Cây phát tài (Dracaena sanderiana) được trồng trong các hệ thống thủy canh trong một nhà kính với 4 mức độ pH (3,5; 4,0; 4,5; và 5,0) và 5 nồng độ chì (Pb(NO3)2) (0, 1000, 2000, 3000, 4000ppm). Mục đích của nghiên cứu nhằm mục đích khảo sát khả năng hấp thu chì, ứng dụng xử lý ô nhiễm chì. Kết quả cho thấy rằng, pH và nồng độ chì có ảnh hưởng đến khả năng hấp thu chì của cây phát tài. Cây sinh trưởng, phát triển và hấp thu chì tốt nhất ở mức pH là 4,5. Ở nồng độ chì càng cao thì khả năng tích lũy chì của cây càng lớn. Khả năng tích lũy chì trong rễ lớn hơn thân và lá rất nhiều. Hàm lượng chì tích lũy trong cây chiếm khoảng 2,58 đến 4,24%. Cây phát tài có tiềm năng tích lũy sinh học và có khả năng xử lý chì.
GIỚI THIỆU
Hiện nay, có nhiều phương pháp đã được sử dụng để làm sạch môi trường có chì như phương pháp hóa học, thu gom và chôn lấp, rửa đất, nhưng hầu hết các phương pháp này rất tốn kém và khó đạt được kết quả tối ưu (Aboulroos và cộng sự, 2006). Gần đây, nhờ những hiểu biết về cơ chế hấp thụ, chuyển hóa, chống chịu và loại bỏ các chất ô nhiễm của một số loài thực vật, mọi người bắt đầu chú ý đến phương pháp sử dụng thực vật (phytoremediation) để xử lý môi trường (Anna Ma#achowska Jutsz và Anna Gnida, 2015). Đây được xem là giải pháp để cải thiện môi trường thân thiện, đơn giản, dễ triển khai và hiệu quả về kinh tế. Nhiều thực vật đã được phát hiện có khả năng hấp thu và tích lũy một lượng lớn chì trong cơ thể như mù tạt Ấn độ (Brassica juncea), cỏ chân vịt (Lemna minor), dương xĩ (Pteris vittata L.), trâm ổi (Lantana camara L.), lục bình (Eichhornia crassipes) (McCutcheon và Schnoor, 2003). Khả năng hấp thu chì từ môi trường và tích lũy trong các cơ quan của cây sẽ quyết định mức độ thành công của phương pháp này. Tuy nhiên có nhiều yếu tố làm ảnh hưởng đến khả năng hấp thu và tích lũy chì ở thực vật như pH, nồng độ kim loại, hoạt tính của kim loại, thành phần đất (Ilya Raskin, 2000), cho nên việc tìm ra điều kiện thích hợp cho sự hấp thu và tích lũy chì của thực vật là cần thiết. Vì vậy nghiên cứu đã được thực hiện.
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Chuẩn bị cây thí nghiệm: Các cây phát tài (Dracaena sanderiana) 12 tháng tuổi được thu thập từ một vườn giống không nhiễm chì, được cắt thành đoạn khoảng 50cm, trồng trong nước cất cho đến khi rễ dài khoảng 15cm. Các cây phát tài được sử dụng trong nghiên cứu này là những cây có số lượng lá, chiều dài cây, chiều dài rễ và tình trạng khỏe mạnh tương đồng nhau. 9 cây được khảo sát trong hệ thống thủy canh có thể tích 15 lít tương ứng 1 nghiệm thức.
- Chuẩn bị dung dịch chì thí nghiệm: Tất cả các công việc thí nghiệm đều được thực hiện với nước khử ion và tất cả các hóa chất thí nghiệm đều thuộc loại hóa chất tinh khiết dùng trong phân tích. Dung dịch chì stock được chuẩn bị từ Pb(NO3)2 và sau đó được pha loãng đến nồng độ chì cần thí nghiệm.
- Thí nghiệm: Nghiên cứu gồm 2 thí nghiệm:
Thí nghiệm 1: khảo sát ảnh hưởng của pH được tiến hành ở nồng độ chì 100ppm gồm 4 nghiệm thức tương ứng với các giá trị pH 3,5; 4; 4,5; 5. Sử dụng NaOH, HCl 1M để điều chỉnh pH. Thí nghiệm được theo dõi ở các thời gian 10, 30 và 60 ngày.
