MỞ ĐẦU 1.1 Tính Cấp Thiết Của Đề Tài Song song với sự phát triển của nên kinh tế là sự suy thoái nghiêm trọng của môi trường. Khi mà trình độ hiểu biết được nâng lên, chúng ta nhận thức rằng càng gần gũi với thiên nhiên chúng ta càng có lợi. Ngoài việc phát triển các phương thức sản xuât thân thiện với môi trường, trước mat cân chú trọng xử lý ô nhiễm hiện tại. Công nghệ sinh thái đang được áp dụng phố biến trong xử lý ô nhiễm và phòng ngừa tai bién môi trường.
Đây là công nghệ có chi phí hợp lý, an toàn và thân thiện với môi trường. Nhờ những hiểu biết về cơ chế hấp thụ, chuyển hoá, chống chịu và loại bỏ kim loại nặng của một số loài thực vật, người ta đã bắt đầu chú ý đến khả năng sử dụng thực vật để xử lý môi trường đất và nước bị ô nhiễm bởi các kim loại nặng, các hợp chât hữu cơ, thuôc súng và các chât phóng xạ. Thủy sinh thực vật là các loài thực vật sinh trưởng trong môi trường nước. Chúng có nhiều giá trị trong việc xử lý ô nhiễm nhờ khả năng đồng hoá các chất phú dưỡng trong nước.
Mishra va Tripathi (2008) đã khảo sát 3 loại thực vật thủy sinh Pistia stratiotes L. Koch (bèo tam) và Eichhormia crassipes (Mart. Kết quả cho thay chúng déu có khả năng này và bèo lục bình là hiệu quả nhất dé loại bỏ các kim loại nặng [28]. O nước ta bèo lục bình mọc phô biên ở khap các ao, hô, kênh, rạch, sông.
Nhân dân thường dùng làm giá thê trong nam rơm, làm vật liệu chèn lót chiêt cảnh, làm phân bón hữu cơ, có thê trộn với các nguyên liệu khác làm thức ăn hôn hợp nuôi gia súc hoặc dùng làm thuốc. Thân lục bình phơi khô với đặc tính mềm mại, đẻo dai được dùng trong sản xuất thủ công mỹ nghệ ra các sản phẩm rất được ưa chuộng. Ngoài ra lục bình còn được nghiên cứu dé chế tạo bột giấy, cung cấp năng lượng bằng cách dùng vi khuẩn lên men. Khả năng xử lý ô nhiễm nước, đặc biệt là hấp thụ kim loại nặng của lục bình cũng được nghiên cứu nhiều.
Chúng tôi nhận thấy thân lục bình rất có khả năng phát triển cho ứng dụng này. Do đó, chúng tôi lựa chon và tiến hành đề tài “Nghiên cứu thân lục bình khô Eichhornia crassipes để tạo chất hấp phụ kim loại nặng trong xử lý môi trường” đáp ứng yêu cầu cấp thiết xử lý tình trạng ô nhiễm hiện nay.2 Các Nghiên Cứu Trong Và Ngoài Nước Hon 20 năm trước đây, nhiều người đã gọi bèo lục bình với những cánh lá tròn xanh láng và chùm hoa tím điểm đốm vàng nồi trên mặt nước là “bệnh dịch hạch màu xanh”. Bởi bèo lục bình là một trong những giống thảo mộc phát triển nhanh nhất trên hành tinh. Trong tự nhiên, loài co dai này lan tran mau chóng phủ kín mặt nước thành thảm dày đặc, gây can trở cho lưu thông tàu thuyén.
Khi bắt đầu để ý chúng, các nhà khoa học nhận thay rang bèo lục bình có sức hút loc nước rất mạnh. Các nghiên cứu về khả năng xử lý ô nhiễm của bèo lục bình khá nhiều, cả trên thế giới và ở Việt Nam.1 Các nghiên cứu trên thế giới Hiệu quả của hệ thống đọng thông thường để xử ly nước thải công nghiệp có thé được cải thiện rất nhiều bang cách sử dung thực vat thủy sinh như bèo lục bình Eichhornia crassipes và bèo cai Pistia. Vi kha năng đặc biệt chịu được va hấp phụ các chất ô nhiễm độc hại từ môi trường nước, bèo lục bình đã được nghiên cứu rộng rãi trên toàn thế giới, trong đó có Sri Lanka để xử lý nước thải nhà máy dệt [30]. Tabbada và cộng sự (1990) đã nghiên cứu sự hấp thu thủy ngân và ảnh hưởng của thủy ngân lên sự tăng trưởng của bèo lục bình trong điều kiện thực địa và các ao nuôi.
