Đặc điểm địa hóa đất khu vực tả ngạn sông hồng thuộc địa bàn hà nội tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN THỊ HỒNG MINH ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HĨA ĐẤT KHU VỰC TẢ NGẠN SƠNG HỒNG THUỘC ĐỊA BÀN HÀ NỘI Ngành: Khống vật học Địa hóa học Mã số: 440 205 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội – năm 2020 Công trình hồn thành tại: Bộ mơn Khống Thạch Địa hóa Khoa Khoa học Kỹ thuật Địa chất, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Khắc Giảng TS Nguyễn Thị Thục Anh Phản biện 1: GS.TSKH Đặng Trung Thuận Phản biện 2: PGS.TS Phạm Tích Xuân Phản biện 3: TS Quách Đức Tín Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá Luận án Tiến sĩ cấp trường họp vào hồi giờ, ngày tháng năm 2020 Trường Đại học Mỏ Địa chất Có thể tìm hiểu Luận án tại: - Thƣ viện Quốc Gia Việt Nam - Thƣ viện Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết Đất thành tạo tự nhiên nằm phần vỏ Trái đất, sản phẩm q trình phong hóa hồn tồn đá gốc sản phẩm trầm tích thành tạo Đất nơi xảy hoạt động sinh sống, cư trú, di chuyển, sản xuất nông - công nghiệp, khai thác tài nguyên người Với đặc điểm vậy, đất đối tượng dễ bị nhiễm, tích tụ vật chất nhiễm từ nhiều nguồn khác Khu vực tả ngạn sông Hồng thuộc địa bàn Hà Nội vùng kinh tế đóng vai trị quan trọng Thủ Ngồi vai trị phên dậu phía Bắc nội thành Hà Nội, khu vực phát triển động với khu công nghiệp.Các cụm dân cư hình thành phát triển nhanh, khu vực Tả ngạn sơng Hồng cịn nguồn cung cấp lương thực, thực phẩm cho nội thành Đặc biệt địa bàn hình thành vành đai cung ứng rau xanh, ăn quả, hoa cảnh cho thành phố xã Đại Thịnh, Hát Môn thuộc huyện Mê Linh; xã Vân Nội, Tiên Dương huyện Đông Anh; xã Đông Dư, xã Giang Biên thuộc huyện Gia Lâm Nghiên cứu địa hóa đất vấn đề đặt cấp thiết, ngồi việc cung cấp sở khoa học cho cơng tác quy hoạch sử dụng đất cịn góp phần đảm bảo an toàn bền vững cho vành đai rau xanh phía Bắc Hà Nội Để làm rõ đặc điểm địa hóa đất làm sở khoa học phục vụ cho lĩnh vực nông nghiệp, môi trường phát triển bền vững, cần phải làm sáng tỏ thành phần vật chất đặc điểm môi trường đất, tập trung nghiên cứu ba nội dung chính: (1) Thành phần độ hạt thành phần khống vật nhóm đất khu vực nghiên cứu; (2) Đặc điểm địa hóa đất (3) Các thơng số mơi trường đất: độ pH, Eh, Ec, khả trao đổi cation (CEC) khả hấp phụ kim loại nặng nhóm đất, phân bố khu vực nghiên cứu bước đầu đề xuất biện pháp bảo vệ môi trường đất, phục vụ cho công tác quản lý tài nguyên môi trường, phát triển bền vững Thủ Đề tài luận án: “Đặc điểm địa hóa đất tả ngạn sông Hồng thuộc địa bàn Hà Nội” đặt nhằm giải yêu cầu cấp bách nêu Mục tiêu luận án Làm sáng tỏ đặc điểm địa hóa đất khu vực tả ngạn sông Hồng thuộc địa bàn Hà Nội nhằm cung cấp sở khoa học cho đánh giá trạng môi trường đất, phục vụ cho công tác quy hoạch sử dụng tài nguyên đất hợp lý, phát triển bền vững kinh tế - xã hội địa bàn Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu luận án - Đối tượng: Tầng đất trồng (có độ sâu từ 1m trở lên) khu vực Tả ngạn sông Hồng, tập trung vào thành phần độ hạt, thành phần khống vật thành phần hóa học nhóm đất khu vực nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu: Diện tích đất tả ngạn sơng Hồng thuộc huyện Mê Linh, phần lớn huyện Đông Anh (phía Nam sơng Cà Lồ), huyện Gia Lâm quận Long Biên, Hà Nội Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp tổng hợp, phân tích kế thừa kết nghiên cứu