Bài giảng Độc học môi trường: Chương 3 Độc chất trong môi trường sinh thái đất, cung cấp cho người học những kiến thức như: tổng quan chất động trong môi trường sinh thái đất; các dạng nhiễm độc trong môi trường đất; các chất độc trong đất ngập nước, yếm khí; các chất độc trong đất phèn; các chất độc sinh ra từ quá trình tích lũy phân bón và thuốc bảo vệ thực vật;...
Chương 3: ĐỘC CHẤT TRONG MÔI TRƯỜNG SINH THÁI ĐẤT 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền Chương 3: Độc chất môi trường sinh thái đất „ 3.1 Tổng quan chất độc môi trường sinh thái đất „ 3.2 Các dạng nhiễm độc môi trường đất 3.3 Các chất độc đất ngập nước, yếm khí ‟ tác hại chất độc, biện pháp phòng chống „ 3.4 Các chất độc đất phèn ‟ diễn biến điều kiện sinh thái môi trường, biện pháp khắc phục „ 3.5 Các chất độc đất ngập mặn ‟ diễn biến điều kiện sinh thái môi trường, biện pháp bảo vệ 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền Chương 3: Độc chất môi trường sinh thái đất „ 3.6 Các chất độc đất ngoại lai xâm nhiễm (phóng xạ, nhiễm bẩn …) „ 3.7 Các chất độc sinh từ trình tích lũy phân bón thuốc bảo vệ thực vật „ 3.8 Các chất độc kim loại nặng đất „ 3.9 Các khí độc tự nhiên đất thoát „ 3.10 Các trầm tích (bùn lắng) gây độc 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền Đất môi trường đất ? • “Đất vật thể tự nhiên hịan tịan độc lập, hình thành tác động tổng hợp nhân tố: đá mẹ, khí hậu, sinh vật, tuổi địa hình” (V.Docusaep) • “Đất lớp tơi xốp bề mặt lục địa có khả cho thu họach thực vật, đặc trưng độ phì” (R.William) • Theo quan điểm sinh thái học “đất thể sống” (Winkler, 1968) tn thủ quy luật sống:phát sinh, phát triển, thóai hóa già cỗi • Các nhà sinh thái học: “đất vật mang” • Lớp phủ thổ nhưỡng lớp đất nằm bề mặt lục địa, tiếp xúc với khí quyển, thạch sinh 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền Soil vaø Land Soil có nghóa đất Land có nghóa đất đai Land (đất đai) nói đến khía cạnh tài nguyên đất, bao hàm nội dung mặt lãnh thổ để sử dụng cho ngành kinh tế quốc dân, không riêng sinh vật Soil (đất) nói đến khía cạnh môi trường đất ‟ lớp phủ thổ nhưỡng 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 3.1 Tổng quan 3.1.1 Độc chất môi trường đất 3.1.2 Con đường xâm nhập độc chất từ đất vào thể sinh vật 3.1.3 Cơ chế xâm nhập độc chất vào đất 3.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến độc chất môi trường đất 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 3.1.1 Độc chất môi trường đất Các độc chất tồn t nhiều dạng khác như: vô cơ, hữu cơ, đơn chất, ion, chất lỏng, chất rắn, chất khí … Trong môi trường đất, chất độc phổ biến gây tác hại nhiều thường tồn dạng ion Dù tồn dạng độc chất tác dụng xấu đến sinh trưởng phát dục trồng sinh vật đất hay tiếp xúc với đất Có dạng độc chất môi trường đất: Độc chất theo chất Độc chất theo nồng độ ‟ liều lượng 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 3.1.1 Độc chất môi trường đất Độc chất theo chất: Là chất độc có khả gây độc nồng độ dù thấp hay cao VD: H2S, Na2CO3, CuSO4, Pb, Hg, Cd, Be, St, … Độc chất theo nồng độ, liều lượng: Độc chất loại có nồng độ giới hạn cho phép loài nói riêng sinh vật nói chung Nếu vượt giới hạn chất có khả gây độc VD: H+, Al3+, Fe2+, SO42-, OH-, Mn2+, Na+, NH3, NH4+, NO2 Khi noàng độ Fe2+ vượt 500 ppm Al3+ vượt 135 ppm gây độc cho lúa 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 3.1.2 Con đường xâm nhập độc chất từ đất vào thể sinh vật „ Độc chất hấp thụ từ môi trường đất vào thể sinh vật trải qua giai đoạn: „ - Giai đoạn 1: thể sinh vật hạn chế hấp thụ „ - Giai đoạn 2: hấp thụ bị động, chất độc phá vỡ màng tế bào, vào quan lan tỏa thể sinh vaät „ 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 3.1.2 Con đường xâm nhập độc chất từ đất vào thể sinh