ĐẶT VẤN ĐỀ Môi trƣờng là nhân tố có ảnh hƣởng quyết định đến sự tồn tại và phát triển của mỗi con ngƣời, mỗi quốc gia trên thế giới. Bảo vệ môi trƣờng và phát triển bền vững là những vấn đề có tính sống còn của mỗi quốc gia trên toàn cầu. Sự phát triển của nền công nghiệp, tình hình ô nhiễm môi trƣờng cũng gia tăng đến mức báo động. Ô nhiễm môi trƣờng sống, ảnh hƣởng đến sự phát triển toàn diện của đất nƣớc, sức khỏe, đời sống của nhân dân cũng nhƣ mỹ quan của khu vực.
Ô nhiễm môi trƣờng nói chung, ô nhiễm môi trƣờng nƣớc nói riêng ngày càng trở thành mối bận tâm đáng lo ngại. Môi trƣờng nƣớc bị ô nhiễm chủ yếu do KLN, chất hữu cơ… Đã có nhiều nghiên cứu xử lý KLN, CHC. Các phƣơng pháp này đều có những ƣu nhƣợc điểm khác nhau. Sử dụng các vật liệu tự nhiên để xử lí ô nhiễm môi trƣờng nƣớc đang rất đƣợc quan tâm trên thế giới.
Sử dụng than hoạt tính để xử lý một số chất ô nhiễm môi trƣờng, đặc biệt là sử dụng loài cây xâm hại lại càng đƣợc quan tâm. Dƣớng (Broussonetia papyrifera L.) là một trong các loài ngoại lai xâm hại ở nhiều quốc gia trên Thế giới trong đó có Việt Nam. Dƣớng mọc tràn lan, khó kiểm soát và khó tiêu diệt. Làm thay đổi thảm thực vật, gây tác hại đến hệ động thực vật ở những vùng nó xâm lấn.
Để đóng góp vào hƣớng nghiên cứu tiềm năng này, tôi chọn và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp than hoạt tính từ cây Dướng (Broussonetia papyrifera L.) để xử lí một số chất ô nhiễm trong môi trường nước” sẽ giúp tìm hiểu rõ hơn về các đặc tính của cây Dƣớng cũng nhƣ của than hoạt tính, từ đó đƣa ra phƣơng pháp tổng hợp than hoạt tính từ cây Dƣớng, hiệu quả xử lý một số chất ô nhiễm môi trƣờng nƣớc. 1 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về cây Dƣớng 1. Tên khoa học [18][23] Giới Plantae Bộ Rosales Họ Moraceae Chi Broussonetia Loài B.
Papyrifera Broussonetia papyrifera Danh pháp hai phần (L., 1799 Danh pháp đồng nghĩa Morus papyrifera L. Tên gọi khác Ró, cốc, cấu, dâu giấy… 1. Phân loại các loại Dướng ở Việt Nam Tùy theo đặc điểm vùng sinh trƣởng, phát triển của Dƣớng, hình dạng kích thƣớc, nƣớc ta Dƣớng đƣợc chia thành 2 loại: Dƣớng lớn (thân gỗ): Là loại cây gỗ vừa, còn có tên gọi khác chử đào thụ. Cao có thể tới 15 - 20m, vỏ thân nhẵn, màu tro.
Thân lá đều có nhũ dịch, cành non có ít lông nhỏ. Dƣớng nhỏ (Dƣớng leo): Dƣớng nhỏ cao khoảng 2 – 4 m, còn gọi là Dƣớng leo (Broussonetia Kazinoki Sieb. et Zucc) cũng thuộc họ Dâu tằm. Đặc điểm sinh học [18][22] Cây Dƣớng còn có tên gọi khác: ró, cốc, dâu giấy… Là loài cây gỗ trong họ Dâu tằm, thân gỗ nhỏ vừa, sống lâu năm, lá sớm rụng, cao 15 - 20 m với chi Dƣớng lớn và từ 2 – 4 m với chi thân leo.
Vỏ thân nhẵn, màu nâu tro. Thân và lá đều có nhũ dịch, cành non có ít lông nhỏ. Lá mọc so le nhau, có dạng hình tim hay hình trứng từ không xẻ thùy tới xẻ thùy sâu. Bề mặt lá thô nhám phía trên, phủ lông tơ màu trắng xám xù phía 2 dƣới và các mép lá có khía răng cƣa; cuống lá dài 2 - 8 cm; phiến lá xa trục nhiều lông tơ, giữa các gân đầy lông lá.
