Tài liệu Khảo sát sự hấp thụ chì (pb) trong mùn rác của thực vật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG ĐẶNG THỊ DẠ TÚ KHẢO SÁT SỰ HẤP THỤ CHÌ (Pb) TRONG MÙN RÁC CỦA THỰC VẬT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP An Giang, 5/2011 TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG ĐẶNG THỊ DẠ TÚ KHẢO SÁT SỰ HẤP THỤ CHÌ (Pb) TRONG MÙN RÁC CỦA THỰC VẬT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. BÙI THỊ MAI PHỤNG GVPB: TS. PHẠM THỊ MAI THẢO TRẦN NGỌC CHÂU An Giang, 6/2011 Khoá luận tốt nghiệp đại học Lời cảm ơn Em xin chân thành cảm ơn cô Bùi Thị Mai Phụng đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình làm khoá luận tốt nghiệp. Em xin gửi lời biết ơn đến thầy Nguyễn Văn Chương, anh Trần Lê Kim Trí phòng thí nghiệm Khoa Nông nghiệp & Tài Nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học An Giang đã giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Cám ơn các thầy cô khoa Kỹ thuật – Công nghệ Môi trường đã tận tình giúp đỡ em. Cám ơn giáo viên chủ nhiệm và các bạn DH8MT đã hỗ trợ em trong quá trình làm luận văn tốt nghiệp. Sinh viên: Đặng Thị Dạ Tú Đặng Thị Dạ Tú Trang ii Khoá luận tốt nghiệp đại học NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………….. .…………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………..ngày……….tháng……năm……. Giáo viên hướng dẫn Đặng Thị Dạ Tú Trang iii Khoá luận tốt nghiệp đại học TÓM LƯỢC An Giang có nhiều bãi rác lộ thiên nhưng chưa có biện pháp xử lý triệt để, làm mất vẻ mỹ quan đô thị, ô nhiễm môi trường,…. Tại bãi rác Bình Đức, rác được gom đống, sau đó phun chế phẩm và đốt. Vì vậy, một số rác không thể phân hủy sinh học hay không thể đốt sẽ tồn lưu cùng với kim loại nặng. Phương pháp loại bỏ kim loại nặng từ những vùng bị ô nhiễm bằng giải pháp công nghệ sinh học môi trường là giải pháp thân thiện với môi trường, đơn giản, dễ triển khai và có thể đem lại hiệu quả về kinh tế. Qua đó, chúng tôi đã thực hiện đề tài “Khảo sát sự hấp thụ kim loại Pb trong mùn rác bằng thực vật”, cụ thể là trên cỏ voi, cỏ vetiver, cỏ mần trầu nhằm giảm hàm lượng Pb đào thải ra môi trường đất và nước. Thí nghiệm được thực hiện từ tháng 1 đến tháng 4 năm 2011, tại xã Phú Vĩnh, Thị xã Tân Châu, Tỉnh An Giang. Đề tài gồm 2 thí nghiệm. Thí nghiệm 1 trồng 3 loại cỏ cỏ voi, cỏ vetiver, cỏ mần trầu trong môi trường đất và mùn trộn theo tỉ lệ 1:1, để tìm ra loại cỏ phát triển tốt đồng thời hấp thu nhiều chì nhất. Từ kết quả thí nghiệm 1, tiến hành phân tích thí nghiệm 2 vì 2 thí nghiệm tiến hành trồng song song. Thí nghiệm 2 gồm 5 nghiệm thức, mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần, thời gian theo dõi là 30 ngày, với mục tiêu là tìm ra tỷ lệ phối trộn mà cỏ có khả năng hấp thụ Pb nhiều nhất.Trong quá trình thí nghiệm, hàng ngày tưới nước 2 lần, hàng tuần theo dõi chiều cao thân, số lá và sự biến đổi hình dạng, màu sắc lá cho đến khi thu hoạch và có bón thêm phân ure. Các mẫu đất, mùn rác, cỏ ban đầu và mẫu cỏ sau khi trồng 30 ngày được phân tích tại Phòng thí nghiệm Khoa Nông nghiệp và Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học An Giang. Kết quả thí nghiệm 1 cho thấy cỏ vetiver có khả năng hấp thụ Pb (17,805 mg/kg) nhiều hơn so với cỏ voi và cỏ mần trầu. Kết quả thí nghiệm 2 cho thấy cỏ vetiver được trồng trong điều kiện phối trộn mùn rác gấp đôi đất (NT4) thì cây phát triển tốt và chì được hấp thụ nhiều hơn so với các nghiệm thức 2, nghiệm thức 3 và nghiệm thức 5. Thí nghiệm còn cho thấy chì tích lũy trong thân nhiều hơn so với trong rễ của cỏ. Như vậy, qua thí nghiệm 2 cho thấy cỏ vetiver hấp thu chì càng nhiều khi tỉ lệ phối trộn mùn rác càng nhiều (tỉ lệ 1:2) với điều kiện là có trộn thêm đất. Ngược lại cỏ vetiver sẽ hấp thu chì càng ít khi chỉ trồng trong môi trường toàn là mùn rác. SVTH: Đặng Thị Dạ Tú Trang iv Khoá luận tốt nghiệp đại học MỤC LỤC Trang phụ bìa……………………………………………………………. i Lời cảm ơn……………………………………………………………….. ii Nhận xét giáo viên hướng dẫn……………………………………………. iii Tóm lược………………………………………………………………….. iv Mục lục …………………………………………………………………… v Danh sách chữ viết tắt…………………………………………………….. vi Danh sách bảng…………………………………………………………… vii Danh sách hình…………………………………………………………… viii CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU……………………………………………… 1 CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ………………………………… 2 2.1 Hiện trạng rác và tác hại của rác thải ………………………………. 2 2.1.1 Hiện trạng rác thải trên địa bàn An Giang……………………… 2 2.1.2 Hiện trạng rác thải ở bãi rác Bình Đức ………………………… 3 2.1.3 Tác hại của rác ………………………………………………… 4 2.1.4 Rác thải và nước rỉ rác tồn đọng chứa kim loại nặng…………… 5 2.2. Khái niệm kim loại nặng và độc tính của chì ……………………… 6 2.2.1 Khái niệm kim loại nặng……………………………………….. 6 2.2.2 Sự phân bố - dạng tồn tại của Pb trong môi trường……………. 8 2.2.3 Độc tính của Pb và các yếu tố ảnh hưởng đến độc tính của Pb… 9 2.3. Vai trò của thực vật trong việc hấp thụ kim loại nặng……………… 10 2.3.1 Cơ chế sự hấp thụ kim loại của thực vật………………………. 11 2.3.2 Các loại thực vật hấp thụ kim loại nặng điển hình…………....... 13 2.3.3 Đặc điểm sinh học của các loại cỏ có khả năng hấp thụ kim loại nặng …………………………………………………………………… 17 2.4 Các phương pháp xử lý chất thải chứa kim loại nặng......................... 20 2.5 Một số biện pháp xử lý ô nhiễm chì trong môi trường……………… 23 CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ……… 25 3.1 Đối tượng nghiên cứu ………………………………………………. 25 3.2 Thời gian nghiên cứu………………………………………………… 25 Đặng Thị Dạ Tú Trang v Khoá luận tốt nghiệp đại học 3.3 Mục tiêu nghiên cứu………………………………………………… 25 3.4 Nội dung nghiên cứu ……………………………………………….. 25 3.5 Phương tiện và vật liệu nghiên cứu...................................................... 26 3.5.1 Địa điểm thí nghiệm …………………………………………...... 26 3.5.2 Phương tiện nghiên cứu ……………………………………….... 26 3.5.3 Vật liệu nghiên cứu……………………………………………… 26 3.6 Phương pháp nghiên cứu…………………………………………….. 26 3.6.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp…………………………… 26 3.6.2 Bố trí thí nghiệm………………………………………… ………..26 3.6.3 Phương pháp phân tích mẫu ……………………………………... 28 3.6.4 Phương pháp xử lý số liệu………………………………………...29 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ……………………………… 31 4.1 Hàm lượng Pb có trong cỏ, đất và mùn rác trước khi thí nghiệm…… 31 4.2 Khả năng hấp thụ chì của 3 loại cỏ…………………………………. 31 4.2.1 Khả năng sinh trưởng của 3 loại cây cỏ trong thí nghiệm 1……. 31 4.2.2 Sự hấp thụ chì của 3 loại cây cỏ trong thí nghiệm 1……………. 33 4.3 Sự hấp thụ chì trong thân và rễ của cỏ vetiver trong thí nghiệm 2….. 34 4.4 Khả năng sinh trưởng của cây cỏ vetiver trong thí nghiệm 2……….. 38 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ……………………………. 