Trang chủ › Kiến thức › Phytoremediation là gì? Cơ chế thực vật xử lý ô nhiễm
Phytoremediation là gì? Cơ chế thực vật xử lý ô nhiễm
Tóm tắt
Bài này giải thích phytoremediation là gì, sáu cơ chế cây xử lý chất ô nhiễm khác nhau ở chỗ nào, và ba giới hạn quyết định phương án này có dùng được cho khu đất của bạn hay không. Kèm phần ít tài liệu nào nói tới: sau khi cây hấp thu chất ô nhiễm xong thì nó mang đi đâu?
Nếu bạn đọc hồ sơ dự án môi trường hoặc báo cáo tư vấn, sớm muộn cũng gặp chữ phytoremediation. Nó thường được dịch gọn thành “xử lý ô nhiễm bằng thực vật”, và bản dịch ấy đúng nhưng thiếu một vế quan trọng.
Đây không phải một kỹ thuật, mà là tên gọi chung của một nhóm kỹ thuật, trong đó số phận của chất ô nhiễm mỗi nơi một khác. Có cách bốc chất độc ra khỏi đất rồi mang đi, có cách giữ nó nằm yên tại chỗ, có cách phá vỡ hẳn phân tử của nó. Gộp cả ba làm một là gốc của phần lớn kỳ vọng sai: chủ đầu tư nghe “trồng cỏ xử lý ô nhiễm” rồi tưởng khu đất sẽ sạch, trong khi phương án đang chạy chỉ là giữ chất độc lại chỗ cũ.
→ Xử lý ô nhiễm nước bằng thực vật: chọn loài nào, hệ nào, được tới đâu
Nội dung bài
1. Phytoremediation là gì
Chữ này ghép từ phyto trong tiếng Hy Lạp nghĩa là thực vật, và remediation trong tiếng Latin nghĩa là khắc phục. Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ định nghĩa nó là “tên gọi của một nhóm công nghệ dùng các loài cây khác nhau làm biện pháp ngăn giữ, phá huỷ hoặc chiết rút” chất ô nhiễm (US EPA, Introduction to Phytoremediation, EPA/600/R-99/107, 2000).
Ba động từ đó chính là ba số phận khác nhau của chất ô nhiễm, và bạn nên hỏi ngay từ đầu phương án của mình thuộc nhóm nào. Chiết rút là cây hút chất ô nhiễm lên thân lá để bạn cắt mang đi, chất độc rời khỏi khu đất. Ngăn giữ là cây khoá chất ô nhiễm trong vùng rễ, chất độc vẫn ở đó nhưng không lan. Phá huỷ là cây cùng hệ vi sinh vật quanh rễ bẻ gãy phân tử chất ô nhiễm, chất độc biến mất thật.
Cũng cần phân biệt với bioremediation, vốn lấy vi sinh vật làm trung tâm. Hai thứ chồng lấn nhau nhiều, vì phần lớn việc phân giải chất hữu cơ thật ra do vi khuẩn và nấm quanh rễ đảm nhiệm, còn cây đóng vai người nuôi chúng.
2. Sáu cơ chế: cây làm gì với chất ô nhiễm
Cột cuối bảng dưới đây hay bị bỏ quên nhất, và cũng là cột quyết định chi phí vận hành về sau.
| Cơ chế | Cây làm gì | Hợp với chất nào | Sinh khối sau đó |
|---|---|---|---|
| Phytoextraction (chiết rút) | Hút chất ô nhiễm từ đất lên thân lá | Kim loại nặng, á kim | Phải thu hoạch và xử lý riêng |
| Phytostabilization (cố định) | Khoá chất ô nhiễm trong rễ và đất quanh rễ, chặn xói mòn cuốn đi | Kim loại nặng nồng độ cao | Để nguyên tại chỗ, cắt lá thì được |
| Rhizofiltration (lọc qua rễ) | Bộ rễ hấp phụ và giữ chất ô nhiễm trong nước chảy qua | Nước nhiễm kim loại, nước thải | Thu hoạch rễ theo chu kỳ |
| Rhizodegradation (phân giải vùng rễ) | Nuôi vi khuẩn và nấm quanh rễ, chính chúng bẻ gãy chất ô nhiễm | Dầu, dung môi, thuốc trừ sâu | Không phải xử lý gì thêm |
| Phytodegradation (phân giải trong cây) | Hút vào rồi phân giải bằng men trong mô cây | Chất hữu cơ phân tử nhỏ | Không phải xử lý gì thêm |
| Phytovolatilization (bay hơi qua lá) | Hút lên rồi thải ra không khí qua lá ở dạng ít độc hơn | Thuỷ ngân, selen, vài dung môi | Phải kiểm soát khí thoát ra |
Còn một cách dùng thứ bảy là kiểm soát thuỷ lực: trồng loài uống nhiều nước để hạ mực nước ngầm, giữ vệt ô nhiễm không lan sang khu bên cạnh. Ở đây cây đóng vai một cái bơm chạy bằng nắng.
