Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường: Nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng Selen (Se) kết hợp phế phẩm nông nghiệp ức chế độc chất Cadium (Cd) hấp thụ lên cây cải thìa (Brassica rapa chineniss) trong điều kiện giả định đất ô nhiễm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:82

Thêm vào BST

Báo xấu

21
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn "Nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng Selen (Se) kết hợp phế phẩm nông nghiệp ức chế độc chất Cadium (Cd) hấp thụ lên cây cải thìa (Brassica rapa chineniss) trong điều kiện giả định đất ô nhiễm" được hoàn thành với mục tiêu nhằm nghiên cứu, đánh giá khả năng ức chế độc chất Cd hấp thụ lên cây cải thìa của Selen kết hợp với phế phẩm nông nghiệp trong điều kiện đất giả định ô nhiễm; Đề xuất hàm lượng Se và các loại vật liệu kết hợp (rơm rạ) sử dụng tối ưu nhằm đạt hiệu quả tốt nhất cho tăng trưởng của thực vật và sản xuất an toàn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường: Nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng Selen (Se) kết hợp phế phẩm nông nghiệp ức chế độc chất Cadium (Cd) hấp thụ lên cây cải thìa (Brassica rapa chineniss) trong điều kiện giả định đất ô nhiễm

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH DƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT LƢƠNG THỊ THU TRANG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG SELEN (Se) KẾT HỢP PHẾ PHẨM NÔNG NGHIỆP ỨC CHẾ ĐỘC CHẤT CADIUM (Cd) HẤP THỤ LÊN CÂY CẢI THÌA (BRASSICA RAPA CHINENISS) TRONG ĐIỀU KIỆN GIẢ ĐỊNH ĐẤT Ô NHIỄM CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG MÃ SỐ: 8440301 LUẬN VĂN THẠC S BÌNH DƢƠNG – 2023
UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH DƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT LƢƠNG THỊ THU TRANG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG SELEN (Se) KẾT HỢP PHẾ PHẨM NÔNG NGHIỆP ỨC CHẾ ĐỘC CHẤT CADIUM (Cd) HẤP THỤ LÊN CÂY CẢI THÌA (BRASSICA RAPA CHINENISS) TRONG ĐIỀU KIỆN GIẢ ĐỊNH ĐẤT Ô NHIỄM CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG MÃ SỐ: 8440301 LUẬN VĂN THẠC S NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHO HỌC TS. TRẦN THỊ NH THƢ BÌNH DƢƠNG – 2023
LỜI C M ĐO N Tôi xin cam đoan luận văn với đề tài “Nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng Selen (Se) kết hợp phế phẩm nông nghiệp ức chế độc chất Cadium (Cd) hấp thụ lên cây cải thìa (Brassica rapa chineniss) trong điều kiện giả định đất ô nhiễm” là kết quả nghiên cứu của tôi trong thời gian qua. Các số liệu và kết quả nghiên cứu đƣợc thực hiện một cách trung thực, các thông tin trích dẫn đã đƣợc ghi rõ nguồn gốc. Nếu phát hiện có sự sao chép kết quả nghiên cứu của đề tài khác, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm. Bình Dương, ngày 10 tháng 03 năm 2023 Học viên thực hiện Lƣơng Thị Thu Trang iii
LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tại trƣờng cũng nhƣ thực hiện đề tài, em xin chân thành cảm ơn Các thầy cô ở Viện, Phòng đào tạo, ở Khoa đã tạo điều kiện và giúp đỡ cho em rất nhiều về kiến thức chuyên ngành, kỹ năng xã hội cũng nhƣ tạo điều kiện cho em có thể giao lƣu, tiếp xúc với nhiều môi trƣờng tích cực và phát triển. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ngƣời hƣớng dẫn trực tiếp của em là TS. Trần Thị Anh Thƣ, cô đã tận tâm chỉ dạy, hƣớng dẫn em hoàn thành luận văn và đƣa ra những lời khuyên giúp em có đƣợc định hƣớng đúng đắn trong học tập và cuộc sống. Em cũng xin cảm ơn TS. Lê Trọng Diệu Hiền, cô đã khuyến khích, tạo điều kiện cho em có cơ hội đƣợc học tập ở môi trƣờng quốc tế. Bên cạnh đó, em cũng xin cảm ơn đến Chị Hà – bạn cùng lớp đào tạo đã giúp đỡ tƣ vấn em rất nhiều trong việc tìm tài liệu. Cảm ơn đến nhóm nghiên cứu và các anh chị đồng nghiệp đã hỗ trợ em trong quá trình hoàn thành luận văn. Ngoài ra, phần không thể thiếu giúp em hoàn thành chƣơng trình học là gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và ngƣời “đặc biệt” của em đã luôn đồng hành, giúp đỡ và động viên em rất nhiều trong suốt quá trình học. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn tất cả cơ quan, tổ chức và mọi ngƣời đã đồng hành cùng em trong suốt thời gian qua, để em có thể hoàn thành chƣơng trình học! Bình Dương, ngày 10 tháng 03 năm 2023 Học viên thực hiện Lƣơng Thị Thu Trang iv
