Tiểu luận XỬ LÝ ĐẤT Ô NHIỄM ĐẤT DO PHÂN BÓN

Xử lý đất ô nhiễm do phân bón BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH XỬ LÝ Ô NHIỄM VÀ THOÁI HOÁ ĐẤT ĐỀ TÀI: XỬ LÝ ĐẤT Ô NHIỄM ĐẤT DO PHÂN BÓN GVHD: GS.TSKH Lê Huy Bá SVTH: Trần Ngọc Thanh Thuỷ Lớp: ĐHMT3A MSSV: 07739911 TP Hồ Chí Minh, ngày 3 tháng 5 năm 201 1 Xử lý đất ô nhiễm do phân bón LỜI MỞ ĐẦU Đất là tư liệu sản suất đặt biệt, là đối tượng lao động độc đáo; là một yếu tố cấu thành của hệ sinh thái trái đất. Trên quan điểm sinh thái học thì đất là một tài nguyên tái tạo, là vật mang của nhiều hệ sinh thái (carrier of ecosystem) khác trên trái đất. Con người tác động vào đất cũng tức là tác động vào các hệ sinh thái mà đất “mang” trên mình nó. Như vậy tùy thuộc vào phương thức đối xử của con người đối với đất mà đất đai có thể phát triển theo chiều hướng tốt và cũng có thể phát triển theo hướng xấu. Cho nên việc bảo vệ môi trường đất và các giải pháp chống ô nhiễm đất duy trì tính năng sản suất lâu dài của đất là một trong những chiến lược quan trọng của nước ta trong việc sử dụng hợp lý và lâu bền các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Ngày nay cùng với sự phát triển vượt bậc của nền kinh tế, công – nông nghiệp, con người đã tác động mạnh mẽ đến môi trường nói chung và môi trường đất nói riêng, trong đó nông nghiệp đóng một phần không nhỏ. Việc sử dụng hoá chất trong nông nghiệp nhiều và không hợp lý đã làm cho môi trường ngày càng xấu đi. Cùng với sự tăng lên về số lượng sử dụng phân hoá học, độ sâu và độ rộng của loại ô nhiễm này ngày càng nghiêm trọng. Vì số lượng lớn nông dược tích luỹ trong đất, đặc biệt là các thuốc có chứa các nguyên tố như chì, asen, thuỷ ngân có độc tính lớn, thời gian lưu lại trong đất dài, có loại nông dược thời gian lưu trong đất tới 10 đến 30 năm, những loại nông dược này có thể được cây trồng hấp thu, tích trong quả và lá và đi vào cơ thể người và động vật qua thực phẩm, ảnh hưởng đến sức khoẻ, gây ô nhiễm môi trường Vì những lí do cấp thiết trên nên trong môi học Xử lý ô nhiễm và thoái hoá đất, em xin chọn đề tài “Xừ lý đất ô nhiễm do phân bón” làm đề tài tìm hiều. Trong quá trình tìm hiểu đề tài, em đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiều từ GS.TS – Thầy Lê Huy Bá, giảng viên chủ nhiệm bộ môn Xử lý ô nhiễm và thoái hoá đất cùng sự hỗ trợ tận tình của thư viện cùng phòng đa phương tiện trường ĐH Công nghiệp TP HCM, em xin chân thành cảm ơn. Dù đã cố gắng hết sức nhưng trong quá trình làm việc không thể tránh khỏi sai sót, rất mong nhận được những đóng góp quý báu từ Thầy. Tp Hồ Chí Minh ngày 6/2/2010 2 Xử lý đất ô nhiễm do phân bón MỤC LỤC: 1. Tìm hiểu chung 2 2. Tác động của phân bón tới ô nhiễm môi trường 6 2.1. Bón dư thừa các yếu tố dinh dưỡng hoặc bón phân không đúng cách 6 2.1.1. Sự chuyển hoá Nito và các khả năng gây ô nhiễm…………………… …… 7 2.1.2. Phân P và ô nhiễm đất……… ……………………………………… ……….9 2.2. Phân bón có chứa một số chất độc hại 10 3. Các phương pháp xử lý 13 3.1 Xử lý kim loại nặng tồn đọng trong đất bằng thực vật 13 3.2 Vi sinh vật tham gia chuyển hoá các hợp chất kim loại………………………….19 3.2.1.Các vi sinh vật tham gia tách kim loại……………… ………………… 19 3.2.2.Các vi khuẩn và nấm tham gia chuyển hóa sinh học kim loại đặc biệt… 21 3.2.3Một số vi khuẩn và tảo tham gia tích lũy kim loại ……………………… 22 3.3 Phương pháp đánh đống ủ (biopiles)…………………… …………………… 26 4. Kết luận 28 3 Xử lý đất ô nhiễm do phân bón NỘI DUNG 1. TÌM HIỂU CHUNG: Trong hoạt động sản xuất nông nghiệp phân bón là một trong những vật tư quan trọng và được sử dụng với một lượng khá lớn hàng năm. Phân bón đã góp phần đáng kể làm tăng năng suất cây trồng, chất lượng nông sản, đặc biệt là đối với cây lúa ở Việt Nam. Theo đánh giá của Viện Dinh dưỡng Cây trồng Quốc tế (IPNI), phân bón đóng góp khoảng 30-35% tổng sản lượng cây trồng. Các loại phân bón thường cung cấp, theo các thành phần tỷ lệ khác nhau: • Ba chất dinh dưỡng cơ bản: nito, photpho, kali • Ba chất dinh dưỡng hàng hai như canxi(Ca), sulfur (S), magiê (Mg). • Vi chất dinh dưỡng hay vi lượng khoáng: boron (Bo), clo (Cl), măngan (Mn), sắt (Fe), kẽm (Zn), đồng (Cu), mô líp đen (Mo) và selen (Se). Tuy nhiên phân bón cũng chính là những loại hoá chất nếu được sử dụng đúng theo quy định sẽ phát huy được những ưu thế, tác dụng đem lại sự mầu mỡ cho đất đai, đem lại sản phẩm trồng trọt nuôi sống con người, gia súc. Ngược lại nếu không được sử dụng đúng theo quy định, phân bón lại chính là một trong những tác nhân gây nên sự ô nhiễm môi trường sản xuất nông nghiệp và môi trường sống. Theo số liệu tính toán của các chuyên gia trong lĩnh vực nông hoá học ở Việt Nam, hiện nay hiệu suất sử dụng phân đạm mới chỉ đạt từ 30-45%, lân từ 40-45% và kali từ 40-50%, tuỳ theo chân đất, giống cây trồng, thời vụ, phương pháp bón, loại phân bón… Như vậy, còn 60 - 65% lượng đạm tương đương với 1,77 triệu tấn urê, 55 - 60% lượng lân tương đương với 2,07 triệu tấn supe lân và 55-60% lượng kali tương đương với 344 nghìn tấn Kali Clorua (KCl) được bón vào đất nhưng chưa được cây trồng sử dụng. Trong số phân bón chưa được cây sử dụng, một phần còn lại ở trong đất, một phần bị rửa trôi theo nước mặt do mưa, theo các công trình thuỷ lợi ra các ao, hồ, sông suối gây ô nhiễm nguồn nước mặt. Một phần bị rửa trôi theo chiều dọc xuống tầng nước ngầm và một phần bị bay hơi do tác động của nhiệt độ hay quá trình phản nitrat hoá gây ô nhiễm không khí (Bảng 2). 4 Xử lý đất ô nhiễm do phân bón Bảng 2. Lượng phân bón hàng năm cây trồng chưa sử dụng được (Đơn vị tính: nghìn tấn N, P 2 O 5 , K 2 O) Năm N P 2 O 5 K 2 O N+P 2 O 5 +K 2 O 1985 205,4 54,6 21,5 281,5 1990 255,2 63,4 17,5 336,2 1995 499,0 193,2 52,8 734,2 2000 799,2 300,6 270,0 1369,8 2005 693,1 332,5 212,6 1238,2 2007 814,5 330,7 309,9 1455,1 Xét về mặt môi trường, trừ một phần các chất dinh dưỡng có trong phân bón được giữ lại trong các keo đất là nguồn dinh dưỡng dự trữ cho vụ sau, hàng năm một lượng lớn phân bón bị rửa trôi hoặc bay hơi đã làm xấu đi môi trường sản xuất nông nghiệp và môi trường sống, đó cũng là những tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước, không khí, đặc biệt là môi trường đất. Môi trường đất Thực vật 5 Xử lý đất ô nhiễm do phân bón Phát tán ra ngoài (ít) Mất do Cành lá Hạt bay hơi Thân Sinh khối cây Bó mạch trong thân Du VSV Hấp thụ Rễ Phức hợp Môi trường Tích luỹ trong rễ với mùn vùng rễ cây Rửa trôi Bùn cống rãnh Phán bón, thuốc trừ sâu bệnh, chất thải rắn Nước thải Chất thải do nhiễm không khí Ô nhiễm kim loại nặng vào môi trường đất và sự tương tác giữa đất và vây qua môi trường rễ cây (Rhzosphere), cây, dung dịch đất… 2. TÁC