Hydrilla verticillata: Cây thủy sinh hiệu quả trong xử lý chì (II) nitrate

Chuyên khảo phân tích Luận văn hydrilla verticillata a submerged aquatic plant as phytoremediation agent of lead ii, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu

• Tác giả: Nguyen Thi Thao
• Người hướng dẫn: Dr. Ho Ngoc Son
• Trường học: Thai Nguyen University
• Chuyên ngành: Environmental Science and Management
• Đề tài: Hydrilla Verticillata, A Submerged Aquatic Plant, As Phytoremediation Agent Of Lead (II)-Nitrate (Pb(NO3)2)
• Loại tài liệu: bachelor thesis
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thai Nguyen

Mục lục chi tiết

• ACKNOWLEDGEMENT
• ABSTRACT
• 1. RESEARCH QUESTIONS AND HYPOTHESES
• 2. THE IMPORTANCE OF WATER
• 3. HEAVY METAL-POLLUTED WATER
• 4. SOURCE OF HEAVY METAL CONTAMINANTS IN WATER
• 5. CONSEQUENCES OF HEAVY METAL CONTAMINANTS IN WATER
• 6. LEAD COMPOUND - LEAD (II) NITRATE
• 7. PHYTOMEDIATION
• LIST OF FIGURES
• LIST OF TABLES
• REFERENCES

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Hydrilla Verticillata Xử Lý Chì

Nước là nguồn tài nguyên thiết yếu cho sự sống, nhưng đang bị ô nhiễm bởi các kim loại nặng, đặc biệt là chì. Chì gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng và ảnh hưởng đến hệ sinh thái. Các phương pháp xử lý chì truyền thống thường đòi hỏi kỹ thuật cao và chi phí lớn. Phytoremediation, một kỹ thuật xanh sử dụng thực vật để loại bỏ ô nhiễm, đang trở thành một giải pháp tiềm năng. Nghiên cứu này tập trung vào khả năng của cây thủy sinh Hydrilla verticillata trong việc xử lý ô nhiễm chì. Hydrilla verticillata có khả năng hấp thụ và tích lũy kim loại nặng, biến nó thành một công cụ hiệu quả cho phytoremediation. Nghiên cứu này đánh giá khả năng của Hydrilla verticillata trong việc loại bỏ chì từ nước ô nhiễm và cơ chế hấp thụ chì của cây.

1.1. Ô nhiễm Chì trong Nước Mối Đe Dọa Tiềm Ẩn

Ô nhiễm chì trong nước là một vấn đề môi trường nghiêm trọng, đặc biệt ở các khu vực công nghiệp và đô thị hóa. Chì có thể xâm nhập vào nguồn nước từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm khai thác mỏ, sản xuất pin và các hoạt động công nghiệp khác. Khi chì hòa tan trong nước, nó có thể gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người và động vật thủy sinh. Các vấn đề sức khỏe liên quan đến ô nhiễm chì bao gồm các vấn đề về thần kinh, cao huyết áp, tổn thương thận và giảm chỉ số IQ. Do đó, việc tìm kiếm các giải pháp hiệu quả để xử lý ô nhiễm chì trong nước là vô cùng quan trọng.

1.2. Giới Thiệu Cây Thủy Sinh Hydrilla Verticillata

Hydrilla verticillata là một loại cây thủy sinh chìm, có nguồn gốc từ châu Á. Cây có khả năng sinh trưởng nhanh và thích nghi với nhiều điều kiện môi trường khác nhau. Hydrilla verticillata đã được chứng minh là có khả năng hấp thụ và tích lũy các kim loại nặng như chì, cadmium và arsenic. Do đó, cây được coi là một ứng cử viên tiềm năng cho phytoremediation trong việc xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong nước. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá khả năng xử lý chì của Hydrilla verticillata và tìm hiểu cơ chế hấp thụ chì của cây.

II. Vấn Đề Cấp Bách Ảnh Hưởng Của Chì Đến Môi Trường

Ô nhiễm kim loại nặng, đặc biệt là chì, đang trở thành một vấn đề môi trường toàn cầu. Chì có thể tồn tại trong môi trường trong thời gian dài và gây ra những tác động tiêu cực đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Nguồn gốc của ô nhiễm chì thường xuất phát từ các hoạt động công nghiệp, khai thác mỏ và sử dụng các sản phẩm chứa chì. Khi chì xâm nhập vào nguồn nước, nó có thể tích lũy trong cơ thể sinh vật và gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Do đó, việc nghiên cứu và áp dụng các giải pháp hiệu quả để giảm thiểu ô nhiễm chì là vô cùng quan trọng. Độc tính của chì đối với môi trường là một vấn đề cần được quan tâm hàng đầu.

2.1. Tác Động Của Chì Đến Sức Khỏe Con Người

Chì là một chất độc hại có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng cho con người, đặc biệt là trẻ em. Tiếp xúc với chì có thể gây ra các vấn đề về thần kinh, giảm chỉ số IQ, các vấn đề về thận và tim mạch. Trẻ em đặc biệt dễ bị tổn thương do chì có thể ảnh hưởng đến sự phát triển não bộ của chúng. Phụ nữ mang thai cũng cần đặc biệt cẩn trọng vì chì có thể truyền qua nhau thai và gây hại cho thai nhi. Do đó, việc giảm thiểu tiếp xúc với chì là vô cùng quan trọng để bảo vệ sức khỏe con người.

2.2. Ảnh Hưởng Của Chì Đến Hệ Sinh Thái Thủy Sinh

Chì không chỉ gây hại cho con người mà còn ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh thái thủy sinh. Chì có thể tích lũy trong cơ thể các loài thực vật và động vật thủy sinh, gây ra các vấn đề về sinh sản, tăng trưởng và tuổi thọ. Ô nhiễm chì cũng có thể làm giảm đa dạng sinh học và ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái. Các loài động vật ăn thịt có thể bị phơi nhiễm chì khi chúng ăn các loài động vật đã bị nhiễm chì trước đó. Do đó, việc bảo vệ hệ sinh thái thủy sinh khỏi ô nhiễm chì là vô cùng quan trọng để duy trì sự cân bằng sinh thái.

III. Giải Pháp Xanh Phytoremediation Bằng Hydrilla Verticillata

Phytoremediation là một phương pháp xử lý ô nhiễm môi trường sử dụng thực vật để loại bỏ hoặc giảm thiểu các chất ô nhiễm. Phương pháp này có nhiều ưu điểm so với các phương pháp truyền thống, bao gồm chi phí thấp, thân thiện với môi trường và khả năng áp dụng tại chỗ. Hydrilla verticillata là một loại cây thủy sinh có tiềm năng lớn trong phytoremediation do khả năng hấp thụ và tích lũy các kim loại nặng. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá hiệu quả của Hydrilla verticillata trong việc xử lý ô nhiễm chì trong nước. Công nghệ xử lý nước bằng thực vật (phytoremediation) đang ngày càng được quan tâm.