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Đặng Thị Dạ Tú Trang v Khoá luận tốt nghiệp đại học DANG SÁCH TỪ VIẾT TẮT mg/dl: miligam/decilit. IQ: chỉ số thông minh. NN & TNTN: Nông nghiệp và Tài nguyên Thiên nhiên. TPLX: thành phố Long Xuyên. SH: sinh học Đặng Thị Dạ Tú Trang vi Khoá luận tốt nghiệp đại học DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1: Lượng rác thu gom trên địa bàn TPLX (2005-2010)………….. 2 Bảng 2.2: Một số loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao…. 16 Bảng 3.1: Thí nghiệm 1 tìm cây cỏ có khả năng hấp thụ Pb nhiều nhất…. 27 Bảng 3.2: Thí nghiệm trồng cỏ vetiver xác định tỷ lệ phối trộn có khả năng hấp thụ Pb nhiều hơn……………………………………………………. 28 Bảng 4.1: Kết quả phân tích Pb có trong các mẫu trước khi thí nghiệm… 31 Bảng 4.2: Kết quả nghiên cứu các chỉ tiêu SH của cây ở thí nghệm1…… 33 Bảng 4.3: Tỷ lệ chì trong thân và trong rễ……………………………….. 36 Bảng 4.4: Kết quả nghiên cứu các chỉ tiêu SH của cây ở thí nghiệm……. 40 DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1: Bên lề đường dẫn vào khu bãi rác Bình Đức………………….. 3 Đặng Thị Dạ Tú Trang vii Khoá luận tốt nghiệp đại học Hình 2.2: Rễ cây cỏ Vetiver……………………………………………… 12 Hình 2.3: cỏ vetiver ……………………………………………………… 17 Hình 2.4: Cỏ voi …………………………………………………………. 18 Hình 2.5: Cỏ màn trầu ………………………………………………......... 20 Hình 4.1: Chiều cao thân của các loại cỏ ở thí nghiệm 1………………… 32 Hình 4.2: Sự sinh trưởng của lá cỏ ở thí nghiệm 1.…………………….... 32 Hình 4.3: Sự hấp thụ chì của 3 loại cỏ trồng ở thí nghiệm 1…………….. 34 Hình 4.4 Khả năng hấp thụ chì của cỏ vetiver…………………………..... 35 Hình 4.5: Sự hấp thụ Pb trong thân và rễ của cỏ vetiver ở thí nghiệm 2… 36 Hình 4.6: Sự tương quan giữa hàm lượng chì trong cây với hàm lượng chì trong mùn rác………………………………………………………………37 Hình 4.7: Khả năng sinh trưởng của cỏ vetiver ở các tỷ lệ lần lượt là NT3 (giữa); NT2; NT5 (bên phải); NT1, NT4 (bên trái)………………… 38 Hình 4.8: Sự phát triển về chiều cao thân cây cỏ vetiver ở thí nghiệm 2… 38 Hình 4.9: Sự phát triển về số lá cây cỏ vetiver ở thí nghiệm 2…………… 39 Đặng Thị Dạ Tú Trang viii Khoá luận tốt nghiệp đại học CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU Trong cuộc sống hàng ngày, con người không chỉ tiêu thụ và sử dụng một số lượng lớn các nguyên liệu, sản phẩm từ thiên nhiên, từ sản xuất để tồn tại và phát triển. Đồng thời cũng trả lại cho thiên nhiên và môi trường sống các phế thải. Nền kinh tế - xã hội càng phát triển, dân số tại các vùng đô thị, trung tâm công nghiệp càng tăng nhanh phế thải càng nhiều càng ảnh hưởng đến đời sống con người: làm mất cảnh quan các khu dân cư, đô thị, ảnh hưởng đến sức khoẻ cộng đồng, xuất hiện nhiều bệnh tật kỳ lạ, ô nhiễm môi trường sinh thái, … An Giang có nhiều bãi rác lộ thiên nhưng chưa có biện pháp xử lý triệt để, làm mất vẻ mỹ quan đô thị, ô nhiễm môi trường,…. Tại bãi rác Bình Đức rác được gom đống, sau đó phun chế phẩm và đốt. Vì vậy, một số rác không thể phân hủy sinh học hay không thể đốt sẽ tồn lưu. Sau một thời gian chúng sẽ bị nước mưa cuốn trôi xuống các kênh rạch lân cận có thể làm thay đổi pH, tăng hàm lượng COD, BOD, acid, kim loại nặng (chì, nickel, kẽm và cadmium,…). Những phương pháp truyền thống hiện đang áp dụng để xử lý kim loại nặng (chì, nickel, kẽm và cadmium,…) có hại bao gồm các quá trình vật lý và hóa học, xử lý nhiệt (thiêu đốt), hay phương pháp chôn lấp,… Hầu hết các phương pháp đều ứng dụng công nghệ phức tạp, tuy tốc độ xử