Biện pháp sinh học trong sử lý ô nhiễm đất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Khoa tài nguyên và môi trường BÀI TIỂU LUẬN THỔ NHƯỠNG Đề Tài :”Biện pháp sinh học trong sử lý ô nhiễm đất” Giáo viên hướng dẫn: PHAN QUỐC HƯNG Nhóm thực hiện : 1. Đoàn Văn Hà -574436 2. Phạm Xuân Chung -574420 (NT)3. Ưng Sỹ Hùng - 5744464. Phạm Quang Trường - 5745085. Ngô Thị Lan - 573795 6. Nguyễn Ngọc Anh - 5627727.Trần Văn Lý - 5744748.Dương Đức Anh - 574408.   9. Nguyễn Văn Long –574470 HÀ NỘI - 2013 MỤC LỤC Trang Lời mở đầu ……………………………………………………………………………………………………..2 NỘI DUNG……………………………………………………………………………………………………..3 1. Khái Quát Ô Nhiễm Môi Trường Đất Và Biện Pháp Sinh Học Trong Sử Lý Ô Nhiễm Môi Trường Đất……….……………………………………………………………………………………………………..3 1.1 Khái niệm ô nhiễm môi trường đất……………………………………………………………………….3 1.2 Tổng quát về biện pháp sinh học trong sử lý ô nhiễm môi trường đất…………………………………...3 2. Một Số Nguyên Nhân Ô Nhiễm Đất………………………………………………………………………..5 2.1 Nguyên nhân ô nhiễm dất do hóa chất, tích lũy kim loại nặng trong đất…………………………….….5 2.1.1 Ô nhiễm đất do phân bón và hoá chất bảo vệ thực vật………………………………………………….5 2.1.2 Ô nhiễm do chất độc hoá học trong chiến tranh để lại…………………………………………………7 2.1.3 Ô nhiễm đất do các chất thải ở thành phố, khu công nghiệp………………………………………….8 2.2 Nguyên Nhân Gây Ô Nhiễm Đất Do Dầu Mỏ ……..…………………………………………………….10 2.2.1. Do tàu chở dầu bị tai nạn, đắm trên đại dương……………………………………………………….10 2.2.2. Do sự cố trên giàn khoan dầu…………………………………………………………………………..11 2.2.3. Ô nhiễm dầu do quá trình khai thác dầu trong thềm lục địa………………………………………….12 2.2.4. Ô nhiễm dầu do quá trình chế biến tại các cơ sở lọc dầu ven biển………………………………… ..12 2.2.5. Do rò rỉ, tháo thải dầu mỏ trên đất liền…………………………………………………………… …12 2.3.1 Ô Nhiễm Đất Do Ký Sinh Trùng……………………………………………………………………… 13 3. Các Phương Pháp Sử Lý Ô Nhiễm Đất Bằng Phương Pháp Sinh Học…………………………………15 3.1 Biện pháp sử lý ô nhiễm kim loại nặng bằng thực vật………………………………………………..…15 3.1.1 Các loài thực vật có khả năng hấp thụ kim loại nặng……………………………………………… ..17 3.2 Biện pháp sinh học khắc phục ô nhiễm dầu…………………………………………………………… 18 3.2.1 Xử lý bằng phương pháp vi sinh……………………………………………………………………….18 3.2.2 Khắc phục dầu bằng phương pháp sinh học:……………………………………………………… ..18 3.3. Phương pháp sinh học xử lý đất ô nhiễm ký sinh trùng………………………………………………..20 KẾT LUẬN…………………………………………………………………………………………………...22 Tài liệu tham khảo…………………………………………………………………………………………...24 LỜI MỞ ĐẦU Đất là một tài nguyên vô cùng quý giá mà tự nhiên đã ban tặng cho con người... Đất đóng vai trò quan trọng: Là môi trường nuôi dưỡng các loại cây, là nơi để sinh vật sinh sống, là không gian thích hợp để con người xây dựng nhà ở và các công trình khác. Đất cùng với con người đồng hành qua các thời kì công nghiệp khác nhau từ nền nông nghiệp sơ khai đến nền nông nghiệp hiện đại như ngày nay. Tuy nhiên con người lại có những tác động xấu đến môi trường như sử dụng phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật quá nhiều không đúng quy đinh... Tuy nhiên trong phân bón và thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) thường có sẵn kim loại nặng và chất khó phân hủy, khi tích lũy đến một giới hạn nhất định, chúng sẽ thành chất ô nhiễm. Các nhà khoa học môi trường thế giới đã cảnh báo rằng: Cùng với ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm không khí thì ô nhiễm môi trường đất cũng là vấn đề đáng báo động hiện nay. Ô nhiễm đất không những ảnh hưởng xấu tới sản xuất nông nghiêp và chất lượng nông sản, mà còn thông qua lương thực, rau, quả… Ảnh hưởng gián tiếp tới sức khỏe con người và động vật. Ngày càng xuất hiện nhiều căn bệnh ung thư quái ác đã cướp đi cướp đi hàng ngàn sinh mạng mỗi năm. Tài nguyên đất của thế giới hiện đang bị suy thoái nghiêm trọng do xói mòn, rửa trôi, bạc mầu, nhiễm mặn, nhiễm phèn và ô nhiễm đất, biến đổi khí hậu. Hiện nay 10% đất có tiềm năng nông nghiệp bị sa mạc hoá.Đất là tài nguyên không thể phục hồi, mặc dù con người có nhiều tiến bộ về khoa học kỹ thuật để cải tạo. Do đó vấn đề đặt ra cho chúng ta là phải xem xét lại mối quan hệ của mình với môi trường đất. Cần đề ra những biện pháp để cải tạo và phục hồi những vùng đất bị ô nhiễm, làm tăng hệ số sử dụng đất phục. Mọi người chung sức cùng nhau bảo vệ môi trường đất bảo vệ môi trường sống của chúng ta. NỘI DUNG Khái Quát Ô Nhiễm Môi Trường Đất Và Biện Pháp Sinh Học Trong Sử Lý Ô Nhiễm Môi Trường Đất. 1.1Khái niệm ô nhiễm môi trường đất: Theo định nghĩa của Tổ chức Y tế thế giới (WHO) thì “Ô nhiễm môi trường là  sự đưa vào môi trường các chất thải nguy hại hoặc năng lượng đến mức ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống sinh vật, sức khỏe con người hoặc làm suy thoái chất lượng  môi trường”. Đất  được xem là ô nhiễm khi nồng độ các chất độc tăng lên quá mức an toàn, vượt lên khả năng tự làm sạch của môi trường đất.Hay tất cả các hiện tượng làm nhiễm bẩn môi trường đất bởi các chất gây ô nhiễm. Người ta có thể phân loại đất bị ô nhiễm theo nguồn gốc phát sinh, hoặc theo các tác nhân gây ô nhiễm. 