MỤC LỤC LỜI C M ĐO N ............................................................................................ iii LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. iv MỤC LỤC ......................................................................................................... v D NH MỤC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................... viii D NH MỤC BẢNG ........................................................................................ ix D NH MỤC HÌNH ......................................................................................... ix D NH MỤC SƠ ĐỒ ....................................................................................... ix PHẦN 1 MỞ ĐẦU .......................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài. ........................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu....................................................................................... 4 2.1. Mục tiêu tổng quát. ................................................................................. 4 2.2. Mục tiêu cụ thể. ...................................................................................... 4 3. Tổng quan quá trình nghiên cứu. ................................................................... 4 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. ................................................................. 9 5. Đóng góp của đề tài...................................................................................... 10 6. Phƣơng pháp nghiên cứu.............................................................................. 10 PHẦN 2 NỘI DUNG ..................................................................................... 11 CHƢƠNG 1 TỔNG QU N VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .............................. 11 1.1. Tổng quan về vị trí nghiên cứu. ................................................................ 11 1.1.1. Vị trí địa lý ......................................................................................... 11 1.1.1. Khí hậu ............................................................................................ 12 1.1.2. Thổ nhƣỡng. .................................................................................... 12 1.1.3. Kinh tế - xã hội. ............................................................................... 13 1.2. Kim loại nặng (KLN) và các dạng tồn tại của KLN trong đất, nguồn gốc phát sinh. ................................................................................................... 13 1.2.1. Kim loại nặng và các dạng tồn tại của kim loại nặng trong đất. ....... 13 1.2.2. Nguồn gốc phát sinh kim loại nặng trong môi trƣờng đất ................. 15 v
