KHẢO SÁT TÁC ĐỘNG CỦA TRÙN ĐẤT (Pontoscolex corethrurus) LÊN THỰC VẬT SIÊU HẤP THU CHÌ CÂY THƠM ỔI (Lantana camara L.) VÀ THỬ NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT TRỰC TIẾP DNA VI SINH VẬT TỪ ĐẤT

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

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
KHẢO SÁT TÁC ĐỘNG CỦA TRÙN ĐẤT (Pontoscolex
corethrurus) LÊN THỰC VẬT SIÊU HẤP THU CHÌ CÂY
THƠM ỔI (Lantana camara L.) VÀ THỬ NGHIỆM
PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT TRỰC TIẾP
DNA VI SINH VẬT TỪ ĐẤT

Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Niên khóa: 2004 - 2008
Sinh viên thực hiện: MAI THỊ PHƯƠNG HOA

Tháng 9/2008


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

**************

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
KHẢO SÁT TÁC ĐỘNG CỦA TRÙN ĐẤT (Pontoscolex
corethrurus) LÊN THỰC VẬT SIÊU HẤP THU CHÌ CÂY
THƠM ỔI (Lantana camara L.) VÀ THỬ NGHIỆM
PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT TRỰC TIẾP
DNA VI SINH VẬT TỪ ĐẤT

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

ThS. HUỲNH THỊ MỸ DUNG

MAI THỊ PHƯƠNG HOA

ThS. NGUYỄN VŨ PHONG

Tháng 9/2008


LỜI CẢM TẠ
Con xin cám ơn ba mẹ đã sinh thành dưỡng dục, hy sinh tất cả cho con ăn
học nên người và là chỗ dựa vững chắc cho con.
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
những kiến thức quý báu cho em trong suốt 4 năm học.
 Ban giám đốc cùng tập thể cán bộ Trung tâm Phân Tích Thí Nghiệm
trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh.
 Em xin trân trọng biết ơn cô Huỳnh Thị Mỹ Dung và thầy Nguyễn Vũ
Phong đã hết lòng hướng dẫn và giúp đỡ cho em trong suốt quá trình thực hiện đề
tài tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Đình Đôn, thầy Bùi Minh Trí đã luôn
chỉ dẫn và giúp đỡ cho em trong suốt quá trình thực tập.
Em xin gởi lời cảm ơn đến:
 Anh Lẫm, anh Dũng, anh Huy, chị Phượng cùng với các anh chị ở

Trung tâm phân tích Hóa Sinh trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh
đã luôn giúp đỡ em.
 Các anh chị tại Trung tâm Công nghệ và Quản Lý Môi Trường & Tài
Nguyên thuộc trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh.
 Các bạn lớp CNSH K30 thân yêu đã luôn cùng tôi chia sẻ, cổ vũ và giúp
đỡ nhau trong suốt thời gian thực tập tốt nghiệp.
Sinh viên thực hiện
Mai Thị Phương Hoa

iii


TÓM TẮT
Mai Thị Phương Hoa, Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, tháng
9/2008, thực hiện đề tài: “Khảo sát tác động của trùn đất (Pontoscolex corethrurus)
lên thực vật siêu hấp thụ chì (Pb) Thơm ổi (Lantana camara L.) và thử nghiệm
phương pháp tách chiết trực tiếp DNA vi sinh vật từ đất” .
Thời gian thực hiện từ 01/04/2008 - 30/9/2008 tại Trung tâm Phân tích Thí
nghiệm Hoá Sinh trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh.
Hướng dẫn khoa học: ThS. Huỳnh Thị Mỹ Dung
ThS. Nguyễn Vũ Phong
Thí nghiệm được bố trí theo kiểu CRD bao gồm 4 nghiệm thức, 3 lần lặp lại,
gồm 12 đơn vị, mỗi đơn vị là 1 cây và được bố trí trong 1 tháng.
Nghiệm thức đầu tiên là đối chứng, thứ hai là đất ô nhiễm và Lantana camara
L., thứ ba là đất ô nhiễm và trùn Pontoscolex corethrurus, và nghiệm thức cuối cùng là
bao gồm tất cả các yếu tố trên. Tất cả đều được xử lý cho nhiễm Pb từ nước thải của
công ty Pinaco.
Thí nghiệm được tiến hành với hai nội dung chính:
- Khảo sát khả năng hấp thụ chì (Pb) của cây Thơm ổi Lantana camara L. khi
được bổ sung trùn đất Pontoscolex corethrurus.

- Khảo sát tác động của trùn đất lên cây thơm ổi Lantana camara L. thông qua
sự thay đổi của các tính chất lý hóa của đất.
Kết quả thử nghiệm :
Cây Thơm ổi Lantana camara L. có thể gia tăng khả năng hấp thu chì khi được
bổ sung trùn đất Pontoscolex corethrurus.
Trùn Pontoscolex corethrurus làm thay đổi đặc tính hoá học của đất đặc biệt là
thành phần khoáng như N, P, K dễ tiêu.
Bước đầu thiết lập qui trình ly trích trực tiếp DNA vi sinh vật từ trong đất.