lý các chất ô nhiễm nhanh nhưng ngược lại chúng đều khá tốn kém về kinh phí,… Phương pháp loại bỏ kim loại nặng từ những vùng bị ô nhiễm bằng giải pháp công nghệ sinh học môi trường là giải pháp thân thiện với môi trường, đơn giản, dễ triển khai và có thể đem lại hiệu quả về kinh tế. Đặc điểm của các loài thực vật được sử dụng là phải cho sinh khối cao, vòng đời ngắn, có thể chống chịu và có khả năng tích lũy chất ô nhiễm cao. Với lý do trên chúng tôi thực hiện đề tài “Khảo sát khả năng hấp thụ Pb trong mùn rác bằng thực vật” nhằm giảm hàm lượng Pb đào thải ra môi trường nước, đất. SVTH: Đặng Thị Dạ Tú Trang 1 Khoá luận tốt nghiệp đại học CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Hiện trạng và tác hại của rác thải 2.1.1 Hiện trạng rác thải trên địa bàn An Giang Bình quân mỗi ngày lượng rác thải trên địa bàn tỉnh trên 225 tấn. Trong khi đó lượng rác thu gom chỉ đạt 117,5 tấn/ngày (chiếm 52,22%) và số hộ được thu gom rác chỉ đạt 59,18 tấn/ngày (chiếm 26,3%), phần lớn bỏ rác bừa bãi không đúng nơi qui định (Trần Đức Vịnh, 2005). Nhìn chung lượng rác thải phát sinh được thu gom trên địa bàn thành phố Long Xuyên ngày càng tăng. Theo thống kê lượng rác của Ban công trình đô thị được thu gom từ 2005 – 2010 cụ thể như sau: Bảng 2.1: Lượng rác thu gom trên địa bàn TPLX (2005 – 2010) STT Thời điểm Đơn vị tính Khối lượng 1 2005 Tấn/ngày 110,0 2 2006 Tấn/ngày 115,0 3 2007 Tấn/ngày 120,0 4 2008 Tấn/ngày 125,0 5 2009 Tấn/ngày 127,5 6 2010 Tấn/ngày 130,0 (Nguồn: Ban công trình đô thị Thành phố Long Xuyên, 2010) Từ bảng 2.1 cho thấy số lượng rác mỗi năm cứ tăng trung bình 4-5 tấn/ngày. Nguyên nhân chủ yếu là do dân số đông, nhiều nhà máy mọc lên, hoạt động nông nghiệp. Bên cạnh đó nhu cầu vật chất của con người ngày càng nâng cao nên lượng rác thải ra môi trường càng lớn. Dự kiến đến năm 2020 sẽ tăng đến con số SVTH: Đặng Thị Dạ Tú Trang 2 Khoá luận tốt nghiệp đại học 180 tấn/ngày. Nếu ngay bây giờ chúng ta không có các biện pháp quản lý kịp thời thì sẽ gây ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến môi trường. 2.1.2 Hiện trạng rác thải ở bãi rác Bình Đức Hình 2.1: Bên lề đường dẫn vào khu bãi rác Bình Đức Bãi rác Bình Đức tọa lạc tại Phường Bình Đức, cách trung tâm Thành Phố Long Xuyên 9 km về hướng Tây Bắc của Thành Phố, cách Quốc lộ 91 khoảng 700 m. Vị trí bãi rác cách nhà dân gần nhất khoảng 500 m. + Diện tích bãi rác cũ: 2,2 ha hoạt động từ năm 1983 – 2000 đóng cửa. + Diện tích của bãi rác mới: 3,5 ha hoạt động từ năm 2000 đến nay Hiện nay tại bãi rác cũ tập trung nhiều thành phần rác khác nhau. Các loại rác hữu cơ ở đây đã phân hủy thành mùn và nước rỉ rác. Bãi rác mới (với 4 ô chôn rác với tổng diện tích 3,5 ha) hoạt động từ năm 2000 đến nay, do người dân vào nhặt phế liệu và đốt vào mùa khô nên chỉ còn mùn, nước rỉ rác và rác không phân huỷ được (chai thuỷ tinh,…). Nguồn gốc rác ở bãi bao gồm: • Rác từ các khu dân cư (chất thải sinh hoạt); • Rác từ các trung tâm thương mại; • Rác từ các công sở, trường học, công trình công cộng; • Rác từ các hoạt động công nghiệp; SVTH: Đặng Thị Dạ Tú Trang 3 Khoá luận tốt nghiệp đại học • Rác từ các hoạt động xây dựng đô thị; ¾ Rác sau khi chôn lấp có thành phần như sau: Mùn rác hữu cơ lẫn đất cát vụn chiếm khoảng 40% tương đương 48.000 tấn. Rác hữu cơ khó phân hủy thông thường chiếm khoảng 60% trong các bãi rác cũ. Nhưng tại bãi Long xuyên do người dân đã đốt cháy tự nhiên (điều này rất gây ô nhiễm môi trường ) nên hiện chỉ có khoảng 40% tương đương 48.000 tấn (trong đó bao gồm ny lon, nhựa thải, cao su, giẻ, bao bì các loại…..) Rác vô cơ (đất đá, mảnh vở, vỏ sò ốc …) khoảng 20% tương đương 24.000 tấn (Trung Tâm Nghiên cứu ứng dụng Công Nghệ mới và Môi trường – ENVIC, 2010). 