Cây thơm ổi và cỏ vetiver là loại cây có khả năng hấp thụ KLN, đặc biệt là hấp thụ chì với hàm lượng cao và có khả năng cho sinh khối cao. Chính vì những lý do trên, nhóm đã lựa chọn đề tài: “Khảo sát khả năng hấp thụ chì trong đất của cây thơm ổi và cỏ vetiver”.
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
Cơ sở lý thuyết
Tài liệu "Độc học môi trường cơ bản" của GS.TSKH Lê Huy Bá (2006) trình bày lý thuyết về các vấn đề độc chất trong môi trường đất, bao gồm con đường và cơ chế xâm nhập của độc chất vào cơ thể sinh vật, cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến sự hiện diện của độc chất trong môi trường đất.
2.1.1 Độc chất trong môi trường đất Độc chất trong môi trường đất tồn tại ở nhiều dạng khác nhau như: vô cơ, hữu cơ, hợp chất, đơn chất, ion, chất lỏng, chất rắn, chất khí Trong môi trường sinh thái đất, độc chất phổ biến và gây tác hại nhiều nhất thường tồn tại ở dạng ion.
Trong môi trường đất, có hai loại độc chất chính Đầu tiên là độc chất theo bản chất, là những chất độc có khả năng gây hại ở mọi nồng độ, dù thấp hay cao Thứ hai là độc chất theo nồng độ, loại độc chất này có nồng độ giới hạn cho phép đối với từng loài cây và sinh vật Khi nồng độ vượt quá giới hạn cho phép, các chất này mới có khả năng gây độc.
2.1.2 Con đường xâm nhập của độc chất từ đất vào cơ thể sinh vật
Có hai giai đoạn hấp thụ độc chất từ môi trường đất vào cơ thể sinh vật.
Giai đoạn 1: cơ thể sinh vật hạn chế sự hấp thụ.
Giai đoạn 2 của quá trình hấp thụ chất độc diễn ra khi các chất độc xâm nhập vào cơ thể, phá vỡ màng tế bào và lan tỏa đến các cơ quan Đối với thực vật, có hai trường hợp chính mà độc chất có thể xâm nhập vào cơ thể chúng.
Độc chất thường được cây hấp thụ qua rễ, quá trình này diễn ra qua hai giai đoạn Giai đoạn đầu là sự hấp thụ chủ động và trao đổi chất Khi cây bắt đầu có dấu hiệu nhiễm độc, chúng sẽ tự động hạn chế sự hấp thụ độc chất như một phản ứng tự vệ.
TV khi nhận ra chất độc.
Trường hợp 2: là xự xâm nhập đơn thuần do khuếch tán từ nồng độ độc cao trong dd đất vào cơ thể TV.
2.1.3 Cơ chế xâm nhập của độc chất vào đất
Keo đất là hạt vật chất mang điện, cấu tạo từ bốn lớp: nhân, lớp ion quyết định thế với điện tích âm, lớp ion không di chuyển mang điện trái dấu và lớp ion có khả năng trao đổi điện tích với môi trường Nhờ cấu trúc này, keo đất có khả năng hấp thụ và trao đổi ion với dung dịch đất xung quanh Sự xâm nhập của độc chất vào môi trường đất xảy ra nhờ hoạt tính của keo đất và dung dịch đất.
2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến độc chất trong môi trường đất
Bản chất của chất độc đối với loài sinh vật hay còn gọi là tính “kỵ sinh vật”:
Tính độc của một chất phụ thuộc vào cấu trúc và hoạt tính của nó Các chất không có tính “kỵ sinh vật” thường thể hiện mức độ độc tính thấp hơn.
Nồng độ và liều lượng của độc chất có tương quan thuận với tính độc Nồng độ và liều lượng càng cao thì càng độc.
Nhiệt độ cao của độc đất làm tăng tính độc hại, trừ khi đạt đến điểm phân hủy của chất độc Tuy nhiên, nếu nhiệt độ quá cao, nó cũng có thể dẫn đến việc phân hủy các chất độc hại.
Ngưỡng chịu độc: các loài sinh vật khác nhau có ngưỡng chịu độc khác nhau.
