Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Phytoremediation xử lý nước thải nhiễm chì nhân tạo của cây phát tài
Sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp đã thúc đẩy nền kinh tế phát triển theo và làm nâng cao đời sống của con người. Nhưng song song với những lợi ích đó, tình hình ô nhiễm môi trường cũng đang diễn ra ngày càng nghiêm trọng hơn. Theo Tổ chức y tế thế giới, ở các nước đang phát triển, 80% nước thải và chất thải công nghiệp chưa qua xử lý được thải trực tiếp vào các nguồn tài nguyên nước ngọt gây ảnh hưởng nghiêm trọng cho hệ sinh thái. Trong nhiều thập kỷ qua, các kim loại nặng như As, Hg, Cd, Cr, Ni, Cu, Be,… đã trở thành chất gây ô nhiễm trên toàn thế giới, trong đó chì là một trong những kim loại gây ô nhiễm phổ biến nhất.
Chì là một trong những kim loại được sử dụng thông dụng nhất từ trước tới nay. Chì được ứng dụng rất rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống từ công nghiệp, nông nghiệp cho đến sinh hoạt hàng ngày như mỹ phẩm, dược phẩm, phụ kiện điện tử,.... Có thể thấy rằng, chì là kim loại không thể thay thế được và có mặt ở mọi nơi trong cuộc sống của con người.
Hiện nay, có nhiều phương pháp đã được sử dụng để làm sạch môi trường có kim loại nặng, nhưng hầu hết các phương pháp này rất tốn kém và khó đạt được kết quả tối ưu. Gần đây, nhờ những hiểu biết về cơ chế hấp thụ, chuyển hóa, chống chịu và loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước của một số loài thực vật, mọi người bắt đầu chú ý đến khả năng sử dụng thực vật để xử lý môi trường như một công nghệ môi trường đặc biệt. So với các kim loại nặng khác, số loài thực vật được phát hiện có khả năng siêu hấp thu chì khá ít.
Chính vì vậy, Thạc sĩ Hồ Bích Liên, trường Đại học Thủ Dầu Một đã ứng dụng công nghệ phytoremediation vào xử lý nước thải nhiễm chì (Pb) để bảo vệ môi trường và hướng đến sự phát triển bền vững trong công nghiệp hóa. Cụ thể, xác định giá trị pH thích hợp cho khả năng hấp thu và tích lũy chì (Pb) của cây phát tài khi trồng trong môi trường nước gây nhiễm chì 100ppm; khảo sát khả năng sinh trưởng, phát triển của cây phát tài khi trồng trong môi trường nước gây nhiễm ở các nồng độ chì 0ppm, 200ppm, 400ppm và 600ppm; xác định lượng chì hấp thu trong các bộ phận rễ, thân và lá của cây Phát tài khi trồng trong môi trường nước gây nhiễm ở các nồng độ chì 0ppm, 200ppm, 40ppm và 600ppm; xác định hiệu quả loại bỏ chì trong nước thải sinh hoạt ở nồng độ chì 200ppm của cây phát tài.
Phát tài có tên khoa học là Dracaena sanderiana, có nguồn gốc ở châu phi. Ngay sau khi được du nhập vào Việt Nam, phát tài được trồng và phân bố khắp Việt Nam. Với ý nghĩa mạng lại may mắn cho gia chủ trong cuộc sống và công việc, phát tài được ưa chuộng và từ đó giá trị kinh tế cũng được nâng cao. Ngoài giá trị tinh thần và kinh tế, những năm gần đây phát tài được phát hiện có giá trị trong xử lý môi trường.
Đề tài được thực hiện trên loài cây phát tài Dracaena sanderiana Sander. Cây phát tài Dracaena sanderiana Sander thuộc cây thân thảo, có nhiều đốt, rễ chùm, lá nhỏ có màu xanh đậm. Từ xưa tới nay, phát tài được dùng để thờ cúng trong gia đình và các ngôi chùa, đình. Ngoài ra, cây phát tài được mọi người ưa chuộng dùng để trang trí trong không gian nội thất, với hy vọng sẽ gặp nhiều may mắn, thuận lợi trong công việc cũng như cuộc sống. Cây Phát Tài thường được dùng làm quà tặng bạn bè người thân trong những dịp đặc biệt như khai trương, tân gia, thăng chức…
Chì là kim loại có màu xám nhạt, không mùi, không vị, không hòa tan trong nước, không cháy. Chì rất mềm, dễ gia công, có thể dùng dao cắt được và dễ nghiền thành bột. Chì được coi là mềm và nặng nhất trong tất cả các kim loại thông thường. Chì và nhiều hợp chất của chì được ngành độc học xếp vào nhóm độc bản chất. Trong cơ thể, chì không bị chuyển hóa, chỉ được chuyển từ bộ phận này sang bộ phận khác, bị đào thải qua đường bài tiết và tích tụ lại trong một số cơ quan với hàm lượng tăng dần theo thời gian tiếp xúc. Vì vậy, ảnh hưởng gây độc của chì là rất nghiêm trọng và lâu dài. Độc tính của chì tỷ lệ thuận với hàm lượng chì trong cơ thể.
