Nghiên cứu đề xuất mô hình xử lý kim loại nặng (Pb, Cd) trong bùn thải kênh rạch bằng thực vật

Lượng bùn thải sản sinh hằng ngày từ các nguồn khác nhau ở thành phố Hồ Chí Minh là rất lớn. Bài viết này đặt mục tiêu đưa ra mô hình sử dụng thực vật để làm giảm thiểu ô nhiễm Pb, Cd trong bùn thải của một số kênh rạch bị ô nhiễm Pb và Cd ở thành phố Hồ Chí Minh.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu đề xuất mô hình xử lý kim loại nặng (Pb, Cd) trong bùn thải kênh rạch bằng thực vật Nghiên cứu khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG (Pb, Cd) TRONG BÙN THẢI KÊNH RẠCH BẰNG THỰC VẬT VŨ MẠNH, TRẦN VĂN TRƯỞNG, NGUYỄN BẢO NGỌC I. MỞ ĐẦU Lượng bùn thải sản sinh hàng ngày từ các nguồn khác nhau ở thành phố Hồ Chí Minh là rất lớn. Kết quả một số công trình nghiên cứu gần đây cho thấy, hàm lượng của một số nguyên tố kim loại nặng trong bùn thải, trong đó có chì, cadimi tại một số kênh rạch vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần; mặt khác, kim loại nặng trong bùn lắng kênh rạch đô thị có độ linh động và khả năng sẵn sàng sinh học khá cao [9]. Hiện nay, các phương pháp xử lý bùn thải thường được áp dụng bao gồm thiêu đốt, ổn định và hóa rắn, chôn lấp hay phân hủy sinh học. Tuy nhiên những biện pháp này đều có điểm hạn chế chung là khó kiểm soát an toàn thành phần kim loại nặng trong sản phẩm sau xử lý. Các phương pháp xử lý này về lâu dài có nguy cơ gây ô nhiễm đất và nước ngầm trên diện rộng do các chất ô nhiễm trong bùn thải lan truyền ra môi trường. Việc sử dụng thực vật để giảm tính độc của bùn đất thông qua quá trình tạo sinh khối là phương pháp đang rất được các nhà khoa học quan tâm, bởi chi phí đầu tư thấp, an toàn và thân thiện với môi trường. Ngoài ra, còn có thể tái sử dụng bùn sau xử lý để cải tạo đất, vì trong bùn có nhiều thành phần đa lượng và vi lượng. Ở Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu về khả năng xử lý kim loại nặng (cụ thể là Pb và Cd) của thực vật trong đất và đã có những thành công bước đầu [6]. Tuy nhiên, nhiều đề tài mới dừng ở mức độ là tạo ra những nồng độ kim loại nặng khác nhau trong môi trường đất để đánh giá khả năng hấp thụ kim loại nặng của thực vật, chưa có những thử nghiệm thực vật để xử lý môi trường đất bị ô nhiễm kim loại nặng cho một đối tượng cụ thể. Bài báo này đặt mục tiêu đưa ra mô hình sử dụng thực vật để làm giảm thiểu ô nhiễm Pb, Cd trong bùn thải của một số kênh rạch bị ô nhiễm Pb và Cd ở thành phố Hồ Chí Minh. II. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nội dung nghiên cứu - Khảo sát địa điểm lấy mẫu bùn thải ở một số kênh rạch trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh. - Lựa chọn một số loài thực vật đã được nghiên cứu ở trong nước cũng như trên thế giới về khả năng hấp thụ Pb, Cd trong bùn thải kênh rạch để trồng thí nghiệm. - Đánh giá khả năng tích lũy Pb, Cd của các loài thực vật được lựa chọn. - Xây dựng mô hình sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm Pb, Cd trong bùn thải kênh rạch trên địa bàn đã lựa chọn tại thành phố Hồ Chí Minh. 68 Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 05, 12 - 2013 Nghiên cứu khoa học công nghệ 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Chuẩn bị chậu thí nghiệm Bùn thải được lấy ở kênh bị ô nhiễm Pb và Cd, phơi khô, đập nhỏ, loại bỏ vật liệu thô như gạch, đá, thân cây lẫn trong bùn và cho vào các chậu sành với chiều cao bùn trong mỗi chậu là 40 cm để thí nghiệm. 