Tuổi tác ảnh hưởng đáng kể đến khả năng chịu độc của sinh vật; sinh vật non thường mẫn cảm hơn với chất độc và có ngưỡng chịu độc thấp, trong khi sinh vật già có ngưỡng chịu độc cao hơn nhưng lại kém khả năng chống chọi với độc tố.
Chế độ nước, độ ẩm và độ chua của đất đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp oxy cần thiết cho quá trình giải độc và phân bố lại nồng độ các chất độc hại.
Khả năng tự làm sạch của môi trường đất: Khả năng này rất lớn, nhưng mỗi loại đất có khả năng khác nhau.
2.1.5 Ô nhiễm chì trong môi trường đất
Chì là một chất độc có ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sinh thái, với nhiều ứng dụng trong công nghiệp nhờ tính chất mềm, dễ cán mỏng và dễ định hình Chì được sử dụng trong sơn công nghiệp, ắc quy ô tô, luyện kim và sản xuất polymer Tuy nhiên, việc sử dụng rộng rãi chì dẫn đến ô nhiễm môi trường, đặc biệt là đất, do chì có thời gian tồn tại lâu dài và dễ tích lũy trong đất và trầm tích Sự ô nhiễm này không chỉ ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn mà còn tác động lâu dài đến sự trao đổi chất của con người.
Theo QCVN 03:2008/BTNMT, Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia quy định giới hạn cho phép của kim loại nặng trong đất, trong đó hàm lượng chì tối đa được nêu rõ trong bảng dưới đây.
Bảng 2.1 Giới hạn hàm lượng chì cho phép trong đất
STT LOẠI ĐẤT HÀM LƯỢNG CHÌ
(Nguồn: QCVN 03 : 2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về giới hạn cho phép của kim loại nặng trong đất)
Trạng thái tồn tại của chì:
Chì là một nguyên tố vi lượng tồn tại tự nhiên, chiếm dưới 0,1% khối lượng trong đá và đất Nó tích lũy trong môi trường đất, chủ yếu ở lớp đất mặt.
Đặc tính của chì trong đất:
Một phần của tổng lượng chì được hấp thụ bởi TV và các hợp chất chì thì đi vào đất bị phân tán vào một số thành phần đất
Chì có mặt trong môi trường đất thông qua dung dịch đất, bề mặt hấp thụ của mùn sét, và các dạng kết tủa liên kết với oxit Fe-Mn thứ cấp, kiềm carbonate, cũng như trong mạng tinh thể aluminsilicate.
Chì trong dung dịch đất là yếu tố quan trọng, cung cấp nguồn chì cho cây trồng qua quá trình hấp thụ trực tiếp Sự cân bằng động học giữa dung dịch đất và các thành phần khác trong đất cũng diễn ra, ảnh hưởng đến sự phát triển của thực vật.
Các nguồn phát thải ô nhiễm chì trong môi trường đất:
- Khói thải từ phương tiện giao thông.
- Công nghiệp khai thác mỏ chì và luyện kim quặng chì.
- Sử dụng lại bùn cống làm phân bón trong nông nghiệp.
- Công nghiệp sản xuất pin - ắc quy.
Cơ chế phát thải chì vào môi trường đất:
- Phát thải từ khí quyển.
- Phát thải chì trực tiếp bằng cách thải chất thải rắn có chứa chì vào đất.
- Sự lắng tụ chì trong thủy quyển vào trầm tích, rồi vào đất.
- TV, động vật kể cả con người hấp thụ chì rồi sau đó phải thải vào đất.
Ảnh hưởng của chì tới vi sinh vật đất, TV và con người
Khi đất chứa lượng chì dư thừa, cây trồng sẽ gặp triệu chứng nhiễm độc như phát triển còi cọc, lá vàng, và ức chế quang hợp Chì ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động enzyme, làm giảm tổng hợp diệp lục và khả năng hấp thu các khoáng chất thiết yếu như sắt và magie, đồng thời suy giảm tỷ lệ thoát hơi nước Việc này cũng tác động xấu đến vi sinh vật trong đất.
Chì khi phát thải vào môi trường đất có khả năng tồn tại lâu dài và khó phân hủy, dẫn đến việc tích lũy trong đất và trầm tích Điều này gây ô nhiễm chuỗi thức ăn và ảnh hưởng tiêu cực đến trao đổi chất của con người trong tương lai.