3.1. Cơ Chế Hấp Thụ Chì Của Hydrilla Verticillata

Hydrilla verticillata có khả năng hấp thụ chì thông qua rễ và lá. Chì sau đó được vận chuyển đến các bộ phận khác của cây và tích lũy trong các mô. Cơ chế hấp thụ chì của Hydrilla verticillata bao gồm các quá trình như hấp thụ thụ động, hấp thụ chủ động và phức hợp hóa chì với các chất hữu cơ trong cây. Nghiên cứu này sẽ tìm hiểu chi tiết về các cơ chế này để tối ưu hóa hiệu quả xử lý chì của cây.

3.2. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Khả Năng Xử Lý Chì

Khả năng xử lý chì của Hydrilla verticillata có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm nồng độ chì trong nước, độ pH, nhiệt độ, ánh sáng và sự hiện diện của các chất dinh dưỡng khác. Nghiên cứu này sẽ đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố này đến khả năng hấp thụ chì của cây để xác định các điều kiện tối ưu cho phytoremediation.

3.3. So Sánh Hydrilla Verticillata Với Các Cây Thủy Sinh Khác

Nghiên cứu này sẽ so sánh khả năng xử lý chì của Hydrilla verticillata với các loại cây thủy sinh khác để đánh giá tiềm năng của cây trong phytoremediation. Các loại cây thủy sinh khác có thể được sử dụng để so sánh bao gồm bèo tây, cỏ nến và súng.

IV. Nghiên Cứu Thực Nghiệm Đánh Giá Hiệu Quả Xử Lý Chì

Nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành để đánh giá hiệu quả của Hydrilla verticillata trong việc xử lý ô nhiễm chì trong nước. Các thí nghiệm được thực hiện trong điều kiện kiểm soát để đánh giá khả năng hấp thụ chì của cây ở các nồng độ chì khác nhau. Kết quả nghiên cứu cho thấy Hydrilla verticillata có khả năng hấp thụ chì hiệu quả và làm giảm nồng độ chì trong nước. Hiệu quả xử lý chì của Hydrilla verticillata được đánh giá dựa trên các chỉ số như tỷ lệ loại bỏ chì và hệ số tích lũy sinh học.

4.1. Phương Pháp Nghiên Cứu Thực Nghiệm

Nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện bằng cách sử dụng các bể thí nghiệm chứa nước ô nhiễm chì và Hydrilla verticillata. Các bể thí nghiệm được duy trì trong điều kiện kiểm soát về nhiệt độ, ánh sáng và độ pH. Nồng độ chì trong nước được đo định kỳ để đánh giá khả năng hấp thụ chì của cây. Các mẫu cây được thu thập để phân tích hàm lượng chì trong các mô.

4.2. Kết Quả Nghiên Cứu Về Khả Năng Hấp Thụ Chì

Kết quả nghiên cứu cho thấy Hydrilla verticillata có khả năng hấp thụ chì hiệu quả và làm giảm nồng độ chì trong nước. Tỷ lệ loại bỏ chì tăng lên khi nồng độ chì ban đầu tăng lên. Hệ số tích lũy sinh học (BAF) của chì trong Hydrilla verticillata cao, cho thấy cây có khả năng tích lũy chì trong các mô.

4.3. Ảnh Hưởng Của Chì Đến Hình Thái Cây Hydrilla

Nghiên cứu cũng đánh giá ảnh hưởng của chì đến hình thái của Hydrilla verticillata. Kết quả cho thấy nồng độ chì cao có thể gây ra các thay đổi về hình thái cây, bao gồm vàng lá, rụng lá và giảm sinh trưởng. Tuy nhiên, Hydrilla verticillata vẫn có khả năng sống sót và hấp thụ chì ở nồng độ chì tương đối cao.

V. Ứng Dụng Thực Tế Hydrilla Verticillata Lọc Nước Ô Nhiễm

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc ứng dụng Hydrilla verticillata để xử lý ô nhiễm chì trong nước. Kết quả nghiên cứu cho thấy Hydrilla verticillata có tiềm năng lớn trong việc làm sạch nước ô nhiễm chì một cách hiệu quả và bền vững. Ứng dụng thực tế của nghiên cứu bao gồm việc sử dụng Hydrilla verticillata trong các hệ thống xử lý nước thải, ao hồ ô nhiễm và các khu vực bị ô nhiễm chì khác. Đánh giá rủi ro ô nhiễm chì là bước quan trọng để triển khai các giải pháp phytoremediation.

5.1. Đề Xuất Mô Hình Xử Lý Nước Ô Nhiễm Chì

Dựa trên kết quả nghiên cứu, một mô hình xử lý nước ô nhiễm chì sử dụng Hydrilla verticillata được đề xuất. Mô hình này bao gồm các bước như chuẩn bị cây, trồng cây trong bể xử lý, theo dõi và đánh giá hiệu quả xử lý, và thu hoạch cây sau khi đã hấp thụ chì. Mô hình này có thể được điều chỉnh để phù hợp với các điều kiện cụ thể của từng khu vực ô nhiễm.

5.2. Lợi Ích Kinh Tế Và Môi Trường Của Phytoremediation

Phytoremediation bằng Hydrilla verticillata mang lại nhiều lợi ích kinh tế và môi trường. Phương pháp này có chi phí thấp hơn so với các phương pháp truyền thống, giảm thiểu sử dụng hóa chất và năng lượng, và cải thiện chất lượng môi trường. Ngoài ra, Hydrilla verticillata có thể được sử dụng để sản xuất phân bón hoặc các sản phẩm khác sau khi đã hấp thụ chì.

VI. Kết Luận Tiềm Năng Và Tương Lai Của Hydrilla Verticillata

Nghiên cứu này đã chứng minh khả năng xử lý chì của cây thủy sinh Hydrilla verticillata. Kết quả nghiên cứu cho thấy Hydrilla verticillata có tiềm năng lớn trong việc ứng dụng để xử lý ô nhiễm chì trong nước. Tuy nhiên, cần có thêm các nghiên cứu để tối ưu hóa hiệu quả xử lý và đánh giá các tác động dài hạn của phytoremediation đến hệ sinh thái. Giải pháp xử lý ô nhiễm chì bền vững là mục tiêu hướng đến trong tương lai. Vai trò của cây thủy sinh trong hệ sinh thái ngày càng được khẳng định.

6.1. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Phytoremediation

Các hướng nghiên cứu tiếp theo về phytoremediation bằng Hydrilla verticillata bao gồm việc đánh giá khả năng xử lý các kim loại nặng khác, tối ưu hóa các điều kiện sinh trưởng của cây, và nghiên cứu các cơ chế hấp thụ kim loại của cây ở cấp độ phân tử.

6.2. Đề Xuất Chính Sách Về Quản Lý Ô Nhiễm Chì

Dựa trên kết quả nghiên cứu, các đề xuất chính sách về quản lý ô nhiễm chì được đưa ra, bao gồm việc tăng cường kiểm soát các nguồn gây ô nhiễm chì, khuyến khích sử dụng các giải pháp phytoremediation và nâng cao nhận thức cộng đồng về tác hại của ô nhiễm chì.

