Phytoremediation giải pháp sinh học cho môi trường.

Phytoremediation giải pháp sinh học cho môi trường.

Phytoremediation là gì?
_Ðất thường xuyên nhận nhiều loại chất bẩn từ hoạt động công nghiệp. Rác bùn thải, quá trình luyện kim, sản xuất năng lượng và trong nhiều trường hợp việc xử lý quá tốn kém, phức tạp và có thể không hoàn toàn phải đưa vào hệ sinh thái.
_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.
_Các nhà khoa học nghiên cứu về Phytoremendiation xuất hiện từ nghiên cứu sự chịu đựng kim loại nặng trong thực vật ở cuối thập niên 80. Sự khám phá các cây siêu tích lũy các kim loại nặng có thể gây độc đối với những thực vật khác, đã có ý tưởng sử dụng các loài thực vật có khả năng tách kim loại ra khỏi đất, có tác dụng dọn dẹp đất cho các loài thực vật khác có sức chịu đựng ít hơn. Các nhà khoa học cũng tìm thấy rằng các loài thực vật chắc chắn có thể phân hủy các chất thải hữu cơ bằng cách hấp thu chúng từ đất và biến dưỡng chúng trở thành các chất hóa học vô hại. Thêm vào đó, những thực vật đóng một vai trò chính trong phân hủy các hợp chất hóa hữu cơ, thường sử dụng các hợp chất hữu cơ này như nguồn cacbon trong quá trình biến dưỡng của chúng. Trong nhiều trường hợp, các tính chất vật lý của hệ thống rễ thực vật có thể cải tạo điều kiện cho đất, làm cho cấu trúc đất ổn định, lượng nước trong đất ổn dịnh, ngăn ngừa xói mòn. Các loại Phytoremediation khác nhau có tiềm năng ứng dụng khác khác nhau như là :sự tích lũy kim loại nặng trong các cơ quan đặc biệt của thực vật, sự làm bay hơi từ bề mặt lá...
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.
(còn tiếp...)

Hướng đề tài nghe rất lý thú, mặc dù ông Vo-niem (VN) gì đó sẽ còn post những phần cơ sở lý thuyết khác của hướg nc này, nhưng ngay bây giờ tôi có vài thắc mắc, nếu ông VN trả lời luôn thì tốt không thì đợi đến hồi kết trả lời cũng được:
01- Theo như cơ sở lý thuyết thì hướng phyto này đã được đặt ra khá lâu. và rõ ràng là chỉ làm ở các nước có tiến, như vậy hướng ứng dụng này ở VN có khả thi không? Vì những loài đã và đang đưọc nghiên cứu đều là các loài bản địa của các nước nói trê, như vậy việc đưa thành tựu của họ vào VN liệu có dễ dàng không, nhất là với các nhà sinh-công (sinh học và công nghệ SH) VNese đang có xu hướng "ăn nhanh uống lẹ" (từ hoa mỹ hơn là đi tắt đón đầu). Trường hợp phải bắt tay vào nghiên cứu lại từ đầu thì sao? Ok, đây là câu hỏi ở tầm vĩ mô, hỏi cho vui, chứ tôi cũng tự trả lời cho mình rồi.
02- các loài thực vật được ứng dụng trong xử lý kim loại nặng phần lớn là cây thân thảo, điều này hiển nhiên rồi, nhưng sau đó phần vật chất của cây này sẽ được xử lý thế nào. Vì KLN vẫn đang nằm ở dạng tích tụ trong các bộ phận của cây, ta phải làm sao đây??? Hơn nữa trong quá trình sống của cây, một vài bộ phận nào đó ví dụ như lá, hoa, quả hay cả rễ ... có thể là thức ăn của 1 loài động vật nào đó khác, như vậy hiện tượng lưu chuyển dòng kim loại năng trong chuỗi thức ăn có diễn ra không? Mức độ và biện pháp đề phòng? Đã có nghiên cứu nào đánh giá chuyện này không?
Concay