iv


SUMMARY
MAI THI PHUONG HOA, Department of Biotechnology, Nong Lam
University. September, 2008. The title of thesis “Studying the influences of earthworm
Pontoscolex corethrurus on lead hyperaccumulation of Lantana camara L. and
studing microbial DNA extraction method from soil.”
The research conducted from 01/04/08 to 30/09/08 at Biochemical Analysis and
Experimental Center, Nong Lam University.
Supervisor: MSc. HUYNH THI MY DUNG
MSc. NGUYEN VU PHONG
The experiment was laid out in Completely Randomized Design including 4
treatments, 3 repetitions, 12 experimental units; each experimental unit is one plant
and carried out within one month.
The first treatment is control, the second is polluted soil and Lantana camara L
plant, the third is polluted soil and earthworm Pontoscolex corethrurus and the last is
the combination of all elements. All treatments are supplied with Pb of Pinaco
company’s waste water.
The study is aimed to:
-Investigate the influence of earthworm Pontoscolex corethrurus on the growth

and Pb absorbability of Lantana camara L.
-Evaluate the effect of earthworms Pontoscolex corethrurus in physicochemical
characteristics of the soil.
The results:
- The study provides the initial comprehension on growth characteristics and
lead accumulation of Lantana camara L. in polluted soil.
- Earthworm Pontoscolex corethrurus can increase the mineralization of soil
organic matter and lead absorbability of Lantana camara L.
- Estalishing microbial DNA extraction protocol from soil.

v


MỤC LỤC
Tiêu đề

Trang

Lời cảm tạ ................................................................................................................iii
Tóm tắt..................................................................................................................... iv
Summary................................................................................................................... v
Mục lục .................................................................................................................... vi
Danh sách chữ viết tắt ............................................................................................. ix
Danh sách các bảng .................................................................................................. x
Danh sách các hình .................................................................................................. xi
Danh sách các sơ đồ và biểu đồ..............................................................................xii
Chương 1: MỞ ĐẦU............................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề.......................................................................................................... 1
1.2. Mục đích của đề tài............................................................................................ 1
1.3. Yêu cầu .............................................................................................................. 2

1.4. Giới hạn đề tài ................................................................................................... 2
Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................... 3
2.1. Chì và các tác hại của chì .................................................................................. 3
2.1.1. Đặc điểm của chì (Pb) .................................................................................... 3
2.1.2. Các tác hại của chì .......................................................................................... 3
2.2. Tình hình ô nhiễm chì........................................................................................ 4
2.2.1. Trên thế giới ................................................................................................... 4
2.2.2. Ở Việt Nam..................................................................................................... 4
2.3. Các biện pháp giải ô nhiễm ............................................................................... 6
2.4. Phương pháp Phytoremediation ....................................................................... 7
2.4.1. Định nghĩa ....................... .............................................................................. 7
2.4.2 Thực vật siêu hấp thụ (Hyperaccumulator)…………………………………..7
2.4.3. Cơ chế giải ô nhiễm ở thực vật....................................................................... 8
2.4.4. Ưu điểm ........................................................................................................ 10
2.4.5. Hạn chế ......................................................................................................... 10
2.4.6. Một số ứng dụng........................................................................................... 10
vi


2.5. Trùn đất............................................................................................................ 11
2.5.1. Phân loại ....................................................................................................... 11
2.5.2. Đặc điểm cấu tạo .......................................................................................... 12
2.5.3. Các yếu tố ảnh hưởng quá trình sinh trưởng và phát triển ........................... 13
2.5.3.1. Độ ẩm ........................................................................................................ 13
2.5.3.2. Nhiệt độ ..................................................................................................... 14
2.5.3.3. Độ pH ........................................................................................................ 14
2.5.3.4. Kết cấu của đất .......................................................................................... 14
2.6. “Rhizosphere” và mối quan hệ giữa vi sinh vật, thực vật và trùn đất ............. 16
2.6.1. Định nghĩa Rhizosphere ............................................................................... 16
2.6.2. Những hoạt động của rễ trong vùng “rhizosphere”...................................... 16

2.6.3. Những hoạt động của hệ VSV trong vùng “Rhizosphere”........................... 17
2.7. Mối quan hệ giữa trùn và vi sinh vật............................................................... 17
2.8. “Drilosphere” và mối quan hệ giữa trùn với thực vật ..................................... 18
2.8.1. Định nghĩa Drilosphere ................................................................................ 18
2.8.2. Đặc điểm....................................................................................................... 19
2.9. Mối quan hệ giữa trùn và thực vật................................................................... 19
2.10. Giới thiệu về trùn đất Pontoscolex corethrurus.............................................21
2.11. Giới thiệu về cây Thơm ổi Lantana camara L...............................................21
Chương 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP....................................................... 23
3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ................................................................... 23
3.2. Vật liệu thí nghiệm .......................................................................................... 23
3.3. Phương pháp thí nghiệm..................................................................................24
3.3.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát tác động của trùn đất lên sự hấp thu
chì của cây Thơm ổi Lantana camara L................................................................ 24
3.3.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát tác động của trùn đất và cây
Thơm ổi Lantana camara L. lên các đặc tính hóa lý của đất..................................24
3.3.3 Các phương pháp trong phòng thí nghiệm .................................................... 26
3.3.3.1. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng đất và nước trong thí nghiệm................ 26
3.3.3.2. Phương pháp tách chiết trực tiếp DNA tổng số từ mẫu đất ...................... 31
3.3.3.3. Các phương pháp định lượng, định tính DNA .......................................... 35
3.3.3.4. Phương pháp phân tích và xử lí số liệu ..................................................... 35
vii


Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 36
4.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát tác động của trùn đất lên sự hấp thu chì của cây
Thơm ổi Lantana camara L. .................................................................................. 36
4.1.1. Kết quả sinh trưởng và phát triển của cây Thơm ổi Lantana camara L. .... 36
4.1.2. Khả năng tích lũy Pb trong các bộ phận của cây Thơm ổi........................... 37
4.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát tác động của trùn đất và cây Thơm ổi

