Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng trong đất và thí nghiệm xử lý bằng thực vật

• Tác giả: Nguyễn Minh Hưng
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Xuân Hải
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Môi trường đất và nước
• Đề tài: Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất vùng chuyên canh rau Đông Nam Bộ và thí nghiệm mô hình xử lý ô nhiễm bằng thực vật
• Loại tài liệu: Luận án Tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: 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
• 1.1.8. Phương pháp kết hợp thực vật với vi sinh vật
• 1.1.8.1. Cơ chế tác động của vi sinh vật đến sự tích lũy KLN của thực vật
• 1.1.9. Tóm tắt phần tổng quan
• 2. CHƯƠNG 2: 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
• 2.2.7. Đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong đất, bùn, nước và thực vật
• 2.2.8. Xây dựng mô hình ứng dụng biện pháp sinh học để xử lý ô nhiễm KLN trong đất
• 2.2.9. Phương pháp phân tích
• 2.2.10. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: 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 nấm Mycorrhiza cộng sinh với thực vật
• 3.3.3. Phân lập vi sinh vật và xác định khả năng tích lũy, chuyển hóa As, Cd, Pb, Hg
• 3.3.4. Tuyển chọn các chủng vi sinh vật 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
• 3.3.8. Khả năng sinh trưởng của cây kèo nèo trong mùn ô nhiễm KLN
• 3.3.9. Sự thay đổi KLN trong bùn bị ô nhiễm KLN sau trồng kèo nèo
• 3.3.10. Khả năng xử lý ô nhiễm KLN của thực vật và vi sinh vật ở điều kiện đồng ruộng
• 3.3.10.1. Kết quả thí nghiệm trên cây đậu bắp
• 3.3.10.2. Kết quả thí nghiệm trên cây dọc mùng
• 3.3.11. Đánh giá khả năng xử lý bùn bị ô nhiễm KLN của thực vật và vi sinh vật
• 3.3.12. Khả năng giảm thiểu KLN trong đất bằng giải pháp dùng thực vật để xử lý ô nhiễm KLN
• 3.3.12.1. Hàm lượng KLN trong đất dưới ảnh hưởng của biện pháp sinh học
• 3.3.12.2. Dự đoán thời gian khả năng phục hồi đất sau khi áp dụng các cây trồng đa mục đích hấp thụ KLN
• 3.3.13. Kết quả xây dựng và thử nghiệm mô hình ứng dụng thực vật để xử lý ô nhiễm KLN trong đất
• 3.3.13.1. Mô hình ứng dụng biện pháp sinh học xử lý ô nhiễm KLN trong đất
• 3.3.13.2. 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 Đông Nam Bộ

Ô nhiễm kim loại nặng trong đất là một vấn đề nghiêm trọng tại vùng Đông Nam Bộ, nơi có nhiều hoạt động nông nghiệp và công nghiệp. Các kim loại nặng như As, Cd, Pb, và Hg thường xuất hiện trong đất do các nguồn thải từ công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt. Việc nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm này là cần thiết để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.

1.1. Khái niệm về ô nhiễm kim loại nặng trong đất

Ô nhiễm kim loại nặng trong đất được định nghĩa là sự hiện diện của các kim loại nặng với nồng độ vượt quá mức cho phép, gây hại cho sức khỏe con người và hệ sinh thái. Các kim loại nặng như As, Cd, Pb, và Hg có thể tích tụ trong đất và ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng.

1.2. Nguồn gốc ô nhiễm kim loại nặng trong đất

Các nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng trong đất bao gồm nước thải từ các khu công nghiệp, sử dụng phân bón hóa học, và các hoạt động nông nghiệp không bền vững. Những nguồn này không chỉ làm ô nhiễm đất mà còn ảnh hưởng đến nguồn nước và sức khỏe con người.

II. Thách thức trong việc xử lý ô nhiễm kim loại nặng tại Đông Nam Bộ

Việc xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất tại Đông Nam Bộ gặp nhiều thách thức. Các phương pháp truyền thống thường tốn kém và không hiệu quả trong việc xử lý ô nhiễm trên diện rộng. Do đó, cần tìm kiếm các giải pháp mới, hiệu quả hơn.

2.1. Các phương pháp xử lý truyền thống

Các phương pháp xử lý truyền thống như rửa đất và cố định tại chỗ thường có chi phí cao và không phù hợp với quy mô lớn. Những phương pháp này cũng có thể gây ra tác động tiêu cực đến môi trường.

2.2. Hạn chế của các phương pháp hiện tại

Hạn chế lớn nhất của các phương pháp hiện tại là khả năng xử lý không hiệu quả và chi phí cao. Điều này dẫn đến việc nhiều khu vực vẫn tiếp tục bị ô nhiễm mà không có giải pháp khả thi.

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

Phương pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng bằng thực vật (phytoremediation) đang được nghiên cứu và áp dụng tại Đông Nam Bộ. Phương pháp này không chỉ hiệu quả mà còn thân thiện với môi trường.

3.1. Khái niệm về phytoremediation

Phytoremediation là phương pháp sử dụng thực vật để hấp thụ, chuyển hóa hoặc ổn định các chất ô nhiễm trong đất. Phương pháp này có thể giúp cải thiện chất lượng đất và giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng.

3.2. Lợi ích của việc sử dụng thực vật trong xử lý ô nhiễm

Sử dụng thực vật trong xử lý ô nhiễm mang lại nhiều lợi ích như chi phí thấp, khả năng phục hồi môi trường tự nhiên và cải thiện chất lượng đất. Ngoài ra, thực vật còn có thể cung cấp sản phẩm nông nghiệp an toàn cho người tiêu dùng.

IV. Kết quả nghiên cứu về khả năng xử lý ô nhiễm của một số loài thực vật

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng một số loài thực vật có khả năng tích lũy kim loại nặng cao, như đậu bắp và dọc mùng. Những loài này có thể được sử dụng để xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất tại Đông Nam Bộ.

4.1. Đậu bắp và khả năng xử lý ô nhiễm

Đậu bắp đã được chứng minh có khả năng hấp thụ kim loại nặng như Pb và Cd. Việc trồng đậu bắp trên đất ô nhiễm có thể giúp giảm thiểu nồng độ kim loại nặng trong đất.

4.2. Dọc mùng và ứng dụng trong xử lý ô nhiễm

Dọc mùng cũng là một loài thực vật có khả năng tích lũy kim loại nặng. Nghiên cứu cho thấy dọc mùng có thể hấp thụ As và Hg, góp phần cải thiện chất lượng đất.

V. Kết luận và triển vọng trong nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng

Nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng trong đất và xử lý bằng thực vật tại Đông Nam Bộ là một lĩnh vực quan trọng. Các kết quả nghiên cứu không chỉ giúp cải thiện chất lượng đất mà còn bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

5.1. Tương lai của nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng

Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giải pháp mới trong việc xử lý ô nhiễm kim loại nặng. Việc áp dụng công nghệ sinh học và thực vật có thể mở ra hướng đi mới cho việc cải tạo môi trường.

5.2. Khuyến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng bằng thực vật. Đồng thời, cần có sự hợp tác giữa các nhà khoa học, chính phủ và cộng đồng để đạt được hiệu quả cao nhất.