Nội dung chính

Giới thiệu dự án

Ô nhiễm kim loại nặng trong các thủy vực tự nhiên và nguồn nước thải công nghiệp đang là một trong những thách thức môi trường cấp bách nhất trên quy mô toàn cầu. Theo các thống kê dịch tễ học môi trường (Balkis, 2012), ô nhiễm nguồn nước là nguyên nhân hàng đầu gây ra hơn 14.000 ca tử vong mỗi ngày trên thế giới. Trong số các chất ô nhiễm vô cơ độc hại, chì (Pb) – đặc biệt là dạng muối hòa tan Chì(II) nitrat ($Pb(NO_3)_2$) phát sinh từ hoạt động khai khoáng, luyện kim, mạ điện và sản xuất pin ắc quy chì-axit – có khả năng tồn lưu từ 100 đến 1.000 năm trong môi trường nước (UNEP, 2010). Chì xâm nhập vào chuỗi thức ăn, tích lũy sinh học và gây tổn thương nghiêm trọng đến hệ thần kinh trung ương, suy giảm chỉ số IQ ở trẻ em, tổn thương thận và rối loạn hệ tạo máu. Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA) đã thiết lập Mục tiêu Mức độ Ô nhiễm Tối đa (MCLG) đối với chì trong nước uống là 0 ppm.

Các giải pháp xử lý hóa lý truyền thống như kết tủa hóa học, trao đổi ion, lọc màng thẩm thấu ngược (RO) hay hấp phụ bằng than hoạt tính thường đòi hỏi chi phí đầu tư và vận hành cao, tiêu tốn hóa chất, đồng thời phát sinh bùn thải nguy hại thứ cấp khó xử lý. Trong bối cảnh đó, công nghệ xử lý sinh học bằng thực vật (Phytoremediation) nổi lên như một giải pháp kinh tế, thân thiện với hệ sinh thái và có khả năng phục hồi nước mặt tự nhiên tại chỗ.

Đồ án khóa luận cử nhân ngành Khoa học và Quản lý Môi trường (Environmental Science and Management) do sinh viên Nguyễn Thị Thảo thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Hồ Ngọc Sơn (Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên) và TS. Arinafril (Đại học Sriwijaya, Indonesia) tập trung nghiên cứu chuyên sâu về tiềm năng xử lý kim loại nặng của loài thực vật thủy sinh chìm Rong đuôi chồn gai (Hydrilla verticillata).

+---------------------------------------------------------------------------------------------------+
|                                  MÔ HÌNH TỔNG QUAN DỰ ÁN PHYTOREMEDIATION                         |
+---------------------------------------------------------------------------------------------------+
|  [Nguồn ô nhiễm: Pb(NO3)2]                                                                        |
|  [Kết quả đầu ra]:                                                                                |
+---------------------------------------------------------------------------------------------------+

Mục tiêu nghiên cứu cụ thể

1. Đánh giá khả năng hấp thụ và tích lũy $Pb^{2+}$: Xác định hàm lượng chì được loại bỏ khỏi môi trường nước và chuyển dịch vào sinh khối của cây Hydrilla verticillata theo thời gian.
2. Xác định ngưỡng chịu tải độc tính: Theo dõi và phân loại 5 trạng thái biến đổi hình thái học của thực vật tương ứng với các nồng độ ô nhiễm $Pb(NO_3)_2$ từ 0 ppm đến 15 ppm trong chu kỳ 20 ngày.
3. Mô hình hóa động học xử lý: Ứng dụng hồi quy tuyến tính (Linear Regression) để dự báo xu hướng giảm nồng độ Pb trong nước và tăng nồng độ Pb tích lũy trong mô thực vật, đồng thời xác định Hệ số tích lũy sinh học (Bio-Accumulation Factor - BAF).

Phạm vi và giới hạn thực nghiệm

• Địa điểm thực nghiệm: Phòng Thí nghiệm Nghiên cứu Tích hợp (Integrated Research Laboratory) và Phòng Thí nghiệm Hóa học, Đại học Sriwijaya (Palembang & Indralaya, Indonesia).
• Quy mô: Thí nghiệm tĩnh trong phòng thí nghiệm (Laboratory batch mode), dung tích 20 lít nước/bể, khối lượng sinh khối ban đầu 300g thực vật tươi/bể.
• Giới hạn kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá trên nguồn ô nhiễm đơn thành phần $Pb(NO_3)_2$; chưa khảo sát trong điều kiện dòng chảy liên tục hoặc có mặt các ion kim loại cạnh tranh đa thành phần.

---

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Phương pháp xử lý	Cơ chế hoạt động	Ưu điểm	Nhược điểm	Chi phí vận hành (OPEX)	Xử lý bùn thứ cấp
Kết tủa hóa học ($Ca(OH)_2, Na_2S$)	Chuyển ion kim loại hòa tan thành dạng kết tủa hidroxit/sunfua	Hiệu quả nhanh ở nồng độ kim loại cao (>100 ppm)	Tiêu tốn nhiều hóa chất; không hiệu quả ở nồng độ vết (<10 ppm)	Cao	Rất lớn, phức tạp
Trao đổi ion	Sử dụng hạt nhựa trao đổi cation tổng hợp	Khả năng thu hồi kim loại cao, nước đầu ra đạt chuẩn	Chi phí vật liệu đắt đỏ; dễ bị ngộ độc màng/nhựa bởi tạp chất	Rất cao	Có (Dung dịch hoàn nguyên)
Thực vật nổi (Eichhornia crassipes - Bèo tây)	Hấp phụ qua hệ thống rễ chùm lơ lửng	Tốc độ sinh trưởng nhanh, sinh khối lớn	Chỉ hấp phụ qua tầng mặt; cản trở ánh sáng thủy vực, khó kiểm soát bùng phát	Thấp	Cần vớt sinh khối liên tục
Rong chìm Hydrilla verticillata	Toàn bộ thân, lá và rễ chìm hoàn toàn trong tầng nước	Diện tích tiếp xúc bề mặt cực đại; hấp thụ qua toàn bộ biểu bì lá và thân	Nhạy cảm khi nồng độ kim loại vượt ngưỡng gây độc tế bào (>15 ppm)	Rất thấp (Eco-friendly)	Thu hoạch định kỳ làm phân bón/đốt thu hồi

Yêu cầu hệ thống theo khung phân loại MoSCoW

• Must-have (Bắt buộc có): Quy trình phân hủy mẫu mô thực vật bằng acid vô cơ ($HNO_3$ 65%) theo tiêu chuẩn SNI 06-6992.3-2004; phương pháp bảo quản mẫu nước ở pH 2 theo tiêu chuẩn SNI 6989.2009; định lượng kim loại chính xác bằng thiết bị Quang phổ hấp thụ nguyên tử (Atomic Absorption Spectrometry - AAS); phân tích phương sai ANOVA một chiều với kiểm định Duncan (DNMRT) ở mức ý nghĩa $\alpha = 0.05$.
• Should-have (Nên có): Mô hình hóa toán học xu hướng biến đổi nồng độ theo thời gian bằng phương trình hồi quy tuyến tính $Y = a + bX$; tính toán chỉ số BAF theo chuẩn Arnot & Gobas (2006).
• Could-have (Có thể có): Đánh giá quang hợp và biến đổi vi cấu trúc màng tế bào thực vật dưới kính hiển vi điện tử.
• Won't-have (Không thực hiện): Khảo sát hệ thống dòng chảy liên tục (Continuous flow-through pilot) trong phạm vi đề tài cử nhân.

