Nghiên cứu khả năng cố định kim loại nặng của than sinh học trên đất bạc màu trồng rau

1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ĐOÀN THU HÒA Tên đề tài: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CỐ ĐỊNH KIM LOẠI NẶNG CỦA THAN SINH HỌC TRÊN ĐẤT BẠC MÀU TRỒNG RAU KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học môi trường Lớp : K9 - LTKHMT Khoa : Môi Trường Khoá học : 2013 – 2014 1 2 Giảng viên hướng dẫn: 1. ThS. Trần Viết Cường 2. ThS. Trương Thị Ánh Tuyết Thái Nguyên, năm 2014 2 3 LỜI CẢM ƠN Em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy ThS. Trần Viết Cường, cán bộ Bộ môn Môi Trường Nông Thôn, Viện Môi Trường Nông Nghiệp người thầy đã đã hướng dẫn, dạy bảo, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để em có thể hoàn thành tốt khóa luận này. Em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô ThS. Trương Thị Ánh Tuyết, giảng viên khoa Môi Trường, Trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên là người luôn quan tâm, giúp đỡ tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp. Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các cô, chú, anh, chị ở Bộ môn Môi trường Nông thôn và Trung tâm Phân tích và Chuyển giao Công nghệ Môi trường - Viện Môi Trường Nông Nghiệp, đã tạo mọi điều kiện để em có thể thực hiện tốt khóa luận này . Em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn chân thành đến các thầy cô giáo Trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên nói chung và khoa Môi Trường nói riêng đã truyền đạt và cung cấp kiến thức cho em trong suốt thời gian vừa qua. Em xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè đã luôn ủng hộ, động viên và giúp đỡ em trong thời gian vừa qua. Thái Nguyên, tháng 09 năm 2014 Sinh viên thực hiện Đoàn Thu Hoà 3 4 4 5 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1: TSH làm từ gỗ cây phong, rơm, cỏ switchgrass, bã mía Hình 3.1. Mô hình nhiệt phân gián tiếp Hình 4.1: Biểu đồ thể hiện giá trị pH H2O và pH KCl của vật liệu trong thí nghiệm Hình 4.2: Biểu đồ thể hiện giá trị CEC của vật liệu trong thí nghiệm Hình 4.3: Biểu đồ thể hiện giá trị các cation dễ tiêu của vật liệu trong thí nghiệm Hình 4.4: Đồ thị trọng lượng tươi các công thức TSH Hình 4.5: Đồ thị trọng lượng khô các công thức TSH Hình 4.6: Đồ thị chiều cao cây các công thức TSH Hình 4.7: Đồ thị diện tích lá các công thức TSH Hình 4.8: Đồ thị kim loại nặng tổng số trong rau Hình 4.9: Hàm lượng kim loại trong đất sau thí nghiệm 5 6 6 7 DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG KHOÁ LUẬN 7 8 DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT AAS Phương pháp phân tích phổ hấp phụ nguyên tử BC Black Carbon CEC Dung tích trao đổi cation của đất FAO Tổ chức Lương Thực và Nông Nghiệp Liên Hợp Quốc KLN Kim loại nặng PAH Polycyclic aromatic hydrocarbons PCP Phencyclidine SD Độ lệch chuẩn TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TSH Than sinh học 8 MỤC LỤC 9 10 PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Rau là loại thực phẩm rất cần thiết cho con người. Không một loại thực phẩm nào có thể thay thế vị trí quan trọng của cây rau trong khẩu phần ăn hàng ngày. Trong những năm gần đây nhu cầu về cây rau ngày càng tăng, người sản xuất đã không ngừng nâng