Hoa đơn tính, đực cái khác gốc. Quả hạch, màu vàng hoặc đỏ, ăn đƣợc, vị ngọt nhiều nƣớc. Là nguồn thức ăn quan trọng của động vật hoang dã. Mùa hoa Dƣớng tập trung vào tháng 5 - 6, mùa quả vào tháng 8 – 11.
Cành với các lá và quả Dướng 1. Tình hình phân bố cây Dướng trên thế giới và Việt Nam [18][23] a. Trên thế Giới Dƣớng là loại cây mọc hoang, có nguồn gốc ở miền đông Châu Á. Phổ biến ở một số nƣớc nhƣ Châu Mỹ La Tinh, Hoa Kỳ, Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ… Đƣợc đƣa lên Thái Bình Dƣơng trong cuộc di cƣ Polynesia.
Loài cây này khá phổ biến với ngƣời dân, đặc biệt là dân miền núi, ven biển… Gây ra nhiều hiện tƣợng xâm lấn nhƣ Uganda (Haysom và Murphy 2003, Lyons và Miler 1999), nhập tịch ở Tanzania (Dason và cộng sự 2008) và đƣa vào Keynya (ABR Witt Pers.) Sinh trƣởng phát triển nhanh nên Dƣớng nhanh chóng chiếm ƣu thế. Ở Việt Nam Khí hậu nƣớc ta có độ ẩm khá cao rất thích hợp cho sự sinh trƣởng phát triển của cây Dƣớng. Cây Dƣớng mọc hoang và đƣợc trồng ở khắp nơi, nhiều ở các tỉnh miền Bắc và miền Trung nƣớc ta. Kể đến một số tỉnh phân bố nhiều nhƣ tỉnh Hòa Bình, Sơn La, Điện Biên.
Chu kì sống và tiềm năng xâm lấn [18] Cây Dƣớng sinh sản và sinh trƣởng rất nhanh, đặc biệt tháng 3 – 6. Nhiệt độ thấp, độ ẩm cao, rất thích hợp cho việc nảy mầm, đâm chồi của các loại cây. Dƣớng rất dễ thích nghi vì thế mà chúng nhanh chóng chiếm địa bàn để phân bố rộng hơn nữa. Ở Pakistan, Dƣớng là một loại cỏ nguy hiểm, loài thực vật xâm lấn quan trọng nhất trên Pampas ở Argentina và chiếm ƣu thế trong các khu rừng của Uganda.
Từ một thân non, Dƣớng phát triển đến khi trƣởng thành có nhiều nhánh mọc từ gốc tới hệ thống rễ phụ. Rễ cây Dƣớng rất cứng, dễ dàng thâm nhập qua lớp đất để tìm nguồn nƣớc cho nhu cầu sinh trƣởng của nó. Dƣớng phát triển tốt ở nhiều loại khí hậu. Cây sinh trƣởng, ra hoa và kết quả theo mùa, thụ phấn nhờ côn trùng, gió và đƣợc phân tán bởi chim, dơi và động vật có vú.
Quần thể Dƣớng phát triển nhanh quanh hệ thống sông ngòi, ao hồ. Có khả năng tái sinh, lan rộng cực kì lớn, nếu không có biện pháp phân bố thích hợp sẽ dẫn đến tình trạng khó hoặc không kiểm soát đƣợc. Hiểm họa từ cây Dướng [18] Với sự tăng trƣởng và phát triển nhanh chóng, cây Dƣớng hiện đang xâm lấn mạnh, chiếm ƣu thế hơn so với các loài cây khác, kể cả cây bản địa. Khi chúng đƣợc đƣa tới những khu vực không phải là bản địa của nó, nó có thể nhanh chóng thay thế cho các loài thực vật bản địa và trở thành loài cây xâm hại nguy hiểm, làm thay đổi hệ sinh thái tự nhiên của khu vực đó.
Điều này có thể đƣợc coi là đúng tại Islamabad khi Dƣớng đƣợc đƣa vào trồng tại đây vì các giá trị cảnh quan của nó, nhƣng hiện nay nó đã thay thế cho quần thể thực vật bản địa ở mức độ đáng báo động. Đặc biệt, vào mùa hoa Dƣớng gây ra dị ứng nặng với phấn hoa. Tại Islamabad, Pakistan lƣợng phấn hoa nhiều tới khoảng 40.000 hạt/m3; gây ra các vấn đề về da nghiêm trọng cho cƣ dân nơi đây. Hệ thống rễ khá cứng, dễ dàng thâm nhập qua các lớp đất đá.