2.1.3 Tác hại của rác thải a. Tác hại của rác đến sức khỏe cộng đồng Việt Nam đang đối mặt với nhiều nguy cơ lây lan bệnh truyền nhiễm, dịch bệnh gây nguy hiểm do môi trường đang bị ô nhiễm. Ô nhiễm môi trường ở nước ta đã gia tăng tới mức độ ảnh hưởng tới sức khoẻ người dân. Ngày càng có nhiều vấn đề về sức khoẻ liên quan tới yếu tố môi trường bị ô nhiễm. Rác đã ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ cộng đồng; nghiêm trọng nhất là đối với dân cư khu vực làng nghề, khu công nghiệp, bãi chôn lấp chất thải và vùng nông thôn ô nhiễm rác đến mức báo động. Nhiều bệnh như đau mắt, bệnh đường hô hấp, bệnh ngoài da, tiêu chảy, dịch tả, thương hàn…do rác gây ra. Đội ngũ lao động của các đơn vị làm vệ sinh đô thị phải làm việc trong điều kiện nặng nhọc, ô nhiễm nặng, các loại vi trùng, siêu vi trùng, nhất là trứng giun, trực tiếp ảnh hưởng đến sức khoẻ của họ. b. Rác làm giảm mỹ quan đô thị Nếu việc thu gom và vận chuyển rác thải không hết sẽ dẫn đến tình trạng tồn đọng chất thải trong các đô thị, làm mất mỹ quan, gây cảm giác khó chịu cho cả dân cư trong đô thị. SVTH: Đặng Thị Dạ Tú Trang 4 Khoá luận tốt nghiệp đại học Không thu hồi và tái chế được các thành phần có ích trong chất thải, gây ra sự lãng phí về của cải, vật chất cho xã hội. c. Rác làm ô nhiễm môi trường Rác đổ bừa bãi xuống cống rãnh, ao, hồ, kênh rạch…làm quá tải thêm hệ thống thoát nước đô thị, là nguồn gây ô nhiễm cho nguồn nước mặt và nước ngầm. Khi có mưa lớn sẽ gây ô nhiễm trên diện rộng đối với các đường phố bị ngập. Quan sát hai bên bờ sông, kênh rạch nước đen ngòm, hôi thối, thảm xanh thực vật bị phá hoại, vì tải trọng chất bẩn quá cao. Thực vật nước bị héo lá, còi cọc, chết dần làm gia tăng mức độ ô nhiễm nước. Trong môi trường khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, mưa nhiều, chất thải bị thối rữa nhanh là nguyên nhân gây ra dịch bệnh, nhất là chất thải độc hại, chất thải bệnh viện. Các bãi rác không hợp vệ sinh là các nguồn gây ô nhiễm nặng cho cả đất, nước, không khí. ¾ Quá trình tạo mùn từ rác Theo quan điểm hoá học: mùn là chất hữu cơ chưa phân giải hoàn toàn, mùn được tạo thành do sự oxy hoá theo con đường hoá học. Sau một thời gian phân giải và tạo ra mùn. Theo quan điểm vi sinh vật học thì quá trình tạo mùn từ rác là quá trình phân giải bởi vi sinh vật. 2.1.4 Rác thải và nước rỉ rác tồn đọng chứa kim loại a. Hiện trạng rác thải chứa kim loại nặng Rác sinh hoạt, đặc biệt rác thải đô thị cũng là một nguồn gia tăng lượng kim loại nặng trong đất. Nguồn phát thải các kim loại nặng trước hết phải kể đến các ngành sản xuất công nghiệp có sử dụng xút, clo hay ngành công nghiệp than đá và dầu mỏ có chất thải chứa chì, thuỷ ngân và cadimi. Tại nhiều nơi, các chất thải độc hại này bị đổ thẳng ra môi trường mà không hề được xử lý. Khoảng 70 – 80% các nguyên tố kim loại nặng trong nước thải lắng xuống bùn trên đường đi của nó. Do đó, việc sử dụng bùn thải làm phân bón được coi là SVTH: Đặng Thị Dạ Tú Trang 5 Khoá luận tốt nghiệp đại học một trong những nhân tố cao có nguy cơ gây ô nhiễm kim loại