Lantana camara L. lên các đặc tính hóa lý của đất. ............................................... 39
4.2.1. Chỉ tiêu pH ................................................................................................... 39
4.2.2. Chỉ tiêu CEC................................................................................................. 39
4.2.3. Chỉ tiêu MO .................................................................................................. 40
4.2.4. Chỉ tiêu N tổng số......................................................................................... 40
4.2.5. Chỉ tiêu P tổng số ......................................................................................... 40
4.2.6. Chỉ tiêu K tổng số......................................................................................... 40
4.2.7. Chỉ tiêu N dễ tiêu.......................................................................................... 40
4.2.8. Chỉ tiêu P dễ tiêu .......................................................................................... 40
4.3. Kết quả thử nghiệm quy trình ly trích trực tiếp DNA từ đất…………………41
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ................................................................. 41
5.1. Kết luận............................................................................................................ 43
5.2. Đề nghị ............................................................................................................ 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 44
PHỤ LỤC

viii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CTAB: Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide
DNA: Deoxyribonucleic acid
EDTA: Ethylene diaminetetra acetic acid
KLN: Kim loại nặng
TAE: Tris Glacial Acetic Acid EDTA
PEG: Poly Ethylen Glycol
TC: tiêu chuẩn
TE: Tris EDTA
OD: Optical density
UV: Ultra Violet

VSV: Vi sinh vật
l: micro lít.
ppm: parts per million
cs: cộng sự
TP. HCM: Thành phố Hồ Chí Minh
WHO: World Health Organization
EPA: Environmental Protection Agency
ITRC: Identity Theft Resource Center
CRD: Completely Randomized Design
EB: Extract Buffer
LB: Lysis Buffer
MO: Matter Organic
BOD: Biochemical Oxygen Demand
COD: Chemical Oxygen Demand

ix


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Sự phân bố của các nhóm trùn trong đất ............................................... 12
Hình 2.2: Cấu tạo giun ít tơ ................................................................................... 13
Hình 2.3:Một phần Rhizosphere ........................................................................... 16
Hình 2.4: Cấu tạo của Drilosphere ........................................................................ 18
Hình 2.5: Trùn đất (Pontoscolex corethrurus) ...................................................... 21
Hình 2.6: Cây Thơm ổi (Lantana camara L.) ....................................................... 21
Hình 3.1: Mẫu đất phơi ở phòng thí nghiệm ......................................................... 25
Hình 3.2: Hạt kết của trùn (AgV) .......................................................................... 25
Hình 3.3: Hạt kết của cây (AgP)............................................................................ 25
Hình 3.4: Hạt kết của cây và trùn (AgPV) ............................................................ 25
Hình 3.5: Phễu nhồi làm CEC ............................................................................... 27

Hình 3.6: Hệ thống phương pháp Kjeldahl ........................................................... 27
Hình 3.7: Các bước phân tích chỉ tiêu N tổng ...................................................... 28
Hình 3.8: Các bước phân tích chỉ tiêu P tổng........................................................ 29
Hình 3.9: Các bước phân tích chỉ tiêu MO............................................................ 30
Hình 3.10: Mẫu được cho dung dịch vào lắc......................................................... 30
Hình 4.1: Kết quả mẫu ly trích (qui trình 1).......................................................... 41
Hình 4.2: Kết quả ly trích (qui trình 2).................................................................. 41

x


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Hàm lượng chì ô nhiễm trong đất tại thành phố Hồ Chí Minh (ppm) .... 5
Bảng 2.2: Các vi sinh vật hấp thụ kim loại.............................................................. 6
Bảng 2.3: Chi phí thực hiện một số biện pháp giải ô nhiễm đất.............................. 7
Bảng 2.4: Một số loài thực vật có khả năng tích lũy KLN cao ............................... 8
Bảng 2.5: Một số loài thực vật cho sinh khối nhanh có thể sử dụng để xử lý KLN.9
Bảng 2.6: Điều kiện chăm sóc tác động lên số lượng trùn .................................... 15
Bảng 3.1: Các chỉ tiêu phương pháp phân tích của đất và nước ........................... 25
Bảng 4.1: Kết quả xử lý khả năng hấp thụ Pb của các bộ phận ............................ 37
Bảng 4.2: Kết quả phân tích đất sau thí nghiệm .................................................... 38
Bảng 4.3: Số liệu về nước thải công ty pin Pinaco.................................................41

xi


DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ VÀ BIỂU ĐỒ
Sơ đồ
Sơ đồ 2.1: Mối liên hệ giữa cây trồng và vi sinh vật ............................................. 17
Sơ đồ 2.2: Mối quan hệ của cây trồng, trùn đất và vi sinh vật. ............................. 20

Sơ đồ 3.1: Các thực hiện đo pH ............................................................................. 25
Sơ đồ 3.2: Các bước thực hiện chỉ tiêu CEC ......................................................... 25
Sơ đồ 3.3: Các bước thực hiện N tổng................................................................... 27
Sơ đồ 3.4: Các bước thực hiện chỉ tiêu P tổng và K tổng...................................... 28
Sơ đồ 3.5: Các bước thực hiện chỉ tiêu MO .......................................................... 29
Sơ đồ 3.6: Các bước thực hiện chỉ tiêu N dễ tiêu, P dễ tiêu và K dễ tiêu.............. 30
Sơ đồ 3.7: Các bước thực hiện qui trình 1 ............................................................. 32
Sơ đồ 3.8: Các bước thực hiện qui trình 2 ............................................................. 34
Biểu đồ
Biểu đồ 4.1: Tốc độ phát triển chiều cao của cây hàng tuần (cm/ngày)................ 36
Biểu đồ 4.2: Tốc độ phát triển đường kính tán cây hàng tuần (cm/ngày) ............. 36