Kết qua cho thay sự hap thu thủy ngân gia tăng theo nông độ của thủy ngân trong môi trường nước và sự tích lũy thủy ngân ở rễ của bèo lục bình nhiều hơn ở lá [32]. Theo Low va Lee (1990), nghiên cứu vé kha nang tich tu sinh hoc asen trong dung dich loãng của bèo lục bình. Kết qua cho thay bèo lục bình có khả năng loại bỏ đến 90% asen trong nước sau 24 giờ. Sau đó cân băng dường như được thiết lập và không có sự hap thu đáng kế được ghi nhận [26].
Saltabas và Akcin (1994) đã nghiên cứu kha năng loại bỏ crom, đồng và niken trong nước của bèo lục bình, kết quả thử nghiệm là dương tính và họ nhận định rằng bèo lục bình có thé được dùng dé xử lý nước thải công nghiệp ở Thổ Nhĩ Ky [31]. Liao và Chang (2004) nghiên cứu khả năng hap thụ cadmi (Cd), chi (Pb), đồng (Cu), kẽm (Zn), và niken (Ni) của bèo lục bình ở vùng đất ngập nước Erh-Chung. Kha năng hap thụ của bèo lục bình ước tính khoảng 0,24 kg/ha đối với Cd; 5,42 kg/ha đối với Pb; 21,62 kg/ha đối với Cu; 26,17 kg/ha đối với Zn va 13,46 kg/ha đối với Ni [25]. Theo Mahmood và cộng sự (2005), bèo lục bình có tiềm năng to lớn để hấp thụ kim loại nặng trong nước thai công nghiệp dệt nhuộm, nó làm giảm 94,78% crom, 96,88% kẽm và 94,44% dong [27].
Ndimele và Jimoh (2011) qua nghiên cứu sử dụng bèo lục bình (Eichhornia crassipes (Mart.) để xử lý kim loại nặng trong nước 6 nhiễm ở đầm Ologe, Lagos, Nigeria từ tháng 04/2007 đến tháng 03/2008 đã cho thấy răng bèo lục bình có thé tích lũy kim loại nặng ngay ca với nồng độ thấp và dé nghị rang có thé dùng bèo lục bình để xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong hệ sinh thái thủy vực [29].2 Các nghiên cứu ở Việt Nam Tại Việt Nam, vẫn dé ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất, nước cũng ngày càng được quan tâm do ảnh hưởng trực tiếp đến hệ sinh thái và sức khỏe con người. Việc lựa chọn phương pháp xử lý ô nhiễm hiệu quả, đạt tiêu chuẩn môi trường là một bài toán nan giải. Đề tài cấp Nhà nước KC08.04/06-10 “Nghiên cứu sử dụng thực vật để cải tạo đất bị ô nhiễm kim loại nặng tại các vùng khai thác khoáng sản” tiễn hành trong 3 năm (01/2007 — 01/2010) có ý nghĩa lý luận và thực tiễn rất rõ ràng. Thành công của dé tài đã góp một phần quan trọng vào lĩnh vực phát triển bộ môn khoa học sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm (Phytoremediation) mới được triển khai mạnh trên thé gidi va còn khá mới mẻ ở Việt Nam.
TS Dang Dinh Kim, Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam — Chủ nhiệm dé tài KC08.04/06-10 qua thời gian nghiên cứu nhận định rang, các cây như dương xi, cỏ man trầu, cải xanh, nghề nước. thích hợp cho việc “giai cứu” đất ô nhiễm kim loại nang [4]. Trương Thị Nga va Võ Thị Kim Hang (Dai hoc Can Tho) đã thực hiện dé tài nghiên cứu “Hiệu quả xử ly nước thải chăn nuôi bang cây rau ngô (Enydra fluctuans Lour) và cây lục bình (Eichhoria crassipes)”, được đăng trên Tap chí Khoa học Đất số 34/2010. Nghiên cứu được thực hiện tại tỉnh Hậu Giang, trong thời gian 9 tháng, nhằm khảo sát diễn biến độ đục, hàm lượng COD, nito tong, phosphat tông trong nước thải chăn nuôi và đánh giá hiệu quả xử lý nước thai của rau ng6 và lục bình.
