Khả năng xử lí môi trường ô nhiễm của thực vật

Trường cao đẳng Đức Trí
khoa công nghệ SH & MT
Đề tài:

Khả năng xử lí môi trường của thực vật
Giảng viên :Hà Cẩm Thu
Nhóm : IV
"Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật chất nhân tạo quan hệ mật thiết với nhau, bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và thiên nhiên."nhưng hiên nay, Các hoạt động của con người đã và đang thải vào môi trường không khí một khối lượng các chất khí độc hại khổng lồ gây nên hiệu ứng nhà kính, làm biến đổi khí hậu, là nguyên nhân của hiện tượng nóng lên của trái đất và sự suy giảm tầng ôzon.
I.LỜI MỞ ĐẦU :


chính vì do tình hình môi trường ô nhiễm nên bắt buộc con người phải tìm ra biện pháp giải quyết .có nhiều biện pháp giải quyết nhưng biện pháp sinh học là phổ biến.sau đây,qua bài báo của nhóm chúng tôi,chúng ta sẽ hiểu rõ hơn về vấn đề này.

II.Các biện pháp khắc phục môi trường ô nhiễm :
có nhiều biện pháp xử lí môi trường ô nhiễm nhưng biện pháp xử lí môi trường bằng biện pháp sinh học là phổ biến.biện pháp này có những ưu điểm:
- Có khả năng thu nhận kim loại nặng ở mức độ cao.
- Diện tích bề mặt riêng của sinh khối lớn -> rất hiệu quả trong việc loại trừ và tái thu hồi kim loại nặng trong nước thải.



- Hệ thống xử lý sinh học không cần các thiết bị hóa chất đắt tiền, dễ vận hành, phù hợp với điều kiện lý hóa khác nhau nên giá thành thấp.
- Làm giảm hiệu ứng nhà kính, ngăn ngừa, khắc phục tình trạng phú dưỡng của môi trường nước.

Trong đó, dùng thực vật xử lí môi trường là biện pháp tối ưu nhất.
III. Cơ chế xử lí môi trường của thực vật:

ĐẶC ĐIỂM CỦA THỰC VẬT CẢI TẠO MÔI TRƯỜNG :

Là những thực vật có khả năng tích luỹ với nồng độ cao các kim loại nặng trong cơ quan khí sinh (cơ quan trên mặt đất) .
Có thể chia làm 2 loại thực vât đó là :
Thực vật ưa hút và tích luỹ kim loại nặng (phytoaccumulation)

Thực vật siêu tích tụ (hyperaccumulator)
1.những chất thực vật có thể xử lí:

* Xử lý chất hữu cơ (theo COD)

Các bể có trồng cây với cùng vật liệu có hiệu suất xử lý tốt và ổn định hơn các bình không trồng cây. Vai trò chuyển hóa các chất bẩn hữu cơ của hệ vi sinh vật trên bộ rễ và thân cây, sự vận chuyển dưỡng khí qua hệ thực vật, vai trò phân bổ đều tải trọng và tránh tắc, tránh dòng chảy tắt bể của bộ rễ cây, và một loạt các yếu tố liên quan phức tạp khác... là nguyên nhân dẫn đến hiệu quả xử lý cao của bể lọc có trồng cây. Không có sự khác nhau đáng kể về hiệu suất loại bỏ COD giữa các bể có vật liệu lọc khác nhau.




* Xử lý cặn lơ lửng (SS)

Các bể có trồng cây đều cho kết quả tốt hơn rõ rệt so với bể không trồng cây. việc không trồng cây có thể dẫn đến hiện tượng chảy tắt trong bể lọc

* Xử lý Nitơ

Các bể lọc trồng cây cho phép loại bỏ được 37 - 62% Nitơ (theo Nitơ tổng số T-N). Các bể có trồng cây đều cho kết quả tốt hơn rõ rệt so với bể không trồng cây. Với mục đích tái sử dụng nước thải để tưới tiêu, thì lượng chất dinh dưỡng trong nước thải đầu ra còn cao là có lợi cho cây trồng. Trong trường hợp cần xử lý nitơ ở mức độ cao hơn, có thể tăng cường quá trình nitrat hóa trong bể lọc trồng cây không ngập nước, sau đó mới cho sang bể ngập nước



* Xử lý Phốt pho (T-P)

Với nồng độ T-P trong nước thải đầu vào trung bình 11,6mg/l . Do quá trình loại bỏ phôtpho trong bể lọc chủ yếu dựa vào cơ chế giữ cặn (chứa phôtpho) bằng lắng - lọc và hấp phụ PO43- lên bề mặt các hạt vật liệu, nên hình dáng, kích thước hạt vật liệu, thành phần vật liệu đóng vai trò quan trọng. Bên cạnh đó, bể lọc có trồng cây cũng cho phép đạt hiệu suất loại phôtpho cao hơn bể không trồng cây.
2. CON ĐƯỜNG MÀ CÂY HẤP THU CHẤT Ô NHIỄM

