1 Rhizofiltration RHIZOFILTRATION 1 Rhizofiltration MỤC LỤC RHIZOFILTRATION 1 MỤC LỤC 2 RHIZOFILTRATION 3.2.1. Khái niệm/cơ chế Các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu về công nghệ Rhizofiltration và đã có nhiều khái niệm về công nghệ này như sau : Rhizofiltration : là sự hấp phụ hoặc kết tủa các chất lên trên rễ cây, hoặc sự hấp thụ các chất ô nhiễm vào bên trong rễ, những chất gây ô nhiễm có trong dung dịch xung quanh vùng rễ do các quá trình vô cơ hoặc hữu cơ. Tùy thuộc vào chất ô nhiễm mà có thể xảy ra việc cây trồng hấp thụ, tập trung và di chuyển các chất. Những dịch tiết từ rễ cây có thể gây ra sự kết tủa của một số kim loại. Những kết quả đầu tiên của việc sử dụng rễ lọc trong ngăn ngừa chất gây ô nhiễm là chất ô nhiếm được cố định hoặc tích lũy bên trên hoặc bên trong cây. Các chất ô nhiễm sau đó được loại bỏ bởi cơ chế loại bỏ vật lý của cây. Rhizofiltration : Là quá trình hấp phụ các chất ô nhiễm lên trên bề mặt rễ hoặc là quá trình hấp thụ các chất ô nhiễm trong vùng rễ vào trong rễ. Những quá trình này xảy ra nhờ quá trình hoá học hoặc quá trình sinh học. Biện pháp này phụ thuộc vào nồng độ chất ô nhiễm, tính chất hoá học và lý học của chất ô nhiễm, loài thực vật … Nó đạt hiệu quả cao khi chất cần xử lý có khả năng tan tốt trong nước. Rhizofiltration là khái niệm tương tự Phytoextraction nhưng là có liên quan với việc khắc phục hậu quả của nước ngầm bị ô nhiễm hơn là khắc phục hậu quả của các loại đất bị ô nhiễm. Các chất ô nhiễm được hút bám 1 Rhizofiltration lên bề mặt gốc hoặc được hấp thu bởi rễ cây. Thực vật được sử dụng cho rhizoliltration không trồng trực tiếp tại chỗ nhưng phải thích nghi với môi trường có chất ô nhiễm. Cây được trồng trong nước có pha loãng chất dinh dưỡng, cho đến khi hệ thống gốc đã phát triển lớn. Sau khi hệ thống gốc lớn được thay thế bằng nước bị ô nhiễm để thích nghi. Sau đó các cây đã thích nghi với môi trường, chúng được trồng ở khu vực bị ô nhiễm, rễ hấp thụ nước bị ô nhiễm và các chất gây ô nhiễm cùng với nó. Khi rễ đã bão hòa họ tiến hành thu hoạch và xử lý một cách an toàn. Lặp đi lặp lại phương pháp xử lý này có thể làm giảm ô nhiễm đến mức độ thích hợp như là một ví dụ ở Chernobyl, nơi hướng dương được trồng trong các hồ chứa chất thải phóng xạ bị ô nhiễm. Công nghệ lọc bằng rễ: 1 Rhizofiltration Cơ chế hấp thụ kim loại ở thực vật. Vận chuyển qua rễ vào mạch gỗ 3.2.2 Điều kiện môi trường Nước ngầm, nước mặt và nước thải có thể xử lý bằng công nghệ này. Rễ lọc là biện pháp thông thường được áp dụng để xử lý ở nồng độ chất ô nhiễm thấp và mực nước cao. Công nghệ này không hoạt động tốt với đất, 1 Rhizofiltration trầm tích, bùn đặc vì chất ô nhiễm cần phải ở dạng hòa tan để được hấp thụ bởi hệ thống cây. 3.2.3 Thuận lợi - Các loại thực vật trên cạn hoặc những loài sống trong môi trường nước đều có thể được sử dụng. Mặc dầu các loài thực vật trên cạn yêu cầu nguồn nuôi dưỡng, như bè thả nổi nhưng chúng thường loại bỏ chất gây ô nhiễm