Ảnh hưởng của nồng độ chì đến sinh trưởng, tích lũy và loại bỏ chì của cây phát tài

Hồ Bích Liên... Ảnh hưởng của nồng độ chì (Pb2)...<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ CHÌ ĐẾN SINH TRƯỞNG,<br /> TÍCH LŨY VÀ LOẠI BỎ CHÌ CỦA CÂY PHÁT TÀI<br /> Hồ Bích Liên(1), Huỳnh Văn Biết(1), Bùi Cách Tuyến(2)<br /> (1) Trường Đại học Thủ Dầu Một, (2) Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM<br /> Ngày nhận bài: 20/7/2018; Ngày gửi phản biện 22/7/2018; Chấp nhận đăng 22/11/2018<br /> Email: lienhb@tdmu.edu.vn<br /> <br /> Tóm tắt<br /> Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã khảo sát sự ảnh hưởng của các nồng độ chì (Pb) (0,<br /> 100, 200 và 300mg/l) đến sự sinh trưởng, tích lũy và loại bỏ chì của cây phát tài. Thí nghiệm<br /> được thực hiện trong nhà kính với 4 nghiệm thức và 3 lần lặp lại. Các chỉ tiêu theo dõi gồm:<br /> chiều cao cây, chiều dài rễ, số lá, trọng lượng tươi và khô, hàm lượng chì trong các bộ phận<br /> của cây và hàm lượng chì trong nước. Kết quả đã cho thấy rằng, cây Phát tài sinh trưởng và<br /> phát triển tốt ở nồng độ Pb trong nước là 100 mg/l, sinh trưởng kém hơn khi nồng độ Pb tăng<br /> lên 200 mg/l và 300 mg/l. Cây Phát tài tích luỹ Pb ở rễ khá lớn, với 3 nghiệm thức có nồng độ<br /> Pb 100 mg/l, 200 mg/l và 300 mg/l hàm lượng Pb tích luỹ trong rễ của cây lần lượt là 5073,8<br /> mg/kg, 5134,0 mg/kg, 7054,0 mg/kg. Khả năng tích luỹ Pb ở lá và thân của cây thấp hơn rất<br /> nhiều ở rễ. Lượng chì trong nước của 3 nghiệm thức 100 mg/l, 200 mg/l và 300 mg/l sau 30<br /> ngày thí nghiệm lần lượt giảm 91,5 %, 86,8 % và 86,4 % cho thấy khả năng xử lý Pb trong<br /> nước của cây Phát tài là rất lớn.<br /> Từ khóa: cây phát tài, chì, kim loại nặng<br /> Abstract<br /> EFFECTS OF LEAD CONCENTRATION ON THE GROWTH, LEAD<br /> ACCUMULATION AND REMOVAL OF LUCKY BAMBOO PLANT<br /> In this study, we investigated the effects of different lead (Pb) concentrations (0, 100, 200<br /> and 300mg/l) on the growth, lead accumulation and removal of Lucky bamboo plant (Dracaena<br /> sanderiana). The experiment was conducted in greenhouse, consisting of 4 treatments and 3<br /> replications. The monitoring indicators including: height of plant, lenght of root, number of<br /> leaf, plant weight, lead content in parts of the plant, contents of lead in water, the growth target<br /> of Dracaena sanderiana, accumulation of lead contents in differents organe of Dracaena<br /> sanderiana. The results shown that lucky bamboo plants grow and develop well in domestic Pb<br /> concentration of 100 mg/l, less growth while increasing Pb concentration of 200 mg/l and 300<br /> mg/l. Pb accumulation inroots of lucky bamboo plants is quite large, with 3 treatments Pb<br /> concentration of 100 mg/l, 200 mg/l and 300 mg/l Pb accumulation in root respectively 5073,8<br /> mg/kg, 5134,0 mg/kg, 7054,0 mg/kg. Ability to Pb accumulation in plant leaves and stems is<br /> much lower in roots. The amount of lead in the water of three treatments 100 mg/l, 200 mg/l<br /> and 300 mg/l after 30 days of the experiment fell 91,5%, respectively, 86,8% and 86,4%,<br /> showing the ability to handle Pb in the water is huge.