BAY HƠI CHẤT Ô NHIỄM BẰNG THỰC VẬT Lớp 08CSM Khoa: sinh – môi trường Trường: ĐHSP Đà Nẵng Nguyễn Thị Hồng Đào Thị pHượng Bùi Thanh Hiền Trần Thị Thúy An Nguyễn Thị Yến Nguyễn Thị Hằng …Lệ Ái GIỚI THIỆU  Công nghệ thực vật xử lý môi trường đời vào năm 1991 sau sử dụng rộng rãi để công nghệ sử dụng thực vật loại bỏ chất ô nhiễm hữu (thuốc bảo vệ thực vật, hợp chất cao phân tử, ) vô (Cu, Pb, Zn, Cd, chí nguyên tố phóng xạ) khỏi môi trường bị ô nhiễm (đất, nước ngầm,nước thải, bùn thải)  Việc lựa chọn công nghệ nhỏ Phytoremediation phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: dạng chất ô nhiễm, dạng tồn chủ yếu chất ô nhiễm môi trường cần xử lý, nồng độ chất ô nhiễm, đặc tính môi trường  Trong Phytovolatilization nghiên cứu tiến hành sử dụng thành công nhiều nước giới để loại bỏ chất ô nhiễm dễ bay Định nghĩa/cơ chế • Phytovolatilization trình hấp thu, bay chất ô nhiễm nhờ thực vật, với trình giải phóng hay biến đổi chất ô nhiễm không khí thông qua trình hấp thu chất ô nhiễm, chuyển hóa thoát nước thực vật • Phytovolatilization trình chuyển hóa chất ô nhiễm xảy đồng thời với trình thoát nước PHYTOVOLATILIZATION  Đây hiểu biện pháp sử dụng thực vật để hút chất ô nhiễm  Sau đó, chất ô nhiễm bị biến đổi, thay đổi vận chuyển thân, từ rễ tới  Cuối chúng tiết qua lỗ khí khổng với trình thoát nước  Các chất ô nhiễm biến đổi trước vào tác dụng enzym giúp cho hút chúng mạnh hơn, số chất vào bị biến đổi  Có mức độ khác thành công với phytovolatilization Ví dụ: với nghiên cứu cho thấy dương lai bay đến 90% TCE mà chúng hút BAY HƠI QUÁ TRÌNH Phytovolatilization CHUYỂN HÓA HẤP THU Chất ô nhiễm phytovolatilization MÔI TRƯỜNG XỬ LÝ  Phytovolatilization chủ yếu áp dụng để xử lý: * nước ngầm  áp dụng để xử lý : *Đất *trầm tích *bùn thải  Do đặc điểm chế khả chuyển hóa bay chất ô nhiễm nên chủ yếu xử lý nước ngầm, dạng nước mặt chất ô nhiễm bay trực tiếp ƯU ĐIỂM Phytovolatilization có ưu điểm sau:  Chất ô nhiễm chuyển hóa, biến đổi thành trạng thái độc hơn, (trường hợp nguyên tố thủy ngân khí dimetyl từ quặng Selenit) R-CH2-Hg+ + H+  R-CH3 + Hg(II) Hg(II) + NADPH  Hg(O) NADP+ + H+ Thoát vào không khí  Chất ô nhiễm chuyển hóa, giải phóng vào môi trường không khí mạnh nên đạt hiệu Quá trình xử lý nhanh chóng làm giảm sút chất ô nhiễm ngang với chế phytodegradation  Chi phí thấp, hiệu cao  Xử lý chỗ NHƯỢC ĐIỂM Phytovolatilization có số nhược điểm sau:  Chất ô nhiễm hay chất nguy hại (như vinyl chlo clorua dạng TCE) giải phóng vào môi trường dạng khí Một số nghiên cứu TCE giải phóng không khí số nghiên cứu khác lại chúng không bay  Chất ô nhiễm hay chất nguy hại tích lũy thực vật tiếp tục tồn tại, chuyển hóa qua chuỗi thức ăn trái hay mỡ động vật Một lượng nhỏ chất chuyển hóa tìm thấy mô thực vật (Newman cộng 1997a) Các loài thực vật Các loài thực vật dùng phương pháp bao gồm:  a) Cây Dương lai (Hybrid Poplar) Các nhà nghiên cứu trường đại học Washington nghiên cứu sử dụng Dương lai để xử lý dung môi Clo tìm thấy chuyển hóa TCE (Newman cộng 1997a) Hybrid Poplar Thu khí nước từ dương lai • Cây dương lai trồng vùng đất Clackmas, Oregon, Hoa Kỳ vào năm 1998 để khắc phục nguồn nước ngầm bị ô nhiễm với VOCs (hợp chất hửu dễ bay hơi) Ngày 30-7-2002 sống tăng trưởng đáng kể Phân tích mẫu mô thấy hấp thụ chất ô nhiễm mô thân cao mô (Giáo sư Ilya Raskin, Trung tâm AgBiotech, Cook College, Đại học Rutgers) • Các nhà nghiên cứu Đông Argonne, Mỹ trồng đồn điền dương lai quy mô 800 năm 1999, nhằm xử lý ô nhiễm nước ngầm chất hữu dễ bay (VOC) :trichloroethene (TCE), tetrachloroethene(PCE), cacbon tetrachloride,… b) Cỏ linh lăng (Medicago sativa) nhà khoa học trường Đại học Kanass, Mỹ nghiên cứu vai trò việc thoát chất TCE Cỏ linh lăng (Medicago sativa) Loài Black locust nghiên cứu để ứng dụng việc điều tiết lại lượng TCE có nước ngầm (Newman et al 1997b) c) Cây Mù tạt Ấn Độ (Brassica juncea) Cải dầu (Brasica napus) sử dụng trính xử lý Selenium Selenium (như selenat) chuyển thành khí Selenium dimetyl độc giải phóng môi trường không khí.