1.3. Các phƣơng pháp xử lý ô nhiễm đất ......................................................... 16 1.4. Tổng quan về kim loại Cadimi .................................................................. 18 1.4.1. Giới thiệu chung về Cadimi ............................................................... 18 1.4.2. Nguồn gốc Cadimi trong tự nhiên ..................................................... 18 1.4.3. Nguồn gốc Cadimi do con ngƣời tạo ra ............................................. 19 1.4.4. Tác hại của kim loại Cd đối với sức khỏe con ngƣời ........................ 19 1.5. Tổng quan về Selen ................................................................................... 19 1.5.1. Một số khái niệm về Selen................................................................. 19 1.5.2. Ảnh hƣởng của Se đến môi trƣờng và sinh vật.................................. 20 1.5.3. Cơ chế tƣơng tác Cd-Se ..................................................................... 21 1.6. Tổng quan về rơm rạ ................................................................................. 21 CHƢƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............. 27 2.1. Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 27 2.2. Đối tƣợng nghiên cứu ............................................................................... 27 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu........................................................................... 27 2.3.1. Phƣơng pháp thu thập số liệu thứ cấp về các vấn đề có liên quan .... 28 2.3.2. Phƣơng pháp điều tra, khảo sát và lựa chọn vị trí lấy mẫu ............... 28 2.3.3. Bố trí thí nghiệm ................................................................................ 29 2.3.4. Chuẩn bị mẫu ..................................................................................... 32 2.3.5. Phƣơng pháp phân tích trong phòng thí nghiệm ............................. 32 2.3.6. Phân tích thống kê ........................................................................... 33 CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................ 35 3.1. Ảnh hƣởng của độc tố Cd trong đất đến khả năng hấp thụ Cd lên cải thìa và sự phát triển của nó .............................................................................. 35 3.2. Ảnh hƣởng của ứng dụng selen đến khả năng hấp thụ Cd lên cải thìa và sự phát triển của nó. ....................................................................................... 38 3.3. Ảnh hƣởng của ứng dụng selen kết hợp rơm rạ đến khả năng hấp thụ Cd lên cải thìa và sự phát triển của nó ............................................................ 43 3.3.1. Ảnh hƣởng của ứng dụng selen kết hợp rơm rạ đến sự thay đổi các hình thái Cd trong đất ...................................................................... 43 3.3.2. Ảnh hƣởng của ứng dụng selen kết hợp rơm rạ đến khả năng hấp thụ vi
Cd lên cải thìa.................................................................................. 44 3.3.3. Mối tƣơng quan giữa các hình thái Cd trong đất với sự hấp thu Cd và sự phát triển của cây cải thìa ........................................................... 47 CHƢƠNG 4 KẾT LUẬN ............................................................................. 49 TÀI LIỆU TH M KHẢO ............................................................................. 50 PHỤ LỤC ........................................................................................................ 55 A. MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI. ...... 55 B. SỐ LIỆU TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI ........................... 56 vii
D NH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nội dung BTNMT : Bộ Tài nguyên Môi trƣờng CAB-Cd : Hình thái liên kết với cacbonat Cd : Cadium CNH-HĐH : Công nghiệp hóa-hiện đại hóa CTR : Chất thải rắn EXC-Cd : Hình thái trao đổi FEM-Cd : Hình thái liên kết với oxit Fe và Mn KLN : Kim loại nặng OM-Cd : Hình thái liên kết với chất hữu cơ PPPNN : Phế phụ phẩm nông nghiệp PTBV : Phát triển bền vững QCVN : Quy chuẩn Việt Nam RES-Cd : Hình thái liên kết với các chất còn lại RS Rơm rạ Se : Selen UBND : Ủy ban nhân dân viii