Nguồn nước ô nhiễm kim loại nặng, đặc biệt là chì, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), việc tiếp xúc lâu dài với nước nhiễm chì có thể dẫn đến ngộ độc Trẻ em có nguy cơ hấp thụ chì cao gấp 3-4 lần so với người lớn, gây tích tụ trong xương và cản trở chuyển hóa canxi, đồng thời ức chế chuyển hóa vitamin D Điều này không chỉ ảnh hưởng đến hệ thần kinh trung ương và ngoại biên mà còn gây tác động tiêu cực đến sự phát triển trí tuệ Ngộ độc chì cũng có thể dẫn đến biến chứng viêm não ở trẻ em.
Chì ảnh hưởng đến hệ thống enzyme vận chuyển hydro, dẫn đến các rối loạn trong cơ thể, đặc biệt là ở bộ phận tạo huyết (tủy xương) Mức độ nhiễm độc khác nhau có thể gây ra những biến chứng nghiêm trọng, thậm chí có thể dẫn đến tử vong nếu tình trạng nặng.
Với những phụ nữ có thai thường xuyên tiếp xúc với chì thì khả năng sẩy thai hoặc thai nhi chết sau khi sinh là rất lớn.
Chì là một chất độc hại đối với cơ thể con người, có khả năng gây ra nhiều bệnh lý mãn tính nghiêm trọng, chẳng hạn như bệnh thận và bệnh thần kinh.
Công nghệ TV xử lý môi trường
Công nghệ TV xử lý môi trường có tên gọi là Phytoremediation.
Phytoremediation, được giới thiệu vào năm 1991, là công nghệ sử dụng thực vật để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ như thuốc bảo vệ thực vật và hợp chất cao phân tử, cũng như các chất vô cơ như Cu, Pb, Zn, Cd và cả các nguyên tố phóng xạ Công nghệ này đã được áp dụng rộng rãi để xử lý môi trường ô nhiễm, bao gồm đất, nước ngầm, nước thải và đất.
Phytoremediation là công nghệ hiệu quả và tiết kiệm chi phí, thường được áp dụng tại các khu vực ô nhiễm với nồng độ thấp Phương pháp này không yêu cầu thời gian xử lý cố định và có thể kéo dài, đồng thời cần có các biện pháp kiểm soát hợp lý Đây là giải pháp phù hợp cho các nước đang phát triển trong việc xử lý ô nhiễm môi trường.
Các công nghệ TV xử lý môi trường:
- Phytodegradation: phân giải vùng rễ.
2.3.1 Ưu điểm của công nghệ TV xử lý môi trường
- Làm giảm tác động môi trường và góp phần vào việc cải thiện cảnh quan.
- Cung cấp môi trường sống cho động vật hoang dã.
- Giảm phán tán bụi và các chất ô nhiễm bởi gió.
- Thu hoạch cây hay các bộ phận cây rất dễ dàng thực hiện.
- Sinh khối thu hoạch có giá trị kinh tế.
- Quá trình TV dễ dàng kiểm soát hơn so với vi sinh vật.
2.3.2 Hạn chế của công nghệ TV xử lý môi trường
- Nồng độ kim loại trong đất có thể gây độc và chết cây.
- Xử lý chậm hơn so với các kỹ thuật hóa lý truyền thống.
- Ô nhiễm có thể lây lan qua các chuỗi thức ăn nếu cây thu hoạch làm thức ăn cho động vật.
- Cây có khả năng xử lý môi trường cao nhưng có thể không thích nghi với điều kiện khí hậu và môi trường tại các địa điểm bị ô nhiễm.
- Khu vực được khử nhiễm phải đủ lớn để cho phép áp dụng kỹ thuật canh tác.
Cơ chế hấp thụ chì trong đất của TV
Sự hấp thụ chì của cây trồng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm hàm lượng chì trong đất, loại cây và tình trạng phát triển của cây Chỉ một tỷ lệ nhỏ chì có trong đất có khả năng được cây hấp thụ.
Chì là một kim loại có khả năng tích lũy trong cây, và mối quan hệ giữa lượng chì tích lũy và nồng độ chì trong cơ chất thể hiện một đường cong Theo nghiên cứu của Charmberlain (1992), sự hấp thụ chì trong cây tăng chậm khi nồng độ chì trong môi trường tăng lên.