<br /> <br /> <br /> <br /> 14<br /> Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 4(39)-2018<br /> <br /> 1. Giới thiệu<br /> Nói đến ô nhiễm kim loại nặng, người ta thường nghĩ đến chì (Pb) vì mức độ ô nhiễm phổ<br /> biến và độc tính cao đối với cơ thể sống. Hàng năm, thế giới sử dụng khoảng 3 triệu tấn chì<br /> (Tripatri, 2004) cho các loại hình công nghiệp mỏ và chế biến khoáng chất, sản xuất kim loại<br /> màu, pin, acquy, công nghiệp gia công kim loại… nhưng có đến 2 triệu tấn chì con người thải vào<br /> môi trường (Low và Lee, 1984). Điều này đã gây ô nhiễm chì trong môi trường đất và nước ngày<br /> càng nặng hơn. Chì không thể được phân hủy sinh học và nó gây độc đối với sinh vật sống ngay<br /> cả ở nồng độ thấp. Nếu không có biện pháp khắc phục, mức độ chì trong môi trường cao sẽ<br /> không bao giờ trở lại bình thường (Traunfeld và Clement, 2001). Việc tìm kiếm phương pháp xử<br /> lý chì đang là vấn đề cần thiết và cấp bách. Hiện nay, có nhiều phương pháp đã được sử dụng để<br /> làm sạch môi trường có chì như phương pháp hóa học, thu gom và chôn lấp, rửa đất, nhưng hầu<br /> hết các phương pháp này rất tốn kém và khó đạt được kết quả tối ưu (Aboulroos và ctv, 2006).<br /> Gần đây, nhờ những hiểu biết về cơ chế hấp thu, chuyển hóa, chống chịu và loại bỏ các chất ô<br /> nhiễm của một số loài thực vật, mọi người bắt đầu chú ý đến phương pháp sử dụng thực vật để xử<br /> lý môi trường. Đây được xem là giải pháp cải thiện môi trường thân thiện, đơn giản, dễ triển khai<br /> và hiệu quả về kinh tế. Nhiều thực vật đã được phát hiện có khả năng hấp thu và tích lũy một<br /> lượng lớn chì trong cơ thể như mù tạt Ấn Độ (Brassica juncea), cỏ chân vịt (Lemna minor),<br /> dương xỉ (Pteris vittata L.), trâm ổi (Lantana camara L.), lục bình (Eichhornia crassipes)<br /> (McCutcheon và Schnoor, 2003). Khả năng hấp thu chì từ môi trường và tích lũy trong các cơ<br /> quan của cây sẽ quyết định mức độ thành công của phương pháp này. Với cây phát tài, việc khảo<br /> sát ảnh hưởng của nồng độ chì đến khả năng tích lũy và loại bỏ chì vẫn chưa được nghiên cứu<br /> nhiều. Đề tài này nhằm tìm ra một loài thực vật bản địa có khả năng hấp thu chì để ứng dụng xử<br /> lý ô nhiễm môi trường.<br /> <br /> 2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu<br /> Chuẩn bị cây: Phát tài được chọn làm thí nghiệm là những cây khỏe mạnh, cùng thời<br /> gian sinh trưởng và kích thước. Cây được cắt đều với chiều dài là 45cm và dưỡng trong môi<br /> trường nước cất 60 ngày để cây ra rễ và phát triển ổn định. 9 cây được khảo sát trong hệ thống<br /> thủy canh có thể tích 15 lít tương ứng 1 nghiệm thức.