Thí nghiệm 2: khảo sát ảnh hưởng của các nồng độ chì được thực hiện ở mức pH tối ưu của thí nghiệm 1 với các nồng độ chì 0ppm; 1000ppm; 2000ppm và 3000ppm (nồng độ chì tính trên Pb). Thí nghiệm được theo dõi ở các thời gian 10 và 30 ngày. Mỗi nghiệm thức của thí nghiệm lặp lại 3 lần và trồng 9 cây phát tài.
Thu mẫu và phân tích: Chiều cao cây, chiều dài rễ được đo bằng thước chia vạch đến cm. Diện tích lá được đo theo phương pháp cân nhanh của Vũ Văn Vụ (2004). Mẫu thực vật sau khi thu được tách riêng các phần rễ, thân, lá rồi cắt nhỏ và sấy ở nhiệt độ 70oC cho đến khi khối lượng không đổi. 1g mẫu sấy khô và mẫu nước được tiến hành xử lý mẫu theo phương pháp vô vơ hóa ướt (Perkin-Elmer,1996). Nồng độ chì tổng được đo bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS (AA-7000, Shimadzu, France) với các dung dịch chì chuẩn (0,5, 1, 2, 5, 8 and 10 ppm).
Phân tích số liệu: Số liệu được xử lý thống kê bằng phần mềm Statgraphics centurion XVI. Các giá trị được tính là giá trị trung bình của 3 lần lặp lại.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Ảnh hưởng của pH đến phát triển chiều cao cây phát tài khi xử lý ở nồng độ Pb 100ppm
Ở nồng độ chì 100ppm, khi thay đổi pH ở các giá trị 3,5; 4; 4,5; 5 không làm ức chế sự phát triển chiều cao của cây. Cây tăng trưởng theo thời gian ở các giá trị pH thí nghiệm ngay cả ở pH rất thấp là 3,5 trong điều kiện stress chì (100ppm). Tuy nhiên, ở pH thấp 3,5 và 4,0, sự tăng trưởng chiều cao cây chậm hơn ở mức pH 4,5 và 5,0. Thời gian tiếp xúc với chì càng lâu ở nghiệm thức pH 3,5 và 4,0, thì tốc độ tăng trưởng chiều cao cây càng chậm. Điều này cho thấy, pH có ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của cây phát tài khi tiếp xúc với chì.
Rất ít thực vật có thể sống được trong điều kiện pH thấp và nhiễm độc chì. Nhưng với kết quả của nghiên cứu này cũng đã cho thấy cây phát tài có khả năng chịu đựng rất đặc biệt, không những có thể sống được trong điều kiện nhiễm độc chì mà còn phát triển được trong điều kiện pH rất thấp (3,5). Như vậy, việc ứng dụng cây phát tài để xử lý nhiễm độc chì trong môi trường có pH thấp rất có triển vọng.
Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng chì tích lũy trong lá, thân và rễ của cây phát tài khi xử lý ở nồng độ Pb 100ppm
Các mẫu cây phát tài trước thí nghiệm không phát hiện có sự hiện diện của chì trong lá, thân hoặc rễ. Cho nên tất cả các cây phát tài đem thí nghiệm có thể cũng không nhiễm chì (tất cả các cây đều được thu thập từ một vườn trồng). Nhưng sau 10 ngày thí nghiệm, các mẫu lá, thân và rễ cây phát tài ở các nghiệm thức đều có sự hiện diện của chì. Điều này cho thấy cây phát tài có khả năng hấp thu chì từ môi trường nước ở khoảng pH từ 3,5 đến 5 và đem tích lũy vào trong các cơ quan của cây.