1.2 Tổng quát về biện pháp sinh học trong sử lý ô nhiễm môi trường đất: Hiện nay nguồn ô nhiễm môi trường đất chủ yếu là việc sử dụng hóa chất bảo về thực vật HCBVTV (hóa chất bảo về thực vật ) trong sản xuất và các nguồn gây ô nhiễm khác, tất cả thường dẫn đến việc tích lũy ngày càng càng tăng của các nguyên tố có hại gây ô nhiễm đất. Có khá nhiều cách để sử lý ô nhiễm đất như sử dụng biện pháp hóa học, vật lý, sinh học.Biện pháp vật lý như cày bừa, phơi ải…làm cho đất thông thoáng, cách làm này tương đối rễ làm, nhưng mát nhiều thời gian, chưa đạt hiệu quả cao. Biện pháp hóa học như : Phân huỷ bằng tia cực tím (UV) làm gãy mạch vòng hoặc gẫy các mối liên kết giữa Clo và Cacbon hoặc nguyên tố khác trong cấu trúc phân tử của chất hữu cơ và sau đó thay thế nhóm Cl bằng nhóm Phenyl hoặc nhóm Hydroxyl và giảm độ độc của hoạt chất, biện pháp ozon hoá, biện pháp oxy hoá bằng không khí ướt, Ôxy hoá bằng nhiệt độ cao (thiêu đốt, nung chảy, lò nung chảy)… các biên pháp nay thường tốn nhiều thời gian, hiệu quả tương đối cao. Bên cạnh đó biện pháp sinh học cũng được khá nhiều, dùng thực vật và vi sinh vật để phân hủy sinh học các chất độc, biện pháp này an toàn và đạt hiểu quả cao. Sự phân hủy sinh học đất ô nhiễm được chú trọng vào việc sử dụng vi sinh vật để chuyển hóa chất các chất ô nhiễm thành các hợp chất không ô nhiễm như H20 hay CO2. Hầu hết sự phân hủy sinh học tự nhiên các chất ô nhiễm xảy ra trong môi trường đất, tuy nhiên các điều kiện để phân hủy sinh học nhìn chung là không thuận lợi để đạt được hiệu quả làm sạch. Công nghệ cải tạo sinh học nhằm mục đích cải thiện các điều kiện cho các vi sinh vật phân hủy. Trong đó các điều kiện được quan tâm là nhiệt độ, độ ẩm, PH, thế ô xi hóa –khử, nồng độ chất ô nhiễm trong đất, dạng của các chất nhận electron, sự có mặt của các vi sinh vật mong muốn và khả năng dễ tiêu sinh học của các chất ô nhiễm đối với vi sinh vật. Sự phân hủy sinh học có thể xảy ra cả ở điều kiện hiếu khí và kỵ khí. Nhìn chung điều kiện hiếu khí thường được áp dụng nhiều hơn. Tuy nhiên các bước xử lý phân hủy sinh học các hidrocacbon đã clo hóa lại cấn có sự kết hợp cả điều kiện hiếu khí và kỵ khí.Ngoài ra một số chất bền thường bị phân hủy sinh học trong các điều kiện kỵ khí. Trong những năm gần đây xu hướng sử dụng vi sinh vật để phân huỷ lượng tồn dư HCBVTV một cách an toàn được chú trọng nghiên cứu. Phân huỷ sinh học tồn dư HCBVTV trong đất, nước, rau quả là một trong những phương pháp loại bỏ nguồn gây ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khoẻ cộng đồng và nền kinh tế.Biện pháp phân huỷ HCBVTV bằng tác nhân sinh học dựa trên cơ sở sử dụng nhóm vi sinh vật có sẵn môi trường đất, các sinh vật có khả năng phá huỷ sự phức tạp trong cấu trúc hoá học và hoạt tính sinh học của HCBVTV. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng trong môi trường đất quần thể vi sinh vật trong môi trường đất luôn luôn có khả năng thích nghi đối với sự thay đổi điều kiện sống. Ở trong đất, HCBVTV bị phân huỷ thành các hợp chất vô cơ nhờ các phản ứng ôxy hoá, thuỷ phân, khử oxy xảy ra ở mọi tầng đất và tác động quang hoá xảy ra ở tầng đất mặt. Tập đoàn vi sinh vật đất rất phong phú và phức tạp. Chúng có thể phân huỷ HCBVTV và dùng thuốc như là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng, cung cấp cacbon, nitơ và năng lượng để chúng xây dựng cơ thể. Qúa trình phân huỷ của vi sinh vật có thể gồm một hay nhiều giai đoạn, để lại các sản phẩm trung gian và cuối cùng dẫn tới sự khoáng hóa hoàn toàn sẩn phẩm thành CO2, H2O và một số chất khác. Một số loài thuốc thường chỉ bị một số loài vi sinh vật phân huỷ. Nhưng có một số loài vi sinh vật có thể phân huỷ được nhiều HCBVTV trong cùng một nhóm hoặc ở các nhóm thuốc khá xa nhau. Các nghiên cứu cho thấy trong đất tồn tại rất nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng phân huỷ các hợp chất phôt pho hữu cơ, ví dụ như nhóm Bacillus mycoides, B.subtilis, Proteus vulgaris,…, đó là những vi sinh vật thuộc nhóm hoại sinh trong đất. Rất nhiều vi sinh vật có khả năng phân huỷ 2,4-D, trong đó có Achrombacter, Alcaligenes, Corynebacterrium, Flavobaterium, Pseudomonas,… Yadav