Luận án tiến sĩ: Sử dụng dương xỉ xử lý ô nhiễm asen trong đất vùng khai thác khoáng sản - Bùi Thị Kim Anh, ĐHQG Hà Nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------------------------------------- BÙI THỊ KIM ANH Nghiªn cøu Sö dông thùc vËt (d-¬ng xØ) §Ó xö lý « nhiÔm Asen trong ®Êt vïng khai th¸c kho¸ng s¶n Chuyên ngành: Môi trường đất và nước Mã số: 62.05 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Hà Nội - 2012 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội Người hướng dẫn khoa học: 1. Đặng Đình Kim 2. Lê Đức Phản biện 1: GS. Lê Văn Khoa Phản biện 2: GS.

Đặng Thị Thu Phản biện 3: PGS. Lương Văn Hinh Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp nhà nước chấm luận án tiến sĩ họp tại. vào hồi giờ ngày tháng năm 2012 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC Trang Lời cam đoan I Lời cảm ơn II Mục lục III Danh mục các chữ viết tắt VI Danh mục các bảng VII Danh mục các hình vẽ, đồ thị VIII MỞ ĐẦU 1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.

Nghiên cứu tổng quan về Asen (As) 4 1. Giới thiệu chung về As 4 1. Hàm lượng As trong một số hợp phần của tự nhiên 5 1. Hàm lượng As trong các khoáng vật 5 1.

Hàm lượng As trong đất và vỏ phong hóa 5 1. Hàm lượng As trong thực vật 6 1. Các nguồn gây ô nhiễm As trong môi trường 6 1. Các dạng tồn tại của As trong đất 8 1.

Ảnh hưởng của As đối với cơ thể sống 9 1. Tình hình ô nhiễm As trong đất trên thế giới và ở Việt Nam 11 1.1 Ô nhiễm trên thế giới 11 1.2 Ô nhiễm ở Việt Nam 14 1. Các phƣơng pháp xử lý As trong đất 16 1. Các phương pháp hóa lý cơ học 17 1.

Công nghệ xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng bằng các phương pháp 18 sinh học 1. Sử dụng vi sinh vật để xử lý ô nhiễm 19 1. Sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm KLN trong đất 19 1. Công nghệ sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm KLN trong đất 20 1.

Các phương pháp xử lý ô nhiễm KLN bằng thực vật 20 1. Các loài thực vật có khả năng xử lý ô nhiễm 22 1. Công nghệ xử lý KLN bằng thực vật trên thế giới và ở Việt Nam 24 1.4 Xử lý sinh khối thực vật tích luỹ As sau thu hoạch 27 1.5 Cơ hội và thách thức trong việc sử dụng thực vật cho xử lý ô nhiễm 28 KLN trong đất 1. Một số biện pháp nâng cao khả năng xử lý ô nhiễm KLN của thực 29 vật 1.

Kĩ thuật nông học 29 1. Vai trò của các vi sinh vật hữu hiệu 31 1. Kỹ thuật sinh học phân tử cải tạo giống 32 Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.

Địa điểm nghiên cứu 34 2. Đối tƣợng nghiên cứu 34 2.1 Đặc điểm của dương xỉ Pteris vittata 35 2.2 Đặc điểm của dương xỉ Pityrogramma calomelanos 36 2.3 Nội dung nghiên cứu 37 2. Phƣơng pháp nghiên cứu 38 2. Phương pháp bố trí thí nghiệm 38 2.

Thời gian và phương pháp lấy mẫu 46 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm 47 2. Phương pháp đánh giá thông qua hệ số BF 49 2. Phương pháp phân tích và xử lí số liệu 49 Chƣơng 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 51 3.

Điều tra, khảo sát hiện trạng ô nhiễm As trong môi trƣờng đất và 51 đánh giá khả năng tích luỹ As của thực vật ở bốn vùng khai thác mỏ của Thái Nguyên 3. Hàm lượng kim loại nặng trong đất ở bốn vùng mỏ nghiên cứu 51 3. Hàm lượng kim loại nặng trong thực vật ở các vùng mỏ nghiên cứu 54 3. Xác định hệ số tích luỹ sinh học của As 59 3.