có trước - Phương pháp khảo sát thực địa, lấy mẫu - Các phương pháp phân tích: Phân tích độ hạt (rây khơ/rây ướt); đo số địa hóa (pH,Eh,Ec); Phương pháp xác định thành phần khống vật thành phần hóa học đất (trọng sa, hiển vi điện tử, nhiệt vi sai nhiễu xạ Rơnghen (XRD), hiển vi điện tử quét (SEM), phương pháp ICP MS; phương pháp Huỳnh quang tia X (XRF); Phương pháp quang phổ khối quang phổ lửa huỳnh quang (ICP - MS/ICP- AES/OES); Phương pháp xác định hàm lượng carbon hữu đất; Phương pháp xác định khả trao đổi cation (CEC); Phương pháp mơ hình, xử lý phần mềm Minpet, Excel… Giá trị khoa học ý nghĩa thực tiễn luận án 5.1 Giá trị khoa học - Số liệu luận án có ý nghĩa quan trọng để làm rõ thành phần độ hạt, thành phần khoáng vật đặc điểm địa hoá đất, đặc biệt phân bố kim loại nặng nhóm đất khu vực nghiên cứu (huyện Mê Linh, huyện Đông Anh, huyện Gia Lâm quận Long Biên, Hà Nội) - Cung cấp sở khoa học để luận giải thành phần độ hạt dạng tồn kim loại nặng: As, Cr, Pb, Zn, Cu… làm sáng tỏ mối tương quan thành phần độ hạt, thành phần khoáng vật với số địa hóa mơi trường đất khu vực nghiên cứu - Kết nghiên cứu luận án góp phần bổ sung thêm sở liệu khoa học thành phần vật chất đặc điểm địa hố đất Hà Nội nói chung huyện Mê Linh, huyện Đông Anh, huyện Gia Lâm quận Long Biên nói riêng 5.2 Ý nghĩa thực tiễn - Các kết nghiên cứu luận án cung cấp sở khoa học vững cho định hướng khai thác sử dụng tài nguyên đất cách hợp lý khu vực Đây số liệu tin cậy giúp cho quan, ban, ngành lĩnh vực tài nguyên môi trường, nông nghiệp, công nghiệp để xây dựng quy hoạch vùng nhằm phát triển hiệu quỹ đất, tăng trưởng trồng với chủng loại vật nuôi hợp lý đồng thời tài liệu tin cậy phục vụ công tác kiểm sốt, đánh giá nhiễm đất từ đưa quy chế quản lý sử dụng đất, hạn chế giảm thiểu nguyên nhân gây ô nhiễm đất, góp phần phát triển bền vững Thủ nói chung khu vực tả ngạn sơng Hồng nói riêng Luận điểm bảo vệ Luận điểm Trong khu vực nghiên cứu có nhóm đất chính: (1) đất phù sa, có nguồn gốc chủ yếu từ trầm tích hệ tầng Thái Bình, (2) đất có tầng sét loang lổ (3) đất xám, có nguồn gốc từ trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc Giữa nhóm đất có khác rõ thành phần khống vật, ngồi nhóm khống vật chung thạch anh, ilit, kaolinit đất phù sa giàu hematit, magnetit, rutil; nhóm đất có tầng sét loang lổ có mặt vermiculit, talc, jarosit; đất xám có mặt gibsit, calcit, dolomit Luận điểm Phần lớn đất trồng khu vực nghiên cứu thuộc loại đất chua, có mơi trường oxi hóa từ yếu đến trung bình, thuộc nhóm đất nghèo dinh dưỡng có hàm lượng silic cao Hàm lượng nhôm sắt biến thiên lớn nhóm đất, nhóm đất phù sa có hàm lượng oxit Fe cao so với nhóm đất xám đất có tầng sét loang lổ; oxit kiềm kiềm thổ (K2O, Na2O, CaO, MgO) nhóm đất phù sa cao so với hai nhóm cịn lại Các ngun tố vết có hàm lượng biến thiên lớn khơng có quy luật rõ ràng nhóm đất khu vực nghiên cứu Luận điểm Ở phía Đơng Nam khu vực nghiên cứu có dị thường cao nguyên tố: Pb, Zn, Cr, Cu As… So sánh với quy chuẩn quốc gia môi trường đất cho thấy có nhiễm kim loại nặng nhóm đất phù sa, đặc biệt hàm lượng As Cu số mẫu vượt ngưỡng cho phép hàng chục lần Các kim loại nặng khác có mức độ ô nhiễm thấp Các điểm luận án Kết nghiên cứu luận án xác định chi tiết, có hệ thống thành phần vật chất đặc điểm địa hoá đất khu vực nghiên cứu (huyện Mê Linh, huyện Đông Anh, huyện Gia Lâm quận Long Biên, Hà Nội), cụ thể: - Làm sáng tỏ đặc điểm thành phần