J. S và cộng sự đã phát hiện nấm Phanerochaete Chrysosporium có khả năng phân huỷ 2,4- D và rất nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng có cấu trúc khác như Clorinated phenol, PCBs, Dioxin, Monoaromatic và Polyaromatic hydrocacbon, Nitromatic. Năm 1974, Type and Finn đã báo khả năng thích nghi và sử dụng thuốc bảo vệ thực vật như nguồn dinh dưỡng cacbon của một số chủng Pseudomonas sp. khi chúng phát triển trên môi trường có chứa 2,4 -Dichlorophenoxy acetic axit và 2,4-dichphenol. Năm 1976, Franci và cộng sự đã nghiên cứu về khả năng chuyển hoá DDT Analogues của chủng Pseudomonas sp. Năm1977, Doughton và Hsieh khi nghiên cứu sự phân huỷ parathion như một nguồn dinh dưỡng thì quá trình phân huỷ diễn ra nhanh hơn. Ở Việt Nam, Nguyễn Thị Kim Cúc và Phạm Việt Cường đã tiến hành phân lập và tuyển chọn một số chủng thuộc chi Pseudomonas có khả năng phân huỷ được Metyl parathion và đạt được kết quả khả quan. Qúa trình phân hủy HCBVTV của sinh vật đất đã xẩy ra trong môi trường có hiệu xuất chuyển hoá thấp. Để tăng tốc độ phân huỷ HCBVTV và phù hợp với yêu cầu xử lý, người ta đã tối ưu hoá các điều kiện sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật như: pH , môi trường, độ ẩm, nhiệt độ, dinh dưỡng, độ thoáng khí, bổ xung vào môi trường đất chế phẩm sinh vật có khả năng phân huỷ HCBVTV. Một số trở ngại: Vi sinh vật trong xử lý sinh học là những điều kiện môi trường tại nơi cần xử lý, như sự có mặt của các kim loại nặng độc, nồng độ các chất ô nhiễm hữu cơ cao có thể làm cho vi sinh vật tự nhiên không phát triển được và làm chết vi sinh vật đưa vào, giảm đáng kể ý nghĩa đáng ý nghĩa thực tế của xử lý sinh học. Có những phát minh mới mở rộng khả sử dụng vi sinh vật để xử lý ô nhiễm môi trường. Một ví dụ sử dụng các chủng vi sinh vật kháng các dung môi hữu cơ ở nồng độ rất cao. Ngoài ra, với những kỹ thuật sinh học phân tử hiện đai có thể tạo ra những chủng vi khuẩn có khả năng phân huỷ đồng thời nhiều hoá chất độc hại mà không yêu cầu điều kiện nuôi cấy phức tạp và không gây hại cho động thực vật cũng như con người. Phương pháp này sẽ được ứng dụng rộng rãi trong tương lai vì ý nghĩa thực tế của nó khi xử lý các chất thải độc hại ngày càng được mọi người chấp nhận. 2.Một Số Nguyên Nhân Ô Nhiễm Đất 2.1 Nguyên nhân ô nhiễm dất do hóa chất, tích lũy kim loại nặng trong đất. 2.1.1 Ô nhiễm đất do phân bón và hoá chất bảo vệ thực vật Thuốc bảo vệ thực vật là những hóa chất được tạo ra nhằm bảo vệ cây trồng, chống lại hoặc tiêu diệt loài gây hại. Cả phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật đã góp phần quan trọng vào tăng năng suất cây trồng, nhưng do tình trạng lạm dụng quá mức và kém hiểu biết của người dân trong việc sử dụng phân bón hoá học và thuốc bảo vệ thực vật, nên đã dẫn đến tình trạng suy thoái đất nông nghiệp (do làm giảm tính chất cơ lý của đất, tích luỹ nhiều kim loại nặng trong đất, làm tăng độ chua của đất...) và tồn dư quá mức thuốc bảo vệ thực vật trong môi trường đất, đặc biệt là các thuốc bảo vệ thực vật nhóm clo (DDT, 666, 2,4-D...), tác hại đến hệ sinh thái nông nghiệp.  Kết quả xác định dư lượng thuốc bảo về thực vật trong 551 mẫu rau hoa quả ở thành phố HCM năm 1992-2002 số mấu còn tồn dư lượng chiếm 37,9% số mẫu kiểm tra, số mấu vượt quá mức chiếm 10,7%. Tình trạng nông dân sử dụng thuốc bảo vệ thuốc bảo vệ thực vật rất phổ biến.Các loại thuốc bị cấm sử dụng vẫn được tìm thấy trong các loại rau quả. Khi sử dụng các hóa chất bảo vệ thực vật không đúng quy định sẽ làm mất cân bằng sinh thái, các hóa chất cũng gây ảnh hưởng đến các loài thiên địch làm chúng chết hoặc bị tiêu diệt. Hình 1.Sử dụng thuốc bảo vệ thực vật. Hình 2..Sử dụng thuốc bảo vệ thực vật. Sử dụng phân bón, nông dược không hợp lý, các chất dư thừa tích tụ dần trong đất như các kim loại nặng, clo hữu cơ … dẫn đến ô nhiễm thoái hóa đất. Trong sản xuất phân hóa học, do nguyên lieu không tinh khiết có thể đem lại 1 số nguyên tố có hại cho sản xuất nông nghiệp. Hàm lượng các chất Cd, As tăng lên gấy ô nhiễm đất. 2.1.2 Ô nhiễm do chất độc hoá học trong chiến tranh để lại Chất độc da cam là hỗn hợp tỷ lệ 1 : 1 của este n-butyl của 2 thuốc diệt cỏ 2,4-D và 2,4,5-T. Do hỗn hợp thuốc diệt cỏ đó thường được chứa trong các thùng dung tích khoảng 200 lít, bên ngoài có sơn các dải sọc màu da cam, nên người ta thường gọi chung là chất độc da cam. Mặt khác, thuốc diệt cỏ 2,4,5-T thường chứa nhiều dioxin, cỡ 2 – 40 mg/kg(Paul L. Sutton, 2002), nên người ta thường gọi chung là chất độc da cam/dioxin. Dioxin là một nhóm gồm 75 chất (hay 75 thành viên) và là một trong những