The toxic of heavy metals have direct influence, profound to
environment and the health of man. So, heavy metal polution solution problem is very
important and need to slove tight away.
In recent years, Phytoremediation method basic on using plant to slove polution
heavy metal in soil with cheap spending, safe and friendly with environment. However,
beside advantages, Phytoremediation method still has disadvantages such as long time
and low effect. With these reason, we tested to apply Phytoremediation method with
Lantana camara L. to slove Pb polution in Pontoscolex corethrurus earthworm
supplementary condition.
 Contents
- Quantify Pb absorb on stem and root of tree, growth of Lantana camara L. in soil
poison Pb in with earthworm supplementary condidion and with control.
- Study effect of earthworm in pollution condition depend on physical
chemistry characters.
 Result
- Depend on quantify Pb absorb on stem and root of Lantana camara L. after
experiment, We prove that Pb polution solution ability of Lantana camara has many
increase when supplementary earthworm.
- Earthworm help improve, raise fertile to soil depend on increasing physical chemistry showings of soil such as pH, MO, Phospho,…
- The growth and development of the tree are better in earthworm

supplementary condition.
- Pb content absorb in root more than in tree - trunk of Lantana camara L.

vi


MỤC LỤC
TRANG
Lời cảm ơn..................................................................................................................... iii
Tóm tắt........................................................................................................................... iv
Summary........................................................................................................................ vi
Mục lục ......................................................................................................................... vii
Danh sách các chữ viết tắt ............................................................................................. xi
Danh sách các bảng ...................................................................................................... xii
Danh sách các hình ...................................................................................................... xiii
Danh sách các biểu đồ ................................................................................................. xiv
Chương 1. MỞ ĐẦU......................................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề.................................................................................................................1
1.2. Mục đích, yêu cầu nghiên cứu..................................................................................2
Chương 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU...........................................................................3
2.1. Tình hình ô nhiễm chì và các giải pháp....................................................................3
2.1.1. Tính chất hóa lý của chì (Pb).................................................................................3
2.1.2. Tình hình ô nhiễm chì............................................................................................3
2.1.3. Tính độc và ảnh hưởng của chì .............................................................................5
2.1.3.1. Các con đường chì xâm nhập vào cơ thể............................................................6
2.1.3.2. Tác hại của chì trên cơ thể người .......................................................................6
2.1.3.3. Độc tính của chì đối với động vật và thực vật....................................................7
2.2. Các phương pháp giải ô nhiễm chì và phương pháp Phytoremediation ..................7
2.2.1. Các phương pháp giải ô nhiễm chì........................................................................7
2.2.2. Phương pháp Phytoremediation ............................................................................8

2.2.2.1. Giới thiệu ............................................................................................................8
2.2.2.2. Định nghĩa Phytoremediation.............................................................................9
2.2.2.3. Nguyên nhân thực vật hấp thu kim loại nặng...................................................10
2.2.2.4. Cơ chế hấp thu kim loại vào rễ và vận chuyển đến các cơ quan ở thực vật.....10
2.2.2.5. Những thuận lợi và bất lợi của phương pháp phytoremediation......................11
2.2.2.6. Giải ô nhiễm bằng cây Thơm ổi (Lantana camara L.) ....................................12
2.3. Trùn đất...................................................................................................................14

vii


2.3.1. Giới thiệu .............................................................................................................14
2.3.2. Phân loại và phân nhóm ......................................................................................14
2.3.2.1. Phân loại học ....................................................................................................14
2.3.2.2. Các nhóm chính................................................................................................15
2.3.3.1. Đặc điểm hình thái............................................................................................15
2.3.3.2. Đặc điểm cấu tạo ..............................................................................................15
2.3.4. Điều kiện sinh sống .............................................................................................16
2.3.5. Sinh sản và sinh trưởng .......................................................................................17
2.3.5.1. Sinh sản.............................................................................................................17
2.3.5.2. Sinh trưởng .......................................................................................................18
2.3.6. Mối quan hệ giữa hệ vi sinh vật đất, thực vật và trùn đất ...................................18
2.3.6.1. Mối quan hệ giữa vi sinh vật đất và thực vật ...................................................18
2.3.6.2. Mối quan hệ giữa trùn đất và thực vật..............................................................18
2.3.6.3. Mối quan hệ giữa trùn đất và vi sinh vật ..........................................................20
2.3.6.4. Hạt kết...............................................................................................................22
Chương 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ...........................................................25
3.1. Thời gian và địa điểm.............................................................................................25
3.2. Vật liệu, hóa chất và dụng cụ thí nghiệm ...............................................................25
3.2.1. Vật liệu thí nghiệm ..............................................................................................25