xii


Chương 1

MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Hiện nay, vấn đề ô nhiễm kim loại nặng (KLN) như Pb, Cd, Mg, Zn trong đất,
nước và không khí đang xảy ra phổ biến ở nhiều nơi trên thế giới. Đặc biệt ô nhiễm
kim loại nặng trong đất đã và đang làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và
sức khỏe con người. Đây cũng là dạng ô nhiễm phức tạp và khó khắc phục nhất.
Phương pháp xử lý ô nhiễm bằng thực vật (Phytoremediation) ra đời trong thời
gian gần đây góp phần cải thiện hiệu quả tình hình ô nhiễm KLN. Dựa trên cơ chế hấp
thụ, chuyển hoá, chống chịu và loại bỏ kim loại nặng của một số loài thực vật, phương
pháp này được chú ý vì mang nhiều ưu điểm như mang tính chất cải tạo xanh, đòi hỏi
ít kinh phí, kỹ thuật và công nghệ không quá phức tạp.
Tại Việt Nam, nghiên cứu của Diệp Thị Mỹ Hạnh (2003) đã chứng minh cây
Thơm ổi Lantana camara L. là loài thực vật siêu hấp thu chì (Pb) khả năng hấp thu Pb

của cây trong đất có thể đạt đến nồng độ 10.000 ppm (trong rễ cây). Tuy nhiên, bên
cạnh các ưu điểm thì phương pháp Phytoremediation lại đòi hỏi thời gian xử lý dài. Vì
vậy, để cải thiện phương pháp Phytoremediation trong việc xử lý ô nhiễm chì (Pb)
trong đất, chúng tôi chú trọng đến việc gia tăng khả năng hoạt động của vùng rễ thông
qua tính đa dạng của hệ vi sinh vật đất bằng việc bổ sung trùn đất Pontoscolex
corethrurus.
Từ ý nghĩa thiết thực trên, trong phạm vi báo cáo tốt nghiệp, chúng tôi đã thực
hiện đề tài: “Khảo sát tác động của trùn đất (Pontoscolex corethrurus) lên thực vật
siêu hấp thụ chì (Pb) Thơm ổi (Lantana camara L.) và thử nghiệm phương pháp tách
chiết trực tiếp DNA vi sinh vật từ đất”.
1.2. Mục đích của đề tài
- Khảo sát khả năng hấp thụ chì (Pb) của cây Thơm ổi Lantana camara L. khi
bổ sung trùn đất Pontoscolex corethrurus.
- Khảo sát tác động của Trùn đất (Pontoscolex corethrurus) đến tính chất lý hóa
của đất.
- Xây dựng qui trình tách chiết trực tiếp DNA của vi sinh vật từ trong đất.

1


1.3. Yêu cầu
- Khảo sát khả năng phát triển của cây Thơm ổi Lantana camara L.
- Xác định bộ phận có khả năng tích lũy chì (Pb) của cây Thơm ổi Lantana
camara L.
- Phân tích các chỉ tiêu lý hóa của đất trước và sau thí nghiệm.
- Thử nghiệm qui trình ly trích trực tiếp DNA vi sinh vật từ trong đất.
1.4. Giới hạn đề tài
Đề tài thực hiện trong thời gian từ tháng 4/2008 đến tháng 9/2008.
Bố trí thí nghiệm tại Vườn thực vật Bộ Môn Bảo Vệ Thực Vật Trường Đại học
Nông Lâm TP.HCM với hai đối tượng nghiên cứu cơ bản là cây Thơm ổi (Lantana

camara L.) và trùn đất (Pontoscolex corethrurus).

2


Chương 2

TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Chì và các tác hại của chì
2.1.1. Đặc điểm của chì (Pb)
Chì là kim loại nặng màu xám xanh nhạt (M = 207.1; d = 11,3 g/cm3), mềm
dẻo, dễ cán mỏng, dễ cắt, dễ định hình. Có độ linh động kém, thời gian bán hủy trong
đất từ 800 – 6000 năm, dẫn điện kém và rất độc. Chì nóng chảy ở 3270C và sôi ở
17440C nhưng ở 5000C chì đã bay hơi, nhiệt độ càng cao sự bay hơi càng mạnh, hơi
chì bay lên sẽ kết hợp với oxy trong không khí tạo thành oxyt chì. Chì thường thấy ở
dạng sunfua (PbS), oxyt chì vàng (PbO), sunfat chì (PbSO4) và hợp chất chì với các
oxyt kim loại khác như cromat chì, silicat chì...
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
phospho hóa khác nhau trong đất và 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,
phospho hóa. 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 Pb khi các chất hữu cơ
này có tính hoạt động cao.
Chì có khả năng kết hợp với các chất hữu cơ hình thành các chất bay hơi như
(CH3)4Pb. Trong đất, chì có khả năng thay thế ion K+ trong các phức hệ hấp phụ có
nguồn gốc hữu cơ hoặc khoáng sét. Khả năng hấp phụ chì tăng dần theo pH mà tại đó
hình thành kết tủa Pb(OH)2 (Lê Huy Bá, 2000).
2.1.2. Các tác hại của chì

- Chì có rất nhiều độc tính như: làm ảnh hưởng đến hệ thống tạo máu, sự hình
thành và thoái hóa hemoglobin gây ra các rối loạn về huyết học.
- Tác hại lên thận: làm suy giảm chức năng tuyến thượng thận, lọc cầu thận bị
giảm, gây ra hiện tượng đái máu vi thể và cao huyết áp.
- Tác hại lên hệ thần kinh: gây rối loạn dẫn truyền, viêm não, đau đầu, run cơ,
hoang tưởng và mất trí nhớ. Nặng hơn có thể bị co giật, liệt và hôn mê.

