Đánh giá khả năng làm giảm nhẹ ô nhiễm Dioxin và Asen của cỏ Vetiver tại sân bay Biên Hòa
Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 34, Số 3 (2018) 1-3
Đánh giá khả năng làm giảm nhẹ ô nhiễm Dioxin và Asen
của cỏ Vetiver tại sân bay Biên Hòa
Nguyễn Quốc Định, Nguyễn Thị Thanh Thảo, Ngô Thị Thúy Hường*
1Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản, 67 Chiến Thắng, Hà Đông, Hà Nội, Việt Nam
Nhận ngày 22 tháng 6 năm 2018
Chỉnh sửa ngày 27 tháng 7 năm 2018; Chấp nhận đăng ngày 02 tháng 8 năm 2018
Tóm tắt: Nghiên cứu này nhằm đánh giá khả năng của cỏ Monto vetiver (Chrysopogon
zizanioides L.) trong việc giảm nhẹ ô nhiễm dioxin và xử lý ô nhiễm Asen của cỏ Vetiver. Thí
nghiệm được tiến hành ngoài thực tế, gồm 3 lô, mỗi lô 100 m2. Cỏ Monto vetiver được trồng ngày
25/11/2014 trên lô 1 và 2, có hàm lượng dioxin ban đầu khoảng 1000-1800 ppt TEQ, hàm lượng
As khoảng 25-30 mg/kg đất khô. Trong đó, lô 1 trồng cỏ và có bổ sung chế phẩm DECOM1 (hỗn
hợp muối dinh dưỡng và mùn hữu cơ), lô 2 trồng cỏ và không bổ sung DECOM1, và lô đối chứng,
lô 3, không trồng cỏ. Kết quả phân tích dioxin trong mẫu đất, mẫu rễ và chồi cỏ cho thấy cỏ
Vetiver có khả năng hấp thụ dioxin vào rễ cỏ và một phần được vận chuyển lên chồi cỏ, dioxin
trong đất giảm nhiều tại lô trồng cỏ, đặc biệt lô 1 có xu hướng giảm mạnh hơn. Tương quan giữa
hàm lượng dioxin trong mẫu đất và mẫu rễ (p = 0,02, r = 0,53) cho thấy mối liên hệ giữa chúng.
Bên cạnh đó, kết quả phân tích Asen trong mẫu đất, rễ và chồi cỏ cũng cho thấy khả năng hấp thụ
và xử lý Asen của cỏ Vetiver trong các vùng đất ô nhiễm Asen.
Tóm lại, có thể bước đầu kết luận rằng cỏ Monto Vetiver có khả năng làm giảm nhẹ ô nhiễm
dioxin và Asen trong các vùng đất bị ô nhiễm ở mức độ vừa.
Từ khóa: Cỏ Vetiver, đất ô nhiễm dioxin, ô nhiễm Asen, xử lý bằng thực vật.
1. Mở đầu
sinh sản, dị tật bẩm sinh v.v., mà còn ảnh
hưởng tới cả thế hệ sau [1].
Sự tồn lưu dioxin trong môi trường đã và
đang gây ra những tổn thương lâu dài cho hàng
triệu người dân Việt Nam. Phơi nhiễm chất độc
da cam/dioxin không chỉ ảnh hưởng tới sức
khỏe của người bị phơi nhiễm, gây ra các loại
bệnh như: ung thư, suy giảm miễn dịch, tai biến
Theo một số nghiên cứu, Việt Nam là một
trong số những nước bị ảnh hưởng nặng nề bởi
chất độc da cam/dioxin [2, 3, 4]. Trong giai
đoạn 1961-1971, có tới trên 2,6 triệu ha, chiếm
15,2% diện tích toàn miền Nam Việt Nam bị
phun rải một khối lượng các chất diệt cỏ
khoảng 95 triệu kg [1], bao gồm chủ yếu là chất
Da cam, chất Xanh và chất Trắng. Riêng chất
da cam có khối lượng khoảng 49,3 triệu lít,
tương đương khoảng 63 triệu kg, đã được phun
_______
Tác giả liên hệ. ĐT.: 84-917709596.
Email: [email protected]
1
N.Q. Định và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 34, Số 3 (2018) 1-3
2
rải trên 1,68 triệu ha; như vậy, mật độ phun rải
các nghiên cứu đã chứng mình rằng rằng cỏ
Vetiver có thể cô lập và phân hủy một số chất
diệt cỏ, đặc biệt là Atrazine [14] hay loại bỏ các
chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy khác từ môi
trường nước và đất, chẳng hạn như chất 2,4,6-
trinitrotoluene [15] và hydrocarbon trong dầu
mỏ [16]. Việc sử dụng thực vật trong xử lý ô
nhiễm dioxin chưa thực sự được nghiên cứu cả
trên thế giới và Việt Nam. Duy nhất có nỗ lực
và thành công của Tiến sỹ Phùng Tửu Bôi trong
việc trồng hàng rào xanh bằng cây bồ kết gai để
ngăn cản người và súc vật vào tiếp cận sân bay
A Lưới và hạn chế sự lan toả của dioxin; tuy
nhiên, kết quả chưa được kiểm chứng. Như vậy,
cho đến nay vẫn chưa có nghiên cứu nào về
việc sử dụng thực vật cũng như cỏ Vetiver này
để xử lý ô nhiễm dioxin, và các nghiên cứu hiện
trường đánh giá khả năng xử lý Asen của cỏ
Vetiver ở Việt Nam đang còn thiếu vắng.