nặng (Nguyễn Thị Bích Ngọc, 2009). b. Hiện trạng tồn đọng nước rỉ rác Nước rỉ rác là chất lỏng thấm qua các lớp chất thải rắn mang theo các chất hòa tan hoặc các chất lơ lửng. Thành phần nước rỉ rác có chứa nồng độ pH, COD, BOD, acid, kim loại nặng... rất cao (Ngô Hoàng Văn, 2009 được trích từ Nguyễn Nhã Duy, 2009). Xử lý nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp rác hiện đang là vấn đề "nóng" tại các đô thị lớn ở Việt Nam. Ðây là nguồn nước thải độc hại do có chứa nhiều chất độc hại hủy diệt đối với sinh vật và con người như nitơ, amôniac, vi khuẩn gây bệnh đường ruột (Lâm Hải Phong, 2010). Trên thực tế, việc xử lý nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp Ðông Thạnh, Gò Cát, Phước Hiệp và Ða Phước (Thành Phố Hồ Chí Minh) gặp không ít khó khăn. Tại khu dân cư gần khu vực bãi rác Phước Hiệp, Củ Chi, mùi nước rác theo gió cuốn vào nhà, rất nồng nặc, khó chịu. Khi các bãi rác Gò Cát, Ðông Thạnh lần lượt đóng cửa thì từ giữa năm 2007 đến nay, bãi rác Phước Hiệp gần như là nơi tập kết rác chính của toàn thành phố. Mỗi ngày bãi rác phải tiếp nhận khoảng 7.000 tấn rác thải và lượng nước rỉ từ bãi rác khổng lồ này là khoảng 2.200 m3/ngày đêm (Nguyễn Ái Vân và Võ Thuý An, 2009). Hiện nay, tại nhiều bãi chôn lấp rác, lượng nước rỉ rác do không kịp xử lý là rất lớn, gây ô nhiễm môi trường. Việc chuyên chở nước rỉ rác còn gây ô nhiễm cho các nơi xe đi qua, chi phí chuyên chở tốn kém, chưa kể có khi các xe này còn xả "trộm" gây ô nhiễm môi trường sống của người dân. Hầu hết các kim loại đều ảnh hưởng đến sức khoẻ con người. Chì khi xâm nhập vào cơ thể có thể gây ra các bệnh nguy hiểm như: thiếu máu, các bệnh về não, giảm nhẹ chỉ số IQ, vô sinh, sảy thai, ung thư thận… Do đó chọn kim loại chì. 2.2 Khái niệm kim loại nặng và độc tính của chì 2.2.1 Khái niệm kim loại nặng Có hai quan điểm chính về kim loại nặng: SVTH: Đặng Thị Dạ Tú Trang 6 Khoá luận tốt nghiệp đại học Quan điểm phân loại theo tỉ trọng: cho rằng kim loại nặng là các kim loại có tỉ trọng (ký hiệu d) lớn hơn 5, nghĩa là chúng nặng gấp 5 lần hoặc hơn nữa so với khối lượng riêng của nước, bao gồm: Pb (tỉ trọng 11,34), Cd (tỉ trọng 8,6), As (d = 5,72), Zn (d = 7,10), Co (d = 8,9), Cu (d = 8,96), Cr (d = 7,1), Fe (d = 7,87), Mn (tỉ trọng 7,44)....Trong số các nguyên tố này có một số nguyên tố cần cho dinh dưỡng cây trồng, ví dụ: Mn, Co, Cu, Zn, Fe. …Các nguyên tố này cây trồng cần với hàm lượng nhỏ, gọi là nguyên tố vi lượng, nếu hàm lượng cao sẽ gây độc cho cây trồng (Prasad, 1974 trích trong Phan Thị Thu Hằng, 2008). Theo quan điểm độc học: kim loại nặng là các kim loại có nguy cơ gây nên các vấn đề về môi trường, bao gồm: Cu, Zn, Pb, Cd, Hg, Ni, Cr, Co, Vn, Ti, Fe, Mn, Ag, Sn, As, Se. Bốn nguyên tố được quan tâm là Pb, As, Cd và Hg. Các nguyên tố này hiện nay chưa biết được vai trò sinh thái của chúng, tuy nhiên nếu dư thừa một lượng nhỏ 4 nguyên tố này thì tác hại rất lớn (Phan Thị Thu Hằng, 2005). 