Nghiên cứu tách dòng gene liên quan đến khả năng phân giải As 60 của dƣơng xỉ 3. Kết quả tách chiết ADN genome 61 3. Nhân gen arsC bằng kỹ thuật PCR 61 3. Nghiên cứu khả năng tích lũy và chống chịu As trong đất của 02 62 loài dƣơng xỉ chọn lọc thu từ thực địa 3.

Nghiên cứu khả năng chống chịu và tích luỹ As của hai loài dương 62 xỉ chọn lọc 3. Khả năng chống chịu và tăng trưởng của dương xỉ với những nồng độ 62 As khác nhau 3. Khả năng hấp thu As của dương xỉ ở đất bổ sung As 67 3. Nghiên cứu khả năng tích luỹ As theo thời gian của hai loài dương 71 xỉ chọn lọc 3.

Khả năng tích lũy As của hai loài dương xỉ 71 3. Khả năng sinh trưởng của hai loài dương xỉ 72 3. Khả năng loại bỏ As ra khỏi đất nhờ dương xỉ 73 3. Nghiên cứu ảnh hƣởng của các yếu tố dinh dƣỡng N, P đến hiệu 74 quả hấp thu và sinh trƣởng của dƣơng xỉ.

Nghiên cứu ảnh hưởng P đến sinh trưởng và tích lũy As của hai 74 loài dương xỉ chọn lọc 3. Ảnh hưởng của P đến sự tích lũy As của hai loài dương xỉ. Ảnh hưởng của P đến khả năng tăng sinh khối ở phần trên mặt đất của 77 hai loài dương xỉ 3. Nghiên cứu ảnh hưởng của N lên sự sinh trưởng và tích lũy As của 79 hai loài dương xỉ chọn lọc 3.

Ảnh hưởng của N lên sự tích lũy As 79 3. Ảnh hưởng của N lên sự tăng sinh khối phần trên mặt đất của hai loài 81 dương xỉ 3. Nghiên cứu nhằm nâng cao khả năng xử lý ô nhiễm As trong đất 83 của hai loài dƣơng xỉ chọn lọc 3. Ảnh hưởng của các dạng phân bón vô cơ và hữu cơ lên sinh trưởng 83 và tích lũy As của hai loài dương xỉ chọn lọc 3.

Ảnh hưởng của các dạng phân bón đến khả năng tích lũy As 83 3. Ảnh hưởng của các dạng phân bón đến sinh khối ở phần trên mặt đất 84 của cây nghiên cứu 3. Ảnh hưởng của phân bón đến khả năng loại bỏ As ra khỏi đất nhờ 85 dương xỉ ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH lên sinh trưởng và tích lũy As của 86 hai loài dương xỉ chọn lọc 3.

Ảnh hưởng của pH đến sự tích lũy As 86 3. Ảnh hưởng của pH lên khả năng loại bỏ As ra khỏi đất của hai loài 87 dương xỉ nghiên cứu 3. Nghiên cứu ảnh hưởng của EDTA lên sinh trưởng và tích luỹ As 90 của hai loài dương xỉ chọn lọc 3. Ảnh hưởng của EDTA lên khả năng tích lũy KLN 90 3.

Ảnh hưởng của EDTA lên sự tăng sinh khối ở phần trên mặt đất của 92 cây 3. Nghiên cứu ứng dụng một số chủng nấm cộng sinh mycorrhiza để 94 làm tăng hiệu quả xử lý ô nhiễm As trong đất của hai loài dương xỉ chọn lọc 3. Ảnh hưởng nấm cộng sinh đến sự sinh trưởng và phát triển của dương 95 xỉ. Khả năng hấp thu As của dương xỉ nghiên cứu trên đất ô nhiễm As.