3


- Tác hại lên hệ tiêu hóa: gây ra các cơn đau bụng cấp tính, viêm dạ dày ruột
mãn tính.
- Tác hại lên hệ sinh sản: làm cho phụ nữ đẻ non, trẻ em chết khi mới sinh, còn
nam giới tổn thương tinh hoàn, vô sinh và liệt dương. Ngoài ra, chì còn có khả năng
gây ra ung thư ở người.
2.2. Tình hình ô nhiễm chì
2.2.1. Trên thế giới
Hiện nay, nhiều vùng trên thế giới đã được xác định là bị ô nhiễm kim loại nặng
chì (Pb) ở mức độ cao. Tại Canada, hằng năm người ta phun thuốc diệt côn trùng trong
các vườn cây cà chua hàm lượng Pb là 8,7 kg/ha, làm cho hàm lượng chì trong đất bị ô
nhiễm lên đến 14.000 ppm (Mai Trọng Nhuận, 2001).
Ở Anh theo kết quả điều tra đất tại 53 thành phố và thị xã cho thấy,ở các điểm
khảo sát hầu hết hàm lượng chì tổng số trong đất đã vượt trên 200 ppm, ở nhiều vùng
công nghiệp đã vượt quá 500 ppm, trong khi hàm lượng chì trong tiêu chuẩn đất bình
thường không bị nhiễm bẩn phải <100 ppm (Lê Văn Khoa, 2000).
Ở Mỹ, hiện có hơn 217.000 điểm cần phải xử lý, trong đó trên 10.000 điểm bị ô
nhiễm KLN và nhiều điểm bị ô nhiễm với nồng độ rất cao.
Ngoài ra vùng Superfund Site, nơi diễn ra hoạt động tái chế pin, xưởng đúc với
các hoạt động nấu kim loại, làm ô nhiễm chì nghiêm trọng. Tổng lượng chì trung bình
là 55.480 ppm và có thể đạt mức tối đa 140.500 ppm (EPA, 2000).

Ở Bayonne, New Jersey có nhà máy chế tạo cáp thì nồng độ chì trong đất bề
mặt (0-15 cm) trung bình là 2.055 ppm, thay đổi từ 1.000 đến 6.500 ppm. Ở lớp đất
sâu hơn (15-30 cm) nồng độ chì thấp hơn, thay đổi từ 780 đến 2.100 ppm, với nồng độ
trung bình là 1.280 ppm, và ở độ sâu hơn (30 – 45 cm) nồng độ chì thay đổi từ 280 đến
8.800 ppm.
2.2.2. Ở Việt Nam
Nước ta hiện nay có trên 800.000 cơ sở sản xuất công nghiệp với gần 70 khu
chế xuất – khu công nghiệp nhiều khu công nghiệp với cơ sở hạ tầng kém nên nước
thải công nghiệp được đưa ra ngoài môi trường mà không qua xử lý gây ô nhiễm
nghiêm trọng.
Dưới đây là một số khu vực ở thành phố Hồ Chí Minh có biểu hiện ô nhiễm chì
đã được công bố.
4


Bảng 2.1: Hàm lượng chì ô nhiễm trong đất tại thành phố Hồ Chí Minh (ppm)
Khu vực

Hàm lượng Pb (ppm)

Nhà máy pin acquy Đồng Nai

10.900

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)
(Diệp Thị Mỹ Hạnh và cs, 2003)
Ngoài ra theo kết quả kiểm tra năm 1992, khu công nghiệp Biên Hòa I thuộc
tỉnh Đồng Nai thải một khối lượng nước thải công nghiệp lớn ra sông Đồng Nai là
30.420 m3 nước thải/ngày làm thiệt hại 9.000 – 10.000 USD/năm.
Ở Hà Nội với 318 cơ sở công nghiệp quốc doanh với 20 ngành chủ yếu như cơ
khí, hóa chất, dệt nhuộm, thực phẩm. Phần lớn các nhà máy đều xây dựng từ khá lâu
nên hệ thống xử lý nước thải không triệt để gây ô nhiễm ra các khu vực xung quanh.
Theo nghiên cứu về hàm lượng độc chất kim loại trong nghêu, sò, ốc hến ở Hồ
Tây của Viện Công Nghệ Sinh Học thì hàm lượng chì tại đây đã lên đến 138,4 ppm
vượt hơn tiêu chuẩn (0,007 ppm) 19.780 lần.
Đồng thời, con người cũng làm khuếch tán Pb trong không khí khi thêm chì

dạng tetramethyl vào xăng. Theo thống kê cho thấy lượng chì thải ra trong xăng là
0,625 ppm. Ngoài ra, khi thác thác quặng mỏ, nấu kim loại và phát triển các nhà máy
pin cũng làm gia tăng một lượng Pb đáng kể vào môi trường.
Theo thống kê năm 1985 lượng chì thải ra từ các phương tiện giao thông chiếm
85% tổng lượng Pb thải ra là 20.100 tấn chì, đến năm 1993 lượng chì thải ra là 33% so
với 4.900 tấn Pb được thải ra trong năm.
2.3. Các biện pháp giải ô nhiễm
Trước tình hình ô nhiễm KLN đặc biệt là ô nhiễm chì (Pb) ngày càng diễn ra
nghiêm trọng thì việc nghiên cứu và đưa ra một phương pháp xử lý giải ô nhiễm hiệu
quả, ít tốn kém ngày càng trở nên cấp bách. Có nhiều phương pháp giải ô nhiễm KLN
khác nhau như:
5


Biện pháp vật lí: 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 hóa học.
Biện pháp hóa học: làm thay đổi tính chất của chất ô nhiễm, biến đổi chúng
thành dạng ít ô nhiễm hơn.
Biện pháp hóa lý: dùng nhiệt in situ; nung đất (incineration); rửa đất (soil
washing hay soil flushing); trao đổi ion; cố định chất ô nhiễm (solidification/
stabilization); biện pháp oxy hóa hóa học; thủy tinh hóa (vitrification) hay biện pháp
cơ học là lấp đất (landfilling).
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. Trong môi trường tự nhiên có nhiều loài có
khả năng hấp thu KLN được trình bày trong bảng 2.2.
Bảng 2.2: Các vi sinh vật hấp thụ kim loại
Loại

Nguyên tố

S.viridochromogenes

Uranium

30

Citrobacter sp.

