Công nghệ Phytoremediation là gì? Phương pháp trị liệu thực vật xử lý môi trường làm sạch đất với hoa là sao?

Theo trang web của Hiệp hội Công nghệ tế bào quốc tế, công nghệ tế bào học được định nghĩa là khoa học sử dụng thực vật để giải quyết các vấn đề môi trường như ô nhiễm, trồng lại rừng, nhiên liệu sinh học và chôn lấp. Phytoremediation, một tiểu thể loại của công nghệ tế bào học, sử dụng thực vật để hấp thụ các chất ô nhiễm từ đất hoặc từ nước.

Các chất ô nhiễm có liên quan có thể bao gồm các kim loại nặng, được định nghĩa là bất kỳ yếu tố nào được coi là kim loại có thể gây ô nhiễm hoặc vấn đề môi trường và không thể bị suy giảm thêm. Sự tích lũy cao của kim loại nặng trong đất hoặc nước có thể được coi là độc hại đối với thực vật hoặc động vật.

Tại sao nên sử dụng Phytoremediation – Phương pháp trị liệu thực vật xử lý môi trường?

Các phương pháp khác được sử dụng để khắc phục đất bị ô nhiễm kim loại nặng có thể tiêu tốn 1 triệu đô la Mỹ mỗi mẫu, trong khi đó, phương pháp kiểm định thực vật được ước tính có giá từ 45 cent đến 1,69 đô la Mỹ mỗi foot vuông, giảm chi phí cho mỗi mẫu Anh xuống hàng chục nghìn đô la.

Phytoremediation hoạt động như thế nào?

Không phải tất cả các loài thực vật có thể được sử dụng cho phytoremediation. Một nhà máy có thể hấp thụ nhiều kim loại hơn các nhà máy bình thường được gọi là siêu tích lũy. Thực vật chỉ thị kim loại có thể hấp thụ nhiều kim loại nặng hơn so với hiện diện trong đất mà chúng đang phát triển.

Tất cả các nhà máy cần một số kim loại nặng với số lượng nhỏ; sắt, đồng và mangan chỉ là một vài trong số các kim loại nặng cần thiết cho chức năng của cây. Ngoài ra, có những thực vật có thể chịu đựng được một lượng kim loại cao trong hệ thống của chúng, thậm chí nhiều hơn mức cần thiết cho sự tăng trưởng bình thường, thay vì biểu hiện các triệu chứng nhiễm độc. Ví dụ, một loài Thlaspi có một protein gọi là “protein dung nạp kim loại”. Kẽm được đưa lên rất nhiều bởi Thlaspi do kích hoạt phản ứng thiếu kẽm toàn thân. Nói cách khác, protein dung nạp kim loại nói với cây rằng nó cần nhiều kẽm hơn vì nó “cần nhiều hơn”, ngay cả khi nó không có, vì vậy nó cần nhiều hơn!

Vận chuyển kim loại chuyên dụng trong một nhà máy cũng có thể hỗ trợ sự hấp thu của kim loại nặng. Các chất vận chuyển, đặc trưng cho kim loại nặng mà nó liên kết, là các protein hỗ trợ cho việc vận chuyển, khử độc và cô lập các kim loại nặng trong thực vật.

Các vi khuẩn trong rhizosphere bám vào bề mặt của rễ cây và một số vi khuẩn tái tạo có thể phá vỡ các vật liệu hữu cơ như dầu mỏ và đưa kim loại nặng lên và ra khỏi đất. Điều này mang lại lợi ích cho các vi khuẩn cũng như nhà máy, vì quá trình này có thể cung cấp một khuôn mẫu và nguồn thực phẩm cho các vi khuẩn có thể làm giảm các chất ô nhiễm hữu cơ. Các nhà máy sau đó giải phóng các chất tiết ra rễ, enzyme và carbon hữu cơ cho các vi khuẩn ăn.

Lịch sử Phương pháp trị liệu thực vật xử lý môi trường

“Cha đỡ đầu” của phytoremediation và nghiên cứu về các nhà máy siêu tích lũy rất có thể là R. R. Brooks của New Zealand. Một trong những bài báo đầu tiên liên quan đến mức độ hấp thụ kim loại nặng cao bất thường trong các nhà máy trong hệ sinh thái bị ô nhiễm đã được Reeves và Brooks viết vào năm 1983. Họ thấy rằng nồng độ chì trong Thlaspi nằm trong khu vực khai thác là mức cao nhất từng được ghi nhận cho bất kỳ cây hoa.