cao năng suất nhờ áp dụng các tiến bộ khoa học như phân bón, thuốc trừ dịch hại, các chất điều tiết sinh trưởng bên cạnh việc áp dụng giống mới và thâm canh tăng vụ. Các hợp chất hoá học này là một trong những nguyên nhân làm ô nhiễm nguồn đất từ đó trực tiếp hay gián tiếp tác động xấu đến con người thông qua ăn uống. Chính vì vậy người tiêu dùng rất lo ngại và quan tâm nhiều đến vấn đề an toàn thực phẩm đặc biệt là sự tích luỹ kim loại nặng trong rau. Ô nhiễm kim loại nặng luôn là yếu tố cản trở lớn nhất trong việc lựa chọn các vùng đất để sản xuất rau an toàn. Việc ô nhiễm các yếu tố kim loại nặng như: Chì, cadimi, asen, thuỷ ngân, đồng, kẽm… trong đất là nguyên nhân cơ bản dẫn tới dư lượng kim loại nặng vượt mức cho phép trong các sản phẩm rau. Phần lớn đất nông nghiệp ở nước ta là đất bạc màu với đặc tính chua, nghèo kiệt chất dinh dưỡng, dung tích hấp thu thấp, thường khô hạn và chai cứng, đất lại dễ bị tác động bởi quá trình rửa trôi, xói mòn… Do đó, đất bạc màu cần thiết phải được cải tạo. Việt nam là một nước nông nghiệp, với 70% dân số sinh sống ở nông thôn, trong đó 48% trực tiếp sản xuất nông nghiệp. Diện tích đất nông nghiệp trên 26 triệu ha, tổng diện tích gieo trồng lúa cả năm đạt khoảng 7,6 triệu ha. Hàng năm sản xuất 3 vụ lúa, xuất khẩu gạo đứng top 3 trên thế giới, ngoài sản xuất ra lượng lớn gạo cho ăn uống và xuất khẩu còn tạo ra một lượng phụ phẩm lớn. Bên cạnh đó, thói quen sử dụng phụ phẩm của người dân đã thay đổi dẫn đến dư thừa một lượng rất lớn, tình trạng phân hủy chất hữu cơ gây ô nhiễm nguồn nước, tạo ra khí CH 4 ô nhiễm không khí, chất hữu cơ làm rửa trôi photpho trong môi trường đất. Một số vùng dân 10 [...]... việc xử lý đất có vấn đề tại Việt Nam còn hạn chế, để làm sáng tỏ hơn tác dụng của than sinh học sản xuất từ phụ phẩm cây lúa đối với đất ô nhiễm kim loại nặng do đó tôi lựa chọn đề tài: Nghiên cứu khả năng cố định kim loại nặng của than sinh học trên đất bạc màu trồng rau để có cái nhìn rộng và sâu hơn tác dụng của TSH đối với khả năng cố định kim loại nặng trong đất, cung cấp cơ sở khoa học cho việc... cải tạo đất bạc màu và cải tạo ô nhiễm môi trường đất 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Xác định hiệu quả của TSH trong việc cố định kim loại nặng trên đất bạc màu trồng rau 11 12 1.3 Mục đích nghiên cứu - Xác định một số tính chất vật lý, hoá học cơ bản của TSH - Xác định được ảnh hưởng của TSH đến sinh trưởng và năng suất cây trồng - Xác định được hàm lượng kim loại nặng tích luỹ trong rau và kim loại nặng còn... cũng cho thấy than sinh học làm từ các vật liệu khác nhau có khả năng hấp thụ kim loại nặng, các chất ô nhiễm hữu cơ như PAHs, thuốc trừ sâu và các chất ô nhiễm khác [4] - Xử lý ô nhiễm kim loại nặng Về xử lý kim loại nặng, nhiều báo cáo đã cho rằng than sinh học có hiệu quả cao trong việc loại bỏ kim loại nặng trong dung dịch và trong đất Hiệu quả của than sinh học được sản xuất từ rơm rạ trên Cu(II),... lượng đất và tăng năng suất cây trồng, các bon trong than sinh học ở trạng thái khó phân hủy trong môi trường đất nên bón than sinh học cũng là giải pháp cô lập các bon trong đất, giảm phát thải khí nhà kính Ngoài ra than sinh học còn được sử dụng để xử lý ô nhiễm trong môi trường đất và môi trường nước