Theo số liệu tính toán của các chuyên gia trong lĩnh vực nông hóa học ở Việt Nam, hiện nay hiệu suất sử dụng phân đạm mới chỉ đạt từ 3045%, lân từ 4045% và kali từ 4050%, tùy theo chân đất, giống cây trồng, thời vụ, phương pháp bón, loại phân bón… Như vậy, còn 6065% lượng đạm tương đương với 1,77 triệu tấn urê, 5560% lượng lân tương đương với 2,07 triệu tấn supe lân và 5560% lượng kali tương đương với 344 nghìn tấn Kali Clorua (KCl) được bón vào đất nhưng chưa được cây trồng sử dụng. Vậy lượng phân bón vô cơ đó sẽ đi về đâu ? Trong số phân bón cây không sử dụng được, một phần còn được giữ lại trong các keo đất là nguồn dinh dưỡng dự trữ cho vụ sau; một phần bị rửa trôi theo nước mặt và chảy vào các ao, hồ, sông suối gây ô nhiễm nguồn nước mặt; một phần bị trực di (thấm rút theo chiều dọc) xuống tầng nước ngầm và một phần bị bay hơi do tác động của nhiệt độ hay quá trình phản nitrat hóa gây ô nhiễm không khí… Như vậy gây ô nhiễm môi trường của phân bón trên diện rộng và lâu dài của phân bón là việc xảy ra hàng ngày hàng giờ của vùng sản xuất nông nghiệp.
Trang 1Cuộc thi vận dụng kiến thức liên môn để giải
quyết các tình huống thực tiễn
Họ và tên thí sinh : Võ Hoàng Nguyên
Ngày sinh : 14/12/2000
Trường : THPT chuyên Vị Thanh, Hậu Giang
Lớp: 10H
1 Tên tình huống
Trang 2Vì sao c n h n ch s d ng phân bón hóa h c trong s n xu t ầ ạ ế ử ụ ọ ả ấ
nông nghi p, ệ
2 Mục tiêu giả quyết tình huống
Thấy được tác hại của phân bón hóa học giúp người nông dân có hướng sản xuất nông nghiệp mới mà ít phụ thuộc vào phân bón hóa học nhiều.
3.Tổng quan về các nghiên cứu có liên quan để giải quyết tình huống
Để thấy rõ được tác hại nặng nề của phân bón hóa học đối với môi
trường đất, môi trường nước thì chúng ta phải vận dụng những kiến thức liên quan đến nhiều môn học khác nhau:
- Toán học : theo số liệu tính toán của các nhà khoa học, hiện nay hiệu suất sử dụng phân đạm là 30-45%, lân từ 40-45%
và kali từ 40-50%, tùy 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
- Vât lí :Làm mất cấu trúc của đất, làm đất chai cứng, giảm khả năng giữ nước của đất, giảm tỷ lệ thông khí trong đất
- Hóa học: Phân vô cơ có khả năng làm mặn hóa do tích lũy các muối như CaCO3, NaCl, … Cũng có thể làm chua hóa do bón quá nhiều phân chua sinh lý như KCl, NH4Cl, (NH2)2SO4, … do sự có mặt của các anion Cl-, SO4 hoặc do trong phân có dư lượng axit
tự do lớn
- Sinh học : Phân vô cơ sẽ gây hại đến hệ vi sinh vật trong đất do làm thay đổi tính chất của đất như pH, độ thoáng khí, hàm lượng kim loại nặng trong đất
Trang 3- Công nghệ : tìm được những giải pháp để tránh ảnh hưởng của phân bón hóa học và cách sử dụng 1 cách thân thiện
4+5.Biện pháp giải quyết tình huống và thuyết minh tiến trình giải quyết tình huống.
Theo số liệu tính toán của các chuyên gia trong lĩnh vực nông hóa 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%, tùy 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 Vậy lượng phân bón vô cơ đó sẽ đi về đâu ?