tốt hơn các loài thủy thực vật. - Hệ thống có thể đặt tại chỗ (các bè nổi trên ao) hoặc đặt nơi khác (thiết kế một hệ thống bồn chứa, xử lý ngoại vi). - Một hệ thống xử lý ngoại vi có thể được đặt ở bất cứ đâu, vì việc xử lý không cần phải ở vị trí ban đầu của chất ô nhiễm. - Có thể xử lí tại chỗ với các cây đang phát triển trực tiếp trong các bộ phận môi trường nước bị ô nhiễm. - Vốn và chi phí thấp. - Mang tính thẩm mỹ và giảm tính thấm và lọc của các chất ô nhiễm. - Sau khi thu hoạch có thể chuyển đổi sang nhiên liệu sinh học thay thế cho nhiên liệu hóa thạch. 3.2.4 Không thuận lợi - pH môi trường nước có thể phải liên tục điều chỉnh để có được điều kiện tối ưu hấp thụ kim loại. - Sự hình thành các chất hóa học và sự tương tác của tất cả các chất trong môi trường nước phải được nắm rõ và tính toán kĩ. - Một hệ thống kỹ thuật tốt yêu cầu phải kiểm soát tốc độ dòng chảy và nồng độ môi trường nước . 1 Rhizofiltration - Các loài thực vật (đặc biệt là thực vật ở cạn) có thể được phát triển trong một nhà kính hoặc vườn ươm và sau đó được đặt trong hệ thống rhizofiltration. - Cây trồng trên đất và nước ô nhiễm là mối đe dọa tiềm tàng cho con người và vật nuôi nên phải thu hoạch định kỳ. - Kết quả nghiên cứu sự cố định và hấp thụ kim loại từ các phòng thí nghiệm và nhà kính có thể không thể thành công trong lĩnh vực này. - Chất ô nhiễm nằm dưới bộ rễ thì không được xử lý. - Các loài thực vật có thể sống trong môi trường ô nhiễm cao. - Thời gian xử lý lâu dài nên phải có quá trình bảo trì lâu dài. - Một số kim loại kết hợp với chất hữu cơ xử lý bằng Rhizofiltration là không hiệu quả. Các phương pháp hậu xử lí 3.2.5 Nồng độ thích hợp cho chất ô nhiễm Kim loại : • Chì 1 Rhizofiltration i. Pb 2+ ở nồng độ hoà tan 2mg/L, tích lũy trong rễ cây mù tạc Ấn Độ (Brassica juncea) với chỉ số tích lũy sinh học 563 trong 24 giờ. Pb 2+ (ở nồng độ hoà tan 35, 70, 150, 300, và 500 mg/L) được tích lũy trong rễ cây mù tạc, mặc dù rễ hấp phụ Pb bão hoà ở 92 đến 114 mg Pb/g DW ở rễ. Pb biến mất từ nồng độ 300- và 500- mg/L nhờ vào sự kết tủa của Pb photphat. Sự hấp thụ Pb bởi rễ sẽ được diễn ra nhanh chóng, mặc dù lượng thời gian cần thiết để loại bỏ 50% Pb từ dung dịch hoà tan sẽ tăng khi nồng độ dung dịch Pb tăng. (Dushenkov et al. 1995). ii. Pb được tích lũy trong rễ cây mù tạc Ấn Độ ( Brassica juncea) ở nồng độ nước khoảng 20 đến 2000 g/L, với hệ số tích luỹ sinh học 500 đến 2000 (Salt et al. 1997). iii. Pb ở nồng độ từ 1 đến 16 mg/L được tích lũy bởi cỏ thi nước với nồng độ tối thiểu còn lại dưới 0.004 mg/L ( Wang et al. 1996). • Cadmi Cd 2+ ( 2mg/L ) được tích luỹ trong rễ cây mù tạc Ấn Độ với chỉ số tích lũy sinh học 134 sau 24 giờ (Dushenkov et al. 1995). Cd được tích luỹ trong rễ cây mù tạc Ấn Độ ở nồng nước khoảng 20 đến 2000 g/l, với hệ số tích lũy sinh học 500 đến 2000. Những cây giống loại bỏ 40- 50% Cd trong vòng 24h với trọng lượng sinh khối khô 0,8g/ l dung dịch. Cd dao động từ 9g/l đến 20g/l trong vòng 24 giờ. Sau 