nhóm chất độc và nguy hiểm nhất được biết hiện nay trên thế giới. Các chất thuộc nhóm Dioxin và nhiều thuốc trừ sâu clo hữu cơ (điển hình là nhóm DDT) đều thuộc 12 chất/nhóm chất ô nhiễm hữu cơ tồn lưu (POPs – Persistant Organic Pollutants) bị cấm sản xuất và sử dụng trên toàn thế giới (theo Công ước Stôckhôm, mà Việt Nam đã tham gia ký kết năm 2001 tại Thuỵ Điển). Trong nhóm Dioxin, chất độc nhất cũng được gọi là dioxin chứa 4 nguyên tử clo trong phân tử (tên hoá học là 2,3,7,8 - tetraclodibenzo para-dioxin, viết tắt là TCDD). Các chất dioxin tồn lưu rất lâu dài trong các thành phần môi trường, tan tốt trong mô mỡ động vật và do vậy, có khả năng tích luỹ sinh học và khuyếch đại sinh học trong chuỗi thức ăn, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ người và động vật. Một số loại nông dược tồn tại khá lâu trong đất như hợp chất kim loại nặng (Pb, As, Cu, Hg) có thời gian bán hủy là 10-30 năm, clo hưu cơ (666, DDT), thời gian bán hủy từ 2-4 năm,các loại thuốc trừ sâu dạng lân hưu cơ ,có gốc amoni thời gian bán phân hủy từ 0,02-0,2 năm. Theo báo cáo của Paul L. Sutton tại Hội thảo khoa học Việt - Mỹ về các tác động đến môi trường và sức khoẻ của chất độc da cam/dioxin tổ chức ở Việt Nam vào tháng 3/2002, trong những năm chiến tranh từ 1961 đến 1971, khoảng 8 triệu galon (tương đương khoảng 36 triệu lít) chất độc da cam đã được rải xuống Việt Nam. Trong số đó, khối lượng rải trên địa bàn tỉnh Quảng Trị (ở Cam Lộ, Thành phố Đông Hà, Thị trấn Khe Sanh và thị xã Quảng Trị) là 1.350.000 lít (chiếm 3,75% cả nước). Huyện Cam Lộ là một trong những vùng bị rải nhiều nhất ở tỉnh Quảng Trị (khoảng 460.000 lít, chiếm khoảng 34% toàn tỉnh). Hậu quả để lại là đất đai bị ô nhiễm do dioxin tồn lưu lâu dài trong đất, nhiều cánh rừng xanh tốt trước đây nay vẫn chưa thể phục hồi. Ước tính có khoảng 2,63 triệu ha đất đai bị ảnh hưởng. Đến nay, tuy chưa có những điều tra, đánh giá đầy về tồn dư của chất độc da cam/dioxin, nhưng các tác động tiêu cực của chúng đến môi trường và sức khoẻ con người là vô cùng lớn, chúng làm thay đổi hệ sinh thái, gây ô nhiễm đất, ảnh hưởng trực tiếp đến con người trong 1 thời gian rất dài. Hình 3: Đất bị ô nhiễm do chất da cam không thể sản xuất. 2.1.3 Ô nhiễm đất do các chất thải ở thành phố, khu công nghiệp Quá trình phát triển công nghiệp và đô thị cũng ảnh hưởng đến các tính chất vật lý và hoá học của đất. Những tác động về vật lý như xói mòn, nén chặt đất và phá huỷ cấu trúc đất do các hoạt động xây dựng, sản xuất và khai thác mỏ. Các chất thải rắn, lỏng và khí đều có tác động chất thải đến đất. Lượng chất thải ở các khu công nghiệp và thành phố là vô cùng lớn, các chất độc hại, kim loại nặng tích lũy ngày càng tăng và lâu dài dẫn đến tình trạng ô nhiễm và thoái hoa đất nặng nề. Hình 4: Đất bị ô nhiễm ở các khu công nghiệp. Người ta phân chia các chất thải gây ô nhiễm đất làm 4 nhóm: Chất thải xây dựng, chất thải kim loại, chất thải khí, chất thải hoá học và hữu cơ. Chất thải xây dựng như gạch, ngói, thuỷ tinh, ống nhựa, dây cáp, bê tông,..trong đất rất khó bị phân huỷ. Chất thải kim loại, đặc biệt là các kim loại nặng như Chì, Kẽm, Đồng, Ni ken, Cadimi... thường có nhiều ở các khu khai thác mỏ, các khu công nghiệp. Các kim loại này tích luỹ trong đất và thâm nhập vào cơ thể theo chuỗi thức ăn và nước uống, ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ. Các chất thải khí và phóng xạ phát ra chủ yếu từ các nhà máy nhiệt điện, các khu vực khai thác than, các khu vực nhà máy điện nguyên tử, có khả năng tích luỹ cao trong các loại đất giàu khoáng sét và chất mùn. Các chất thải gây ô nhiễm đất ở mức độ lớn là các chất tẩy rửa, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, thuốc nhuộm, mầu vẽ, công nghiệp sản xuất pin, thuộc da, công nghiệp sản xuất hoá chất. Nhiều loại chất hữu cơ đến từ nước cống, rãnh thành phố, nước thải công nghiệp được sử dụng làm nguồn nước tưới trong sản xuất cũng là tác nhân gây ô nhiễm đất. Ngoài ra việc khai thác khoáng sản như khoáng ilmenit chứa titan làm phát sinh lượng lớn chất thải rắn (đất, cát, sỏi) che phủ nhiều vùng đất ven bờ, đồng thời làm tăng xâm nhập mặn từ biển vào các vùng khai thác làm nhiễm mặn đất và nước ngầm. Hoạt động nuôi tôm nước lợ/mặn vùng ven bờ cũng gây ra sự nhiễm mặn đất canh tác nông nghiệp. Sự nhiễm mặn tăng lên cũng có thể gây nhiễm phèn làm chua đất (hay suy giảm chất lượng đất).  