Nghiên cứu sự linh động của khoáng sét trong đất dốc huyện sóc sơn dưới ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường đất

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - CHỬ THỊ LOAN NGHIÊN CỨU SỰ LINH ĐỘNG CỦA KHOÁNG SÉT TRONG ĐẤT DỐC HUYỆN SÓC SƠN DƢỚI ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ MÔI TRƢỜNG ĐẤT LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - CHỬ THỊ LOAN NGHIÊN CỨU SỰ LINH ĐỘNG CỦA KHOÁNG SÉT TRONG ĐẤT DỐC HUYỆN SÓC SƠN DƢỚI ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ MÔI TRƢỜNG ĐẤT Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN NGỌC MINH Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, trước hết xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Nguyễn Ngọc Minh – Bộ môn Thổ nhưỡng Môi trường đất, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên trực tiếp hướng dẫn, tận tình bảo, giúp đỡ suốt trình thực hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn tới cán làm việc phòng thí nghiệm Bộ môn Thổ nhưỡng Môi trường đất giúp đỡ, hướng dẫn, giúp trình thí nghiệm để hoàn thành luận văn Cuối cùng, muốn gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè quan tâm, động viên, đóng góp ý kiến giúp trình hoàn thành luận văn Luận văn thạc sỹ nhận hỗ trợ từ đề tài mã số 105.08-2013.01 Quỹ Nafosted tài trợ Hà Nội, tháng 12 năm 2014 Học viên Chử Thị Loan MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG .iii DANH MỤC HÌNH iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨUError! Bookmark not defined 1.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực nghiên cứuError! Bookmark not defined 1.1.1 Vị trí địa lý Error! Bookmark not defined 1.1.2 Điều kiện khí hậu - thuỷ văn Error! Bookmark not defined a Khí hậu Error! Bookmark not defined b Thuỷ văn Error! Bookmark not defined 1.1.3 Địa hình Error! Bookmark not defined 1.1.4 Đặc điểm địa chất địa mạo 1.1.5 Tài nguyên khoáng sản Error! Bookmark not defined 1.1.6 Đặc điểm lớp phủ thực vật Error! Bookmark not defined 1.1.7 Diện tích, cấu loại đất Error! Bookmark not defined 1.2 Một số đặc điểm keo sét đất Error! Bookmark not defined 1.2.1 Đặc điểm keo đất Error! Bookmark not defined 1.2.2 Phân loại keo đất Error! Bookmark not defined a Dựa vào tính mang điện Error! Bookmark not defined b Dựa vào thành phần hoá học Error! Bookmark not defined 1.2.3 Keo sét đất Error! Bookmark not defined a Ðặc điểm chung keo sét Error! Bookmark not defined b Ðặc điểm nhóm keo sét Error! Bookmark not defined c Keo sét đất Việt Nam Error! Bookmark not defined 1.3 Ảnh hƣởng số tính chất lý hóa đến đặc tính keo khoáng sét đất Error! Bookmark not defined CHƢƠNG II ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUError! Bookmark n 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu Error! Bookmark not defined i 2.2 Nội dung nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.3.1 Xác định tính chất lý – hóa học đấtError! Bookmark not defined 2.3.2 Chuẩn bị mẫu dung dịch làm việc Error! Bookmark not defined 2.3.3 Xác định thành phần khoáng sét Error! Bookmark not defined 2.3.4 Thí nghiệm phân tán ống nghiệm Error! Bookmark not defined a Ảnh hưởng cation Error! Bookmark not defined b Ảnh hưởng pH Error! Bookmark not defined c Ảnh hưởng humat Error! Bookmark not defined d Ảnh hưởng axit silicic Error! Bookmark not defined CHƢƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬNError! Bookmark not defined 3.1 Một số đặc tính lý – hóa học đất nghiên cứuError! Bookmark not defined 3.2 Thành phần khoáng sét mẫu