<br /> Chuẩn bị dung dịch chì thí nghiệm: Dung dịch tương ứng với các nồng độ thí nghiệm<br /> được pha từ dung dịch stock Pb(NO3)2.<br /> Thí nghiệm: Thí nghiệm gồm 4 nghiệm thức với các nồng độ chì 0, 100, 200 và 300mg/l<br /> (nồng độ chì tính trên Pb). Thí nghiệm được theo dõi ở nhiều mốc thời gian trong 42 ngày xử<br /> lý. Mỗi nghiệm thức của thí nghiệm lặp lại 3 lần và trồng 9 cây phát tài. pH sử dụng là 4,5. Sử<br /> dụng NaOH, HCl 1M để điều chỉnh pH.<br /> Thu mẫu và phân tích: Chiều cao cây, chiều dài rễ được đo bằng thước chia vạch đến cm.<br /> Trọng lượng tươi được cân bằng cân thông thường, trọng lượng khô được cân sau khi sấy ở 700C<br /> đến trọng lượng không đổi. Số lá được tính khi đã hình thành hình thái rõ. Mẫu thực vật sau khi thu<br /> được tách riêng các phần rễ, thân, lá rồi cắt nhỏ và sấy ở nhiệt độ 70oC cho đến khi khối lượng<br /> không đổi. 1g mẫu sấy khô và mẫu nước được tiến hành xử lý mẫu theo phương pháp vô cơ hóa ướt<br /> (Perkin-Elmer,1996). Nồng độ chì tổng được đo bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS (AA-<br /> 7000, Shimadzu, France) với các dung dịch chì chuẩn (0.5, 1, 2, 5, 8 and 10 ppm).<br /> Phân tích số liệu: Dùng phần mềm SPSS để phân tích và xử lý số liệu.<br /> <br /> 15<br /> Hồ Bích Liên... Ảnh hưởng của nồng độ chì (Pb2)...<br /> <br /> 3. Kết quả và thảo luận<br /> 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ chì đến một số chỉ tiêu sinh trưởng của cây thát tài<br /> (Dracaena sanderiana)<br /> 3.1.1 Chỉ tiêu chiều cao cây phát tài<br /> Kết quả ở hình 1 cho thấy, cây phát tài có<br /> khả năng sống được ở cả bốn nồng độ Pb (0,<br /> 100, 200 và 300mg/l). Khả năng phát triển về<br /> chiều cao tăng theo thời gian ở các nồng độ và<br /> không giống nhau ở các nồng độ chì. Chiều cao<br /> cây phát triển mạnh nhất ở nồng độ Pb trong<br /> nước là 0 mg/l và 100 mg/l, và phát triển chậm<br /> hơn ở nồng độ Pb trong nước là 200 mg/l và<br /> thấp nhất ở 300 mg/l. Điều này cho thấy<br /> "stress" chì có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng<br /> của cây. Tuy nhiên sự ảnh hưởng này chưa gây Hình 1. Sự phát triển chiều cao<br /> ức chế sự phát triển của cây. của cây phát tài<br /> Bảng 1. Mức độ tăng chiều cao cây phát tài<br /> Nồng độ Pb trong nước (mg/l) 0 100 200 300<br /> a a b<br /> Chiều cao tăng trung bình (cm/7 ngày) 0,51 ± 0,01 0,48 ± 0,03 0,34 ± 0,01 0,18 ± 0,01c<br /> Trong cùng một hàng, các giá trị trung bình có kí tự theo sau giống nhau không có sự<br /> khác biệt về mặt thống kê (P>0,05).<br /> Sự tăng trưởng chiều cao của cây phát tài ở 4 nồng độ có sự khác nhau rất có ý nghĩa về<br /> mặt thống kê (P0,05).