bởi các tác nhân như: kim loại nặng, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, với khả năng cố định kim loại nặng. .. cơ cấu cây trồng nhằm bồi dưỡng đất Tăng cường xới xáo làm cho đất tơi xốp 2.2 Tổng quan ô nhiễm kim loại nặng trong đất 2.2.1 Khái niệm kim loại nặng và đất bị ô nhiễm do KLN Kim loại nặng (KLN) là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3 KLN được được chia làm 3 loại: Các kim loại độc (Hg, Cr, Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, As, Co, Sn…), những kim loại quý (Pd, Pt, Au, Ag, Ru…), các kim loại phóng... trong rau và kim loại nặng còn lại trong đất của các công thức khi bón TSH với các tỉ lệ khác nhau sau thí nghiệm 1.4 Ý nghĩa của đề tài - Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học Cung cấp cơ sở khoa học để đánh giá khả năng cố định kim loại nặng trên đất bạc màu trồng rau Tạo cơ sở ứng dụng TSH trong nông nghiệp để cải tạo đất và xử lý ô nhiễm môi trường đất - Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất TSH... Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO), đất bạc màu thuộc nhóm Acrisols Đất bạc màu là khái niệm dùng để chỉ loại đất mà trong quá trình phát triển hàm lượng các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng bị giảm dần, dẫn tới năng suất cây trồng và hiệu quả kinh tế của quá trình sản xuất giảm [11] 2.1.1 Sự hình thành và phân bố đất bạc màu - Sự hình thành đất bạc màu Đất bạc màu phân bố tập trung vùng trung... 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 ở cả điều kiện hiếu khí và kỵ khí nhưng nhìn chung điều kiện hiếu khí thường được áp dụng nhiều hơn [3] 2.3 Than sinh học 2.3.1 Khái niệm than sinh học Than sinh học (TSH) còn gọi là Biochar là loại than được sản xuất từ các nguồn sinh khối cây trồng hay rác thải... Qua các số liệu minh họa trên cho thấy đất bạc màu là loại đất xấu cần phải cải tạo, nghiên cứu cải tạo loại đất này là một công tác quan trọng, cấp thiết cần được tiến hành toàn diện 2.1.3 Các biện pháp cải tạo đất bạc màu Có nhiều biện pháp để cải tạo đất bạc màu, dưới đây là một số biện pháp thường được áp dụng [13]: - Cày sâu: Tình trạng chung của đất bạc màu là độ sâu tầng canh tác thường mỏng... các 30 31 khe hở lớn và nhỏ Nhiều nghiên cứu khác cũng chỉ ra bón TSH vào đất thì tăng khả năng giữ ion trong đất và giảm sự rửa trôi của chất hữu cơ hòa tan và các chất dinh dưỡng hữu cơ [4] 31 32 - TSH cải thiện khả năng giữ nước và ổn định cấu trúc đất TSH không những làm thay đổi đặc tính hóa học đất mà còn ảnh hưởng tính chất lý học đất như khả năng giữ nước của đất Những tác dụng này có thể nâng . Nghiên cứu khả năng cố định kim loại nặng của than sinh học trên đất bạc màu trồng rau để có cái nhìn rộng và sâu hơn tác dụng của TSH đối với khả năng cố định kim loại nặng trong đất, cung. 1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ĐOÀN THU HÒA Tên đề tài: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CỐ ĐỊNH KIM LOẠI NẶNG CỦA THAN SINH HỌC TRÊN ĐẤT BẠC MÀU TRỒNG RAU KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ. khoa học cho việc ứng dụng TSH nhằm cải tạo đất bạc màu và cải tạo ô nhiễm môi trường đất. 1.2. Mục tiêu nghiên cứu Xác định hiệu quả của TSH trong việc cố định kim loại nặng trên đất bạc màu trồng