đất nghiên cứuError! Bookmark not defined 3.3 Ảnh hƣởng pH, cation, humat axit silicic đến trạng thái keo sét đất nghiên cứu Error! Bookmark not defined 3.3.1 Ảnh hưởng pH Error! Bookmark not defined 3.3.2 Ảnh hưởng cation Error! Bookmark not defined 3.3.3 Ảnh hưởng humat Error! Bookmark not defined 3.3.4 Ảnh hưởng axit silicic Error! Bookmark not defined 3.4 Cơ sở khoa học cho số giải pháp hạn chế xói mòn đất dựa đặc tính keo khoáng sét đất nghiên cứu Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined Kết luận Error! Bookmark not defined Kiến nghị Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined ii DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Diện tích, cấu loại đất huyện Sóc Sơn Error! Bookmark not defined Bảng 2: Các tiêu đất Error! Bookmark not defined Bảng 3: Một số tính chất bản mẫu đất nghiên cứu Sóc SơnError! Bookmark not defined Bảng 4: Thành phần cấp hạt tầng đất (USDA) Error! Bookmark not defined Bảng 5: Kết đo độ truyền qua ảnh hưởng pHError! Bookmark not defined Bảng 6: Kết đo độ truyền qua ảnh hưởng Na+Error! Bookmark not defined Bảng 7: Kết đo độ truyền qua ảnh hưởng Ca2+Error! Bookmark not defined Bảng 8: Kết đo độ truyền qua ảnh hưởng Al3+Error! Bookmark not defined Bảng 9: Kết đo độ truyền qua ảnh hưởng humatError! Bookmark not defined iii DANH MỤC HÌNH Hình 1: Sơ đồ cấu tạo khối tứ diện oxit silic, phiến oxit silic khối bát diện, phiến gipxitError! Bookma Hình 2: Sơ đồ cấu trúc kaolinit Error! Bookmark not defined Hình 3: Sơ đồ cấu trúc montmorillonit Error! Bookmark not defined Hình 4: Sơ đồ cấu trúc hydromica Error! Bookmark not defined Hình 5: Biểu đồ nhiễu xạ tia X khoáng sét tách từ mẫu đất nghiên cứu (độ sâu – 20 cm) Error! Bookmark not defined Hình 6: Ảnh hưởng pH lên khả phân tán khoáng sétError! Bookmark not defined Hình 7: Ảnh hưởng Na+ lên khả phân tán khoáng sétError! Bookmark not defined Hình 8: Ảnh hưởng Ca2+ lên khả phân tán khoáng sétError! Bookmark not defined Hình 9: Ảnh hưởng Al3+ lên khả phân tán khoáng sétError! Bookmark not defined Hình 10: Ảnh hưởng cation đến tụ keo sét dung dịchError! Bookmark not defi Hình 11: Ảnh hưởng humat lên khả phân tán khoáng sétError! Bookmark not defined Hình 13: Ảnh hưởng axit silicic tới phân tán khoáng sét (tại pH 4)Error! Bookmark not d Hình 14: Ảnh hưởng axit silicic tới phân tán khoáng sét (tại pH 5)Error! Bookmark not d iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CEC Dung tích trao đổi cation SOM Chất hữu KĐ Kinh độ Đông TPCG Thành phần giới VB Vĩ độ Bắc v LỜI MỞ ĐẦU Xói mòn, rửa trôi sạt lở đất vấn đề gây suy thoái đất nghiêm trọng nước ta Đặc biệt, Việt Nam với ¾ diện tích đồi núi, tốc độ dòng chảy bề mặt lớn thảm thực vật bị hủy hoại… làm bóc mòn lớp đất bề mặt, làm đất, chất dinh dưỡng, đất trở nên nghèo kiệt, khó có khả phục hồi Các yếu tố đặc điểm thổ nhưỡng, địa hình, lớp phủ thực vật… có vai trò cốt yếu xói mòn đất nghiên cứu rộng rãi Mặt khác, cấp độ vi mô, thân hạt sét đóng vai trò định nhờ đặc tính hoạt động Khi bị tác động dòng chảy bề mặt, trạng thái tụ keo hay tán keo định phần đến vận chuyển hạt sét theo dòng nước Việc sét ảnh hưởng tiêu cực đến tính bền vững cấu trúc đất, theo thời gian, cấu trúc đất yếu Đặc biệt vùng đất dốc nguyên nhân góp phần dẫn đến tượng xói mòn, rửa trôi sạt lở đất có tác động nước Khoáng sét thành phần vô nhỏ bé đất, có tính chất đặc thù như: có hoạt tính bề mặt cao, có khả hấp phụ, liên kết nhờ lực hút tĩnh điện Trong môi trường nước, khoáng sét hình thành hệ keo (tán keo, tụ keo) Khoáng