<br /> Kết quả nêu ở bảng 3 cho thấy, cây phát tài tăng trọng lượng sinh khối tươi và khô ở cả 4<br /> nồng độ Pb khác nhau. Nhưng có sự khác biệt về tỉ lệ % giữa trọng lương tươi và trọng lượng<br /> khô của cây, ở mức nồng độ Pb 100 mg/l lần lượt là 19,4 % và 20,7 % sau 21 ngày và 42 ngày<br /> thí nghiệm, nồng độ 200 mg/l là 24,6 % và 24,1 %, nồng độ 300 mg/l là 23,3 % và 23,7 %, còn<br /> ở nồng độ đối chứng 0 mg/l là 16,7 % và 16,5 %. Kết quả ở bảng 4 cho thấy sau 21 ngày thí<br /> nghiệm (từ ngày thứ 21 đến ngày thứ 42) sự khác biệt về tăng trọng lượng tươi của cây phát tài<br /> rất có ý nghĩa về mặt thống kê (P0,05).<br /> Kết quả ở bảng 5 cho thấy cây phát tài có khả năng tích lũy Pb trong lá và hàm lượng Pb tích<br /> lũy trong lá của cây sau 42 ngày ở các nghiệm thức có sự khác biệt về mặt thống kê (P0,05).<br /> Kết quả ở bảng 6 cho thấy khả năng tích lũy Pb trong thân của cây Phát tài sau 42 ngày<br /> thí nghiệm là khá cao và rất có ý nghĩa về mặt thống kê (P0,05).<br /> Kết quả ở bảng 7 cho thấy cây phát tài có khả năng tích lũy Pb trong rễ rất cao, cao hơn<br /> trong thân và lá và sự khác biệt về hàm lượng Pb trong rễ rất có ý nghĩa về mặt thống kê<br /> (P0,05).<br /> Bảng 8 cho thấy tỉ lệ hàm lượng Pb tích lũy trong thân lá so với rễ là rất thấp và không có<br /> sự khác biệt về mặt thống kê giữa các nghiệm thức (P>0,05). Pb chủ yếu được cây phát tài tích<br /> lũy ở rễ. Sau 42 ngày tỉ lệ % của hàm lượng chì tích lũy trong thân lá so với rễ ở 3 nghiệm thức<br /> có nồng độ Pb trong nước 100 mg/l, 200 mg/l và 300 mg/l lần lượt là 7,07x10-3, 7,31x10-3 và<br /> 10,55x10-3 , điều này cho thấy cây phát tài có thể hấp thụ và xử lý Pb trong nước bằng cơ chế<br /> Rhizofiltraction. Bảng 7 cũng thể hiện tỉ lệ hàm lượng Pb tích lũy trong thân lá so với rễ sau 42<br /> ngày thí nghiệm so với 21 ngày ở cả 3 nồng độ đều tăng : ở nồng độ 100 mg/l là 7,07x10-3 so<br /> với 2,55x10-3, nồng độ 200 mg/l là 7,31x10-3 so với 3,44x10-3 và 10,55x10-3 so với 3,78x10-3 ở<br /> nồng độ 300 mg/l, tỉ lệ hàm lượng Pb tích lũy trong thân lá so với rễ tăng theo thời gian cho<br /> thấy Pb được vận chuyển từ rễ lên thân và lá của cây để tích lũy, cho thấy cây Phát tài cũng có<br /> thể sử dụng cơ chế Phytoextraction để hấp thụ và xử lý Pb trong nước. Hàm lượng Pb tích lũy<br /> trong lá và thân của cây tăng sau 42 ngày thí nghiệm, tỉ lệ hàm lượng Pb tích lũy trong thân lá<br /> so với rễ của cây cũng tăng theo thời gian, thể hiện Pb được vận chuyển từ rễ lên tích lũy thân<br /> <br /> 19<br /> Hồ Bích Liên... Ảnh hưởng của nồng độ chì (Pb2)...<br /> <br /> và lá của cây. Điều này có thể có thể cho thấy Phytoextraction cũng có thể là cơ chế hấp thụ và<br /> xử lý Pb của cây phát tài trong môi trường nước.<br /> 3.3 . Sự thay đổi nồng độ chì trong nước<br /> Bảng 9. Sự suy giảm nồng độ chì trong nước của thí nghiệm<br /> Nồng độ Pb trong Nồng độ Pb trong nước sau thí nghiệm (mg/l)<br /> nước lúc ban đầu<br /> 1 ngày 21 ngày 42 ngày<br /> (mg/l)<br /> 0 0,0 KPH KPH<br /> 100 100,0a 0,9 ± 0,9b 1,0 ± 0,9b<br /> 200 200,0a 38,6 ± 2,5b 4,6 ± 1,3c<br /> 300 300,0a 124,3 ± 3,7b 18,1 ± 22,4c<br /> Trong cùng một hàng, các giá trị trung bình có kí tự theo sau giống nhau không có sự<br /> khác biệt về mặt thống kê (P>0,05).