3.2.1.1. Đất ....................................................................................................................25
3.2.1.2. Thực vật............................................................................................................25
3.2.1.3. Trùn đất.............................................................................................................25
3.2.1.4. Chì acetate ........................................................................................................26
3.2.2. Hóa chất...............................................................................................................26
3.2.3. Dụng cụ - Thiết bị................................................................................................27
3.3. Nội dung thí nghiệm...............................................................................................28
3.4. Phương pháp...........................................................................................................28
3.4.1. Bố trí và theo dõi thí nghiệm...............................................................................28
3.4.1.1. Bố trí thí nghiệm...............................................................................................28
3.4.1.2. Theo dõi thí nghiệm..........................................................................................29
3.4.2. Thu mẫu...............................................................................................................29
3.4.2.1. Thu mẫu thân và lá ngoài đồng sau thí nghiệm................................................29
viii


3.4.2.2. Thu mẫu đất và rễ cây trong phòng thí nghiệm................................................30
3.4.3. Phân tích các chỉ tiêu của đất ..............................................................................31
3.4.3.1. Độ pH (pH H2O).................................................................................................31
3.4.3.2. Nitơ tổng số ......................................................................................................31
3.4.3.3. Phospho tổng số................................................................................................33
3.4.3.4. Phospho dễ tiêu.................................................................................................34
3.4.3.5. Chất mùn (MO) ................................................................................................34
3.4.3.6. Nitơ dễ tiêu .......................................................................................................35
3.4.3.7. K tổng số...........................................................................................................35
3.4.4. Ly trích DNA từ đất.............................................................................................36
3.4.4.1. Phương pháp CTAB .........................................................................................36
3.4.4.2. Phương pháp SDS.............................................................................................37
3.5. Xử lý số liệu ...........................................................................................................38
Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..................................................................39

4.1. Hàm lượng chì hấp thu của thân và rễ cây sau thí nghiệm.....................................39
4.2. Sự sinh trưởng của cây Thơm ổi sau thời gian thí nghiệm.....................................40
4.3. Kết quả phân tích đất..............................................................................................43
4.3.1. Chỉ tiêu pH (H2O)................................................................................................43
4.3.2. Chỉ tiêu P2O5 dễ tiêu............................................................................................44
4.3.3. Chỉ tiêu P2O5 tổng số ...........................................................................................45
4.3.4. Chỉ tiêu N dễ tiêu.................................................................................................46
4.3.5. Chỉ tiêu N tổng số................................................................................................46
4.3.6. Chỉ tiêu K tổng số................................................................................................47
4.3.7. Chỉ tiêu Mùn (MO)..............................................................................................48
4.4. Kết quả ly trích DNA tổng số của hệ vi sinh vật từ đất .........................................48
4.4.1. Phương pháp CTAB ............................................................................................48
4.4.2. Phương pháp SDS................................................................................................49
4.5. Số lượng trùn đất sau thí nghiệm............................................................................50
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ......................................................................52
5.1. Kết luận...................................................................................................................52
5.2. Đề nghị ...................................................................................................................52
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................53
ix


PHỤ LỤC ......................................................................................................................56

x


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CTAB: Cetyltrimethylammonium bromide
DNA: Deoxyribonucleic acid
EDTA: Ethylene diaminetetra acetic acid

EPA: Environmental Protection Agency
ITRC: Identity Theft Resource Center
KLN: Kim loại nặng
PCR: Polymerase chain reaction
TP.HCM: Thành Phố Hồ Chí Minh
TAE: Tris-glacial Acetic acid- ethylenne diamine tetra acetic acid
TE: Tris EDTA (ethylenne diamine tetra acetic acid)
UV: Ultra Violet
WHO: World Health Organization

xi


DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng 2.1. Hàm lượng chì trong đất tại một số nơi ở TP.HCM (ppm) ...........................5
Bảng 2.2. Các loài thực vật có khả năng giải ô nhiễm kim loại nặng .............................8
Bảng 2.3. Một số loài thực vật có khả năng tích lũy kim loại nặng ...............................9
Bảng 2.4. Chi phí thực hiện một số biện pháp giải ô nhiễm đất ...................................14
Bảng 2.5. Thành phần dinh dưỡng của phân trùn nguyên chất.....................................22
Bảng 3.1. Bố trí thí nghiệm ...........................................................................................28
Bảng 3.2. Dựng đường chuẩn phospho tổng số ............................................................33
Bảng 4.1. Kết quả phân tích hàm lượng chì sau thí nghiệm .........................................39
Bảng 4.2. Chiều cao cây Thơm ổi (cm) qua các thời điểm 7, 14, 21 và 28 ngày của các
nghiệm thức ..................................................................................................40
Bảng 4.3. Đường kính tán lá của cây Thơm ổi (cm) qua các thời điểm 7, 14, 21 và 28
ngày của các nghiệm thức.............................................................................42

