Đề Tài Sự Tương Tác Giữa Các Thành Phần Môi Trường Đất – Nước

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH VIỆN KHCN & QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG Môn: Môi Trường Học Cơ Bản -   Đề tài SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC SINH VIÊN : TRẦN THỊ THÙY MSSV : 0770911 LỚP : ĐHMT3B VIỆN :KHCN & QLMT GVHD :GS.TSKH LÊ HUY BÁ SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC TP Hồ Chí Minh, Tháng 07 năm 2009 Lời đầu tiên, em xin cảm ơn viên Khoa Học Công Nghệ Quản Lý Môi Trường tạo điều kiện cho em có điều kiện học tập nghiên cứu đề tài tiểu luận Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy GS.TSKH Lê Huy Bá, người hết lòng dậy em suốt trình làm tiểu luận Xin cảm ơn cô, chị quản lý thư viện, người nhiệt tình giúp đỡ trình tìm tài liệu Trần Thị Thùy GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC MỤC LỤC Trang Chương mở đầu Tính cấp thiết đề tài Nội dung dung nghiên cứu Giới hạn đề tài Phương pháp nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu .2 Tình hình nghiên cứu nước Chương I Điều kiện môi trường vùng đất phèn Sinh vật vùng đất phèn 1.1 Thực vật .4 1.2 Vi sinh vật động vật vùng đất phèn Chế độ nước vùng đất phèn .6 Nước ngầm chế độ nước ngầm .7 Ô nhiễm môi trường vùng đất phèn 4.1 Khái niệm ô nhiễm đất 4.2 Tác nhân hóa học .8 4.3 Tác nhân sinh học .9 4.4 Tác nhân vật lý 4.5 Tiêu chuẩn đánh giá đất bị ô nhiễm 11 Chương II Sự tương tác thành phần môi trường đất – nước trình hình thành đất phèn Đất phèn 12 1.1 Định nghĩa 12 1.2 Nguồn gốc trình phát triển đất phèn 12 1.3 Những nhân tố hình thành đất phèn 13 GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC Sơ đồ diễn biến trình hình thành đất phèn 15 Ảnh hưởng vôi đến trình hình thành đất phèn 17 Phân loại đất phèn đặc tính ly- hóa đất phèn 18 4.1 Phân loại nhân dân vùng đất phèn 18 4.2 Đặc tính lý – hóa vùng đất phèn .20 Các chất đất phèn 21 Mối tương quan độc tố đất phèn 26 6.1 Mối tương quan pH hàm lượng S tổng số đất 27 Chương III Ảnh hưởng ô nhiễm phèn lên hệ sinh thái biện pháp cải tạo đất phèn Các tác động tích cực đất phèn lên hệ sinh thái 28 Tác động tiêu cực đất phèn lên hệ sinh thái 28 2.1 Tác nhân hóa học .28 2.2 Tác nhân sinh học 29 Các biện pháp cải tạo đất phèn 31 3.1 Cải tạo đất phèn biện pháp thủy lợi 31 3.2 Cải tạo đất phèn biện pháp khác .32 Chương IV Kết luận kiến nghị Kết luận 33 Kiến nghị 33 GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC CHƯƠNG MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Như biết, đất nước ta môt nước dựa sản xuất nông nghiệp chủ yếu Hay nói cách khác, đất nguồn tài nguyên quý giá nhân dân ta Nước nói riêng giới nói chung, có nhiều vùng đất bị nhiễm phèn Điều ảnh hưởng lớn đến phát triển kinh tế nông nghiệp ảnh hưởng đến môi trường xung quanh Khi tìm hiểu đề tài tương tác thành phần môi trường đất – nước, phải thực đề tài đối tượng đất phèn Vì đất phèn đặc trưng cho môi trường nước đất xẩy trình tương tác đất phèn với thành phần đất thành phần nước Nó mang tính cấp thiết, tính thực tế nông nghiệp môi trường xung quanh nó, mang tính khoa học, tính Và đề tài sau nhằm vào đất phèn, đề tài cần trình bày rõ ý nghĩa lý luận, ý nghĩa thực tế đề tài “Sự tương tác thành phần môi trường đất – nước” Nội dung nghiên cứu Đi nghiên cứu chất nguồn gốc đất phèn, nét chung phân loại đất phèn Xác định pH thấp vùng đất bị nhiễm phèn, nghiên cứu tác hại với độc tố đất phèn đề từ đưa phương pháp cải tạo đất phèn nông nghiệp trồng trọt, nuôi trồng thủy sản Giới hạn đề tài Trong đề tài này, em nghiên cứu đất phèn tương tác thành phần đất phèn Đề tài nghiên cứu nguồn gốc, trình hình thành, phát triển đất phèn, đặc tính đất phèn, sinh thái vùng đất phèn nhiều nước giới để từ đưa biện pháp cải tạo sử dụng đất phèn hợp lý Ngoài đề cải tạo môi trường xung quanh vùng đất phèn cải tạo GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC Phương pháp nghiên cứu 4.2 