D NH MỤC BẢNG Bảng 1. Các kết quả nghiên cứu trong nƣớc .......................................................... 5 Bảng 2. Các kết quả nghiên cứu có liên quan trên thế giới. .................................. 9 Bảng 1.1. Các hình thức sử dụng của PPPNN ở các quốc gia. ............................ 22 Bảng 1.2. Ứng dụng rơm rạ trong nông nghiệp và sản xuất hóa chất. ................. 23 Bảng 2.1. Các nghiệm thức Cd, selen và rơm rạ đơn hoặc kết hợp với các hàm lƣợng khác nhau ................................................................................................... 31 Bảng 3.1. Phân tích tƣơng quan giữa tỷ lệ các hình thái Cd trong đất với sự hấp thụ Cd của cây cải thìa và sự tăng trƣởng của cây cải thìa ................................. 48 D NH MỤC HÌNH Hình 1.1. Bản đồ hành chính khu vực nghiên cứu. .............................................. 11 Hình 1.2. Vị trí khu vực lấy mẫu nghiên cứu (khu vực màu vàng) ..................... 12 Hình 1.3. Tỷ lệ phát sinh PPPNN tại các vùng nông thôn Việt Nam năm 2019 . 22 Hình 2.1. Tiến trình nghiên cứu của đề tài. .......................................................... 28 Hình PL 1. Mẫu đất sau khi thêm vật liệu nghiên cứu và các chậu cải sau khi trồng giai đoạn đầu. .............................................................................................. 51 Hình PL 2. Các chậu cây trồng ở các giai đoạn phát triển ................................... 51 Hình PL 3: Nghiệm thức áp dụng Se ở hàm lƣợng cao ....................................... 51 D NH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 3.1. Tỷ lệ của các hình thái Cd trong đất với các nghiệm thức Cd đơn. ... 32 Sơ đồ 3.2. hàm lƣợng Cd trong cây cải thìa với các nghiệm thức Cd đơn: trong thân (A), trong rễ (B) ........................................................................................... 33 Sơ đồ 3.3. Khối lƣợng khô của cây cải thìa với các nghiệm thức Cd đơn: thân (A), rễ (B). ........................................................................................................... 34 Sơ đồ 3.4. Tỷ lệ của các hình thái Cd trong đất với các nghiệm thức ứng dụng Se.35 Sơ đồ 3.5. hàm lƣợng Cd trong cây cải thìa: trong thân (A), trong rễ (B) với ứng dụng Se. ............................................................................................................... 37 Sơ đồ 3.6. Khối lƣợng khô của cây cải thìa: thân (A), rễ (B) với ứng dụng Se. . 39 Sơ đồ 3.7.So sánh tỷ lệ của các hình thái Cd trong đất: ứng dụng Se và ứng dụng Se + RS. ............................................................................................................... 41 Sơ đồ 3.8. Hàm lƣợng Cd trong cây cải thìa với ứng dụng Se và RS kết hợp. ... 42 Sơ đồ 3.9. So sánh khối lƣợng khô của cây cải thìa: ứng dụng Se và ứng dụng Se + RS. ..................................................................................................................... 43 ix
PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài. Những hoạt động của ngành công nghiệp và phát triển nông nghiệp thƣờng là nguyên nhân gây ra ô nhiễm kim loại vào trong đất. Nó ảnh hƣởng trực tiếp tới môi trƣờng đất, nƣớc, cây trồng và sức khỏe con ngƣời. Đất bị ô nhiễm kim loại nặng (KLN) là do con ngƣời sử dụng các loại hóa chất trong nông nghiệp và thải vào môi trƣờng đất các chất thải đa dạng khác nhau. Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, các hoạt động khai thác khoáng sản nhƣ than đá, quặng chì, quặng thiếc... đã làm cho môi trƣờng đất, môi trƣờng nƣớc bị ô nhiễm nghiêm trọng bởi các chất độc hại nhƣ: As, Pb, Zn, Cd, Cr...Và xu hƣớng ô nhiễm ngày càng tăng nếu không có biện pháp xử lí triệt để. Hiện nay, ô nhiễm Cd trong đất đã trở thành vấn đề môi trƣờng nghiêm trọng trên toàn cầu (Fasahat, 2015). Xuất phát từ các nguyên nhân chính: tác hại của Cd đối với sức khỏe con ngƣời; từ nguồn gốc phát sinh và con đƣờng gây ô nhiễm; sự phổ biến của việc sử dụng rau xanh, rau ăn lá trong đời sống hàng ngày của ngƣời