gấp 17 lần liều lượng được Bộ Tư lệnh Lục
quân Mỹ khuyến cáo sử dụng năm 1967 (2,2
kg/ha). TCDD (tetrachlorodibenzodioxin, aka
dioxin) trong chất da cam là chất độc nhất trong
nhóm các chất dioxin, có thể gây ra những vấn
đề nghiêm trọng cho môi trường và sức khỏe
con người. Ước tính có khoảng 170 kg TCDD
đã được phun rải ở nam Việt Nam [2, 3]. Tuy
nhiên, theo Stellman và cs [5] con số đó là
khoảng 366 kg TCDD và vẫn chưa kể đến các
nguồn chất diệt cỏ khác đã được phun rải. Gần
đây, Việt Nam đã có rất nhiều nỗ lực để khắc
phục và làm sạch các vùng bị nhiễm độc dioxin.
Một số công nghệ xử lý đã được áp dụng tại các
điểm nóng (sân bay Biên Hòa, Đà Nẵng và Phù
Cát), như công nghệ chôn lấp tích cực, nghiền
bi, công nghệ khắc phục bằng vi sinh vật và
công nghệ giải hấp nhiệt trong mố (GEF/
UNDP, 2013). Tuy nhiên, những công nghệ tiên
tiến này rất đắt đỏ và chỉ phù hợp trong xử lý
các điểm nóng với hàm lượng dioxin cao (quy
mô vừa và nhỏ). Do vậy, việc nghiên cứu nhằm
tìm ra công nghệ xử lý bằng thực vật để làm
giảm nhẹ cũng như khắc phục ô nhiễm dioxin
và các chất độc hóa học trong đất ở mức độ
trung bình và thấp là rất cần thiết.
Do đó, mục tiêu của nghiên cứu này là để
tìm hiểu khả năng của cỏ Vetiver trong việc xử
lý ô nhiễm dioxin và Asen trong đất. Sự thành
công của nghiên cứu này sẽ đưa ra được công
nghệ có chi phí thấp, nhưng hiệu quả, thân thiện
với môi trường và bền vững, có khả năng áp
dụng vào thực tế ở quy mô lớn nhằm khắc phục
ô nhiễm dioxin trong đất ở mức độ trung bình
và thấp ở miền Nam Việt Nam. Bên cạnh đó,
củng cố thêm luận cứ về khả năng xử lý ô
nhiễm Asen trong đất của cỏ Vetiver thông qua
thử nghiệm tại hiện trường.
Bên cạnh đó, ô nhiễm Asen do tự nhiên
cũng như do hoạt động sản xuất của con người
cũng đang là vấn đề cấp thiết cần phải có các
biện pháp khắc phục, bởi những ảnh hưởng
nghiêm trọng của nó lên sức khỏe cộng đồng và
môi trường. Ngoài ra, Asen cũng có chứa trong
chất Xanh mà Mỹ đã phun rải tại Việt Nam
trong chiến tranh. Do vậy, các vùng đất nhiễm
dioxin do chiến tranh cũng thường bị ô nhiễm
Asen. Với những đặc tính sinh lý, hình thái đặc
biệt của mình, cỏ Vetiver (Chrysopogon
zizanioides L.) đã được sử dụng rộng rãi trên
thế giới cũng như tại Việt Nam trong việc phục
hồi môi trường sau khai thác mỏ [6], xử lý nước
thải [7], kiểm soát chất lượng môi trường nước
nuôi thủy sản [8] và xử lý kim loại nặng trong
các loại đất và nước [9, 10, 11, 12]. Mặc dù
vậy, việc xử lý Asen trong đất bằng thực vật chỉ
mới được nghiên cứu ở một số loài có khả năng
tích lũy cao thuộc họ dương xỉ [13]. Gần đây,
2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.1. Địa điểm và đối tượng nghiên cứu
Vì trong chất Xanh (Dimetylaxenic axit hay
Cacodylic) Mỹ sử dụng để phun rải trong chiến
tranh tại Việt Nam có chứa As, nên việc tiến
hành thí nghiệm về dioxin và As được tiến hành
trên cùng 1 khu đất. Thí nghiệm được tiến hành
tại khu vực Pacer Ivy, góc phía Tây Nam sân
bay Biên Hòa. Đây là tập kết và dồn dịch các
chất diệt cỏ chưa sử sụng để vận chuyển về Mỹ.
Diện tích của khu thí nghiệm là 300 m2 với hàm
lượng dioxin ở mức trung bình (khoảng 1000 –
N.Q. Định và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 34, Số 3 (2018) 1-3
3
2000 ppt TEQ), hàm lượng Asen ở mức cao (25
hỗn hợp mùn và các muối vô cơ nhằm tăng
– 30 mg/kg đất khô).
cường sự phát triển của các sinh vật bản địa
trong quyển rễ.