Trong đó: s là nồng độ cơ chất Đặc tính của đất ảnh hưởng đến sự hấp thụ Pb bởi TV: pH, cơ lý đất
Sự hấp thụ chì ở cây trồng phụ thuộc vào trạng thái sinh trưởng của chúng; khi cây phát triển mạnh, khả năng hấp thụ chì cũng gia tăng.
Hình 2.1 Cơ chế hấp thụ kim loại nặng của TV
Các nghiên cứu về ô nhiễm kim loại chì trong đất và sử dụng
và sử dụng TV để xử lý ô nhiễm kim loại chì
2.5.1 Các nghiên cứu ngoài nước:
Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra sự ô nhiễm kim loại nặng (KLN) trong đất, với nhiều báo cáo khoa học khẳng định hiệu quả của việc sử dụng thực vật (TV) để xử lý loại ô nhiễm này Các nghiên cứu đã thống kê hơn 400 loài cây có khả năng tích lũy KLN, mang lại những thành tựu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong việc cải thiện chất lượng đất.
2.5.1.1 Nghiên cứu về sự ô nhiễm kim loại chì
Nghiên cứu về việc tích lũy và cố định chì trong đất đã có những nghiên cứu:
Theo nghiên cứu của Zimdahl và Skogerboe (1994), tỉ lệ hữu cơ trong đất đóng vai trò quan trọng trong việc cố định chì ở lớp đất mặt, khi chì được bổ sung từ các nguồn ô nhiễm.
- Điều tra của Scohart (1992) ở gần nhà máy luyện kẽm Belgian còn cho thấy sự cố định chì không phụ thuộc vào loại đất.
Korte (1994) đã tiến hành ngâm chiết 11 loại đất với chì và các nguyên tố vi lượng khác, phát hiện rằng chì được cố định trong tất cả các loại đất trừ lớp ultisol có cấu trúc cát mùn và khả năng trao đổi cation (CEC) rất thấp, chỉ đạt 2 meq/100g.
Nghiên cứu về đặc tính của chì và hàm lượng chì tích lũy trong đất:
- Davies (1995) đã chỉ ra rằng: hàm lượng chì trong đất không ô nhiễm khoảng
40 àg/g và trong dd là 0,2 10 -6 M.
- Shaw và cộng sự (1994) nghiên cứu mẫu đất ô nhiễm ở Derbyshire (Anh) và đưa ra nồng độ chì trong dd đất khoảng 2.10 -3 M tới 1,5.10 -2 M.
Gregson và Alloway (1995) đã áp dụng phương pháp chiết ly dung dịch đất bằng ly tâm và phân tích bằng sắc ký với sephadex gels Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi hàm lượng chì trong đất tăng lên từ 100 đến 1000 lần so với mức bình thường (40 àg/g), nồng độ chì trong dung dịch đất đạt khoảng 10 -6 M đến 10 -4 M, cao hơn từ 1000 đến 100000 lần so với nồng độ chì trong đất bình thường.
Nghiên cứu về sự ô nhiễm chì từ khai mỏ và luyện quặng chì:
Nghiên cứu của Alloway và Davies (1995) về ô nhiễm chì ở đất tại Wales cho thấy rằng đất phù sa dọc sông Ystwyth, khu vực Aberystwyth, có mức độ chì từ 90 đến 2900 àgPb/g, đặc biệt ở những vùng không bị ảnh hưởng bởi hoạt động khai mỏ.
- Colbourn và Thornton (1995) tìm thấy nồng độ chì cao trong đất nông nghiệp ở miền Nam Peak Distric của Derbyshire nằm trong vòng 100m của một nhà máy luyện kim cũ
2.5.1.2 Nghiên cứu về việc dùng TV để xử lý ô nhiễm chì
Nghiên cứu của Charmberlain (1992) về cánh đồng khoai tây và củ cải đã chỉ ra mối liên hệ giữa nồng độ chì (CF) và tỷ số chì trong cây trồng cũng như trong đất.