Bảng 4.4. Kết quả phân tích các chỉ tiêu đất .................................................................43
Bảng 4.5. Số lượng trùn đất sau thí nghiệm..................................................................50

xii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 2.1. Diễn biến nồng độ trung bình của chì từ năm 2000 đến năm 2007 ................5
Hình 2.2. Tác hại của chì lên cơ thể ...............................................................................6
Hình 2.3. Cây hấp thu chì theo cơ chế Phytoextraction ...............................................11
Hình 2.4. Cây Thơm ổi..................................................................................................13
Hình 2.5. Các nhóm trùn trong đất ................................................................................15
Hình 2.6. Cấu tạo cơ thể của trùn đất ............................................................................16
Hình 2.7. Trùn đất đào hang trong đất...........................................................................19
Hình 3.1. Thu nhận đất ..................................................................................................25
Hình 3.2. Trãi đất phơi ..................................................................................................25
Hình 3.3. Đập và rây......................................................................................................25
Hình 3.4. Trùn đất khi thu nhận ....................................................................................26
Hình 3.5. Phơi đất trong phòng thí nghiệm ...................................................................30
Hình 3.6. Hạt kết của trùn (AgV)

..............................................................................30

Hình 3.7. Hạt kết của rễ cây (AgP) ...............................................................................30
Hình 3.8. Hạt kết của trùn và rễ cây (AgPV) ................................................................30
Hình 4.1. Kết quả điện di khi ly trích bằng máy vortex ................................................49

Hình 4.2. Kết quả điện di khi ly trích bằng máy đánh sóng..........................................49
Hình 4.3. Kết quả điện di khi ly trích bằng SDS...........................................................50

xiii


DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ
BIỂU ĐỒ

TRANG

Biểu đồ 4.1. Hàm lượng chì hấp thu của thân và rễ cây................................................40
Biểu đồ 4.2. Sự tăng trưởng chiều cao của cây Thơm ổi ..............................................41
Biểu đồ 4.3. Sự phát triển về đường kính tán lá của cây Thơm ổi ................................42
Biểu đồ 4.4. Giá trị trung bình pH của các nghiệm thức...............................................44
Biểu đồ 4.5. Giá trị trung bình P2O5 dễ tiêu của các nghiệm thức ................................45
Biểu đồ 4.6. Giá trị trung bình P2O5 tổng số của các nghiệm thức ...............................45
Biểu đồ 4.7. Giá trị trung bình N dễ tiêu của các nghiệm thức.....................................46
Biểu đồ 4.8. Giá trị trung bình N tổng số của các nghiệm thức ....................................47
Biểu đồ 4.9. Giá trị trung bình K tổng số của các nghiệm thức ....................................47
Biểu đồ 4.10. Giá trị trung bình % MO của các nghiệm thức.......................................48

xiv


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, cuộc sống con
người không ngừng được nâng cao, nhưng bên cạnh đó do việc tác động vào tự nhiên