2.2 Nguyên Nhân Gây Ô Nhiễm Đất Do Dầu Mỏ : 2.2.1. Do tàu chở dầu bị tai nạn, đắm trên đại dương:  Đây là nguyên nhân quan  trọng nhất gây ô nhiễm biển và đại dương bởi vì trên 60% tổng sản lượng dầu mỏ khai thác được trên thế giới đã được vận chuyển bằng đường biển. Theo tài liệu của Viện nguồn lợi thế giới (WRI,1987) trong giai đoạn 1973- 1986 trên biển đã xảy ra 434 tai nạn trong tổng số 53581 tàu chở dầu làm tràn 2,4 triệu tấn dầu. Ô nhiễm biển từ tàu có thể gây ra từ 2 nguồn: Dầu đổ ra biển từ các tai nạn tàu : chiếm 15%. Dầu thải ra biển từ hoạt động của tàu : chiếm 85%. Hình 5. Đắm tầu chở dầu trên biển 2.2.2. Do sự cố trên giàn khoan dầu:  Trong các hoạt động dầu khí ngoài khơi, các chất thải có khới luwongj đáng kể nhất gồm nước vỉa, dung dihcj khoang (DDK), mùn khoang (MK), nước dằn, nước thế chỗ. Một số chất thải có khối lượng nhỏ hơn là cát khai thác, nước rửa mặt bong, dung dịch hoàn thiện và dung dich bảo dưỡng giếng, dung duchj chống phun trào, nước làm mát, khí thải... Trong đó, DDK và MK được xem là một trong các chất thải gây ô nhiễm nặng nề và đáng quan tâm nhất. Ngoài ra, nước khai thác ( nước vỉa, nước bơm ép, các hóa chất được tuần hoàn xuống giếng hoặc them vào khi tách dầu và nước ). Có tỉ lệ trong nước đáng kể. Thống kê của Parcom (1991) cho thấy 20% dầu thải ở biển Bắc là do nước khai thác. Trong quá trình khai thác dầu ngoài biển khơi đôi khi xảy ra sự cố dầu phun lên cao từ các giếng dầu do các thiết bị van bảo hiêm của giàn khoan bị hỏng, dẫn đến một khối lượng lớn dầu tràn ra biển làm cho một vùng biển rông lớn bị ô nhiễm. Người ta ước tính hang năm có khoảng hơn 1 triệu tấn dầu mỏ tràn ra trên mặt biển do những sự cố giàn khoan dầu đó. Hình 6.Khai thác dầu trên biển. 2.2.3. Ô nhiễm dầu do quá trình khai thác dầu trong thềm lục địa: Trong quá trình khai thác dầu đã thải ra một lượng lớn nước thải có dầu. Ngoài ra còn phải kể đến các sự cố gây tràn dầu trên biển trong quá trình khai thác dầu ở thềm lục địa như các sự cố làm vỡ ống dẫn dầu, sự cố va chạm tàu chở dầu vào các giàn khoan trên biển. Ở Việt Nam, sản lượng khai thác dầu khí tăng hàng năm, cụ thể: - 1976 : 8,8 triệu tấn dầu - 1997 : 9.8 triệu tấn dầu. - 1998 : 12,5 triệu tấn dầu. - 1999 : 15,0 triệu tấn dầu. Các giàn khoan dầu chủ yếu ở thềm lục địa Việt Nam, một số ít ở Vịnh Bắ Bộ và ngoài khơi Trung Bộ. Sự phát triển dầu khí kèm theo 2 nguồn ô nhiễm thường xuyên (do dầu thoát, do thải nước có chứa dầu) và sự cố tràn dầu. 2.2.4. Ô nhiễm dầu do quá trình chế biến tại các cơ sở lọc dầu ven biển: Dầu nguyên khai không sử dụng ngay mà phải qua chế biến, các nhà máy lọc dầu cũng là một nguồn gây ô nhiễm dầu trong vùng biển ven bờ. Nước thải của các nhà máy lọc dầu thường chứa một hỗn hợp các chất khác nhau như : dầu mở nguyên khai, các sản phẩm dầu mở, các loại nhựa, asphalt và các hợp chất khác. 2.2.5. Do rò rỉ, tháo thải dầu mỏ trên đất liền: Trong quá trình dịch vụ, sản xuất công nghiệp, khối lượng dầu mỏ bị tháo thải qua hoạt động công nghiệp vào hệ thống cống thoát nước của nhà máy đổ ra sông rồi ra biển. Số lượng dầu mỏ thấm qua đất và lan truyền ra biển ước tính trên 3 triệu tấn mỗi năm. Hinh7. Dò dỉ dầu thải trên đất liền. 2.3.1 Ô Nhiễm Đất Do Ký Sinh Trùng Môi trường đất là môi trường đa dạng sinh học, với nhiều loài sinh vật tồn tại và phát triển trong nó, bên cạnh những loài có ích cũng có những loài có hại cho sinh vật và con người. Ký sinh trùng là một trong số chúng, chúng tồn tại trong đất cũng như những sinh vật khác nhưng nếu số lượng của chúng vượt quá giới hạn sẽ làm mất đi sự cân bằng trong đất. Từ đó, ảnh hưởng xấu một cách trực tiếp hoặc gián tiếp đến con người và các sinh vật khác. Ta gọi đó là sự ô nhiễm ký sinh trùng trong đất. Do phương pháp đổ bỏ chất thải mất vệ sinh, sử dụng phân bắc tươi, bùn ao tươi, bùn kênh dẫn chất thải bón trực tiếp vào đất. Hiện nay các vùng nông thôn miền Bắc Việt Nam tập quán sủ dụng phân bắc và phân chuồng tươi trong canh tác vẫn còn phổ biến.Chỉ tính riêng trong nội thành Hà Nội, hàng năm lượng phân bắc thải ra khoảng 550 000 tấn và chỉ khoảng 1/3 trong số đó được xử lý. Ở các vùng nông thôn phía Nam đặc biệt là vùng đồng bằng sông Cửu Long, phân tươi được coi là nguồn thức ăn cho cá. Tập quán sử dụng phân tươi, nước thải bón, tưới trực tiếp cho đất đã gây ô nhiễm sinh học nghiêm trọng cho môi trường đất, không khí, nước, ảnh hưởng đến sức khỏe con người.Ngoài ra nguồn gây ô nhiễm chủ yếu là chất thải chưa qua xử lý của người và động vật, nước thải bệnh viện, nước thải sinh hoạt…. trong đó nguy hại nhất là chất thải chưa qua xử lý khử trùng của bệnh viện truyền nhiễm. Rất nhiều vi khuẩn và ký sinh trùng sinh sôi nảy nở trong đất, bám vào các cây trồng nông nghiệp và truyền vào cơ thể người động vật. Việc lợi dụng nước thải để tưới cho nông nghiệp mà chưa qua xử lý