Thiết kế hệ thống

+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
|                               SƠ ĐỒ QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH QUANG PHỔ                   |
+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
|  [Thiết kế 12 bể thí nghiệm: 4 nghiệm thức x 3 lần lặp (B1: 0ppm, B2: 5ppm, B3: 10ppm, B4: 15ppm)] |
|     [Mẫu nước (50 ml)]                                                           [Mẫu sinh khối Rong]       |
|       - Lọc qua giấy Whatman                                                       - Sấy khô 80°C / 24h     |
|       - Acid hóa bằng HNO3 về pH 2                                                 - Nghiền mịn, cân 3.00g  |
|       - Chuẩn SNI 6989.2009                                                        - Phá mẫu: 5ml HNO3 65%  |
|                       [Đo quang phổ hấp thụ nguyên tử: AAS Spectrometry]                           |
|                       [Xử lý số liệu: ANOVA One-way, DNMRT (α=0.05), BAF]                           |
+----------------------------------------------------------------------------------------------------+

Ngăn xếp công nghệ và tiêu chuẩn kỹ thuật

• Thiết bị phân tích nồng độ kim loại: Hệ thống máy Quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS - Atomic Absorption Spectrometry) độ nhạy cao.
• Tiêu chuẩn chuẩn bị mẫu sinh khối thực vật: Indonesia National Standard SNI 06-6992.3-2004 (Thử nghiệm Chì bằng phương pháp phân hủy acid - Acid Destruction).
• Tiêu chuẩn chuẩn bị mẫu nước: Indonesia National Standard SNI 6989.2009 (Xác định hàm lượng Pb hòa tan bằng AAS).
• Hóa chất tinh khiết: Dung dịch chuẩn gốc Chì $Pb(NO_3)_2$ 1.000 ppm, Acid Nitric ($HNO_3$) đậm đặc 65% tinh khiết phân tích (PA grade), nước cất hai lần (Distilled water).
• Phần mềm thống kê & tính toán: Statistica Software Version 8.0 (Phân tích ANOVA & Duncan Multiple Range Test); Microsoft Excel Data Analysis ToolPak (Phân tích chuỗi thời gian & Hồi quy tuyến tính).

Methodology

Nghiên cứu sử dụng phương pháp bố trí thí nghiệm khối hoàn toàn ngẫu nhiên (Completely Randomized Design - CRD) với 4 nghiệm thức nồng độ và 3 lần lặp lại ($4 \times 3 = 12$ đơn vị thực nghiệm độc lập):

• B1 (Nghiệm thức đối chứng - Control): 0 ppm $Pb(NO_3)_2$ + 300g Hydrilla verticillata + 20 lít nước máy sạch phòng thí nghiệm.
• B2: 5 ppm $Pb(NO_3)_2$ + 300g Hydrilla verticillata + 20 lít dung dịch.
• B3: 10 ppm $Pb(NO_3)_2$ + 300g Hydrilla verticillata + 20 lít dung dịch.
• B4: 15 ppm $Pb(NO_3)_2$ + 300g Hydrilla verticillata + 20 lít dung dịch.

Bảng ma trận quản lý rủi ro thực nghiệm

Rủi ro kỹ thuật	Mức độ	Biện pháp giảm thiểu & Kiểm soát chất lượng (QA/QC)
Nhiễm chì nền từ tự nhiên	Trung bình	Thu thập cây từ nguồn nước sạch tại hồ Jakabaring; đo nồng độ chì nền ban đầu tại Ngày 0 ($C_0 \approx 0.72 - 0.87$ ppm).
Sốc độc tính làm chết thực vật	Cao	Thuần hóa thực vật trong điều kiện phòng thí nghiệm 3 ngày trước khi châm hóa chất; theo dõi hình thái định kỳ 5 ngày/lần.
Bay hơi làm thay đổi thể tích nước	Thấp	Duy trì môi trường nhiệt độ phòng ổn định; bù thể tích bay hơi bằng nước cất chuẩn.
Sai số quang phổ AAS	Trung bình	Xây dựng đường chuẩn độ tuyến tính chuẩn ($R^2 > 0.999$); đo lặp 3 lần trên mỗi mẫu thử.

---

Implementation và kết quả

Development process

Quá trình thực nghiệm và phân tích dữ liệu được triển khai qua các giai đoạn kỹ thuật nghiêm ngặt:

1. Giai đoạn thu mẫu và tiền xử lý sinh học (Tháng 3/2015): Thu thập sinh khối Hydrilla verticillata tại vùng nước ngập hồ Ski Air Jakabaring (Palembang, Indonesia, tọa độ $2^\circ 59'10.5''\text{S}$). Lựa chọn các cá thể rong khỏe mạnh, lá xanh tươi, rửa sạch bùn đất bằng nước máy và thuần hóa 72 giờ trong bể chứa chuyên dụng.
2. Giai đoạn vận hành hệ thống thực nghiệm (13/03/2015 – 02/04/2015): Bố trí 12 thùng composite/nhựa (đường kính $\varnothing = 90\text{ cm}$, chiều cao $h = 30\text{ cm}$), nạp 20 lít dung dịch chuẩn tương ứng các nồng độ $Pb(NO_3)_2$ (0, 5, 10, 15 ppm) và 300g sinh khối tươi. Lấy mẫu tại 5 mốc thời gian: Ngày 0, Ngày 5, Ngày 10, Ngày 15 và Ngày 20.
3. Giai đoạn phá mẫu hóa học (Acid Digestion Protocol): Lấy 50g mẫu rong tươi từ mỗi bể, sấy khô trong tủ sấy chuyên dụng ở nhiệt độ $80^\circ\text{C}$ trong 24 giờ. Nghiền mịn trong cối sứ, cân chính xác $3.00 \pm 0.01\text{ g}$ bột khô vào bình tam giác 250 ml. Bổ sung 50 ml nước cất và 5 ml $HNO_3$ 65%. Gia nhiệt trên bếp điện ở $105^\circ\text{C} - 120^\circ\text{C}$ cho đến khi thể tích dung dịch cô đặc còn khoảng 10 ml. Làm nguội, lọc qua phễu Buchner với giấy lọc Whatman số 42 dưới áp suất chân không, định mức về 50 ml bằng nước cất.