45 giờ, Cd đến 1,4% trong rễ và 0,45% trong cành. Cd bão hòa trong rễ trong 12 giờ và trong thân trong 45giờ. Loại bỏ các ion cạnh tranh bằng cách tăng sự hấp thu gấp 47 lần. Cd ở nồng độ 1 đến 16 mg/l được tích lũy bởi cỏ thi nước với nồng độ dư tối thiểu là khoảng 0,01mg/l. • Đồng Cu 2+ ( 6mg/l) ) được tích lũy trong rễ cây mù tạc Ấn Độ với chỉ số tích luỹ sinh học 490 sau 24 giờ (Dushenkov et al. 1995). Cu ở nồng độ 1- 1 Rhizofiltration 16 mg/l được tích lũy bởi Cỏ thi nước với nồng độ dư tối thiểu là khoảng 0,01mg/l. • Niken Ni 2+ (10mg/l) được tích lũy trong rễ cây mù tạc Ấn Độ với chỉ số tích lũy sinh học 208 sau 24 giờ (Dushenkov et al. 1995). Ni được tích lũy trong rễ cây mù tạc Ấn Độ ở nồng nước khoảng 20 đến 2000 g/L, với hệ số tích lũy sinh học 500 đến 2000. Ni ở nồng độ 1-16 mg/l được tích lũy bởi Cỏ thi nước với nồng độ dư tối thiểu là khoảng 0,01mg/l ( Wang et al. 1996). • Kẽm Zn 2+ (100mg/l) được tích lũy trong rễ cây mù tạc Ấn Độ với chỉ số tích lũy sinh học 131 sau 24 giờ (Dushenkov et al. 1995). Zn ở nồng độ 1 đến 16 mg/l được tích lũy bởi cỏ thi nước với nồng độ dư tối thiểu là khoảng 0,1mg/l ( Wang et al. 1996). • Crom i. Cr 6+ (4mg/l) được tích lũy trong rễ cây mù tạc Ấn Độ với chỉ số tích lũy sinh học 131 sau 24 giờ (Dushenkov et al. 1995). Rễ chứa Cr 3+ , chỉ giảm Cr 6+ . ii. Cr (VI) ) được tích lũy trong rễ cây mù tạc Ấn Độvới nồng độ nước khoảng 20 đến 2000 mg/l, với chỉ số tích luỹ sinh học 100 đến 250. Nuclit phóng xạ : • Uranium U được nghiên cứu bằng cách sử dụng thí điểm hệ thống thiết kế hoa hướng dương. C o = 56 g/l, giảm bớt > 95% trong 24 giờ. C o = 600 g/l, tăng lên 63 g/l trong 1 giờ, sau đó giảm 10g/l sau 48 giờ. C o = 10, 30, 90, 810,hoặc 2430 g/l, không có dấu hiệu của độc tính thực vật (phytotoxicity), và gấp đôi sinh khối của chúng. C o = vài trăm g/l, đã đi đến mục tiêu qui định dưới 20 g/l. C o = >1000 g/l, không thể đạt đến 20 g/l, đi xuống 40 đến 70 g/l. Trung bình C 0 = 207 g/l, đã đi đến < 20 g/l. Ảnh hưởng của nồng độ ở cánh đồng là 21 đến 874 g/l. 1 Rhizofiltration • Cesium i. Cs đã được xử lý bằng hướng dương trong Cuốn quy mô và quy mô thí điểm hệ thống thiết kế (Dushenkov et al. 1997). C 0 = 200 g/l, giảm rõ rệt sau 6 giờ, sau đó đến dưới 3g / l sau 24 giờ. ii. Cs được tích luỹ trong rễ cây Mù tạc Ấn Độ ở nồng độ nước khoảng 20 đến 2000g/l, với hệ số tích luỹ sinh học 100 đến 250 (Salt et al. 1997). • Strontium i. Sr được xử lý bằng hoa hướng dương (Dushenkov et al. 1997). C 0 = 200 g/l, đến 35g/l trong 48 giờ, sau đó xuống 1g/l bởi 96 giờ. ii. Sr được tích lũy trong rễ cây Mù tạc Ấn Độ ở nồng độ nước khoảng 20 đến 2000 g/l. Công nghệ xử lý bằng rễ lọc không được áp dụng với các chất dinh dưỡng hay hữu cơ. 3.2.6 Độ dài rễ thích hợp Rhizofiltration diễn ra trong phạm vi xung quanh vùng rễ trong môi trường nước. Để rhizofiltration diễn ra, rễ phải tiếp xúc với nước. Hệ thống kĩ thuật có thể được thiết kế để tối đa hóa vùng tiếp xúc này bằng cách kết