Câu hỏi thật sự khó nằm ở cột cuối. Chiết rút không làm chất độc biến mất, nó chỉ dồn chất độc từ một khối đất lớn vào một khối sinh khối nhỏ hơn nhiều, và khối đó vẫn là chất thải nguy hại. Tài liệu EPA dẫn một trường hợp cụ thể: cây hướng dương được dùng hút caesium và stronti khỏi nước mặt, thu hoạch xong thì toàn bộ số cây bị đem đi xử lý như chất thải phóng xạ (EPA/600/R-99/107, tr.6). Vậy nên câu hỏi nên hỏi trước không phải “cây hút được bao nhiêu phần trăm”, mà là “sau đó số cây này đi đâu, ai trả tiền cho việc đó”.
3. Phytoremediation làm được tới đâu, dừng lại ở đâu
Rễ với tới đâu thì xử lý tới đó. Chất ô nhiễm phải nằm trong tầm với của bộ rễ, nếu không thì cây và chất ô nhiễm chẳng bao giờ gặp nhau. Tài liệu EPA đưa khoảng độ sâu rễ để tham chiếu: cải bẹ xanh khoảng 30 cm, các loài cỏ khoảng 1,2 m, cây dương tới khoảng 4,5 m (EPA/600/R-99/107, Bảng 2-2, tr.6). Riêng cỏ Vetiver là ngoại lệ trong nhóm cỏ: rễ được ghi nhận đạt 3,6 m trên đất tốt sau 12 tháng (cẩm nang TVNI), gần bằng cây thân gỗ.
Nhưng ngay cả thế thì giới hạn vẫn còn đó. Một khu đất nhiễm sâu 6 m thì không loài cỏ nào chạm tới, và không cách trồng nào sửa được điều đó.
Cách này chậm theo mùa vụ, không theo lịch thi công. Đào xúc rồi chở đi hoặc đốt mất hàng tuần đến hàng tháng, còn chiết rút hoặc phân giải bằng cây cần vài năm (EPA/600/R-99/107, tr.6). Với khu có rủi ro cấp tính cho người ở gần, khoảng thời gian đó là quá dài.
Nồng độ quá cao thì cây chết trước khi kịp làm gì. Nhiều dự án vì thế chia hai bước: phần đậm đặc xử lý bằng biện pháp cơ học cho nhanh, phần diện rộng ô nhiễm nhẹ còn lại mới giao cho cây.
Đổi lại là chi phí thấp hơn hẳn. Chi phí hệ canh tác được ước tính khoảng 200 đến 10.000 đô la Mỹ mỗi hecta, tương đương 0,02 đến 1,00 đô la mỗi mét khối đất ở độ sâu rễ 1 m (EPA/600/R-99/107, tr.7).
→ Nhược điểm của cỏ Vetiver: những việc nó không làm được
4. Vì sao cỏ Vetiver hợp việc này dù không phải cây siêu tích tụ
Mới đọc thì ai cũng bị hút về phía các loài siêu tích tụ, tức những loài chứa được lượng kim loại lớn bất thường trong mô. Nhưng tài liệu EPA nêu đúng nhược điểm của nhóm này: chúng mọc chậm, sinh khối nhỏ và rễ nông. Cũng tài liệu ấy nhận xét rằng cây trồng thông thường có thể bốc đi khối lượng kim loại lớn hơn, nhờ lớn nhanh và sinh khối lớn.
Cẩm nang của Mạng lưới Vetiver Quốc tế nói y hệt, chỉ khác chỗ nó nói cụ thể vào một loài: hàm lượng kim loại nặng trong cỏ Vetiver không cao bằng một số giống siêu tích tụ, nhưng vì cỏ lớn rất nhanh và cho năng suất cỏ khô tới 100 tấn mỗi hecta mỗi năm, tổng lượng chất nó tiêu giải lại lớn hơn phần lớn các giống ấy. Đó là câu trả lời cho thắc mắc vì sao nhiều dự án chọn cỏ chứ không chọn loài có tên trong sách giáo khoa.
Về bộ rễ, quan trắc tại Hòn Bà, Khánh Hoà ghi nhận rễ cỏ Vetiver đạt khoảng 1,2 đến 1,9 m sau 24 tháng, còn tài liệu quốc tế nêu 3 đến 4 m ngay trong năm đầu ở một số ứng dụng. Chúng tôi nêu cả hai con số vì đất và khí hậu quyết định phần lớn kết quả, và số đo tại Việt Nam mới là số nên dùng khi ước lượng cho công trình trong nước.
Một chi tiết nữa quyết định cỏ Vetiver thuộc nhóm cơ chế nào. Phần lớn kim loại nặng cây hút vào dừng lại ở rễ; với asen, cadimi, crôm và thuỷ ngân thì chỉ khoảng 1 đến 5% được chuyển lên thân lá. Nghĩa là cỏ thiên về cố định hơn là chiết rút: với đất nhiễm những nguyên tố đó, vai trò đúng của cỏ là giữ chất độc nằm yên tại chỗ, không phải bốc nó đi.