ĐỘNG CỦA PHÂN BÓN TỚI Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG 6 Dung dịch đất Ô nhiễm kim loại nặng Xử lý đất ô nhiễm do phân bón Phân bón gây nên tác động ô nhiễm môi trường thường biểu hiện ở các khía cạnh sau: 2.1. Bón dư thừa các yếu tố dinh dưỡng hoặc bón phân không đúng cách Trước hết tác động của phân bón đối với việc gây ô nhiễm môi trường phải kể đến đó là lượng dư thừa các chất dinh dưỡng do cây trồng chưa sử dụng được hoặc do bón không đúng cách… như đã được tính toán ở phần trên. Do tập quán canh tác, do chưa được đào tạo, tập huấn rất nhiều nông dân hiện nay bón phân chưa đúng lượng và đúng cách. Hầu hết người nông dân hiện nay đều bón quá dư thừa lượng đạm, gây nên hiện tượng lúa lốp, tăng quá trình cảm nhiễm với sâu bệnh, dễ bị đổ ngã. Biểu hiện của việc bón dư thừa đạm qua quan sát bằng mắt thường cho thấy màu lá cây thường xanh mướt hoặc nếu quá dư thừa thì lá màu xanh đậm. Nếu sử dụng bảng so màu lá thì độ đậm của màu lá càng được thấy rõ hơn. Chương trình 3 giảm, 3 tăng cũng là những minh chứng cho việc lạm dụng bón quá dư thừa lượng đạm. Cách bón phân hiện nay chủ yếu là bón vãi trên mặt đất, phân bón ít được vùi vào trong đất. Xét về mặt hoá học đất, các keo đất là những keo âm (-) còn các yếu tố dinh dưỡng hầu hết là mang điện tích dương (+). Khi bón phân vào đất, được vùi lấp cẩn thận thì các keo đất sẽ giữ lại các chất dinh dưỡng và nhả ra một cách từ từ tuỳ theo yêu cầu của cây trồng theo từng thời kỳ sinh trưởng của cây. Như vậy, bón phân có vùi lấp không chỉ có tác dụng hạn chế sự mất dinh dưỡng, tăng hiệu suất sử dụng phân bón mà còn làm giảm bớt ô nhiễm môi trường. Các nghiên cứu cho thấy việc bón phân có vùi lấp làm tăng hiệu suất sử dụng phân bón của cây trồng có thể đạt được từ 70-80% so với bón rải trên bề mặt chỉ đạt được từ 20-30%. Các yếu tố dinh dưỡng vi lượng như Đồng (Cu), Kẽm (Zn)… rất cần thiết cho cây trồng sinh trưởng và phát triển và có khả năng nâng cao khả năng chống chịu cho cây trồng. Ở một số vùng đất và một số cây trồng, loại cây trồng biểu hiện triệu chứng thiếu ding dưỡng Zn hoặc Cu khá rõ rệt. Tuy nhiên khi lạm dụng các yếu tố trên lại trở thành những loại kim loại nặng khi vượt quá mức sử dụng cho phép và gây độc hại cho con người và gia súc. Hiện nay với kỹ thuật sử dụng phân bón lá các loại phân bón vi lượng trong đó có Cu và Zn được bón trực tiếp cho cây dưới dạng Chelate (dạng mạch vòng) hoặc kết hợp với các chất mang khác để quá trình hấp thu vào cây được nhanh và thuận lợi, nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón. Tuy nhiên nếu sử dụng cho các loại cây rau ăn lá, cho chè và các loại quả không có vỏ bóc mà không chú ý tới thời gian 7 Xử lý đất ô nhiễm do phân bón cách ly và liếu lượng sử dụng theo đúng quy thì các yếu tố dinh dưỡng trên lại trở thành các yếu tố độc hại cho người tiêu dùng. Phương pháp bón phân và sự xuyên thấm của phân vào tầng đất 2.1.1 Sự chuyển hoá Nito và các khả năng gây ô nhiễm:  Sự thuỷ phân Urea: Urea tan trong nước, sau khi bón vào đất do tác động của men urease, urea phân giải thành ammonium: CO(NH 2 ) 2 + 2H 2 O → (NH 4 ) 2 CO 3 Urea là một loại phân sinh lý trung tính, không gây chua đất  Sự bay hơi ammonia: Quang hợp nCO 2 + nH 2 O (CH 2 O)n + nO 2 Hô hấp Vai trò của các loài thủy sinh điều hoà pH trong nước