Tài liệu Thực vật cải tạo môi trường phytoremediation.ppt

THỰC VẬT CẢI TẠO MÔI TRƯỜNG PHYTOREMEDIATION GVHD: Th.s Hồ Bích Liên NHÓM 3 CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 1.1.Giới thiệu: Để xử lý đất ô nhiễm người ta thường sử dụng các phương pháp truyền thống như: rửa đất; cố định các chất ô nhiễm bằng hoá học hoặc vật lý; xử lý nhiệt; trao đổi ion, ôxi hoá hoặc khử các chất ô nhiễm; đào đất bị ô nhiễm để chuyển đi đến những nơi chôn lấp thích hợp,... Hầu hết các phương pháp đó rất tốn kém về kinh phí, giới hạn về kỹ thuật và hạn chế về diện tích,... Gần đây, nhờ những hiểu biết về cơ chế hấp thụ, chuyển hoá, chống chịu và loại bỏ kim loại nặng của một số loài thực vật, người ta đã bắt đầu chú ý đến khả năng sử dụng thực vật để xử lý môi trường như một công nghệ môi trường đặc biệt. 1.2. Mục đích và yêu cầu: 1.2.1. Mục đích: - Nâng cao hơn tầm hiểu biết về vai trò cuả thực vật đối với việc cải tạo môi trường. - Giải thích rõ cơ chế hoạt động cuả thực vật trong vấn đề cải tạo môi trường đất. - Nêu lên những thuận lợi và hạn chế trong việc cải tạo môi trường bằng thực vật. 1.2.2.Yêu cầu: - Bài viết ngắn gọn xúc tích khiến ngươì đọc dễ tiếp thu - Cơ chế hoạt động cuả việc caỉ taọ môi trường bằng thực vật phaỉ được trình bày rõ ràng. - Trình bày rõ hơn về những hạn chế và thuận lợi của việc cải tạo môi trường bằng thực vật. CHƯƠNG II: TỔNG QUAN 2.1.Phytoremediation là gì? Phytoremediation là việc sử dụng thực vật vào các quá trình vận chuyển, phân hủy các chất nguy hiểm hoặc lấy đi những chất ô nhiễm hiện diện trong đất hay môi trường nước. Kỹ thuật này cho một giá trị nhất định, không bừa bãi, an toàn trong làm sạch môi trường đất, thuận lợi của kỹ thuật này là sử dụng khả năng tốt của các loài cây thân thảo, đối với cây thân mộc thì ứng dụng ít hơn. Các loại cây này hấp thụ, phân hủy, hay cố định các hợp chất có hại từ đất. Ðể ứng dụng Phytoremendiation, cần các hiểu biết sâu hơn về các tương tác hóa học cùng với các thay đổi của thực vật, những kiến thức này làm cho việc ứng dụng Phytoremediation an toàn hơn. Hình 2.1:Quá trình hấp thụ kim loại nặng vào rễ. 1.Kim loại bám vào rễ 2. Kim loại di chuyển ngang qua màng tế bào vào trong tế bào rễ 3.Một phần nhỏ kim loại hút vào rễ được cố định trong không bào 4.Kim loại di động trong nội bào ngang qua màng tế bào để đi vào xylem 5.Kimloại được vận chuyển từ rễ đi lên các mô bên trên như lá,cành 2.1.1.Những đặc điểm quan trọng cuả cây có khả năng hấp thụ kim loại nặng - Thực vật có thể chịu được những mức nguyên tố cao trong rễ và những tế bào chồi cây,sự chịu đựng cao là đặc tính chính để có thể tích lũy nhiều. - Một cây phải có khả năng chuyển một nguyên tố từ rễ tới chồi cây với tốc độ cao. - Sự tích lũy kim loại ở mức cao đã đem lại cho các loài này những lợi ích gì? Những nghiên cứu đã cho thấy rằng sự tích lũy Ni ở mức cao trong lá có thể làm giảm bớt động vật ăn cỏ và giảm những bệnh về nấm và vi khuẩn. 