Chương 4: Quan trắc, khảo sát & đánh giá chất lượng môi trường đất 4.1. Khái quát chung về môi trường đất 4.1.1. Cấu tạo, thành phần hoá học của đất 4.1.1.1. Cấu tạo - Địa quyển là phần vỏ cứng của Trái đất và phần trên của vỏ Trái đất ở độ sâu khoảng 70 100km. Phần tiếp xúc bên trong của vỏ Trái đất là phần mềm của Trái đất. - Trên thực tế người ta chỉ quan tâm tới lớp vỏ ngoài Trái đất ở độ sâu khoảng 16km. Đây là phần mà con người có thể khai thác các nguyên liệu cho công nghiệp. - Vỏ trái đất có thể chia thành 02 phần: 1. Phần đất: từ bề mặt ngoài của Trái đất tới phần bề mặt đã bị phong hoá có ý nghĩa đối với hoá học và sinh học đối với môi trường. Phần đất này chính là môi trường sống của vi khuẩn, động vật, thực vật. Dưới tác động của thiên nhiên và môi trường thì phần này luôn có những biến đổi liên tục. 2. Phần cứng của Vỏ Trái đất chủ yếu gồm Silicat và Alumini Silicat. 4.1.1.2. Hoá học của đất 1. Các thành phần vô cơ của đất - Cát, đất sét, đất thịt là những thành phần vô cơ chính của đất. - Đất cát gồm những hạt có đường kính 50 2000m (thạch anh), màu sáng, dễ xử lý gia công, có khả năng thấm nước và các muối hoà tan, khả năng hấp thụ ít. - Đất thịt gồm các hạt có đường kính 2 50m và chủ yếu gồm cát, CaCO 3 , Ca và Aluminí silicat. - Đất sét có đường kính hạt < 2m. 2. Nước và không khí trong đất - Phần rỗng xốp trong đất chứa đầy nước và khí. - Nước trong đất lưu thông nhờ những rảnh nhỏ với đường kính trên 10m. - Nước giữ trong các lỗ xốp có d < 2m thường không sử dụng được cho cây trồng bởi nó thường tồn tại ở dạng hơi nước và hàm lượng lớn hơn rất nhiều so với hơi nước trong khí quyển. - Khí trong đất được xác định qua hàm lượng oxy của chúng cần cho sự phân hủy oxy hoá các hợp chất hữu cơ. - Khí trong đất khác với không khí bình thường bởi hàm lượng nước rất cao, bởi liên kết của chúng trong những lỗ rỗng và không gian trống của đất khác nhau. Nồng độ CO 2 cao hơn 5 100 lần so với nồng độ CO 2 trong khí quyển. 3. Các thành phần hữu cơ của đất - Chỉ chiếm 2 5% tổng khối lượng của đất nhưng rất quan trọng. - Bao gồm các khí sinh học (sinh khối), một phần các chất phân hủy của động thực vật và các chất mùn, - Thành phần hữu cơ trong đất phụ thuộc vào các yếu tố khí hậu, địa hình và tình trạng cải tạo đất. - Các vi sinh vật trong đất: Do đất có nhiều chất dinh dưỡng nên có nhiều loại sinh vật có thể sống trong đất như các vi khuẩn, tảo đơn bào, giun, bọ nhặng, Đất càng giàu chất hữu cơ và có độ ẩm cao thì càng chứa nhiều vi sinh vật vì đây là môi trường tốt cho vi sinh vật phát triển. Độ pH của đất ảnh hưởng nhiều đến quá trình sống và phát triển của sinh vật, quyết định tới thành phần của đất, chủng loại cũng như số lượng của vi sinh vật. Độ sâu của lớp đất cũng ảnh hưởng đến sự sống của vi sinh vật. Ở lớp trên cùng có chứa nhiều vi khuẩn hiếu khí. Ngược lại ở lớp đất dưới sâu có nhiều vi khuẩn yếm khí. 4. Tính chất của đất Đất là một thành phần của môi trường được đặc trưng bởi các yếu tố vật lý và hóa học cũng như các thong số tương ứng như độ phân bố hạt theo kích thước, độ pH, thành phần khô, hàm lượng nước, độ rỗng, khả năng hấp thụ - trao đổi ion, Các thành phần vô cơ và hữu cơ trong đất có khả năng trao đổi ion và tạo thành các hợp chất hóa học dưới dạng các keo đất. Nhóm OH là nhóm có khả năng nhận - khử prôton. Các humic có dung lượng trao đổication rất cao, 5. Những chất dinh dưỡng vi mô và vĩ mô Đối với cây, những nguyên tố vi lượng Bo, Clo, Natri, đồng, sắt, chỉ có giá trị dinh dưỡng ở mức vi lượng, ở hàm lượng cao chúng lại gây độc. Phần lớn trong số đó có vai trò như thành phần của enzyme, một số khác như Cl, Mn, Fe, Zn tham gia trong quá trình tổng hợp