Đối tượng nghiên cứu là cỏ Vetiver. Với
các đặc điểm đặc biệt như có bộ rễ rất lớn, có
khả năng chịu được điều kiện môi trường khắc
nghiệt, là nơi sống lý tưởng cho các vi sinh vật
(VSV) và nấm trong quyển rễ …, cỏ Vetiver có
thể tạo lên sự kết hợp thuận lợi, tối ưu cho quá
trình hấp thu và phân huỷ các chất độc hoá học
trong đất.
2.3. Thu mẫu đất và mẫu sinh phẩm
Mỗi lô thí nghiệm sẽ được lấy 01 mẫu đất
ban đầu (trước khi trồng cỏ). Quy trình thu mẫu
được thực hiện theo các hướng dẫn tiêu chuẩn
của UNEP [17] và UNEP/POPs/COP.5/INF/27
[18]. Cụ thể, mỗi lô được chia thành 3 ô, mỗi ô
khoảng 33 m2 và thu 10 mẫu thành phần (mẫu
lõi khoan tay sâu 60-cm), được nghiền nhỏ, trộn
đều trong khay inox, san phẳng, chia thành 30 ô
và lấy khoảng 1 kg mẫu từ các ô đó bằng thìa.
Mẫu sau đó được chuyển về phòng thí nghiệm
để xử lý và phân tích.
2.2. Chuẩn bị đất, thu mẫu ban đầu và thiết kế
lô thí nghiệm
Đất trong khu vực nghiên cứu rất khô cằn
với nhiều sỏi đá lớn. Do vậy, trước khi tiến
hành thí nghiệm, khu đất được cày xới, trộn đảo
bằng máy xúc và nhặt bớt sỏi đá và cỏ dại. Đất
sau đó được san phẳng bằng máy san, phân lô
và tiến hành lấy các mẫu ban đầu trước khi
trồng cỏ. Cỏ trồng theo hàng cách nhau khoảng
50 cm, khóm cách khóm khoảng 25 - 30 cm,
mỗi khóm 3 – 5 nhánh. Sau khi trồng cỏ được
tưới nước từ 1-2 lần mỗi ngày để giữ ẩm.
Tổng số mẫu 39 mẫu đất và 42 mẫu sinh
phẩm (21 mẫu rễ và 21 mẫu chồi) được thu và
kiểm tra hàm lượng dioxin và Asen định kỳ 5
tháng 1 lần. Mẫu đất, chồi và rễ được thu 3 lần
lặp trên mỗi lô (Lô 1: MT1-MT3; Lô 2: MT4-
MT6; Lô 3: MT7-MT9) và ở cùng vị trí như
trong Hình 1. Mẫu sinh phẩm sau khi lấy được
rửa sạch bụi đất bám bằng nước, tráng bằng
hexan và acetone để loại bỏ dioxin bám trên bề
mặt rễ và chồi. Mẫu sau khi ráo nước được trữ
lạnh trong các túi zipper và chuyển về phòng thí
nghiệm để phân tích dioxin.
Khu thí nghiệm được chia thành 3 lô, hai lô
được trồng cỏ và 1 lô không trồng cỏ (L3) để
đối sánh. Trong 02 lô trồng cỏ có một lô được
bón chế phẩm sinh học DECOM1 (L1) và lô
còn lại thì không (L2) (Hình 1). DECOM1 là
Hình 1. Sơ đồ thiết kế thí nghiệm và vị trí lấy mẫu đất và sinh phẩm.
N.Q. Định và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 34, Số 3 (2018) 1-3
4
2.4. Phân tích dioxin
tế. Mẫu đất và sinh phẩm được cân một lượng
nhất định vào ống nghiệm đã ghi nhãn tương
ứng, sau đó được vô cơ hóa bằng hỗn hợp axit
HNO3 65%, HCl 37% và bổ sung thêm 300 µl
H2O2. Sau đó, phá mẫu ở nhiệt độ 100°C đến
khi mẫu được vô cơ hoá hoàn toàn, để nguội rồi
lọc mẫu và xác định hàm lượng As bằng
phương pháp phân tích Quang phổ Plasma trên
thiết bị Agilent ICP-MS7700x – USA.
Tất cả các mẫu được xử lý và phân tích 17
đồng phân của dioxin và furan theo khuyến cáo
của Tổ chức y tế thế giới (WHO, 2005) tại
phòng thí nghiệm dioxin, Trung tâm Quan trắc
Môi trường, Tổng cục Môi trường. Quy trình
chuẩn bị và phân tích dioxin tuân theo phương
pháp tiêu chuẩn của US EPA và UNEP [19,
20]. Kết quả sau đó được chuyển thành hàm
lượng độc tương đương (TEQ) trên đơn vị trọng
lượng khô (đất) và tươi (rễ, chồi), sử dụng hệ số
đương lượng độc (TEF) của WHO [21].
Phương pháp 1613B của US EPA nhằm xác
định dioxin và furan chứa bốn đến tám clo bằng
cách pha loãng đồng vị sắc kí khí phân giải cao
ghép nối khối phổ phân giải cao
(HRGC/HRMS) được điều chỉnh để phù hợp
với các trang thiết bị tiên tiến có sẵn và đã được
kiểm chứng trước khi đưa vào sử dụng.
