Nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng trong đất rau Đông Nam Bộ và xử lý bằng thực vật

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tổng quan về ô nhiễm đất và ô nhiễm kim loại nặng trong đất

1.1.1. Khái niệm về ô nhiễm đất

1.1.2. Kim loại nặng và ô nhiễm kim loại nặng trong đất

1.1.3. Các dạng tồn tại của As, Cd, Pb, Hg trong đất và nước

1.1.4. Các nguồn gây ô nhiễm KLN trong đất và nước

1.1.4.1. Nguồn gây ô nhiễm KLN trong đất

1.1.4.2. Nguồn gây ô nhiễm KLN trong nước

1.1.5. Tình hình ô nhiễm KLN trong đất trên thế giới và ở Việt Nam

1.1.5.1. Tình hình ô nhiễm KLN trong đất trên thế giới

1.1.5.2. Tình hình ô nhiễm KLN trong đất và nước ở Việt Nam

1.1.6. Các phương pháp xử lý đất ô nhiễm KLN

1.1.6.1. Các phương pháp truyền thống

1.1.6.2. Các phương pháp sinh học

1.1.6.2.1. Xử lý ô nhiễm bằng thực vật (phytoremediation)

1.1.6.2.2. Tiêu chuẩn loài thực vật được sử dụng để xử lý KLN trong đất

1.1.6.2.3. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ KLN của thực vật

1.1.6.2.4. Các phương pháp xử lý sinh khối thực vật sau khi tích lũy chất ô nhiễm

1.1.7. Tình hình nghiên cứu xử lý đất ô nhiễm KLN bằng phương pháp sinh học ở Việt Nam

1.1.7.1. Tình hình sử dụng thực vật

1.1.7.2. Một số loài thực vật có khả năng tích tụ KLN cao phân bố tại vùng Đông Nam Bộ

1.1.7.3. Phương pháp kết hợp thực vật với vi sinh vật

1.1.7.3.1. Cơ chế tác động của vi sinh vật đến sự tích lũy KLN của thực vật

1.1.8. Tóm tắt phần tổng quan

2. CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tượng nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu

2.2. Phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Phương pháp thu thập và xử lý dữ liệu

2.2.2. Phương pháp lấy mẫu vật

2.2.3. Phương pháp tuyển chọn thực vật và vi sinh vật

2.2.4. Xác định khả năng chống chịu của nấm cộng sinh vùng rễ (Mycorrhiza) với KLN trong đất

2.2.5. Phương pháp bố trí thí nghiệm trong chậu

2.2.6. Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng. Đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong đất, bùn, nước và thực vật

2.2.7. Xây dựng mô hình ứng dụng biện pháp sinh học để xử lý ô nhiễm KLN trong đất

2.2.8. Phương pháp phân tích

2.2.9. Phương pháp xử lý số liệu

3. CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1. Thực trạng sản xuất rau ở vùng ĐNB

3.1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng một số rau chính ở ĐNB

3.1.2. Cơ cấu chủng loại rau. Kỹ thuật thâm canh rau

3.2. Thực trạng ô nhiễm KLN trong đất, nước và rau ở vùng chuyên canh rau ĐNB

3.2.1. Thực trạng ô nhiễm KLN trong đất ở vùng chuyên canh rau ĐNB

3.2.2. Thực trạng ô nhiễm KLN trong bùn ở vùng chuyên canh rau ĐNB

3.2.3. Thực trạng ô nhiễm KLN trong nước tưới ở vùng chuyên canh rau ĐNB

3.2.4. Thực trạng ô nhiễm KLN trong một số loại rau vùng chuyên canh rau ĐNB

3.3. Kết quả tuyển chọn một số loài thực vật và vi sinh vật có khả năng tích lũy As, Cd, Pb, Hg trong đất, vùng chuyên canh rau ở ĐNB