<br /> Bảng 9 cho thấy được nồng độ Pb trong nước sau thí nghiệm đã giảm mạnh so với ban<br /> đầu và sự khác nhau về nồng độ Pb trong nước sau 42 ngày của cả 4 nghiệm thức rất ý nghĩa về<br /> mặt thống kê (P thân> lá. Hàm<br /> lượng chì tích lũy tập trung chủ yếu trong rễ. Hiệu suất xử lý Pb trong nước của cây Phát tài là rất<br /> cao, hàm lượng chì giảm đi so với ban đầu đều đạt trên 90% ở cả 3 nồng độ 100 mg/l, 200 mg/l và<br /> 300 mg/l. Có thể sử dụng cây phát tài xử lý nước nhiễm chì ở nồng độ dưới 100ppm.<br /> <br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1]. Aboulroos SA, Helal MID, Kamel MM (2006). Remediation of Pb and Cd polluted soils using<br /> in situ immobilization and phytoextractiontechniques. Soil Sediment Contam. 15: 199–215.<br /> [2]. Burzynski M. (1987). The inluence of lead and cacdmion the absorption of istribution of<br /> potassium, calcium, magnesim and irons in cucumber seedlings.Acta phisrol. pp. 229–238.<br /> [3]. Lê Thị Phơ và Lê Thị Đào (2016). Nghiên cứu khả năng hấp thụ chì trong nước của cây lục<br /> bình. Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một, 3(28), 42–49.<br /> <br /> <br /> 20<br /> Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 4(39)-2018<br /> <br /> [4]. Low K. S., Lee C. K. (1984). Selected Aquatic Vascular Plants as Biological Indicators for<br /> Heavy Metal Pollution. Universiti Pertanian Malaysia Serdang, Selangor, Malaysia.<br /> [5]. McCutcheon và Schnoor (2003). Phytoremediation. New Jersey, John Wiley & Sons.<br /> [6]. Miransari M. (2011). Hyperaccumulators, arbuscular mycorrhizal fungi and stress of heavy<br /> metal. Biotechnol. Adv. 29, 645–653.<br /> [7]. Perkin-Elmer (1996). Analytical methods for atomic absorption spectroscopy. United States of<br /> America.<br /> [8]. Sudhakar Srivastara, Seema Mishra and R.D. Tripatri (2004). Phytoremediation of Hazardous<br /> Lead from Environment. Archives of EnviroNews-Newsletter of ISEB India.<br /> [9]. Tran Phap (2012). Study of treatment ability lead contaminatded water by contructed wetland<br /> and aquatic plants (luận văn tốt nghiệp).<br /> [10]. Traunfeld J. H., Clement D. L. (2001). Lead in Garden Soils. University of Maryland.<br /> [11]. Võ Văn Minh và Võ Châu Tấn (2007). Ảnh hưởng của nồng độ chì trong đất đến sinh trưởng,<br /> phát triển và hấp thu chì của cỏ vetiver (luận văn tốt nghiệp).<br /> [12]. Yang X., Feng Y., He Z., Stoffell P. J. (2005). Molecular mechanisms of heavy metal<br /> hyperaccumulation and phytoremediation. J. Trace Elem. Med. Biol. 18, 339–353.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 21<br />