Theo kết quả phân tích thống kê cho thấy, ở giá trị pH 4,5 hàm lượng Pb tích lũy trong lá, thân và rễ ở các thời gian theo dõi cao hơn so với ở các nghiệm thức có giá trị pH khác. Sau 60 ngày thí nghiệm, ở nghiệm thức pH=4,5 hàm lượng chì tích lũy trong rễ cao hơn so với pH=3,5 là 1,7 lần và pH 5,0 là 1,27 lần. Có thể giá trị pH 4,5 là giá trị thích hợp cho sự sinh trưởng và hấp thu chì của cây phát tài. Ilya Raskin (2000) đã cho biết pH có ảnh hưởng đến khả năng hấp thu kim loại của thực vật, và ở pH thấp thì cây hấp thu kim loại nhiều hơn (Ilya Raskin, 2000). Tuy nhiên ở kết quả nghiên cứu này, pH 3,5 và 4,0 đã ức chế sự tăng trưởng của cây nên có thể là lý do làm cho cây hấp thu chì ít hơn. pH 5,0 không làm ảnh hưởng bất lợi cho cây, nhưng ở nghiệm thức này, chì bị kết tủa nên có thể cũng đã hạn chế sự hấp thu chì ở cây.
So với hàm lượng chì tích lũy trong thân và lá thì hàm lượng chì tích lũy trong rễ ở các nghiệm thức cao hơn và chiếm chủ yếu (chiếm 93,5% ở nghiệm thức pH 4,5).
Ảnh hưởng của nồng độ chì đến một số chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của cây phát tài
Ở nghiệm thức đối chứng, cây phát tài không xử lý chì thì mức độ tăng trưởng về chiều cao cây, chiều dài rễ và diện tích lá tăng lên rõ rệt sau 30 ngày thí nghiệm. Khi xử lý chì ở nồng độ 1000ppm, 2000ppm, 3000ppm thì mức độ tăng trưởng của cây có nhưng không nhiều (giảm hơn so với đối chứng). Riêng đối với nghiệm thức xử lý chì 4000ppm thì cây không tăng trưởng mà còn có hiện tượng giảm sinh trưởng phát triển. Cụ thể ở nồng độ 4000ppm, chiều cao cây tăng không đáng kể (gần như không tăng, chỉ đạt 0,04 cm), chiều dài rễ giảm 0,29 cm và diện tích lá giảm 152,39 cm. Kết quả này cho thấy dấu hiệu gây độc của chì xuất hiện khi cây tiếp xúc với chì từ nồng độ 1000ppm. Nồng độ chì càng cao càng gây độc cho cây.
So với đối chứng thì mức độ tăng trưởng của cây phát tài ở các nghiệm thức xử lý chì 1000ppm, 2000ppm, 3000ppm và 4000ppm đều giảm. Khi xử lý chì ở nồng độ 1000ppm trở lên thì chiều cao cây giảm trên 82%, chiều dài rễ giảm trên 36% và diện tích lá giảm trên 98%. Đáng chú ý nhất là ở nồng độ 4000ppm, các chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển giảm đáng kể so với đối chứng và tỷ lệ giảm cao hơn nhiều so với các nghiệm thức khác. Như vậy, khi càng tăng nồng độ chì xử lý thì sự sinh trưởng và phát triển của phát tài càng giảm. Điều này cho thấy, độc tố chì có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây phát tài.
Ảnh hưởng của nồng độ chì đến hàm lượng chì tích lũy trong các bộ phận thân, lá và rễ của cây phát tài
Sau 10 ngày đã có sự tích lũy chì trong lá, thân, rễ ở cả bốn nồng độ Pb thí nghiệm, nồng độ chì có ảnh hưởng đến sự hấp thu chì của cây phát tài. Hàm lượng chì trong các bộ phận của cây biến động khác nhau ở các nồng độ khác nhau. nồng độ Pb càng cao thì sự tích lũy hàm lượng chì trong lá, thân, rễ càng lớn. Sau 30 ngày thí nghiệm, hàm lượng Pb trong lá, thân, rễ tăng tỷ lệ thuận với nồng độ Pb trong nước. Hàm lượng Pb tích lũy trong các bộ phận sau 30 ngày tăng rõ rệt hơn so với 10 ngày thí nghiệm.
Mặc dù, các nồng độ Pb thí nghiệm có ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng phát triển (ức chế chiều cao cây, chiều dài rễ, diện tích lá so với cây không xử lý) nhưng cây vẫn có khả năng hấp thu và tích lũy chì. Ở nồng độ xử lý 1000ppm trở lên, hàm lượng chì tích lũy trong rễ trên 25000 mg/kg (chiếm 2,5% trọng lượng sinh khối cây) sau 30 ngày tiếp xúc chì, điều này cho thấy hàm lượng tích lũy chì trong rễ khá cao. Đây có thể là nguyên nhân gây độc dẫn đến cây sinh trưởng, phát triển kém.