Xin phép trả lời các câu hỏi của bác concay sau khi post xong bài này. Câu hỏi số 2 sẽ được trả lời một số ý trong bài viết. Mong bác đón xem và cho ý kiến.
Phytoremediation là một lĩnh vực khá lớn. Do đó, tôi chỉ lướt qua một phần trong sử dụng phytoremediation trong xử lý kim loại nặng.
Những đặc điểm quan trọng cuả cây có khả năng hấp thụ kim loại nặng
1.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. Sở dĩ thực vật có được sự chịu đựng cao như thế là do sự chia ngăn của không bào và chelation. Một minh chứng rõ ràng nhất đã sử dụng không bào được tách ra từ protoplast của tế bào cây thuốc lá đã tích lũy được Zn và Cd ở mức độ cao. Sức chịu đựng cao của những tác nhân tích lũy có nhờ vào sựõ tăng cường những cơ cấu này hay không thì chưa được biết. Tuy nhiên, phân tích dưới kính hiển vi điện tử đã cho thấy sự chia ngăn không bào trong lá cây Thlaspi caerulescens có sự tích lũy Zn ở mức độ cao.
2.Một cây phải có khả năng chuyển một nguyên tố từ rễ tới chồi cây với tốc độ cao. Thông thường, sự tập trung Zn, Cd hoặc Ni trong rễ gấp mười lần hoặc hơn nữa so với trong chồi cây, nhưng trong những cây có tích lũy cao, sự tập trung kim loại trong chồi cây có thể vượt trội hơn trong rễ.
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.Tương tự với những kết quả về Zn trong Thlaspi caerulescens.

Được Vo_niem sửa chữa / chuyển vào 13:04 ngày 10/05/2003
Được Vo_niem sửa chữa / chuyển vào 13:08 ngày 10/05/2003

Một số phương pháp phytoremendiation để xử lý kim loại nặng :
a/Phytoextraction:
_Sử dụng thực vật để hấp thu , tập trung, cô đọng kim loại từ đất vào trong các phần trên của cây(chồi, lá, thân)
_Qua nghiên cứu ,người ta thấy rằng một số cây có thể hấp thụ được kim loại nặng. Các cây
này hấp thụ kim loại nặng hơn cây bình thường 100 lần, tức là 1000Fg/g, (0.1%)Co, Cu, Cr, Pb hay 1%Zn, Ni trong phần lá khô. Hiện tại , cây hấp thụ mạnh Pb vẫn chưa biết rõ ràng. Những cây nhất định có khả năng hắp thụ chì khi đất được thêm một số thành phần như EDTA?
_Các cây chứa 1% kim loại mục tiêu và tạo ra 20 tấn sinh khối chồi trên 1ha trong 1 năm là đạt yêu cầu
*Những thuận lợi khi sử dụng phytoextraction:
_Rẻ tiền hơn các phương pháp khác
_Kim loại nặng được tách vĩnh viễn khỏi đất.
_95% chất thải có thể được mang đi
**Những hạn chế:
_Các cây sử dụng có sự phát triển chậm, hệ thống rễ hạn chế sinh khối nhỏ
_Một số tác nhân có thể ảnh hưởng đến năng suất cải tạo đất:
+Kim loại thích hợp với đặc tính sinh học của rể
+Tỉ lệ kim loại được hấp thu bởi rễ
+Nồng độ thích hợp của kim loạivới rễ
+Tỉ lệ xylem vận chuyển kim loại lên chồi
+khả năng chịu đựng được độc tính kim loại
**Ðể mang tính khả thi các cây được sử dụng cần một số đặc điểm:
_Rễ có thể hấp thụ một lượng lớn kim loại nặng
_Có thể chuyển kim loại nặng lên phần sinh khối phía trên của cây
_Cây có lượng sinh khối lớn
_Cây có cơ chế chống độc, chịu đựng được một nồng độ khá cao trên chồi của chúng
Dùng phytoextraction đối với Pb:
_pH có ảnh hưởng lớn đến sự hấp thụ kim loại
_Các cây có thể hấp thụ Pb: Brassicaceae, Euphorbiaceae, Asteraceae, Lamiaceae, and Scrophulariaceae . Trong đó cây Brassica juncea có khả năng chuyển kim loại lên chồi là khá tốt (Ðặc điểm này cần cho phương pháp phytoextraction)
_Chỉ số phytoextraction:là tỉ lệ nồng độ kim loại trong cây với nồng độ trong đất.Như vậy chỉ số càng cao thì khả năng hấp thụ càng cao.Brassica juncea có chỉ số phytoextraction là 1.7 và thấy nồng dộ chì là ~500mg/L. Một số tính toán thấy rằng cây Brassica juncea có thể loại bỏ 1550kg Pb trong mỗi mẫu Anh(0.4ha)
_Thalspi rotundifolium ssp. Cepaeifolium,Pennycress có thể trồng trên đất ô nhiễm với nồng độ chì là 0.82%
_Các cây bắp, cỏ linh lăng , cây lúa miến có tác động bởi vì phát triển nhanh, có lượng sinh khối lớn

