PHYTOVOLATILIZATION NHÓM 5

DANH SÁCH NHÓM 5

1. LÊ THỊ HIẾU GIANG (Lớp 06csm2)

2. NGUYỄN THANH DƯƠNG (Lớp 06csm2)

3. NGÔ NGỌC DUNG (Lớp 06csm1)

4. NGUYỄN THỊ BÍCH CẨM (Lớp 06csm1)

5. LÊ VĂN GIÁP (Lớp 06csm2)

- 1 -

PHYTOVOLATILIZATION NHÓM 5

CÔNG NGHỆ PHYTOREMEDIATIONCƠ CHẾ PHYTOVOLATILIZATION

1. ĐỊNH NGHĨA

Phytovolatilization: Đây được hiểu là biện pháp sử dụng thực vật để

hút các chất ô nhiễm, sau đó những chất ô nhiễm này sẽ được biến đổi và

chuyển vào trong thân sau đó lên lá và cuối cùng chúng được bài tiết ra

ngoài qua lỗ khí khổng cùng với quá trình thoát hơi nước của cây. Các chất

ô nhiễm này có thể được biến đổi trước khi đi vào cây do tác dụng của

enzym giúp cho cây hút chúng nhanh hơn, hoặc một số chất khi đi vào trong

cây mới bị biến đổi.

Trong một số trường hợp thực vật ở vùng nhiệt đới hoặc có điều kiện

sống gần giống vùng nhiệt đới các chất ô nhiễm này có thể bị bài tiết ra dưới

dạng dịch. Giống như cơ chế giảm bớt hàm lượng muối ở cây có khả năng

chịu mặn.

Hay nói cách khác: Phytovolatilization là sử dụng thực vật để làm bay

hơi các chất ô nhiễm thông qua quá trình hấp thu và chuyển hóa các chất ô

nhiễm thành các chất không độc hại hoặc ít độc hại hơn và được thoát ra

ngoài qua lỗ khí khổng.

Sau khi giải phóng vào không khí, các hợp chất có thể nhanh chóng bị

oxi hóa trong khí quyển bởi gốc hydroxyl giảm độc, (ví dụ: TCE, PCE).

Sự chuyển hóa bên trong thực vật là sự đông nhất hóa các nhóm hợp

chất riêng biệt.

Sự đông hóa các chất trong cây nhờ có hệ Enzym, thực vật sử dụng hệ

Enzym đông hóa, làm giảm nông độ của chất ô nhiễm.

- 2 -

PHYTOVOLATILIZATION NHÓM 5

Cơ chế

Phytovolatilization

2. MÔI TRƯỜNG XỬ LÝ

- 3 -

PHYTOVOLATILIZATION NHÓM 5

Phytovolatilization chủ yếu được áp dụng cho nước ngầm, ngoài ra có

thể được áp dụng đối với đất, trầm tích, nước bùn đặc.

Do đặc điểm chính của cơ chế này là khả năng chuyển hóa bay hơi

các chất ô nhiễm nên chủ yếu xử lý nước ngầm, còn ở dạng nước mặt thì các

chất ô nhiễm đã bay hơi trực tiếp.

3. ƯU ĐIỂM

Phytovolatilization có những ưu điểm như sau:

- Chất ô nhiễm có thể chuyển hóa, biến đổi thành trạng thái ít độc hơn,

(trường hợp như đối với nguyên tố thủy ngân và khí dimetyl selen).

- Chất ô nhiễm được trao đổi thoát vào môi trương không khí mạnh

nên đạt hiệu quả. Quá trình xử lý nhanh chóng làm giảm sút chất ô nhiễm

ngang bằng với cơ chế phytodegradation.

- Chi phí thấp.

- Xử lý tại chỗ.

4. NHƯỢC ĐIỂM

Phytovolatilization có một số nhược điểm như sau:

- Phụ thuộc vào thủy lực.

- sự hấp thụ phụ thuộc vào tính kị nước, tính tan và tính phân cực của

các hợp chất.

+ Tính kị nước: thông thường nằm trong khoảng log kwo = 0,5 đến 3

thì chất hữu cơ dễ dàng được giữ lại và chuyển vào trong thực vật.