Chì

34 – 40

Cadmium

170

Uranium

900

Cobalt

25

Zoogloea

Đồng

34

Rhizopus arrhizus

Chì

10

Thronium

19

Uranium

10

Chlorella vulgaris

Vàng

10

Saccharomyces

Thronium

10 – 15

Uranium

12

Vi khuẩn

Tảo

Nấm men

Khả năng hấp thu

Vi sinh vật

(% trọng lượng khô)

(Madhu Arora, 1998)
Đối tượng áp dụng là các hợp chất hữu cơ bay hơi như dầu diesel hay dầu nặng,
những hợp chất hữu cơ như TCE (trichloroethylene)…
Những hạn chế: những nơi có nồng độ chất ô nhiễm cao sẽ gây độc cho VSV
nên chưa được ứng dụng nhiều trong việc giải ô nhiễm đất. Thông thường phương

6


pháp sinh học được kết hợp với biện pháp phytoremediation để làm gia tăng khả năng
hấp thu kim loại trong đất của thực vật (Liesbet Cauwenberghe và cs, 1998).
Tuy nhiên hầu hết các phương pháp đều rất tốn kém về kinh phí, giới hạn về kĩ
thuật và hạn chế về diện tích được xử lý. Vì vậy phương pháp Phytoremediation ra đời
trong những năm gần đây sẽ cải thiện những khuyết điểm trên, đồng thời mang nhiều
tính chất phù hợp với điều kiện ở Việt Nam.
Bảng 2.3: Chi phí thực hiện một số biện pháp giải ô nhiễm đất
Biện pháp

Chi phí (USD/ tấn)

Thủy tinh hóa (Vitrification)

75- 425

Lấp đất ( Landfilling)

100 – 500

Hóa học ( Chemical treatment)

100 – 500

Electrokinetic

20 – 200

Phytoextraction

5 – 40
(Glass,1999a)

Như vậy để giải ô nhiễm cho 1 tấn đất, phương pháp electrokinetic cần chi phí
gấp 5 lần và phương pháp hóa học cần hơn 10 lần so với biện pháp sử dụng thực vật.
2.4. Phương pháp Phytoremediation
2.4.1 Định nghĩa
Phytoremedation (Phyto: thực vật. Remediation: cải tạo) là phương pháp sử
dụng thực vật để cải tạo môi trường đất bị ô nhiễm dựa trên cơ sở khả năng hấp thụ
kim loại trên mức bình thường của thực vật (Hyperaccumulator). Đây là một phương

pháp đầy triển vọng (ITRC, 1999) mang nhiều ưu điểm như mang tính chất cải tạo
xanh, đòi hỏi ít chi phí, kĩ thuật và công nghệ không quá phức tạp.
2.4.2. Thực vật siêu hấp thụ (Hyperaccumulator)
Thực vật siêu hấp thụ: là những loài có khả năng hấp thu và tích lũy KLN nhiều
gấp trăm lần so với những loại thực vật thông thường. Do đó, loài siêu hấp thu phải
hấp thu được 10 ppm Hg , 1000 ppm đối với Cd, 1.000 ppm đối với Co, Cr, Cu, Pb và
10.000 ppm đối với Ni và Zn.
Hiện nay, có ít nhất 400 loài phân bố trong 45 họ thực vật được cho là thực vật
siêu hấp thu. Các loài này là các loài thực vật thân thảo hoặc thân gỗ, có khả năng tích
lũy và không có biểu hiện bất thường về mặt hình thái khi nồng độ KLN trong thân
7


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 bị ô nhiễm. Khả năng tích lũy
hàm lượng kim loại cao có thể góp phần ngăn cản các loài sâu bọ và sự nhiễm nấm.
Hầu hết các loài thực vật ở dạng siêu hấp thu Ni khoảng 30 loài hấp thu cả Co,
Cu và Zn, một số ít loài hấp thu Mn và Cd (Reeves và Baker, 1999).
Bảng 2.4: Một số loài thực vật có khả năng tích lũy KLN cao
Tên loài
Arabidopsis halleri

KLN

Nồng độ tích luỹ
trong thân (ppm)

Tác giả và năm công bố

Zn

13.600

Ernst, 1968

Thlaspi caerulescens

Zn

10.300

Ernst, 1982

Thlaspi caerulescens

Cd

12.000

Mádico và cs, 1992

Thlaspi rotundifolium

Pb

8.200

Reeves và Brooks, 1983

Minuartia verna

Pb

11.000

Ernst, 1974

Thlaspi geosingense

Ni

12.000

Reeves và Brooks, 1983

Alyssum bertholonii

Ni

13.400

Brooks và Radford, 1978

Alyssum pintodasilvae

Ni

9.000

Brooks và Radford, 1978

Berkheya codii

Ni

11.600

Brooks, 1998

Psychotria douarrei

Ni

47.00

Baker và cs., 1985

Miconia lutescens

Al

6.800

Bech và cs 1997

Al

10.000

Watanabe và cs, 1998

(Cardaminopsis halleri)

Melastoma
malabathricum

(Võ Văn Minh và Võ Châu Tuấn, 2005)
2.4.3. Cơ chế giải ô nhiễm ở thực vật
Thực vật hấp thu KLN thông qua bộ rễ hút hoặc qua lá nhưng qua rễ là phổ
biến hơn cả. KLN được hút vào rễ theo khuynh độ nồng độ xuyên qua màng tế bào.
Nguyên tắc cơ bản của phương pháp Phytoremediation.

8


- Phytoextraction: sử dụng thực vật hấp thụ KLN và tích lũy KLN trong các bộ
phận của cây như lá, thân và rễ. Sau đó KLN được loại bỏ qua lá khô, rửa trôi qua biểu
bì hoặc bị đốt cháy và KLN được thu nhận trở lại.
- Phytostabilization: thực vật cố định KLN trong vùng rễ nhờ cơ chế hấp thụ
hoặc kết tủa. 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.
Bảng 2.5: Một số loài thực vật cho sinh khối nhanh có thể sử dụng để xử lý KLN
Tên loài

Khả năng xử lý

Tác giả và năm công bố

Salix

KLN trong đất, nước

Greger và Landberg, 1999

Populus

Ni trong đất, nước

Punshon và Adriano, 2003

Brassica napus, B.