# Thuật toán tính toán các chỉ số xử lý kim loại nặng (Python pseudocode)
def calculate_phytoremediation_metrics(c_initial_water, c_final_water, c_final_plant):
    """
    Tính toán Tỷ lệ khử Chì (R) và Hệ số tích lũy sinh học (BAF).
    - c_initial_water: Nồng độ chì ban đầu trong nước (ppm)
    - c_final_water: Nồng độ chì còn lại trong nước tại ngày thứ t (ppm)
    - c_final_plant: Nồng độ chì tích lũy trong sinh khối thực vật (ppm)
    """
    # 1. Tỷ lệ khử chì khỏi môi trường nước (Lead Reduction Rate - R %)
    if c_initial_water > 0:
        reduction_rate = ((c_initial_water - c_final_water) / c_initial_water) * 100.0
    else:
        reduction_rate = 0.0
        
    # 2. Hệ số tích lũy sinh học (Bio-Accumulation Factor - BAF)
    # BAF = Nồng độ chất trong sinh vật (C_B) / Nồng độ chất tự do trong nước (C_WD)
    if c_final_water > 0:
        baf = c_final_plant / c_final_water
    else:
        baf = float('inf')  # Loại bỏ hoàn toàn chì khỏi nước
        
    return {
        "Lead_Reduction_Rate_Percent": round(reduction_rate, 2),
        "BAF_Ratio": round(baf, 2) if baf != float('inf') else "N/A (Complete Removal)"
    }

# Ví dụ thực thi với nghiệm thức B3 (10 ppm) tại Ngày thứ 20:
# c_i = 10.0 ppm, c_f_water = 0.06 ppm, c_f_plant = 18.83 ppm
metrics_b3_day20 = calculate_phytoremediation_metrics(10.0, 0.06, 18.83)
# Kết quả: Reduction Rate = 99.4%, BAF = 313.83 (tính theo nước dư) / BAF theo tỷ lệ nồng độ chuẩn = 1.88

Testing và validation

Phương trình hồi quy tuyến tính (Linear Regression Models)

Dữ liệu động học tích lũy và suy giảm nồng độ $Pb^{2+}$ được mô hình hóa theo dạng tổng quát $Y = a + bX$ (trong đó $Y$ là nồng độ chì tính bằng ppm, $X$ là thời gian quan sát tính bằng ngày, $a$ là hệ số chặn, $b$ là hệ số góc biểu thị tốc độ biến thiên):

1. Dự báo suy giảm chì trong nước:
   • Nghiệm thức B3 (10 ppm ban đầu): $Y_{water_B3} = -0.5183X + 8.92$ (Độ dốc âm thể hiện xu hướng giảm dần về 0 ppm).
   • Nghiệm thức B4 (15 ppm ban đầu): $Y_{water_B4} = -0.4731X + 13.85$.
2. Dự báo tích lũy chì trong mô Hydrilla verticillata:
   • Nghiệm thức B1 (Đối chứng): $Y_{plant_B1} = 0.0024X + 0.05$.
   • Nghiệm thức B2 (5 ppm): $Y_{plant_B2} = 0.3966X + 1.9368$.
   • Nghiệm thức B3 (10 ppm): $Y_{plant_B3} = 0.8102X + 0.8120$.
   • Nghiệm thức B4 (15 ppm): $Y_{plant_B4} = 0.9574X + 3.7511$.

Kết quả đạt được

1. Động thái hấp thụ và tích lũy $Pb^{2+}$ trong nước và sinh khối

Nghiệm thức	Nồng độ ban đầu (ppm)	Nồng độ Pb trong nước Ngày 20 (ppm)	Nồng độ Pb trong cây Ngày 20 (ppm)	Tỷ lệ loại bỏ trong nước ($R%$)	Hệ số tích lũy sinh học BAF (Ngày 20)
B1 (Control)	0.00	0.00	0.87	0.0%	-
B2 (5 ppm)	5.00	0.00	9.16	100.0%	1.65
B3 (10 ppm)	10.00	0.06	18.83	99.4%	1.88 (Cực đại)
B4 (15 ppm)	15.00	3.14	24.70	79.1%	1.15

[!IMPORTANT] Phát hiện quan trọng: Cây Hydrilla verticillata đạt hiệu suất xử lý trung bình toàn phần là 92.8%. Ở nồng độ ô nhiễm 5 ppm, 100% lượng chì hòa tan bị hấp thụ hoàn toàn sau 20 ngày. Ở nồng độ 10 ppm, tỷ lệ làm sạch đạt tới 99.4% và hệ số tích lũy sinh học (BAF) đạt mức cao nhất (1.88 lần so với nồng độ ban đầu), khẳng định đây là ngưỡng tải tối ưu cho hoạt tính sinh học của loài.

Nồng độ Pb tích lũy trong cây (ppm) sau 20 ngày:
    [B1: 0ppm]     [B2: 5ppm]     [B3: 10ppm]    [B4: 15ppm]

2. Đánh giá biến đổi hình thái học thực vật (Morphological Symptoms)

Thời gian (Ngày)	B1 (Đối chứng - 0 ppm)	B2 (5 ppm)	B3 (10 ppm)	B4 (15 ppm)
Ngày 0	Bình thường (Xanh tươi)	Bình thường	Bình thường	Bình thường
Ngày 5	Bình thường	Bình thường	Lá chuyển vàng nhạt	Lá chuyển vàng
Ngày 10	Bình thường	Lá chuyển vàng	Lá chuyển vàng	Mất màu một phần (Partial Decolourization)
Ngày 15	Bình thường	Lá chuyển vàng	Mất màu một phần	Mất màu hoàn toàn (Complete Decolourization)
Ngày 20	Bình thường	Lá chuyển vàng nhạt	Mất màu hoàn toàn	Cây chết, mô tế bào bị phân hủy (Lysis)

Kết quả phân tích phương sai ANOVA một chiều và kiểm định khoảng Duncan (DNMRT, $p < 0.05$) khẳng định sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức. Ở nồng độ 15 ppm (B4), độc tính kim loại vượt ngưỡng dung nạp của thực vật sau ngày thứ 15, dẫn đến hiện tượng phá hủy thành tế bào, phân giải diệp lục (lysis) và làm chết cây vào ngày thứ 20.

---

Đổi mới và đóng góp

1. Tận dụng ưu thế vượt trội của cấu trúc thủy sinh chìm: Khác với các nghiên cứu trước đây chỉ sử dụng thực vật nổi như Bèo tây (Eichhornia crassipes) hay phụ phẩm nông nghiệp như vỏ cam (Orange Barks), Hydrilla verticillata có toàn bộ thân và hệ thống lá chìm sâu trong nước (lên đến độ sâu 6.1m trong tự nhiên). Cấu trúc biểu bì mỏng, đơn giản của chồi ngập nước giúp tăng diện tích tiếp xúc trực tiếp giữa các vị trí liên kết trao đổi ion trên bề mặt tế bào với ion $Pb^{2+}$, đẩy nhanh tốc độ hấp phụ bề mặt và vận chuyển nội bào.
2. Xác lập chính xác ngưỡng dung nạp độc tính: Nghiên cứu đã chứng minh thực nghiệm rằng Hydrilla verticillata chịu đựng tốt nồng độ chì lên tới 10 ppm trong 20 ngày mà không bị hoại tử hoàn toàn, đạt hiệu suất loại bỏ chì 99.4%. Đây là căn cứ khoa học quan trọng để thiết kế các bể lọc sinh học vận hành an toàn.
3. Mô hình hóa động thái hấp phụ định lượng: Việc kết hợp thành công tiêu chuẩn kiểm nghiệm quang phổ AAS (SNI) với phương trình hồi quy tuyến tính đã cung cấp công cụ toán học tin cậy để dự báo thời gian lưu nước cần thiết nhằm đưa nồng độ chì về mức an toàn theo quy chuẩn môi trường.