quang học. Các chất dinh dưỡng vĩ mô gồm cacbon, hydro, oxy, nitơ,phôtpho, lưu huỳnh, kali, canxi, magie, Khí quyển và nước là nguồn cung cấp C, H và O 2 . Các chất dinh dưỡng gốc nitơ có thể được tạo ra trực tiếp từ một số thực vật và từ nitơ trong khí quyển nhờ vi khuẩn cố định nitơ, 4.1.2. Sự ô nhiễm môi trường đất Đất là nơi tiếp nhận một khối lượng lớn các chất thải của thiên nhiên và do con người mang đến. Quá trình công nghiệp hoá càng phát triển với tốc độ cao thì hàng loạt các hoạt động nhân tạo càng mở rộng ra ở nhiều lĩnh vực và chất thải ngày càng sinh ra nhiều hơn đi vào môi trường đất, làm ô nhiễm môi trường đất. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường đất: - Ô nhiễm do chất thải công nghiệp - Ô nhiễm do chất thải nông nghiệp - Ô nhiễm do thuốc bảo vệ thực vật và phân bón hoá học - Ô nhiễm do chất thải đô thị - Ô nhiễm đất do dầu mỏ - Ô nhiễm đất do các độc chất hoá học khác 4.2. Trình tự tiến hành quan trắc - khảo sát 4.2.1. Lập kế hoạch và xây dựng nội dung quan trắc - Xác định mục đích và nội dung quan trắc - Xác định đối tượng và phạm vi quan trắc - Lên kế hoạch và xác định các vị trí lấy mẫu 4.2.2. Thực hiện quan trắc 4.2.2.1. Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu đất Chuẩn bị mẫu là khâu cơ bản, quan trọng đầu tiên trong phân tích đất. Hai yêu cầu chủ yếu của công tác chuẩn bị mẫu là: - Mẫu phải có tính đại diện cho vùng nghiên cứu. - Mẫu phải được nghiền nhỏ đến độ mịn thích hợp tùy thuộc vào yêu cầu phân tích. 1. Lấy mẫu phân tích Tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu mà lựa chọn cách lấy mẫu thích hợp. Thông thường có một số cách lấy mẫu như sau: lấy mẫu theo tầng phát sinh, lấy mẫu cá biệt hoặc hỗn hợp, lấy mẫu nguyên trạng thái tự nhiên không phá hủy cấu tạo của đất. a. Lấy mẫu theo tầng phát sinh: Khi nghiên cứu đất về phát sinh học hoặc nghiên cứu tíh chất vật lý, tính chất nước của đất thì tiến hành lấy mẫu như sau: - Đào phẫu diện đất: chọn điểm đào phẫu diện phải đại diện cho toàn vùng cần lấy mẫu nghiên cứu. Phẫu diện thường rộng 1.2m, dài 1.5m, sâu đến tầng đá mẹ hoặc sâu 1.5 – 2m ở những nơi có tầng đất dày. - Lấy mẫu đất: lần lượt lấy mẫu đất từ tầng phát sinh dưới cùng lên đến tầng mặt. Mỗi tầng, mẫu đất được đặt trong một túi riêng, có ghi nhãn rõ ràng. Lượng đất lấy từ 0.5 – 1 kg là vừa. Đối với tầng cuối cùng (sâu nhất) thì lấy mẫu ở phần giáp với đáy phẫu diện, tầng mặt (tầng canh tác) lấy dọc suốt cả tầng đến cách đường phân tầng 2 – 3cm, các tầng khác lấy ở giữa tầng phát sinh với độ dày 10cm. Với những tầng phát sinh quá dày thì lấy ở 2 hoặc 3 điểm (mỗi điểm lấy với độ dày 10cm) rồi gộp lại, còn với tầng phát sinh mỏng (có thể nhỏ hơn 10cm) thì lấy bề dày cả tầng (cách đường ranh giới trên và dưới khoảng 2cm). Đối với tầng tích tụ của đất mặn thì chọn vị trí lấy mẫu ở chổ chặt nhất của tầng này. Mỗi mẫu đất đều được ghi phiếu chỉ rõ: độ sâu lấy mẫu, địa điểm lấy mẫu, thời gian lấy mẫu, người lấy mẫu, b. Lấy mẫu hỗn hợp: Nguyên tắc của lấy mẫu hỗn hợp là lấy các mẫu riêng biệt ở nhiều điểm khác nhau rồi hỗn hợp lại, lấy mẫu trung bình. Thông thường lấy từ 5 – 10 điểm rồi hỗn hợp lại để lấy mẫu trung bình (mẫu hỗn hợp). Khi lấy mẫu ở các điểm riêng biệt cần tránh các vị trí cá biệt không đại diện như: chỗ bón phân hoặc vôi tụ lại, chỗ cây quá tốt hoặc quá xấu, chỗ cây bị sâu bệnh,… Mẫu hỗn hợp thường được lấy trong những nghiên cứu về nông hóa học, nghiên cứu động thái các chất dinh dưỡng của đất hoặc lấy ở các ruộng thí nghiệm. Mẫu đất hỗn hợp được lấy như sâu: - Lấy các mẫu riêng biệt: tùy theo hình dáng khu đất cần lấy mẫu mà bố trí các điểm lấy mẫu (5 – 10 điểm) phân bố đồng đều trên toàn