Hàm lượng Pb tích lũy trung bình trong thân, lá và rễ ở các nồng độ Pb khác nhau theo thời gian
.jpg)
Hàm lượng chì tích lũy trong cây phát tài ở các nồng độ xử lý trong khoảng 2,58 đến 4.24 %. So với tổng hàm lượng chì tích lũy trong cây thì hàm lượng chì tích lũy trong rễ chiếm tỷ lệ cao nhất và chủ yếu (hơn 98%) (cho thấy ở các nghiệm thức) (hình 3), hàm lượng chì tích lũy trong thân và lá không đáng kể, rất thấp so với rễ, chiếm khoảng 0,92 đến 1,68%. Điều này cho thấy cây phát tài có cơ chế vận chuyển Pb lên tích lũy trong thân và lá nhưng hàm lượng tích lũy không nhiều.
Theo ý kiến của Samiksha Singh và ctv (2015), các loài thực vật có đặc tính siêu tích lũy Pb (hyperaccumulation) là những loài không giữ kim loại nặng hấp thu được trong rễ mà chuyển chúng lên thân, lá. Baker, 1981 đã đưa ra một phương pháp để phân loại các loài thực vật siêu tích lũy kim loại là loài có tỉ lệ hàm lượng kim loại trong thân, lá : rễ phải lớn hơn 1. Như vậy ở cây phát tài của đề tài này chưa phải là cây siêu tích lũy do tỷ lệ Pb tích lũy trong thân, lá thấp hơn rất nhiều so với rễ mặc dù cây có thể sống được trong môi trường có nồng độ Pb khá cao 4000ppm.
KẾT LUẬN
Cây phát tài có thể sống trong môi trường nước vừa có pH thấp (3,5) và vừa nhiễm chì (100ppm). pH có ảnh hưởng đến sự hấp thu và hàm lượng chì tích lũy trong cây phát tài. Cây sinh trưởng và tích lũy chì tối ưu ở nồng độ chì 100ppm với giá trị pH 4,5. Nồng độ chì từ 1000 đến 4000ppm có tác động gây độc cho sự sinh trưởng của cây phát tài nhưng cây có thể sống trong môi trường nước nhiễm chì đến 4000ppm trong thời gian 30 ngày. Nồng độ chì ảnh hưởng đến khả năng tích lũy chì trong cây. Nồng độ chì khác nhau thì khả năng hấp thu chì cũng khác nhau. Nồng độ chì càng cao, khả năng hấp thu chì của cây phát tài càng lớn. Hàm lượng Pb tích lũy chủ yếu trong rễ và cao hơn trong thân và lá. Hàm lượng chì tích lũy trong cây chiếm 2,58 đến 4,24%. Cây phát tài có tiềm năng tích lũy sinh học chì và xử lý chì, có thể ứng dụng trong xử lý ô nhiễm chì.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Aboulroos SA, Helal MID, Kamel MM. (2006). Remediation of Pb and Cd polluted soils using in situ immobilization and phytoextraction techniques. Soil Sediment Contam. 15: 199-215.
[2] Anna Ma#achowska Jutsz và Anna Gnida, 2015. Mechanisms of stress avoidance and tolerance by plants used in phytoremediation of heavy metals. Environmental Protection Vol. 41 no. 4: 104–114.
[3] Baker. (1981). Accumulators and excluders-strategies in the response of plants to heavy metals. J. Plant Nutr. 3:643-654.
[4] Chen, Q., Zhang, X., Liu, Y., Wei, J., Shen, W., Shen, Z., Cui, J. (2016). Hemin-mediated alleviation of zinc, lead and chromium toxicity is associated with elevated photosynthesis, antioxidative capacity; suppressed metal uptake and oxidative stress in rice seedlings. Plant Growth Regul. 81, 253–264.