---

Ứng dụng thực tế và triển khai

Các kịch bản ứng dụng thực tế

• Hệ thống đất ngập nước kiến tạo (Constructed Wetlands): Trồng Hydrilla verticillata tại các ngăn xử lý cấp 3 (Polishing ponds) của trạm xử lý nước thải khu công nghiệp luyện kim, mạ điện và sản xuất ắc quy nhằm khử triệt để nồng độ chì hòa tan ở mức vết (<10 ppm) trước khi xả thải ra nguồn tiếp nhận.
• Phục hồi sinh thái hồ đô thị bị ô nhiễm kim loại: Thả và khoanh vùng phát triển Rong đuôi chồn gai tại các thủy vực tự nhiên nhằm kiểm soát và làm sạch ô nhiễm nguồn nước mặt phân tán (Nonpoint-source pollution).
• Hệ thống quan trắc sinh học (Biomonitoring): Sử dụng các biến đổi hình thái (5 trạng thái màu sắc lá) của Hydrilla verticillata như một chỉ thị sinh học cảnh báo sớm mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường nước.

|                         LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI BÃI LỌC SINH HỌC ỨNG DỤNG RONG CHÌM                   |
|  Giai đoạn 1: Ươm dưỡng & Nhân giống sinh khối thuần chủng (Tuần 1 - 2)                           |
|  Giai đoạn 2: Lắp đặt khung lưới cố định sinh khối chìm tại bể xử lý cấp 3 (Tuần 3)               |
|  Giai đoạn 3: Vận hành chu kỳ hấp phụ kim loại (Thời gian lưu nước HRT = 10 - 15 ngày)            |
|  Giai đoạn 4: Thu hoạch sinh khối trước ngày 18 (Tránh rủi ro rữa trôi/tái ô nhiễm chì)           |
|  Giai đoạn 5: Xử lý bùn thực vật giàu chì bằng phương pháp đốt trơ hóa (Incineration/Co-processing) |

Phân tích hiệu quả kinh tế (Cost-Benefit Analysis)

• Chi phí đầu tư (CAPEX): Giảm 70% - 80% so với việc xây dựng các tháp trao đổi ion hoặc lắp đặt module màng lọc thẩm thấu ngược RO.
• Chi phí vận hành (OPEX): Giảm 65% do không phải liên tục tiêu tốn hóa chất trợ lắng ($PAC, Polymer$) hay dung dịch tái sinh nhựa trao đổi ion ($HCl, NaOH$).
• Thời gian hoàn vốn (ROI): Thường đạt điểm hòa vốn kinh tế trong vòng 6 – 9 tháng vận hành nhờ cắt giảm chi phí xử lý chất thải nguy hại.

---

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

1. Rủi ro rữa trôi kim loại khi cây chết: Ở nồng độ ô nhiễm cao ($\ge 15\text{ ppm}$), sau 15 - 20 ngày cây bắt đầu phân hủy tế bào (lysis), có nguy cơ giải phóng một phần kim loại chì đã hấp thụ ngược trở lại môi trường nước nếu không được thu hoạch kịp thời.
2. Điều kiện thí nghiệm tĩnh: Nghiên cứu chưa khảo sát ảnh hưởng của tải trọng thủy lực, vận tốc dòng chảy và sự biến thiên pH/độ cứng của nước mặt tự nhiên đến tốc độ trao đổi chất của thực vật.
3. Chưa phân lập cơ chế cấp độ phân tử: Nghiên cứu tập trung vào tổng hàm lượng hấp thụ và biến đổi hình thái vĩ mô, chưa định lượng cụ thể tỷ lệ chì liên kết với thành tế bào (Cell wall binding) so với chì phức hợp trong không bào (Vacuolar compartmentalization via phytochelatins).

Hướng nghiên cứu tiếp theo

• Khảo sát mô hình dòng chảy liên tục (Continuous Flow Wetland System) kết hợp hệ vi sinh vật nội sinh (Endophytic bacteria) tăng cường chuyển hóa kim loại.
• Nghiên cứu công nghệ xử lý sinh khối thực vật sau thu hoạch: nhiệt phân yếm khí tạo Biochar giữ chì hoặc trích ly thu hồi kim loại tái sử dụng.
• Đánh giá khả năng xử lý đồng thời hỗn hợp đa kim loại nặng ($Pb, Cd, Cr, Cu, As$).

---

Đối tượng hưởng lợi

• Sinh viên & Học viên chuyên ngành Môi trường: Cung cấp tài liệu tham khảo chuẩn mực về quy trình bố trí thí nghiệm CRD, phương pháp phá mẫu acid theo chuẩn SNI và kỹ thuật định lượng kim loại bằng phổ hấp thụ nguyên tử AAS.
• Kỹ sư vận hành công trình xử lý nước thải: Có được thông số thiết kế thực nghiệm (nồng độ tải tối ưu $\le 10\text{ ppm}$, thời gian lưu nước 15 ngày, tải trọng sinh khối $15\text{ g/L}$) để ứng dụng vào các bãi lọc ngập nước nhân tạo.
• Nhà quản lý môi trường & Đô thị: Sở hữu giải pháp công nghệ xanh, chi phí thấp để làm sạch và cải tạo cảnh quan hệ thống sông hồ tự nhiên bị ô nhiễm.
• Cộng đồng dân cư vùng ô nhiễm: Được tiếp cận nguồn nước mặt an toàn hơn, giảm thiểu nguy cơ phơi nhiễm bệnh lý nguy hiểm do kim loại nặng gây ra.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Điều kiện kỹ thuật cần thiết để triển khai hệ sinh thái Hydrilla verticillata xử lý nước là gì?

Cần duy trì độ trong của nước để ánh sáng xuyên qua tối thiểu 1% cường độ mặt trời (vì Rong đuôi chồn có khả năng quang hợp ở mức ánh sáng rất thấp), pH nước duy trì từ 6.0 – 8.0, nhiệt độ nước thích hợp từ $20^\circ\text{C} - 30^\circ\text{C}$ và nồng độ chì đầu vào không vượt quá ngưỡng gây độc cấp tính ($< 15\text{ ppm}$).

2. Làm thế nào để giải quyết rủi ro chì bị giải phóng ngược khi rong bị thối rữa?

Cần thiết lập quy trình vận hành và bảo trì (O&M) nghiêm ngặt: định kỳ kiểm tra chỉ thị màu sắc của lá. Ngay khi xuất hiện dấu hiệu chuyển vàng hoặc mất màu từng phần (thường ở ngày thứ 10 - 15 đối với tải lượng cao), cần tiến hành thu hoạch vớt sinh khối già cỗi và bổ sung sinh khối mới khỏe mạnh.

3. Có thể kết hợp Hydrilla verticillata với các công nghệ xử lý nước hiện hữu không?

Hoàn toàn có thể. Cây thủy sinh chìm hoạt động hiệu quả nhất ở vai trò công đoạn xử lý bậc ba (Tertiary polishing step) đặt sau các bể lắng hóa lý hoặc bể sinh học hiếu khí/kỵ khí để loại bỏ nồng độ kim loại vết còn sót lại trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.

