1.3. Các phương pháp xử lý Asen
1.3.6. Tổng quan về Biện pháp sử dụng thực vật xử lý ô nhiễm kim loại nặng
1.3.6.1. Khái niệm chung
Biện pháp xử lý ô nhiễm bằng thực vâ ̣t (phytoremediation) là biê ̣n pháp sử du ̣ng thực vâ ̣t để tách triết, cô lập hoặc khử đô ̣c các chất ô nhiễm thông qua các quá trình hóa, lý, sinh ho ̣c (Cunningham và Ow,1996; Saxena và cô ̣ng sự, 1999; Wenzel và cộng sự,1999). Biện pháp này được đánh giá là mô ̣t biê ̣n pháp xử lý ô nhiễm hiệu quả thân thiện với môi trường và chi phí thấp.
30
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Thực vật có những phản ứng khác nhau khi có sự góp mă ̣t của các ion kim loại trong nước. Hầu hết các loa ̣i thực vật rất nha ̣y cảm với các ion kim loại. Tuy nhiên không chỉ có mô ̣t số loài thực vâ ̣t có khả năng sống đươ ̣c trong môi trường bị ô nhiễm bởi các kim loa ̣i đô ̣c ha ̣i và còn có khả năng hấp thụ và tích lũy các kim loa ̣i này trong các bộ phâ ̣n của chúng.
Trong thực tế công nghê ̣ xử lý ô nhiễm bằng thực vâ ̣t phu ̣ thuô ̣c vào nhiều yếu tố như:
Dễ trồ ng có khả năng vâ ̣n chuyển các chất ô nhiễm từ nước lên cây nhanh. Điều này bị ảnh hưởng bởi các mối quan hê ̣ qua la ̣i của thực vâ ̣t với nước, các chất ô nhiễm, hệ vi sinh vâ ̣t đất.
Theo Chaney và cộng sự 1997, để đa ̣t đươ ̣c hiê ̣u quả cao trong xử lý ô nhiễm các loài thực vâ ̣t cần có những đă ̣c điểm sau:
- Có khả năng chố ng chịu với hàm lượng kim loa ̣i nă ̣ng cao.
- Có khả năng hấp thu nhanh các kim loa ̣i từ môi trường.
- Có khả năng tích lũy kim loa ̣i nă ̣ng cao kể cả khi hàm lượng ion kim loại này trong môi trường thấp.
- Có khả năng vận chuyển kim loại lên thân và lá.
- Có khả năng chịu được điều kiện môi trường dinh dưỡng kém.
- Có khả năng sinh trưởng nhanh và cho sinh khối lớn.[3]
1.3.6.2. Công nghệ xử lý ô nhiễm nước bằng thực vật
Sử dụng thực vật để xử lý nước là phương pháp đang được nhắc đến nhiều thời gian gần đây. Về cơ bản nó khá hiệu quả và điều quan trọng hơn cả là nó rất thân thiện với môi trường.
Trong toàn bộ quá trình thực hiện xử lý nước thải, thảm thực vật không có bất cứ một ảnh hưởng tiêu cực nào đến môi trường và hệ sinh thái xung quanh.
31
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Có rất nhiều loại thảm thực vật khác nhau, tùy tính chất nguồn nước thải mà người ta chọn các loại thực vật để làm thảm khác nhau.
Sau đây là một số loại thảm thực vật phổ biến, dễ làm nhất.
Hình 1.6: Sử dụng thảm thực vật trong xử lý nước + Bèo tây
Với người dân Việt Nam, đặc biệt là những người sống ở khu vực nông thôn thì cây bèo tây không còn xa lạ gì. Vai trò của bèo tây trong xử lý nguồn nước ô nhiễm là: hấp thụ kim loại nặng, các chất bẩn khác trong nước sẽ được đồng hóa, phân giải. Thông thường chỉ cần thả thảm thực vật bèo tây trong vòng 24 giờ là đã thấy ngay được kết quả.
Nếu nuôi bèo tây trong thời gian nhất định, kẽm và Cyanua cũng sẽ được xử lý rất tốt: Độ đục của nước có thể giảm đến 97,79% khi được xử lý với lục bình, COD giảm đến 66,10%, Nitơ giảm 64,36%, phosphat giảm 42,54%.[18]
+ Tảo
Tảo thuộc dạng đơn bào, kích thước của tảo thậm chí còn nhỏ hơn cả một số loại vi khuẩn. Nó cũng tồn tại ở dạng đa bào (điển hình là rong biển).