hợp phù hợp độ sâu của các thiết bị với độ sâu của rễ. Nước ngầm có thể được lấy từ bất cứ độ sâu nào và đặt đường ống đến một hệ thống kỹ thuật trồng cây trong nước để xử lý ngoại vi. Độ sâu của nước ngầm mà có thể xử lý được là một chức năng của hệ thống xử lý ngoại vi, chứ không phải hệ thống xử lý rhizofiltration. Đối với các hệ thống xử lý tại chỗ, như là các bộ phận nước tự nhiên, độ sâu của rễ có thể sẽ không giống như độ sâu của bộ phận nước đó. Lượng nước phải đủ để lưu thông trong trường hợp như vậy nhằm đảm bảo xử lý hoàn chỉnh, có khả năng khó khăn hơn khi độ sâu của nước tăng. 3.2.7 Thực vật xử lí được sử dụng 1 Rhizofiltration Sau đây là những ví dụ về các loài thực vật được sử dụng trong các hệ thống rhizofiltration: • Những cây ở cạn có thể được lớn lên và sử dụng trồng trong nước ở các hệ thống rhizofiltration. Những cây này có một sinh khối lớn hơn và hệ rễ dài hơn, nhanh chóng hơn so với những cây ở nước (Dushenkov et al. 1995). Cây con đã được đề xuất sử dụng thay cho các cây trưởng thành bởi vì cây con không đòi hỏi ánh sáng hay chất dinh dưỡng cho sự nảy mầm và sự tăng trưởng trong vòng 2 tuần (Salt et al. 1997). Kỹ thuật xử lí nước bằng trồng cây. • Trong điều kiện môi trường nước, 5 thực vật 2 lá mầm, 3 thực vật một lá mầm (ngũ cốc ), 11 loài cỏ mùa lạnh, và 6 loại cỏ mùa ấm thì từng cây có hiệu quả trong sự tích lũy của rễ sau 3 ngày là 300mg/L Pb. Nồng độ chì tối đa trên một trọng lượng khô cơ bản là 17% trong một cỏ mùa lạnh (thuộc địa bentgrass), và tối thiểu là 6% trong một cỏ mùa nóng (Nhật Bản lawngrass). Cây mù tạt 2 lá mầm của Ấn Độ, cải (Brassica juncea) thì có thêm hiệu quả trong việc tích lũy các kim loại khác (Dushenkov et al 1995). [...]... tích lũy chì cao nhất và Kẽm thấp nhất ( Raskin et al 1994) Flow-through rhizofiltration system The system contains 8-12 week-old sunflower plants with roots immersed in flowing contaminated water (Dòng chảy đi qua hệ thống rhizofiltration Hệ thống này trồng hướng dương 8-12 tuần tuổi với rễ chìm trong dòng chảy nước bị ô nhiễm) 1 Rhizofiltration 3.2.8 Điều kiện môi trường 3.2.8.1 Điều kiện đất Công nghệ... 90Sr từ ao 1 Rhizofiltration Eichhornia crassipes • Những cây ở nước thì được Azolla pinnata (Dushenkov v.v 1995) sử dụng trong môi trường Việc thả nổi những cây ở nước, nhưng chúng có sinh nước bao gồm bèo lục bình khối nhỏ hơn và hệ rễ gia ( Eichhornia crassipes), bèo tăng chậm hơn so với những tấm (Lemna minor ), và bèo cây ở cạn dâu (Azolla pinnata) (Salt et al.1995) Lemna minor 1 Rhizofiltration. .. Application (Khu vực) (Ứng dụng) Pollutant (Chất Medium Plant(s) ô (Điều kiện (Thực vật xử 1 Rhizofiltration nhiễm) môi trường) AOgden, Phytoextraction & Petroleum UT Rhizodegradation Hydrocarbons Groundwater juniper, Anderson, ST Ashtabula, OH & Soil lý) Alfalfa, & poplar, fescue Hybrid Phytostabilisation Rhizofiltration Heavy Metals Soil (Kim loại nặng) poplar, grasses Radionuclides Groundwater Sunflowers... thống chi phí