2.6. Xử lý số liệu
Số liệu được trình bày dưới dạng giá trị
trung bình ± SEM (sai số chuẩn). Phân tích
phương sai hai nhân tố được áp dụng để xác
định sự sai khác giữa các lô thí nghiệm và giữa
các thời điểm lấy mẫu. Sau khi xác định có sự
sai khác, tiến hành phương pháp hậu kiểm
Student–Newman–Keuls
test
(GraphPad
Software, SanDiego, CA).
2.5. Phân tích Asen
3. Kết quả và thảo luận
Asen tổng số trong mẫu đất và cỏ được
phân tích theo phương pháp ICP-MS [23, 24]
có điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện thực
3.1. Khả năng làm giảm nhẹ dioxin của cỏ
Vetiver
Bảng 1. Hàm lượng dioxin/ furan (pg WHO-TEQ/g trọng lượng khô) trong đất trước khi trồng cỏ
Kí hiệu mẫu
MT1
2378-TCDD
1.221
1.143
686
TEQwho
1.235
1.169
695
%TCDD
98,9
97,7
98,7
98,5
98,8
99,5
99,5
99,3
99,7
99,4
99,5
99,6
MT2
MT3
Trung bình lô 1
1.017
1.059
2.782
1.618
1.819
4.414
2.815
1.624
2.950
1.033
1.072
2.796
1.626
1.831
4.425
2.832
1.632
2.961
MT4
MT5
MT6
Trung bình lô 2
MT7
MT8
MT9
Trung bình lô 3
N.Q. Định và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 34, Số 3 (2018) 1-3
5
Kết quả phân tích dioxin trong mẫu khảo sát
được trình bày trong Bảng 1 cho thấy sự phân
bố không đều với 8 trong 9 mẫu (khoảng 89%)
có hàm lượng dioxin vượt quá 1000 ppt TEQ
(Giới hạn định lượng của dioxin trong đất cần
khoanh vùng và xử lý theo TCVN 8183: 2009).
Hàm lượng dioxin ban đầu của lô 1 và 2 có xu
hướng thấp hơn lô 3 và cũng ít dao động hơn
nên được chọn cho việc trồng cỏ thí nghiệm (Lô
1: nghiệm thức 1, cỏ có bổ sung chế phẩm
DECOM1; Lô 2: nghiệm thức 2, cỏ không bổ
sung DECOM1; Hình 1), còn lô 3 làm đối
chứng. Tuy nhiên, hàm lượng dioxin khảo sát
ban đầu này chỉ mang tính tham khảo và phục
vụ cho việc xác định địa điểm thí nghiệm. Do
vậy, khả năng làm giảm nhẹ dioxin của cỏ
Vetiver sẽ chỉ dựa trên việc so sánh kết quả
phân tích dioxin của các đợt thu mẫu kiểm tra
định kỳ sau khi trồng cỏ 6 tháng, 11 tháng và
18 tháng (đợt 1, đợt 2 và đợt 3).
hơn so với sau khi trồng cỏ 6 tháng (đợt 1) và
18 tháng (đợt 3) ở cả 2 lô, nhưng không thấy có
sự sai khác giữa mẫu rễ đợt 1 và đợt 3 (mẫu lấy
vào tháng 5; Hình 2). Sự biến động theo thời
gian lấy mẫu có liên quan chặt chẽ tới thời kỳ
sinh trưởng của cỏ, cụ thể ở đợt 1 và đợt 3 là
thời điểm sinh trưởng tích cực của cỏ nên cỏ
hấp thụ dioxin mạnh hơn so với đợt 2 (tháng
10), là thời điểm cỏ bắt đầu tàn lụi. Hàm lượng
dioxin trong rễ cỏ lô 2 luôn cao hơn lô 1 nhưng
mức độ giảm của hàm lượng dioxin ở đợt 2 so
với đợt 1 lại mạnh hơn ở lô 1 so với lô 2 (giảm
47% ở lô 1 so với 33% ở lô 2). Kết quả này có
thể do sự hoạt động của vi sinh vật trong quyển
rễ tại lô 1 làm cho dioxin trong vùng đất tiếp
xúc với rễ giảm mạnh hơn so với lô 2, như một
kết quả, hàm lượng dioxin hấp thu vào rễ ở lô 1
thấp hơn và cũng giảm mạnh hơn ở lô 2. Kết
quả phân tích vi sinh vật cũng cho thấy tại
nghiệm thức có bón DECOM1 thì vi sinh vật
tổng số cao hơn và có tính đa dạng hơn nghiệm
thức 2. Đối với hiện tượng hàm lượng dioxin
trong rễ ở cả 2 lô giảm ở đợt 2, ngoài vai trò
của vi sinh vật, có thể do chu kỳ sinh trưởng
của cây cỏ và đặc biệt là do cơ chế sinh hóa của
cỏ Vetiver trong việc chống lại sự nhiễm độc
của dioxin. Một phần dioxin được hấp thụ trong
rễ có thể bị đào thải, một phần được vận chuyển
lên chồi, lá và một phần có thể được chuyển
hóa thành các chất ít độc hơn trong quá trình
trao đổi chất của cây cỏ.
Để đánh giá khả năng làm giảm nhẹ dioxin
của cỏ Vetiver, 3 mẫu rễ và 3 mẫu chồi cỏ được
lấy trước khi trồng để phân tích hàm lượng
dioxin. Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng
dioxin trong các mẫu này rất thấp (<1 pg TEQ/g
trọng lượng tươi) hoặc không thể phát hiện ra.