dân; tốc độ phát triển công nghiệp hóa – hiện đại hóa nhanh vừa là cơ hội và cũng vừa là thách thức trong việc xử lý ô nhiễm môi trƣờng và hạn chế của các phƣơng pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất. Trên thế giới, ô nhiễm Cd đƣợc tìm thấy với các hàm lƣợng khác nhau trong đất nông nghiệp Châu Á, Bắc Mỹ và Châu Âu (Phƣơng Trúc Huỳnh và cs. 2021). Cd xuất hiện trong đất, sau khi hòa tan tạo dạng Cd di động sẽ tham gia các phản ứng hóa học, di chuyển và chuyển hóa trong thực vật. So với chì, đồng, kẽm và asen, lƣợng Cd trong môi trƣờng nhỏ hơn nhiều nhƣng lại đƣợc cây trồng hấp thụ dễ dàng. Điều này đƣợc giải thích do Cd có hệ số làm giàu cao hơn nên dễ di chuyển từ đất sang hơn các kim loại khác (Zhu et al. 2018). Lƣợng Cd có thể đƣợc đƣa vào đất thông qua các hoạt động của con ngƣời bằng nhiều con đƣờng nhƣ nƣớc thải công nghiệp, bón bùn thải trong sản xuất nông nghiệp và việc bón các loại phân bón không đảm bảo chất lƣợng (Phƣơng Trúc Huỳnh và cs. 2021); cây trồng trên đất bị ô nhiễm Cd là một trong 1
những con đƣờng vận chuyển Cd vào cơ thể con ngƣời (Đinh Thị Lan Phƣơng, 2021). Rau xanh nói chung, rau cải xanh, cải thìa…đƣợc sử dụng rất rộng rãi đối với ngƣời dân Việt Nam. Tuy nhiên, chúng là những cây trồng ăn lá có khả năng tích lũy cao các nguyên tố kim loại nặng. Đó là một vấn nạn cần đƣợc quan tâm. Nhiều nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đã chỉ rõ mức độ nguy hiểm của việc ô nhiễm đất, làm cho kim loại nặng tích lũy trong thực vật. Nhiều nghiên cứu cho thấy, kim loại nặng tích tụ trong các phần ăn đƣợc của rau ăn lá nhiều hơn so với ngũ cốc hoặc cây ăn quả (Nguyễn Thị Giang và cs, 2021) (Lasat, 2000). Nên khi trồng ở vùng đất có chứa hàm lƣợng KLN vƣợt ngƣỡng sẽ tiềm ẩn nguy cơ tích lũy trong rau, gây ảnh hƣởng đến sức khỏe của ngƣời tiêu dùng. Tiến hành nghiên cứu vùng đất trồng rau thuộc địa bàn phƣờng Hƣng Định, thành phố Thuận An. Với xu thế phát triển theo hƣớng công nghiệp hóa mạnh mẽ, việc tập trung nhiều khu công nghiệp, sự xuất hiện ngày càng dày đặc của nhiều ngành nhƣ ngành công nghiệp hóa chất, sản xuất nông nghiệp,… dẫn đến việc ô nhiễm ngày càng nhiều trên địa bàn thành phố. Theo các phân tích đã đƣợc công bố về đất trồng rau trên địa bàn phƣờng Thuận Giao, hàm lƣợng Cd vƣợt qua giới hạn cho phép về hàm lƣợng Cđ trong rau theo QĐ 106-BNN thông qua phân tích hóa học từ các mẫu rau: rau muống (hàm lƣợng Cd 0,22 mg/kg), rau lang (hàm lƣợng Cd 0,21 mg/kg) (Nguyễn Thành Hƣng, 2020). Nguyên nhân là do khu vực này là nơi này tập trung nhiều nhà máy xí nghiệp nên lƣợng nƣớc thải, khói bụi thải ra cao từ đó xâm nhập tích tụ trong đất bị rau hấp thụ vào; địa hình thấp, trũng nên quá trình xói mòn, rửa trôi xảy ra nhiều làm cho sự tích tụ Cd trong đất cao. Tác giả chọn khu vực nghiên cứu giới hạn trong địa bàn phƣờng Hƣng Định, do nhận thấy có sự tƣơng đồng về vị trí địa lý, là 2 phƣờng tiếp giáp, cùng nằm trong Thành phố Thuận An; đồng thời là khu vực tập trung đông dân cƣ và khu công nghiệp. Ở Việt Nam và trên thế giới đã có rất nhiều phƣơng pháp giảm thiểu độc chất Cd trong đất nhƣ bằng các phƣơng pháp từ vật lí, hóa học đến sinh học nhƣ rửa đất, nhiệt, phá hủy, dùng thực vật hấp thụ, dùng vi sinh vật,...Các phƣơng 2
pháp này tuy có làm giảm hàm lƣợng các chất ô nhiễm trong đất, tuy nhiên các giải pháp này có rất nhiều nhƣợc điểm nhƣ: chi phí cao, làm thay đổi tính chất đất, khó áp dụng trên diện rộng, khó khăn trong việc lựa chọn thực vật hấp thụ thích hợp. Selen (Se) là một nguyên tố vi lƣợng cần thiết cho sức khỏe của con ngƣời và động vật. Tuy nhiên, nó cần thiết trong phạm vi phù hợp về mặt sinh lý bởi vì sự thừa hoặc thiếu hụt đều dẫn đến các tác động có hại cho con ngƣời và động vật (Bùi Duy Hƣng, 2017). Vai trò quan trọng nhất của selen là chống oxy hóa, chúng đảm nhiệm