2.2.2. Cách chọn loài thực vật bản địa có khả năng sống và hấp thu Pb, Cd trong bùn Căn cứ các nghiên cứu về những loài thực vật có khả năng hấp thụ Pb, Cd trong đất đã được công bố [2, 4, 6, 10, 11] và đặc tính sinh học của thực vật theo khả năng sống được trên bùn thải, đã xác định được 3 loài cây đáp ứng được yêu cầu của đề tài đưa ra, đó là: - Cỏ Vetiver (Hb) - Vetiveria zizanoides thuộc họ Hòa bản (Poaceae); - Mỏ két (Mk) - Heliconia psittacorum thuộc họ Mỏ két (Heliconiaceae); - Huệ chuối (Hc) - Strelitzia reginae thuộc họ Thiên điểu (Strelitziaceae). 2.2.3. Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm gồm 4 nghiệm thức: - Nghiệm thức 1: Chậu bùn không trồng cây làm đối chứng. - Nghiệm thức 2,3,4: Chậu bùn trồng 3 loài cây được lựa chọn. Các nghiệm thức được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên, mỗi nghiệm thức gồm 15 chậu. 2.2.3. Thời gian và phương pháp lấy mẫu phân tích * Lấy mẫu bùn: - Thời gian lấy mẫu: Lấy mẫu vào các thời điểm trước khi trồng cây, sau mỗi 2 tháng và lúc ra hoa cho đến khi kết thúc thí nghiệm ở tháng thứ 10 - Phương pháp lấy mẫu: Tại mỗi lần lấy mẫu, từ 3 chậu ngẫu nhiên của mỗi nghiệm thức lấy 500g bùn ở quanh gốc cây từ mỗi chậu, trộn đều, sấy khô, từ đó lấy một mẫu có trọng lượng 500g cho mỗi nghiệm thức để gửi phân tích. * Lấy mẫu thực vật: - Thời gian lấy mẫu: Lấy mẫu thực vật trước khi trồng, sau mỗi 2 tháng và lúc ra hoa cho đến khi kết thúc thí nghiệm ở tháng thứ 10. - Phương pháp lấy mẫu: Tại mỗi lần lấy mẫu, từ 10 chậu ngẫu nhiên của mỗi nghiệm thức lấy lá, thân và rễ của một số cây và gửi khoảng 90g trọng lượng khô mỗi loài để phân tích. 2.2.4. Phân tích thành phần bùn thải Các chỉ tiêu nông hóa cần được xác định trong bùn thải gồm: pH, độ ẩm, nitơ tổng, P2O5 tổng, K2O, các kim loại nặng (Cd, Pb và một số kim loại nặng khác như Cr, Cu, As, Hg). Phân tích hàm lượng Pb, Cd trong bùn, thân, lá và rễ bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS. Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 05, 12 - 2013 69 Nghiên cứu khoa học công nghệ 2.2.5. Chọn loài thực vật, diện tích và phương pháp trồng ngoài thực địa - Loài thực vật mang trồng ngoài thực địa là loài có khả năng hấp thụ tốt Pb, Cd ở rễ trong 3 loài mang thí nghiệm. - Bùn thải được lấy từ kênh, trộn đều, trải trên diện tích là 1000 m2 đã được lót bạt với chiều dày 50 cm. - Phương pháp trồng: Lựa chọn cây con khỏe mạnh từ vườn ươm mang trồng trên diện tích 1000 m2 bùn mới trải. Mật độ trồng dựa vào không gian chiếm chỗ của loài đó ở tuổi trưởng thành và mức độ hao hụt do chết trong quá trình cây phát triển là 50 cm x 50 cm và trồng trên các diện tích bằng nhau cho các loại cây. III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3 ...