có nguy cơ gây ô nhiễm đất, nhiều vi sinh vật tồn tại trong nước thải thấm vào đất. Mặt khác, ở nhiều địa phương, sau mưa lũ, nhiều loài vi sinh vật, theo dòng lũ mang từ khu vực này đến khu vực khác, khi lũ rút, mầm bệnh tồn tại trong đất, gây nhiều bệnh nguy hiểm cho động vật và cho con người. Một số hình thức gây ô nhiễm làm tăng lượng kí sinh trùng trong đất : Dùng nước thải từ các kênh dẫn nướcthải tưới trực tiếp vào đất Hình 9. Sử dụng nước thải, phân tươi không qua xử lý bón trực tiếp cho cây trồng Hình 10 Nước thải chưa qua khử trùng của bệnh viện thải trực tiếp ra ngoài môi trường Hình 11 3. Các Phương Pháp Sử Lý Ô Nhiễm Đất Bằng Phương Pháp Sinh Học 3.1 Biện pháp sử lý ô nhiễm kim loại nặng bằng thực vật Thực vật có nhiều cách phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các ion kim loại trong môi trường. Hầu hết, các loài thực vật rất nhạy cảm với sự có mặt của các ion kim loại, thậm chí ở nồng độ rất thấp. Tuy nhiên, vẫn có một số loài thực vật không chỉ có khả năng sống được trong môi trường bị ô nhiễm bởi các kim loại độc hại mà còn có khả năng hấp thụ và tích các kim loại này trong các bộ phận khác nhau của chúng. Trong thực tế, công nghệ xử lý ô nhiễm bằng thực vật đòi hỏi phải đáp ứng một số điều kiện cơ bản như dễ trồng, có khả năng vận chuyển các chất ô nhiễm từ đất lên thân nhanh, chống chịu được với nồng độ các chất ô nhiễm cao và cho sinh khối nhanh. Tuy nhiên, hầu hết các loài thực vật có khả năng tích luỹ KLN cao là những loài phát triển chậm và có sinh khối thấp, trong khi các thực vật cho sinh khối nhanh thường rất nhạy cảm với môi trường có nồng độ kim loại cao. Xử lý KLN trong đất bằng thực vật có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau phụ thuộc vào từng cơ chế loại bỏ các KLN như: Phương pháp làm giảm nồng độ kim loại trong đất bằng cách trồng các loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại cao trong thân. Các loài thực vật này kết hợp được 2 yếu tố là có thể tích luỹ kim loại trong thân và cho sinh khối cao. Có rất nhiều loài đáp ứng được điều kiện thứ nhất, nhưng không đáp ứng được điều kiện thứ hai. Vì vây, các loài có khả năng tích luỹ thấp nhưng cho sinh khối cao cũng rất cần thiết. Khi thu hoạch các loài thực vật này thì các chất ô nhiễm cũng được loại bỏ ra khỏi đất và các kim loại quý hiếm như Ni, Tl, Au… có thể được chiết tách ra khỏi cây. Phương pháp sử dụng thực vật để cố định kim loại trong đất hoặc bùn bởi sự hấp thụ rễ hoặc kết tủa trong vùng rể. Quá trình này làm giảm khả năng linh động của kim loại, ngăn chặn ô nhiễm nước ngầm và làm giảm hàm lượng kim loại khuếch tán vào trong các chuỗi thức ăn. Trong những năm gần đây, người ta quan tâm rất nhiều về công nghệ sử dụng thực vật để xử lý môi trường bởi nhiều lý do: diện tích đất bị ô nhiễm ngày càng tăng, các kiến thức khoa học về cơ chế, chức năng của sinh vật và hệ sinh thái, áp lực của cộng đồng, sự quan tâm về kinh tế và chính trị,…. Năm 1998, Cục môi trường châu Âu (EEA) đánh giá hiệu quả kinh tế của các phương pháp truyền thống và phương pháp sử dụng thực vật tại 1.400.000 vị trí bị ô nhiễm ở Tây Âu, kết quả cho thấy chi phí trung bình của phương pháp truyền thống trên 1 hecta đất từ 0,27 đến 1,6 triệu USD, trong khi phương pháp sử dụng thực vật chi phí thấp hơn 10 đến 1000 lần. 3.1.1 Các loài thực vật có khả năng hấp thụ kim loại “Có ít nhấ 400 loài phân bố trong 45 họ thực vật được biết là có khả năng hấp thụ kim loại. Các loài này là các loài thực vật thân thảo hoặc thân gỗ, có khả năng tích luỹ và không có biểu hiện về mặt hình thái khi nồng độ kim loại trong thân cao hơn hàng trăm lần so với các loài bình thường khác. Các loài thực vật này thích nghi một cách đặc biệt với các điều kiện môi trường và khả năng tích luỹ hàm lượng kim loại cao có thể góp phần ngăn cản các loài sâu bọ và sự nhiễm nấm. Có nhiều cách giải quyết đã được đưa ra để giải thích cơ chế và triển vọng của loại công nghệ này Giả thuyết hình thành sự phức hợp: Cơ chế loại bỏ các kim loại độc của các loài thực vật bằng cách hình thành một phức hợp. Phức hợp này có thể là chất hoà tan, chất không độc hoặc là phức hợp hữu cơ – kim loại được chuyển đến các bộ phận của tế bào có các hoạt động trao đổi chất thấp (thành tế bào, không bào), ở đây chúng được tích luỹ ở dạng các hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ bền vững. Giả thuyết về sự lắng đọng: Các loài thực vật tách kim loại ra khỏi đất, tích luỹ trong các bộ phận của cây, sau đó được loại bỏ qua lá khô, rửa trôi qua biểu bì hoặc bị đốt cháy. Giả thuyết hấp thụ thụ động: Sự tích luỹ kim loại là một sản phẩm phụ của