[5] Diệp Thị Mỹ Hạnh, Garnier Zali E., (2007). Lantana Camara L., thực vật có khả năng hấp thu Pb trong đất để giải ô nhiễm. Tạp chí phát triển KH&CN, tập 10 số 1.
[6] E. Pehlivan, A. M. #zkan, S. Dinç, S. Parlayici. (2009). Adsorption of Cu2+ and Pb2+ ion on dolomite powder. Journal of Hazardous Materials, vol. 167, no. 1–3, pp. 1044–1049.
[7] Ilya Raskin. (2000). Phytoremediation of toxic metals (Using plants to clean up the environment). A Wiley-interscience publication, Canada.
[8] Lê Thị Phơ, Lê Thị Đào. (2016). Nghiên cứu khả năng hấp thụ chì Pb2+ trong nước của cây lục bình. Tạp chí Khoa học TDMU, số 3 (28): 42-49.
HỒ BÍCH LIÊN, ĐÀO MINH TRUNG
Đại học Thủ Dầu Một
HỒ BÍCH LIÊN, HUỲNH VĂN BIẾT, BÙI CÁCH TUYẾN
Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
Tóm tắt: Bài báo nghiên cứu giải pháp xử lý chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) bền vững cho Việt Nam thông qua tích hợp công nghệ vi sinh (phân hủy sinh học) và nhiệt phân. Trước áp lực gia tăng rác đô thị và yêu cầu phát triển kinh tế tuần hoàn, phương pháp này được đề xuất nhằm tận dụng tài nguyên từ rác, giảm chôn lấp và phát thải.
Nếu ở Kỳ 1, độc giả đã thấy những định hướng chiến lược và công nghệ xanh mở ra lối đi mới cho nông nghiệp Việt, thì đến Kỳ 2, điểm nhấn lại nằm ở những giải pháp cụ thể. Từ phòng thí nghiệm, nhiều nghiên cứu khoa học đã bước ra thực tiễn, đồng hành cùng doanh nghiệp, tạo nên các mô hình thành công: từ công nghệ bảo quản mới, chế biến cà phê hiện đại, đến kinh tế tuần hoàn phụ phẩm tôm và nâng tầm sản phẩm truyền thống như nước mắm. Đây chính là những hạt nhân giúp nông sản Việt gia tăng giá trị và chinh phục thị trường quốc tế.
Cao chloroform của Bí kỳ nam (Hydnophytum formicarum Jack.) được sắc ký cột với các hệ dung môi có độ phân cực khác nhau và kết hợp với kỹ thuật sắc ký lớp mỏng để thực hiện quá trình phân lập và tinh sạch các hợp chất. Cấu trúc của các hợp chất được xác định bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân và kết hợp so sánh với tài liệu tham khảo. Ba hợp chất được tinh sạch và xác định cấu trúc bao gồm luteolin (1), quercetin (2) và quercitrin (3).
Hoạt tính xua đuổi hiệu quả của p-menthan-3,8-diol (PMD) đã được chứng minh là hiệu quả an toàn cho sức khỏe, tuy nhiên, hợp chất này vẫn chưa được sử dụng phổ biến ở Việt Nam. Đã có một số công trình nghiên cứu khảo sát tổng hợp PMD chủ yếu sử dụng xúc tác acid H2SO4 loãng với các điều kiện phản ứng khác nhau về thời gian và nhiệt độ.
Cháy nổ trong sinh hoạt dân dụng vẫn là một vấn đề nhức nhối tại Việt Nam, gây ra những thiệt hại nặng nề về người và tài sản do sự bất cẩn hoặc lỗi thiết bị điện. Các hệ thống cảnh báo cháy truyền thống thường có độ trễ cao, chỉ phản ứng khi cháy đã xảy ra rõ ràng, dễ gây báo động giả và thiếu khả năng cảnh báo từ xa.
Khu vực đảo Palawan (Philippine), Sempoma SABAH (Malaysia) nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa với hai mùa mưa, mùa khô rõ rệt. Tại Palawan, trung bình năm nhiệt độ không khí 28,50C, độ ẩm trung bình 58,4%, tổng lượng mưa 2.920 mm, tổng số giờ nắng trong khoảng 2,180 - 2,307h, nhiệt độ nước biển 29,30C và độ muối nước biển 33,3‰.