độ hạt thành phần khoáng vật mối tương quan chúng với đặc điểm địa hóa đất (phân bố nguyên tố chính, nguyên tố vết, đặc biệt kim loại nặng đất) - Bước đầu xác định đặc điểm môi trường đất khu vực nghiên cứu (độ pH đất nước, Eh, Ec, khả trao đổi Cation…) - Đánh giá đặc điểm phân bố nguyên tố (các kim loại nặng: As, Cr, Pb, Cu, Zn,…) xác định dị thường KLN có nguy gây nhiễm khu vực - Luận án áp dụng số phương pháp đánh giá rủi ro tiềm tàng hệ sinh thái đánh giá mức độ rủi ro nguyên tố gây ung thư đất, từ cung cấp sở khoa học để định hướng quy hoạch, phát triển bền vững sử dụng tài nguyên đất cách hợp lý Khối lƣợng cấu trúc luận án Nội dung luận án trình bày 146 trang khổ giấy A4, có 27 bảng biểu, 64 hình cấu trúc gồm phần mở đầu, chương, kết luận, kiến nghị danh mục tài liệu tham khảo Cơ sở tài liệu luận án Luận án hoàn thành dựa kết nghiên cứu NCS với số liệu phân tích 324 mẫu số địa hóa (pH, Eh Ec); 146 mẫu thành phần độ hạt, 48 mẫu phân tích nhiễu xạ rơnghen, 46 mẫu nhiệt vi sai, 42 mẫu hiển vi điện tử quét; 42 mẫu xác định hàm lượng: SiO2, TiO2, Al2O3, oxit FeO, MnO, MgO, CaO, Na2O, K2O, P2O5; Bằng phương pháp phổ huỳnh quang tia X: phân tích 40 mẫu đất; 168 mẫu ICP - MS gồm tiêu: As, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, Ti, Zn, Hg, Mn…;30 mẫu (CEC, carbon hữu cơ) Kế thừa Bản đồ quy hoạch đất Hà Nội Viện Quy hoạch Viện Thổ nhưỡng Nơng hóa, Bản đồ địa chất tờ Hà Nội tỷ lệ 1:50.000 kết đề tài cấp sở NCS làm chủ nhiệm nghiệm thu CHƢƠNG ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN - XÃ HỘI CỦA VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1 Các đặc điểm tự nhiên vùng nghiên cứu 1.1.1 Vị trí địa lý dân cư khu vực nghiên cứu Khu vực nghiên cứu nằm phía Bắc (tả ngạn) sơng Hồng, thuộc địa bàn huyện Mê Linh, Đông Anh, huyện Gia Lâm quận Long Biên, Hà Nội, có diện tích 504,61 km2 Tổng dân số khu vực nghiên cứu 1.091.860 người 1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo Khu vực nghiên cứu nằm rìa phía Bắc châu thổ sơng Hồng với diện tích chủ yếu có độ cao từ -10m Bề mặt địa hình tương đối phẳng có xu hướng nghiêng dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam 1.1.3 Đặc điểm địa chất Các thành tạo địa chất khu vực nghiên cứu chủ yếu thành tạo trầm tích đại, khơng có mặt thành tạo magma 1.1.3.1.Địa tầng Theo kết nghiên cứu địa chất, vùng chủ yếu lộ trầm tích Đệ tứ hệ tầng Vĩnh Phúc hệ tầng Thái Bình Hệ tầng Vĩnh Phúc (a,lbQ13vp) Hệ tầng Vĩnh Phúc có nguồn gốc sơng, hồ - đầm lầy, tuổi Pleistocen thượng Phần bị phong hóa biến đổi thành phần (bị rửa lũa phần sét mịn bổ sung vật chất hữu cơ) Ở ven rìa đồng sơng Hồng chúng bị laterit hóa yếu tạo nên lớp sét, sét cát màu sắc vàng đỏ - đỏ nâu - nâu vàng loang lổ Hệ tầng Thái Bình (Q22-3tb) Trầm tích đại hệ tầng Thái Bình chủ yếu có nguồn gốc sơng, phân bố dọc theo hai bên bờ sông lớn bãi bồi phủ lớp mỏng phù sa: cát, bột, sét 1.2 Đặc điểm thủy văn khu vực nghiên cứu 1.2.1 Đặc điểm nước mặt Khu vực nghiên cứu có sơng Hồng nhánh phân lưu lớn sơng Đuống Sơng Hồng có tổng chiều dài 1,149 km, bắt nguồn từ Vân Nam (Trung Quôc) chảy qua vùng nghiên cứu vịnh Bắc Bộ 1.2.2 Đặc điểm nước ngầm Đại phận diện tích, có phần tả ngạn sơng Hồng, có đặc điểm vùng trũng chịu ảnh hưởng q trình biển tiến, bào mịn lục địa tạo nên trầm tích bở rời gồm nhiều nhịp phủ lên móng đá cố kết khác Các tầng chứa nước gồm: - Các tầng chứa nước lỗ hổng (Tầng chứa nước trầm tích Holocen (qh); Tầng chứa nước trầm tích Pleistocen (qp) Tầng chứa nước qp có quan hệ thủy lực với nguồn nước mặt cửa sổ địa chất thủy văn Các thành tạo nghèo nước cách nước trầm tích cách nước Pleistocen thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc (Q22vp) 1.3 Đặc điểm kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu Diện tích lương thực có hạt 31.018 Sản lượng lương thực 154.504 tấn, bình quân đầu người 493 kg Hiện vùng có 11.958 doanh nghiệp, hợp tác xã Số sở kinh tế cá thể phi nông nghiệp, lâm nghiệp thủy sản 53.477 sở Diện tích ni trồng thủy sản 2.223 Số sở kinh doanh thương nghiệp, dịch vụ 43.936 sở 1.4 Khái quát trạng hoạt động sản xuất môi trƣờng KVNC 1.4.1 Hiện trạng hoạt động sản xuất môi trường huyện Mê Linh KCN Quang Minh 1,2 diện tích 847ha với lĩnh vực sản xuất chính: Sản xuất phụ tùng khí, điện tử, điện lạnh, trang thiết bị nội thất, sản xuất chế biến lương thực, thực phẩm v.v KCN có HTXLNT với cơng suất xử lý 3.000m3/ngày 1.4.2 Hiện trạng hoạt động sản xuất môi trường huyện Đông Anh KCN Thăng Long, Ngũ Huyện Khê với tổng diện tích 295ha, gồm: Cơng nghiệp sạch, lắp ráp linh kiện điện tử, xe máy, sản xuất bao bì có HTXLNT tập trung với cơng suất xử lý 5.000m3/ngày 1.4.3 Hiện trạng hoạt động sản xuất môi trường huyện Gia Lâm Trong khu vực có 05 cụm cơng nghiệp, khu sản xuất làng nghề tập trung gồm dệt nhuộm, giấy bìa carton, ván ép, thực phẩm, rượu, ngành sản xuất sản khí, vật liệu, ngành sản xuất gốm sứ 1.4.4 Hiện trạng hoạt động sản xuất môi trường Quận Long Biên KCN Sài Đồng B, Đài Tư diện tích 137,11ha, ngành nghề chủ yếu: khí, điện tử, khí xác, cơng nghiệp nhẹ, tin học, lắp ráp khí điện tử, chế biến thực phẩm, sản xuất hàng tiêu dùng, đồ trang sức, linh kiện xe máy, ôtô, xây dựng HTXLNT tập trung đổ sông Cầu Bây CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Cơ sở lý luận 2.1.1 Khái niệm đất phân loại đất 2.1.1.1 Khái niệm đất - Theo quan điểm thổ chất (Soil) Địa kỹ thuật, đất đối tượng bở rời nằm phía đá cứng Đặc tính đối tượng tùy thuộc mức độ gắn kết tính chất lý, phân đới mặt cắt đất tương đồng với cách phân đới vỏ phong hóa - Theo quan điểm ngành Nông nghiêp: Đất thể tự nhiên độc lập tạo thành bề mặt Trái đất tác động chất vô hữu (đá mẹ, khí hậu, địa hình, thời gian, sinh vật, hoạt động chúng) có độ phì Đất cấu thành từ ba pha: Pha rắn (KV nguyên sinh, thứ sinh, vật liệu hữu cơ, chất keo); pha lỏng (dung dịch đất chứa hợp chất vô cơ, hữu cơ,…); pha khí (khí lỗ hổng, khí hấp thụ hạt keo O2, CO2, NH3…),[ 2.1.1.2 Quá trình thành tạo đất Theo Nguyễn Văn Phổ (2002), đất khâu cốt yếu chu trình địa hóa Đất thành tạo từ q trình phong hóa đá gốc kết tác dụng tương hỗ phức tạp q trình địa hóa khác Đất có độ lỗ hổng lớn phân thành tầng có thành phần tính chất khác kết trình thấm lọc nước trình sinh học bao gồm sinh trưởng phân hủy sinh vật Quá trình thành tạo đất chịu tác động yếu tố chính, bao gồm: Vật liệu cội nguồn (PM-đá mẹ), khí hậu (C), sinh giới (O -chất hữu cơ), địa hình (R) thời gian (T) Đất có nguồn gốc chủ yếu từ sản phẩm phong hóa từ khu vực thượng lưu dịng sơng hệ thống sơng Hồng nước sơng mang đến lắng đọng phần rìa đồng Bắc Bộ Được trải qua q trình phong hóa (hòa tan, lắng đọng, rửa lũa, tái phân bố lại vật chất) mức độ khác phụ thuộc vào địa hình (vị trí) thành tạo thời gian tồn tại, dẫn đến hình thành kiểu mặt cắt đất với cấu trúc khác 2.1.1.3 Lựa chọn sở phân loại đất Lựa chọn phương pháp phân loại đất có ảnh hưởng lớn đến tính đại diện tính khách quan nghiên cứu địa hóa đất vùng nghiên cứu Nguồn chủ yếu vật liệu trầm tích (đá mẹ) đất vùng từ sản phẩm phong hóa vận chuyển hệ thống sông Hồng với hai chi lưu lớn sông Đà sông Lô Đất trồng vùng (độ sâu đến khoảng 1m) sản phẩm hình thành sau, trầm tích bở rời lộ mặt đất chịu nhiều tác động q trình rửa lũa, tái tích tụ phân bố lại vật liệu không kéo dài trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc, đủ làm xáo trộn lu mờ đặc điểm nguyên sinh thành tạo địa chất có trước Cịn trầm tích hệ tầng Thái Bình, thời gian q ngắn cho q trình có tác động rõ rệt Lựa chọn phương pháp phân loại đất theo nguồn gốc hình thành đất (bắt nguồn từ thành tạo địa chất nào) cần phải có nghiên cứu sâu nguồn vật liệu, lưu vực vận chuyển, q trình phong hóa đá gốc, độ sâu tầng đất ngồi phạm vi có phát triển trồng, thực vật, vượt phạm vi nghiên cứu Luận án Do NCS sử dụng phân loại đất phổ biến ngành nơng nghiệp, tùy theo đặc điểm thành phần độ hạt, khoáng vật, mặt cắt đất phân thành tầng đới (Horizon) khác Tên loại đất gọi dựa có mặt tầng tiêu biểu (tầng chẩn đốn) mặt cắt đất 2.1.1.4 Các kiểu phân loại đất sử dụng phổ biến giới Việt Nam a Một số hệ thống phân loại điển hình sử dụng giới Ở quốc gia phát triển Hoa Kỳ, Trung Quốc, Australia, Canada đưa bảng phân loại riêng Có hệ thống phân loại phổ biến giới phân loại Hoa Kỳ (Soil Taxonomy) phân loại Liên Hiệp Quốc (FAO-UNESCO) b Các kiểu phân loại đất, sử dụng Việt Nam Dựa vào phân loại trên, phân loại đất sử dụng phổ biến Việt Nam tuân thủ theo TCVN 9487 - 2012 Bộ Khoa học Công nghệ ban hành năm 2012 Các kết nghiên cứu công bố cho thấy khu vực nghiên cứu có nhóm đất đất phù sa, đất xám đất có tầng sét loang lổ Các nhóm đất có thành phần khống vật, đặc điểm địa hóa riêng biệt 2.1.2 Thành phần khống vật thành phần hóa học đất 2.1.2.1.Thành phần khoáng vật đất Thành phần khoáng vật yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tính chất đất, thể pha rắn đất khống vật Thành phần khống vật định thành phần hóa học đất, khả kết dính hấp phụ vật chất (trong có độc chất) 2.1.2.2.Thành phần hóa học đất a- Các hợp phần (Major Compounds): Thơng thường, đất có hợp phần giàu Si, Al hợp phần khác có hàm lượng nghèo Fe, Ca, Na, K lại quan trọng chu trình sống thực vật, đặc biệt thực vật bậc cao b- Các nguyên tố vết (Trace Elements) đất: Đặc điểm địa chất điều kiện hóa- lý có vai trị quan trọng đến hàm lượng nguyên tố vết đất Một số nguyên tố vết đóng vai trị quan trong sinh vật gọi nguyên tố vi lượng c- Vật chất hữu đất (Organic Matter - OM): sản phẩm phân hủy từ thực vật động vật Đây nguồn dinh dưỡng quan trọng cho trồng số quan trọng để đánh giá độ phì đất 2.1.3 Quá trình hình thành biến đổi đất Trong khu vực nghiên cứu, tầng đất có độ sâu tới mét phần thuộc hai hệ tầng Thái Bình (Q22-3tb) hệ tầng Vĩnh Phúc (a,lbQ13vp) Nguồn chủ yếu từ sản phẩm phong hóa vận chuyển hệ thống sơng sản phẩm bóc mịn từ đồi núi xung quanh tạo nên sản phẩm trầm tích hỗn hợp khu vực nghiên cứu 2.1.3.1.Quá trình hình thành thành đất Theo thời gian thành tạo, trầm tích đại vùng chia thành phân vị (từ cổ đến trẻ): Trầm tích hệ tầng Hà Nội, hệ tầng Vĩnh Phúc, hệ tầng Hải Hưng hệ tầng Thái Bình Trong có trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc Thái Bình lộ bền mặt vùng nghiên cứu Các trầm tích sét - bột hệ tầng Vĩnh Phúc có nguồn gốc hồ, đầm lầy trầm tích sơng gồm cát, bột, sét có nguồn gốc