cơ chế thích nghi đối với điều kiện bất lợi của đất (ví dụ như cơ chế hấp thụ Ni trong loại đất serpentin) Sự tích luỹ kim loại là cơ chế chống lại các điều kiện stress vô sinh hoặc hữu sinh: Hiệu lực của kim loại chống lại các loài vi khuẩn, nấm ki sinh và các loài sinh vật ăn lá đã được nghiên cứu. Ngày nay, sự thích nghi của các loài thực vật có khả năng hấp thụ kim loại nặng chưa được làm sáng tỏ bởi có rất nhiều yếu tố phức hợp tác động lẫn nhau. Tích luỹ kim loại là một mô hình cụ thể của sự hấp thụ dinh dưỡng khoáng ở thực vật. Có 17 nguyên tố được biết là cần thiết cho tất cả các loài thực vật bậc cao(C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Cl và Ni. Các nguyên tố đa lượng cần thiết cho các loài thực vật ở nồng độ cao, trong khi các nguyên tố vi lượng chỉ cần đòi hỏi ở nồng độ rất thấp. Các loài thực vật được sử dụng để xử lý môi trường bao gồm các loài có khả năng hấp thụ được các kim loại dạng vết cần thiết như Cu, Mn, Zn và Ni hoặc không cần thiết như Cd, Pb, Hg, Se, Al, As với hàm lượng lớn, trong khi đối với các loài thực vật khác ở các nồng độ này là cực kỳ độc hại”. Biện pháp xử lý ô nhiễm môi trường đất bằng thực vật là một công nghệ mới và hấp dẫn được đề cập trong những năm gần đây. Kỹ thuật này được cho biết là có một triển vọng đặc biệt trong việc làm sạch kim loại trong đất, ít nhất là dưới điều kiện cụ thể nào đó và được sử dụng trong hệ thống quản lý thích hợp. Sự phát triển của kỹ thuật di truyền và sinh học phân tử là rất cần thiết cho loại công nghệ này. 3.2 Biện pháp sinh học khắc phục ô nhiễm dầu: - Cày xới lên và xử lý tầng đất ô nhiễm làm cho dầu bay hơi hay vi sinh vật phân hủy - Xử lý đất bằng hóa chất - Trồng cây ưa dầu, có khả năng chịu được nồng độ dầu - Tạo cho đấtkhả năng tự làm sạch,hoặc tiếp xúc với không khí hoặc vi sinhvật rửatrôi chuyển hóa tự nhiên. 3.2.1 Xử lý bằng phương pháp vi sinh: Gồm 3 loại sản phẩm để phân hủy dầu thô bằng vi sinh vật: LOT (xử lý dầu thô tràn trên đất):SOT (xử lý dầu dạng rắn), LOT (xử lý dầu dạng lỏng). 3.2.2Khắc phục dầu bằng phương pháp sinh học: - Phân hủy sinh học: Dầu mỏ là loại gồm nhiều thành phần hóa học: Hydratcacbon mạch thẳng(30-35%),Hydratcacbon mạch vòng(25-75%),Hydratcacbon thơm(10-20%) và các hợp chất có chứa như oxy như: axit,ceton,các loại rượu… Các thành phần hóa học có trong dầu mỏ thường rất khó phân hủy.Do đó người ta phải sử dụng các vi sinh vật (nấm hay vi khuẩn) để thúc đẩy sự suy thoái của Hydrocacbon dầu mỏ. Để kích thích quá trình phân hủy của vi sinh vật người ta thường bổ xung vào môi trường một số loại VSV phù hợp hoặc cung cấp dinh dưỡng(nito,photpho…) cho VSV phát triển.Vi khuẩn là nhóm vi sinh vật chính tham gia phân hủy dầu mỏ. Vi khuẩn tham gia phân hủy dầu mỏ theo những con đường khác nhau. Người ta phân chúng vào 3 nhóm dựa trên cơ chế chuyển hóa dầu của chúng như sau: -Nhóm 1: Bao gồm những VSV các chất mạch hở như rượu, mạch thẳng, như aldehyt ceton, axit hữu cơ. -Nhóm 2: Bao gồm những VSV phân hủy các chất hữu cơ có vòng thơm như benzen,phenol,toluen,xilen. -Nhóm 3: Bao gồm những VSV phân hủy hydratcacbon dãy polimetil,hydratcacbon no. Một sooscacs vikhuẩn sản xuất ra các loại enzyme có thể phân hủy các phân tử hydrocacbon. Trên toàn thế giới có trên 70 chi vi khuẩn được biết là làm suy thoái hydrocacbon. Những vi khuẩn thường chiếm ít hơn 1% của quần thể tự nhiên của vi khuẩn, nhưng có thể chiếm hơn 10% tổng số dân trong hệ sinh thái dầu. Nhìn chung các gốc no có tỷ lệ phân giải sinh học cao nhất theo sau là các gốc thơm nhẹ, thơm, gốc thơm phân tử; trong khi các hợp chất phân cực lại có tỷ lệ phân giải thấp. Các loại alkan ( loại hydrocacbon mạch thẳng ) thường bị phân hủy bắt đầu từ cacbon ở đầu. Quá trình oxy hóa này bắt đầu bằng việc sử dụng oxy phân tử tạo ra rượu bậc 1. Kế tiếp là sự tạo ra aldehit và axit cacboxilic có số cacbon giống như chuỗi cacbon ban đầu. Sự phân giải sẽtiếp tục, từ axit cacboxilic tạo thành monocacboxilic axit có số cacbon ít hơn số cacbon ban đầu là 2C và một phân tử CH3-ScoA, sau đó chuyển thành CO2.Các hợp chất phân nhánh sẽ bị oxy hóa thành rượu bậc 2. Quy trình oxy hóa của n-ankan: α- và ѡ-hydroxylation đựơc xúc tác bởi cùng nột bộ các enzym. 