Phương pháp luận Nghiên cứu biến đổi thành phần hóa học nước đất theo khoảng cách kênh tiêu đất phèn 4.3 Phương pháp kỹ thuật chi tiết Phương pháp liên tiếp kĩ thuật rửa phèn, dựa vào thí nghiệm khoa học công việc nghiên cứu đất phèn Đối tượng phạm vi nghiên cứu 5.2 Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu vùng đất phèn có pH thấp, hàm lượng cao sunphát sắt, sunphát nhôm số lượnglớn H2SO4 tự đất 5.3 Phạm vi nghiên cứu Trong nước với nhiều nước giới Đến nhà khoa học cải tạo đất giới tổ chức thành công bốn hội nghị quốc tế lớn đất phèn Lần thứ Wageningen Hà lan 8/1972, lần thứ Bang kok Thái Lan 1/1981, lần thứ Senegal 1986 lần thứ thành phố Hồ Chí Minh Việt Nam 3/ 1992 Tình hình nghiên cứu nước Đến có nhiều tác giả, nhiều học thuyết trường phái nghiên cứu đất phèn: Năm 1735 Peelman phát loại khoáng biến thành đất, đất chua mang tên Argilla Vitrolacea Người phát đất phèn VanBemmelen (1886), ông xác địnhđược giá trị thấp pH, hàm lượng cao sunphát sắt, sunphát nhôm số lượng lớn H2SO4 tự đất Vào năm 1960 nhà bác học Fritland nghiên cứu đất phèn đồng Bắc Bộ đưa số kết luận sơ trình hình thành đất phèn vùng đồng Bắc Bộ, số biện pháp cải tạo sử dụng loại đất Cũng vào năm 1960, Moorman nghiên cứu đất phèn đồng sông GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC Cửu Long đề suất sơ trình hình thành đất phèn đồng sông Cửu Long Những quan tổ chức tham gia nghiên cứu đất phèn : Trường Đại học Thủy lợi Viện Nghiên cứu Khoa học Thủy lợi Trường Đại học Cần Thơ, Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội, Trường ĐH Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, Trường Đại học Nông nghiệp T.P Hồ Chí Minh, có Lê Huy Bá tác giả sách “Những vấn đề đất phèn Nam Bộ” Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam, Viện Nông hoá thổ nhưỡng Hiện Viện Nghiên cứu khoa học thủy lợi vừa hoàn thành dự án cải tạo đất phèn Quỳnh Phụ - Thái Bình nước tài trợ Viện nghiên cứu khoa học thủy lợi Nam Bộ thực chương trình nghiên cứu cấp nhà nước đồng sông Cửu Long Nói chung nhà khoa học cải tạo đất khẳng định chất nguồn gốc đất phèn, nét chung phân loại đất phèn Việc sử dụng cải tạo đất phèn nhiều người nghiên cứu nhiên nhiều điều chưa sáng tỏ, đặc biệt việc cải tạo đất phèn phụ thuộc nhiều đến môi trường nơi nghiên cứu tác động người trình cải tạo sử dụng chúng Việc nghiên cứu cải tạo đất phèn thành công nghiên cứu cải tạo đất cho khu vực cụ thể mà không ý đến việc cải tạo môi trường xung quanh vùng đất cải tạo Do trình hình thành tính chất đất phèn biến động phụ thuộc lớn vào tác động môi trường xung quanh nên lấy kết nghiên cứu nơi, áp dụng cho nơi khác kết vùng dùng cho vùng khác Chính vùng cụ thể cần có nghiên cứu phân tích thí nghiệm riêng để tránh sai sót đáng tiếc Với lý nêu trên, việc nghiên cứu để hiểu rõ nguồn gốc, trình hình thành, phát triển đất phèn, đặc tính đất phèn, sinh thái vùng đất phèn, biện pháp cải tạo sử dụng đất phèn hợp lý điều quan trọng cần thiết, nhằm đảm bảo sống ổn định, tạo môi trường sống bình thường nhân dân vùng đất phèn, khai thác cách có hiệu phục vụ cho phát triển kinh tế xã hội nói chung kinh tế nông nghiệp nói riêng CHƯƠNG I GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC ĐIỂU KIỆN MÔI TRƯỜNG VÙNG ĐẤT PHÈN Sinh vật vùng đất phèn 1.1 Thực vật Để hiểu đầy đủ đất phèn việc nghiên cứu thực vật sống đất phèn cần nghiên cứu thực vật xưa bị vùi lấp vùng đất phèn a Thực vật bị vùi lấp Đất phèn hình thành vùng trũng xưa vịnh hay biển cạn, với nhiều loại thực vật phát triển Thực vật thời kỳ trước lúc có đất phèn, thường phần lớn có loại thực vật rừng sú vẹt : Bầu, mắm, đước đôi, đước nhọn, vẹt Ngoài loại thực vật kể tầng thực vật bị vùi lấp thấy xuất loại khác : Dừa nước, chà là, tràm Qua nghiên cứu người ta thấy, vùng đất mà có loại thực vật chôn vùi S tổng số ít, khả gây chua nhiều, pH đất vào khoảng 5,5 - Như chủng loại chiều sâu loại thực vật bị vùi lấp có ảnh hưởng lớn đến mức độ sinh phèn đất b Thực vật Thực vật sống đất phèn thay đổi theo tính chất loại đất Mỗi loại đất có hệ thực vật thích ứng với - Đúng “đất ấy” hay nhìn biết đất Thực vật vùng phèn tiềm tàng thường có loại Chà là, Ráng dại, Lác biển, bàng, kim Nếu vùng đất phèn tiềm tàng sâu nội địa, vùng trũng ngập nước gần quanh năm, gồm loại thủy sinh mọc chìm nước chìm nước phần Các loại mọc thành rừng dày với rễ khoẻ, làm giảm tốc độ dòng chảy, làm lắng đọng phù sa biển, chứa nhiều lưu huỳnh Bản thân chúng tích lũy lưu huỳnh, chết thải nhiều lưu huỳnh, nguồn gốc sinh đất phèn Chiều sâu tầng thực vật bị vùi lấp thường thấy - m mặt đất đất phèn Đồng Nam bộ, đồng Bắc vùng Hải phòng, GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC Thái Bình thấy độ sâu nông 0,7 - 1,5 m : Súng co, sen, nhị cán vàng, nàng nỉ, nhị cán tròn, cỏ bấc, lúa ma, rau muống thân tím cứng giòn, rau dừa, nghễ Ngoài loại thực vật nói vùng nước phèn đứng yên vùng sình lầy nhiều hữu cơ, gặp loại tảo ocdogigo micropora nguy hiểm cho lúa sống pH thấp phát triển nhanh Nghiên cứu kỹ tảo giúp sử dụng quản lý đất phèn hợp lý 1.2 a Vi sinh vật các động vật vùng đất phèn Vi sinh vật đất phèn Trong phần trình hình thành đất phèn, đề cập đến vai trò vi sinh vật Có nhiều loại vi sinh vật đất phèn, vai trò chúng khác trình hình thành đất phèn Nhưng chúng thực có ý nghĩa việc tăng tốc độ hình thành đất phèn Nhiều tác giả cho đất phèn có loài vi khuẩn: Thiobacillus, Thiodans, Thiobacillus Ferroxidans loại vi sinh vật sắt Có nhiều loài sống điều kiện PH thấp (pH=2) Các loài vi khuẩn đất phèn lấy lượng để sống từ phản ứng oxy hoá phản ứng khử trình tạo phèn, chúng có vai trò lớn việc thúc đẩy nhanh trình hình thành phèn, kể giai đoạn oxy hoá giaiđoạn khử Trong đất phèn, số lượng vi sinh vật có ích Nhưng vào năm 1972 Murthy phân lập, nuôi cấy loài vi khuẩn thuộc Azotobacteracede từ than bùn có độ chua (pH = 2.5-4.2 ) phát triển đất phèn Loại vi khuẩn có khả cố định đạm 1-10 mg /1g với thời gian tuần lễ nuôi cấy Đây khả mới, mở đường cho việc tạo đạm dễ tiêu sinh vật học cho đất phèn b Những động vật nhìn thấy Ở đất phèn trung bình phèn nhiều, động vật nhìn thấy giun, dế, mối Thường thấy xuất loại kiến đen, kiến vàng vài loại rệp vùng phèn nhiều pH = 2,5-3 kể đỉa không thấy xuất hiện, tôm á, có không phát triển được, thường đầu to thân đuôi bé Ở vùng đất phèn ít, loại động vật phong phú chủng loại gần vùng nước Những vùng đất phèn tiềm tàng có ảnh hưởng nước GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang 10 SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC a Lý tính vùng đất phèn • Thành phần giới Thành phần giới đất phèn Nam Bộ thường có tỉ lệ sét cao 50 - 65% Thông thường tầng sâu tỉ lệ sét cao Tuy nhiên, xếp chung thành phần giới đất phèn Nam sét đến sét nặng Thành phần giới nặng (sét cao) đất phèn gắn liền với trình hình thành Đất phèn lắng tụ phù sa biển, mà biển bồi đắp phù sa sông Cửu Long dòng chảy chậm, nguồn đưa xa (từ Campuchia, Lào, chí từ Tây Tạng - Trung Quốc), nên vật liệu mang bồi đắp lên vịnh biển cũ thường mịn Thành phần mịn tạo nên tỉ lệ sét cao, thành phần giới nặng + Đặc điểm ảnh hưởng đến trình hình thành phèn gây nhiều khó khăn cho trình sử dụng cải tạo đất phèn + Thành phần giới đất phèn thuộc đồng Bắc Bộ thường có hàm lượng sét cao loại đất khác khu vực, nhỏ đồng Nam Bộ • Thành phần cấu tạo sét Bằng phương pháp nhiễu xạ quang tuyến X, năm 1976 xử lý mẫu đất khu thí nghiệm trường Đại học Cần Thơ, Huỳnh Công Thọ Kazahido (Nhật) cho biết: thành phần khoáng sét tầng đất phẫu diện giống có loại: Khoáng Illite: Đây khoáng chủ yếu thành phần sét đất nhận biết đỉnh cấu trúc có độ dài 10Ao, 5Ao, 3,3Ao Khoáng Kaolinnite loại có số lượng tương đối sau Illite nhận biết đỉnh 7,1A0 , 3,56 Ao • Tính trương co đất phèn Các kết nghiên cứu cho thấy độ trương co đất phèn phụ thuộc nhiều vào tỉ lệ sét, hàm lượng hữu độ ẩm đất ghi nhận bảng 17 Bảng 17 GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang 25 SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC Qua bảng thấy: tính trương co đất phèn lớn hàm lượng sét cao hàm lượng hữu lớn Khi khoáng sét nước co lại Mặt khác, chất hữu nước, teo lại làm cho tỷ lệ co đất lớn Như vậy, nguyên nhân trương co lớn có liên quan trực tiếp đến hàm lượng hữu hàm lượng sét đất Tính trương co đất phèn làm cho trồng bị đứt rễ đất cạn nước có liên quan đến công tác thủy lợi xây dựng công trình, nứt nẻ bờ kênh, nước kênh, vỡ kênh thẩm lậu nước ruộng phèn b Hóa tính vùng đất phèn Nói đến đất phèn, thường người ta nói đến tính chất hoá học, tính chất hoá học đóng vai trò định đất phèn hay không phèn mức độ phèn Nó định đến suất phẩm chất trồng, định số lượng chất lượng phân bón cần thiết, loại trồng, biện pháp thủy lợi môi sinh Nghiên cứu tính chất hoá học đất phèn có tầm quan trọng đặc biệt việc sử dụng, cải tạo đất phèn Hàm lượng chất đất phèn: - Lượng tổng số : Lượng toàn có đất, chất dạng hợp chất hay đơn chất, hữu hay vô cơ, dễ tan hay không tan - Lượng dễ tiêu : Lượng chất đó, có khả dễ tan vào dung dịch đất để trồng sử dụng -Ion trao đổi : hàm lượng ion cation trao đổi phức hệ hấp thụ đất Thành phần hoá học chất đất phèn dễ thay đổi theo thời gian điều kiện bên : nước ngập hay cạn, bón vôi hay không bón, để trống hay có che phủ, lên liếp hay để nguyên Các chất đất phèn GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang 26 SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC • Canxi đất phèn Canxi đất giải phóng từ nguồn đá vôi CaCO3 tạo thành dạng CaSO4.2H2O CaCl2 đất phèn Vai trò canxi đất phèn thể rõ nét qua việc trung hoà Axit H 2SO4, tạo trình Oxy hoá trình bày phần vai trò vôi hình thành đất phèn, canxi có tác dụng làm tăng xuất phẩm chất trồng Nhưng cần lưu ý điều kiện yếm khí, giàu CO CaCO3 tạo thành cacbont Canxi CaCO3 + CO2+ H2O → Ca (HCO3) linh hoạt, dễ bị rửa trôi • Manhê (Mg+2) phèn Manhe (Mg+2) đất phèn Manhê thường kèm với canxi Tuy nhiên hợp chất Mg+2 bền hợp chất Ca +2 đất manhê thường dạng MgSO4, đất phèn mặn có MgCl Vì Mg+2 có nhiều nước lợ, nước biển nên vùng đất phèn có ảnh hưởng thủy triều, có Mg +2 Khi Mg+2 tăng độ phèn giảm, vai trò thấp canxi Clay-Al + Mg 2+ +Na+ → clay - Mg, Na +Al3+ Khi pH đất cao nhôm bị kết tủa theo phương trình sau: Al3+ + 3H2O →Al(OH)3 + 3H+ Lượng Mg+2 trao đổi đất phèn thường cao Ca +2 khoảng 0,1- 17 lđl/100g Cũng canxi, manhê có đất phèn nhiều đất phèn mặn phèn tiềm tàng ven biển, giàu manhê Manhê cần cho trồng, đất phèn biểu thiếu manhê • Natri đất phèn Về mùa khô, Na+ bốc lên mặt tạo thành lớp muối NaCl lớp bùn mỏng, khô cong, nứt nẻ, nên mặt đất khô có lên lấm li ti trắng đục muối Sự có mặt Na+ hạn chế ảnh hưởng ion phèn Al +3, Fe+2, Fe+3 tạo nên NaOH, làm pH tăng lên, tức hạn chế bớt phèn Tuy nhiên, lượng Na + lớn tạo nên phèn mặn tạo nên Na 2CO3 Chất phạm vi GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang 27 SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC 0,1% hạn chế sinh trưởng cây, 0,2% nhiều trồng bị chết Trong số trường hợp người ta dùng nước mặn để tưới cho đất phèn, làm giảm hàm lượng phèn đất Tuy nhiên điều không nên thực thường xuyên làm đất trai cứng, canh tác Ở vùng phèn mặn Natri tham gia phản ứng hoá học : 2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O : NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + HCl Và phản ứng trực tiếp : Na2SO4 + 2C → Na2S + 2CO2 Na2S + 2H2CO3 → 2NaHCO3 + H2S 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O Na2CO3 tích lũy gây độc Tuy nhiên điều không xảy vùng đất phèn Chỉ xảy đất mặn mặn phèn Ở đất phèn nhiều Na dinh dưỡng có tác dụng hạn chế ảnh hưởng Al 3+, Fe, nâng cao pH cải tạo đất phèn đất phèn mặn Na lại yếu tố hạn chế phát triển trồng • Lân (P2O5) đất phèn Lân đất có nhiều dạng : Lân hữu lân vô lân hoà tan Ví dụ dạng PO4-3 Lân hữu lân liên kết với chất hữu Đó hợp chất lân thân thể vi sinh vật rễ Trong hàng