Các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường trồng hoa trên thế giới - phần 2

 Giải pháp bằng công nghệ sinh thái

a, xử lý kim loại nặng

 

Gần đây, nhờ những hiểu biết về cơ chế hấp thụ, chuyển hoá, chống chịu và loại bỏ KLN của một số loài thực vật, nhiều nhà khoa học đã đặc biệt quan tâm rất nhiều đến công nghệ sử dụng thực vật để xử lý môi trường bởi nhiều lý do:  Diện tích đất bị ô nhiễm ngày càng tăng, các kiến thức khoa học về cơ chế, chức năng của sinh vật và hệ sinh thái... đã được làm rõ, lợi ích về kinh tế, bền vững về môi trường từ áp dụng công nghệ sinh học để xử lý đã được chứng minh.  

 

        Hai mươi năm trước đây, các nghiên cứu về lĩnh vực này còn rất ít, nhưng ngày nay, nhiều nhà khoa học đặc biệt là ở Mỹ và châu Âu đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu cơ bản và ứng dụng công nghệ này như một công nghệ mang tính chất thương mại. Năm 1998, Cục môi trường châu Âu (EEA) đánh giá hiệu quả kinh tế của các phương pháp xử lý KLN trong đất bằng phương pháp truyền thống và phương pháp sử dụng thực vật tại 1.400.000 vị trí bị ô nhiễm ở Tây Âu, kết quả cho thấy chi phí trung bình của phương pháp truyền thống trên 1 hecta đất từ 0,27 đến 1,6 triệu USD, trong khi phương pháp sử dụng thực vật chi phí thấp hơn 10 đến 1000 lần.   

       Một loại cỏ ở vùng Alpine có khả năng hấp thụ kẽm trong đất. Cây bạch dương (poplar) hấp thụ metan, cây mù tạt (mustard) thuộc họ Thlaspi goesingense có khả năng hóa giải niken. Lena Q. Ma thuộc đại học Florida đã thành công trong việc nghiên cứu dùng cây dương xỉ Pteris Vittata để hấp thụ asen trong đất.

       Ở Liên Xô trước đây, người ta đã có những kinh nghiệm về việc sử dụng các cây trồng, ví dụ cây hoa hướng dương để xử lý đất nhiễm phóng xạ.

       Các nhà khoa học Trung Quốc đã dần dần hoàn thiện kỹ thuật trồng cây dương xỉ (Pteris vittata L.) để “hút” KLN trong đất như thạch tín, đồng, kẽm… Với kỹ thuật này, họ hy vọng có thể giải quyết về cơ bản vấn đề ô nhiễm KLN ở vùng hạ du của Trung Quốc do quá trình khai khoáng gây nên. Nghiên cứu viên Trần Đồng Bân của Viện nghiên cứu Tài nguyên và khoa học địa lý, thuộc Viện Khoa học Trung Quốc cho biết: Trồng những loại cây có khả năng hấp thu các loại kim loại nặng hơn mức bình thường như loài cây dương xỉ trên vùng đất bị ô nhiễm để chúng hút KLN, sau đó họ sẽ “thu hồi” lại các KLN từ loài cây này để tách kim loại thuần ra làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp. Hàm lượng thạch tín ở trên lá của cây lên tới 8‰, vượt xa so với hàm lượng đạm, lân có trên thân cây mà cây vẫn phát triển tươi tốt. Khả năng hút thạch tín của loài cây này không ngừng tăng mạnh theo sự phát triển của cây.

      Wang F.X, Zhou Q.X và Wang X đã nghiên cứu so sánh về tính chất tích lũy KLN của 4 loài cây cảnh cho kết quả như sau: Cây hoa bóng nước, cúc vạn thọ và cây cleome có gai có khả năng chịu được sự ô nhiễm Cd và Pb, trong khi đó cây rau dền cảnh không có khả năng này. Đặc biệt, cây cúc vạn thọ (Marigold) có tiềm năng dùng để xử lý đất bị ô nhiễm Cd.

         Ngày 11 - 18 tháng 8 năm 2004, một hội nghị Quốc tế đã được tổ chức tại thành phố Adelaide, Australia trường Đại học Nam Úc với chủ đề “Ô nhiễm đất và xử lý những vùng đất bị ô nhiễm” với 2 phần: “Nghiên cứu tiếp cận khả năng sử dụng công nghệ hóa học và sinh học đối với môi trường đất” và “Ô nhiễm đất và xử lý những vùng đất bị ô nhiễm”, trong đó đáng chú ý nhất là báo cáo của tác giả Zheng Miao Xie và cộng sự với đề tài “Xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng bằng phương pháp dùng bentonite ở  Australia”.