từ thành tạo địa chất phía Bắc, bề dày thay đổi đến hàng chục mét bị trầm tích hệ tầng Thái Bình phủ lên, bề mặt trầm tích tầng Vĩnh Phúc thường bị laterit hố tạo nên lớp sét, sét cát màu sắc vàng - đỏ nâu - nâu loang lổ Các trầm tích hệ tầng Thái Bình chiếm diện tích chủ yếu vùng nghiên cứu 2.1.3.2 trình hình thành mặt cắt đất phân bố vật chất đất Đất vùng nghiên cứu, sau hình thành lộ mặt đất, chịu tác động q trình lý hóa (phong hóa), hoạt động sống sinh vật (kể hoạt động người) dẫn đến thay đổi a Q trình mùn hóa lớp đất: sau đất hình thành lộ mặt đất hoạt động vi sinh vật sinh vật (động, thực vật) Sản phẩm phân hủy: axit hữu làm giảm độ pH đất b Các trình thủy phân, hydrat hóa, oxy hóa (phong hóa hóa học) làm biến đổi thành phần khống vật, q trình diễn với cường độ yếu ớt thân môi trường đất sau không khác nhiều so với hình thành (mơi trường oxy hóa giàu nước) Khoáng vật chủ yếu: thạch anh loại sét kaolinit - ilit khoáng vật bền điều kiện ngoại sinh a Phân bố oxyt nhóm đất phù sa Hàm lượng oxit: SiO2, Al2O3 Fe2O3 lần lượt: 63,6%, 15,76%, 6,64% Đây nhóm giàu nhơm, sắt oxit khác Các oxit có hàm lượng hơn, biến thiên khơng có quy luật, như: K2O - 2,33%, MgO-1,67%, TiO2-0,85%, CaO-0,62%, Na2O-0,26% Sự biến thiên khơng có quy luật khác biệt cục nguồn trầm tích mơi trường trầm tích khu vực nghiên cứu b Phân bố oxyt nhóm đất có tầng sét loang lổ Hàm lượng oxit: SiO2: 76,42%; Al2O3 :10,97%; Fe2O3 :3,56% Hàm lượng oxit phổ biến là: K2O - 0.69%, MgO- 0.97%, TiO2- 0.07%, CaO - 0.28%, Na2O - 0.19% Đây nhóm giàu Si nghèo Al, đặc biệt nghèo Fe nhiều so với nhóm đất phù sa, tương tự oxit CaO, MgO, K2O Na2O nghèo, trình rửa lũa khỏi tầng O hợp phần hạt mịn (sét giàu nhôm) oxit kiềm thời gian lâu dài nhóm đất (thuộc tầng Vĩnh Phúc), đất phù sa phân bố phạm vi hệ tầng Thái Bình trẻ nên bị rửa lũa chịu thời gian rửa lũa c-Phân bố tổ phần nhóm đất xám Các oxit chủ đạo SiO2: 77,7%; Al2O3: 9,3%; Fe2O3: 3,63% Các oxit phổ biến hơn: K2O, MgO, TiO2, CaO, Na2O lần lượt: 2,81%; 0,68%; 0,98%; 0,25%; 0,24% Hàm lượng SiO2 cao nhiều so với nhóm đất oxit nhôm thấp rõ Đặc biệt hàm lượng Kali cao hẳn so với hàm lượng oxit khác so với nhóm đất phù sa, đất có tầng sét loang lổ Sự khác biệt phân dị cục bộ, điều kiện hình thành tác động hoạt động nhân sinh? (hoạt động canh tác – bón phân Kali người?) 4.1.1.2 Phân bố nguyên tố vết (phân tán) đất a Hàm lượng nguyên tố vết Hàm lượng nguyên tố vết biến thiên phạm vi lớn, từ khoảng vài chục lần (Cr, Mo) đến hàng trăm lần (Ni, Zn, Cu, Mn…), chí lên đến hàng ngàn lần (Cd, Sb) Đặc biệt dị thường KLN độc hại xuất số nơi: xã Đại Thịnh, Mê Linh, Kim Hoa, huyện Mê Linh, đặc biệt có hàm lượng Cd cao; ngồi dị thường cịn có huyện Gia Lâm, khu trồng ổi Đông Dư b Mối tương quan kim loại nặng đất Mối tương quan cặp As Zn có quan hệ thuận rõ ràng: Cr Zn có r = 0,62; cặp Ni Cu (r = 0,53); tổ phần Cd Pb (r = 0,56); Cd Sn có quan hệ thuận (r =0.6); Zn với As Sn (r = 0,63)… Đặc biệt nhóm As Sn (r = 0,85) Điều liên quan đến hoạt động sống người khu vực, (xem hình 2) 12 00 00 00 Sn Cr 00 00 00 00 0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 Zn Zn Hình Biểu đồ tương quan số nguyên tố vết quan trọng đất khu vực nghiên cứu Theo mối tương quan trên, cho thấy chúng có chung nguồn gốc Các mối quan hệ tuyến tính đồng biến nghịch biến để thấy rõ biến thiên hàm lượng nguyên tố Đặc biệt nhóm nguyên tố As Sn (r = 0,85) Điều hoạt động sản xuất nhân dân