CF = Pb trong cây / Pb trong đất (Đơn vị tớnh: àg/g khối lượng khụ)
- Lagerwerff (1989) trồng cỏ linh lăng và bắp trên đất được thêm chì ở dạng PbCl2 để tăng pH đất từ 5,2 lên 7,2 và hiệu quả là hàm lượng Pb giảm 9% tới 21%.
Koeoppe (1993) đã chỉ ra rằng trong điều kiện cây phát triển mạnh, chì được hấp thụ mạnh mẽ và một phần kết tủa trên thành tế bào rễ dưới dạng không tan, không kết tinh, tương tự như phosphate chì ở cây bắp Hơn nữa, có sự vận chuyển chì lên chồi cây, mặc dù lượng này khá nhỏ, chỉ chiếm khoảng 3,5 đến 22,7% tổng lượng chì hấp thụ sau 7 ngày.
2.5.2 Các nghiên cứu trong nước Ở Việt Nam, việc sử dụng TV để xử lý KLN chỉ mới phát triển trong 10 năm trở lại đây Tuy nhiên, các nhà khoa học của Việt Nam cũng đã có được những nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Diệp Thị Mỹ Hạnh và E Garnier Zarli (2007) đã tiến hành nghiên cứu về việc sử dụng cây Lantana camara cùng với một số loài thực vật khác nhằm khảo sát khả năng hấp thụ kim loại nặng.
Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, trong số các loài thực vật (TV) mọc xung quanh nhà máy sản xuất pin ắc quy, chỉ có hai loài có khả năng tích lũy hàm lượng chì (Pb) cao trong cơ thể cây.
Heterostrema villosum có nồng độ chì (Pb) lên tới 1990 mg/kg, trong khi Lantana camara L thuộc họ Verbenaceae có nồng độ Pb là 650 mg/kg Mặc dù khả năng hấp thụ Pb của Lantana camara thấp hơn so với Heterostrema villosum, nhưng loài này lại phát triển sinh khối nhanh hơn.
E Garnier Zarli đã tiến hành bổ sung chì theo nồng độ 1.10 3 ppm, 2.10 3 ppm, 4.10 3 ppm, 10.10 3 ppm, 20.10 3 ppm và dùng Lantana camara để xử lý Kết quả cho thấy: Hàm lượng Pb được hấp thụ nhiều nhất ở rễ, kế đến là cành và sau đó là lá Khả năng hấp thụ Pb tính trên trọng lượng khô đạt trên 1%.
Nghiên cứu của Đồng Thị Minh Hậu, Hoàng Thị Thanh Thủy và Đào Phú Quốc (2008) đã xác định một số loài thực vật có khả năng hấp thụ kim loại nặng trong bùn nạo vét kênh Tân Hóa – Lò Gốm Kết quả cho thấy sau 3 tuần trồng, cây bắp và cỏ voi đạt tỷ lệ sống 100%, trong khi cây cỏ nến, cây sậy và cây so đũa chỉ đạt lần lượt 66,7% và 34,6% Sau 12 tuần, cây bắp và cỏ voi phát triển bình thường trong môi trường bùn ô nhiễm kim loại nặng.
Nghiên cứu của Võ Văn Minh (2010) về việc sử dụng cỏ Vetiver để xử lý ô nhiễm đồng trong đất tại huyện Hiệp Đức, tỉnh Quảng Nam cho thấy hiệu quả xử lý đồng giảm khi nồng độ đồng trong đất tăng Hiệu quả cao nhất được ghi nhận ở đất có thành phần cơ giới nhẹ, với mức xử lý dao động từ 0,59% đến 0,82%.
Đặc điểm của cây thơm ổi và cỏ vetiver
- Tên khoa học: Lantana camara, thuộc họ Cỏ roi ngựa (Verbenaceae).
- Tên thường gọi: Cây trâm ổi, cây thơm ổi, cây bông ổi, cây ngũ sắc,
Cây có nguồn gốc từ các nước Trung Mỹ và đã được phân bố rộng rãi ở các vùng nhiệt đới Tại Việt Nam, cây này thường được trồng làm cảnh hoặc mọc dại.
Cây thơm ổi là một loài cây nhỏ với nhiều cành ngang, có lông và gai ngắn hướng xuống Lá cây có hình bầu dục, nhọn, với bề mặt xù xì và mép lá có răng cưa Mặt trên của lá có lông ngắn cứng, trong khi mặt dưới có lông mềm hơn, và phiến lá dài khoảng 3 cm.