Chất phóng xạ, KLN, Se

Brown, 1996; Banuelosa

Juncea, B. nigra

trong đất

và cs, 1997

Cannabis sativa

Chất phóng xạ, Cd trong đất

Ostwald, 2000

Helianthus

Pb, Cd trong đất

EPA, 2000; Elkatib, 2001

Typha sp.

Mn, Cu, Se trong chất thải mỏ
khoáng sản

Phragmites

KLN trong chất thải mỏ

australis

khoáng sản

Glyceria fluitans
Lemna minor

KLN trong chất thải mỏ
khoáng sản
KLN trong nước

Horne, 2000
Massacci và cs, 2001
MacCabe và Otte, 2000
Zayed và cs, 1998

(Võ Văn Minh và Võ Châu Tuấn, 2005)
- Phytodegration: kim loại nặng được hấp thụ và tiêu hóa bằng cách tạo ra phức
chất không độc chuyển đến các bộ phận của tế bào tích luỹ ở dạng các hợp chất hữu cơ
hoặc vô cơ .
- Phytovolatilization: kim loại nặng được hấp thụ và được thực vật làm bay hơi
thông qua hệ thống lá (ITRC, 2001).

9


Ngoài ra, sự tích lũy kim loại cũng là cơ chế giúp thực vật chống lại các loài vi
khuẩn gây bệnh, nấm ký sinh và các loài sinh vật ăn lá (Võ Văn Minh và Võ Châu
Tuấn, 2005).
2.4.4. Ưu điểm
Phytoremediation là một 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
con người. Phương pháp này còn có thể xử lý lâu dài ở một vùng rộng chứa nhiều chất
ô nhiễm (Diệp Thị Mỹ Hạnh, 2003).
Lợi thế quan trọng là các chất hữu cơ và vô cơ khác nhau đều có thể được xử lý
bằng kỹ thuật phytoremediation.
Phytoremediation là phương pháp xử lý ô nhiễm tại chỗ nên được ứng dụng
thường xuyên mà không gây xáo trộn đất và môi trường xung quanh đồng thời giảm
bớt sự lan tràn ô nhiễm vào không khí và nguồn nước. Phương pháp này có thể được
áp dụng để xử lý lâu dài trong một vùng rộng bị ô nhiễm. Hơn cả, thế mạnh của
phương pháp là chi phí cho việc thực hiện thấp hơn nhiều so với kỹ thuật ex situ truyền
thống, không yêu cầu những thiết bị đắt tiền hay nhân sự có chuyên môn cao mà vẫn
có thể thực hiện một cách dễ dàng.
2.4.5. Hạn chế
Phytoremediation cho hiệu quả cao ở những vùng có mức ô nhiễm KLN từ thấp
đến trung bình. Tuy nhiên, nếu mức độ ô nhiễm cao sẽ làm hạn chế sự phát triển chiều

sâu của rễ cây.
Nếu áp dụng phương pháp Phytoremediation sẽ cần thời gian dài, có thể là vài
năm và đôi khi chất ô nhiễm không được loại bỏ hoàn toàn.
Sinh khối thực vật thu hoạch có thể được xếp vào nhóm chất thải nguy hiểm.
Nếu không quản lý tốt khi áp dụng phương pháp phytoremediation có thể làm
giảm sự đa dạng sinh học của các giống thực vật bản địa.
Khí hậu bất lợi cũng làm hạn chế sự phát triển của thực vật và sự tăng sinh khối
dẫn đến giảm hiệu quả xử lý (EPA, 2000).
2.4.6. Một số ứng dụng
Trên thế giới đã có rất nhiều công trình được công bố về các ứng dụng sử dụng
thực vật giải ô nhiễm. Một số kết quả được trình bày trong bảng 2.4 và 2.5.

10


Tại Việt Nam, công trình nghiên cứu của Diệp Thị Mỹ Hạnh, E. Garnier Zarli
và cs, 2003 về cây Thơm ổi (Lantana camara L.). Cho thấy cây Thơm ổi (Lantana
camara L.) có khả năng hấp thụ Pb trong đất lên đến 10000 ppm. Kết quả nghiên cứu
cũng cho thấy rằng, cây Thơm ổi là loại có triển vọng cao nhờ khả năng thích nghi tốt
với điều kiện môi trường sống tốt, sinh trưởng nhanh và cạnh tranh mạnh nên thường
được sử dụng phổ biến trong điều kiện khí hậu ở nước ta.
Ngoài ra còn có một số nghiên cứu khác như sử dụng bèo và rau muống để hấp
thụ KLN ở làng nghề tái chế chì thuộc xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên.
Thông qua những nghiên cứu về loài Thơm ổi ở nước ta cho thấy đây là loài
thực vật có triển vọng phát triển cao nhờ khả năng thích nghi với điều kiện môi trường
tốt, sinh trưởng nhanh và cạnh tranh mạnh. Mục đích lâu dài của các nhà nghiên cứu là
làm sao cải thiện phương pháp Phytoremediation trở thành một phương pháp tối ưu.
2.5. Trùn đất
Trùn đất là loài sinh vật sống quan trọng trong đất. Từ thập kỉ 19, Charles
Darwin đã chứng minh tầm quan trọng của trùn trong việc cải thiện cấu trúc đất, phân

