Cải tạo ô nhiễm kim loại nặng trong đất bằng thực vật

Cỏ Vertiver, một loài thực vật gần đây được quan tâm nghiên cứu và trồng để chống xói lở đất. (Ảnh: Biolcom.com)

Khả năng làm sạch môi trường của thực vật được ghi chép từ thế kỷ XVIII nhưng đến cuối thế kỷ XX, phương pháp này mới được nhắc đến như một công nghệ tân tiến dùng đề xử lý môi trường đất và nước bị ô nhiễm bởi các kim loại.

Mỗi năm, thế giới có khoảng 25 tỉ tấn đất mặt bị rửa trôi, khoảng hai tỷ ha đất canh tác và đất trồng trên thế giới bị suy thoái do bị con người sử dụng thiếu khoa học và không có quy hoạch. Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất ngày càng đáng quan tâm do ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người và cây trồng.

Khả năng làm sạch môi trường của thực vật đã được ghi chép từ thế kỷ XVIII nhưng đến cuối thế kỷ XX, phương pháp này mới được nhắc đến như một công nghệ tân tiến dùng đề xử lý môi trường đất và nước bị ô nhiễm bởi các kim loại, các hợp chất hữu cơ, thuốc súng và các chất phóng xạ.

Tùy theo loại hình, mức độ tiếp xúc và mức độ độc hại của từng kim loại nặng (KLN) mà việc nhiễm độc là khác nhau. Đối với cơ thể con người, quá trình này cần được giám sát trong một thời gian dài bởi trong đa số các trường hợp, việc tích tụ và xâm nhập của kim loại nặng vào cơ thể diễn ra từ từ.

Ô nhiễm kim loại nặng do đâu?

Nguồn phát thải các KLN trước hết phải kể đến các ngành sản xuất công nghiệp có sử dụng xút, clo, có chất phế thải nhiều thủy ngân hay ngành công nghiệp than đá và dầu mỏ có chất thải chứa chì, thủy ngân và cadimi. Tại nhiều nơi, các chất thải độc hại này bị đổ thẳng ra môi trường mà không hề được xử lý.

Tại TP. HCM, kết quả phân tích hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất vùng trồng lúa khu vực phía Nam thành phố cho thấy hàm lượng đồng, kẽm, chì, thủy ngân, crôm trong đất trồng lúa chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước thải công nghiệp phía nam thành phố đều tương đương hoặc cao hơn ngưỡng cho phép (TCVN 7209:2002) đối với đất sử dụng cho mục đích nông nghiệp. Trong đó hàm lượng cadimi vượt quá tiêu chuẩn cho phép 2,3 lần; kẽm vượt quá 1,76 lần.

Rác sinh hoạt, đặc biệt rác thải đô thị cũng là một nguồn gia tăng lượng kim loại nặng trong đất. Tại đa số đô thị hiện nay, tỉ lệ thu gom rác còn thấp, thậm chí có một số đô thị chưa có đơn vị thu gom và nơi tập kết rác.

Hà Nội, một trong những đô thị có tỉ lệ thu gom rác cao nhất, cũng chỉ đạt tỉ lệ dao động khoảng 70-80 phần trăm/năm. Lượng rác thải còn lại tồn đọng ở các nước ao hồ, ngõ xóm, kênh mương, theo dòng nước mưa chảy tràn gây ô nhiễm môi trường.

Theo các nhà khoa học, khoảng 70 – 80 phần trăm các nguyên tố KLN trong nước thải lắng xuống bùn trên đường đi của nó. Do đó việc sử dụng bùn thải làm phân bón được coi là một trong những nhân tố cao có nguy cơ gây ô nhiễm KLN.

Ngoài ra, hoạt động nông nghiệp cũng chính là một nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng. Việc lạm dụng các loại phân bón hóa học, hóa chất bảo vệ thực vật đã làm gia tăng lượng tồn dư các kim loại như Asen, Cadimi, thủy ngân và kẽm trong đất.

Sự phát triển và mở rộng các làng nghề thủ công đi kèm với việc sử dụng ngày càng nhiều hóa chất song hầu hết các làng nghề ở nước ta hiện nay đều không có biện pháp xử lý chất thải, gây ô nhiễm môi trường, trong đó có môi trường đất.

Vai trò của thực vật

Hầu hết các loài thực vật rất nhạy cảm với sự có mặt của các ion kim loại, 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 các kim loại này trong các bộ phận khác nhau của chúng.

Trong những năm gần đây, người ta quan tâm rất nhiều về công nghệ sử dụng thực vật để xử lý môi trường. Theo tài liệu nghiên cứu, thế giới có ít nhất 400 loài thuộc 45 họ thực vật có khả năng hấp thụ kim loại.

Các loài này là thực vật thân thảo hoặc thân gỗ, có khả năng tích luỹ và không có biểu hiện về mặt hình thái khi nồng độ kim loại trong thân cao hơn hàng trăm lần so với các loài bình thường khác.

Thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các ion kim loại trong môi trường. Có nhiều giả thuyết đã được đưa ra để giải thích cơ chế vận chuyển, hấp thụ và loại bỏ kim loại nặng trong thực vật, chẳng hạn chúng hình thành một phức hợp tách kim loại ra khỏi đất, tích luỹ trong các bộ phận của cây, sau đó được loại bỏ qua lá khô, rửa trôi qua biểu bì, bị đốt cháy hoặc đơn thuần là phản ứng tự nhiên của cơ thể thực vật.

Cỏ Vertiver, một loài thực vật gần đây được quan tâm nghiên cứu và áp dụng để chống xói lở đất. Chúng có bộ rễ đồ sộ và phát triển rất nhanh. Trong điều kiện thuận lợi, ngay năm đầu tiên rễ của chúng có thể ăn sâu tới 3- 4m.

Nhờ đó nó có khả năng chịu hạn, có thể hút ẩm từ độ sâu bên dưới xuyên qua các lớp đất bị lèn chặt, qua đó giảm bớt lượng nước thải thấm xuống đất và phân hủy các chất gây ô nhiễm. Loại cỏ này có khả năng hấp thụ một lượng lớn nhôm, mangan, cadimi, niken, thủy ngân, kẽm…có trong nước bị ô nhiễm.

Trong khi đa số các loài cây đều có cơ chế đào thải chất độc ra ngoài nhưng với cỏ Vertiver thì khi vào đến rễ, kim loại đồng chuyển thành dạng khó tan và được lưu giữ lại một phần, phần còn lại di chuyển đến cổ rễ.

Rễ và cổ rễ có khả năng tích lũy đồng, chống lại sự vận chuyển đồng đến các bộ phận khác của cây. Điều này cũng chứng tỏ rễ là phần hấp thu nhiều KLN nhất trong các bộ phận của cây cỏ Vetiver.

Ngoài cỏ Vertiver, một số loài thực vật thông thường khác cũng có khả năng hấp thụ kim loại nặng như bèo tây, cải xoong, rau muống, dương xỉ kết hợp với nấm cộng sinh...

(Theo Thiennhien.net)