PHYTOSTABILIZATION

Chia sẻ: Pham Phuong Thuy | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

344
lượt xem 71
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phytostabilization: Được hiểu là biện pháp cố định các chất ô nhiễm trong đất bằng cách hấp phụ chúng lên trên bề mặt rễ hoặc cố định lại trong vùng rễ của cây, đồng thời sử dụng hệ rễ thực vật để ngăn cản sự di chuyển của các chất ô nhiễm dưới tác dụng của gió, xói mòn do nước, thấm sâu và phân tán đất. Trong biện pháp này thì chúng ta hiểu rằng cây sẽ không tích lũy chất ô nhiễm, không sử dụng chất ô nhiễm làm nguồn dinh dưỡng mà đơn thuần chỉ là cố định nó....

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: PHYTOSTABILIZATION

PHYTOSTABILIZATION 1. Định nghĩa/ cơ chế Phytostabilization: Được hiểu là biện pháp cố định các chất ô nhiễm trong đất bằng cách hấp phụ chúng lên trên bề mặt rễ hoặc cố định lại trong vùng rễ của cây, đồng thời sử dụng hệ rễ thực vật để ngăn cản sự di chuyển của các chất ô nhiễm dưới tác dụng của gió, xói mòn do nước, thấm sâu và phân tán đất. Trong biện pháp này thì chúng ta hiểu rằng cây sẽ không tích lũy chất ô nhiễm, không sử dụng chất ô nhiễm làm nguồn dinh dưỡng mà đơn thuần chỉ là cố định nó. Phytostabilization xảy ra thông qua sự hoạt động của vi sinh vật và phản ứng hóa học ở vùng rễ làm thay đổi môi trường đất hoặc các chất ô nhiễm hóa học. Dịch tiết từ rễ thực vật hoặc sự tạo thành cacbonic cũng có thễ làm thay đổi pH trong đất. Phytostabilization có thể thay đổi tính hòa tan và tính linh động của kim loại hoặc tác động đến sự phân hủy của hợp chất hữu cơ. Thực vật chuyển hóa các kim loại từ dạng hòa tan sang không tan bởi các phản ứng oxi-hóa (Salt và cộng sự, 1995). Phytostabilization có thể nhận thấy thông qua sự thấm hút bề mặt, sự kết tủa, làm giảm số oxi hóa kim loại. Thực vật có thể được sử dụng để giảm sự xói mòn của đất bị nhiễm kim loại. Thuật ngữ phytolignification đã được sử dụng để chỉ 1 hình thức của thực vật cố định trong đó hợp chất hữu cơ được tích hợp vào phần gỗ của cây. Những hợp chất hữu cơ mà loài này cố định thường liên kết với chất mùn trong đất.
2. Môi trường Thực vật cố định được sử dụng để xử lí đất, trầm tích, bùn đặc. 3. Ưu điểm Xử lí đất bị ô nhiễm, giảm giá trị sử dụng. • Chi phí thấp và đơn giản hơn so với việc khắc phục hậu quả bằng công • nghệ Công nghệ này giúp tăng cường sự màu mỡ của đất. Thúc đẩy sự sinh • trưởng, tăng cường phục hồi hệ sinh thái. Làm giảm tính di động, loại bỏ các chất ô nhiễm ra khỏi vị trí của nó, • không tạo ra các chất ô nhiễm trung gian. Cố định, hạn chế sự phát tán các chất ô nhiễm trong đất • 4. Nhược điểm
Các chất gây ô nhiễm vẫn còn lại tại nơi đó. Cây cối và đất đai có thể cần • đến thời gian dài duy trì để ngăn chặn sự rò thoát các chất gây ô nhiễm và sự dẫn lọc sau này. Thực vật cần cung cấp một lượng chất dinh dưỡng nhất định trong quá • trình sinh trưởng. Không có khả năng di chuyển kim loại lên các bộ phận trên mặt đất của • cây. Vùng rễ, dịch tiết của rễ, chất ô nhiễm và sự biến đổi của đất phải được • theo dõi để ngăn chặn sự gia tăng kim loại hòa tan và sự lọc kim loại. Sự cố định của thực vật có thể chỉ là một biện pháp tạm thời • Sự cố định các chất ô nhiễm trong đất chủ yếu phụ thuộc vào các quá • trình trong đất, thực vật chỉ góp phần cố định bằng cách giảm lượng nước đi qua trong đất và chống xói mòn đất. 5. Các chất ô nhiễm có thể xử lý được/ Nồng độ Phytostabilization thường không được ứng dụng nhiều để xử lý đất ô nhiễm hữu cơ. Các kim loại và nồng độ tương ứng mà thực vật có khả năng cố định: - Asen: As có thể được hút bởi vì nó giống chất dinh dưỡng photphat trong cây; mặc dù lá cây bạch dương trong nghiên cứu đã không tích lũy đáng kể Asen. (Pierzynski và cộng sự, 1994). Cây bạch dương được trồng trong đất chứa trung bình 1250 mg/kg Asen. - Cadimium: Cd có thể được hút vì nó giống chất dinh dưỡng Ca, Zn trong cây, mặc dù lá cây bạch dương trong nghiên cứu đã không tích lũy đáng kể Cd (Pierzynski và cộng sự,1994). Cây bạch dương được trồng trong đất chứa trung bình là 9.4 mg/kg Cd. Thực vật được trồng trong nước ở mỏ chứa trên 160 mg/kg Cd - Crom: Cây mù tạc Ấn độ (Cải bắp) có thể chuyển từ Cr+6 sang Cr +3
- Đồng: nước ở mỏ chứa đồng được cố định bởi thảm thực vật ( Salt et al. 1995) - Thủy ngân: Hg có thể là một trong những nhân tố hàng đầu của phytostabilization, cần được nghiên cứu thêm (EPA 1997b). - Chì: + Pb trong nước rỉ rác ở vùng đất có trồng cây mù tạc ấn độ (Cải bắp) là 22g/ml so với vùng đất không có trồng thực vật là 740µg/ml (Salt và cộng sự, 1995). + Nước ở mỏ chì thì được cố định bởi thảm thực vật (Salt và cộng sự, 1995). + Đất trong cát pha perlite chứa 625 µg/g Pb được xử lý tốt bởi cây mù tạc Ấn Độ. + Đất với 1660 mg/kg Chì có ít hơn 50% thực vật bao phủ. Thực vật trong đất chứa 323 mg/kg Chì biểu lộ bệnh úa vàng nặng. - Kẽm: nước ở mỏ chữa kẽm được cố định bởi thảm thực vật(Salt và cộng sự, 1995). Đất chứa 4230 mg/kg kẽm có ít hơn 50 % thực vật bao phủ. Thực vật trong đất chứa 676 mg/kg kẽm biểu lộ bệnh úa vàng nặng. Thực vật được trồng trong mỏ ô nhiểm chứa tới trên 43,750 mg/kg kẽm (Pierzynski và cộng sự, 1994). 6. Độ dài của rễ: Vùng rễ là khu vực đầu tiên chịu ảnh hưởng của sự cố định chất hóa học trung hòa hoặc sự lắng đọng rễ. Thực vật có thể được lựa chọn bởi chiều dài rễ của chúng; ví dụ: cây dương có thể sử dụng để xử lý trong đất thì có độ dài rễ từ 5 – 10 feet. Tác động của rễ có thể có thể kéo dài sâu hơn trong đất phụ thuộc vào sự vận chuyển dịch tiết của rễ đến độ sâu thấp hơn. 7. Thực vật
Thực vật hấp thu kim loại được lựa chọn để loại bỏ chất ô nhiễm kim loại trong đất. Brassica juncea được sử dụng để giảm thiểu và lọc kim loại từ đất có hiệu quả hơn 98% (Raskin et al. 1994) Brassica juncea Những loại cỏ sau đây được sử dụng để giảm thiểu sự lọc kim loại (Salt et al. 1995) Cỏ bản địa (Agrostic tenuis cv Goginan) cho acid chì và khu vực ô nhiễm • Zn Cỏ bản địa (Agrostic tenuis cv Parys) cho khu vực ô nhiễm Cu • Cỏ đuôi trâu đỏ (Festuca rubra cv Merlin) cho chì (có đá vôi) và khu vực ô • nhiễm Zn Thực vật tự nhiên và nhân tạo; thực vật thân cỏ họ đậu bao gồm thân thảo lớn (bluestem) (Andropogon gerardi Vit), cỏ đuôi trâu cao (Festuca arundinacea Schreb.) và cây đậu nành (Glycine max (L.) Merr) được nghiên cứu để xác định những tác động của nó đến khả năng xử lý khu vực ô nhiễm (Pierzynski et al. 1994).