qua phản ứng: 8 Xử lý đất ô nhiễm do phân bón −+−+ +→←+→←→←+ 2 333222 2 COHHCOHCOHOHCO Hơi NH 3 gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ và có thể gây hại đến mắt, tai và hô hấp của con người. Nồng độ ammonia có thể đặc biệt cao trong không khí ở những nơi như vùng nông nghiệp, gần nhà máy chế tạo phân bón. Sự phân bố giữa dạng NH 3 và NH 4 bị ảnh hưởng lớn do pH. N có thể bị mất trong điều kiện pH>7.0 ở dạng NH 3 . Ở điều kiện pH của đất chua hoặc trung tính, NH 4 + chiếm ưu thế. NH 4 + có thể bị cố định bởi khoáng sét tương tự như sự cố định K.  Nitrat hoá và khử nitrat hoá: Ô nhiễm NO 3 từ phân bón Nitrate trong dung dịch đất hữu dụng ngay cho cây và cũng dễ dàng bị thấm hoặc rữa trôi. Các cây màu thường hút thu N ở dạng nitrate. NH 4 + có thể chuyển hoá thành dạng NO 3 - do sự nitrate hoá (nitrification) do VSV đất Nitrosomonas và rồi chuyênø thành NO 2 - do VSV đất Nitrobacter. Dạng NO 3 do từ bón phân hoặc được tạo ra từ sự nitrate hoá thì rất dễ bị rửa trôi vì không bị hấp phụ bởi keo đất mang điện tích dương. Sự nitrate hoá có thể được làm chậm lại trong vài tuần bằng cách trộn phân bón với chất ngăn cản (inhibitor). Điều này sẽ hạn chế một lượng tích lũy nitrate trong hoa màu hoặc hạn chế sự mất đi do rửa trôi. N 2 O được tạo ra do denitrification là một vấn đề nghiêm trọng trong sự phá hủy tầng ozone. Các nguyên nhân khác gây ra sự ô nhiểm nitrate:  Bón dư thừa phân chuồng;  Chuyên canh cây màu;  Bóïn lượng thừa vào giai đoạn cuối do ước đoán năng suất tối hảo cho cây lớn hơn so với thực tê; 9 Xử lý đất ô nhiễm do phân bón  Lượng N thừa còn lại trong đất không được sử dụng do các yếu tố hạn chế: thiếu vi lượng hoặc trung lượng.  Sự gây chua trong đất: Ảnh hưởng phụ quan trọng nhất của phân N là sự gây chua đất của phân ammonium.  Quá trình nitrate hoá SA sinh ra trong đất 2 loại acid: • (NH 4 ) 2 SO 4 + 4O 2 = 2HNO 3 + H 2 SO 4 + 2H 2 O  Ở đất chua, bón SA có khả năng đẩy ra một lượng độ chua trao đổi lớn: Keo đất H+ H + + (NH 4 ) 2 SO 4 NH 4 + NH4 + + H 2 SO 4 Keo đất • Với đất không chua, NH4+ bị hấp phụ vào keo đất và đẩy Ca 2+ ra, do đó, bón SA làm cho đất mất vôi dần, lâu ngày làm cho đất hoá chua + CaSO 4 10 [...]... tưới 2: lớp đất bẩn cần xử lý 3: lớp cát 4: vật liệu đá, sỏi hoặc xây xi măng 5: hệ thống thoát nước bẩn sau xử lý 4 KẾT LUẬN: 29 Xử lý đất ô nhiễm do phân bón 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 đất đai cũng là vấn đề đáng báo động hiện nay, đặc biệt trong việc sử dụng nông dược và phân hoá học Ô nhiễm đất không những ảnh... nước sạch 27 Xử lý đất ô nhiễm do phân bón 14 Treated water hose vòi dẫn nước xử lý 15 Water distribution tank : bể phân phối nước 16 Pump for distribution tank :bơm của bể phân phối 3.3 Phương pháp đánh đống ủ (biopiles) Mô hình đống ủ: Sơ đồ hệ thống 1 1 28 Xử lý đất ô nhiễm do phân bón Bùn, trầm tích bẩn Cung cấp khí C 2 3 Thiết bị lấy đất và trộn đất Thiết bị sàng lọc Đất bẩn cần xử lý 4 5 1: hệ... nhiễm đất do phân bón nói riêng và do các hoạt động thiếu ý thức của con người nói chung để cải thiện và giữ môi trường được trong lành sạch đẹp TÀI LIỆU THAM KHẢO: 30 Xử lý đất ô nhiễm do phân bón Lê Huy Bá (2002) ,Ô nhiễm môi trường đất NXB ĐHQG TP.HCM Lê Đức, Trần Khắc Hiệp (2005), Giáo trình đất và bảo vệ đất, NXB Hà Nội Nguyễn Thị Kiều