ngàn mẫu đất phèn, lượng lân tổng số ít, khoảng 0,01 - 0,05% Nhưng đất phèn phèn mặn, pH cao, nên lân tổng số có cao có đến 0,1% trọng lượng đất khô Nguyên nhân có nghèo lân đất phèn pH thấp, độ hoà tan tái tạo lân yếu Mặt khác, lân vô đất chủ yếu dạng photphat -canxi có khả thủy phân Nhưng đất phèn nghèo canxi phần tạo thành hydroxyl Apatit Ca5(PO4)3OH, chất bền đất Theo phản ứng : 7Ca3(PO4) 2+ 4H2O → Ca(H2PO4) + 4Ca5(PO4) 3OH Hoặc : 2H3PO4 + Al2(SO4) → 3H2SO4 + 2AlPO4 GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang 28 SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC 2H3PO4 + Fe2(SO4) → 3H2SO4 + 2FePO4 gặp dạng Al2(OH) 3PO4 Fe2(OH) 3PO4 • Nhôm Độc chất nhôm có hoá trị +3 (Al +3) Trong dung dịch pH = 4,1 nhôm lắng tụ (điểm gọi điểm trầm lắng nhôm) Trong môi trường axit H2SO4, Al+3 có khả di động mạnh Nhôm đất phèn, phần sản phẩm rửa trôi tích tụ, trình Feralit; phần chủ yếu trình phèn hoá : sau có H2SO4, đất, H2SO4 liền tác dụng vào keo đất giải phóng Al+3 tự do, điều kiện pH giảm xuống 2- 3,5 dung dịch, Al +3 dạng Al+3 tự do, liên kết với sắt, kali, sunphat, tạo nên sunphat sắt II sunphát sắt III, nhôm lơ lửng nước, gặp hạt bụi sét, kéo hạt bụi lắng xuống đáy ruộng nguyên nhân làm cho nước vùng đất phèn nhôm Trong tầng đất phèn Al +3 thường cao biến động Có lúc từ vài chục ppm, tăng cao đột ngột 500 - 1000 1500 có 2000 ppm, pH giảm Nhôm biến động phức tạp, nhiên nghiên cứu lại cho thấy có quan hệ chặt chẽ với pH đất • Sắt Sắt đất phèn có hoá trị : Fe+2 Fe+3 + Fe+2: Dễ tan nước tan gây chua cho đất Trong môi trường axit sunphuric, sắt di động mạnh, dạng Fe(OH)2, FeSO4, Fe2(SO4)3 hay Fe(HCO3)2, có hợp chất sắt hữu Khi pH vượt 4,5 Fe(OH) có tượng trầm lắng dung dịch, tan nhiều điều kiện pH ≤ 3,5 Trong dung dịch Fe+2 gây chua, tăng Fe +2 làm giảm pH Mối tương quan không chặt chẽ So với Al+3 Fe+2 Fe+3 làm pH giảm, nhiên Fe +2 Fe+3 làm giảm pH chậm so với Al +3 nồng độ cao làm pH giảm nhiều Trong dung dich đất nhiều nhôm làm pH hạ thấp tới 2,2, dung dịch nhiều sắt làm cho pH hạ tới 2,5 Sắt đất dạng FeS hay FeS tầng Pyrit có mặt phản ứng khử Trong tầng Jarosit, dạng GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang 29 SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC KFe3(SO4)2(OH)6hay dạng Fe2(SO4)3.3H20, hay Fe2(SO4)3 số dạng Fe(OH)3, FeO, Fe2O3 Nếu hợp chất Fe+3 có gốc lưu huỳnh thường có màu vàng “rơm”, oxyt hay hydroxyt Fe +3 có màu vàng xỉn rỉ sắt Trong đất lượng Fe+2 dễ chuyển thành Fe+3 có điều kiện oxy hoá (thoáng khí) Ngược lại Fe+3 chuyển thành Fe+2 ngập nước yếm khí Fe+3 Fe(OH)3 có số trầm lắng pH = 3,5 Nghĩa pH ≥3,5 Fe(OH)3 có khả bắt đầu kết tủa Tuy nhiên, trời nắng, kết tủa pH cao Fe +3 ion linh động Fe+2 gây độc Trong nhiều mẫu phân tích, Fe +2 xuất đất chua có khả nhiều Fe +3 (còn dạng hợp chất ngược lại) Mối tương quan pH Fe2+ pH với Fe3+ không chặt chẽ mối tương quan pH với Fe lại chặt chẽ (xem đồ thị số 21) • Sunphat (SO4-2 ) lưu huỳnh (S) đất phèn Lưu huỳnh sunphat nguyên nhân gây đất phèn, hàm lượng tổng số S% tầng Jarosit tầng Pyrit (ở đất phèn tiềm tàng) số để phân biệt đất phèn không phèn Theo nhiều tài liệu công bố đất gọi đất phèn hàm lượng S tổng số đất lớn hay 0,7% (xem bảng 22) Trong đất phèn lưu huỳnh dạng FeS, FeS2, H2S, S tự do, dạng lưu huỳnh hữu dạng SO3, SO2 hay SO4-2 Trong có dạng gây độc H2S, SO3-2 , SO2 SO4-2 Với lượng nhỏ lưu huỳnh dinh dưỡng cho (trong tích lũy từ 0,1 - 15% thực vật) bình thường 2,0 - 5,0% Nếu vượt lượng này, gây độc cho Sự gây độc S tính chất hoá học S mà ngưng tụ cao muối có hại cho đời sống (Presiman) hợp chất dạng Pyrite, Jarosite, axit sunphuaric Có hai khái niệm lưu GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang 30 SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC huỳnh tổng số : bao gồm tất dạng lưu huỳnh, lưu huỳnh dạng SO4+ Dạng ta thường gặp nhiều Nó H 2SO4 phân ly, FeSO4, Al2(SO4)3, hay dạng kết tủa Fe2(SO4)3 • Pyrit