quá nhiều đã gây ô nhiễm nặng môi trường sống,…Trong đó ô nhiễm KLN (Pb, Cd,
Mg, Zn,…) đang ngày càng phức tạp và trở thành vấn đề nghiêm trọng ở hầu hết các
nước trên thế giới, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người và vật nuôi.
Các nhà khoa học trên thế giới đã tìm ra các giải pháp để giải ô nhiễm kim loại
nặng trong đất như phương pháp vật lý, hóa học, sinh học, hóa lý,… Tuy nhiên tất cả
các phương pháp kể trên có nhược điểm là đòi hỏi cần phải có thời gian dài, chi phí
đầu tư và kỹ thuật cao, khó thực hiện.
Trong những năm gần đây các nhà khoa học đã tìm ra được phương pháp mới
Phytoremediation. Đây là phương pháp dùng thực vật để giải ô nhiễm KLN trong đất
bằng cách trồng các cây siêu hấp thu (hyperaccumulator) trên vùng đất bị ô nhiễm.
Mặc dù còn mới nhưng phương pháp Phytoremediation hứa hẹn là một phương pháp
đầy triển vọng do có hiệu suất giải ô nhiễm cao, chất ô nhiễm có thể được tách khỏi
đất, chi phí đầu tư thấp hơn hàng trăm lần so với các phương pháp khác, vừa tạo cảnh
quan đẹp và thân thiện với môi trường.
Để nâng cao khả năng xử lý ô nhiễm KLN trong đất, đặc biệt là chì (Pb) bằng
phương pháp Phytoremediation, ở nước ta cũng đã có nhiều nghiên cứu sử dụng một
số loài thực vật siêu hấp thụ và có bổ sung thêm một số tác nhân như EDTA, kiểm soát
pH,... Trong tự nhiên có một yếu tố rất quan trọng nữa có khả năng tác động giúp cho
cây tăng khả năng giải ô nhiễm, đó là trùn đất. Trong nông nghiệp trùn đất có một ý
nghĩa rất lớn trong việc nâng cao sản lượng cây trồng, do thông qua các hoạt động
sống của mình trùn đất có khả năng gia tăng hoạt động của vùng rễ cây, giúp đất tơi
xốp, thoáng khí, màu mỡ hơn. Những hoạt động thiết thực của trùn đất nêu trên một
câu hỏi được đặt ra là “liệu trùn đất có giúp làm gia tăng khả năng giải ô nhiễm KLN
của thực vật hay không ?”
Từ câu hỏi trên, trong khoá luận tốt nghiệp này tôi đã thực hiện đề tài “Khảo sát
khả năng hấp thu chì (Pb) của cây Thơm ổi Lantana camara L. trong điều kiện có
bổ sung trùn đất Pontoscolex corethrurus và thử nghiệm ly trích DNA tổng số của
hệ vi sinh vật từ đất.”
1

1.2. Mục đích, yêu cầu nghiên cứu


Mục đích
- Khảo sát khả năng hấp thu Pb, sự tăng trưởng của cây Thơm ổi (Lantana camara

L.) trong điều kiện có bổ sung và không có bổ sung trùn đất Pontoscolex corethrurus.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của trùn lên tính chất hóa lý của đất ô nhiễm chì.
 Yêu cầu nghiên cứu
- Xác định hàm lượng chì hấp thu ở thân và rễ của cây Thơm ổi.
- Đánh giá sự sinh trưởng của cây Thơm ổi thông qua các chỉ tiêu chiều cao,
đường kính tán lá của cây.
- Phân tích các chỉ tiêu hóa lý của đất như pH, P2O5 dễ tiêu, P2O5 tổng số, N dễ
tiêu, N tổng số, K tổng số, % MO.
- Ly trích DNA tổng số của hệ vi sinh vật từ đất.

2


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tình hình ô nhiễm chì và các giải pháp
2.1.1. Tính chất hóa lý của chì (Pb)
Chì là kim loại nặng (M=207,1, d=11,3g/cm3) có màu xám nhạt, nóng chảy ở
327oC và sôi ở 1744oC. Mềm, dễ cắt và dễ định hình, có độ linh động kém, thời gian
bán hủy trong đất từ 800 – 6000 năm, dẫn điện kém và khá độc. Trong tự nhiên, chì có
nhiều dưới dạng PbS và bị chuyển hóa thành PbSO4 do quá trình phong hóa. Pb2+ sau
khi được giải phóng sẽ tham gia vào nhiều quá trình Pb3(PO4)2 khác nhau trong đất
như bị hấp phụ bởi các khoáng sét, chất hữu cơ hoặc oxit kim loại hoặc bị cố định dưới

dạng các hợp chất Pb(OH)2, PbCO3, PbS, PbO, Pb3(PO4)2. Chì bị hấp phụ trao đổi chỉ
chiếm một lượng nhỏ (<5%) hàm lượng chì trong đất. Các chất hữu cơ có vai trò lớn
trong việc tích lũy chì trong đất do hình thành các phức hệ với chì và chúng cũng làm
tăng tính hoạt động của chì khi các chất hữu cơ này có tính hoạt động cao.
Chì là kim loại nặng có độc tính rất cao ảnh hưởng đến toàn cơ thể của con người
và vật nuôi, tác hại đến tất cả các mô ở bất kỳ nồng độ nào. Do chì có thời gian phân
hủy rất lâu nên chúng tồn tại nhiều trong môi trường nước, không khí và nhất là môi
trường đất.
2.1.2. Tình hình ô nhiễm chì
Hiện nay ô nhiễm chì đã ở mức báo động, mỗi ngày lượng chì thải vào môi
trường là rất lớn. Nguồn ô nhiễm chì đến từ nhiều nguồn khác nhau như trong tự nhiên
(1 – 3 g/m3, cao nhất 7 – 9 g/m3), trong công nghiệp khai thác dầu mỏ, công nghiệp
sản xuất pin, công nghiệp luyện kim, công nghiệp sản xuất hóa chất, khai thác chế biến
quặng chì và các phế liệu có chì, sản xuất sơn pha chì, hàn cắt các hợp kim có chì,
trong xăng,… Nguồn ô nhiễm chì trong không khí chủ yếu xuất phát từ việc đốt cháy
nhiên liệu xăng chứa chì. Chì được trộn thêm trong xăng dưới dạng Pb(CH3)4 và
Pb(C2H5)4 cùng với các chất làm sạch 1,2 – dicloetan và 1,2 – dibrometan. Chì được
loại thải khỏi khí quyển nhờ vào quá trình sa lắng khô và ướt do đó làm ô nhiễm môi
trường đất.