Diễm(2009), Giáo trình xử lý ô nhiễm và thoái hoá đất, Lưu hành.. .Xử lý đất ô nhiễm do phân bón Keo đất Ca+ Ca+ + (NH4)2SO4 NH4+ NH4+ Keo đất Phương pháp bón phân N hạn chế mất N Loại phân bón hạn chế mất mát N:  Các chất hạn chế nitrate hoá như dicyadiamide (DCD) và nitrapyrin làm giảm sự rửa trôi và mất N qua khử nitrate của phân bón trong tầng rễ  Phân N chậm tan có thể làm giảm sự rửa trôi Các loại phân như urea bọc lưu huỳnh, IBDU... do nó có thể duy trì lại N trong đất lâu hơn và hạn chế sự rửa trôi  Duy trì hoặc làm tăng chất hữu cơ trong đất thường làm giảm thiểu sự rửa trôi 2.1.2 Phân P và ô nhiễm đất:  Ô nhiểm độc chất từ phân P Cadmium là kim loại nặng có lẫn trong phân P có thể ảnh hưởng đến môi trường đất Lượng Cd mà cây trồng hút thu từ đất ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố: pH đất, ẩm độ, giống và loại cây trồng 11 Xử lý đất. .. 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 14 Xử lý đất ô nhiễm do phân bón 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. .. sau: 25 Xử lý đất ô nhiễm do phân bón Ở một số nơi người ta thu nhận kẽm bằng công nghệ sinh theo sơ đồ sau: Chất thải chứa kẽm và hỗn hợp kim loại khác Không khí CO2 Hợp chất chứa chì Chất nước chất Tách đống và ủ lên rắn men Thuỷ phân CaCO3 Luyện quặng Cd, Cu Kết tủa MgO Zn Dung dịch dinh dưỡng cho vi khuẩn Chất thải chứa sắt Tách dịch và chất rắn H2SO4 Zn(OH)2 Điện ly Zn Mô hình xử lý đất ô nhiễm. .. của đất, nhưng để lại trong đất các dư lượng thừa như các hợp chất hóa học đi kèm trong phân bón Các chất kích thích sinh trưởng tạo ra năng suất lương thực thực phẩm cao hơn, nhưng để lại dư lượng trong sản phẩm Tất cả các loại này cuối cùng đều tác động đến môi trường đất và gây ra sự mất cân bằng hệ sinh thái đất, ô nhiễm môi trường đất Do vậy, ta cần có những biện pháp hữu hiệu để xử lý ô nhiễm đất. .. nặng trong đất Tên loài Khả năng xử lý Tác giả và năm công bố Salix KLN trong đất, nước Greger và Landberg, 1999 Populus Ni trong đất, nước và nước ngầm Punshon và Adriano, 2003 Brassica napus, B Juncea, B Chất phóng xạ, KLN, Se trong đất Brown, nigra 1996 và Banuelos et al, 1997 16 Xử lý đất ô nhiễm do phân bón Cannabis sativa Chất phóng xạ, Cd trong đất Ostwald, 2000 Helianthus Pb, Cd trong đất EPA,... gây Hậu quả ô nhiễm Gây độc hại từ nguồn nước Nitrate Bệnh blue baby trên trẻ em 13 Xử lý đất ô nhiễm do phân bón Nitrate, phosphate Sinh trưởng tảo và phú dưỡng tắc nghẽn nước mặt Gây độc cho môi trường tự nhiên và nông trại NH3 từ ruộng lúa và Hạn chế sự phát triển quần thể thực vật phân chuồng Kim loại nặng từ phân Làm tăng hàm lượng kim loại nặng trong đất, đặc biệt là Cd lân Mầm bệnh từ phân Độc . Xử lý đất ô nhiễm do phân bón BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH XỬ LÝ Ô NHIỄM VÀ THOÁI HOÁ ĐẤT ĐỀ TÀI: XỬ LÝ ĐẤT Ô NHIỄM ĐẤT DO PHÂN BÓN GVHD: GS.TSKH Lê. (Rhzosphere), cây, dung dịch đất 2. TÁC ĐỘNG CỦA PHÂN BÓN TỚI Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG 6 Dung dịch đất Ô nhiễm kim loại nặng Xử lý đất ô nhiễm do phân bón Phân bón gây nên tác động ô nhiễm môi trường thường. môi trường sản xuất nông nghiệp và môi trường sống, đó cũng là những tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước, không khí, đặc biệt là môi trường đất. Môi trường đất Thực vật 5 Xử lý đất ô nhiễm do phân