+ Các phân tử không phân cực có trong lượng phân tử < 500 sẽ được

hấp thụ trên bề mặt của rễ, còn những phân tử có cực sẽ được đi vào rễ và

được chuyển dời đi (Bell 1992).

- Các chất ô nhiễm hoặc chuyển hóa thành các chất nguy hiểm( như là

vinyl clorua từ TCE) có thể giải phóng ra môi trường không khí. Một nghiên

- 4 -

PHYTOVOLATILIZATION NHÓM 5

cứu đã chỉ ra TCE có thể bay hơi, nhưng những nghiên cứu khác chỉ ra rằng

chúng không bay hơi.

- Các chất ô nhiễm chất chuyển hóa thành các chất nguy hiểm có thể

tích lũy trong thực vật và sau đó chuyển sang bộ phận khác như là quả hoặc

thân gỗ. Sự chuyển hóa, biến đổi các chất ở mức thấp nhất được phát hiện

thấy trong các mô thực vật.( Newman et al. 1997a).

- Thời gian xử lý ô nhiễm dài.

- Phụ thuộc vào mùa.

- Phụ thuộc vào bộ rễ của thực vật xử lý.

- Sự hấp thụ các chất ô nhiễm phụ thuộc vào từng loại thực vật, tính

chất của chất ô nhiễm và nhiều yếu tố vật lý, hóa hoc đặc trưng trong đất.

- Ngày nay, việc nhận dạng và xác định ro các dạng chuyển hóa của

thực vật là rất khó khăn, do đó việc phá hủy các chất ô nhiễm rất khó được

xác nhận.

5. GIỚI HẠN NỒNG ĐỘ CỦA CHẤT Ô NHIỄM

5.1. Chất hữu cơ:

Chất hữu cơ là đối tượng chính của cơ chế này. Thông thường các hợp

chất hữu cơ nằm trong khoảng log = 0,5 đến log = 3,0 thì thực vật có khả

năng chuyển hóa.

Hỗn hợp dung dịch chứa Clo gôm có TCE, TCA, carbon, tetrachloride

( Newman et al.1997a, 1997b; narayanan et al.1995). Trong vòng 2 năm, cây

dương lai có thể di chuyển > 97% của 50 ppm TCE từ môi trường nước

(Newman et al.1997b).

Sử dụng loại cỏ linh lăng có thể xử lý được 100-200 µg/L TCE trong

nước ngầm ( Narayanan et al. 1995).

Trong vòng 1 năm, khoảng 95% của 50 ppm carbon tetrachloride

được di chuyển lên bởi cây bạch dương ( Newman et al. 1997b).

- 5 -

PHYTOVOLATILIZATION NHÓM 5

5.2. Chất vô cơ

Các chất ô nhiễm vô cơ Se ,Hg và các chất khác có thể chuyển thành

các chất dạng bay hơi (Pierzynski et al .1994). Se được hấp thụ và chuyển

đổi tại những vùng nước ngầm có nông độ 100 to 500 µg/L, và trong đất là

40µg/L. thực vật có thể sinh trưởng và phát triển ở mức ô nhiễm Hg++ là

20ppm và xử lý bay hơi ở dạng Hg nguyên tố, với nông độ 5-20ppm Hg++

không gây độc với thực vật.

6. ĐỘ DÀI CỦA RỄ

Các chất ô nhiễm phải ở trong vùng ảnh hưởng của rễ cây (trong vùng

trao đổi chất của rễ), nước ngầm là mục đích trong tâm. Để xử lý được các

chất ô nhiễm trong nước ngầm, thì nước ngầm phải có dòng chảy đi vào khu

vực ảnh hưởng của rễ.

7. CÁC LOÀI THỰC VẬT ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRONG CÔNG

NGHỆ PHYTOVOLATILIZATION

Những loài thực vật được sử dụng trong công nghệ phytovolatilization

gôm có:

Trường Đại hoc Washington đã tiến hành những nghiên cứu rộng rãi

việc sử dụng cây bạch dương trong công nghệ thực vật xử lý để hòa tan các

dung môi khử trùng có chứa clo. Trong những nghiên cứu này, đã tìm thấy

sự biến đổi của TCE xảy ra ở bên trong thực vật (Newman el at.1997a). Loài

cỏ linh lăng (Medicago sativa) đã được những nhà nghiên cứu của Đại hoc

Kansas State University xem xét về vai trò của chúng trong công nghệ

phytovolatilization để chuyển hóa hợp chất TCE.