địa phương 4.1.1.3 Biến thiên hàm lượng nguyên tố vết theo độ sâu mặt cắt vùng nghiên cứu NCS thiết lập mặt cắt theo hướng vng góc (mặt cắt ngang) với cấu trúc chung vùng (vng góc với dải trầm tích) phân bố theo chiều dịng chảy hệ thống sơng Hồng, phía trầm tích cổ hệ tầng Vĩnh Phúc lộ gần với đồi núi tuổi Trias phía Bắc (xem mặt cắt ), kéo dài sát bờ sông Hồng, sơng Đuống Bên cạnh cịn bố trí theo mặt cắt dọc (chạy trung tâm nghiên cứu dọc theo hướng chảy sông Hồng) a- Mặt cắt AB b-Mặt cắt CD c-Mặt cắt EF d-Mặt cắt GH Hình Biến thiên hàm lượng trung bình kim loại nặng đất khu vực nghiên cứu theo chiều từ Bắc xuống Nam (mặt cắt AB, CD, EF, GH theo thứ tự từ Tây sang Đơng - từ phía Mê Linh sang phía Gia Lâm) a) Biến thiên hàm lượng theo chiều ngang (theo hướng Bắc - Nam vùng nghiên cứu) Từ hình thấy khác biệt KLN theo chiều ngang (từ Bắc xuống Nam), có tương đồng định mặt cắt AB (cắt qua Đại Thịnh) CD (cắt qua Vân Nội) mặt cắt GH (cắt qua Giang Biên) Từ hình 3a,b,c,d cho thấy KLN có xu hướng tăng cao rìa phía Bắc, trung tâm rìa phía Nam Sự tăng cao có lẽ liên quan nhiều đến hoạt động nhân sinh (phân bố khu dân cư hoạt động sản xuất) Các KLN Zn, Cr, Pb có mức biến thiên lớn, mức biến thiên Cu, Cd 13 As nhỏ Có thể nhân sinh từ tác động sở sản xuất công nghiệp phát thải nguyên tố Riêng mặt cắt 3c cắt qua Đông Anh, Mai Lâm, Cầu Đuống Long Biên có dạng biến đổi khác hẳn: Hàm lượng Pb Cd thấp hai đầu mặt cắt (phía Sóc Sơn phía giáp sơng Hồng), cịn lại có hàm lượng cao Có thể liên quan đến hoạt động sở sản xuất TT Đông Anh, Cổ Loa, Cầu Đuống…) b) Biến thiên hàm lượng KLN theo chiều dọc (dọc theo dịng chảy sơng Hồng) Hình Biểu đồ biểu diễn biến thiên hàm lượng trung bình KLN đất khu vực nghiên cứu theo mặt cắt dọc (mặt cắt IK) Từ hình cho thấy hàm lượng KLN theo chiều dọc biến thiên khơng có quy luật Chứng tỏ nguồn gốc vị trí thành tạo tuổi vật liệu đá gốc nhóm đất đóng vai trị biến thiên phân bố KLN Đặc điểm phân bố theo mặt cắt dọc ngang củng cố thêm nguyên nhân nhân tạo dị thường KLN khu vực 4.1.1.4 Biến thiên hàm lượng oxit nguyên tố vết theo chiều sâu Biến thiên hàm lượng oxit theo độ sâu mặt cắt thể hình a Đất có tầng sét loang lổ (GL04) xã Lỗ Khê, Đông Anh b Đất xám (ML06) xã Thanh Lâm, huyện Mê Linh c Đất phù sa (GL33) xã Dương Xá, huyện Gia Lâm Hình Biến thiên hàm lượng oxit theo độ sâu mặt cắt khu vực Hàm lượng oxit ổn định theo độ sâu, trừ hàm lượng số oxit SiO2 từ trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc (đất có tầng sét loang lổ đất xám), K2O đất xám; K2O MgO đất phù sa Ngoài đặc tính hóa học ngun tố (khả hịa tan, di chuyển) cịn xem xét yếu tố mơi trường (pH, Eh, ) lịch sử phát triển đất khu vực * Biến thiên hàm lƣợng nguyên tố vết (KLN) theo độ sâu Sự biến thiên hàm lượng KLN theo độ sâu phẫu diện tiêu biểu loại đất từ khu vực khác để đánh giá, kết hình 6, (a,b,c) Từ hình 6a,b,c cho thấy mức độ biến thiên hàm lượng KLN phẫu diện khác nhau, tương đồng khơng có quy luật rõ 14 ràng theo độ sâu nhóm đất có tầng sét loang lổ a Đất có tầng sét loang lổ b Đất xám (ML06) xã c Đất phù sa (GL33) xã (GL04) Lỗ Khê, Đông Anh Thanh Lâm, huyện Mê Linh Dương Xá, huyện Gia Lâm Hình Biến thiên hàm lượng KLN nhóm đất tầng sét loang lổ theo độ sâu Hàm lượng KLN biến thiên phạm vi lớn Tại Lỗ Khê, KLN giảm rõ rệt từ tầng sát mặt đất (tầng O/tầng 1) xuống tầng sâu (tầng A/ tầng 2); Tại Vân Nội lại có xu hướng ngược lại: KLN (trừ Cu) có xu hướng tăng