Điều đáng chú ý là các chất dioxin này không
có nguồn gốc từ chất diệt cỏ mang tên chất độc
da cam, do có hàm lượng chất 2,3,7,8-TCDD
rất thấp, hầu hết các mẫu đều thấp hơn 10%.
Kết quả cho thấy hàm lượng dioxin trong
mẫu rễ sau khi trồng cỏ 11 tháng (đợt 2) thấp
Hình 2. a) Hàm lượng 2,3,7,8-TCDD (pg/g trọng lượng tươi) và b) Hàm lượng dioxin/ furan (pg WHO-TEQ/g
trọng lượng tươi) trong mẫu rễ cỏ Vetiver.
N.Q. Định và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 34, Số 3 (2018) 1-3
6
Kết quả phân tích hàm lượng dioxin trong
ở lô 2 giảm tới 97% và lô 1 giảm 89% so với
lần 1. Sau 18 tháng, hàm lượng dioxin trong
mẫu chồi tăng trở lại do sau 1 năm cỏ lại bắt
đầu chu kỳ sinh trưởng mới. Hiện tượng dioxin
trong chồi giảm mạnh vào cuối năm cũng có thể
lý giải dựa trên chu kỳ sinh trưởng của cỏ, lý
thuyết độc học của thực vật và cả sự phân giải
dioxin do quang hóa. Cây cỏ hấp thu mạnh các
chất độc trong giai đoạn sinh trưởng tích cực
của chúng và sau đó tốc độ hấp thụ giảm dần,
đồng thời quá trình thải độc và chuyển hóa bắt
đầu tăng nhanh, trong đó có quá trình quang
hóa, để cây cỏ có thể thích nghi được với môi
trường đất nhiễm độc.
mẫu chồi cho thấy có sự di chuyển của chất độc
dioxin từ rễ lên chồi (Bảng 2). Mặc dù, hàm
lượng dioxin trong các mẫu chồi thấp hơn rất
nhiều so với trong mẫu rễ, nhưng nó cũng
tương tự như hàm lượng dioxin trong mẫu rễ,
tăng lên rõ rệt sau 6 tháng trồng và lô 2 tăng
cao hơn nhiều so với lô 1, cao hơn khoảng 8,5
lần. Điều này cũng có thể lý giải là do vai trò
hoạt động của các vi sinh vật trong quyển rễ ở
lô 1 nhiều hơn ở lô 2 dẫn đến hàm lượng dioxin
trong rễ cỏ ở lô 1 thấp hơn và kết quả là hàm
lượng dioxin trong chồi cỏ ở lô 1 cũng thấp
hơn. Sau 11 tháng (đợt 2), lượng dioxin trong
chồi giảm mạnh ở cả hai nghiệm thức, đặc biệt
Bảng 2. Hàm lượng dioxin/ furan trong mẫu chồi qua các đợt thu mẫu tại Lô 1 (có bón DECOM1) và Lô 2
(không bón DECOM1) (pg WHO-TEQ/g trọng lượng tươi)
Kí hiệu mẫu
G1-C1
2378-TCDD
11,80
39,02
11,48
20,77
33,24
41,41
63,32
45,99
1,71
TEQwho
11,84
53,49
13,34
26,22
271,92
347,30
65,19
228,13
1,74
%TCDD
99,7
73,0
86,1
86,2
12,2
11,9
97,1
40,4
98,3
98,6
99,0
98,6
99,3
96,6
82,3
92,7
98,8
98,9
99,2
99,0
99,1
99,7
99,7
99,5
G1-C2
G1-C3
Trung bình lô 1
G2-C1
Đợt 1
(sau 6 tháng)
G2-C2
G2-C3
Trung bình lô 2
G1-C1
G1-C2
2,82
2,86
G1-C3
4,08
4,12
Trung bình lô 1
G2-C1
2,87
5,69
3,90
2,91
5,73
4,04
Đợt 2
(sau 11 tháng)
G2-C2
G2-C3
7,61
9,25
Trung bình lô 2
G1-C1
5,73
6,34
3,34
3,38
G1-C2
3,83
3,87
G1-C3
3,02
3,05
Trung bình lô 1
G2-C1
3,40
3,44
Đợt 3
(sau 18 tháng)
3,34
3,36
G2-C2
3,54
3,55
G2-C3
11,99
6,29
12,02
6,31
Trung bình lô 2
N.Q. Định và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 34, Số 3 (2018) 1-3
7
Hàm lượng dioxin trong mẫu đất giảm dần
từ đợt 1 tới đợt 3 ở cả lô 1 và lô 2 (Hình 3). Đợt
2, dioxin giảm khá nhiều so với mẫu đất thu đợt
1, giảm khoảng 40% ở lô 1, còn ở lô 2 và lô đối
chứng giảm khoảng 17%. Đến đợt thu mẫu thứ
3, hàm lượng dioxin trong các mẫu đất cũng
cho thấy một sự giảm xuống so với đợt 2 nhưng
không rõ ràng, lô 2 giảm khoảng 9% so với đợt
2, giảm nhiều hơn lô 1. Tuy nhiên, khi xét trong
cả đợt thí nghiệm thì lô cỏ bón chế phẩm
DECOM1, hàm lượng dioxin trong đất có xu
hướng giảm nhanh hơn, giảm tới 38% (tương
đương khoảng 702 pg TEQ) và lô 2 không bón
chế phẩm giảm 24% (tương đương khoảng 735
pg TEQ) sau một năm, ngược lại lô đối chứng
hầu như không giảm (Hình 3). Như vậy, với lô
bón DECOM1, lượng vi sinh vật tổng số có
tăng cao hơn các lô khác, và đây có thể là nhân
tố khiến hàm lượng dioxin trong lô này giảm
nhanh hơn so với các lô khác.