Cỏ linh lăng

(Medicago sativa)

- 6 -

PHYTOVOLATILIZATION NHÓM 5

Loài Black locust đã được nghiên cứu để ứng dụng trong việc điều tiết

lại lượng TCE có trong nước ngầm (Newman et al. 1997b).

Cây mù tạt Ấn Độ (Brassica juncea) và cây cải dầu (Brassica napus)

đều được sử dụng trong công nghệ phytovolatilization để dịch chuyển Selen.

Selenium (tương tự như Se) đã được biến đổi thành dạng khí Selenite và

phát tán vào không khí (Adler 1996).

Mù tạt Ấn Độ (Brassica juncea) Cải dầu (Brassica napus)

Kenaf (Hibiscus cannabinus L. cv. Indian) và cây roi cao (Festuca

arundinacea Schreb cv. Alta) đã được sử dụng để lấy đi Se nhưng chỉ ở một

mức độ nhất định và ít hơn so với loài cây cải dầu (Banuelos et al. 1997b).

- 7 -

PHYTOVOLATILIZATION NHÓM 5

Một loài cỏ dại trong ho mù tạt

(Arabidopsis thaliana) đã được

chuyển gen bao gôm có gen (emzym)

có khả năng chuyển đổi những muối

thủy ngân thành dạng thủy ngân kim

loại và phát tán vào không khí

(Meagher and Rugh 1996).

Arabidopsis thaliana

8. ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG

Bởi vì phytovolatilization liên quan đến việc chuyển các hóa chất gây

ô nhiễm vào bầu khí quyển, tác động của việc chuyển chất gây ô nhiễm trên

hệ sinh thái và trên sức khỏe con người cần được quan tâm.

8.1. Điều kiện đất đai:

Để việc thoát hơi nước xảy ra hiệu quả, thì đất cần phải có cấu trúc để

cung cấp đủ nước đến cây.

Các giá trị cũng khác nhau tùy thuộc vào độ pH, độ xốp của đất,…

8.2. Nước ngầm và nước mặt:

Nước ngầm phải nằm trong phạm vi ảnh hưởng của rễ cây.

8.3. Điều kiện khí hậu:

Các yếu tố khí hậu như nhiệt độ, lượng mưa, độ ẩm, cường độ chiếu

sáng và vận tốc gió có thể ảnh hưởng đến chỉ số thoát hơi nước.

9. CHIỀU HƯỚNG HIỆN TẠI

- 8 -

PHYTOVOLATILIZATION NHÓM 5

Cơ chế phytovolatilization đã được nghiên cứu trong phòng thí

nghiệm và ngoài thực địa đối với các chất TCE và các dung môi clo hóa

khác.

Một dự án đã được bắt đầu tại khu vực Carswell, Fort Worth, sử dụng

cây bạch dương để xử lý TCE trong nước ngầm bị ô nhiễm.

Một số nghiên cứu có ý nghĩa đáng kể để kiểm nghiệm và ứng dụng

thực vật đối với sự bay hơi của Se đã được tiến hành.

10. LỜI KẾT

Ứng dụng thực vật trong việc thu hôi các chất ô nhiễm là một công

nghệ hoàn toàn mới mẻ, đang ở giai đoạn đầu của sự phát triển. Theo đánh

giá sơ bộ, giá thành trung bình của việc tẩy độc bằng các phương pháp hoá

hoc, cơ hoc, lý hoá hoc… cao hơn rất nhiều lần so với giá thành xử lý môi

trường ô nhiễm bằng biện pháp sinh hoc. Do đó ngày càng cần có nhiều

nghiên cứu chuyên sâu hơn nữa để hoàn thiện các cơ chế xử lý chất ô nhiễm

bằng thực vật để có thể ứng dụng chúng một các rộng rãi trong thực tế nhằm

giảm bớt các chi phí tốn kém và có thể áp dụng trong các điều kiện của nền

kinh tế chưa phát triển cao.