Công trình của giáo sư Brooks về sự tích lũy kim loại nặng của thực vật đã dẫn đến câu hỏi làm thế nào kiến thức này có thể được sử dụng để làm sạch đất bị ô nhiễm. Bài báo đầu tiên về phytoremediation được viết bởi các nhà khoa học tại Đại học Rutgers, về việc sử dụng các nhà máy tích lũy kim loại được lựa chọn và chế tạo đặc biệt được sử dụng để làm sạch đất bị ô nhiễm. Năm 1993, một bằng sáng chế của Hoa Kỳ đã được đệ trình bởi một công ty có tên là Phytotech. Với tiêu đề “Phytoremediation of Metal”, bằng sáng chế đã tiết lộ một phương pháp để loại bỏ các ion kim loại khỏi đất bằng cách sử dụng thực vật. Một số loài thực vật, bao gồm củ cải và mù tạt, đã được biến đổi gen để thể hiện một loại protein gọi là metallicothionein. Protein thực vật liên kết các kim loại nặng và loại bỏ chúng để độc tính thực vật không xảy ra. Do công nghệ này, các nhà máy biến đổi gen, bao gồm Arabidopsis, thuốc lá, cải dầu và gạo đã được sửa đổi để khắc phục các khu vực bị nhiễm thủy ngân.

Các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến Phytoremediation

Yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng tích lũy kim loại nặng của cây là tuổi. Rễ non phát triển nhanh hơn và chiếm chất dinh dưỡng với tốc độ cao hơn rễ già, và tuổi tác cũng có thể ảnh hưởng đến cách chất gây ô nhiễm hóa học di chuyển khắp cây. Đương nhiên, quần thể vi sinh vật trong vùng rễ ảnh hưởng đến sự hấp thu của kim loại. Tốc độ thoát hơi nước, do tiếp xúc với ánh nắng mặt trời và thay đổi theo mùa, cũng có thể ảnh hưởng đến sự hấp thu của kim loại nặng.

Loài thực vật được sử dụng cho phương pháp trị liệu này

Hơn 500 loài thực vật được báo cáo là có đặc tính tích lũy. Thực vật chỉ thị kim loại nặng tự nhiên bao gồm trung gian Iberis và Thlaspi spp. Các nhà máy khác nhau tích lũy kim loại khác nhau; ví dụ, Brassica juncea tích lũy đồng, selen và niken, trong khi Arabidopsis halleri tích lũy cadmium và Lemna gibba tích lũy asen. Các nhà máy được sử dụng trong các vùng đất ngập nước được thiết kế bao gồm cói, cói, lau sậy và đuôi chuột vì chúng chịu được lũ lụt và có khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm. Các nhà máy biến đổi gen, bao gồm Arabidopsis, thuốc lá, cải dầu và gạo, đã được sửa đổi để khắc phục các khu vực bị nhiễm thủy ngân.

Làm thế nào các nhà máy được kiểm tra khả năng tích lũy của họ? Nuôi cấy mô thực vật được sử dụng thường xuyên trong nghiên cứu phytoremediation, do khả năng dự đoán phản ứng của thực vật và để tiết kiệm thời gian và tiền bạc.

Thuyết Phytoremediation – Phương pháp trị liệu thực vật xử lý môi trường

Phytoremediation là lý thuyết phổ biến do chi phí thành lập thấp và đơn giản tương đối. Trong những năm 1990, có một số công ty làm việc với phytoremediation, bao gồm Phytotech, PhytoWorks và Earthcare. Các công ty lớn khác như Chevron và DuPont cũng đang phát triển các công nghệ xử lý ô nhiễm. Tuy nhiên, công việc nhỏ đã được thực hiện gần đây bởi các công ty và một số công ty nhỏ hơn đã ngừng hoạt động. Các vấn đề với công nghệ bao gồm thực tế là rễ cây không thể đủ sâu vào lõi đất để tích tụ một số chất ô nhiễm và việc xử lý cây sau khi quá trình tích lũy đã diễn ra. Cây không thể bị cày xới trở lại vào đất, bị con người hay động vật tiêu thụ hoặc đưa vào bãi rác. Tiến sĩ Brooks đã lãnh đạo công việc tiên phong trong việc khai thác kim loại từ các nhà máy siêu tích lũy. Quá trình này được gọi là phytomining và liên quan đến quá trình nấu chảy kim loại từ thực vật.

Domin Võ

Dành ra 12 tiếng/ngày cho công việc tẻ nhạt ở ngân hàng, chỉ khi viết bài cho Mingeek, anh ấy mới thật sự là chính mình. Anh muốn cho mọi người thấy rằng, khoa học không nhàm chán như trong SGK đâu! Nếu các bạn phát hiện sai sót gì trong bài, có thể liên hệ với anh ấy qua Facebook bên dưới. Hoặc nếu bạn muốn trò chuyện về Khoa học, hãy kết bạn luôn nào <3

Related Articles

Back to top button

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker