Hoá Học Dendro

Hoá học Dendro: Ứng Dụng Trong Môi Trường

Hoá học dendro, hay dendrochemistry là một ngành hoá học ngay từ khi thành lập có mục đích khảo sát tuổi thọ của cây bằng cách phân tích các vòng tăng trưởng hàng năm.

Nhưng trong vòng 20 năm trở lại đây, các nhà hoá học đã tiến thêm một bước mới nữa là áp dụng nguyên tắc và kỹ thuật nầy để áp dụng vào việc nghiên cứu mội trường trong lòng đất và nước ở từng địa phương. Qua sự phân tích các thành tố có trong mỗi vòng "tuổi" của cây, chúng ta có thể hình dung được mức độ ô nhiễm nếu có, thời gian bị ô nhiễm, hay xa hơn nữa có thể truy tìm đến nguyên nhân gây ra ô nhiễm v.v…

Những vấn nạn ô nhiễm trong môi trường nước ngầm và đất trong hiện tại vẫn được khảo sát qua việc lấy mẫu nước ngầm hay mẫu đất, việc nầy khó cho chúng ta truy tìm nguyên nhân đích xác của nguồn ô nhiễm và thời gian bị ô nhiễm.

Đây là một ngành hoá học đang thành hình và có khuynh hướng tăng trưởng nhanh chóng và có khả năng thay thế một số kỹ thuật hiện tại ứng dụng trong việc nghiên cứu môi trường và chẩn định ô nhiễm chính xác hơn.

Chứng nhân của sự ô nhiễm

Có thể nói cây là một chứng nhân hùng hồn nhất của sự ô nhiễm. Sau khi phân tích từng vòng tăng trưởng của cây, những kim loại tìm thấy trong từng vòng có nhiều nồng đọ khác nhau từ đó chúng ta có thể hình dung được thời điểm bị nhiễm độc, sự chuyển dịch của ô nhiễm tiến về hướng nào, và nguyên nhân của ô nhiễm là do nguồn nước hoặc phân bón, hoặc từ trong đất v.v…

Cũng từ những kết luận trên, những dự phóng về tương lai ảnh hưởng đến mức độ ô nhiễm của một vùng đất hoặc nước có thể được tiên liệu qua kết quả của việc phân tích các vòng tăng trưởng của cây qua thời gian.

Tóm lại, việc áp dụng ngành hoá học dendro nhằm các mục tiêu sau đây để nghiên cứu về tác động ô nhiễm môi trường: 1- yếu tố địa lý của vùng thực vật, 2- yếu tố tạo vòng tăng trưởng (wood ray hay xylem), 3- quan trọng hơn cả là các thành phần hoá học và nồng độ của chúng hiện dịện trong mỗi vòng tăng trưởng.

Trong cùng một hệ sinh thái, loại cây được chọn lựa để nghiên cứu là loại cây chiếm lĩnh một vùng rộng lớn để dễ bề theo dõi ảnh hưởng của các hoá chất trong đất, nước và nồng độ thay đổi trong trong từng vòng cây và trong một diện tích rộng lớn có cùng một chủng loại cây giống nhau để so sánh.

Các yếu tố tạo vòng được quan sát kỹ lưỡng qua độ ẩm, độ thẩm thấu, và đặc biệt là giai đoạn chuyển tiếp của lớp vòng mềm (sapwood) vào vòng lõi trong (heartwood); vì trong cùng một cây, mức độ thẩm thấu và di chuyển của các thánh phần hoá học khác nhau cũng như sự hiện diện trong các vòng cũng không theo một định luật nào cả. Sự phát hiện một hoá chất ở vòng ngoài sẽ không có nghĩa là theo thời gian hoá chất đó sẽ hiện diện ở vòng trong.

Do đó, sự chọn lựa cây để thí nghiệm và nghiên cứu là những loại cây có đời sống lâu năm, mọc trong một vùng sinh thái lớn, có vòng lõi trong lớn, rõ ràng và độ ẩm thấp.

Thuận lợi và hiệu quả trong việc khào sát môi trường

Về chi phí: Trước hết việc lấy mẫu của các vòng tăng trưởng của cây để phân tích tương đối dễ dàng hơn việc lấy mẫu của đất hay mẫu các giếng nước ngầm. Do đó chi phí sẽ rẽ hơn và dụng cụ cần thiết trong việc nầy đơn giản hơn.