Pyrit hợp chất lưu huỳnh sắt, sản phẩm trình yếm khí tác động vi sinh vật yếm khí Quá trình Oxy hoá Pyrit tạo axit, gây chua cho đất gây hại cho trồng, súc vật người Sự tích tụ pyrit đất thực điều kiện ngập nước, đất trầm tích nước mặn có nhiều chất hữu cơ, nhiều vi sinh vật yếm khí có khả phân huỷ chất hữu làm cho ion sunphat hoà tan trở thành sunphit, ion sắt III trở thành ion sắt II Nguồn sunphat từ nước biển (nước sông chứa sunphát hoà tan) • Jarosit Jarosit hợp chất, kết trình oxyhoá sunphite Pyrit (đã trình bày phần cấu tạo đất phèn) Trong đất xuất Jarosit tức pH đất thấp, kéo theo việc tăng hàm lượng độc tố gây hại cho Trong thực tế không độc tố Al3+, Fe3+, Fe+, SO42-, Cl-, H+ gây hại cho mà hợp chất Jarosit hình thành tham gia phá huỷ rễ • Clo (Cl-) Trong đất phèn nhiều Cl (< 0,1%), đất phèn mặn phèn tiềm tàng, Cl- cao Nó dạng muối ăn NaCl HCl vùng ảnh hưởng nước mặn cần xét đến tác hại Cl - Tuy nhiên, so với SO42- Cl- chất linh động, dễ hoà tan rửa trôi, nên việc thau rửa thuận lợi Mối tương quan độc tố đất phèn Các phần thấy biến động độc chất phức tạp, phụ thuộc nhiều yếu tố Tuy nhiên biến động đó, có quy luật định, nhiều tác giả sâu nghiên cứu mối tương quan cho kết trùng hợp Mối tương quan độc chất đất phèn dược thể phần GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang 31 SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC trình bày độc tố biến đổi thấy mối tương quan pH với nhôm III, với sắt, với sunphat – xin trình bày kết nghiên cứu viện nghiên cứu khoa học thủy lợi Nam Bộ, chuyên sâu mối quan hệ độc tố đất phèn – nắm vững mối quan hệ giúp hiểu sâu sắc đất phèn có phương án thích hợp sử dụng, cải tạo dự báo đất phèn Như vậy, ta có tác động làm giảm độc chất có khả kéo theo giảm độc chất lại (trừ vài trường hợp) 6.1 Mối tương quan pH hàm lượng S tổng số đất Kết nghiên cứu đất phèn tiềm tàng Niuziland Gambia cho ta thấy mối quan hệ pH tầng đất tỷ lệ nghịch với hàm lượng tổng số S% tầng đất tầng Go (tầng mặt) hàm lượng S nhỏ (Pyrit nhỏ) dù có tiêu nước (bị Oxy hoá) chuyển thành tầng Jarosit tầng Gro hàm lượng S% có tăng không lớn – tiêu nước xuất Jarosit pH đất không hạ thấp tầng Pyrit (Gr) có hàm lượng S cao – 1% Khi tiêu nước, trình oxy hoá xuất hiện, đất chuyển thành chua, pH đất hạ thấp CHƯƠNG III ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM PHÈN LÊN HỆ SINH THÁI VÀ BIỆN PHÁP CẢI TẠO ĐẤT PHÈN Các tác động tích cực đất phèn lên hệ sinh thái GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang 32 SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC Nói chung đất phèn loại đất xấu, có tác động tiêu cực đến hệ sinh thái, nhiên nhờ có có mặt đất phèn mà làm phong phú thêm loại vi sinh vật hành tinh Môi trường vùng đất phèn tạo điều kiện cho hệ vi sinh vật phát triển, làm cho hệ sinh vật phong phú, làm cân hệ sinh thái Đất phèn môi trường sinh sống nhiều loại vi sinh vật, mà chúng thức ăn, cho loại vi sinh vật có ích sinh sống phát triển Các tác động tiêu cực đất phèn lên hệ sinh thái 2.1 Tác nhân hoá học - Do đất, nước vùng đất phèn nặng trung bình xuất hàm lượng cao độc tố Do việc dùng nhiều phân bón hoá học, thuốc trừ sâu, diệt cỏ chất kích thích sinh trưởng, dẫn đến lan truyền độc tố từ vùng sang vùng khác Ngoài phế thải hoạt động công nghiệp sinh hoạt - Do vùng đất phèn nặng trung bình: Khi xuất vùng phèn nặng trung bình, độc tố đất xuất với hàm lượng cao chúng không xuất gây ảnh hưởng vùng đất phèn, mà ảnh hưởng chế độ nước khu vực độc tố lan truyền sang khu vực lân cận: +Làm đất bị nhiễm chua, nhiễm mặn +Tính chất hoá học đất bị thay đổi +Chất lượng nước bị thay đổi theo chiều hướng bất lợi + Chất lượng nước ngầm bị nhiễm bẩn - Do sử dụng phân bón Khi bón phân khoáng có 50% trồng sử dụng Lượng lại tham gia vào vấn đề gây ô nhiễm môi trường đất • Biến đổi thành phần tính chất đất không sử dụng hợp lý • Làm chua đất • Biến đổi cân dinh dưỡng đất trồng GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang 33 SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC • Một lượng lớn xâm nhập vào nguồn nước,vào khí - Do thuốc trừ sâu, diệt cỏ + Hay gây nên tượng “ phóng đại sinh học “ Tác động mạnh mẽ đến môi trường đất - Do chất thải công nghiệp, sinh hoạt + Chứa sản phẩm độc hại dạng rắn Nhiều nghiên cứu gần chứng minh 50% chất thải công nghiệp rắn: than, bụi, sỉ, quặng vv Và từ ước tính 15% gây độchại nguy hiểm cho người đất đai Chất thải sinh hoạt dạng rắn chiếm tỷ trọng lớn + Chất thải công nghiệp hoá chất kim loại nặng như: Cu, Pb, Cs, Hg, Cd thường chứa nhiều rác phế thải ngành luyện kim màu, sản xuất ôtô + Trong đất, tính trị độc gây độc kim loại nặng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: ôxy hoá khử, pH, số lượng nước phức chất mà hoà tan kim loại nặng 2.2 Tác nhân sinh học - Sự ô nhiễm xuất phương pháp đổ bỏ chất thải vệ sinh, loại tưới, thải sinh hoạt, bón trực tiếp cho cây, cho đất Sử dụng phân không kỹ thuật, chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh → gây nên hậu cho người, gia súc -Nhiều loại vi khuẩn đất phèn lan truyền theo nước gây nên số bệnh nhân dân vùng đất phèn 2.3 Tác nhân vật lý - Ô nhiễm nhiệt: nhiệt độ đất tăng gây ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật đất, ảnh hưởng đến phân giải chất hữu Trong nhiều trường hợp ảnh hưởng đến chất dinh dưỡng Nhiệt độ tăng làm giảm lượng D hoà tan dung dịch đất dẫn đến cân sang xu khử Quá trình phân huỷ chất hữu sang kị khí, sinh sản phẩm độc : GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang 34 SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC CH4, NH3, H2S andehit + Quặng thải bỏ nhà máy nhiệt điện, luyện kim + Đốt rẫy, cháy rừng - Các tác nhân phóng xạ: + Phế thải trung tâm nghiên cứu, bệnh viện + Để đo người ta có hệ số cô đặc: Tỉ lệ nồng độ chất phóng xạ tích huỷ thể lượng môi trường * Ô nhiễm đất phèn: - Nguyên nhân: + Ngoài nguyên nhân nêu kể đến: + Do trình tưới tiêu không hợp lý làm xuất trình mặn hoá, phèn hoá - Độc tố sản sinh trình phèn hoá: + Trong trình phèn hoá điều kiện môi trường biến đổi từ trạng thái khử chuyển sang trạng thái oxi hoá trị số pH giảm giảm đột ngột Khi pH ≤ 3: Fe, Al, SO42- xuất nhiều linh động Làm rễ không hút chất dinh dưỡng (Al) Fe làm cho rễ chặt không hô hấp Chúng ta biết Al có tương quan nghịch với giá trị pH nồng độ - ppm Al có tác động xấu với trồng Khi đất bị phèn nặng, pH thấp, Al tích trữ mô hệ rễ ngăn chặn kéo dài phân chia tế bào, ức chế hoạt động enzim làm nhiễm xúc tác cho việc tổng hợp chất vách tế bào, làm cho rễ cuả cằn cỗi, lông hút rụng, phát triển không bình thường dẫn đến chết Độc tố Fe (Fe2+, Fe3+): Khi pH đất giảm, Fe2+được giải phóng gây độc cho - đặc biệt lan truyền khu vực rộng lớn xung quanh Độc tố H2S Pyrit xuất kết trình khử Sunphat điều kiện yếm khí, đặc biệt đất có nhiều xác sú vẹt GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang 35 SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC - Sự lan truyền nước phèn từ vùng sang vùng khác thông qua hệ thống kênh rạch - Ngoài đa số phân bố vùng ven biển → nhiễm mặn (chua mặn): Cl- Na+ Các phương pháp cải tạo đất phèn 3.1 Cải tạo đất phèn biện pháp thủy lợi • Dùng nước lũ để cải tạo đất phèn Lũ đem lại tác động tích cực tiêu cực Về mặt tiêu cực: lũ tác động đến an toàn nhân mạng, sở hạ tầng, hệ thống canh tác mùa vụ, sinh hoạt, sản xuất giao lưu dân cư vùng lũ Về mặt tích cực: Ngoài tác động bồi lắng phù sa, vệ sinh đồng ruộng, rửa phèn, tài nguyên thủy sản, mùa lũ trở thành đặc trưng cảnh quan, môi trường, sinh hoạt văn hoá vùng Đồng Tháp Mười • Dùng nước để ém phèn Cơ sở khoa học vấn đề chứa lớp nước mặt ruộng Lớp nước mặt ruộng có tác dụng hoà tan làm giảm hàm lượng phèn có mặt ruộng lớp đất mặt, đồng thời thông qua dòng thấm đứng để đưa độc tố tầng đất xuống tầng nước ngầm • Cải tạo đất phèn tiêu ngầm Dùng nước lũ để cải tạo phèn thực chất rửa phèn theo phương pháp rửa