        Ngày 9 - 18 tháng 11 năm 2004, hội nghị tương tự lại tổ chức tại thành phố Nam Kinh, Trung Quốc có báo cáo của Giáo sư Yongming Luo - Giám đốc Trung tâm nghiên cứu, xử lý môi trường đất bị ô nhiễm với tiêu đề “Sự phát triển công nghệ thực vật để xử lý ô nhiễm tại Trung Quốc”.

Loài thực vật cụ thể có khả năng khắc phục ô nhiễm nhất định như kim loại nặng, hóa chất từ ​​dầu mỏ và biphenyl đã polyclo hóa, thường được gọi là PCBs . Cách thông thường để xử lý ô nhiễm tại chỗ là để đào đất và thay thế nó bằng đất sạch từ nơi khác, nhưng sử dụng các loài thực vật sẽ ít tốn kém hơn, hiệu quả và thân thiên với môi trường. Hoa hướng dương là một trong nhiều loài thực vật được nghiên cứu để loại bỏ các chất ô nhiễm trong đất .Hoa hướng dương không chỉ có thể hấp thụ chì,mà còn hấp thụ được những  kim loại nặng nguy hiểm khác như asen, kẽm, crôm, đồng, và mangan. Hoa hướng dương đã được trồng để làm sạch đất bị ô nhiễm ở Ukraine sau thảm họa Che obyl, một trong những vụ tai nạn nhà máy điện hạt nhân tồi tệ nhất trong lịch sử.  "Dự án Sprout," đặt căn cứ tại Tulane City Center ở New Orleans, tập trung vào trồng vườn năng lượng sinh học bao gồm các nhà máy như hoa hướng dương như là một cách để khắc phục đất, năng suất cây trồng để sản xuất nhiên liệu sinh học,  và để hỗ trợ phục hồi đô thị trong các khu phố của New Orleans mà bị thiệt hại nặng nề từ cơn bão Katrina và Rita.

         Trong môi trường đất, một số loài vi sinh vật có khả năng sản sinh ra một số protein hoặc chuỗi peptit trên bề mặt tế bào giúp chúng có thể liên kết và chịu được kim loại nặng. Một số vi sinh vật khác lại có khả năng chuyển hoá các kim loại nặng từ trạng thái khó tan thành dễ tan hơn hoặc hấp thụ trực tiếp vào cơ thể vi sinh vật. Ngoài vi sinh vật trong tự nhiên cũng tồn tại một số thực vật có khả năng hấp thu các kim loại nặng này.

          Xử lý ô nhiễm kim loại nặng bằng phương pháp sinh học là phương pháp sử dụng sinh vật (chủ yếu là vi sinh vật và thực vật) làm sạch hoặc giảm thiểu các kim loại nặng độc hại trong môi trường và là một giải pháp rất an toàn vì các sinh vật này là hữu ích và không gây hại cho con người cũng như không gây ô nhiễm đất và nước ngầm. Trong môi trường đất, chức năng chính của vi sinh vật là phân hủy các chất hữu cơ có nguồn gốc từ mô cây trồng, động vật và vi sinh vật.

           Nhiều loại kim loại nặng cũng như chất hữu cơ lại là nguồn thức ăn cho một số loài vi sinh vật. Sở dĩ như vậy là do các loài vi sinh vật này có khả năng sản sinh ra một số protein hoặc chuỗi peptit trên bề mặt tế bào giúp chúng có thể liên kết và chịu được kim loại nặng.

           Một số vi sinh vật có khả năng chuyển hoá các kim loại nặng từ trạng thái khó tan thành dễ tan hơn hoặc hấp thụ trực tiếp vào cơ thể vi sinh vật. Ngoài vi sinh vật trong tự nhiên cũng tồn tại một số thực vật có khả năng hấp thu các kim loại nặng này.

            Không giống như các phương pháp làm sạch môi trường khác, trong đó các hóa chất độc hại nguy hiểm chỉ được chuyển từ nơi này sang nơi khác hay từ dạng này sang dạng khác, vi sinh vật làm sạch môi trường thường làm giảm các chất độc hại hoặc biến đổi chúng trở thành hữu ích. Vì vậy, sự phối hợp giữa vi sinh vật cùng với thực vật là rất hữu ích và đem lại hiệu quả cao cho việc làm sạch, phục hồi đất và nước bị ô nhiễm kim loại nặng.