vai trò chủ yếu trong việc bảo vệ cơ thể chống các gốc tự do và tổn thƣơng oxy hóa (Thangavel et al, 1999). Ngoài ra, Se có thể làm giảm độc tính của nhiều kim loại nặng, bao gồm Hg, As và Pb,.. (Thangavel et al, 1999). Ngoài ra, các phế phẩm trong nông nghiệp nhƣ rơm rạ, thân ngô… có thể giảm nguy cơ gây độc của các kim loại cũng nhƣ giảm sự hấp thụ của thực vật đối với các kim loại theo các cơ chế khác nhau với hàm lƣợng thích hợp. Tuy nhiên, một số nghiên cứu lại cho thấy một số vật liệu hữu cơ có khả năng tăng khả dụng sinh học của kim loại trong đất. Điều này có thể liên quan đến tính chất đất cũng nhƣ loại vật liệu hữu cơ đƣợc sử dụng. Sinh khả dụng của kim loại nặng trong điều kiện axit cao phần lớn hơn kiềm do tăng kết tủa kim loại với sự trợ giúp của các nhóm hydroxyl và carboxyl (Appel and Ma, 2002) (Đậu Thế Nhu và Hà Thị Hồng Điệp 2008). Bên cạnh đó, đất có hàm lƣợng sét cao có khả năng làm giảm các hình thái kim loại có sẵn, đồng thời nhiều nghiên cứu cho thấy với việc tăng lƣợng bùn thải sinh học dẫn dến tăng hàm lƣợng Cd tích lũy trong mô thực vật (Đậu Thế Nhu và Hà Thị Hồng Điệp, 2008). Hiện nay, ở nƣớc ta chƣa có nghiên cứu sử dụng Se kết hợp với phế phẩm nông nghiệp để giảm hàm lƣợng Cd trong môi trƣờng đất. Xuất phát từ thực tế đó, đề tài “Nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng Selen (Se) kết hợp phế phẩm nông nghiệp ức chế độc chất Cadium (Cd) hấp thụ lên cây cải thìa (Brassica rapa chineniss) trong điều kiện giả định đất ô nhiễm” đƣợc đề xuất. Đề tài có ý nghĩa lý luận và thực tiễn rất rõ ràng trong việc giải quyết vấn đề ô nhiễm KLN Cd trong đất, bƣớc đầu làm cơ sở khoa học cho những nghiên cứu tiếp theo để 3
việc ứng dụng Se kết hợp với rơm rạ xử lí ô nhiễm KLN ngày càng đạt hiệu quả. 2. Mục tiêu nghiên cứu. 2.1. Mục tiêu tổng quát. Nghiên cứu, đánh giá khả năng ức chế độc chất Cd hấp thụ lên cây cải thìa của Selen kết hợp với phế phẩm nông nghiệp trong điều kiện đất giả định ô nhiễm. 2.2. Mục tiêu cụ thể. - Đánh giá khả năng và hiệu quả của Se đối với việc giảm hàm lƣợng Cd trong dung dịch đất và hạn chế sự hấp thụ lên cây; - Xác định ảnh hƣởng của vật liệu hữu cơ kết hợp với Se (rơm rạ) đối với việc giảm hàm lƣợng Cd trong dung dịch đất và hạn chế sự hấp thụ lên cây. - Xem xét quá trình giải độc Cd trong đất với Se và loại vật liệu hữu cơ kết hợp (rơm rạ) - Đề xuất hàm lƣợng Se và các loại vật liệu kết hợp (rơm rạ) sử dụng tối ƣu nhằm đạt hiệu quả tốt nhất cho tăng trƣởng của thực vật và sản xuất an toàn. 3. Tổng quan quá trình nghiên cứu. Quá trình nghiên cứu của tác giả tập trung nghiên cứu chủ yếu các đối tƣợng: Cadimi (Cd) là một trong rất ít nguyên tố không cần thiết cho cơ thể con ngƣời (Đinh Thị Lan Phƣơng, 2021). Giới hạn hàm lƣợng Cd trong đất liên quan đến việc giảm sinh khối cho phần lớn các loại cây nông nghiệp đƣợc báo cáo là từ 5 đến 15 mg/kg (Phạm Thị Mỹ Phƣơng và cs, 2016). Khi thêm 4 mg/kg Cd vào trong đất trồng rau diếp cá thì năng suất rau giảm sự 23% (Nguyễn Văn Chƣơng, 2015). Cadimi tích tụ trong đất, sau đó hấp thụ lên cây trồng, thông qua chuỗi thức ăn và gây ra rủi ro đáng kể cho sức khỏe con ngƣời. Ở hàm lƣợng cao Cd gây các bệnh thiếu máu, đau thận và phá hủy tủy xƣơng. Selen (Se) là một nguyên tố vi lƣợng cần thiết cho sức khỏe của con ngƣời và động vật. Tuy nhiên, nó cần thiết trong phạm vi phù hợp về mặt sinh lý bởi vì sự thừa hoặc thiếu hụt đều dẫn đến các tác động có hại cho con ngƣời và động vật (Huỳnh Phƣơng Trúc và cs. 2021) Vai trò quan trọng nhất của Se là chống oxy 4