Cây có lá dài 9 cm và rộng từ 3-6 cm, với cuống lá ngắn và có dìa ở phía trên Hoa không cuống, xuất hiện với nhiều màu sắc như trắng, vàng, vàng cam, tím và đỏ, thường mọc thành chùm hình cầu Hoa có lá bắc hình mũi giáo, đài hoa hình chuông với hai môi, và tràng hoa hình ống có bốn thùy không đều Quả của cây có hình cầu, màu đỏ, nằm trong lá đài và chứa hai hạch cứng, xù xì.
- Tên khoa học: Chrysopogon zizanioides, thuộc họ Hòa thảo (Poaceae).
- Tên thường gọi: Cỏ hương lau, cỏ hương bài, cỏ Vetiver.
- Phân bố: Cây có nguồn gốc từ Ấn Độ Hiện nay, cỏ Vetiver được gieo trồng rộng khắp trong khu vực nhiệt đới
Cỏ Vetiver là loại cây có thể cao tới 1,5 m và phát triển thành các bụi cây rộng lớn Thân cây cao với lá dài, mỏng và cứng, trong khi hoa của nó có màu tía ánh nâu.
Cỏ hương bài có hệ thống rễ thẳng và sâu từ 2–4 m, khác biệt với nhiều loài cỏ khác có rễ trải rộng Loài cỏ này có quan hệ gần gũi với các loại cỏ thơm như sả Cỏ Vetiver dễ trồng, chịu hạn tốt, ít sâu bệnh, có khả năng thấm và giữ nước, và có thể phát triển ở mọi loại đất, không phụ thuộc vào độ màu mỡ Cỏ được nhân giống bằng cụm rễ và cành giâm, thường mọc thành bụi hoặc khóm lớn.
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Địa điểm nghiên cứu
- Vị trí đặt mô hình: 144/2 Đường Lê Trọng Tấn, phường Tây Thạnh, quận Tân Phú, TP Hồ Chí Minh.
- Nơi phân tích: Trung tâm thí nghiệm thực hành Gò Mây và Tân Kỳ Tân Quý,trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.Hồ Chí Minh.
Nguyên - vật liệu nghiên cứu
- Đất sạch pha trộn chì tạo môi trường ô nhiễm nhân tạo với các nồng độ: 1.10 3 ppm, 2.10 3 ppm, 4.10 3 ppm.
- Nguồn gốc đất: mua đất sạch miền Tây tại đường Dương Đức Hiền, quận TânPhú, thành phố Hồ Chí Minh
Hình 3.1 Đất sạch thí nghiệm.
- Số lượng: 1 cây trên 1 chậu thí nghiệm.
- Nguồn gốc: Cây sử dụng là loại cây cảnh, mua ở đường Bình Long, quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh.
Hình 3.2 Cây thơm ổi dùng thí nghiệm
- Số lượng: 1 bụi trên 1 chậu thí nghiệm.
- Nguồn gốc: Cỏ vetiver được sử dụng mua ở phường Lái Thiêu, thị xã Thuận
Hình 3 3 Cỏ vetiver dùng thí nghiệm
3.2.2 Dụng cụ và thiết bị:
- Chậu thí nghiệm - Máy quang phổ trắc quang
- Máy đo pH - Cốc thủy tinh.
- Cân 4 số - Bình tam giác.
- Tủ hút - Bình định mức.
Phương pháp
Bảng 3.1.Chú thích sơ đồ nghiên cứu
Kí hiệu Nồng độ Pb trong thơm ổi (ppm)
Kí hiệu Nồng độ Pb trong cỏ Vetiver (ppm)
Phối trộn đất sạch với chì dạng bột theo các nồng độ: 0 ppm, 1.10 3 ppm, 2 10 3 ppm, 4 10 3 ppm
- Bố trí đất đã phối trộn vào chậu thí nghiệm với 3 lần lặp lại cho mỗi nồng độ.
- Phân tích nồng độ chì ban đầu trong đất đã phối trộn.
- Phân tích nồng độ chì ban đầu trong cây thí nghiệm.