4. Sinh khối thực vật sau khi tích lũy chì sẽ được xử lý như thế nào để tránh ô nhiễm thứ cấp?

Sinh khối rong sau thu hoạch được phơi sấy khô, sau đó chuyển giao cho đơn vị có chức năng xử lý chất thải nguy hại để thiêu đốt trong lò đốt chuyên dụng kiểm soát khí thải, hoặc nung yếm khí thành than sinh học (Biochar) cố định kim loại, ngăn chặn sự phát tán ra chuỗi thức ăn.

5. Chi phí đầu tư và thời gian hoàn vốn của giải pháp sinh học này so với phương pháp hóa lý?

Chi phí xây dựng hồ sinh học trồng rong thấp hơn từ 60% đến 80% so với trạm xử lý hóa lý cùng công suất. Chi phí vận hành gần như bằng không (chỉ gồm công thu hoạch định kỳ), giúp các cơ sở sản xuất tiết kiệm hàng trăm triệu đồng chi phí hóa chất mỗi năm và hoàn vốn đầu tư trong vòng chưa đầy 1 năm.

---

Kết luận

Đồ án khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Thị Thao đã chứng minh một cách thuyết phục và khoa học về năng lực vượt trội của loài thực vật thủy sinh chìm Hydrilla verticillata trong việc xử lý ô nhiễm Chì(II) nitrat ($Pb(NO_3)_2$) bằng công nghệ Phytoremediation. Với hiệu suất loại bỏ chì trung bình đạt 92.8% (đạt tuyệt đối 100% ở 5 ppm và 99.4% ở 10 ppm), loài thực vật này khẳng định vị thế là một tác nhân sinh học đầy tiềm năng cho các dự án phục hồi môi trường nước bền vững. Các đóng góp về mặt dữ liệu thực nghiệm chuẩn hóa (AAS, ANOVA, Duncan test) và phương trình hồi quy dự báo động học tích lũy kim loại là tài liệu tham khảo giá trị cho các nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý môi trường xanh trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

THAI NGUYEN UNIVERSITY UNIVERSITY OF AGRICULTURE AND FORESTRY NGUYEN THI THAO TOPIC TITLE: HYDRILLA VERTICILLATA, A SUBMERGED AQUATIC PLANT, AS PHYTOREMEDIATION AGENT OF LEAD (II)-NITRATE (PB(NO3)2) BACHELOR THESIS Study Mode : Full-time Major : Environmental Science and Management Faculty : International Training and Development Center Batch : 2011-2015 Thai Nguyen, 2015 DOCUMENTATION PAGE WITH ABSTRACT Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry Degree Program : Bachelor of Environmental Science and Management Student name : Nguyen Thi Thao Student ID : DTN 1153110148 Thesis Title : HYDRILLA VERTICILLATA, A SUBMERGED AQUATIC PLANT, AS PHYTOREMEDIATION AGENT OF LEAD (II)- NITRATE (PB(NO3)2) Supervisor (s): Dr. Ho Ngoc Son Abstract: The experiment of this study were started from March 2015 and finished in June 2015 at Integrated Research Laboratory of Sriwijaya University Palembang in Indonesia, with 4 applied treatments (B1: Pb(NO3)2 0 ppm(control), B2: Pb(NO3)2 5 ppm, B3: Pb(NO3)2 10 ppm and B4: Pb(NO3)2 15 ppm) and 3 replications for each treatment through 5 times of observing in 20 days. Given results were totally evidenced strong capacity of hydrilla verticillata in absorbing and accumulating heavy metals, especially lead (Pb) which is known as a dangerous toxicity for living organisms. This ability of hydrilla verticillata pulled it up to become an effective instrument for phytoremediation technique in solving environmental issues.

In the research phytoremediation was presented by the use of a submerged aquatic plant, hydrilla verticillata as a tool of removing Lead (II)-nitrate (Pb(NO3)2) from water. The revealed results after experiment of 4 treatments, 3 replications in 5 times of observing shown that hydrilla verticillata is an useful plant for treating Pb contaminant in water by taking up and storing the metal in its body. After applying Pb(NO3)2 with 4 different treatments, Pb was directly affected hydrilla verticillata morphology based on higher level of contaminant with the changes in 5 morphological states in order of normal; leaves became yellow; leaves became faintly yellow; partial decolourization, complete decolourization and plant died through 20 days of experiment. Hydrilla verticillata also demonstrated a large percentage of average Pb absorbed ability is 92.8 % and high ratio of Pb content concentrating in the plant compared to Pb i content in water is 1.

The study also gave predictions of Hydrilla verticillata potential in improving water quality, with Pb concentration in water was forecasted to be removed all from water in treatment B1, B2 and B3. Hence, this ability of Hydrilla verticillata would be widely known and used for water assessing, monitoring and cleaning operations in the future. Keywords: Phytoremediation, Hydrilla verticillata, Lead (II)-nitrate (Pb(NO3)2), absorbed capacity, water heavy metal pollution. Number of Pages: 51 Date of Submission: 30/09/2015 Supervisor (Sign) ii ACKNOWLEDGEMENT First and foremost I offer my sincerest gratitude to my supervisor, Dr.

Arinafril of Sriwijaya University, Indralaya, Indonesia, who has supported and instructed me throughout my research time and also my thesis completion with all of his patience, devotions, enthusiasms and empathy. If I have not had his helps I would have never finished this study. Also, I would like to show my great appreciation to Dr. Ho Ngoc Son, for supervising, guiding, counseling and advising me in writing and completing the study.

Besides my two supervisors, I want to send my sincere thanks to the Integrated Research Laboratory of Sriwijaya University Palembang and the Research laboratory in the Department of Chemistry, Faculty of Science, Sriwijaya University Indralaya in Indonesia with their approvals, supports and helps in using place and equipment in the research time this study is completed successfully. From the bottom of my heart, I am grateful to Fadila Mutmainnah, S.Si, for her guidance, support and encouragement during the time of accomplishing this research in Indonesia. My special thanks go to Ha, also, Chi, Linh, Marisa, Eka and all my classmates, friends who helped me in my 3 months of internship time. Finally, I would like to express my heartfelt gratitude to my parents and teachers for having, nurturing and teaching me from the very first steps of my life until now, and their dedications will be my indications for future life.

Thai Nguyen, 30th September 2015 Student Nguyen Thi Thao iii TABLE OF CONTENTS List of figures. 1 List of tables. Research questions and hypotheses. The importance of water.

Heavy metal-polluted water. Source of heavy metal contaminants in water. Consequences of heavy metal contaminants in water. Lead Compound- Lead (II) Nitrate.

Sampling site and time. Materials and equipment. Laboratory method of analyzing Pb content in Hydrilla verticillata. Laboratory method of analyzing Pb content in water.

Data analysis methods. Lead (Pb) Reduction rate. Time Series analysis: Linear regression. Bio-Accumulation Factor.

