Thực vật hấp thụ các sản phẩm ô nhiễm

Các tán rừng có thể hấp thu các hợp chất nitơ hữu cơ do ô nhiễm tạo ra và biến chúng thành các axits amin hữu ích.

Paul Shepson và các đồng nghiệp của mình tại trường ĐH Purdue, West Lafayette (Indiana) cho rằng họ là những người đầu tiên phát hiện thấy thực vật có thể hấp thụ các chất nitrat hữu cơ qua lá.

Thực vật đã biết cách sử dụng lá để hấp thụ các phân tử nitơ hữu cơ trong không khí, giống như amoniac hay nitơ đioxit và chuyển hóa chúng thành các axit manin. Một hợp chất phản ứng tương tự peroxyacetyl nitrat có thể được lá cây hấp thụ.

Các nitrat hữu cơ trong công trình nghiên cứu là những sản phẩm ô nhiễm từ các hóa chất của nhà máy. Nhiều loại cây phát tán ra các phân tử phản ứng được gọi là các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC), trong đó hợp chất phổ biến nhất được gọi là isopren. Các hợp chất VOC này có tính dễ phản ứng đến mức chúng có thể nhanh chóng bị tiêu thụ hết trong khí quyển và một số tác dụng với các oxit nitơ (NOx) - thải ra từ các động cơ đốt trong- tạo nên các hợp chất nitrat hữu cơ tồn tại lâu hơn, có tính ổn định hơn so với peroxyacetyl nitrat.

Nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu loài cây dương lá rung phổ biến ở vùng Bắc Mỹ và là một loại cây phát ra isopren có phản ứng như thế nào với một chất tương tự như các hợp chất có tên 1-nitroxy-3-metyl butan. Hợp chất này đã được đánh dấu đồng vị phóng xạ bằng một chất đồng vị nitơ đặc biệt ổn định, đó là nitơ-15, chất này chiếm chưa đến 0,5% tổng số lượng nitơ trên trái đất.

Sau đó, nhóm họ tiến hành đo hàm lượng nitơ-15 trong lá cây. Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy hai loại axit amin là glutamat - axit amin đầu tiên mà cây cối tạo ra từ các hợp chất nitơ hấp thu được - và aspartat, axit này được tạo thành trong quá trình phản ứng sinh hóa tiếp theo. Kết quả xét nghiệm lá cây cho thấy cả hai loại axit amin này đều có chứa những hàm lượng đồng vị nitơ tuy thấp nhưng rất quan trọng.

Nhóm nghiên cứu cũng kiểm tra mức độ hấp thu chất nitrat hữu cơ đã được đánh dấu và phát hiện thấy chúng được hấp thu với tốc độ bằng một nửa so với tốc độ hấp thu NO2 và bằng một phần mười đối với các peroxyacetyl nitrat. Công trình nghiên cứu của họ được xuất bản trên tập chí chuyên ngành Geophysical Research Letters.

Shepson cho biết ông đã rất ngạc nhiên để tìm kiếm thấy nitơ-15 trong lá cây. Nitrat hữu cơ hầu như không phản ứng, vì vậy những lá cây phải có một chu trình hóa sinh đặc biệt để làm chúng suy thoái. Họ cho rằng những nitrat hữu cơ này có thể góp khoảng 1% tổng số nitơ được cây sử dụng.

Shepson cho biết, ý kiến về nitơ trong khí quyển do ô nhiễm có thể được cô lập và sử dụng nhờ thực vật trước đây đã được đưa ra. “Điều cốt yếu là chúng tôi tìm thấy ở đây khả năng cơ-sinh học, nó rất nhỏ so với nguồn nitrat và amôniac trong khí quyển, và cũng nhỏ so với những gì được sử dụng từ đất. Điều này có nghĩa nhiều nitơ hơn không chắc là sẽ tốt hơn cho cây”.

Theo đánh giá của Bill Collins thuộc Cơ quan Khí tượng của Anh, công trình nghiên cứu có ý nghĩa trong việc làm sạch các NOx từ khí quyển. Đó có thể là một phương pháp hữu hiệu để vận chuyển nitơ ra khỏi các vùng ô nhiễm. “Nếu cây cối có thể hấp thu các chất nitrat hữu cơ, thì hoạt động của con người có một ảnh hưởng lớn đến sự thụ tinh thực vật, nhiều hơn chúng ta tưởng”.