thấy hàm lượng dioxin trong đất quyết định
hàm lượng dioxin được hấp thụ vào rễ cỏ. Do
vậy, từ nghiên cứu này có thể bước đầu khẳng
định rằng cỏ Vetiver giống Monto có thể làm
giảm lượng dioxin trong đất. Khi Vetiver được
kết hợp với chế phẩm DECOM1 có xu hướng
giảm nhanh nhưng chưa thật rõ nét. Tuy nhiên,
để có thể luận giải tốt hơn về khả năng làm
giảm nhẹ ô nhiễm dioxin của cỏ Vetiver thì cần
phải có nhiều nghiên cứu khác, chuyên sâu hơn
về cơ chế hấp thụ, vv.
3.2. Khả năng giảm nhẹ ô nhiễm Asen của cỏ
Vetiver
Khả năng xử lý ô nhiễm kim loại nặng của
cây cỏ Vetiver đã được nghiên cứu khá nhiều
trên thế giới cũng như ở Việt Nam [9, 10, 11,
12]. Các nghiên cứu đều cho thấy hiệu quả xử
lý ô nhiễm kim loại nặng của cỏ Vetiver. Ngoài
ra, các nghiên cứu tại Việt Nam cũng cho thấy,
một số loài thực vật thuộc họ dương xỉ có khả
năng hấp thụ Asen trong đất rất cao và được coi
là các loài siêu tích lũy (Pteris vittata và
Pityrogramma calomelanos), chứa tới hơn
0,1% As trong phần trên mặt đất của cây [13].
Tóm lại, dựa vào kết quả thí nghiệm có thể
khẳng định cỏ Monto Vetiver có khả năng hấp
thụ dioxin vào bộ rễ khổng lồ của nó và lượng
dioxin hấp thụ có thể sẽ được phân giải hoặc
chuyển hóa thành các chất ít độc hơn. Hơn nữa,
sự tìm thấy mối tương quan giữa hàm lượng
dioxin trong đất và trong rễ (p<0,05) cũng cho
Hình 3. a) Hàm lượng 2,3,7,8-TCDD (pg/g trọng lượng khô), và b) Hàm lượng dioxin/ furan (pg WHO-
TEQ/g trọng lượng khô) trong các mẫu đất lấy tại các lô thí nghiệm.
N.Q. Định và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 34, Số 3 (2018) 1-3
8
Nghiên cứu này cũng cho thấy khả năng
và 34,8±1,09 mg/kg xuống còn 18,6±3,1;
17,0±1,4 và 18,2±2,5 mg/kg, tương ứng trong
lô 1, 2 và 3. So sánh giữa hàm lượng Asen
trong mẫu đất đợt 2 và đợt 3 thấy rõ sự giảm
xuống ở các lô 1 và 2 nhưng không thấy có sự
giảm xuống ở lô 3. Kết hợp với kết quả phân
tích sinh phẩm, có thể thấy rằng việc trồng cỏ
Vetiver có khả năng làm giảm nhẹ ô nhiễm As
trong đất; lô bổ sung chế phẩm DECOM1 có xu
hướng giảm nhanh hơn, tuy sự khác biệt không
nhiều, giảm 63% ở lô 1 và 59% ở lô 2 và 50% ở
lô 3 so với lần lấy mẫu thứ nhất (5/2015), sau 1
năm. Sở dĩ không thấy có sự khác biệt giữa lô 1
và lô 2 về sự giảm As trong đất là do cơ chế
loại bỏ As trong đất chủ yếu do sự hấp thu vào
trong thân và rễ cây, vai trò của vi sinh vật
không đáng kể. Như vậy, có thể sơ bộ kết luận
rằng, cỏ Monto vetiver có thể làm giảm nồng
độ As ở trong các vùng đất ô nhiễm Asen.
hấp thụ Asen từ đất của cỏ Vetiver. Cụ thể là,
hàm lượng Asen trong rễ và chồi cỏ tăng lên
nhiều sau 6 tháng trồng so với mẫu trắng ban
đầu (Mẫu trắng, rễ: 9,6 và chồi: 4,9 mg/kg) và
cũng có xu hướng giảm xuống ở các lần lấy
mẫu tiếp theo, sau 11 tháng và 18 tháng (Hình
4). Hiện tượng này có thể lý giải dựa trên lý
thuyết độc học của thực vật và sự phân giải chất
độc do hoạt động của vi sinh vật. Cây cỏ hấp
thu mạnh các chất độc trong giai đoạn sinh
trưởng tích cực của chúng và sau đó tốc độ hấp
thu này giảm dần, đồng thời quá trình thải độc
và chuyển hóa bắt đầu tăng nhanh, trong đó có
sự đóng góp của các vi sinh vật, để cây cỏ có thể
thích nghi được với môi trường đất nhiễm độc.