3.3.1. Kết quả tuyển chọn một số loài thực vật

3.3.2. Khả năng chống chịu ô nhiễm KLN trong đất của nâm Mycorhiza cộng sinh với thực vật

3.3.3. Phân lập VSV và xác định khả năng tích lũy, chuyển hóa As, Cd, Pb, Hg

3.3.4. Tuyển chọn các chủng VSV có khả năng tích lũy, chuyển hóa Pb, Cd, As, Hg cao ở vùng nghiên cứu

3.3.5. Khả năng chịu đựng ô nhiễm và hấp thụ KLN của thực vật

3.3.6. Khả năng xử lý ô nhiễm KLN của thực vật

3.3.6.1. Khả năng xử lý ô nhiễm KLN của cây đậu bắp

3.3.6.2. Khả năng xử lý ô nhiễm KLN của cây đậu rồng

3.3.6.3. Khả năng xử lý ô nhiễm KLN của cây Rau ngót

3.3.6.4. Khả năng xử lý ô nhiễm KLN của cây dọc mùng

3.3.7. Khả năng dùng thực vật để xử lý ô nhiễm KLN trong bùn

3.3.7.1. Khả năng sinh trưởng của cây Kèo nèo trong mùn ô nhiễm KLN

3.3.7.2. Sự thay đổi KLN trong bùn bị ô nhiễm KLN sau trồng kèo nèo

3.3.8. Khả năng xử lý ô nhiễm KLN của thực vật và VSV ở điều kiện đồng ruộng

3.3.8.1. Kết quả thí nghiệm trên cây đậu bắp

3.3.8.2. Kết quả thí nghiệm trên cây dọc mùng

3.3.8.3. Đánh giá khả năng xử lý bùn bị ô nhiễm KLN của thực vật và VSV

3.3.9. Khả năng giảm thiểu KLN trong đất bằng giải pháp dùng thực vật để xử lý ô nhiễm KLN

3.3.9.1. Hàm lượng KLN trong đất dưới ảnh hưởng của biện pháp sinh học

3.3.9.2. Dự đoán thời gian khả năng phục hồi đất sau khi áp dụng các cây trồng đa mục đích hấp thụ KLN

3.3.10. Kết quả xây dựng và thử nghiệm mô hình ứng dụng thực vật để xử lý ô nhiễm KLN trong đất

3.3.10.1. Mô hình ứng dụng biện pháp sinh học xử lý ô nhiễm KLN trong đất

3.3.10.2. Mô hình ứng dụng biện pháp sinh học xử lý ô nhiễm KLN trong bùn

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về ô nhiễm kim loại nặng trong đất rau Đông Nam Bộ

Ô nhiễm kim loại nặng trong đất rau Đông Nam Bộ đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường. Ô nhiễm kim loại nặng chủ yếu xuất phát từ hoạt động nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt. Các kim loại như As, Cd, Pb, Hg thường được tìm thấy trong đất và nước tưới, gây ra những tác động tiêu cực đến cây trồng và chất lượng rau. Theo nghiên cứu, nồng độ kim loại nặng trong đất rau ở Đông Nam Bộ vượt quá mức cho phép, đe dọa đến an toàn thực phẩm. Việc xác định nguồn gốc ô nhiễm và mức độ ô nhiễm là rất cần thiết để có biện pháp xử lý kịp thời.

1.1. Nguồn gốc ô nhiễm kim loại nặng

Nguồn gốc ô nhiễm kim loại nặng trong đất rau Đông Nam Bộ chủ yếu đến từ nước thải công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt. Các khu công nghiệp xả thải trực tiếp ra môi trường mà không qua xử lý, dẫn đến ô nhiễm nghiêm trọng. Nước tưới từ các nguồn ô nhiễm cũng là nguyên nhân chính làm gia tăng nồng độ kim loại nặng trong đất. Các nghiên cứu cho thấy, nồng độ As, Cd, Pb, Hg trong đất rau ở Đông Nam Bộ cao hơn nhiều so với tiêu chuẩn cho phép, gây ra mối lo ngại lớn cho sức khỏe cộng đồng.

