DÂY LƯNG & VÍ DA CHẤT LƯỢNG CAO THƯƠNG HIỆU H2


CẢI TẠO ĐẤT Ô NHIỄM BẰNG BIỆN PHÁP SINH HỌC


1. Đặt vấn đề
Tất cả các nước công nghiệp hoá và không công nghiệp hoá đã không thận trọng trong việc sử dụng kim loại nặng cho mục đích công nghiệp, nông nghiệp và các mục đích sinh hoạt do không có sự cân nhắc trước để xử lý các kim loại còn lại. Hậu quả là các KLN lắng đọng khắp nơi trong môi trường. Các chuỗi lắng đọng kim loại bắt đầu từ các kim loại còn lại của các hoạt động khai mỏ ở trong các dạng của chất thải của quặng, đất đá và các bãi thải ở miền Nam, miền Trung và Tây Âu bắt đầu từ các mỏ ở Hy Lạp, La Mã. Sự thiếu cẩn trọng khi lưu giữ bụi quặng và sự giảm mạnh các kim loại phát xạ trong quá trình nghiền, nấu chảy, gia công quặng và các sản phẩm kim loại hoặc các bụi và chất thải giàu kim loại. Ô nhiễm môi trường đất đã và độc lập với chế độ chính trị, và rất nhiều trường hợp, thậm chí trong những môi trường độc lập về kỹ thuật của một đất nước người ta thấy có sự ô nhiễm ở các nước Tây Đức, Đông Đức trước đây, Bungari, Nam Tư và Ba Lan. Mặc dù, các hoạt động gia công và khai mỏ đã ngừng hoạt động một thời gian, các chất thải và đất đá còn lại rất ít được phủ bởi thảm thực vật, tiếp xúc với sự xói mòn do nước và gió đã ngày làm tăng thêm sự ô nhiễm môi trường. Do bị nước xói mòn, KLN đã làm giàu thêm ở các trầm tích toàn Châu Âu và có thể ảnh hưởng tới  quá trình sinh thái vùng cửa sông. Trong qúa trình giải quyết lâu dài vấn đề này, việc nêu ra khu vực ô nhiễm và phân tích ảnh hưởng của nó tới hệ thực vật và hệ động vật là điều cần phải làm đầu tiên. Chương này, thảo luận khả năng của việc làm giảm ô nhiễm và giữ chặt các loại đất ô nhiễm kim loại ở Châu Âu bằng các phương pháp sinh học. Gần đây, người ta đã xem xét đến phản ứng của cây trồng và hệ thực vật bởi chất thải quặng và các chất nạo vét.

2. Khả năng chống chịu của thực vật đối với kim loại nặng
Quá trình tiếp xúc tự nhiên của cây trồng đối với việc dư thừa kim loại ở các quặng lộ thiên đã làm tăng thêm sức chống chịu kim loại của cây trồng trên toàn thế giới, cũng như ở Châu Âu. Tác động đặc trưng của kim loại khác nhau tới quá trình sinh học là nguyên nhân của tính chống chịu một số loại kim loại và đồng thời cũng là nguyên nhân giới hạn sự phát triển tính chống chịu với các kim loại trong cùng kiểu di truyền. Sự tiến triển của kim loại với nồng độ rất lớn trong môi trường chỉ giới hạn ở một số loài thực vật bậc cao được phát hiện ở Melandrium rubrum ở một mỏ đồng ở Piseky/CFR. Mặc dù sự đa dạng là rất thấp ở các mỏ lộ thiên và sự giảm hơn của sự đa dạng này ở các vùng ô nhiễm do con người tạo ra thậm chí loại đất bị ô nhiễm nặng có thể cung cấp hệ sinh thái hoàn chỉnh như đã chứng minh ở vùng lân cận của nơi nấu chảy kẽm - cadimi ở Hà Lan với tính chống chịu Zn - Cd ở vi khuẩn Alcaligenes eutrophus, ở các loại nấm có túi - dạng cây bụi và một số loài cỏ như Agrostiscapillaris và Festuca rubra. Ở các vùng xa nơi luyện kim, một số đất riêng biệt có một số loài chân đốt tiến triển sự chống chịu đối với Zn - Cd như Porcellio scaber và bọ đuôi bật Orcheslla cincta. Kết quả tính chống chịu kim loại là năng suất của vùng sinh vật và việc chuyển hoá các chất dinh dưỡng thông qua sự phân hoá các chất trong rác giàu kim loại là rất thấp. Sự giảm năng suất lớn hơn do thực vật tích luỹ thái quá một kim loại như khi tích tụ kimloại hơn 1000 mg Me2+/kg chất. Các loài tích tụ thái quá như: Thlaspi coreulescens đối với Zn, Cd, Cu và loài Alyssum đối với Ni không chỉ phát triển chậm mà các lá của chúng sắp xếp theo hình hoa thị rất gần với mặt đất do đó rất khó có thể cắt bỏ chúng.