(Adler 1996) Mù tạt Ấn Độ (Brassica juncea) Cải dầu (Brassica napus) d)Dâm bụt Đông Ấn Độ (Hibiscus cannabinus L cv Indian) Cỏ đuôi trâu (Festuca arundinacea Schreb cv Alta) sử dụng để lấy Se mức độ định so với loài cải dầu (Banuelos et al 1997b) Festuca arundinacea Schreb cv Alta Hibiscus cannabinus L cv Indian e)Một loài khác họ mù tạt (Arabidopsis thaliana) chuyển gen bao gồm có gen (emzym) có khả chuyển đổi Hg muối thành dạng thủy ngân kim loại phát tán vào không khí (Meagher and Rugh 1996) (Arabidopsis thaliana) ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG Bởi phytovolatilization liên quan đến việc phát tán chất ô nhiễm vào bầu khí quyển, tác động đến hệ sinh thái sức khỏe người cần phải quan tâm 8.1 Điều kiện môi trường đất: Để trình thoát nước xảy hiệu quả, đất phải có khả vận chuyển nước lên 8.2 Nước ngầm nước mặt: Nước ngầm phải nằm phạm vi ảnh hưởng rễ 8.3 Điều kiện khí hậu: Các yếu tố khí hậu nhiệt độ, lượng mưa, độ ẩm, cường độ chiếu sáng vận tốc gió ảnh hưởng đến số thoát nước TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY  Cơ chế phytovolatilization nghiên cứu phòng thí nghiệm thực địa chất TCE dung môi clo hóa khác  Một dự án tiến hành khu vực Carswell, Fort Worth, sử dụng dương lai để xử lý TCE nước ngầm bị ô nhiễm, gồm trình bay  Một số nghiên cứu tiến hành có ý nghĩa đáng kể để kiểm nghiệm ứng dụng thực vật xử lý Se bay Se 10 HỆ THỐNG CHI PHÍ • Thông tin chi phí thu thập từ phần dự án SITE Carswell Site.re 11 LỜI KẾT • Ứng dụng thực vật xử lý chất ô nhiễm công nghệ hoàn toàn mẻ, giai đoạn đầu phát triển • Theo đánh giá sơ bộ, giá thành trung bình việc tẩy độc phương pháp hoá học, học, lý hoá học… cao nhiều lần so với giá thành xử lý môi trường ô nhiễm biện pháp sinh học Do ngày cần có nhiều nghiên cứu chuyên sâu để hoàn thiện chế xử lý chất ô nhiễm thực vật để ứng dụng chúng rộng rãi thực tế nhằm giảm bớt chi phí tốn áp dụng điều kiện kinh tế chưa phát triển cao • Cần nghiên cứu tìm loài thực vật ứng dụng mà phù hợp với điều kiện đất đai khí hậu Việt Nam • Bên cạnh cần nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật chuyển gen để chuyển gen có khả chuyển hóa chất ô nhiễm vào loài thực vật sinh trưởng phát triển tốt điều kiện đất đai khí hậu Việt Nam để xử lý ô nhiễm ngày có hiệu cao tốn 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Bãnuelos, G S., H.A Ajwa, N Terry, S Downey 1997a Rút loài thực vật xử lý Se hội nghị quốc tế lần thứ tư Situ hội nghị chuyên đề sinh học xử lý, 28/4 - 1/5, 1997, New Orleans, LA 3:303 Tổng kết lý thuyết phương pháp đựơc dùng lĩnh vực nghiên cứu sử dụng loài Brassica napus (cây cải dầu) để xử lý nước bị ô nhiễm Se Lĩnh vực nghiên cứu bao gồm nghiên cứu bay Se loài  Bañuelos, G S., H A Ajwa, B MacKey, LLWu, C Cook, S Akohoue, S Zambrzuski 1997b Đánh giá loài thực vật khác sử dụng công nghệ Phytoremediation đất có nhiều Selen J.Environ.Qual.26: 639-646 Thảo luận việc đánh giá có loài thực vật (cây canola, dâm bụt Đông Ấn Độ, roi cao) trồng đất có