hóa, chúng đảm nhiệm vai trò chủ yếu trong việc bảo vệ cơ thể chống các gốc tự do và tổn thƣơng oxy hóa. Ngoài ra, Se có thể làm giảm độc tính của nhiều kim loại nặng, bao gồm Hg, As và Pb,… Xem xét tính hiệu quả của Se đối với quá trình giải độc Cd trong đất, đồng thời xem xét ảnh hƣởng đến sự phát triển của cây trồng. Xem xét sự ảnh hƣởng của của việc kết hợp rơm rạ và Se đến quá trình giải độc Cd và sự ảnh hƣởng đến năng suất cây trồng, cụ thể là cây cải thìa. Một số nghiên cứu có kết quả ứng dụng tƣơng tự cũng nhƣ liên quan đến hƣớng nghiên cứu của đề tài đƣợc liệt kê dƣới đây: a. Trong nước. Hiện tại, trong nƣớc vẫn chƣa ứng dụng Se để xử lý kim loại nặng trong đất. Công nghệ đang xử dụng phổ biến hiện nay thƣờng dùng sinh vật. Chỉ có một số nghiên cứu sử dụng phế phẩm nông nghiệp để giảm thiểu việc ô nhiễm kim loại nặng trong đất. Bảng 1. Các kết quả nghiên cứu trong nước Tên đề tài Kết quả nghiên cứu Tác giả Nghiên cứu công Đề tài đã xây dựng đƣợc các quy trình Đậu Thế Nhu, Hà nghệ và thu gom, bảo thu gom, bảo quản và chế biến rơm phù Thị Hồng Điệp quản và chế biến hợp với công nghệ thu gom 1 và nhiều rơm rạ sử dụng có giai đoạn với rơm tƣơi và rơm khô. Đƣa hiệu quả (Đậu Thế ra đƣợc quy trình xử lý, chế biến bảo Nhu và Hà Thị Hồng quản rơm tƣơi bằng vi khuẩn Điệp, 2008). L.plantarum JMC 1149. Kết quả cho thấy rơm đƣợc bảo quản sau 120 ngày không phát hiện có E. coli, Coliforms và mức nhiễm nấm mốc nhỏ hơn mức giới hạn cho phép, đồng thời nâng cao giá trị dinh dƣỡng của rơm tƣơi với hàm lƣợng Protein thô lên tới 10.47, đạt tiêu chuẩn chất lƣợng tốt để sử dụng làm cho thức 5
ăn gia súc. Nghiên cứu sử dụng Đề tài đã đánh giá đƣợc hiện trạng sử Mai Thị Trang và quản lý rơm rạ dụng rơm rạ và tác động của chúng đối theo định hướng phát với môi trƣờng thông qua 2 hiện trạng: triển nông nghiệp hiện trạng sản xuất nông nghiệp và hiện bền vững tại huyện trạng sử dụng phế phụ phẩm nông Sóc Sơn, Hà Nội nghiệp trên địa bàn. Đánh giá đƣợc hiệu (Mai Thị Trang, quả của than sinh học đối với môi 2021). trƣờng. Đồng thời đề xuất đƣợc các giải pháp quản lý và sử dụng tốt rơm rạ đảm bảo môi trƣờng sinh thái và phát triển bền vững. Xử lý hữu cơ rơm rạ Đã nghiên cứu và đƣa ra công nghệ ủ vi PGS TS Đào Châu bằng kỹ thuật sinh sinh, xử lý rơm rạ thành giá thể nuôi học: Phương pháp trồng nấm ăn. Vụ thu hoạch lúa mùa hữu hiệu nhằm bảo năm 2011, Chỉ cần gom rơm rạ thành 6
vệ môi trường (PGS đống vào góc ruộng, pha chế phẩm vào TS Đào Châu, 2010) nƣớc, tƣới đều, phủ bạt nilon hoặc đắp bèo, trát bùn kín, sau 15 - 20 ngày rơm rạ bắt đầu hoai mục có thể đem bón cho cây. Phân ủ ra có hàm lƣợng chất mùn cao, sạch mầm bệnh, không có ký sinh trùng (tuyến trùng, trứng giun sán, mối, kiến...), giúp đất giữ đƣợc dinh dƣỡng và cây dễ hút phân, đồng thời tiếp tục phân giải rễ, thân, lá cây vụ trƣớc thành phân bón, giải phóng chất điều tiết sinh trƣởng tự nhiên, kích thích bộ rễ cây phát triển và ngăn ngừa các bệnh phổ biến ở rễ cây trồng, tiết kiệm 25% lƣợng phân bón cho vụ sau, tăng năng suất cây trồng 5 -10%. Tiềm năng sinh khối Kết quả nghiên cứu cho thấy tổng sản Nguyễn Tri Quang phụ phẩm nông lƣợng lúa trên địa bàn huyện là 185.072 Hƣng, Lê Kiến nghiệp và hiệu quả tấn/năm và phát sinh tƣơng ứng lƣợng Thông, Nguyễn ứng dụng sản xuất khối lƣợng rơm rạ 233.190,72 tấn/năm. Minh Kỳ than sinh học Lƣợng sinh khối rơm rạ có thành (biochar) quy mô hộ phần hữu cơ và nhiệt lƣợng cao, lần lƣợt gia đình ở Gò Công chiếm tỷ lệ 44,1% và 4.030 kcal/kg. Với Tây, tỉnh Tiền Giang khối lƣợng 100 kg củi rơm nguyên liệu (Nguyễn Tri Quang đầu vào, sau 6 giờ đốt lƣợng than sinh Hưng và cs, 2017) học thu đƣợc tƣơng ứng 48,25 ± 2,25 kg (chiếm 48,25%). Lƣợng tro sinh ra và than sống có tỷ lệ khá thấp với lần lƣợt 0,75 ± 0,13 kg và 3,95 ± 1,33 kg. Mô 7
hình sản xuất than sinh học tối ƣu có khoảng thời gian đốt ngắn nhất, lƣợng than cao, hàm tro thấp, khối lƣợng than sống nhỏ. Thành phần chất hữu cơ và nhiệt lƣợng đáp ứng yêu cầu chất lƣợng để sử dụng cho mục đích cải tạo đất, nâng cao nâng suất cây trồng và hƣớng đến nền nông nghiệp bền vững. - b. Trên thế giới. Trên thế giới có một số nghiên cứu về việc sử dụng Se làm tăng khả năng cố định kim loại nặng trong đất ô nhiễm và cải thiện tình trạng đất, … 8