Trong số phân bón cây không sử dụng được, một phần còn được giữ lại trong các keo đất là nguồn dinh dưỡng dự trữ cho vụ sau; một phần bị rửa trôi theo nước mặt và chảy vào các ao, hồ, sông suối gây ô nhiễm nguồn nước mặt; một phần bị trực di (thấm rút theo chiều dọc) xuống tầng nước ngầm và một phần bị bay hơi do tác động của nhiệt độ hay quá trình phản nitrat hóa gây ô nhiễm không khí… Như vậy gây ô nhiễm môi trường của phân bón trên diện rộng và lâu dài của phân bón là việc xảy ra hàng ngày hàng giờ của vùng sản xuất nông nghiệp
Việc sử dụng phân bón hợp lí là một cách để tăng độ phì của đất Tuy nhiên việc sử dụng phân bón không hợp lí, dù là phân hữu cơ hay vô
Trang 4cơ đều gây hại tiềm tàng đến môi trường Một trong những vấn đề nghiêm trọng nhất là việc sử dụng chất dinh dưỡng không cân đối làm cho đất bị mất độ phì, giảm năng suất cây trồng và môi trường bị suy thoái, đặc biệt
là làm ô nhiễm nguồn nước
Phân bón ảnh hưởng đến môi trường chủ yếu là do con người gây ra: Bón dư thừa các yếu tố dinh dưỡng hoặc bón phân không đúng cách Phân bón gây ô nhiễm môi trường là do lượng dư thừa các chất dinh dưỡng do cây trồng chưa sử dụng được hoặc do bón không đúng cách… Nguyên nhân chính là do chưa nắm bắt được số lượng, chất lượng và cách bón phân đúng cách để cây cối hấp thụ Phần lớn bà con nông dân
sử dụng phân đạm (urê) là chính với số lượng lớn mà không cân đối với kali, lân… nên hiện tượng lúa lốp, cây dễ nhiễm sâu bệnh, dễ bị đổ ngã, mía dể đỗ ngã Nếu sử dụng bảng so màu lá thì sẽ sớm được khắc phục 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 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
Phân bón có 2 loại vô cơ và hữu cơ mỗi loại đều có những tác hại nặng nề đối với hệ sinh thái môi trường đất và nước
1. Ảnh hưởng tiêu cực của phân bón vô cơ đến môi trường
nước ngầm chủ yếu là phân đạm vì các loại phân lân và kali dễ dàng được giữ lại trong keo đất Ngoài phân đạm đi vào nguồn nước ngầm còn có các loại hóa chất cải tạo đất như vôi, thạch cao, hợp chất lưu huỳnh, Nếu như phân đạm làm tăng nồng độ nitrat trong nước ngầm thì các loại hóa chất cải tạo đất làm tăng độ mặn, độ cứng nguồn nước Phân bón trong quá trình bảo quản hoặc bón vãi trên bề mặt gây ô nhiễm không khí do bị nhiệt làm bay hơi khí amoniac có mùi khai, là hợp chất độc hại cho người và động vật Mức độ gây ô nhiễm không khí trường hợp này nhỏ, hẹp không đáng kể so với mức độ gây ô nhiễm của các nhà máy sản xuất phân đạm nếu như không xử lý triệt để
Trang 5+ ảnh hưởng đến tính chất vật lý của đất: Làm mất cấu trúc của đất, làm đất chai cứng, giảm khả năng giữ nước của đất, giảm tỷ lệ thông khí trong đất (Ví dụ dùng NANO3 không hợp lý gây mặn hóa dất, thay đổi cấu trúc nước, không khí trong đất)
+ ảnh hướng đến tính chất hóa học của đất: Phân vô cơ có khả năng làm mặn hóa do tích lũy các muối như CaCO 3 , NaCl, … Cũng có thể làm chua hóa do bón quá nhiều phân chua sinh lý như KCl, NH 4 Cl, (NH 2 ) 2 SO 4 , … do sự có mặt của các anion
Cl - , SO 4 hoặc do trong phân có dư lượng axit tự do lớn Ví dụ bón nhiều phân (NH 2 ) 2 SO 4 thì làm dư thừa SO 4—làm đất bị chua, pH giảm, một số vi sinh vật bị chết, tăng làm lượng Al, Mn, Fe, … linh động gây ngộ độc cho cây Đối với những vùng đất
có phản ứng chua nếu bón phân chua sinh lý sẽ làm tăng độ chua của đất, pH của đất giảm, các ion kim loại hoà tan sẽ tăng lên gây ô nhiễm đất và độc hại với cây trồng Đất
bị kiềm hóa do bón quá nhiều phân sinh lý kiềm như Na(CO 3 ) 2 , NaNO 3 , … Phân vô cơ làm cho đất bị phèn hóa, đất phèn tiềm tàng thành đất phèn hoạt động khi bón phân chưa gốc sunphát Bón nhiều phân hóa học có thể làm tăng hàm lượng kim loại nặng trong đất Thực vật sinh trưởng trên đất bị ô nhiễm kim loại nặng sẽ tích lũy kim loại nặng trong cơ thể và theo chuỗi thức ăn đi vào cơ thể động vật và người Ví dụ bón nhiều phân vi lượng sẽ tích lũy trong đất nhiều kim loại nặng như Cu, Zn, Mn, …nếu bón nhiều phân lân làm đất tích nhiều Cd,… Bón nhiều phân vô cơ làm tăng nồng độ các chất trong dung dịch đất, nếu nồng độ tăng quá cao sẽ làm cây bị chết, nhất là trong thời kỳ khô hạn Bón nhiều phân đạm trong thời kỳ muộn cho rau quả sẽ làm tăng hàm lượng NO 3-trong rau gây hội chứng trẻ xanh và ung thư dạ dày Bón nhiều phân vô
cơ gây ô nhiễm mạch nước ngầm bởi NO 3- và gây phú dưỡng cho lưu vực.