9 Độc tính của kim loại nặng Kim loại nặng là loại có độc tính cao, gây ô nhiễm môi trường sống của động thực vật. Khi nhiễm vào cơ thể, kim loại nặng tích tụ trong các mô. Cơ thể cũng có cơ chế đào thải, nhưng tốc độ tích tụ lớn hơn gấp nhiều lần. Ví dụ để đào thải một nửa lượng thủy ngân tích tụ trong mô mắt chừng 80 ngày, với cadimi mất 10 năm. Kim loại nặng có thể tích tụ vào nội tạng như gan, thận, thần kinh, xương khớp gây nhiều căn bệnh nguy hiểm như ung thư, thiếu máu, ngộ độc kim loại nặng... Có thể nói kim loại nặng hủy hoại đời sống của động thực vật nói chung (TCVN 8126:2009 Pb = 0,05 mg/kg) (Đỗ Quảng, 2006). Tính độc của kim loại nặng không phải tất cả đều độc hại đến môi trường và sức khoẻ của con người. Độ độc và không độc của kim loại nặng không chỉ phụ thuộc vào bản thân kim loại mà nó còn liên quan đến hàm lượng trong đất, trong nước và các yếu tố hoá học, vật lý cũng như sinh vật. Một số các kim loại như Pb; Cd; Hg... khi được cơ thể hấp thu gây nên một số bệnh như thiếu máu, sưng khớp... Trong tự nhiên kim loại nặng thường tồn tại ở dạng tự do, khi ở dạng tự do thì độc tính của nó yếu hơn so với dạng liên kết, ví dụ khi Cu tồn tại ở dạng hỗn hợp Cu - Zn thì độc tính của nó tăng gấp 5 lần khi ở dạng tự do. SVTH: Đặng Thị Dạ Tú Trang 7 Khoá luận tốt nghiệp đại học 2.2.2 Sự phân bố - dạng tồn tại của Pb trong môi trường a. Sự phân bố - dạng tồn tại của Pb trong đất *Chì (Pb): là nguyên tố kim loại nặng có khả năng linh động kém, có thời gian bán huỷ trong đất từ 800 – 6.000 năm. Hàm lượng chì trong đất trung bình từ 15 - 25ppm. Ở trong đất, Pb thường nằm ở dạng phức chất bền với các anion (CO32-, Cl-, SO32-, PO43-). Trong môi trường trung tính hoặc kiềm, Pb tạo thành PbCO3 hoặc Pb3(PO4)2 ít ảnh hưởng đến cây trồng. Phản ứng cacbonat hoá hoặc đất trung tính sự ô nhiễm Pb được hạn chế. Sự tăng độ chua có thể làm tăng độ hoà tan của Pb và sự giảm độ chua thường tăng sự tích luỹ của Pb do kết tủa. Chì bị hấp phụ trao đổi chiếm tỷ lệ nhỏ (< 5%) hàm lượng Pb có trong đất. Chì cũng có khả năng kết hợp với các chất hữu cơ hình thành các chất dễ bay hơi như (CH3)4Pb. Trong đất chì có tính độc cao, hạn chế hoạt động của các vi sinh vật và tồn tại khá bền vững dưới dạng phức hệ với các chất hữu cơ. Pb trong đất có khả năng thay thế iôn K+ trong các phức hệ hấp phụ có nguồn gốc hữu cơ hoặc khoáng sét. Khả năng hấp thu chì tăng dần theo thứ tự sau: Montmorillonit < Axit humic < Kaolinit < Allophane < oxyt Sắt Khả năng hấp phụ Pb tăng dần đến pH mà tại đó hình thành kết tủa Pb(OH)2, sự hoà tan của Pb trong đất tăng lên do quá trình axit hoá trong đất chua (Mai Trọng Nhuận, 2001 trích từ Phan Thị Thu Hằng, 2008). b. Dạng tồn tại của Pb trong nước * Chì trong nước có 3 dạng tồng tại là Pb hoà tan, Pb lơ lửng ở dạng keo và phức chất. Trong môi trường nước, tính năng của hợp chất chì được xác định chủ yếu thông qua độ tan của nó. Độ tan của chì phụ thuộc vào pH, pH tăng thì độ tan giảm và phụ thuộc vào các yếu tố khác như hàm lượng ion khác của nước và điều kiện ôxy hoá khử. Trong nước sinh hoạt thường pH= 6, lúc này Pb tồn tại ở dạng vô cơ, ít có ở dạng keo. Trong nước mặt sử dụng cho sản xuất nông nghiệp nếu pH = 7, Pb nằm dạng keo. Nhờ tác dụng ngoại lực của chất hữu cơ mà các phức keo của Pb ở dạng Pb(CH3)32+; Pb(CH3)4 và Pb(CH3)22+ thường lắng đọng ở bùn cặn đáy, Pb trong nước tự nhiên chủ yếu tồn tại dưới dạng hoá trị 2. SVTH: Đặng Thị Dạ Tú Trang 8 Khoá luận tốt nghiệp đại học c. Dạng tồn tại của Pb trong rác Chì (Pb): Thời gian phân huỷ rác rất lâu, để phân huỷ được các loại chất thải cần khoảng thời gian từ 8 tháng đến 2 năm. Vì vậy các chất độc hại sẽ thấm dần xuống phía dưới và tồn tại. Chì là nguyên tố kim loại nặng có khả năng linh động kém, có thời gian bán huỷ từ 800 – 6.000 năm. Chì cũng có khả năng kết hợp với các chất