Chi phí để loại bỏ nuclit phóng xạ trong nước bằng cách sử dụng hoa hướng dương đã được ước tính là 2$ đến 6$ cho mỗi nghìn gallon nước 1 Rhizofiltration Tài liệu tham khảo 1 Dushenkov, V.,P.B.A Nanda Kumar, H Motto, and I Raskin 1995 Rhizofiltration: Sử dụng thực vật để loại bỏ kim loại nặng từ dòng nước Environ.Sci.Technol 29: 1239-1245 Nghiên cứu này kiểm tra các kim loại được loại... lý nước Phytotech cũng tiến hành một thử nghiệm quy mô nhỏ của lĩnh vực rễ lọc để loại bỏ nuclit phóng xạ từ một ao nhỏ gần các lò phản ứng chemobyl, Ukraina, sử dụng hoa hướng dương trên bè thả nổi 1 Rhizofiltration Việc sử dụng đất ngập nước được xây dựng để xử lý nước thải hoặc hệ thống thoát nước tại các mỏ có acid là một công nghệ có liên quan đến một lịch sử quan trọng của nghiên cứu và ứng dụng... và chế độ thủy lực được kiểm soát Độ tin cậy trong hoạt động của bãi lọc nhân tạo cũng được nâng cao do thực vật và những thành phần khác trong bãi lọc nhân tạo có thể quản lý được như mong muốn [3] 1 Rhizofiltration Các hệ thống bãi lọc khác nhau bởi dạng dòng chảy, môi trường và các loại thực vật trồng trong bãi lọc Có thể phân loại bãi lọc trồng cây thành hai loại: bãi lọc trồng cây ngập nước và... bãi lọc có thể vận chuyển một lượng ôxy đáng kể tới hệ thống rễ, tạo nên tiểu vùng hiếu khí cạnh rễ và vùng rễ Cũng có một vùng hiếu khí trong lớp lọc sát bề mặt tiếp giáp giữa đất và không khí [3] 1 Rhizofiltration Qua các thí nghiệm và ứng dụng thực tế cho thấy Bãi lọc trồng cây có thể loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học, chất rắn, Nitơ, Phốtpho, kim loại nặng, các hợp chất hữu... bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang Bể lọc sinh học hiếu khí trước bãi lọc ngầm để loại bỏ BOD và thực hiện quá trình nitrat hóa trong điều kiện khí hậu lạnh, nơi thực vật "ngủ" vào mùa đông [3] 1 Rhizofiltration Tại Đan Mạch, Hướng dẫn chính thức mới gần đây về xử lý tại chỗ nước thải sinh hoạt đã được Bộ Môi trường Đan Mạch công bố, áp dụng bắt buộc đối với các nhà riêng ở nông thôn Trong hướng... gần nơi xảy ra 137Cs, Helianthus thảm hoạ hạt nhân annuus 90Sr Chất thải USDOE U Helianthus Kết quả Giảm 90% trong 2 tuần; rễ tập trung Địa điểm Chernoby , Ukraine 8.000 lần 95% bỏ trong 24 Ashtabula 1 Rhizofiltration năng lượng (trình annuus diễn Nước thải bãi rác U, Brassica nitrate juncea giờ; từ 350 ppb đến . 1 Rhizofiltration RHIZOFILTRATION 1 Rhizofiltration MỤC LỤC RHIZOFILTRATION 1 MỤC LỤC 2 RHIZOFILTRATION 3.2.1. Khái niệm/cơ chế Các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu về công nghệ Rhizofiltration. môi trường nước . 1 Rhizofiltration - Các loài thực vật (đặc biệt là thực vật ở cạn) có thể được phát triển trong một nhà kính hoặc vườn ươm và sau đó được đặt trong hệ thống rhizofiltration. -. kết hợp với chất hữu cơ xử lý bằng Rhizofiltration là không hiệu quả. Các phương pháp hậu xử lí 3.2.5 Nồng độ thích hợp cho chất ô nhiễm Kim loại : • Chì 1 Rhizofiltration i. Pb 2+ ở nồng độ