Nghiên cứu ứng dụng hai loài dƣơng xỉ chọn lọc ra thực tế xử lý ô 97 nhiễm As trong đất tại vùng khai thác mỏ Ti-Sn Núi Pháo, Hà Thƣợng 3. Thí nghiệm quy mô pilốt để xử lý ô nhiễm As trong đất ở Hà 97 Thượng. Khả năng tích lũy As trong cây ở các công thức thí nghiệm khác nhau 97 3. Khả năng sinh trưởng của hai loài dương xỉ ở các công thức thí 98 nghiệm khác nhau 3.

Hàm lượng As còn lại trong đất thí nghiệm 99 3. Mô hình xử lý đất ô nhiễm As ở mỏ thiếc Núi Pháo, Hà Thượng 100 3. Hiện trạng địa điểm xây dựng mô hình trình diễn tại Hà Thượng 100 3. Khả năng xử lý ô nhiễm As trong đất của dương xỉ ngoài thực tế 102 3.

Sinh khối cây theo thời gian thu hoạch 104 3. Xây dựng tiêu chí cho một mô hình điểm và khả năng chuyển giao 106 công nghệ 3. Đề xuất quy trình công nghệ xử lý đất ô nhiễm As bằng công nghệ 107 trồng cây dƣơng xỉ 3.1 Nhận biết môi trường đất nhiễm As 107 3.2 Xác định các thông số chính của môi trường 108 3.3 Cải tạo đất để có thể trồng cây 108 3. Biện pháp làm tăng hấp thu kim loại 108 3.

Cây giống sử dụng cho quy trình 109 3. Trồng và chăm sóc 109 3. Xử lý sinh khối sau thu hoạch 110 3. Tính toán giá thành và thời gian cần thiết để làm sạch 110 3.

Phạm vi áp dụng và những hạn chế 111 3. Những nghiên cứu cần thiết bổ sung 111 3. Đề xuất quy trình 112 Chương 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 113 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ 115 LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 PHỤ LỤC 127 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AMF Nấm rễ cộng sinh Arbuscular Mycorrhizal Fungi BF Hệ số tích lũy sinh học (Bioaccumulation Factor) CEC Dung tích trao đổi Cation (Cation Exchange Capacity) CHC Chất hữu cơ CT Công thức ĐON: Đất ô nhiễm Đ/C Đối chứng ĐV Đất vườn EDTA Ethylene diamine tetra acetic acid Eh Thế oxy hóa khử KLN Kim loại nặng KL Kim loại P.vittata Pteris vittata P.calomelanos Pityrogramma calomelanos QCVN Quy chuẩn Việt Nam SKK Sinh khối khô TN Thí nghiệm VSV Vi sinh vật LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang Bảng 1.1 Hàm lượng As trung bình trong một số mẫu quặng của các mỏ chì, kẽm 5 Bảng 1. Hàm lượng As (mg/kg) trong một số loại đất ở khu mỏ hoang 12 Songcheon Bảng 1.

Hàm lượng As (mg/kg) trong đất của một số mỏ tại Anh 13 Bảng 1. Tỷ lệ mẫu có hàm lượng As vượt QCVN 03:2008 ở một số mỏ nghiên 15 cứu Bảng 1. Giới hạn tối đa cho phép hàm lượng của As trong đất (mg/kg) 16 Bảng 1. Một số loài thực vật có khả năng siêu tích luỹ As 26 Bảng 1.

Những điểm thuận lợi và hạn chế của công nghệ thực vật 28 Bảng 2. Một số tính chất đất ban đầu trước khi sử dụng trong nghiên cứu 35 Bảng 3. Hàm lượng As trong đất ở bốn vùng nghiên cứu 53 Bảng 3. Hàm lượng kim loại nặng trong thân và rễ của 33 loài thực vật nghiên 58 cứu ở Thái Nguyên Bảng 3.3 Hàm lượng As trong 12 mẫu đất và mẫu thực vật mọc trên đất đó ở xã 59 Tân Long (Đồng Hỷ) và xã Hà Thượng (Đại Từ).

Ảnh hưởng của lượng As đến số lượng lá của P.