32
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Thường thì thảm thực vật tảo có khả năng hấp thụ các chất hữu cơ có hại (làm chất dinh dưỡng nuôi sống cơ thể) nên nó hay được nhìn thấy trong các nguồn nước thải. Lấy hợp chất hữu cơ làm nguồn sống nhưng bản thân nó lại là một loại sinh vật giàu protein và dinh dưỡng cao.
Theo các nhà khoa học, nếu biết kết hợp chức năng xử lý hợp chất hữu cơ và nuôi tảo để sử dụng như một thực phẩm giàu dinh dưỡng thì sẽ mang lại hiệu quả kinh tế rất cao.
Ngay ở những điều kiện sống khắc nghiệt nhất, điển hình là nồng độ ô nhiễm quá cao, quá đậm đặc và phức tạp thì thảm thực vật tảo vẫn có thể tồn tại và phát triển.
Khi dùng tảo cho mục đích lọc nguồn nước ô nhiễm, nó cho hiệu quả lọc như sau: hàm lượng N, P vô cơ tồn tại trong nước được xử lý hiệu quả từ 18% đến 98%.[18]
+ Cây rau dừa nước
Người ta cũng gọi rau dừa nước là rau dừa trâu, tùy từng nơi khác nhau.
Khi thả thảm thực vật rau dừa nước vào nguồn nước thải ô nhiễm (không cần phân tích nguồn chất gây ô nhiễm), nó có khả năng hấp thụ rất tốt các hợp chất hữu cơ.
Sau một thời gian nghiên cứu, các nhà khoa học đã có thông số cụ thể về các chất thải được xử lý như sau:
- NO3 bị loại bỏ đến 99.29%
- NH4+bị loại bỏ đến 94.40%
- DO bị loại bỏ đến 78.89%
- PO43 bị loại bỏ đến 89.36%
- COD bị loại bỏ đến COD - SS bị loại bỏ đến 77.94%
- TS bị loại bỏ đến 61.36%
- BOD5 bị loại bỏ đến 68.44% %.[18]
33
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
1.3.6.3. Cơ chế sinh học xử lý KLN trong nước bằng thực vật
Rễ cây chiếm khoảng 20 – 50% sinh khối của thực vâ ̣t, có vai trò hấp thụ các nguyên tố từ nước và vâ ̣n chuyển tích lũy ở rễ và cả phần trên mă ̣t nước, cây có thể hấp thụ được các kim loại nă ̣ng trong nước cần sự di đô ̣ng củ a kim loại đối với nước.
Rễ có khả năng làm giảm ion kim loa ̣i trong nước bằng màng đă ̣c biệt gắn vớ i chất khử kim loa ̣i, chất khử có thể làm thay đổi tính chất của kim loa ̣i.
Rễ thực vật có khả năng hòa tan kim loa ̣i nă ̣ng bằng cách axit hóa môi trường nước và đẩy ion kim loại ra khỏi phức. Mô ̣t cơ chế tương tự đã
đươ ̣c nghiên cứu qua sự di chuyển Fe trong một số loài thực vâ ̣t hai lá
mầ m thiếu Fe.
Rễ có khả năng kết hợp với vi sinh vật vùng xung quanh trong nước làm tăng khả năng hấp thụ kim loa ̣i nă ̣ng trong nước, tuy nhiên ý nghĩa của hê ̣ vi sinh vật trong xử lý ô nhiễm bằng thực vâ ̣t còn nhiều điều chưa sáng tỏ. Sự
hấp thụ các chất như Fe, Mn, Cd, Zn, của thực vâ ̣t thuâ ̣n lơ ̣i hơn nhờ hê ̣ vi sinh vật vùng rễ.
Kim loại nặng sau khi được hút từ rễ sẽ được vâ ̣n chuyển lên thân. Hầu hết các kim loa ̣i đô ̣c hại với môi trường là không hòa tan và khó di chuyển một cách tự do trong hệ thống ma ̣ch của thực vâ ̣t. Rất nhiều kim loa ̣i nă ̣ng tồn tại ở dạng sunfat, cacbonat hoặc photphat kết tủ a. Hiê ̣n nay có ít những nghiên cứ u về sự vận chuyển kim loại nă ̣ng trong rễ và sự vâ ̣n chuyển tiếp theo lên thân và lá sau khi chúng đi vào thực vâ ̣t.[3]
34
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
CHƯƠNG 2