3.3. Phương pháp sinh học xử lý đất ô nhiễm ký sinh trùng Kí sinh trùng được truyền vào đất qua trứng giun sán,ấu trùng của chúng,sau thời gian ủ bênh tương đối sẽ trở thành tác nhân gây bênh cho con người. Nhìn chung, đất chỉ là môi trường trung gian đế ký sinh trùng có thể hoàn tất chu kỳ của mình và truyền bệnh sang người. Đa số ấu trùng không thể tồn tại quá lâu trong môi trường đất mà không có vật chủ cho nên biên pháp xử lý đất khi bị ô nhiễm ấu trùng của ký sinh trùng tương tự như xử lý đất ô nhiễm do vi sinh vật. Ta có thể áp dụng biện pháp khử trùng đất bằng phương pháp sinh học. Khử trùng sinh học dựa trên việc đưa chất hữu cơ vào đất.Trong điều kiện kỵ khí các chất hữu cơ này sẽ được lên men tạo ra các chất khí tiêu diệt ký sinh trùng gây bệnh. Nhiều trang trại rau chỉ trồng một số loại rau nhất định nên vấn đề luân canh là không thể.Các loại rau này rất dễ bị bệnh truyền qua đất như tuyến tùng, nấm ký sinh và côn trùng làm giảm đáng kể năng suất cây trồng. Có một số giải pháp cho vấn đề này như dùng hóa chất hay khử trùng hơi nước và phát triển hệ thống Hydroponics. Khử trùng đất bằng phương pháp sinh học thì rất hữu ích đối với những trang trại trồng rau, chỉ cần đất đủ ấm để thực hiện quá trình lên men.Nhiệt độ cao rất cần thiết với phương pháp này vì thế nó được thực hiện chủ yếu vào mùa hè.Khử trùng đất bằng phương pháp sinh học sẽ trồng được 40 tấn/ha đối với cỏ ryegrass ở Ý hoặc áp dụng cho một số cây trồng ở những nơi khác.Ngoài ra, có thể thay thế cỏ ryegrass bằng cúc vạn thọ như là một tác nhân sinh học chống lại bệnh giun tròn. Hình 12 : Hình ảnh về giun tròn Hình 13: Một số loại bệnh do giun tròn gây ra Cắt cỏ và xới đất ở độ sâu 30 – 40 cm. Nếu sản xuất nhiều hơn thì xới sâu hơn.Sau đó nén đất lại và phủ lên một tấm bạt để tạo môi trượng kỵ khí.Sáu tuần sau, quá trình lên men đã hoàn thành. Qúa trình này sẽ giết chết nấm và vi sinh vật gây bệnh trong đất mặc dù quá trình này còn lệ thuộc vào bệnh có mặt trong đất. Sau quá trình khử trùng này người ta sẽ trồng một số loại cây như cải bắp, cải bong xanh, cây mù tạc hoặc Rhaphanus sativus.Những cây trồng sẽ phóng thích ra một loại chất độc gọi là “isothiocyanate” khi chúng chết đi.Hóa chất này có liên quan đến methansodium và giết chết một số mầm bệnh trong đất.Một cây trồng khác cũng thích hợp đó là Sorghum (cây lúa miên).Loại cây này sẽ phóng thích cyanides.Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng phương pháp khử trùng này sẽ ngăn chặn được sự ô nhiễm của một số tuyến trùng. Ngoài ra, nấm còn được kiểm soát: Vertillum bị giết khoảng 90% so với phương pháp khử trùng đất bằng hóa chất. a, Cây Mù Tạc b, Cây Rhaphanus sativus c, Cây Lúa Miên Hình 14: a,b,c KẾT LUẬN Ô nhiễm đất hiện nay là một vấn đề đang cần được quan tâm sâu sắc bởi những tác hại to lớn gây ra cho con người và những sinh vật khác. Ô nhiễm đất cùng với những ô nhiễm khác như ô nhiễm không khí, nước ô nhiễm nước… Đang dần hủy hoại môi trường sống của chúng ta.Các loại ô nhiễm này có quan hệ mật thiết vơi nhau ô nhiễm không khí tạo mưa axit. Lượng mưa chứa axit này rơi vào trong đất làm ô nhiễm môi trường đất, tương tự ô nhiễm nước thải khi xâm nhập vào đất gây ô nhiễm đất và ngược lại ô nhiễm đất làm cho ô nhiễm mạch nước ngầm và ảnh hưởng đến môi trường xung quanh chúng… Nguyên nhân chủ yếu đầu tiên của ô nhiễm đất đến từ nông dược (thuốc bảo về thực vật) và phân bón hóa học, chúng tích lũy dần các chất độc hại (chủ yếu là các kim loại nặng) vào trong đất qua các mùa vụ. Thứ hai là các loại chất thải trong sinh hoạt trong hoạt động sản xuất của con người như rác thải y tế, chất thải của các khu công nghiệp…chưa qua sử lý. Thứ ba, đất cũng là một yếu tố của môi trường cùng với nước không khí, nước và vành đai sinh vật, nên nó cũng tiếp nhận những chất ô nhiễm khác từ mọi lúc mọi nơi. Ngoài ra còn có một số nguyên nhân như do hậu quả chiến tranh cũng làm một phần đất bị ô nhiễm nặng nề, việc khai thác tài nguyên thiên cũng ảnh hưởng không nhỏ tới ô nhiễm đất, các vùng khai thác khoáng sản thường tạo thành một khu vực khuếch tán, khiến cho hàm lượng nguyên tố có hại trong đất cao hơn những vùng xung quanh… Các biện pháp sử lý ô nhiễm đất hiện nay còn nhiều hạn chế do công nghệ còn lạc hâu, kinh phí hạn chế. Việc sử dụng biện pháp sinh học vào sử lý ô nhiễm đất cần sử lý qua các biện pháp sử lý hóa học và vật lý thì mới đạt hiệu quả cao nhất.Sử dụng biện pháp vật lý và hóa học thường mất nhiều thời gian và tiền của.Áp dụng biện pháp sinh học vào sử lý ô nhiễm đất là hữu hiệu nhất khi đất bị ô nhiễm. Ta thấy rằng một khi đất bị ô nhiễm thì việc sử lý là vô cùng khó khăn và mất nhiều thời gian, công sức, tiền của. Do đó cần phải có biện pháp ngăn chặn ô nhiễm đất ngay từ ban đầu, trong đó giải pháp quan trọng nhất là nâng cao ý thức của con người trong việc thải các chất độc hại vào trong đất, có các biện pháp chế tài trong việc bảo vệ môi trường. Tài liệu tham khảo : Giáo trình thổ nhưỡng học (Trần Văn Chính, Trường Đại Học Nông Nghiệp)