bộ diện tích. Có thể áp dụng cách lấy mẫu theo đường chéo hoặc đường thẳng góc với địa hình vuông gọn (hình 1a, 1b) hoặc theo đường gấp khúc hoặc nhiều đường chéo (hình 1c, 1d) với địa hình dài. Mỗi điểm lấy khoảng 200g đất bỏ dồn vào một túi lớn. Hình 1: Sơ đồ bố trí lấy mẫu riêng biệt a d c2 c1 b - Trộn mẫu và lấy mẫu hỗn hợp: Các mẫu riêng biệt được băn nhỏ và trộn đều trên giáy hoặc nilon (chú ý trộn càng đều càng tốt). Sau đó dàn mỏng rồi chia làm 4 phần theo đường chéo, lấy 2 phần đối diện nhau trộn lại được mẫu hỗn hợp. Lượng đất của mẫu hỗn hợp lấy khoảng 0.5 – 1kg cho vào túi vải, ghi phiếu mẫu như nội dung ghi phiếu ở trên. 2. Phơi khô mẫu: Trừ một số trường hợp phải phân tich đất tươi như xác định hàm lượng, các chất dễ bị biến đổi khi đất khô như: NH 4 + , NO 3 - , còn hầu hết các chỉ tiêukhác được xác định trong đất khô. Mẫu đất lấy từ đồng ruộng về phải được hong khô kịp thời, băm nhỏ (cở 1 – 1.5cm, nhặt sạch các xác thực vật, sỏi đá, sau đó dàn mỏng trên bàn gỗ hoặc giấy sạch rồi phơi khô trong nhà. Nơi hong mẫu phải thoáng gió và không có các chất dễ bay hơi như NH 3 , Cl 2 , Để tăng cường quá trình làm khô đất có thể lật đều mẫu đất. Thời gian hong khô đất có thể kéo dài vài ngày tùy thuộc vào loại đất và điều kiện khí hậu. Cần chú ý mẫu đất được hong khô trong không khí là tốt nhất không nên phơi khô ngoài nắng hoặc sấy khô trong tủ sấy. 3. Nghiền và rây mẫu Đất sau khi đã hong khô, đập nhỏ rồi nhặt hết xác thực vật và các chất lẫn khác. Dung phương pháp ô chéo góc lấy khoảng 500gam đem nghiền, phần còn lại cho vào túi vải cũ giữ đến khi phân tích xong. Trước hết giã phần đất đem nghiền trong cối sứ, rồi rây qua rây 2mm. Phần sỏi đá có kích thước > 2mm được cấn khối lượng rồi đổ đi (không tính vào thành phần của đất). Lượng đất đã qua rây được chia đôi, một nửa dung để phân tích thành phần cơ giới, nửa còn lại tiếp tục được nghiền nhỏ bằng cối sứ rồi rây qua rây 1mm. Đất qua rây 1mm được đựng trong trong lọ thủy tinh nút nhám rộng miệng hoặc trong hộp giấy bằng bìa cứng, có ghi nhãn cẫn thận. 4.2.2.2. Xác định các chỉ tiêu trong môi trường đất - Xác định các tính chất vật lí của đất: Thành phần cơ giới, độ xốp, độ trữ ẩm, - Xác định các thành phần khoáng của đất: Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 , - Xác định các chất dinh dưỡng trong đất - Xác định tính chất hóa lí - Xác định cácn chất hòa tan: CO 3 2- , Cl - , HCO 3 - , SO 4 2- , - Xác định các nguyên tố vi lượng 4.2.3. Xử lý số liệu - Sau khi khảo sát, lấy mẫu, phân tích tại hiện trường và phòng thí nghiệm tất cả các thông số lý, hóa, sinh học phù hợp cho từng mục đích khác nhau cần được đánh giá độ chính xác của nó bằng phương pháp thống kê toán học. - Việc đánh giá kết quả giám sát còn được tiến hành bằng cách kiểm tra chéo giữa các phòng thí nghiệm, đảm bảo loại bỏ sai số do thiết bị, phương pháp kỹ thuật thực hiện. 4.2.4. Báo cáo kết quả quan trắc Nội dung chính của báo cáo - Lý do tiến hành quan trắc - Mục tiêu quan trắc - khảo sát - Nội dung quan trắc - khảo sát - Tóm tắt sơ bộ về phương pháp khảo sát và đánh giá - Đánh giá kết quả . quả quan trắc Nội dung chính của báo cáo - Lý do tiến hành quan trắc - Mục tiêu quan trắc - khảo sát - Nội dung quan trắc - khảo sát - Tóm tắt sơ bộ về phương pháp khảo sát và đánh giá -. Chương 4: Quan trắc, khảo sát & đánh giá chất lượng môi trường đất 4. 1. Khái quát chung về môi trường đất 4. 1.1. Cấu tạo, thành phần hoá học của đất 4. 1.1.1. Cấu tạo - Địa quyển. hành quan trắc - khảo sát 4. 2.1. Lập kế hoạch và xây dựng nội dung quan trắc - Xác định mục đích và nội dung quan trắc - Xác định đối tượng và phạm vi quan trắc - Lên kế hoạch và xác định các