3


 Trên thế giới
Lượng chì trong môi trường đã gia tăng khắp thế giới từ khi con người khai thác
và sử dụng chì vào 800 năm truớc công nguyên. Hậu quả là ngày nay cơ thể con người
gánh chịu một lượng chì gấp 500 lần so với thời kì trước công nghiệp hóa. Xăng pha
chì đang dần dần bị cấm ở nhiều nước, vì đấy là nguồn chì quan trọng đi vào con
người qua đường hô hấp [12].
Ở thành phố Kabwe (Zambia) số người có thể bị tác động là 255000 người,

nguồn ô nhiễm chủ yếu là do khai thác và chế biến chì. Mức ô nhiễm chì ở Kabwe là
rất lớn. Tính trung bình, mức nhiễm chì ở trẻ em cao hơn chuẩn cho phép của Cơ quan
Bảo vệ môi trường Mỹ từ 5 - 10 lần, và có thể thậm chí còn cao hơn mức gây tử vong [22].
Ở Superfund Site, nơi diễn ra hoạt động tái chế pin, xưởng đúc và hoạt động nấu
kim loại bị ô nhiễm chì nghiêm trọng. Tổng lượng chì trung bình là 55480 mg/kg có
thể đạt mức tối đa 140500 mg/kg [7].
Là một thành phố công nghiệp, Thiên Anh (Trung Quốc) chiếm hơn một nửa sản
lượng chì của Trung Quốc, thứ kim loại độc hại này ngấm vào nước và đất trồng của
Thiên Anh và ngấm vào máu trẻ em sinh ra tại đây. Đó có thể là nguyên nhân dẫn tới
việc các em nhỏ ở Thiên Anh có chỉ số IQ thấp. Qua kiểm tra, lúa mì trồng ở Thiên
Anh chứa lượng chì cao gấp 24 lần chuẩn của Trung Quốc [22].
 Ở Việt Nam
Diễn biến nồng độ của chì thay đổi giảm đáng kể vào tháng 8-2001 do Chính phủ
ban hành luật sử dụng xăng không pha chì, đến tháng 06-2005 theo kết quả quan trắc,
nồng độ chì có xu hướng gia tăng. Điều này có thể giải thích do lượng xe tăng đáng kể
và chất lượng của xăng không được bảo đảm.
Nguyễn Đình Tuấn và cộng sự đã tiến hành quan trắc một cách có hệ thống chất
lượng không khí tại TP.HCM cho biết, tại TP.HCM từ năm 2006 đến nay hàm lượng
chì trong không khí có xu hướng tăng lên, lượng chì trong không khí đã tăng gấp đôi
từ 0,5μg/m3 lên đến trên 1μg/m3, vượt mức cho phép của WHO (1,5μg/m3).

4


Hình 2.1: Diễn biến nồng độ trung bình của chì từ năm 2000 đến năm 2007 [23]
Theo kết quả quan trắc môi trường không khí do Trạm quan trắc môi trường
Thành Phồ Cần Thơ thực hiện từ đầu năm 2007 đến nay cho thấy hàm lượng chì (Pb)
trong không khí tại nhiều điểm trên địa bàn đang tăng đến mức đáng báo động, vượt
mức cho phép đến hơn 200 lần [24].
Bảng 2.1: Hàm lượng chì trong đất tại một số nơi ở TP.HCM (ppm) [7]

Nhà máy Pin Acquy Đồng Nai

10900

Bến xe An Sương

217

Xa cảng Miền Tây

770

Đường Cách Mạng Tháng 8

200

Bến xe tải Miền Tây

188

Vòng xoay Phú Lâm

46

Trục đường quốc lộ 1

76

(Từ Phú Lâm đi Long An)
2.1.3. Tính độc và ảnh hưởng của chì

Chì và các hợp chất của nó đều độc, tác hại đến các mô ở bất kỳ nồng độ nào, các
hợp chất chì càng dễ hòa tan càng độc. Chì gây ngộ độc cho con người và thực vật ở
nồng độ rất thấp.