Có rất nhiều phương pháp để xử lý kim loại nặng trong nước như phương pháp hóa học, hóa lý hay sinh học. Tại các nhà máy nước thải có chứa hàm lượng kim loại nặng vượt quá tiêu chuẩn cho phép rất cần phải xử lý trước khi thải ra môi trường. Các phương pháp xử lý kim loại nặng có thể được sử dụng như sau: Phương pháp kết tủa hóa học, phương pháp hấp thụ, phương pháp trao đổi ion, điện hóa, oxy hóa - khử và xử lý kim loại nặng bằng phương pháp tạo pherit.
Hiện nay, công nghệ sử dụng thực vật xử lý ô nhiễm đang trở thành một giải pháp có tính khả thi cao đối với các nước đang phát triển nhờ vào chi phí xử lý thấp và thân thiện môi trường. Đây là hướng đi bền vững, lâu dài và hiệu quả đối với việc bảo vệ môi trường.
Trong khuôn khổ đề tài, tác giả đã khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp thu và tích lũy chì của cây phát tài trong môi trường nước có bổ sung chì ở nồng độ 100ppm; khảo sát ảnh hưởng của các nồng độ chì (0ppm, 200ppm, 400ppm, 600ppm) đến khả năng hấp thu, tích lũy và xử lý chì (Pb) của cây phát tài; đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt nhiễm chì của cây phát tài;
Với kết quả khảo sát sơ bộ ban đầu về khả năng hấp thu và tích lũy chì của cây phát tài (Dracaena sanderiana) ở 3 nghiệm thức tương ứng với 3 nồng độ Pb 100, 200, 300 ppm và một nghiệm thức đối chứng là 0 ppm, thí nghiệm được thực hiện với pH 5.5, kết quả nghiên cứu cho thấy:
Cây có khả năng sinh trưởng tốt ở các giá trị pH khảo sát 3.5; 4; 4.5; 5. Cây phát triển và tích lũy chì cao nhất ở giá trị pH 4.5. Ở nồng độ chì 200 đến 600 ppm, chiều cao cây, chiều dài rễ, trọng lượng tươi và trọng lượng khô của cây bị nhiễm độc chì cao hơn giá trị ban đầu. Khả năng chống chịu chì cũng đã được tìm thấy ở cây phát tài. Cây có thể chống chịu chì ở nồng độ 200 đến 600 ppm khoảng 80%. Nồng độ chì càng cao khả năng hấp thu của cây phát tài càng lớn.
Trong các bộ phận của cây, hàm lượng Pb tích lũy chủ yếu trong rễ, một phần nhỏ tích lũy trong thân và lá. Hàm lượng chì tích lũy trong cây theo thứ tự Rễ > thân > lá. Khả năng dịch chuyển chì lên các bộ phận trên của cây rất thấp (TF<1), năng cây hữu ích cho phytostabilization và không hữu ích cho phytoextraction. Cây có khả năng xử lý trong nước thải sinh hoạt rất tốt ở nồng độ Pb 200ppm. Hiệu suất xử lý Pb trong nước thải sinh hoạt nhiễm chì của cây phát tài tăng theo thời gian thí nghiệm, hàm lượng chì giảm đi rất nhiều so với ban đầu, sau 30 ngày hiệu quả xử lý Pb đạt 90.9%.
Ngoài kết quả đạt được, tác giả còn kiến nghị trong thời gian tới cần khảo sát thêm sự ảnh của các yếu tố khác như nhiệt độ, độ ẩm nhằm xác định chính xác điều kiện tối ưu để hấp thu kim loại của cây phát tài; nghiên cứu ảnh hưởng của các nồng độ Pb cao hơn 600ppm đến khả năng hấp thu, tích lũy và xử lý Pb của cây phát tài; khả năng tích lũy chì của cây phát tài khi được trồng trong môi trường đất nhiễm Pb; cơ chế xử lý và khả năng tích lũy kim loại nặng của cây phát tài với các kim loại nặng khác như As, Cu, Cd.
Mỹ Linh (Đọc toàn văn tại Trung tâm Thông tin và Thống kê KH&CN)