Nhu cầu nƣớc rất cao, cạnh tranh về chất dinh dƣỡng, không gian và ánh sáng khá đối với 4 các loài cây khác. Nhựa của loài cây này cực kì dính và có thể làm hỏng quần áo nếu nhƣ chúng ta chạm phải. Những nơi có cây Dƣớng mọc dày, rất ít loài thực vật có thể mọc đƣợc dƣới tán cây Dƣớng. Nó ảnh hƣởng đến sự trồng trọt của nông dân và đốt nƣơng ở Ghana và các nơi khác.
Tuy loài này có khả năng xâm lấn mạnh, chiếm ƣu thế và kiềm chế sự sinh trƣởng phát triển của các loài cây khác nhƣng chúng không đƣợc xem cây độc hại bởi nhà nƣớc hoặc các chính phủ ở Kenya, Tanzania và Uganda. Ở Việt Nam, sự phát triển của Dƣớng ảnh hƣởng tới tới sự sinh trƣởng và phát triển của nhiều loài thực vật khác. Ý nghĩa thực tiễn của cây Dướng [24][25] Đƣợc biết đến là một cây mọc hoang, nhƣng Dƣớng cũng có một số công dụng rất hữu ích: a. Công dụng làm thuốc Vỏ cây: Có thể bện thừng, sản xuất giấy dó ở một số tỉnh nhƣ Hòa Bình.
Ngƣời dân Fiji dùng để làm quần áo, đƣợc gọi là Massi. Quả Dƣớng: Theo Đông Y, có tác dụng bổ thận, mạnh gân cốt, ích nhan sắc, suy nhƣợc cơ thể, mờ mắt… Theo nghiên cứu từ những năm 1960, quả Dƣớng chứa nhiều hoạt chất quý: 4,75% Lignin; canxi cacbonat, axit xerotic… Gần đây, Viện Y học Bắc Kinh còn tìm thấy trong quả Dƣớng có chứa 0,51% chất Saponin (một loại chất rất quý thƣờng trong nhân sâm). Trong các tài liệu cổ nhƣ ở Trung Quốc vào các thời từ nhà Tống đến các đời Nguyên, Minh (1127 - 1644) cũng đều viết quả Dƣớng có tác dụng làm thuốc. Lá Dƣớng: trị tả, cầm máu, kiết lỵ, lở ngứa ngoài ra, nấu để xông cảm.
Cành Dƣớng dùng để chữa trị mề đay, mắt sƣng đỏ. Ngoài ra, lá non, cành non còn làm thức ăn cho hƣơu, nai. Nhựa Dƣớng: sát trùng, đắp lên các vết rắn cắn, chó cắn, ong đốt. Vỏ rễ cây Dƣớng: lợi tiểu, tiêu sƣng, chữa lỵ, cầm máu… b.
Vai trò sinh thái khác 5 Dƣớng có thể làm cây cảnh. Vì nó chịu đƣợc sự xáo trộn và ô nhiễm không khí, nên rất hữu ích nhƣ một nhà máy cảnh quan trên lề đƣờng. Một loài dễ dàng lập rừng. Có thể ứng dụng loại cây này để cản bụi.
Các biện pháp kiểm soát cây Dướng [23] Nếu không có biện pháp quy hoạch sự phát triển của cây Dƣớng sẽ gây ảnh hƣởng tới sự sống của các loài thực vật bản địa. Các biện pháp quản lí tốt nhất là phòng ngừa. Nếu phòng ngừa không còn khả thi, cách tốt nhất là đặc cách chúng từ nhỏ. Cần có công tác theo dõi thống nhất để quản lý bền vững.
Cây nhỏ có thể nhổ, cây lớn có thể cắt và dùng thuốc diệt cỏ. Tuy nhiên, không phải lúc nào cũng hiệu quả. Cách tốt nhất để kiểm soát cây Dƣớng là phải rời khỏi rừng không bị xáo trộn, trồng ra một khu vực riêng. Theo nhiều nghiên cứu về các lựa chọn kiểm soát sinh học cho loài Dƣớng này vẫn chƣa đƣợc bắt đầu.
Việc nghiên cứu “Tổng hợp than hoạt tính từ cây Dƣớng” sẽ góp phần nâng cao hiệu quả diệt trừ cây Dƣớng và bảo vệ môi trƣờng. Tận dụng phần sinh khối của loài ngoại lai xâm lấn, có hàm lƣợng cacbon khá cao, để làm nguyên liệu sản xuất than hoạt tính là hƣớng nghiên cứu mới, không chỉ mang lại nhiều ý nghĩa về mặt sinh thái, bảo vệ môi trƣờng mà còn tạo điều kiện tiền đề cho các nghiên cứu tƣơng tự để tiếp tục hoàn thiện và ứng dụng vào thực tiễn. Tổng quang về than hoạt tính 1.