Hàm lượng Asen trong đất ở các lô thí
nghiệm giảm xuống rõ rệt qua các đợt thu mẫu
(Hình 5), đặc biệt là giữa đợt 1 và 2 (p<0,0001),
giảm xuống gần một nửa; từ 36,6±4,2; 30,8±4,2
Hình 4. Hàm lượng Asen (mg/kg trọng lượng tươi) trong mẫu rễ (a) và mẫu chồi (b) qua các đợt thu mẫu.
Hình 5. Hàm lượng Asen (mg/kg trọng lượng khô) trong các mẫu đất lấy tại các lô thí nghiệm
qua các đợt thu mẫu.
Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 34, Số 3 (2018) 1-3
[5] J.M. Stellman, S.D. Stellman, R. Christian, T.
Weber, & C. Tomasallo, The extent and patterns
of usage of Agent Orange and other herbicides in
Vietnam, Nature 422 (2003) 681.
4. Kết luận
Từ kết quả đạt được của thí nghiệm có thể
[6] Đặng Văn Minh và Nguyễn Duy Hải, Nghiên cứu
biện pháp xử lý sinh khối cây dương xỉ và Vetiver
hấp phụ kim loại nặng sau khi trồng trên đất sau
khai khoáng. Tạp chí Khoa học và Công nghệ 119
(2014) 113.
[7] Phan Ngọc Vân Anh, Phạm Hồng Đức Phước, Lê
Quốc Tuấn, Cỏ vetiver (Vetiverit picnioides L.):
một giải pháp sinh học mới trong xử lý nước thải
1 (2002) 1.
[8] Nguyễn, Văn Trường, Nghiên cứu khả năng sử
dụng cỏ vetiver (Vetiveria zizanioides L.) để kiểm
soát chất lượng môi trường nước ao nuôi tôm tại
xã Tam Giang, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng
Nam. Doctoral dissertation, Trường Đại học Sư
phạm, Đại học Đà Nẵng, 2012.
[9] Truong, P.N., and D. Baker, Vetiver grass for the
stabilization and rehabilitation of acid sulfate
soils. In Proc. Second National Conf. Acid Sulfate
Soils, Coffs Harbour, Australia, (1996) 196.
bước đầu kết luận rằng cỏ Vetiver có khả năng
làm giảm nhẹ ô nhiễm dioxin trong đất vùng ô
nhiễm ở mức độ vừa. Tuy nhiên, để áp dụng
rộng rãi công nghệ thân thiện với môi trường và
giá thành thấp này trong xử lý các vùng đất ô
nhiễm dioxin tại Việt Nam cũng như những nơi
khác, thì cần thiết thực hiện thêm một số các
nghiên cứu chuyên sâu khác.
Bên cạnh đó, kết quả cũng khẳng định được
khả năng hấp thụ và xử lý ô nhiễm Asen của cỏ
Vetiver trong điều kiện thí nghiệm thực tế, bị
chi phối bởi nhiều yếu tố khách quan về thời
tiết, khí hậu, các yếu tố nhân sinh không thể
kiểm soát.
Vai trò của chế phẩm DECOM1 trong thí
nghiệm chưa thật rõ ràng. Cần làm rõ thêm.
[10] P.N. Truong, D.H. Barker, A.J. Watson, S.
Sombatpanit, B. Northcutt, & A.R. Maglinao,
Vetiver grass technology for mine tailings
rehabilitation. In First Asia-Pacific Conference on
Ground and Water Bioengineering for Erosion
Control and Slope Stabilization, Manila,
Philippines, April 1999. Science Publishers, Inc,
2004.
[11] Võ Văn Minh, Lê Văn Khoa, Phytoremediation of
Cadmium and Lead contaminated soil types by
Vetiver grass. VNU Journal of Science, Earth
Sciences 25 (2009) 98.
Lời cảm ơn
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Bộ Tài
nguyên và Môi trường dưới dạng kinh phí của
đề tài Khoa học Công nghệ cấp Bộ, mã số
chương trình TNMT.04/10-15, mã số đề tài
TNMT.04.66. Đặc biệt, chúng tôi xin chân
thành cảm ơn các thành viên của Đề tài, phòng
thí nghiệm Dioxin (Tổng cục Môi trường) và
Trung đoàn 935 đối với sự đóng góp vô cùng
quý giá của họ.
[12] Võ Văn Minh, Hiệu quả xử lý đồng của cỏ vetiver
trong các môi trường đất khác nhau. Tạp chí Khoa
học và Công nghệ, Đại học Đà Nẵng 38 (2010)
117.
[13] Bui, Thi Kim Anh, Dinh Kim Dang, Trung Kien
Nguyen, Ngoc Minh Nguyen, Quang Trung
Tài liệu tham khảo
Nguyen,
and
Hong
Chuyen
Nguyen,
[1] Văn phòng Ban chỉ đạo 33, Báo cáo tổng thể về
tình hình ô nhiễm dioxin tại ba điểm nóng: sân
bay Biên Hòa, Đà Nẵng và Phù Cát (2013).