b/Phytostabilization:
Phương pháp này đề cập đến sự khử hoạt tính sinh học của các chất, được sử dụng cho việc cải tạo đất, các cặn lắng,và bùn
_Phương pháp này dùng rễ để hạn chế sự di chuyển và hoạt tính sinh học các chất trong đất
_Mục đích :
+Giảm sự thấm của nước qua tầng đất, nuớc này có thể mang các chất nguy hiểm
+Làm rào cản để tránh sự tiếp xúc trực tiếp với đất bị nhiễm bẩn
+Chống xói mòn , và sự khuếch tán các chất độc kim loại đến các nơi khác
_Sử dụng phương pháp này tốt đối với Pb cũng như một số kim loại khác như:As, Cd, Cr, Cu, Zn
**Thuận lợi:
_Ngăn cản nhanh chống các sự di chuyển trong đất và tầng nước mặt
_Giảm xói mòn, giảm sự tiếp xúc với lớp nước mặt
**Bất lợi:
_Lượng kim loại còn trong đất(chưa thấm vào nước ngầm)
_Cần được bón phân hay thêm các cơ chất khác
_Cần kiểm tra định lượng
Ba loại cỏ đã đựơc dùng ở Liverpool,England:
+Agrostis tenuis cv Parisfor dùng khử Cu
+ Agrostis tenuis cv Coginan dùng để khử acid Pb vàZn
+Festuca rubra cv Merlin dùng cho cacbonat Pb và Zn
c/Rhizofiltration:
_Dùng để xử lý nước mặt, nước thảy với nồng độ các chất thảy thấp
_Dùng cây (cả trên cạn và dưới nước)để hấp thu các chất thải từ nguồn nước bị ô nhiễm bằng rễ của chúng
_Áp dụng xử líb, Cd, Cu, Ni, Zn, Cr. Các kim loại này tích tụ trong rễ
_Cây hướng dương, Mù tạt Ấn Ðộ (Brassica juncea), Thuốc lá, Lúa mạch đen, ngô có khả năng xử lý chì từ nước. Trong đó cây hướng dương có hiệu quả nhất
**Thuận Lợi:
_Dùng cả cây trên cạn và dưới nước
_Chất cần xử lý không nhất thiết phải chuyển lên chồi, các cây trên cạn được dùng bởi vì rễ nó dài làm tăng chiều sâu và diện tích của chúng
**Bất lợi:
_cần phải điều chỉnh pH
_Ban đầu cần được trồng trong nhà kính
_Thu hoạch và thải bỏ các cây theo chu kì
_Cần có sự hiểu biết tốt về các tương tác hóa học, diễn tiến các phản ứng hóa học
d/Phytovolatilization:
_Ðây là phương pháp đề cập đến việc chuyển các chất thải ra khỏi đất bằng cách cho bốc hơi ra khí quyển