Ledin và cộng sự (1997) chỉ ra rằng: Bề mặt của vi khuẩn có vô số nhóm chức năng có cấu tạo phức với kim loại nặng trong dung dịch đất. Hầu hết các kim loại nặng là các nguyên tố vô sinh trong tế bào. Có dấu hiệu rằng một vài quá trình sống có thể hấp thụ kim loại nặng điều này phụ thuộc vào thành phần gen của tế bào có thể hấp thụ kim loại nặng (Bollag & Duszota, 1984). Tất cả các kim loại nặng được hấp thụ bởi tế bào chết của vi khuẩn nhiều hơn các chất hấp thụ khác (Smetit, Vertisol) và tế bào sống ở dung dịch NaNO3 sau 48h. Ví dụ, ở pH = 6 và nồng độ ban đầu của KLN là 1,0 mg/l, tất cả trị số hấp thụ KLN bởi tế bào chết là trên 78%. Dãy tương quan của KLN được hấp thu đối với tế bào chết là: U (VI) > Pb > Zn > Ni.

b, Xử lý thuốc BVTV tồn dư

Phương pháp dùng vi sinh vật  đã được nghiên cứu và ứng dụng để phân hủy nhiều loại thuốc BVTV đặc biệt là các thuốc thuộc nhóm clo hữu cơ. Các hợp chất cơ clo tuy có tính bền vững cao, bám rất chặt trong đất, song chúng vẫn bị các vi sinh vật trong tự nhiên phân huỷ thành các dẫn xuất không độc hoặc các dẫn xuất ưa nước có khả năng hoà tan trong nước rồi bị thải ra các cơ quan đặc biệt là các mô mỡ. Từ đây các dẫn xuất này có thể bị vi sinh vật đồng hoá tiếp và như thế chúng chuyển thành nguồn cung cấp cacbon cho vi sinh vật chuyển thành CO2. Để tăng cường quá trình này cần bổ sung các chất dinh dưỡng nhằm phát triển vi sinh vật tự nhiên có sẵn trong đất.

            Khả năng tiêu huỷ hợp chất cơ clo bằng vi sinh vật có thể thực hiện được trên một số vùng đất nhiễm các thuốc bảo vệ thực vật cơ chlo, những vùng đất bị nhiễm các hợp chất có chlo ở hàm lượng thấp (dưới 1%).

Gần đây, phương pháp này đang được phát triển theo hướng sử dụng vi sinh vật với các "Bioreactor" để xử lý thuốc BVTV tồn dư, thuốc sẽ được chuyến về dạng thích hợp trong môi trường được điều chỉnh bởi nhiệt, dinh dưỡng, không khí,... để có thể đẩy nhanh quá trình phân huỷ thuốc. Đây cũng là hướng cần nghiên cứu và ứng dụng ở nước ta.

   Điều kiện nhiệt đới nóng ẩm là điều kiện thuận lợi nhất cho vi sinh vật phát triển và đồng hoá các hợp chất cơ chlo. Vì vậy thời gian xử lý đất nhiễm các hợp chất cơ clo phải thực hiện vào mùa hè nhiệt độ ngoài trời  32-35oC (cao hơn càng tốt).

Tập đoàn vi sinh vật đất rất phức tạp, trong đó có nhiều loài có khả năng phân huỷ các chất hoá học. Một loại thuốc BVTV có thể bị một hay một số loài VSV phân huỷ (Brown, 1978). Ví dụ: thuốc trừ cỏ 2,4-D bị 7 loài vi khuẩn, 2 loài xạ khuẩn phân huỷ.

Ngược lại, một số loài VSV cũng có thể phân huỷ được các thuốc trong cùng một nhóm hoặc thuộc các nhóm rất xa nhau. Ví dụ: nấm Trichoderma viridi có khả năng phân huỷ nhiều loại thuốc trừ sâu clo, lân hữu cơ, cacbamat, thuốc trừ cỏ.

Nhiều thuốc trừ nấm bị VSV phân huỷ thành chất không độc, đơn giản hơn.

Theo Fild và Hemphill (1968); Brown (1978),  những thuốc dễ tan trong nước, ít bị đất hấp phụ thường bị vi khuẩn phân huỷ, còn những thuốc khó tan trong nước, dễ bị đất hấp phụ lại bị nấm phân huỷ là chủ yếu. Cho đến nay người ta vẫn chưa rõ về nguyên nhân của hiện tượng này.

            Hoạt động của VSV đất  thường dẫn đến sự phân huỷ thuốc. Tuy nhiên có trường hợp VSV đất  lại làm tăng tính bền lâu của thuốc ở trong đất.  Khi thuốc  BVTV xâm nhập vào trong tế bào VSV sẽ bị giữ lại, không bị chuyển hoá, cho đến khi VSV bị chết rữa hoặc thuốc BVTV bị mùn giữ chặt – mà  mùn là sản phẩm hoạt động của VSV đất - tránh được  sự tác động  phân huỷ của VSV đất (Mathur và Moley, 1975; Bu s, 1976).

            Ngoài VSV, trong đất còn có một số enzym ngoại bào (exoenzyme) cũng có khả năng phân huỷ thuốc bvtv như các men esteraza, dehydrogenaza... Có rất ít công trình  nghiên cứu về sự  phân huỷ thuốc BVTV của các enzym ngoại bào.  

Người đăng: floraadmin
Bài vết cùng chủ đề
 Trang đầu  «  1 [2] 3  4  5  »  Trang cuối