Andropogon gerardi Festuca arundinacea Glycine max 8. Những điểm cần cân nhắc (Site considerationa) Thực vật được sử dụng sẽ yêu cầu duy trì trong thời gian dài nếu sự ép buộc (constraints) đặc trưng ngăn chặn sự đảo ngược của quá trình cố định. 8.1. Điều kiện đất Thực vật cố định có thể hầu hết thích hợp cho đất có kết cấu chặt và đất với thành phần hữu cơ cao (Cunningham et al 1995). Thực vật cố định có thể được đưa vào hệ thống xử lý sau khi nhiều công nghệ xử lý khác được thử nghiệm. “Điểm nóng” (Hot spots) của nồng độ chất ô nhiễm cao có thể được khai thác và xử lý sử dụng công nghệ khác, hoặc chôn lấp (rác). Sự phục hồi đất có thể cũng được sử dụng cố định kim loại trong đất. Sự phục hồi nên được lựa chọn để tạo điều kiện tối ưu cho sự phát triển của thực vật và sau đó cũng giúp cho cố định đất. 8.2. Nước ngầm và nước mặt Thành phần nước trong đất có thể ảnh hưởng đến điều kiện oxy hóa trong đất, và phải thích hợp cho sự sinh trưởng, phát triển của cây. 8.3. Điều kiện khí hậu Dự tính cho hoạt động xử lý phải tính đến là hệ thống thực vật cố định có thể chịu ảnh hưởng chặt chẽ (khắt khe) của điều kiện thời tiết. ̣ ̣ 9. Hiên trang Sau đây là môt số ví dụ điên hinh về công nghệ cố đinh chât ô nhiêm: ̣ ̉ ̀ ̣ ́ ̃
- Môt số loai thực vât vân có khả năng sinh trưởng trên đât bị anh hưởng ̣ ̀ ̣ ̃ ́ ̉ bởi cac hoat đông khai khoang. Ví dụ như, sự đam bao ôn đinh cua vỏ thực vât ́ ̣ ̣ ́ ̉ ̉̉ ̣ ̉ ̣ giup cho chung thich nghi trên những vung mỏ kim loai bỏ hoang ở Vương quôc ́ ́ ́ ̀ ̣ ́ Anh.(Salt et al.1995) - Những tham thực vật có khả năng chiu đựng kim loai dung để cố đinh chât ̉ ̣ ̣ ̀ ̣ ́ ô nhiêm được tiên hanh nghiên cứu trên khu đât lớn bị ô nhiêm Cd và Zn tai đia ̃ ́ ̀ ́ ̃ ̣̣ điêm Superfund ở Palmerton, PA. Thí nghiêm đôi với cây dương cung đã được ̉ ̣ ́ ̃ nghiên cứu tai Whitewood Creek Superfund, SD, và thực vât phuc hôi cung được ̣ ̣ ̣ ̀ ̃ dự đinh là 1 phân cua viêc phuc hôi tai Galena Superfund phia Đông Băc KS ̣ ̀ ̉ ̣ ̣ ̣̀ ́ ́ - Đôi hanh đông IINERT Soil – Metal phôi hợp bởi EPA ‘s Jim Ryan và ̣ ̀ ̣ ́ Dupont ‘s Bill Berti đã sử dung thực vât cố đinh tự nhiên chât ô nhiêm kim loai ̣ ̣ ̣ ́ ̃ ̣ năng trong đât để lam giam sự chuyên dời cua chât ô nhiêm đên vị trí khac. ̣ ́ ̀ ̉ ̉ ̉ ́ ̃ ́ ́ - Giữa cac nhà nghiên cứu ở trường đai hoc bang Kansas và Montana thực ́ ̣ ̣ hiên nghiên cứu dung tham thực vât để phuc hôi những nơi bị ô nhiêm do khai ̣ ̀ ̉ ̣ ̣ ̀ ̃ ́ thac. 10. Ví dụ Tại đồi Bunker ở Indaho – nơi mà có ô nhiễm chì, kẽm và cadimi từ lâu đã được tiến hành thử nghiệm cố định chúng bằng thực vật trên diện rộng, bao gồm tại vùng đất ngập nước và khu vực lân cận đó. Tại khu vực này diện tích phủ xanh đã được tái lập.Khi tiến hành phân tích, người ta nhận thấy rằng nồng độ kim loại hòa tan trong đất giảm trong khi đó nồng độ của chúng trong mô thực vật vẫn ổn định. Những khu vực khác không được xử lý thì không thấy dấu hiệu này. Công nghệ này đã thành công và được áp dụng tại các địa điểm khác, như là : in Palmerton, Pennsylvania, và Whitewood Creek, South Dakota.