[2] A.H. Westing (Ed.), Herbicides in War, The
Long-Term Ecological and Human Consequences,
Taylor and Francis, London and Philadelphia,
1984.
Phytoremediation of heavy metal polluted soil and
water in Vietnam, The Journal of Vietnamese
Environment 6 (2014) 47.
[14] S. Marcacci, M. Raveton, P. Ravanel & J.P.
Schwitzguébel, Conjugation of atrazine in vetiver
(Chrysopogon zizanioides Nash) grown in
hydroponics. Environmental and Experimental
Botany 56 (2006) 205.
[3] M. Gough, Dioxin, Agent Orange: The
Facts.Plenum Press.New York, 1986.
[15] K.C. Makris, K.M. Shakya, R. Datta, D. Sarkar, &
D. Pachanoor, Chemically catalyzed uptake of 2,
[4] P.F. Cecil, Herbicidal warfare: The ranch hand
project in Vietnam, Praeger Publishers, New
York, 1986.
9
N.Q. Định và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 34, Số 3 (2018) 1-3
10
4, 6-trinitrotoluene by Vetiveria zizanioides.
Environmental pollution 148 (2007) 101.
[20] United Nations Environment Program (UNEP),
Guidance for Analysis of Persistent Organic
Pollutants
(POPs),
Chemicals
Branch.
[16] C. Infante, I. Hernández-Valencia, L. López, &
M. Toro, Phytoremediation of Petroleum
Hydrocarbon–Contaminated Soils in Venezuela.
UNEP/DTIE, Geneva, Switzerland, 2007b.
[21] M. Van den Berg, L.S. Birnbaum, M. Denison, M.
De Vito, W. Farland, M. Feeley, & M. Rose, The
2005 World Health Organization reevaluation of
human and mammalian toxic equivalency factors
for dioxins and dioxin-like compounds.
Toxicological Sciences 93 (2006) 223.
Phytotechnologies:
Remediation
of
Environmental Contaminants (2012) 99.
[17] United Nations Environment Program (UNEP),
Guidance on the Global Monitoring Plan for
Persistent Organic Pollutants, 2007a.
[22] Perkin-Elmer Corporation, Analysis of Soils and
Sediments: Total Cations. AY-3 in Analytical
[18] UNEP/POPS/COP.5/INF/27,
Draft
Revised
Guidance on the Global Monitoring Plan for
Persistent Organic Pollutants, 2011.
Methods
for
Atomic
Absorption
Spectrophotometry, USA (1996) 136.
[19] US EPA, Method 1613, Revision B: Tetra-
through octachlorinated dioxins and furans by
isotope dilution HRGC/HRMS, EPA 821-B94-
0059. Office of Water, US Environmental
Protection Agency, Washington, DC, 1994.
[23] P.J.C. Favas, J. Pratas, M.N.V. Prasad,
Accumulation of arsenic by aquatic plants in
large-scale field conditions: Opportunities for
phytoremediation and bioindication. Science of
the Total Environment 433 (2012) 390.
Đánh giá khả năng làm giảm nhẹ ô nhiễm Dioxin và Asen
của cỏ Vetiver tại sân bay Biên Hòa
Nguyen Quoc Dinh, Nguyen Thi Thanh Thao, Ngo Thi Thuy Huong
Vietnam Institute of Geosciences and Mineral Resources, 67 Chien Thang, Ha Dong, Hanoi, Vietnam
Abstract: This study aims to initially assess the potential use of Monto vetiver (Chrysopogon
zizanioides L.) in mitigating dioxin contamination and the treatment of arsenic contaminated soils. The
experiment was carried out in the field, consisting of 3 lots of 100 m2 each. Monto vetiver grass was
planted on November 25, 2014 in two groups, lots 1 and 2, with the initial dioxin levels in soil of
about 1000-1800 ppt TEQ, arsenic is about 25-30 mg/kg dry soil. Of which, The first group (G1)
received DECOM 1, a soil supplement promoting growth of indigenous microorganisms in the
rhizosphere, and the second group (G2) as a control, without supplement; the third group, lots 3, was
left as blank (without Vetiver). The analyzed results showed that Vetiver grass was able to absorb
dioxin into grass roots and was then transported to grass shoots; dioxin in soil was significantly
decreased in both G1 and G2 and was slightly stronger in G1 compared to G2. The correlation
between dioxin content in soil samples and root samples (p = 0.02, r = 0.53) showed the tight
relationship between them. In addition, the results also showed that Vetiver can take up arsenic into its
roots and tranported to the shoots and the abiliy of Vetiver in remediation of arsenic contaminated soils.
In conclusion, the results confirm that Monto vetiver is suitable for phytoremediation of
moderately dioxin and arsenic contaminated sites, particularly when combined with DECOM1
Keywords: Vetiver grass; dioxin contaminated soils; Arsenic pollution; Phytoremediation.
10 trang
12/01/2024
16640
Free
Bạn đang xem tài liệu "Đánh giá khả năng làm giảm nhẹ ô nhiễm Dioxin và Asen của cỏ Vetiver tại sân bay Biên Hòa", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- danh_gia_kha_nang_lam_giam_nhe_o_nhiem_dioxin_va_asen_cua_co.pdf