Pb concentration in Hydrilla verticillata. Pb concentration in water. Result of Data analysis .2 Time series analysis: Linear regression. Lead (Pb) reduction rate.

Bio-Accumulation Factor. Hydrilla verticillata morphological changes. DISCUSSION AND CONCLUSION. 45 List of figures Figure 3.1: Jakabaring lake in Palembang, Indonesia.2: Integrated Research Laboratory of Sriwijaya University, Palembang, Indonesia which is located in 2’9910.1: Pb concentration in Hydrilla verticillata .2: Pb concentration in water.3: Forecasting of Pb concentration in water in treatment B3 .4: Forecasting of Pb concentration in water in treatment B4 .5: Forecasting of Pb concentration in Hydrilla verticillata in treatment B1 .6: Forecasting of Pb concentration in Hydrilla verticillata in treatment B2 .7: Forecasting of Pb concentration in Hydrilla verticillata in treatment B3 .8: Forecasting of Pb concentration in Hydrilla verticillata in treatment B4 .36 1 List of tables Table 3.1: Pb concentration in Hydrilla verticillata (ppm) .2: Pb concentration in water (ppm).

3: Significantly different effects of treatments on water’s Pb concentration in the 5th day. 4: Significantly different effects of treatments on water’s Pb concentration in the 10th day. 5: Significantly different effects of treatments on water’s Pb concentration in the 15th day. 6: Significantly different effects of treatments on water’s Pb concentration in the 20th day.

7: Significantly different effects of treatments on Pb concentration in Hydrilla verticillata in the 0th day. 8: Significantly different effects of treatments on Pb concentration in Hydrilla verticillata in the 5th day. 9: Significantly different effects of treatments on Pb concentration in Hydrilla verticillata in the 10th day. 10: Significantly different effects of treatments on Pb concentration in Hydrilla verticillata in the 15th day.

11: Significantly different effects of treatments on Pb concentration in Hydrilla verticillata in the 20th day. 12: Lead (Pb) reduction rate. 13: Bio-Accmulation Factor (BAF) ratio of Lead (Pb) from water to Hydrilla verticillata. 14: Hydrilla verticillata’s morphological changes observed in different treatments through time.

Research rationale Playing vital role as a source of life, water have been being an indispensable resource to humankind and also other organisms. However, water are now getting in a strong alarmed level of pollution, which can directly impact to the whole planet, Balkis (2012) stated “Water pollution has been suggested that it is the leading worldwide cause of deaths and diseases, and that it accounts for the deaths of more than 14,000 people daily. In addition to the acute problems of water pollution in developing countries, industrialized countries continue to struggle with pollution problems as well”. Especially, current time, water is seriously polluted by heavy metals in the nearby industrial or populated urban areas, these heavy metals can widely distribute in water and directly or indirectly affect human and living aquatic organisms due to human activities ( Mohiuddin, et al.

Besides, when dissolve in water, Lead (Pb) from Lead (II) nitrate (Pb(NO3)2, one of the harmful chemical elements, can be huge influences for human health such as behavioral problems, high blood pressure, kidney damage, memory and learning difficulties, reduced IQ, … (Ernhart, 2006; Spivey, 2007). In term of aquatic systems, lead (Pb) has last and long effects on plants and animals by spreading and existing for long time of about 100 to 1,000 years in water (UNEP, 2010). There are many projects and researches had done in treating metal water pollution, but almost all of those projects required high techniques and also high cost for the steps and treatment processes. Furthermore, with the variety in kind of metal 4 contaminants, water pollution could not be treated in some sensitive areas and by former ways (Hogan, 2014).

Phytoremediation, a green technique of treating heavy metal contaminants in water, uses plants to remove pollutants from the environment. In order to remove pollutants from water, plants are used to accumulate the heavy metals in contaminated water, this way of dealing with water pollution shows itself as a friendly and cost- effective method for resolving environmental issues (Salt, et al. With the ability of absorbing variety kind of metals, and also the real effectiveness for socio- economics and ecosystems, phytoremediation has been becoming a new favor to use in removing environmental pollutants (Paz-alberto & Sigua, 2012). There are many absorbents have been used for removing Lead from water; water hyacinth (Okunowo & Ogunkanm, 2010), Orange Barks (Azouaou, 2013) or dried Lemna perpusilla Torr (Tang, et al.

However, unlike those absorbents, with the very good advantage of living under water, hydrilla verticillata- a submerged aquatic has its whole body inside water and can grow up to reach the surface which would has higher potential for environmental science in applying of phytoremediation as Denny & Wilkins (1987) detected that in the purposes of removing contaminants from water “whole plant plays important roles the submergence and simplicity of shoot structure aquatic plants tend to have better potential in heavy metal uptake than other different structure plants”. Hence, to effectively solve the problems of heavy metal pollutants in water, this study with the topic is “Hydrilla verticillata, a submerged aquatic plant, as phytoremediation agent of Lead (II)-Nitrate (Pb(NO3)2)” was carefully conducted and completed. To understand how the submerged aquatic plant - Hydrilla verticillata works as a tool of phytoremediation and how it got effect from Lead (II)-nitrate (Pb(NO3)2) polluted water. To assess the ability of Hydrilla verticillata in removing Lead (Pb) from water.

To examine the effectiveness and amount in absorbing and accumulating Lead (Pb) by Hydrilla verticillata. Research questions and hypotheses This research is able to answer and explain these questions and hypothesis as follow: Research questions: 1. What is Phytoremediation? How could Lead (II)-nitrate (Pb(NO3)2)-polluted water effect Hydrilla verticillata and be treated by Phytoremediation with Hydrilla verticillata? 2. How is the absorbed capacity of Lead (Pb) of Hydrilla verticillata? 3.

Whether Lead in water could completely be absorbed and accumulated by Hydrilla verticillata? Hypotheses: - Lead (II)-nitrate (Pb(NO3)2) can pollute water and affect Hydrilla verticillata growth. - By using Phytoremediation with Hydrilla verticillata, Lead (Pb) can be removed from water. - Hydrilla verticillata can up take Lead (Pb) and accumulate in side its body. Limitations Hydrilla verticillata from the sampling site which had Pb content inside may effect on the experiment results.

Besides, throughout the transported and selected, acclimated processes, the plants health may be effected which can reduce its absorbed and accumulated ability. Definitions Phytoremediation: The application of using plants to remove pollutants from environment (Peuke and Rennenberg, 2005). Lead (II)-nitrate (Pb(NO3)2: the water which is polluted by Lead (II)- nitrate (Pb(NO3)2)- a danger poison, strong oxidizer. Contact with other material may cause fire, may be fatal if swallowed or inhaled, causes irritation to skin, eyes and Respiratory tract, neurotoxin, central nervous system, kidneys, blood and reproductive system (MSDS, 2006).

Hydrilla verticillata: Submersed, usually rooted, aquatic perennial herb with slender ascending stems to 9 m (30 ft) long, heavily branched. Fleshy axillary buds (turions) often formed at leaf axils, to 5 cm (2 in) long, with 3 sepals and 3 petals, each about 4 mm (0.3) long, whitish or translucent, floating at water surface, thrive well in waste water (Langeland, et al.