Trang 6+ ảnh hưởng đến tính chất sinh học của đất: Phân vô cơ sẽ gây hại đến
hệ vi sinh vật trong đất do làm thay đổi tính chất của đất như pH, độ thoáng khí, hàm lượng kim loại nặng trong đất Phân bón là một yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng
và phát triển của một số vi sinh vật có khả năng cố định chất dinh dưỡng, ví dụ bón đạm nhiều cho đất có chưa vi khuẩn cố định ni tơ sẽ làm giảm khả năng này của chúng.
Trang 7Với môi trường nước : Một lượng lớn phân bón bị rửa trôi từ đất vào nước làm nước bị ô nhiễm gây ô nhiễm môi trường nước Anion NO3- trong phân bón có tính linh động cao nên dễ bị rửa trôi xuống các tầng sâu hoặc
xuống các thủy vực, ô nhiễm các mạch nước ngầm, thủy vực Từ đó có cơ hội gây bệnh cho người và động vật Hàm lượng N, P, K thường cao trong phân bón vô cơ nên khi bị rửa trôi vào môi trường nước hoặc thấm qua các tầng đất tới các mạch nước ngầm làm làm lưu vực đó bị phì dưỡng, nước ngầm thì bị ô nhiễm và chứa các kim loại nặng Phân bón đi vào nguồn nước mặt gây ảnh hưởng xấu như: Gây phì hóa nước và tăng nồng
độ nitrat trong nước Hiện tượng tăng độ phì trong nước (còn gọi là phú dưỡng) làm cho tảo và thực vật cấp thấp sống trong nước phát triển với tốc độ nhanh trong toàn bộ chiều sâu nhận ánh sáng mặt trời của nước Lớp thực vật trôi nổi này làm giảm trầm trọng năng lượng ánh sáng đi tới các lớp nước phía dưới, vì vậy hiện tượng quang hợp trong các lớp nước phía dưới bị ngăn cản, lượng oxy được giải phóng ra trong nước bị giảm, các lớp nước này trở nên thiếu oxy Mặt khác, khi tảo và thực vật bậc thấp
bị chết, xác của chúng bị phân hủy yếm khí, tạo nên các chất độc hại, có mùi hôi, gây ô nhiễm nguồn nước Nồng độ Nitrat trong nước cao (do phân đạm chứa Nitrat) làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người, đặc biệt đối với trẻ em dưới 4 tháng tuổi Trong đường ruột, các Nitrat bị khử thành Nitrit, các Nitrit được tạo ra được hấp thụ vào máu kết hợp với hemoglobin làm khả năng chuyên chở oxy của máu bị giảm Nitrit còn là nguyên nhân gây ung thư tiềm tàng Phân bón vô cơ có thể chứa một số chất gây độc hại cho cây trồng và cho con người như các kim loại nặng, các chất kích thích sinh trưởng khi vượt quá mức quy định Các yếu tố 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 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
Trang 10Những hình ảnh này đã phản ánh được sự ô nhiễm môi trường nặng nề mà nguyên nhân là do con người không có ý thức bảo vệ và trong đó phân bón hóa học là 1 trong những nguyên nhân gây ra ô nhiễm môi trường nhiều nhất Không chỉ vậy nó còn gây ra bệnh cho con người :
Bệnh về đường hô hấp
Trang 11Nguy hiểm nhất là sự xuất hiện của các tế bào ung thư do nồng độ Nitrat trong nước cao (do phân đạm chứa Nitrat) làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người, đặc biệt đối với trẻ em dưới 4 tháng tuổi Trong đường ruột, các Nitrat bị khử thành Nitrit, các Nitrit được tạo ra được hấp thụ vào máu kết hợp với hemoglobin làm khả năng chuyên chở oxy của máu bị giảm Nitrit còn là nguyên nhân gây ung thư tiềm tàng.