nhiễm selen điều kiện nhà kính Tổng số selen đất giảm mạnh sử dụng loài Sự bay selen đưa giả thuyết nguyên nhân việc giảm nồng độ đất  Meagher, R.B., and C Rugh 1996.Abstract: Phytoremediation of Mercury Pollution Using a Modified Bacterial Mercuric lon Reductase Gene International Phytoremediation Conference, May 8-10, 1996, Arlington, VA International Business Communications, Southborough, MA Tài liệu mô tả trình phát triển thực vật chuyển gen để làm giảm hàm lượng Hg++ thành Hg dạng nguyên tố, sau chúng làm cho bay hơi, bổ sung loài thực vật cho việc tăng trình chuyển Hg++ thành dạng Hg nguyên tố  Newman, L.A., S.E.Strand, N.Choe, J Duffy,G.Ekuan, M Ruszaj, B.B Shurtleff, J Wilmoth, P Heilman, and M P Gordon 1997a Uptake and Biotransformation of Trichloroethylene by Hybrid poplars Environ Sci Technol 31: 1062-1067 Toàn loài kiểm tra bay 50ppm TCE với túi đặt xung quanh lá, phân tích TCE thoát từ loài NHÓM [...]... Công nghệ này chủ yếu ứng dụng để xử lý chất ô nhiễm dễ bay hơi (như các hợp chất của clo,…) Có các biện pháp kiểm soát hợp lý 5 CHẤT Ô NHIỄM VÀ NỒNG ĐỘ THÍCH HỢP ĐỂ XỬ LÝ 5.1 Chất hữu cơ: • Hỗn hợp dung dịch chứa Clo gồm có TCE, TCA, carbon, tetrachloride ( Newman et al.1997a, 1997b; narayanan et al.1995) • Trong vòng 2 năm, cây dương lai có thể loại bỏ > 97% TCE với nồng độ 50 ppm từ môi trường... Các loài thực vật Các loài thực vật dùng trong phương pháp này bao gồm:  a) Cây Dương lai (Hybrid Poplar) Các nhà nghiên cứu của trường đại học Washington đã nghiên cứu sử dụng cây Dương lai để xử lý dung môi Clo và đã tìm thấy sự chuyển hóa TCE trong cây (Newman và cộng sự 1997a) Hybrid Poplar Thu khí và hơi nước từ 1 cây dương lai • Cây dương lai được trồng trên vùng đất Clackmas, Oregon, Hoa Kỳ... nước ngầm bị ô nhiễm với VOCs (hợp chất hửu cơ dễ bay hơi) Ngày 30-7-2002 những cây này vẫn còn sống và tăng trưởng đáng kể Phân tích mẫu mô thấy sự hấp thụ chất ô nhiễm ở mô thân cao hơn mô lá (Giáo sư Ilya Raskin, Trung tâm AgBiotech, Cook College, Đại học Rutgers) • Các nhà nghiên cứu ở Đông Argonne, Mỹ trồng 1 đồn điền cây dương lai quy mô 800 cây năm 1999, nhằm xử lý ô nhiễm nước ngầm do chất hữu... tốc gió có thể ảnh hưởng đến chỉ số thoát hơi nước 9 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY  Cơ chế phytovolatilization đã được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và ngoài thực địa đối với các chất TCE và các dung môi clo hóa khác  Một dự án đã được tiến hành tại khu vực Carswell, Fort Worth, sử dụng cây dương lai để xử lý TCE trong nước ngầm bị ô nhiễm, gồm cả quá trình bay hơi  Một số nghiên cứu đã được... P Gordon 1997a Uptake and Biotransformation of Trichloroethylene by Hybrid poplars Environ Sci Technol 31: 1062-1067 Toàn bộ những loài cây được kiểm tra sự bay hơi của 50ppm TCE với những cái túi đặt xung quanh lá, sự phân tích đã chỉ ra rằng TCE được thoát ra từ những loài cây đó NHÓM 3 ... pháp kiểm soát hợp lý 5 CHẤT Ô NHIỄM VÀ NỒNG ĐỘ THÍCH HỢP ĐỂ XỬ LÝ 5.1 Chất hữu cơ: • Hỗn hợp dung dịch chứa Clo gồm có TCE, TCA, carbon, tetrachloride ( Newman et al.1997a, 1997b; narayanan... (Hybrid Poplar) Các nhà nghiên cứu trường đại học Washington nghiên cứu sử dụng Dương lai để xử lý dung môi Clo tìm thấy chuyển hóa TCE (Newman cộng 1997a) Hybrid Poplar Thu khí nước từ dương lai... 30-7-2002 sống tăng trưởng đáng kể Phân tích mẫu mô thấy hấp thụ chất ô nhiễm mô thân cao mô (Giáo sư Ilya Raskin, Trung tâm AgBiotech, Cook College, Đại học Rutgers) • Các nhà nghiên cứu Đông Argonne,