Kết qua cho thay, hiệu suất xử lý nước thải của lục bình đối với độ đục là 97,79%; COD là 66,10%; nitơ tong là 64,36%; phosphat tong là 42,54% [7]. Phân tích hàm lượng kim loại nặng nước ao thí nghiệm và bùn cho thay đồng, kẽm, cadmi, crom trong nước thải xả ra môi trường đạt tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5942:1995 Chất lượng nước — Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt. Theo Nguyễn Văn Thanh và Lê Tự Hải (2012) thực hiện đề tài “Nghiên cứu biến tính xơ dừa Tam Quan dé ứng dụng làm vật liệu hấp phụ một số hop chất hữu cơ trong nước” tại Đại học Đà Nẵng, xơ dừa đã biến tính (băng cach dùng NaOH) trong điều kiện tối ưu có khả năng hấp phụ tốt hơn nhiều so với khi chưa biến tính [14]. Qua việc tìm hiểu sơ bộ về các nghiên cứu của các nhà khoa học đi trước, chúng ta có thể khang định rằng bèo lục bình rất có kha năng trong việc xử ly ô nhiễm kim loại nặng.
Việc trông bèo lục bình có quy hoạch trong xử lý ô nhiễm môi trường tự nhiên khá thuận lợi nếu ta có thé quản ly được nguồn 6 nhiễm. Tuy nhiên, khi xử lý 6 nhiễm trong công nghiệp, sẽ là khó khăn khi ta phải quản lý một lượng lớn sinh khối sống. Từ nhu cầu dinh dưỡng, điều kiện sống, diện tích nuôi trồng và xử lý cũng như lượng thời gian cân thiết. Bên cạnh đó việc phát tán sinh khối cùng lượng độc tố tích tụ trong nó cũng là van dé đáng lo ngại.
Để khắc phục những khó khăn trên, qua dé tài này, chúng tôi nghiên cứu khả năng hấp thụ kim loại nặng của bèo lục bình bằng xử lý kỹ thuật trên sinh khối khô dé có thé ứng dung và quản lý dé dàng hơn trong điều kiện xử lý công nghiệp.3 Mục Tiêu Nghiên Cứu Được sự phân công và tạo điều kiện của Bộ môn Công Nghệ Sinh Học - Khoa Kỹ Thuật Hóa Học — Trường Đại học Bách Khoa TP. HCM chúng tôi tiến hành dé tài “Nghiên cứu thân lục bình khô Eichhornia crassipes để tạo chất hấp phụ kim loại nặng trong xử lý môi trường”. Đề tài được thực hiện nhằm nghiên cứu các điều kiện kỹ thuật xử lý thân lục bình khô có khả năng hấp phụ một số kim loại nặng.4 Nội Dung Nghiên Cứu Nội dung nghiên cứu gôm các van dé sau: Phan 1: Nghiên cứu khả năng hap phụ nước a. Nghiên cứu kích thước lục bình sau khi cắt nhỏ đến kha năng hap phụ nước b.
Nghiên cứu xử lý lục bình bằng phương pháp hóa học dùng NaOH c. Nghiên cứu xử lý lục bình bằng hỗn hop enzyme cellulase từ nam sợi Trichoderma reesei Phan 2: Nghiên cứu kha năng hap phụ kim loại nặng trong phòng thí nghiệm a. Nghiên cứu khả năng hấp phụ sắt b. Nghiên cứu khả năng hấp phụ crom Phần 3: Thử nghiệm xử lý nước thải nhiễm crom từ nhà máy sản xuất phụ tùng VP Components 1.5 Y Nghĩa Khoa Học Va Thực Tiễn Của Dé Tài 1.1 Ý nghĩa khoa học Tim ra phương pháp kĩ thuật dé chế tạo chất có khả năng hấp phụ kim loại nặng từ sinh khối thực vật là lục bình khô.