Cây thơm ổi Đất sạch
Phân tích chì ban đầu
Chăm sóc và theo dõi sự phát triển của cây
Phân tích mẫu sau 60 ngày và cuối thí nghiệm
- Trồng cây thí nghiệm vào các môi trường đất đã được phối trộn.
+ TN1: 0 ppm Pb (cây đối chứng).
Hình 3.4 Cây thí nghiệm mô hình V0 và L0
Hình 3.5 Cây thí nghiệm mô hình L1.1 và L1.2
Hình 3 6 Cây thí nghiệm mô hình V2.1, V2.2, V2.3 – L2.1, L2.2,
Hình 3 7 Cây thí nghiệm mô hình V4.1, V4.2, V4.3 – L4.1, L4.2,
Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã quan sát sự sinh trưởng và phát triển của cây thơm ổi và cỏ vetiver Cuối thí nghiệm, chúng tôi tiến hành lấy mẫu để phân tích hàm lượng chì (Pb) trong sinh khối của cây, bao gồm các bộ phận như thân, lá và rễ.
- Phân tích mẫu đất sau 60 ngày và 90 ngày để xác định hiệu quả xử lý
3.3.3 Quy trình xử lý mẫu
- Thu mẫu đất: Dựa theo TCVN 7538-2:2005 – Tiêu chuẩn về
Chất lượng đất – Lấy mẫu – Phần 2: Kỹ thuật lấy mẫu, thu mẫu đất đại diện cho các mô hình, dùng ống nhựa có thể tích 100 cm 3 để thu mẫu.
Mẫu đất thu được cần được phơi khô tự nhiên, tránh sử dụng phương pháp sấy khô để bảo toàn lượng chì có trong đất, do nhiệt phân có thể làm thất thoát chất này.
- Xử lý cơ học mẫu đất: Rây và nghiền mẫu đất.
- Bảo quản: Bảo quản mẫu đất trong đĩa petri
Hình 3.10 Bảo quản mẫu đất trong đĩa petri
Xử lý mẫu sinh khối
- Thu mẫu sinh khối: Nhổ cây và rửa cho sạch đất khi còn tươi, hong khô
- Xử lý cơ học mẫu sinh khối: Phân loại ra từng loại lá, thân và rễ Cắt nhỏ từng loại
Hình 3.11 Xử lý cơ học mẫu sinh khối
- Mẫu sau khi được cắt nhỏ, cho vào đĩa petri và đem đi sấy cho đến khi khô hoàn toàn.
Hình 3.12 Mẫu sinh khối sau khi sấy khô
3.3.4 Phân tích các chỉ tiêu
- Nguyên tắc: sử dụng dd KCl 1N để xác định pH của đất.
Cân 10,0g đất khô cho vào cốc có dung tích 100 ml.
Thêm 25 ml dd KCl 1N khuấy 1 phút
Để yên cho dd lắng đến khi trong.
Đo độ pH của dịch rút bằng pH mét điện cực thủy tinh
Đọc trị số pH trên pH mét sau khi kim điện kế ổn định từ 30 giây đến 1 phút.
Tổng lượng chất rắn hòa tan có mối liên hệ trực tiếp với độ dẫn điện của dung dịch; khi lượng chất rắn tăng, độ dẫn điện cũng tăng theo Các muối hòa tan trong nước phân ly thành các ion mang điện tích dương và âm, từ đó tạo ra khả năng dẫn điện cho dung dịch.
Theo công thức thực nghiệm: EC = TDS x 0.5
Lấy 3g mẫu cho vào cốc thuỷ
Cho 50ml KCl vào mẫu.
Nhúng điện cực của máy đo TDS vào mẫu đã chuẩn bị sẵn Khi các thông số trên máy đo ổn định, ghi lại kết quả đo Các giá trị này thể hiện hàm lượng chất hòa tan (TDS) trong mẫu, được tính bằng mg/l hoặc g/l.
Theo tài liệu "Thí nghiệm Phân tích định lượng" của Nguyễn Thị Thu Vân (2010), có nhiều phương pháp để xác định nồng độ chì trong đất và sinh khối.