rõ rệt từ tầng O đến tầng A a Đất xám ĐT 01, xã Đại Thịnh, huyện Mê Linh b Đất xám TD09 xã Tiên Dương, huyện Đông Anh c Đất xám VN08, xã Vân Nội, huyện Đơng Anh Hình Biến thiên hàm lượng KLN nhóm đất xám theo độ sâu mặt cắt Tại Tiên Dương, KLN đất tầng sét loang lổ có xu hướng giảm hàm lượng theo độ sâu không nhiều Trừ hàm lượng Cu giảm nhanh từ tầng O xuống tầng A, hàm lượng Cr lại thay đổi theo chiều ngược lại Từ hình 7, cho thấy hàm lượng Cr tăng lên rõ rệt từ tầng O/tầng xuống tầng A/ tầng phẫu diện đất xám thuộc xã Đại Thịnh (Mê Linh) Vân Nội (Đông Anh) Hàm lượng Cu tăng đột biến từ tầng O/tầng xuống tầng A/tầng đất xám xã Tiên Dương (Đông Anh) Nguyên nhân biến động cần nghiên cứu tiếp theo, chi tiết nguồn gốc hành vi KLN đất Biến thiên hàm lượng nguyên tố vết (KLN) nhóm đất phù sa sau: a Nhóm đất phù sa ĐT12 Văn Khê, huyện Mê Linh b Nhóm đất phù sa VN05 Phúc Lộc, huyện Đơng Anh c Nhóm đất phù sa ĐT20 Văn Cao, huyện Mê Linh Hình Biến thiên hàm lượng KLN nhóm đất phù sa theo độ sâu mặt cắt Kết hình (a,b,c) cho thấy có khác biệt phân bố KLN nhóm đất phù sa cổ (ĐT12 VN05) với đất phù sa đại (ĐT20) Trong đất phù sa cổ, hàm lượng KLN có xu hướng tăng từ tầng O/tầng xuống 15 tầng A/tầng 2) đất phù sa trẻ lại có xu hướng ngược lại 4.1.2 Phân bố hàm lượng chất chất hữu đất Để làm sáng tỏ đặc điểm phân bố tổ phần hữu đất, NCS phân tích 30 mẫu đất thuộc nhóm Các tiêu OM, OC thông số quan trọng đánh giá chất lượng đất, độ phì (dinh dưỡng) đất Ngồi cịn làm sáng tỏ khả hấp phụ KLN vật chất hữu đất Hàm lượng carbon hữu trung bình 0.81%, so sánh với tiêu chuẩn Walkley - Black cho thấy nhóm đất nghèo nghèo carbon hữu (xem Hình 9) Hình Biến thiên hàm lượng chất hữu carbon hữu nhóm đất khu vực nghiên cứu Từ hình cho thấy, nhóm đất có tầng sét loang lổ giàu chất hữu nhất, đất xám nghèo chất hữu (thường gọi đất bạc màu) Sự khác biệt điều kiện hình thành tác động trình canh tác người định 4.1.3 Dung lượng (khả năng) trao đổi Cation (CEC) nhóm đất Nhóm đất phù sa có khả hấp thụ trao đổi Cation (CEC) lớn Do nhóm đất giàu sét có mặt chất hữu đáng kể khả trao đổi cation cao giàu hợp phần, khống vật có khả hấp phụ trao đổi cation tốt, đất giàu dinh dưỡng, có độ phì tiềm cao nhóm đất khác 4.2 Đặc điểm địa hóa mơi trƣờng đất khu vực nghiên cứu 4.2.1 Các số địa hóa mơi trường đất NCS phân tích 324 mẫu đất thuộc nhóm: đất phù sa, đất có tầng sét loang lổ đất xám để xác định số địa hóa mơi trường đất (pH, Eh, Ec) (xem bảng 1) Bảng Số liệu thống kê số địa hóa nhóm đất khu vực nghiên cứu 8.34 3.67 pH pH pH đất pH đất có đất phù tầng xám sa sét 8.34 8.11 7.92 3.87 3.67 4.54 6.67 6.93 6.48 6.43 269.4 277 269 261 248.72 236 252 263 324 126 114 84 324 126 114 84 324 126 114 84 Trị số pH chung Max Min Trung bình Số mẫu Trị số Eh chung 569 60 Eh Eh Eh đất Eh đất có tầng đất phù sét xám sa 569 521.8 960 66 60 58.7 4.2.1.1 Độ pH 16 Ec Trị số Ec chung 1321 45.7 Ec đất Ec có đất tầng xám sét 1321 791 437.7 57.4 45.7 108 Ec đất phù sa Độ pH đất biến thiên khoảng lớn, trung bình 6.67 (đất chua); 35.19% số mẫu phân tích mơi trường axit - axit yếu (pH < 6.5), (xem hình 10) Hình 10 Biểu đồ biểu diễn phân bố độ pH nhóm đất vùng nghiên cứu Nhóm đất phù sa với pH trung bình 6.87, có 30,16% mẫu mơi trường axit - axit yếu; nhóm đất có tầng sét loang lổ: pH trung bình 6.98 có 65,78% mẫu mơi trường trung tính - kiềm; nhóm đất xám, pH trung bình 6.43, có 49,81% mẫu mơi trường axit - axit yếu (pH