VẬN CHUYỂN QUA LÁ
Vận chuyển qua rễ
VẬN CHUYỂN QUA RỄ VÀO MẠCH GỖ


3. Các cơ chế xử lí chất ô nhiễm của thực vật
CƠ CHẾ TÍCH LUỸ KIM LOẠI TRONG TẾ BÀO THỰC VẬT
CƠ CHẾ BIẾN ĐỔI CHẤT HỮU CƠ TRONG TẾ BÀO THỰC VẬT
Cơ chế biến đổi chất ô nhiễm trong cây và vận chuyển qua lá.
CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
1.CHUYỂN DẠNG (PHYTOTRAFORMATION)
Cây xương xỉ
Cỏ ba lá
2. XỬ LÍ BẰNG VÙNG RỂ (RHIZOSPHERE BIOREMEDITION)
3. CỐ ĐỊNH (PHYTO-STABIZATION)
4. CHIẾT (PHYTO-EXTRACTION)
Cải Bẹ Xanh
Thlaspi caerulrescens
5. LỌC BẰNG RỂ
(RHIZO-FILTRANTION)
Bèo Tây
6. BAY HƠI (PHYTO-VOLATILIZATION)
ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM
ƯU ĐIỂM
Dùng ánh sáng mặt trời
Xữ lý tại chỗ
Được chấp nhận rộng rãi
Ít chất thải thứ cấp
Chi phí thấp, ít mùi hôi
Đất xữ lý có sử dụng lại được



NHƯỢC ĐIỂM
IV.Các thực vật có khả năng xử lí môi trường:
1. Cỏ vetiver xử lí môi trường đất:
a. Đặt vấn đề:
Ô nhiễm Cr trong đất đang diễn ra ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là các vùng đất gần các bãi thải công nghiệp. Trước đây, để xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng (KLN), người ta thường áp dụng bằng các phương pháp truyền thống như vật lý, hóa học.

Tuy nhiên, các phương pháp này đòi hỏi phải có đầu tư lớn. Công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm là phương pháp được đánh giá là phương pháp có hiệu quả cao, chi phí thấp và thân thiện với môi trường. Đặc điểm của các loài thực vật được sử dụng trong phương pháp này là phải cho sinh khối cao, vòng đời ngắn, có thể chống chịu và có khả năng tích lũy chất ô nhiễm cao. Cỏ Vetiver là đối tượng hội tụ được nhiều đặc điểm nói trên.
Cỏ vertiver có chức năng giảm độ độc trong đất và liểm soát xói mòn
b.Khả năng xử lí crom của cỏ vetiver

Cr được tìm thấy trong các bộ phận của cỏ ở các nồng độ khác nhau. Tuy nhiên, ở nồng độ 200ppm, hàm lượng Cr tích lũy trong thân, lá cao nhất sau 70 xử lý (1,25mg). Ở tất cả các nồng độ xử lý, hàm lượng Cr tích lũy trong rễ đều cao hơn trong thân và lá
Bảng thông số và các nồng độ của crom trong các bộ phận khác nhau

Bộ phận
Nồng
độ
(ppm)
Thời gian (ngày)
30
50
70
Thân
và lá
Rễ
150
200
250
300
300
250
200
150
a0.42a
a0.63a
a1.01b
a1.25b
a0.95b
-
-
-
-
-
-
-
-
b0.47a
a0.31a
b0.38a
a3.27a
a3.83a
a6.95b
a6.46b
b4.53a
b7.25b
a8.37c
a8.16c
Bảng biến động crom trong đất sau một thời gian trồng cỏ vetiver
Nồng độ

(ppm)
Thời gian (ngày)
30
50
150
200
250
300
70
ppm
ppm
ppm
% so với ban
đầu
% so với ban
đầu
% so với ban
đầu
a88.3a
b136.85a
58,9
68,4
a73.75b
b103.75
b
49,2
51,9
a58.15c
b75.55c
38,8
37,8
45,7
c114.3b
57,3
c143.3a
-
-
-
-
-
-
-
-
Một số thực vật xử lí kim loại nặng
C.Kết luận:
Hàm lượng Cr trong đất từ 150-250 ppm có tác động đáng kể đến khả năng sinh trưởng, phát triển của cỏ vetiver Tốc độ sinh trưởng, phát triển của cỏ càng mạnh thì khả năng loại bỏ Cr ra khỏi môi trường đất càng nhanh. Có thể sử dụng cỏ vetiver để xử lý đất ô nhiễm Cr dưới 250ppm.
2.xử lí nước thải bằng thực vật
a.đặt vấn đề :
Xử lý nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp rác hiện đang là vấn đề "nóng" tại các đô thị lớn ở Việt Nam. Ðây là nguồn nước thải độc hại do có chứa nhiều chất độc hại hủy diệt đối với sinh vật và con người như ni-tơ, a-mô-ni-ắc, vi khuẩn gây bệnh đường ruột, BOD
b.phương pháp xử lí:
Giải pháp "cánh đồng tưới" và "cánh đồng lọc” đưa ra là tận dụng diện tích đất tại bãi chôn lấp để trồng cây có giá trị kinh tế cao như cỏ Vetiver, cỏ voi, cỏ singnal hoặc cây dầu mè. Cách làm này vừa giúp tận dụng được đất của các bãi chôn lấp rác để làm kinh tế, vừa kết hợp tận dụng xử lý nước rỉ rác để làm nguồn nước tưới dinh dưỡng cho cây, nên giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường.