5


Ở Việt Nam, chì là một trong 8 kim loại nặng được quy định chặt chẽ trong chất
lượng vệ sinh an toàn thực phẩm (7 kim loại còn lại bao gồm: As, Cu, Sn, Zn, Hg, Cd,
Sb) (Quyết định 867/QĐ-BYT ban hành ngày 4/4/1998 về Tiêu chuẩn Vệ sinh đối với
Lương thực, Thực phẩm).
2.1.3.1. Các con đường chì xâm nhập vào cơ thể
Chì có thể xâm nhập vào cơ thể theo những đường khác nhau như hô hấp (do hít
phải bụi chì và hơi chì), ăn uống (khi tay bẩn có dính chì, ăn các loại rau củ có chứa
chì) hay qua các vết thương, các vết xây xát ở da.
2.1.3.2. Tác hại của chì trên cơ thể người
Tác hại đến hệ thống tạo máu: Tác động lên sự hình thành, thoái hóa hemoglobin
và hồng cầu. Trong nhiễm độc chì, số lượng hồng cầu thường giảm, trong máu xuất
hiện các hồng cầu hạt kiềm.
Tác hại trên thận: Tổn thương ống lượn gần, chức năng lọc cầu thận giảm, tổn
thương mạch máu thận và tình trạng xơ hóa, tiểu máu vi thể, protein niệu và cao huyết áp.
Tác hại đến hệ thần kinh: Gây viêm não chì biểu hiện chủ yếu là vật vã kích thích,
đau đầu, run cơ, hoang tưởng và mất trí nhớ. Nặng hơn có thể co giật, liệt và hôn mê.
Liệt do chì xuất hiện vài năm sau khi nhiễm chì, hồi phục chậm và không hoàn toàn.
Tác hại đến hệ tiêu hóa: Thể hiện bằng
cơn đau bụng chì cấp tính và hội chứng viêm
dạ dày ruột mạn tính.
Ảnh hưởng đến sinh sản: Sinh non ở phụ
nữ, Panova (1972) nêu lên những tỷ lệ rối

loạn rụng trứng và mối liên quan giữa chu kỳ
không rụng trứng với sự xuất hiện δALA niệu
cao 8 – 10 mg/l. Đối với nam gây tổn thương
tinh hoàn, vô sinh, liệt dương.
Những ảnh hưởng khác: Ngoài ra chì
còn tác hại đến cơ thể ở các cơ quan khác như
tim mạch (gây cao huyết áp), đau khớp,…[26]
Hình 2.2: Tác hại của chì lên cơ thể [7]

6


2.1.3.3. Độc tính của chì đối với động vật và thực vật
- Chì nhiễm vào cơ thể động vật chủ yếu qua con đường tiêu hóa như ăn lá cây có
dính chì (hay những cây hấp thu chì rồi tích tụ chì trong lá), uống nước bị ô nhiễm chì.
Các hợp chất của chì đều độc đối với động vật. Khi xâm nhập vào cơ thể động vật
chì gây rối loạn tổng hợp hemoglobin, giảm thời gian sống của hồng cầu, thay đổi hình
dạng tế bào, xơ vữa động mạch, mất cảm giác.
- Trong nước nồng độ chì lớn hơn 5 mg/l thì thực vật bị ô nhiễm [24].
Như vậy ta thấy chì là một kim loại nặng có độc tính rất cao ảnh hưởng rất lớn đến
sức khỏe con người, cây trồng và vật nuôi. Theo tình hình ô nhiễm chì trên thế giới và
ở Việt Nam nói trên thì ta thấy ô nhiễm chì đã ở mức báo động và cần phải có các biện
pháp giải ô nhiễm.
2.2. Các phương pháp giải ô nhiễm chì và phương pháp Phytoremediation
2.2.1. Các phương pháp giải ô nhiễm chì
- Biện pháp vật lý: Sử dụng các lực vật lý tác động vào môi trường đất làm thay
đổi cấu trúc của các chất ô nhiễm nhưng không có bản chất hoá học.
- Biện pháp hóa học: Làm thay đổi tính chất của chất ô nhiễm, biến đổi chúng
thành dạng ít ô nhiễm hơn.
- Phương pháp hóa lý: Trao đổi ion, cố định chất ô nhiễm (solidification/stabilization),