Hiện tại nhiều nhà thuỷ học đã sử dụng phương pháp phân tích vòng tăng trưởng của cây để thay thế phương pháp lấy nước ngầm trong việc nghiên cứu ô nhiễm hoá chất trong nguồn nước.

Về kỹ thuật: Các vòng tăng trưởng cho phép chúng ta xác định một cách chính xác thời điểm bị ô nhiễm qua sự hiện diện và sự di chuyển của hoá chất ở các vòng tăng trưởng. Thêm nữa, nhờ những phương pháp và dụng cụ phân tích tối tân, các dữ liệu cung cấp có thể cho chúng ta hiểu thêm vể cơ cấu sinh học của cây và có thể so sánh mức độ hấp thụ ô nhiễm của từng loại cây.

Đại đa số cây phát triển thêm một vòng tăng trưởng mỗi năm. Chúng hấp thụ nước và hoá chất trong nước qua rễ. Các hoá chất hay kim loại hấp thụ hiện diện trên bề mặt của các tế bào gỗ; từ đó khoa học gia có thể đánh dấu được thời điểm và mức độ ô nhiễm trong cây.

Việc lấy mẫu được thực hiện trong một diện tích nhỏ hơn 1 cm, do đó không ảnh hưởng đến sức khoẻ và sự tăng trưởng của cây

TS Don Vroblesky, thuộc Cơ quan nghiên cứu địa chất Hoa Kỳ ở South Carolina đã dùng phương pháp nầy để nghiên cứu mức độ xâm nhập các hoá chất hữu cơ có chlor trong nước ngầm. Từ đó, truy tìm căn nguyên của việc ô nhiễm nguồn nước qua việc khảo sát sự hiện diện và nồng độ của hoá chất đó trong các mẫu của cùng một loại cây mọc trong vùng.

Trong lúc đó, TS Kevin Smith, nghiên cứu về phát triển cây rừng ở New Hampshire, đã dùng phương pháp trên để tìm hiễu rõ hơn về ảnh hưởng của mưa acid lên đất và cây rừng. Cây hấp thụ Calcium từ trong đất. Khi mưa acid kết tụ sulfate và nitrate vào đất, các anion acid được trung hoà bằng các cation Calcium; do đó khi có mưa acid thì cây không hấp thụ được Calcium. Sự thiếu vắng hay giảm nồng độ Calcium trong cây cho chúng ta có thể ước tính được cường độ của mưa acid trong vùng. Phương pháp được dùng áp dụng kỹ thuật Energy-dispersive X-ray Fluorescene (EDXRF) phân tích bằng quang phổ kế (spectroscopy) (xin xem hình trên đầu bài viết).

Trong lãnh vực truy tìm nguồn phạm tội gây ra ô nhiễm như mức độ ô nhiễm do sự rạn nứt của những hầm chứa nguyên liệu xăng dầu dự trử chằng hạn, nguồn phế thải do dịch vụ tẩy rửa bằng hoá chất có chlor…phương pháp trên rất hữu dụng trong các cuộc tranh cãi ngoài toà án, mỗi khi có kiện tụng.

Tóm lại, dendro hóa học đem lại nhiều kết quả thiết thực cho việc phân tích các vòng tăng trưởng của cây để truy tìm ảnh hưởng và nguyên nhân của việc ô nhiễm môi trường.

Tuy nhiên, hiện nay mức độ chính xác của sự hấp thụ kim loại hay một số hoá chất khác của cây chưa được giải thích thoải đáng qua việc phân tích các vòng tăng trưởng. Các yếu tô tham dự vào sự chuyển dịch của hoá chất từ các vòng tăng trưởng chưa được tính toán có tính cách khoa học do nhiều ẩn số trong quá trình tăng trưởng của cây do thiên nhiên xếp đặt.

Do đó, Con người cần phải tìm hiểu nhiều hơn nữa những hiện tượng và sự sống của tất cả chúng sinh trên trái đất nầy.

Và, Con người sẽ không bao giờ thực hiện và thành công trong việc khống chế thiên nhiên.

Mai Thanh Truyết
West Covina, 11/2008