Hướng phân giải chất hữu cơ cũng đã được thử ở Việt Nam: năm 2014, một dự án dùng cỏ Vetiver xử lý đất nhiễm đi-ô-xin tại sân bay Biên Hoà, Đồng Nai được Bộ Tài nguyên và Môi trường cấp kinh phí.
→ Cỏ Vetiver xử lý môi trường: công nghệ xanh làm được gì và không làm được gì
5. Câu hỏi thường gặp về phytoremediation
Phytoremediation có làm chất ô nhiễm biến mất hẳn không?
Còn tuỳ cơ chế. Nhóm phân giải bẻ gãy phân tử chất hữu cơ thành chất vô hại nên chất ô nhiễm mất thật. Nhóm chiết rút chỉ dồn chất độc vào sinh khối cây, và bạn vẫn phải xử lý số sinh khối đó. Nhóm cố định giữ chất độc nằm nguyên tại chỗ, chỉ chặn không cho lan. Riêng kim loại nặng là nguyên tố hoá học, không cây nào phá huỷ được.
Khu đất của tôi nhiễm sâu 5 mét, trồng cây xử lý được không?
Gần như không, nếu chỉ trồng cỏ. Các loài cỏ thường chỉ đạt khoảng 1 m, cây thân gỗ như dương mới tới khoảng 4,5 m. Ở độ sâu đó, hai lối đi khả dĩ là đưa đất lên gần mặt bằng máy móc, hoặc dùng cây để kiểm soát dòng nước ngầm thay vì xử lý trực tiếp.
Tôi phải chờ bao lâu mới thấy kết quả?
Bạn hãy tính bằng năm chứ đừng tính bằng tháng. Đào xúc chở đi mất hàng tuần đến hàng tháng, còn chiết rút hoặc phân giải bằng cây thường cần vài năm. Với chỉ tiêu nước thải thì biến chuyển đến sớm hơn vì nước tiếp xúc trực tiếp với rễ, nhưng đất thì luôn chậm.
Phytoremediation có rẻ hơn đào đất chở đi không?
Rẻ hơn đáng kể tính trên mỗi mét khối, và đó là lý do chính khiến nó được cân nhắc. Tuy nhiên bạn nên cộng thêm hai khoản mà bảng chi phí hay bỏ sót: tiền quan trắc kéo dài nhiều năm, và tiền xử lý sinh khối nếu phương án thuộc nhóm chiết rút.
Đọc tiếp
- → Bán giống cỏ Vetiver để xử lý ô nhiễm đất, nước và bảo vệ môi trường
- → Cỏ Vetiver xử lý môi trường: làm được gì và không làm được gì
- → Xử lý ô nhiễm nước bằng thực vật: chọn loài nào, hệ nào
OlaFarm là đơn vị cung cấp giống cỏ Vetiver được liệt kê trên danh bạ chính thức các nhà cung cấp giống cỏ Vetiver của Mạng lưới Vetiver Quốc tế (TVNI), mục Việt Nam (nguồn: Global Vetiver Grass Plant Suppliers). Nếu bạn cần mua giống cỏ Vetiver hoặc tư vấn thêm về giống cỏ này, hãy liên hệ OlaFarm để được trợ giúp.
Nguồn tham khảo
- US EPA, Introduction to Phytoremediation, EPA/600/R-99/107, tháng 2 năm 2000: định nghĩa (Abstract), độ sâu rễ (Bảng 2-2, tr.6), tốc độ và ngưỡng nồng độ (tr.6), sinh khối nhiễm bẩn (tr.6), chi phí (tr.7), nhược điểm cây siêu tích tụ (mục 3.1).
- Federal Remediation Technologies Roundtable, Remediation Technologies Screening Matrix, mục Phytoremediation: danh sách cơ chế và thời gian vận hành.
- Hướng dẫn kỹ thuật ứng dụng công nghệ cỏ Vetiver giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ môi trường, TVNI, bản tiếng Việt: năng suất cỏ khô (mục 4.2.2), phân bố kim loại nặng (mục 5.1.3, tr.96), độ sâu rễ tại Hòn Bà (tr.78–79).
- The Vetiver System for Water Quality Improvement, TVNI, ấn bản lần 2: dự án đi-ô-xin sân bay Biên Hoà (mục 3.2.5.7).
ThS. Phạm Thị Nhàn
Quản lý OlaFarm — Thạc sĩ Công nghệ sinh học
Trực tiếp phụ trách chọn lọc và khảo nghiệm dòng giống HB06 từ năm 2016; đồng hành cùng ~600 dự án trồng Vetiver chống sạt lở, xử lý môi trường và nông nghiệp bền vững trên ~30 tỉnh/thành. Xem hồ sơ chuyên môn →