Electrokinetic, Thủy tinh hóa (vitrification), Lấp đất (landfilling). Ôxi hóa hóa học,
nung đất (incineration).
- Biện pháp sinh học: Dùng các đối tượng sinh học như vi sinh vật, nấm hay thực
vật để hấp thu, phân hủy các chất ô nhiễm.
+ Sử dụng vi sinh vật: Phân hủy các chất ô nhiễm bằng cách cung cấp đầy đủ
chất dinh dưỡng và không khí cho chúng.
+ Sử dụng thực vật: Thực vật sống trên đất và hấp thu kim loại vì nhu cầu dinh
dưỡng. Trong số đó có những loài đặc biệt tồn tại hoặc có khả năng hấp thu và tích lũy
kim loại nặng nói chung và chì nói riêng với nồng độ rất cao. Dựa vào đặc tính đó,
người ta đã phát triển một phương pháp mới để giải ô nhiễm đất, gọi là
“Phytoremediation”, tức là dùng thực vật siêu hấp thu (hyperaccumulator) để giải ô
nhiễm. Đây là một phương pháp đầy triển vọng [7].

7


Bảng 2.2: Các loài thực vật có khả năng giải ô nhiễm kim loại nặng
Thực vật

Chất ô nhiễm

Arabidopsis

Hg

Bladder campion

Zn, Cu

Brassica family (Indian

Se, S, Pb, Cd
Chromium, Ni, Zn, Cu, Ce, Strontium

Mustard & Broccoli)
Buxaceae (boxwood)

Ni

Compositae family

Ce, Strontium

Euphorbiaceae

Ni

Tomato plant

Pb, Zn, Cu
Thuốc trừ sâu, Atrazine, Trichloroethylene

Trees in the Populus genus

(TCE), Carbon tetrachloride, Hợp chất Nitrogen,

(Polar,Cotton wood)

2,4,6-trinitrotoluene (TNT), hexahydro-1,3,5-trinitro1,3,5 triazine (RDX)

Pennycress

Zn, Cd

Sunflower

Ce, Strontium, Uranium
Chất nổ

Genus Lemna (Duckweed)

Chất nổ

Parrot feather
Pondweed, arrowroot,

TNT, RDX

coontail
Perennial rye grass

Polychlorinatedphenyls (PCP's),
polyaromatichydrocarbons (PAH's)

2.2.2. Phương pháp Phytoremediation
2.2.2.1. Giới thiệu
Sử dụng thực vật để làm sạch đất bị ô nhiễm kim loại là một công nghệ mới được
nghiên cứu trong những năm gần đây. Kỹ thuật này ngày càng phát triển nhờ vào tính
hiệu quả, kinh tế và tránh được những hậu quả phụ so với sử dụng những kỹ thuật
khác (Lasat, 2002).

Theo Robinson và ctv (1997), chiến lược mới trong giải ô nhiễm đất bị nhiễm
kim loại nặng theo hướng sinh học bởi cơ chế thực vật chiết tách (phytoextraction) và

8


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.
2.2.2.2. Định nghĩa Phytoremediation
Phytoremediation (Phyto: thực vật, remediation: cải tạo) là một kỹ thuật sử dụng
thực vật siêu hấp thụ kim loại nặng (hyperaccumulator) để cải tạo môi trường đất bị ô
nhiễm kim loại nặng.
 Khái niệm thực vật siêu hấp thụ
Thực vật siêu hấp thụ là những loài có khả năng hấp thu một lượng kim loại nặng
nhiều gấp trăm lần những loài bình thường.
Bảng 2.3: Một số loài thực vật có khả năng tích lũy kim loại nặng [10]
Nồng độ kim loại tích
Tên loài

luỹ trong thân (g/g

Tác giả và năm công bố

trọng lượng khô)
Arabidopsis halleri

13600 Zn

Ernst, 1968

Thlaspi caerulescens

10300 Zn

Ernst, 1982

Thlaspi caerulescens

12000 Cd

Mádico và ctv, 1992

Thlaspi rotundifolium

8200 Pb

Reeves & Brooks, 1983

Minuartia verna

11000 Pb

Ernst, 1974

Thlaspi geosingense

12000 Ni

Reeves & Brooks, 1983

Alyssum bertholonii

13400 Ni

Brooks & Radford, 1978

Alyssum pintodasilvae

9000 Ni

Brooks & Radford, 1978

Berkheya codii

11600 Ni

Brooks, 1998

Psychotria douarrei

47500 Ni

Baker và ctv., 1985

Miconia lutescens

6.800 Al

Bech và ctv 1997

10.000 Al

Watanabe và ctv, 1998

(Cardaminopsis halleri)