Cánh đồng lọc, cánh đồng tưới dựa theo cơ chế xử lý nước thải trong đất. Khi tưới nước thải lên mặt đất, nước thải sẽ thấm vào lòng đất và được đất giữ lại, chuyển hóa các chất bẩn. Quá trình lọc qua đất, các hạt keo và chất lơ lửng sẽ được giữ lại ở lớp trên cùng, sau đó sẽ tạo ra lớp màng sinh vật hấp thụ các chất hữu cơ có trong đất . ngoài ra còn có thể giữ lại một hàm lượng các chất kim loại nặng như Hg, Cu, Cad....

Công nghệ cánh đồng tưới và cánh đồng lọc sử dụng thực vật để xử lý nước thải dựa trên nguyên lý mỗi loại thực vật có hệ vi sinh vật riêng, có thể xử lý các chất hữu cơ trong tự nhiên để hình thành chất khoáng đạt yêu cầu hấp thụ của cây trồng. Qua bộ rễ, phản ứng đồng hóa của thực vật có thể xử lý các chất ô nhiễm có trong nước. Ngoài ra, qua bộ lá, thực vật còn có thể xử lý được khí thải, mùi hôi và khí CO2 có trong nước thải .
3.xử lí nước thải bằng thuỷ sinh thưc vật
Tảo là nhóm vi sinh vật có khả năng quang hợp,chúng có thể ở dạng đơn bào(vài loài có kicks thước nhỏ hơn một số vi khuẩn),hoặc đa bào(như các loài rong biển,có chiều dài tới vài met).
Tảo có tốc độ sinh trưởng nhanh, chịu đựng được các thay đổi của môi trường, có khả năng phát triển trong nước thải, có giá trị dinh dưỡng và hàm lượng protein cao.
Tảo euglena
a.Xử lý nước thải và tái sử dụng chất dinh dưỡng.


Các hoạt động sinh học trong các ao nuôi tảo lấy đi các chất hữu cơ và dinh dưỡng của nước thải chuyển đổi thành các chất dinh dưỡng trong tế bào tảo qua quá trình quang hợp
Tảo pariditrum
b. Biến năng lượng mặt trời sang năng lượng trong các cơ thể sinh vật.

Tảo dùng năng lượng mặt trời để quang hợp tạo nên đường, tinh bột... Do đó việc sử dụng tảo để xử lý nước thải được coi là một phương pháp hữu hiệu để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng của cơ thể sống.
c. Tiêu diệt các mầm bệnh.
Thông qua việc xử lý nước thải bằng cách nuôi tảo các mầm bệnh có trong nước thải sẽ bị tiêu diệt do các yếu tố sau đây:
Sự thay đổi pH trong ngày của ao tảo do ảnh hưởng của quá trình quang hợp
Các độc tố tiết ra từ tế bào tảo
Và sự tiếp xúc của các mầm bệnh với bức xạ mặt trời (UV)
Các phản ứng diễn ra trong ao tảo chủ yếu là "hoạt động cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn".
Một số thủy sinh thực vật tiêu biểu
Nhiệm vụ của thuỷ sinh thực vật trong các hệ thống xử lý
V. KẾT LUẬN
Công nghệ xử lý môi trường bằng thực vật là một công nghệ mới và hấp dẫn được đề cập trong những năm gần đây. Kỹ thuật này được cho biết là có một triển vọng đặc biệt trong việc làm sạch kim loại trong đất, ít nhất là dưới điều kiện cụ thể nào đó và được sử dụng trong hệ thống quản lý thích hợp. Sự phát triển của kỹ thuật di truyền và sinh học phân tử là rất cần thiết cho loại công nghệ này.
Qua nghiên cứu các thành phần vật chất đất việc áp dụng các phương pháp xử lý môi trường bằng thực vật là hoàn toàn khả thi và có hiệu quả.
Đây là cơ sở để các nhà khoa học tiến hành nghiên cứu, trồng thử nghiệm các loại cây này với mục đích phục hồi những vùng đất bị ô nhiễm kim loại nặng, đặc biệt là những vùng khai khoáng.
Công nghệ mới xử lý môi trường bằng thực vật này vừa thân thiện với môi trường, ít tốn kém kinh phí mà hiệu quả xử lý ô nhiễm khá cao.