Có rất nhiều bằng chứng cho thấy một vài loài thực vật tới khả năng chống chịu kim loại sống ở hầu hết tất cả các nước Đông và Trung Âu như: Silen cucubalus, Agrostis cappilaris, Festuca ovina/rubra, Cardaminopsis halleri.
3. Sự phục hồi các loại đất ô nhiễm kim loại nặng bằng thực vật
Với khả năng tích luỹ cao kim loại của một số thực vật, người ta thể tách được lượng kim loại dư thừa khỏi các đất ô nhiễm. Một số nhà sinh học phân tử cho rằng có thể làm được điều này bằng cách chuyển gen chống chịu từ các thực vật có khả năng chống chịu kim loại vào các thực vật chịu đựng được kim loại nhưng mọc, phát triển chậm, yếu tới các cây nông nghiệp có năng suất cao. Cho đến bây giờ những hiểu biết của các nhà di truyển và sinh lý học về khả năng chống chịu khác nhau với các kim loại thì chưa đủ để thể hiện những ý tưởng này trong vòng 2 thập kỷ nữa.
Do đó, khía cạnh chính của việc phục hồi là mức độ ô nhiễm và dạng kim loại của đất bị ô nhiễm, nhưng trước khi thảo luận cải tạo đất bằng phương pháp sinh học thì một biện pháp cần thiết cần phải được tìm ra để quá trình làm sạch đất bị nhiễm bẩn kim loại tới được cái đích cuối cùng: Làm thế nào để chúng ta quản lý được các cây trồng ô nhiễm? Hay là chúng ta chỉ đơn giản làm sạch một vùng ô nhiễm bằng cách phân tán các cây ô nhiễm tới những vùng ít ô nhiễm hơn như người ta đã làm ở Hà Lan bằng cách di chuyển các đất trồng đã được khử Cd tới các khu rác thải không được kiểm soát ở Bỉ. Bằng cách này, người ta đã giải quyết một vấn đề của địa phương này bằng cách tăng vấn đề của khu vực.
Một loại đất không bao giờ có thể làm sạch nếu không có giải pháp xử lý bằng cách chiết tách chúng ra từ đất bằng biện pháp hoá học hoặc sinh học.
Các loại đất ô nhiễm kim loại nhẹ có thể được làm sạch bằng cách trồng các cây trồng có năng suất cao cho tới khi chúng đạt được tiêu chuẩn quốc gia về đất sạch. Tuy nhiên qúa trình đó sẽ dẫn đến rất nhiều sinh khối bị ô nhiễm nhẹ. Những sinh khối này thì không được trộn lẫn với các chất không bị ô nhiễm để cung cấp cho động vật và con người. Sinh khối ô nhiễm này có thể giảm về số lượng và dung lượng bằng cách phân huỷ có kiểm soát. Trong qúa trình làm sạch cần chú ý giữ lại các kim loại bay hơi.
Các loại đất ô nhiễm nặng có thể làm sạch bằng cách trồng cây có khả năng chống chịu kim loại ở vùng đất đó, chuyển các sinh khối sau mỗi vụ mùa và chiết tách kim loại một cách cẩn thận từ sinh khối này và tái chế kim loại lấy được cho các mục đích công nghiệp. Quá trình này chỉ có hiệu quả lâu dài thường là hàng trăm, hàng triệu năm. Quá trình này có thể được phát triển dần khi các yếu tố hạn chế tăng trưởng  khác thường có trong các loại đất bị ô nhiễm KLN được cải thiện. Độ chua của đất có thể được giảm bớt nếu dùng đá phấn nhưng cùng lúc đó thì khả năng dễ tiêu của kim loại với cây trồng cũng giảm đi do đó kéo dài thời gian làm sạch ô nhiễm. Có thể dùng các vòi phun cho các loại đất thiếu nước nhưng cần phải chú ý tới việc di chuyển kim loại  tới các lớp đất sâu hơn hoặc chảy vào các hệ sinh thái khác. Nếu đất thiếu các loại chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng có thể bón phân nhưng sự bổ sung photpho có thể làm mất khả năng dễ tiêu của kim loại tới cây trồng và do đó làm giảm hiệu quả của quá trình làm sạch.