sét trạng thái tụ keo linh động hơn, chúng gắn kết giảm khả bị xói mòn Ngược lại trạng thái tán keo, khoáng sét di chuyển linh hoạt hơn, nguy xói mòn rửa trôi khoáng sét đất cao Trạng thái tán keo hay tụ keo khoáng sét đất dốc (sự linh động khoáng sét) mặt phụ thuộc vào đặc điểm nội khoáng sét ví dụ thành phần khoáng, kích thước tinh thể, khả co trương, điện tích bề mặt…, mặt khác phụ thuộc vào nhiều yếu tố bên như: pH, ion, chất hữu hòa tan đất, axit silicic… Do vậy, giải pháp vĩ mô áp dụng để bảo vệ đất như: áp dụng phương thức canh tác bền vững, bón phân, vôi để cải tạo đồ phì đất…, cấp độ vi mô, “nghiên cứu linh động khoáng sét đất dốc tác động số yếu tố môi trường đất” cung cấp giải pháp cho việc bảo vệ chống xói mòn đất, cải tạo môi trường đất dốc Trong nghiên cứu này, cấp hạt sét tách từ mẫu đất đồi núi khu vực Sóc Sơn – Hà Nội Để xác định ảnh hưởng yếu tố môi trường đất pH, cation (Na+, Ca+, Al3+), anion hữu (humat), axit silicic đến linh động khoáng sét dung dịch, thí nghiệm tán keo, tụ keo khoáng sét thực ống nghiệm ảnh hưởng chất nồng độ khác Kết nghiên cứu nhằm đưa giải pháp giảm thiểu sét cải thiện tính bền vững cấu trúc đất tác động xói mòn đất TÀI LIỆU THAM KHẢO  Tài liệu tiếng Việt Nguyễn Ngọc Minh, Đào Châu Thu (2012), Khoáng sét đất khả ứng dụng lĩnh vực môi trường, NXB Giáo dục Việt Nam Trần Văn Chính (2000), Giáo trình thổ nhưỡng học, NXB Bộ Giáo dục & Đào tạo, Hà Nội Lê Văn Khoa (2000), Đất Môi trường, NXB Giáo dục, Hà Nội Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Cự, Bùi Thị Ngọc Dung, Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Cái Văn Tranh (2000), Phương pháp phân tích đất nước phân bón trồng, NXB Giáo dục, Hà Nội Lê Văn Khoa, Trần Khắc Hiệp, Trịnh Thị Thanh (1996), Hoá học nông nghiệp, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội Vũ Thị Mộng Mến (2011), Thành phần khoáng sét đặc tính keo cấp hạt sét đất đồi khu vực Sóc Sơn – Hà Nội, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học KHTN – Đại học QGHN, Hà Nội Đào Châu Thu (1986), “Kết nghiên cứu thành phần khoáng sét số loại đất Việt Nam phương pháp tia Rơntgen”, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp, Nguyễn Ngọc Minh, Nguyễn Phước Cẩm Liên, Nguyễn Xuân Hưng, Hoàng Thị Thanh Hiếu (2010), “Ảnh hưởng pH humat đến khả phân tán sét dung dịch: ứng dụng tách cấp hạt sét khỏi mẫu bentonite Cổ Định – Thanh Hóa”, Tạp chí Khoa học đất, 34, 26 – 31 Nguyễn Ngọc Minh, Vũ Thị Mộng Mến, Trần Thị Nhẫn, Vũ Đình Thảo (2011), “Ảnh hưởng anion hữu khối lượng phân tử thấp đến khả phân tán sét bentonit Cổ Định – Thanh Hóa”, Tạp chí Khoa học đất, 35, 47-51 10 Trần Kông Tấu (2005), Vật lí thổ nhưỡng môi trường, NXB ĐHQG Hà Nội 11 Lê Văn Tiềm, Trần Kông Tấu (1983), Phân tích đất trồng, NXB Nông nghiệp Hà Nội Tài liệu tiếng Anh Chan K Y., Mead J A (1988), “Surface physical properties of a sandy loam soil under different tillage practices”, Australian Journal of Soil Research, 26, 549 – 559 Chorom M., Rengasamy P., Murray R S (1995), “Clay dispersion as influenced by pH and Net Particle Charge of Sodic Soils”, Australian Journal of Soil Reseach 32, 1243 - 1252 Coote J H., Lovick T A (1988), “Effects of volume loading on paraventriculo - spinal neurones in the rat”, Journal of the Autonomic Nervous System, 25, 135 – 140 Frenkel H., Fey M V., Levy G J (1992), “Critical flocculation concentration of reference and soil clays in the absence or presence of organic and inorganic anions”, Soil Sci Soc Amer J 56 Frenkel H., Levy G J (1992), “Clay