theo chiều ngang (rửa mặt), để hiệu rửa cao, cần luợng lũ lớn, chảy chiều, chảy trực tiếp vào vùng đất cần cải tạo với thời gian dài • Cải tạo đất phèn biện pháp hóa học Lợi ích việc bón vôi cho đất phèn rõ ràng: CaCO3 + H2SO4 → CaSO4+ H2O + CO2 - Bón vôi có tác dụng thay đổi suất trồng Tuy nhiên bón nguyên vôi tác dụng không rõ rệt cần bón thêm đạm lân Như mặt lý luận thực tiễn, bón vôi có tác dụng cải tạo đất phèn, nhiên cần phải tính toán lượng vôi bón đủ liều lượng cho loại đất loại trồng GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang 36 SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC Ngoài thời điểm bón vôi quan trọng cần phải bón kết hợp thêm đạm đặc biệt lân, đất phèn lượng đạm lân dễ tiêu thường 3.2 Cải tạo đất phèn biện pháp khác • Cải tạo đất phèn biện pháp lên liếp Kinh nghiệm lâu đời nhân dân vùng phèn Nam Bộ lên liếp để trồng gieo lúa vùng đất phèn có chiều dày tầng đất từ mặt đến tầng Jarosite tầng yrite mỏng, mỏng nhiều so với độ sâu tầng hoạt động rễ cây, hững nơi có mực nước ngầm cao gần mặt đất, để trồng sinh sống phát riển bình thường, đất bị tái nhiễm phèn ta lên liếp Đất lên liếp rửa phèn nhanh, tham khảo kết nghiên cứu trường ĐHNN Thành phố Hồ Chí Minh • Trồng để cải tạo đất phèn Việc trồng lúa tưới ngập trồng số loại phân xanh họ đậu (H0STylo, Aeschinono Americana) làm giảm độc tố đất phèn Ngoài trồng có tác dụng làm giảm nhiệt độ mặt đất, hạn chế bốc phèn từ tầng sâu mực nước ngầm lên tầng mặt CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua đối tượng đất phèn mà vừa tìm hiểu ta thấy rõ “Sự tương tác thành phần môi trường đất – nước” Ta biết mục đích việc nghiên cứu vùng đất phèn nơi nước để từ nhà khoa học môi trường tìm biện pháp cải tạo đất phèn nông nghiệp GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang 37 SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC môi trường xung quanh Từ ta thấy tính thực tế, tính cấp thiết, tính khoa học tính đề tải Kiến nghị Sau hoàn thành tiểu luận em xin đưa kiến nghị sau: Đầu tiên, em xin trường ĐH Công nghiệp TP Hồ Chí Minh, với viện môi trường tạo thêm điều kiện cho chúng em học tập nghiên cứu, cung cấp thêm dụng cụ thí nghiệm để chúng em tìm hiểu sâu đất phèn, phương pháp cải tạo vùng đất bị nhiễm phèn Mong nhà nghiên cứu khoa học môi trường, nhanh chóng đưa biện pháp để cải tạo vùng đất phèn môi trường xung quanh Làm cho đất phèn không nỗi băn khoăn nước ta giới TÀI LIỆU THAM KHẢO Tác giả: Lê Huy Bá – Lâm Minh Triết Sinh thái môi trường ứng dụng NXB Khoa học kỹ thuật Năm xuất bản: 9/2000 Tác giả: GS.TS Đào Xuân Học – TS Hoàng Thái Đại Sử dụng cải tạo đất phèn, đất mặn NXB Nông nghiệp, Hà nội Năm xuất bản: 3/2005 GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang 38 SVTH: TRẦN THỊ THÙY SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG ĐẤT – NƯỚC Viện lương thực thực phẩm, 1995 Chọn tạo giống lúa cho vùng khô hạn ngập úng chua phèn NXB Nông nghiệp, Hà nội Bài báo: Chọn tạo giống lúa cho vùng đất chua, mặn, phèn tỉnh phía Bắc tác giả Vũ Tuyên Hoàng, Trương Văn Kính, Nguyễn Văn Nhạn, Lê Đức Sảo trang 9-14 Hội Khoa học đất Việt nam, 2000 Đất Việt nam, NXB Nông nghiệp, Hà nội Đỗ Đình Sâm, Nguyễn Ngọc Bình, 2000 Đánh giá tiềm sản xuất đất lâm nghiệp Việt nam Nhà xuất Nông nghiệp, Hà nội GVHD: GS.TSKH LÊ HUY BÁ Trang 39 SVTH: TRẦN THỊ THÙY ... tác dụng làm tăng xuất phẩm chất trồng Nhưng cần lưu ý điều kiện yếm khí, giàu CO CaCO3 tạo thành cacbont Canxi CaCO3 + CO2+ H2O → Ca (HCO3) linh hoạt, dễ bị rửa trôi • Manhê (Mg+2) phèn Manhe... vị) Quá trình xảy đất có hàm lượng nhỏ CaCO Nếu đất ngập nước thường xuyên, tức đất trạng thái khử, không xuất hệ vi sinh vật oxy hoá đất có hàm lượng nhỏ CaCO đất gọi đất phèn tiềm tàng (đất có... Trong đất canxi, lại giàu S nên đất dễ sinh phèn hàm lượng phèn cao (CaCO3 < lần hàm lượng S tổng số) Tuy nhiên hữu hiệu CaCO trình hình thành phèn cải tạo đất phèn phụ thuộc vào môi trường đất,