2. ảnh hưởng tiêu cực của phân bón hữu cơ đến môi trường
-Phân hữu cơ chưa qua xử lý gây ô nhiễm đất nghiêm trọng do trong phân có chưa một
số lượng lớn các vi sinh vật gây bệnh như vi khuẩn E.Coli gây bệnh đường ruột, các ấu trùng sán lá, thương hàn, ký sinh trùng giun, sán,… các kim loại nặng còn được lưu giữ trong đất nếu đất dược bón phân hữu cơ có nguồn gốc từ các bùn thải hố xí, bùn cống
Trang 12Vi khuẩn ecoli xuất phát từ phân bón hữu
cơ gây bệnh
Phân hữu cơ sau khi làm ô nhiễm cho môi trường đất thì dễ dàng làm thay đổi tính chất của các hệ mạch nước ngầm, đặc biệt cung cấp cho hệ mạch nước ngầm và hệ thống nước bề mặt những ấu trùng gây bệnh, hệ vi sinh vật gây nhiễm khuẩn cho người và động vật sử dụng nước ô nhiễm.
Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ trong phân hữu cơ tạo ra các khí nhà kính Các quá trình phân hủy háo khí tạo ra CO 2 , phân hủy kỵ khí tạo ra các khí như CH 4 , H 2 S, NOx, SO 2 , … đều là những khí nhà kính mạnh.
Trang 131 sơ đồ về những nguyên nhân của hiệu ứng nhà kính do 1 chuyên viên về môi trường đến từ Mĩ và trong đó có cả phân bón hữu cơ và vô cơ là những nguyên nhân gây ra
Chính từ những tác hại nặng nệ đó của phân bón hóa học gây ra đối với hệ sinh thái và sức khỏe con người thì chúng ta nên sử dụng những biện pháp sau để sử dụng phân bón 1 cách thân thiện nhất
- Cần có sự hiểu biết về những loại phân dùng để bón cho cây trồng Mỗi loại phân bón khác nhau cần có sự hiểu biết về tính chất hóa lý của chúng để bón hợp lý Không sử dụng phân bón lạ chưa được khuyến cáo.
- Không sử dụng nguồn nước thải chưa qua xử lý của các nhà máy để bón cho cây trồng.
- Không sử dụng các loại phân vi sinh vật không qua kiểm nghiệm chất lượng và không dùng phân hữu cơ để thay thế hoàn toàn phân vô cơ trong việc cung cấp chất dinh dưỡng cho cây Hàm lượng dinh dưỡng đa lượng có trong phân hữu cơ là rất thấp so với nhu cầu của cây trồng Cần phải có sự phối hợp cân đối giữa phân vô
cơ và phân hữu cơ để bón cho cây trồng.
- Phân vi sinh hữu cơ chỉ góp phần cải tạo đất, làm cho đất tơi xốp, tạo điều kiện tốt cho hệ vi sinh vật đất phát triển giúp cây hấp thụ dinh dưỡng một cách tối đa, không thể thay thế hoàn toàn phân hóa học.
- Không tùy tiện trộn chung các loại phân với nhau Trộn tùy tiện nhiều loại phân đơn với nhau có thể làm giảm chất lượng của một số loại phân Ví dụ trộn phân supe phốt phát với các dạng phân kiềm dễ tạo thành chất khó tan cay không hấp thụ được Giá phân hỗn hợp ngày càng cao, vì vậy khuyến khích người nông dân sử dụng các loại phân đơn trộn lại theo tỷ lệ được khuyến cáo để thay cho phân hỗn hợp bón cho cây trồng.
- Nên bón vôi khi bón phân để làm tăng hiệu quả khi bón phân, huy động được một lượng chất dinh dưỡng dễ tiêu, diệt trừ mầm bệnh hại cho cây trồng Tuy nhiên lượng vôi bón tùy vào loại đất (tính theo độ chua của đất) và loại cây trồng.
- Sử dụng các biện pháp kỹ thuật để hạn chế ô nhiễm do sử dụng phân bón như: Bón phân vô cơ kết hợp với bón phân chuồng để có tác dụng cải tạo đất, sau mỗi đợt thu hoạch cần bổ sung nguồn hữu cơ cho đất Bón vừa đủ, xen xanh, thâm canh để có hiệu quả cao nhất Trồng xen xanh với cây họ đậu để vừa có tác dụng cải tạo đất vừa giảm được lượng phân bón cho đất Phải ủ phân chuồng, phân tươi trước khi
sử dụng cho cây trồng.