Melastoma
malabathricum

Qua khảo sát cho thấy có ít nhất 400 loài phân bố trong 45 họ thực vật được cho
là thực vật siêu hấp thụ. Các loài này là các loài thực vật thân thảo hoặc thân gỗ có khả
năng tích lũy và không có biểu hiện về mặt hình thái khi nồng độ kim loại nặng trong

9


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 lũy cao
hàm lượng kim loại nặng nói chung và chì nói riêng có thể góp phần ngăn cản các loài
sâu bọ và sự nhiễm nấm.
2.2.2.3. Nguyên nhân thực vật hấp thu kim loại nặng
Để phát triển toàn diện, ngoài các nguyên tố đa lượng (N, P, K, S,Ca, Mg) thực
vật còn cần có các nguyên tố vi lượng như Pb, Zn, Fe,…Thực vật có những cơ chế đặc
biệt để hấp thu, chuyển hóa và dự trữ các chất dinh dưỡng.
Theo Boyd và Marten (1994), Pollard và Baker (1997) thì sự tích lũy kim loại
trên bộ lá cho phép những cây đó tránh được những vi sinh vật gây hại như: nấm, vi
khuẩn, sâu,…
Do qui luật sinh tồn, một số loài thực vật có khả năng biến đổi di truyền để chịu
đựng dần với nồng độ kim loại cao trong đất.
2.2.2.4. Cơ chế hấp thu kim loại vào rễ và vận chuyển đến các cơ quan ở thực vật.

Thực vật hấp thu kim loại nặng do bộ rễ hút hoặc qua lá nhưng rễ là phổ biến hơn
cả. Kim loại nặng được hút vào rễ theo khuynh hướng nồng độ xuyên qua màng tế bào.
Vì có điện tích nên ion kim loại không thể di chuyển tự do qua màng tế bào có
cấu trúc lipophilic. Do đó, ion vận chuyển vào tế bào phải nhờ trung gian là các
protein màng có chức năng vận chuyển, thường được biết đến như là chất vận chuyển
(transporter). Chất vận chuyển xuyên màng có một vùng (domain) liên kết màng kết
nối vùng ngoại bào và nội bào. Vùng liên kết chỉ nhận diện các ion đặc hiệu, và chịu
trách nhiệm về chất vận chuyển đặc trưng. Cấu trúc xuyên màng cho phép quá trình
chuyển ion từ không gian ngoại bào xuyên qua môi trường kỵ nước của màng, vào
trong tế bào được dễ dàng.
Chất ô nhiễm có thể được dự trữ trong các bộ phận của cây (phytoextraction),
được thực vật làm bay hơi (phytovolatilization) hay được thực vật tập trung, cố định
trong vùng rễ (phytostabilization) hoặc được thực vật tiêu hóa (phytodegradation)… [7]
Hấp thu kim loại vào tế bào rễ là một bước quan trọng của quá trình
phytoextraction (kim loại được vận chuyển từ rễ lên thân, lá). Sự di chuyển của nhựa
cây chứa kèm theo kim loại từ rễ lên cành được điều khiển bởi 2 yếu tố: Áp suất rễ và
thoát hơi nước của lá. Đi theo dòng vận chuyển lên lá, kim loại có thể được tái hấp thụ
vào trong tế bào lá.
10


Quá trình vận chuyển kim loại xảy ra trong rễ và vận chuyển đến các cơ quan
khác như sau:
- Kim loại bám vào rễ.
- Kim loại di chuyển ngang qua màng tế bào vào trong tế bào rễ.
- Một phần nhỏ kim loại hút vào rễ được cố định trong không bào.
- Kim loại di động trong nội bào ngang qua màng tế bào đi vào xylem.
- Kim loại được vận chuyển từ rễ đi lên các mô bên trên như lá, cành.

Chì được vận chuyển

lên thân và lá

Chì được rễ
cây hút vào

Chì được rễ
cây hút vào

Hình 2.3: Cây hấp thu chì theo cơ chế Phytoextraction [13]
2.2.2.5. Những thuận lợi và bất lợi của phương pháp phytoremediation
 Thuận lợi
- Áp dụng tại chỗ, ít gây ô nhiễm môi trường xung quanh và môi trường đất,
không gây ô nhiễm qua bầu không khí và lan truyền qua nguồn nước.
- Đây là 1 kỹ thuật xanh nên nếu thực hiện đúng đắn thì sẽ là kỹ thuật thân thiện
với môi trường giúp làm đẹp cảnh quan, mang lại sự dễ chịu đối với mọi người. Nó
còn có thể xử lý lâu dài một vùng rộng chứa nhiều chất ô nhiễm [7].

11