hữu cơ hình thành các chất dễ bay hơi như (CH3)4Pb. Chì trong nước rỉ rác là chất lỏng thấm qua các lớp chất thải rắn mang theo các chất hòa tan hoặc các chất lơ lửng. 2.2.3 Độc tính của Pb và các yếu tố ảnh hưởng đến độc tính của Pb a. Độc tính của kim loại Pb Mọi sinh vật đều không có nhu cầu về chì. Khi sinh vật bị nhiễm chì thì chì tác động lên hệ thống tổng hợp hem của hemoglobin (hem được tổng hợp từ glycin, sucinyl coenzym A với cofactor là pyridoxal phosphat qua một số quá trình, sản phẩm kết hợp với sắt để tạo hem). Giai đoạn đầu và cuối của quá trình tổng hợp diễn ra trong ty thể và các giai đoạn trung gian diễn ra trong tế bào chất. 5 enzym tham gia xúc tác ở các giai đoạn khác nhau trong quá trình tổng hợp rất nhạy cảm với chì là delta – aminolevulinic - dehydrotase (ALAD), hem synthetasa, delta - aminolevulinic synthetase, uroporphyrinogen - decarboxylase và coproporphyrinogen oxydase. + ALAD bị kìm hãm khi nồng độ chì trong máu cao hơn 10 mg/dl. Khi nồng độ chì trong máu cao hơn 50 mg/dl sẽ gây ra nguy cơ mắc triệu chứng thiếu máu, thiếu sắc tố da, màng hồng cầu kém bền vững. + Khi nồng độ chì ở ngưỡng 44 mg/dl làm tác dụng kìm hãm enzym pyrimidin-5-nucleosidase gây ra chứng thiếu máu do thiếu sắt. Với nồng độ chì cao hơn 80 mg/dl làm xảy ra các bệnh về não do việc gây tổn thương đến các tiểu động mạch và mao mạch não làm phù não, tăng áp suất dịch não tủy, thoái hóa các nơron thần kinh làm biểu hiện lâm sàng: mất điều hòa, vận động khó khăn, giảm ý thức, ngơ ngác, hôn mê và co giật. Khi phục hồi thường kèm theo các di chứng như động kinh, sự đần độn và trong một vài trường hợp bị bệnh thần kinh về thị giác và mù. SVTH: Đặng Thị Dạ Tú Trang 9 Khoá luận tốt nghiệp đại học Ở trẻ em, tác động này xảy ra khi nồng độ chì trong máu là 70 mg/dl. Ngoài ra trẻ còn bị triệu chứng hoạt động thái quá (tăng động), thiếu tập trung và sự giảm nhẹ chỉ số IQ. Chì gây ung thư thận thông qua việc thay đổi hình thái và chức năng của các tế bào ống thận làm giảm chức năng vận chuyển năng lượng làm tiểu đường, tiểu đạm. Chì ảnh hưởng đến chức năng sinh sản, do độc tính của nó với giao tử của con đực và con cái làm vô sinh, sảy thai và chết sơ sinh. Các hợp chất hữu cơ của chì như tetraetyl, tetrametyl chì dễ xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp (khí thải của các động cơ chạy xăng pha chì) làm xâm nhập hệ thần kinh, gây ra các bệnh về não. b. Các yếu tố ảnh hưởng đến độc tính của chì Khả năng hòa tan của chì - Hệ số xâm nhập qua đường ruột: 25 – 30% được hấp thụ, 70 – 75% bị đào thải ra ngoài cơ thể theo đường phân + Tuổi tác: trẻ em 3 tháng – 8 tuổi, tỷ lệ hấp thụ là 53% còn với người trưởng thành, tỷ lệ này là 10%. + Giới tính: đàn ông là 18,7%, phụ nữ là 26,9% + Điều kiện sinh lý : tình trạng nhịn ăn làm tăng sự hấp thụ chì tới 70%. + Dạng vật lý của thực phẩm : + Thành phần của thực phẩm : thức ăn giàu canxi, phosphat làm giảm lượng chì (63% – 10%), thức ăn giàu lactose, thức ăn giàu chất béo làm tăng sự hấp thụ chì (Nguyễn Bá Huy Cường, 2010). 2.3. Vai trò của thực vật trong việc hấp thụ kim loại nặng Đặc điểm của thực vật cải tạo môi trường: Là những thực vật có khả năng tích luỹ với nồng độ cao các kim loại nặng trong cơ quan khí sinh (cơ quan trên mặt đất). Có thể chia làm 2 loại thực vật đó là : – Thực vật ưa hút và tích luỹ kim loại nặng (phytoaccumulation) SVTH: Đặng Thị Dạ Tú Trang 10