disperion and hydaulic conductivity of clay – sand mixtures as affected by the addition of various anion”, Clays and Clay Minerals, 40, 515 - 521 Goldberg S., Robert (1987), “Effect of saturating cation, pH, and aluminum and iron oxide on the flocculation of kaolinite and montmorillonite”, Clay and Clay Minerals, 35, 220 – 227 Hees P A W V., Jonesb D L., Jentschkeb G., Godboldb D L (2005), “Organic acid concentrations in soil solution: effects of young coniferous trees and ectomycorrhizal fungi”, Soil Biology and Biochemistry, 37, 771 – 776 Jones A J., Lai R., Huggins D R (1997), “Soil erosion and productivity rearch: A regional approach”, American Journal of Alternative Agriculture, 12, 185 – 192 Kaya, A (2006), “Settling of kaolinite in different aqueous environment”, J Marine Georesourc Geotechnol, 24, 203–218 10 Ling W., Ren L., Gao Y., Zhu X., Sun B (2009), “Impact of low-molecularweight organic acids on the availability of phenanthrene and pyrene in soil”, Soil Biology and Biochemistry, 41, 2187–2195 11 Nguyen N M., Dultz S., Kasbohm J., Le D (2009), “Clay dispersion and its relation to surface charge in a paddy soil of the Red River Delta, Vietnam”, J Plant Nutrision & Soil Science, 172, 477–486 12 Penner D., Lagaly G (2001), “Influence of anions on the fheological properties of clay mineral dispersions” Applied Clay Science, 19, 131-142 13 Fergusson, J E (1990), The heavy elements: Chemitry, Environmental Impact and Health Effects, Pergamon Press, London 14 Garrison Sposito (1939), The chemistry of soils, Oxford University Press, New York 15 Thellier, C T., Sposito, G., Holtzclaw, K M (1992), “Proton effects on quaternary cation exchange and flocculation of Silver Hill illite”, Soil Sci Soc Am J 56, 427–433 [...]... nông nghiệp, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội 6 Vũ Thị Mộng Mến (2011), Thành phần khoáng sét và đặc tính keo của cấp hạt sét trong đất đồi khu vực Sóc Sơn – Hà Nội, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học KHTN – Đại học QGHN, Hà Nội 7 Đào Châu Thu (1986), “Kết quả nghiên cứu thành phần khoáng sét của một số loại đất chính Việt Nam bằng phương pháp tia Rơntgen”, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp,... Hiếu (2010), Ảnh hưởng của pH và humat đến khả năng phân tán sét trong dung dịch: ứng dụng tách cấp hạt sét ra khỏi mẫu bentonite Cổ Định – Thanh Hóa”, Tạp chí Khoa học đất, 34, 26 – 31 9 Nguyễn Ngọc Minh, Vũ Thị Mộng Mến, Trần Thị Nhẫn, Vũ Đình Thảo (2011), Ảnh hưởng của các anion hữu cơ khối lượng phân tử thấp đến khả năng phân tán của sét bentonit Cổ Định – Thanh Hóa”, Tạp chí Khoa học đất, 35, 47-51... Minh, Đào Châu Thu (2012), Khoáng sét trong đất và khả năng ứng dụng trong lĩnh vực môi trường, NXB Giáo dục Việt Nam 2 Trần Văn Chính (2000), Giáo trình thổ nhưỡng học, NXB Bộ Giáo dục & Đào tạo, Hà Nội 3 Lê Văn Khoa (2000), Đất và Môi trường, NXB Giáo dục, Hà Nội 4 Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Cự, Bùi Thị Ngọc Dung, Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Cái Văn Tranh (2000), Phương pháp phân tích đất nước phân bón cây... cơ khối lượng phân tử thấp đến khả năng phân tán của sét bentonit Cổ Định – Thanh Hóa”, Tạp chí Khoa học đất, 35, 47-51 10 Trần Kông Tấu (2005), Vật lí thổ nhưỡng môi trường, NXB ĐHQG Hà Nội 11 Lê Văn Tiềm, Trần Kông Tấu (1983), Phân tích đất và cây trồng, NXB Nông nghiệp Hà Nội 3 Tài liệu tiếng Anh 1 Chan K Y., Mead J A (1988), “Surface physical properties of a sandy loam soil under different tillage