hủy các hợp chất hữu cơ và vai trò trong các chu trình chuyển hóa chất dinh dưỡng.
Trùn đất là loài động vật không xương, thường sống ở những khu vực đất ẩm
ướt có nhiều mùn hữu cơ, phần lớn trùn có đường kính thân chỉ khoảng vài mm, cũng
có loài có kích thước cỡ lớn hơn (0,5 – 50 mm) có thể dài tới 3 m (như loài
Megascolides australis).
Trùn đất hay còn gọi là giun đất, chiếm phần lớn trong phân lớp Oligochaeta
thuộc ngành Annelida.
2.5.1. Phân loại
Theo thống kê trên thế giới có khoảng hơn 3000 loại trùn khác nhau nhưng dựa
trên đặc điểm sống và hoạt động có thể chia làm 3 nhóm chính:
- Nhóm “epigeic” sống chủ yếu ở lớp đất bề mặt tầng thảm mặt đất, ăn thảm
vụn thực vật. Số lượng của chúng không nhiều trong đất nông nghiệp. Đây là loài
chuyển hóa đất rất ít, một số còn có thể làm phân bón như trùn Eisenia foetida.
- Nhóm “endogeic” sống ở tầng đất giữa (5,08 cm – 7,62 cm). Chúng sống chủ
yếu nhờ sự phân rã các chất của hệ vi sinh vật. Chúng ăn và hoạt động mạnh tạo ra

11


nhiều đường hang xung quanh khu vực sống, đồng thời chuyển hóa đất rất mạnh tạo ra
nhiều phân.
- Nhóm “anecic” sống ở tầng sâu
của đất từ 1,5 m hay 1,83 m. Chúng có
thể ăn và chuyển hóa đất tương tự như
nhóm endogeic. Trong đó loài Lumbricus
terrestris là loài thường gặp nhất ở Châu
Âu (David Ernst, 1995).
2.5.2. Đặc điểm cấu tạo
Cơ thể của trùn có cấu tạo: lớp
cutin bao ngoài trong suốt và có nhiều gờ

chéo nên bền vững. Các lớp biểu mô xen
lẫn là các tế bào tuyến và tế bào cảm
giác. Chức năng của tế bào tuyến là tiết
chất nhầy, đôi khi dính đất, sỏi, cát tạo

Hình 2.1: Sự phân bố của các nhóm trùn

thành vỏ tách khỏi lớp cutin hay tạo
thành đai sinh dục.
Hệ tiêu hóa có 3 phần ruột trước, ruột giữa và ruột sau. Ruột trước biến đổi
nhiều tùy theo hình thức dinh dưỡng, phía sau hầu có nhiều tuyến tiêu hoá đơn bào. Ví
dụ ở giun đất Pheretima aspergillum, vùng hầu có nhiều bó cơ khỏe giúp cho quá trình
co bóp, trong hầu có hàm kitin để phù hợp với lối ăn mùn, đất.
Ngoài ra để làm tăng khả năng tác động của trùn thì số lượng trùn trong đất
cũng là một vấn đề quan tâm. Nó liên quan đến quá trình sinh sản, đặc biệt là hệ sinh
dục: Trùn là loài động vật lưỡng tính, chu kì sinh sản nhanh và số lượng nhiều. Hình
thức sinh sản có 2 kiểu sinh sản hữu tính và sinh sản vô tính.
Sinh sản vô tính: Thường gặp ở giun ít tơ, sống ở vùng nước ngọt và thuộc họ
Acoelomatidae và Naididae. Ở nhóm này, cơ thể có vùng sinh trưởng được hình thành
từ phần đầu của cá thể sau và phần đuôi của cá thể trước. Các phần này có thể hình
thành trước hay sau khi cá thể con tách rời cá thể mẹ. Nhiều khi cá thể con chưa tách
rời khỏi cá thể mẹ đã hình thành thế hệ tiếp theo, kết quả tạo thành chuỗi cá thể.

12


Sinh sản hữu tính: bằng cách quay chéo đầu nhau áp mặt bụng vào nhau và trao
đổi tinh dịch. Tinh trùng có thể chuyển đổi qua lại dưới dạng tinh dịch hay khối tinh
(spermatozeugma) hay bao tinh (spermatophora).

Hình 2.2 Cấu tạo cơ thể giun
(A). Hình dạng ngoài; (B) Cấu tạo trong:1. Miệng; 2. Não; 3. Hầu; 4. Tim bên; 5. Thực
quản; 6. Mạch máu lưng; 7. Ruột; 8. Vách ngăn; 9. Cơ dọc; 10. Thận; 11. Cơ vòng; 12.
Mạch máu bụng; 13. Chuỗi thần kinh; 14. Tuyến sinh dục cái; 15. Tuyến sinh dục đực;
16. Đai sinh dục; 17. Các vách; 18. Các đốt

(Nguồn: www.elearning.hueuni.edu.vn/file.php/57/PDF/GTDVKXS-10_Chuong8.pdf)
Trong thời gian trứng chín, kén được hình thành. Kén có kích thước, hình dạng,
số lượng trứng thay đổi tùy loài. Ví dụ kén của trùn đất Pheretima có kích thước là 7
mm x 5 mm, còn của Megascolides auslalis lớn tới 75 mm x 22 mm. Trứng ít noãn
hoàng, phôi dùng albumin trong kén làm thức ăn. Phát triển không qua ấu trùng, con
non chui khỏi kén sau 8 – 10 ngày. Thời gian phát triển phụ thuộc vào sự thay đổi của
môi trường và đặc điểm của mỗi loài.
2.5.3. Các yếu tố ảnh hưởng quá trình sinh trưởng và phát triển
2.5.3.1. Độ ẩm
Trùn là loài hô hấp qua da nên da trùn phải luôn đảm bảo có độ ẩm ổn định.
Nếu da khô do thiếu nước, trùn có thể chui xuống tầng đất phía dưới để giữ ẩm, hoặc
cũng có thể chết nếu quá khô, ngoài ra còn có thể chuyển sang trạng thái “ngủ đông”.

13