Bunker Hill 11. Chi phí Chi phí cho hệ thông nay ước tinh khoang 200 – 1000 đô la cho môi hecta, ́ ̀ ́ ̉ ̃ tương đương 0,02 – 1 đô la môi met khôi đât, dựa trên chiêu sâu môt met rê. ̃ ́ ́́ ̀ ̣ ́̃ 12. Định hướng nghiên cứu. - Tuyển chọn những loài thực vật thích hợp với điều kiện ở Việt Nam - Kết hợp với công nghệ khác để tăng hiệu quả xử lý. 13. Tài liệu tham khảo Azadpour.A,. and J.E.Mathews. 1996. Khắc phục ô nhiễm kim loại nặng bằng thực vật. Remed.Summer.6(3):1-19 Đây là bài tài liệu đề cập đến những nhân tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ kim loại của thực vật.Nó nói đến tính dung nạp kim loại nặng và tóm tắt lại các nghiên cứu trước đây về thực vật xử lý kim loại trong đất ở nồng độ cao. Cunningham, S.D., W.R.Berti, và J.W.Huang.1995b. Xử lý ô nhiễm đất và bùn đặc bằng cây xanh. Pp.33-54. In R.E.Hinchee, J.L.Means, và D.R. Burris(eds). Công nghệ xử lý ô nhiểm vô cơ bằng thực vật. Battelle Press, Columbus, OH. Hóa học kim loại được thảo luận ở bài báo này với trọng tâm là Chì. Bài báo xem xét sự cố định và bioavailability của chì một cách liên tục.Công nghệ chiết kim loại và thực vật xử lý chất ô nhiễm hữu cơ cũng được bàn tới.
Pierzynsky, G.M., J.L.Shnoor, M.K.Banks, J.C.Tracy,L.A.Licht, và L.E.Enrickson. 1994. Vegetative Remediations at Superfund Sites. Minig and Its Environ. Impact (Royal Soc. Chem. Issues in Environ. Sci. Technol. 1.).pp.49-69. Bài báo này thảo luận chi tiết về các khía cạnh hóa học và vi sinh vật học của đất bị ô nhiễm kim loại. Hai nghiên cứu về công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm tại các mỏ ô nhiễm đã được đưa ra thảo luận và mô hình hóa sự ảnh hưởng của kim loại nặng đến thảm thực vật đất. Salt, D.E., M. Blaylock, P.B.A. Nanda Kumar, V. Dushenkov, B.D. Ensley, I.Chet, and I. Raskin. 1995. Công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm: Một cách thức mới lạ trong việc loại bỏ kim loại từ môi trường bằng thực vật. Biotechnol.13:468-474. Bài báo này giới thiệu về việc sử dụng công nghệ thực vật xử lý để giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng. Những nghiên cứu về lĩnh vực này trình bày về việc sử dụng thực vật để cố định kim loại nặng trong đất. Khả năng tiếp xúc với kim loại của thực vật và cơ chế tích lũy của thực vật cũng được bàn luận một cách chi tiết. Bài sửa Phần 3. Ưu điểm - Dòng 1: Xử lý và cải tạo đất bị ô nhiễm. - Dòng 5: Làm giảm tính linh động của các chất ô nhiễm mà không tạo ra các chất ô nhiễm trung gian. Phần 4. Nhược điểm - Dòng 1: Các chất ô nhiễm vẫn còn tồn tại trong đất, quá trình cố định các chất ô nhiễm cần có một thời gian dài. - Dòng 10: Sự cố định các chất ô nhiễm trong đất chủ yếu phụ thuộc vào các quá trình xảy ra trong đất, thực vật chỉ góp phần cố định bằng cách giảm lượng nước đi qua đất và giảm sự xói mòn đất.
Phần 6. Độ dài của rễ Vùng rễ là khu vực đầu tiên chịu ảnh hưởng của sự cố định hoặc sự lắng động các chất. Thực vật được lựa chọn để cố định có thể dựa vào độ dài của rễ. Ví dụ, để cải tạo đất ở độ sâu 5 – 10 feet thì có thể chọn cây Dương. Tác động cải tạo đất của rễ có thể xuống sâu hơn nhờ sự vận chuyển dịch tiết của rễ. Phần 8. Những điểm cân nhắc Dòng 1: Quá trình cố định cần có thời gian dài, và cần các điều kiện thuận lợi của môi trường. Nếu quá trình cố định bị tác động bởi các yếu tố ngoại cảnh thì có thể đảo ngược quá trình cố định, hiệu suất thấp. Phần 8.2. Nước ngầm và nước mặt Thành phần nước trong đất có thể ảnh hưởng đến điều kiện oxy hóa các chất trong đất, và nó cũng ảnh hưởng đến việc tuyển chọn cây vì thành phần nước ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây. Phần 8.3. Điều kiện khí hậu Quá trình cải tạo đất của hệ thống thực vật có thể chịu ảnh hưởng khắc khe của điều kiện thời tiết. Phần 12. Định hướng nghiên cứu Nghiên cứu, đánh giá cụ thể khả năng cố định chất ô nhiễm đối với các - loài cây có khả năng này. Nghiên cứu, tìm cách khắc phục các hạn chế đã nêu ở trên. - Bổ sung thêm 1 số hình ảnh.