Bảng 0.2. Các kết quả nghiên cứu có liên quan trên thế giới. Loại Se Hiệu quả ứng dụng Tác giả 0, 0.5, 1.0 , Khi sử dụng Se để cố định Mingyue Xue , Dan Wang , hàm lƣợng Zn trong đất thì kết Fei Zhou , Zekun Du , Hui 2.5mg/kg quả cho thấy Zn có xu hƣớng Zhai , Mengke Wang , Na2SeO3 chuyển thành các hình thái liên Quang Toan Dinh, Thi Anh kết với chất hữu cơ; hàm Thu Tran , Huinan Lia , lƣợng Zn trong cây cải thìa YingYan , Dongli Liang. giảm khi hàm lƣợng Se tăng dần (Wang et al. 2018) 0, 0.5, 1.0 , Zn có xu hƣớng chuyển thành Thi Anh Thu Tran, Quang các hình thái liên kết với chất Toan Dinh, Zeiwei Zni, Jie 2.5mg/kg kết tủa; hàm lƣợng Zn trong Huang, Dan Wang, Tianjiao Na2SeO3và cây cải thìa giảm khi hàm Wei, Dongli Liang, Xin Na2SeO3 lƣợng Se tăng dần (Thƣ et al. Sun, Ping Ning. 2018). 0, 2.5, 10, và Zn có xu hƣớng chuyển thành Bin Hu, Dongli Liang, các hình thái liên kết với chất Juanjuan Liu, Lingming 20mg/kg hữu cơ; hàm lƣợng Zn trong Lei, Dasong Yu. Na2SeO3 cây cải thìa giảm khi hàm lƣợng Se tăng dần (Hu et al. 2014) 5, 10 g/ha Se hàm lƣợng Zn trong cỏ linh Klara PETKOVIC, Maja lăng giảm khi hàm lƣợng Se MANOJLOVIC, Ranko tăng dần (Petković et al. 2022) CABILOVSKI, Đorđe KRSTIC, Zdenko LONCARIC, Peder LOMBNÆ. 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. 9
- Đối tƣợng nghiên cứu: Nghiên cứu đất trồng rau thuộc địa bàn phƣờng Hƣng Định, thành phố Thuận An, tỉnh Bình Dƣơng và các thông số Cd trong cây cải thìa. - Phạm vị nghiên cứu: Nghiên cứu đƣợc giới hạn trong phƣờng Hƣng Định, thành phố Thuận An, tỉnh Bình Dƣơng. 5. Đóng góp của đề tài.  Giáo dục - đào tạo: - Kết quả đề tài là một hƣớng đi mới cho công nghệ xử lý ô nhiễm KLN trong đất thuộc chuyên ngành Khoa học môi trƣờng. - Kết quả đề tài là nguồn tài liệu tham khảo quan trọng cho các môn học: Kỹ thuật xử lý đất ô nhiễm nâng cao, Ðộc chất học môi trƣờng ứng dụng, Kỹ thuật xử lý môi trƣờng và chất thải. - Kết quả đề tài phục vụ công tác giảng dạy và nghiên cứu khoa học của giảng viên và học viên cao học ngành Khoa học môi trƣờng - Trƣờng Đại học Thủ Dầu Một.  Kinh tế - xã hội: - Giải quyết vấn đề ô nhiễm Cd trong đất với chi phí thấp, thao tác đơn giản. - Hỗ trợ cho các doanh nghiệp trên địa bàn Tỉnh Bình Dƣơng ứng dụng công nghệ trong sản xuất nông nghiệp sạch theo hƣớng VietGAP, đủ điều kiện xuất khẩu ra nƣớc ngoài. - Giải quyết vấn đề thải bỏ phế phẩm nông nghiệp, tăng mỹ quan đô thị. Giảm hàm lƣợng Cd trong loại rau ăn hàng ngày. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu. - Phƣơng pháp thu tập số liệu thứ cấp về các vấn đề có liên quan. - Phƣơng pháp điều tra, khảo sát thực địa. - Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm. - Phƣơng pháp lấy mẫu nghiên cứu - Phƣơng pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. 10
PHẦN 2 NỘI DUNG CHƢƠNG 1 TỔNG QU N VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về vị trí nghiên cứu 1.1.1. Vị trí địa lý Theo Niên giám thống kê tỉnh Bình Dƣơng năm 2022, Thành phố Thuận An nằm ở phía nam tỉnh Bình Dƣơng. Tính đến năm 2022, Thành phố Thuận An có 10 đơn vị hành chính trực thuộc, bao gồm 9 phƣờng: An Phú, An Thạnh, Bình Chuẩn, Bình Hòa, Bình Nhâm, Hƣng Định, Lái Thiêu, Thuận Giao, Vĩnh Phú và xã An Sơn (Cổng thông tin điện tử thành phố Thuận An, 2021). Thành phố Thuận An có diện tích 8.371 ha, trong đó đất sản xuất nông nghiệp và đất chuyên dùng chiếm diện tích lớn nhất với diện tích 2.493 ha và 3.352 ha. Dân số năm 2021 của thành phố là 620.426 ngƣời, với mật độ dân số đạt 7.412 ngƣời/km². Là trung tâm kinh tế và là thành phố lớn nhất tỉnh về dân số (Niên giám thống kê tỉnh Bình Dương năm 2021). Hình 1.1. Bản đồ hành chính khu vực nghiên cứu.  Phƣờng Hƣng Định: 11