Được Vo_niem sửa chữa / chuyển vào 13:32 ngày 10/05/2003

Những thuận lợi và bất lợi của phương pháp phytoremediation: a/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
b/Bất lợi:
_Chỉ dùng trong một só 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
Khảo sát về vấn đề môi trường :_Người ta đặt ra câu hỏi :?TThực hiện Phytoremediation có ảnh hưởng gì đến chuỗi thức ăn không??.
Vấn đề được quan tâm là ảnh hưởng của việc dùng các cây này bởi con người và động vật và sự xâm nhập của kim loại vào nguồn nước
_Một số nghiên cứu thấy rằng:
· Ðộng vật và côn trùng không ăn các cây dùng trong phytoremediation đơn thuần vì mùi vị của nó không ngon
· Vật nuôi như: trâu bò , dê cừu ... tránh xa các cây này.
· Hạt các cây này nhỏ và không có giá trị dinh dưỡng cho nên chim chóc , các động vật hữu nhũ khác không thích.
· Tuy nhiên vấn đề cần xem lại là:các động vật hữu nhũ nhỏ(như chuột), côn trùng (cào cào, châu chấu) xem nay là nguồn thức ăn để tồn tại hay không, để có thể thay thế bằng một nguồn thức ăn khác.
· Một vấn đề nữa là dùng cây xuất xứ ở nơi khác khác với các cây cải tạo đất, việc này ảnh hưởng đến đa dạng sinh học của các cây địa phương. Tuy nhiên vấn đề này có cách giải quyếtùng các cây địa phương có khả năng cải tạo đất, việc này hạn chế nguy cơ bị ảnh hưởng.

Cơ chế hấp thu kim loại vào rễ và vận chuyển đến các cơ quan ở thực vật.
Vì có điện tích nên ion kim loại không thể đi chuyển tự do qua màng tế bào có cấu trúc lipophilic. Do đó, ion vận chuyển vào tế bào phải nhờ trung gian là các protein màng có chức năng vận chuyển, thường được biết đến như là chất vận chuyển (transporter). Chất vận chuyển xuyên màng có một vùng (domain) liên kết ngoại bào,nơi mà các ion gắn vào trước khi vận chuyển, và một cấu trúc xuyên màng kết nối vùng ngoại bào và nội bào. Vùng (Domain) liên kết chỉ nhận diện các ion đặc hiệu ,và chịu trách nhiệm về chất vận chuyển đặc trưng. Cấu trúc xuyên màng cho phép quá trình chuyển ion từ không gian ngoại bào xuyên qua môi trường kỵ nước của màng, vào trong tế bào được dễ dàng.
Những chất vận chuyển này đựơc đặc trưng bởi các thông số động lực nhất định như (Vmax , Km.). Vmax đo vận tốc tối đa của sự vận chuyển ion qua màng tế bào. Km đo ái lực của chất vận chuyển đối với một ion đặc hiệu và biểu thị nồng độ ion trong dung dịch bên ngoài khi vận tốc vận chuyển đạt Vmax /2. Một giá trị Km thấp, ái lực cao, cho thấy một lượng cao ion được vận chuyển vào trong tế bào mặc dù nồng độ ion bên ngoài thấp.
Một điều quan trọng đó là với tổng số lượng lớn các ion bám vào rễ,chỉ có một phần là được hấp thụ vào tế bào. Một phần nhỏ ion quan trọng bám vào tại vị trí tích điện âm ngoại bào (COO-) của vách tế bào rễ mà không thể đi lên cành và cũng không bị lấy đi bằng nhổ cây bỏ đi. Do đó,có khả năng là cây tập trung kim loại vào trong rễ. Ví dụ, nhiều cây tích tụ Pb trong rễ, nhưng Pb di chuyển lên cành rất chậm.Tóm lại, giới hạn của việc hấp thụ Pb là khoảng cách xa khi chuyển từ rễ lên cành.Liên kết vào vách tế bào không phải là cơ chế duy nhất của thực vật để cố định kim loại vào rễ và tiếp theo là ức chế sự vận chuyển ion lên cành. Kim loại có thể được tổng hợp và cô lập trong cấu trúc tế bào (như không bào), và không cần phải đưa lên cành. Ngoài ra, vài cây có cơ chế riêng để hạn chế kim loại hấp thụ vào rễ.Tuy nhiên,khái niệm ngăn chận kim loại ở thực vật vẫn chưa được hiểu rõ .
Hấp thu kim loại vào tế bào rễ là một bước quan trọng của quá trình phytoextraction. Tuy nhiên, để quá trình này xảy ra, kim loại phải được vận chuyển từ rễ lên thân. Sự di chuyển của nhựa cây chứa kèm kim loại từ rễ lên cành được điều khiển nhờ 2 yếu tố : áp suất rễ và thoát hơi nước của lá. Ði theo dòngï vận chuyển lên lá, kim loại có thể được tái hấp thụ vào trong tế bào lá. Hình dưới đây cho thấy quá trình vận chuyển kim loại xảy ra trong rễ và vận chuyển đến các cơ quan khác:
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
Hết rùi. Hết vốn luôn. Các bác cho ý kiến nhé.
Câu số 1 của bác concay em xin được từ từ trả lời vậy.