Phương pháp 1: Chuẩn độ dd Pb 2+ bằng EDTA (chuẩn độ trực tiếp)
Để tiến hành thí nghiệm, lấy 0 ml dung dịch mẫu vào Erlen và thêm một ít nước cất Tiếp theo, cho vài giọt chỉ thị bromocresol lục và từ từ thêm NH4OH cho đến khi dung dịch chuyển từ màu vàng sang xanh lục, sau đó thêm 2 ml dung dịch đệm pH 5 và đun nóng ở 60 độ C Tiếp tục thêm 2 ml dung dịch đệm pH 5 và vài giọt chỉ thị xylenol da cam Trong quá trình chuẩn độ, cần thực hiện chậm rãi khi gần đạt điểm cuối và chờ 2-3 phút trước khi ghi nhận thể tích EDTA đã sử dụng Màu sắc của dung dịch sẽ chuyển từ tím sang vàng chanh tại điểm cuối.
Hình 3.13 Chuẩn độ dd chì bằng EDTA
Phương pháp 2: Định lượng ion Pb 2+ trong dd theo phương pháp quang phổ hấp thụ thấy được
Xác định chì có trong đất:
Phá mẫu bằng phương pháp chiết cường thủy ( 21ml HCl và 7ml HNO3).
Cân 3g mẫu đất và cho vào bình tam giác chịu nhiệt Tiếp theo, thêm hỗn hợp nước cường thủy vào bình và đặt một phễu thủy tinh lên miệng bình Cuối cùng, đun mẫu trong 2 giờ để hoàn thành quá trình.
Phương pháp phân tích: sử dụng phương pháp quan trắc UV – VIS với phức dithizone.
Sau khi hoàn thành việc phá cường thủy, hãy hút mẫu vào phễu chiết và thêm 75ml hỗn hợp EDTA Tiếp theo, cho vào phễu 7,5ml dung dịch dithizone và 17,5ml chloroform Lắc đều dung dịch trong phễu, sau đó xả khí và để yên cho các pha tách biệt.
Chiết dung dịch sau đó định mức 50ml bằng clorofom Mang mẫu đã định mức đo độ hấp thu ở bước sóng λQ0nm.
Xác định chì có trong sinh khối:
Phá mẫu bằng phương pháp chiết cường thủy (10ml HNO3 và 3ml HCl)
Cho sinh khối vào bình tam giác chịu nhiệt, sau đó cho vào bình nước cường thủy Đun mẫu trong 2h.
Phương pháp phân tích: sử dụng phương pháp quan trắc UV – VIS với phức dithizone.
Sau khi phá cường thủy, hút mẫu vào phễu chiết và thêm 75ml hỗn hợp EDTA Tiếp theo, cho vào phễu 7,5ml dung dịch dithizone và 17,5ml clorofom, lắc đều để hòa tan Sau đó, xả khí trong phễu và để yên cho các pha tách ra Cuối cùng, chiết dung dịch và định mức 50ml bằng clorofom, sau đó đo độ hấp thu tại bước sóng λQ0nm.
Hình 3.14 Mẫu dd để đo độ hấp thụ
- Từ kết quả đo độ hấp thụ A, xác định hàm lượng chì bằng công thức:
C Pb: Nồng độ chì cần phân tích V: thể tích sau khi phá mẫu, (ml)
A: độ hấp thu a V x : dung dịch mẫu đem đi tạo phức, (ml)
V đo : dung dịch mẫu đem đi đo quang, (ml) a: khối lượng mẫu rắn phá cường thủy,
Bố trí thí nghiệm
Bố trí 16 chậu thí nghiệm tương ứng với 3 nồng độ chì được bổ sung khác nhau trong đất thí nghiệm và 1 chậu đối chứng.
Bảng 3.1 Bảng bố trí thí nghiệm
NỒNG ĐỘ CHÌ (Pb) CÓ TRONG ĐẤT
Để bắt đầu quá trình xử lý, sử dụng cây thơm ổi từ 4-6 tuần tuổi và cỏ Vetiver từ 2-3 tháng tuổi Đảm bảo rằng cây thí nghiệm đã đủ điều kiện phát triển trong môi trường mới Trong suốt quá trình thí nghiệm, tưới mỗi cây 100ml nước mỗi ngày để ngăn ngừa hiện tượng rửa trôi chì (Pb).
Hình 3.15 Mô hình bố trí thí nghiệm