Trong quá trình nghiên cứu về cơ chế Phytovolatilization, chúng tôi nhận

thấy cơ chế này cũng tôn tại một vài nhược điểm cần có nhiều nghiên cứu

hơn nữa để khắc phục những nhược điểm trên nhằm mục đích xứ lý đạt hiệu

quả nhất mà không ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.

Ở Việt Nam, trong điều kiện kinh tế còn chưa phát triển cao thì có thể áp

dụng công nghệ này trong xử lý ô nhiễm đất, nguôn nước. Cần nghiên cứu

và tìm ra những loài thực vật có thể ứng dụng được mà phù hợp với điều

kiện đất đai và khí hậu của Việt Nam.

- 9 -

PHYTOVOLATILIZATION NHÓM 5

Bên cạnh đó việc phát triển công nghệ sinh hoc trong lĩnh vực xử lý môi

trường cũng cần được quan tâm, việc ứng dụng kỹ thuật chuyển gen để

chuyển những gen có khả năng chuyển hóa các chất ô nhiễm vào trong

những loài thực vật sinh trưởng và phát triển tốt ở điều kiện đất đai và khí

hậu Việt Nam.

Tóm lại: Những loài thực vật được sử dụng trong cơ chế nay hầu hết

là các cây thân cỏ tiêu biểu như: cây dương lai, cây trong ho mù tạt, cây cải

dầu, cỏ linh lăng,… và điều đặc biệt là những cây này cỏ thể tôn tại nhiều cơ

chế khác của công nghệ Phytoremediation, tùy vào mục tiêu xử lý để lựa

chon những loài thực vật thích hợp.

- 10 -

PHYTOVOLATILIZATION NHÓM 5

11. TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1. L.C. Davis and L.E. Erickson (2002). A review of the potential for

phytovolatilization of the volatile contaminants ethylene dibromide, ethylene

dichloride, and carbon tetrachloride. ( nguôn: http://www.engg.ksu.edu)

2. Meagher, R.B., and C. Rugh. 1996.Abstract: Phytoremediation of

Mercury Pollution Using a Modified Bacterial Mercuric lon Reductase

Gene. International Phytoremediation Conference, May 8-10, 1996,

Arlington, VA. International Business Communications, Southborough,

MA.

Tài liệu này mô tả quá trình phát triển của thực vật chuyển gen để làm

giảm hàm lượng Hg++ thành Hg dạng nguyên tố, sau đó chúng được làm cho

bay hơi, và bổ sung những loài thực vật cho việc tăng quá trình chuyển Hg++

thành dạng Hg nguyên tố.

3.Newman, L.A., S.E.Strand, N.Choe, J. Duffy,G.Ekuan, M. Ruszaj,

B.B. Shurtleff, J. Wilmoth, P. Heilman, and M. P. Gordon. 1997a. Uptake

and Biotransformation of Trichloroethylene by Hybrid poplars. Environ. Sci.

Technol. 31: 1062-1067.

Toàn bộ những loài cây được kiểm tra sự bay hơi của 50ppm TCE với

những cái túi đặt xung quanh lá, sự phân tích đã chỉ ra rằng TCE được thoát

ra từ những loài cây đó.

4. Bañuelos, GS, HAAjwa, B. MacKey, LLWu, C. Cook, S. Akohoue,

và S. Zambrzuski. 1997b. Đánh giá các loài thực vật khác nhau được sử

dụng công nghệ Phytoremediation trong đất có nhiều Selen.

J.Environ.Qual.26: 369-646

Thảo luận về việc đánh giá này có loài thực vật (cây canola, cây dâm

bụt Đông Ấn Độ, và cây roi cao) được trông trong đất có nhiễm selen trong

điều kiện nhà kính. Tổng số selen trong đất đã giảm mạnh khi sử dụng mỗi

- 11 -

PHYTOVOLATILIZATION NHÓM 5

loài. Sự bay hơi selen đã đưa ra giả thuyết là nguyên nhân của việc giảm

nông độ trong đất.

- 12 -