Câu hỏi đó quá đơn giản sao lại phải từ từ!!!!
Nếu bạn đã biết cơ chế hấp thụ của thực vật và ưu và khuyết của phương pháp phytoremediation rồi thì biết ngay là phải trả lời thế nào.
Chắc chắn là 5, 10, và 20 năm nữa thì nó cũng chỉ là vấn đề nghiên cứu thôi. Thực vật chỉ có thể áp dụng ở pha cuối của quá trình xử lý thôi.
THUC GIA THI BAO VO THUC GIA THI THAO

Í chời đất ơi !!! sao kỳ vậy nè, bác Vo_niem ?

Thực ra từ từ là để tôi kiểm tra lại xem ở Việt Nam đã có ai làm về vấn đề này chưa. nhưng tôi tìm không ra vì thời gian tìm kiếm thông tin quá hạn hẹp, và tìm thông tin rất khó khăn.
Việc ứng dụng phytoremediation ở Việt Nam không có gì là không khả thi, và việc nghiên cứu ứng dụng. Việc các nước khác sử dụng giống bản địa là do người ta đã đầu tư vào để nghiên cứu sử dụng giống bản địa để bảo tồn nguồn đa dạng sinh học và phát huy ưu thế về sự thích nghi của cây bản địa.
Trong điều kiện Việt Nam hiện nay, ngân sách nghiên cứu còn hạn hẹp, giải pháp tốt nhất là phát triển nghiên cứu ứng dụng. Từ nghiên cứu ứng dụng mới có nguồn thu để thực hiện nghiên cứu cơ bản. Do đó muốn nghiên cứu bắt đầu lại từ đầu thì mong các bác chi cho em khoảng triệu đô-la, thì em bắt tay nghiên cứu lại từ đầu.
Nói thực tế là em không có tiền đi học, em phải đi làm kiếm tiền. Khi có dư dả tiền bạc thì em sẽ đi học (hơi phiêu lưu, liệu có đi học lại được không?). Đó là thực tế của Việt Nam, mong các bác thông cảm cho.

Hết vốn thui, còn phần lời thì vẫn còn nhiều. Đối với lĩnh vực này thì coi như hết vốn rùi vì không có xiền để phát triển mừ.

Không biết là bạn đã tìm hiểu về việc nghiên cứu thực vật hấp thụ kim loại nặng trong xử lý môi trường ở Việt Nam thế nào, cái đó thì ở HN đã làm hàng chục năm nay rồi mà. Bạn có thể qua Viện Khoa học việt nam (chắc là tóm tắt có ở trung tâm thông tin khoa học kỹ thuật ở Lý Thường Kiệt đó). Ngoài ra ở một số Viện khác cũng đã nghiễn cứu rồi mà.
Trong phía nam thì mình không biết nhưng chắc là cũng có, Trăm hoa đua nở mà.
Ở Việt Nam hình như mới chú trọg đến nghiên cứu thực vật thuỷ sinh (như tảo, bèo tây, bèo hoa dâu, bèo tấm, và một số loại thực vật thuỷ sinh khác) để xử lý kim loại nặng trong nước thôi, trên cạn thì hình như chưa nghe nói.
THUC GIA THI BAO VO THUC GIA THI THAO