2.1.2.Một số phương pháp phytoremendiation để xử lý kim loại nặng : - Phytostabilization: được hiểu là biện pháp cố định các chất ô nhiễm trong đất bằng cách hấp thụ chúng lên trên bề mặt rễ hoặc cố định lại trong vùng rễ của cây đồng thời sử dụng hệ rễ thực vật để ngăn cản sự di chuyển của các chất ô nhiễm dưới tác dụng của gió, xói mòn do nước, thấm sâu và phân tán đất. - Phytodegradation: là quá trình phân huỷ chất ô nhiễm hữu cơ trong đất thông qua quá trình hoạt động của vi sinh vật. - Phytofiltration: là quá trình hấp thụ các chất ô nhiễm lên trên bề mặt rễ hoặc là quá trình hấp thụ các chất ô nhiễm trong vùng rễ vào trong rễ. - Phytovolatilization: đây được hiểu là biện pháp sử dụng thực vật để hút các chất ô nhiễm. Sau đó những chất ô nhiễm này sẽ được biến đổi và chuyển vào trong thân sau đó lên lá và cuối cùng chúng được bài tiết ra ngoài qua lỗ khí khổng cùng với quá trình thoát hơi nước của cây. -Phytodegradation: hay còn gọi là phytotransformation được hiểu là quá trình hấp thụ, tích luỹ và vận chuyển các hợp chất độc có nguồn gốc hữu cơ từ đất, nước, không khí bằng thực vật. Hình 2.2:Quá trình hấp thụ và giải phóng kim loại nặng ở cây. 2.1.3.Những thuận lợi và bất lợi của phương pháp phytoremediation: 2.1.3.1.Thuận lợi. -Loại bỏ nhiều loại chất thải hữu cơ và vô cơ có khả năng gây độc đối với sinh vật sống trong tự nhiên và con người. -Áp dụng tại chỗ : ít gây xáo trộn môi trường xung quanh và môi trường đất, không gây ô nhiễm qua bầu không khí và lan truyền qua nguồn nước. -Thân thiện với môi trường, có vẻ đẹp cảnh quan. -Rẻ tiền hơn so với các công nghệ khác. -Không cần công nghệ cao và nhiều chuyên gia. 2.1.3.2. Bất lợi: - Chỉ dùng trong một số điều kiện hạn chế như: kim loại phải nằm trong tầng đất có rễ cây, có nồng độ kim loại vừa phải. - Thu hoạch cây theo qui trình phức tạp, cần chia ra các công đoạn cụ thể trong thu hoạch (tuy nhiên cách này làm giảm ô nhiễm qua không khí). - Phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, bởi vì điều kiện không thuận lợi sẽ hạn chế sự phát triển của cây, làm giảm hiệu quả quá trình cải tạo. - Quá trình này diễn ra trong một thời gian khá dài,và có thể hấp thu không hoàn toàn lượng kim loại trong đất. - Ảnh hưởng đến sự đa dạng sinh học (đối với những loài cây thân thảo), ảnh hưởng trong chuỗi thức ăn khi động vật hoang dã tiêu thụ các cây này. 2.2.Các biện pháp xử lí môi trường bằng thực vật. 2.2.1.Làm sạch môi trường bằng cây trồng chuyển đổi gen. Dùng cây trồng để làm sạch các chất ô nhiễm thông qua kỹ thuật phytoremediation, sử dụng nguồn năng lượng mặt trời, rẻ hơn gấp 10 lần so với các công nghệ khác, đặc biệt là không gây hại, gây phá huỷ và để lại các phản ứng phụ. Hình 2.3:Cây chuyển gen trong phòng thí nghiệm Hình 2.4:Cây thông được chuyển gen trong ống nghiệm 2.2.2.Xử lý kim loại nặng bằng thực vật (cây cải xoong) Có thể nói kim loại nặng hủy hoại đời sống của động thực vật nói chung. Thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các kim loại nặng trong môi trường. Hầu hết các loài thực vật rất nhạy cảm với sự có mặt của các chất độc hại này, thậm chí ở nồng độ rất thấp. Tuy nhiên, vẫn có một số loài thực vật không chỉ có khả năng sống được trong môi trường bị ô nhiễm bởi các kim loại độc hại mà còn có khả năng hấp thụ và tích tụ các kim loại này trong các bộ phận khác nhau của chúng. Hình 2.5:Cây cải xoong 2.2.2.1.Một số loài thực vật có khả năng tích lũy chì (Pb) và cadmium (Cd) từ môi trường đất. Sự ô nhiễm Chì (Pb) trong đất có thể đến từ nhiều nguồn như khói thải xe cộ, các nhà máy luyện kim, lọc dầu, sản xuất các hợp chất có chứa Pb như accuy, sơn công nghiệp... Căn cứ trên tiêu chuẩn cây siêu hấp thụ, hai loài thực vật đã được tìm thấy là Thơm ổi Lantana camera L. Verbenaceace và loài dây leo Asclepiadaceae có khả năng tích lũy Pb gấp 250 lần so với cây trong môi trường không ô nhiễm.