1.2. Tác động của ô nhiễm kim loại nặng

Ô nhiễm kim loại nặng có tác động nghiêm trọng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Các kim loại nặng như As, Cd, Pb, Hg có thể tích lũy trong cơ thể qua chuỗi thực phẩm, gây ra các bệnh lý nghiêm trọng như ung thư, suy thận và các vấn đề về thần kinh. Ngoài ra, ô nhiễm đất cũng ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng rau, làm giảm giá trị kinh tế cho người nông dân. Việc xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất rau là cần thiết để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.

II. Phương pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng bằng thực vật

Xử lý ô nhiễm kim loại nặng bằng thực vật (phytoremediation) là một phương pháp hiệu quả và bền vững. Phương pháp này sử dụng các loài thực vật có khả năng hấp thụ và tích lũy kim loại nặng từ đất. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng một số loài thực vật như đậu bắp, dọc mùng và kèo nèo có khả năng hấp thụ kim loại nặng cao, giúp cải thiện chất lượng đất. Việc áp dụng phương pháp này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra sản phẩm rau an toàn cho người tiêu dùng.

2.1. Tiêu chuẩn lựa chọn thực vật

Tiêu chuẩn lựa chọn thực vật để xử lý ô nhiễm kim loại nặng bao gồm khả năng hấp thụ cao, tốc độ sinh trưởng nhanh và khả năng chịu đựng điều kiện môi trường khắc nghiệt. Các loài thực vật được chọn cần có khả năng tích lũy kim loại nặng mà không ảnh hưởng đến sự phát triển của cây. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng cây đậu bắp và dọc mùng là những ứng viên tiềm năng cho việc xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất rau Đông Nam Bộ.

2.2. Mô hình ứng dụng thực vật

Mô hình ứng dụng thực vật trong xử lý ô nhiễm kim loại nặng bao gồm việc trồng các loài thực vật đã được tuyển chọn trên các vùng đất ô nhiễm. Sau một thời gian, các loài thực vật này sẽ hấp thụ kim loại nặng, giúp cải thiện chất lượng đất. Kết quả nghiên cứu cho thấy, sau khi áp dụng mô hình này, nồng độ kim loại nặng trong đất giảm đáng kể, góp phần phục hồi môi trường và nâng cao chất lượng rau trồng.

III. Đánh giá hiệu quả và ứng dụng thực tiễn

Đánh giá hiệu quả của phương pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng bằng thực vật cho thấy đây là một giải pháp khả thi và bền vững. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng phương pháp này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn nâng cao năng suất và chất lượng rau. Các mô hình ứng dụng thực vật đã được thử nghiệm thành công tại nhiều địa phương, mang lại lợi ích kinh tế cho người nông dân và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Việc phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong xử lý ô nhiễm kim loại nặng là cần thiết để đảm bảo an toàn thực phẩm và phát triển bền vững.

3.1. Lợi ích kinh tế

Việc áp dụng phương pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng bằng thực vật không chỉ giúp cải thiện chất lượng đất mà còn mang lại lợi ích kinh tế cho người nông dân. Sản phẩm rau an toàn sẽ có giá trị cao hơn trên thị trường, giúp tăng thu nhập cho người trồng rau. Nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm có thể giảm chi phí sản xuất và tăng lợi nhuận cho nông dân.

3.2. Bảo vệ sức khỏe cộng đồng

Bảo vệ sức khỏe cộng đồng là một trong những mục tiêu quan trọng của việc xử lý ô nhiễm kim loại nặng. Việc giảm thiểu ô nhiễm trong đất và nước sẽ giúp cải thiện chất lượng rau, đảm bảo an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc áp dụng các biện pháp sinh học trong xử lý ô nhiễm kim loại nặng có thể giảm thiểu nguy cơ mắc bệnh cho người tiêu dùng và người trồng rau.

Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng trong đất vùng rau Đông Nam Bộ và phương pháp xử lý bằng thực vật