Thế oxy hoá khử và các loài cây trồng có ảnh hưởng đến sự hấp thụ KLN. Nhìn chung đối với Ni người ta đã chứng minh rằng tỷ lệ hấp thu của cây trồng mà điển hình là cây Avena sativa, lại liên quan tới nồng độ của cacbon hữu cơ hoà tan trong dung dịch đất. Đối với cỏ, điều quan trọng là phải nhận thấy các loại cỏ giải phóng ra các hợp chất có chứa sắt không chỉ ảnh hưởng tới sự hấp thu sắt mà còn ảnh hưởng tới việc hấp thu các KLN khác nữa.
Quá trình làm sạch đất nhờ các vi sinh vật, đặc biệt là Thiobacillus ferrooxidans là một kỹ thuật nổi tiếng từ việc tách các kim loại vì mục đích khai khoáng. Đối với việc làm giảm ô nhiễm đất, người ta chưa phát triển được quy trình hoàn thiện. Cải tạo đất bằng cách xử  lý nhiệt hoặc theo phương pháp tách hoá học các kim loại là một kỹ thuật dẫn tới các vật liệu làm sạch từng phần. Sử dụng giun đất (Eisenia foetida), rau diếp (Lactuica sativa) và của cải (Raphanus satius)  như các sinh vật để làm sạch, đất có hoặc không có thêm phân trộn và ủ trong vài tháng dẫn tới sự tăng trưởng của thực vật không chấp nhận được. Mặc dù bất chấp sự tách chiết các kim loại, khả năng dễ tiêu sinh học kim loại của đất được làm sạch tăng một cách đáng kể so với nồng độ tổng số. Kết quả cuối cùng, nồng độ Cd của rau diếp và củ cải vượt quá nồng độ cho phép. Tóm lại, sự lưu giữ lại của các loại đất bị ô nhiễm bởi cây trồng thì bị cản trở mạnh mẽ do các yếu tố chưa xác định. Ngoài ra thì người ta không biết gì thêm về các kim loại được tách  ra từ đất.
4. Tổng hợp các loại đất bị ô nhiễm kim loại
Phế phụ phẩm, rác thải và các đống đồ hỏng hóc của ngành công nghiệp gia công kim loại có chứa số lượng lớn kim loại nặng mà chúng chỉ có thể được gom lại nhờ các cây có tính chống chịu kim loại. Bằng cách tăng cường trồng cây, việc xói mòn đất do nước và gió có thể được ngăn chặn, cho tới khi các quá trình giảm ô nhiễm là hiệu quả để giải quyết vấn đề. Sau khi tiến hành phân tích tính thích hợp giữa thực vật và nồng độ kim loại tổng số của các loại đất như thế sẽ có sự lựa chọn về kiểu gen chống chịu kim loại đặc trưng cho cây trồng. Cho tới khi các cây không có thể bán được thì nhà quản lý của vùng đó phải tự gây giống cây, đó là một nhiệm vụ rõ ràng nhưng tốn thời gian. Nếu trồng xen cỏ và cây thảo mộc sẽ làm tăng tính chống chịu của hệ sinh thái đối với các kim loại ở những vùng ô nhiễm KL nhưng những nhà quản lý và người trồng cây cần chú ý rằng những cây cỏ này là những cây cỏ độc. Không được dùng những loại cây cỏ này để nuôi gia súc và cho trẻ em chơi ở đây do các vấn đề độc tố và như vậy, hoạt động của con người cần đặc biệt tránh những khu vực này.
Một trong những yếu tố cản trở việc trồng cây là với các loại đất bị ô nhiễm, các cây trồng thường thiếu cân bằng dinh dưỡng nghiêm trọng, điều này có thể dễ dàng khi sử dụng một lượng nhỏ phân. Khi trồng liên tiếp các loài cây cộng sinh với các vi khuẩn cố định nitơ đặc biệt là loài Rhizobium có thể hình thành hoặc trồng vào vùng cỏ này. Một sự cộng sinh khác như là của các thực vật cao hơn như nấm cây bụi có bọng sẽ tự nó cộng sinh do quá trình phát tán bào tử nhanh chóng của nấm VAM. Chỉ có các loại đất bị ô nhiễm Cu sẽ không cho phép các cây nấm VAM mọc vì đặc tính diệt nấm của Cu có ảnh hưởng tới nấm Mycorrhiral.
Việc tái trồng rừng tại các đất ô nhiễm sẽ không thành công bởi vì có một loài cây có thể chống chịu kim loại ở mức trung bình mà thôi.