vật Đối với thực vật: - TH1: trình độc chất hấp thụ qua rễ chia thành giai đoạn: giai đoạn đầu chủ động hấp thụ trao đổi, đến có biểu nhiễm độc thực vật hạn chế hấp thu ‟ phản ứng tự vệ thực vật nhận chất độc - TH2: xâm nhập đơn khuếch tán từ nồng độ độc chất cao dung dịch đất vào thể thực vật Đối với động vật: „ - Con đường gián tiếp: thông qua thức ăn, thực phẩm trung gian „ - Con đường trực tiếp: qua da 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 10 3.5.3 Tương tác đất mặn phát triển trồng „ - Thực vật thị: VN thực vật chống chịu mặn giỏi loài rừng ngập mặn như: mắm, đước, bần, vẹt, sú, chà là, ôrô, cóc kèn,dừa nước „ - Tác động muối hoà tan: „ + p suất thẩm thấu: tăng thêm lượng muối hòa tan vào dd làm tăng áp suất thẩm thấu làm kìm hãm tốc độ tăng trưởng thực vật „ Khi nồng độ muối hoà tan C = 0,5% trình hấp thụ nước thực vật bị kìm hãm „ Khi C = 3% việc hấp thụ nước thực vật kết thúc 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 84 3.5.3 Tương tác đất mặn phát triển trồng „ + Tác động Cl-: „ Cl- vừa có lợi vừa có hại hại nhiều lợi „ Theo Kelly Thomas (1920) : vài trăm ppm Cl- đất gây úa sau làm khô cam, quýt ‟ chu trình tiếp diễn vài năm không làm cho chết tượng cháy chloride „ Muối NaCl gây bệnh mà triệu chứng rõ ràng, làm cho tốc độ phát triển không bình thường 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 85 3.5.4 Biện pháp cải tạo đất mặn „ Thực chương trình cải tạo đất mặn thành đất trồng trọt tốt cho suất cao không loại đất bình thường khác „ Tùy theo điều kiện thủy văn, thủy địa chất, độ mặn hoá, lý tính loại đất mặn mà phân chia thành mức độ cải tạo sau: Thành đồng cỏ chăn nuôi gia súc cách gieo loại hạt cỏ chịu mặn có giá trị làm thức ăn gia súc Bằng biện pháp kỹ thuật canh tác: cày sâu không lật, xới đất nhiều lần, cắt đứt mao quản làm cho muối bốc lên mặt Bằng biện pháp trồng giống lúa chịu mặn chịu mặn giỏi cói, lác, rừng ngập mặn 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 86 3.5.4 Biện pháp cải tạo đất mặn Bằng cách áp dụng tổng hợp nhiều biện pháp: thích hợp với loại đất mặn khó cải tạo đất mặn có độ thấm nước kém, mực nước ngầm nông „ Các biện pháp cải tạo kết hợp: „ (1) Biện pháp thủy lợi: rửa mặn, loại trừ muối tan đất, hạ nước ngầm tiêu nước ngầm mặn „ (2) Biện pháp nông lý: cày sâu, đưa CaCO3 CaSO4 lớp đất sâu lên tầng mặt, cày phá đáy, san mặt ruộng „ (3) Biện pháp nông hoá: loại bỏ Na+ dd đất phức hệ hấp phụ, thay Ca2+ 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 87 3.5.4 Biện pháp cải tạo đất mặn „ (4) Biện pháp sinh học: „ Xác định hệ thống trồng có khả chịu mặn khác nhau, phù hợp với giai đoạn cải tạo đất, xác định hệ thống kỹ thuật canh tác hợp lý, đảm bảo đất không bị tái nhiễm mặn Cải tạo đất mặn dòng điện: cho dòng điện chiều vào đất, tượng điện phân người ta thu anion cation muối tan đất anod catod Sử dụng đất mặn nuôi tôm ‟ kết hợp trồng lúa theo kỹ thuật 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 88 3.6 Độc chất ngoại lai xâm nhiễm „ 3.6.1 Nguồn gốc „ 3.6.2 Sự nhiễm độc chất phóng xạ đất „ 3.6.3 Nhiễm dầu đất 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 89 3.6.1 Nguồn gốc Do tàn tích thực vật: phân huỷ thể sinh vật chết thành dạng mùn khó tiêu gây chua nhiều cho đất Do chất thải động vật gia cầm trâu bò, gà nguyên tố vi lựơng cần thiết cho trồng (N, P, K, Ca) C nhiều gây độc cho trồng Do hoạt động người: Hoạt động công nghiệp: Hg, Pb,Al, Fe, nước thải phóng xạ Hoạt động nông nghiệp: phân bón, thuốc trừ sâu, chất thải gia súc … Chất độc chieán tranh: dioxin 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 90 3.6.2 Sự nhiễm độc chất phóng xạ đất „ Nguồn gốc: „ - Trong thành phần đất có sẵn chất phóng xạ „ - Chất thải từ nhà máy công nghiệp „ - Sự cố từ nhà máy điện hạt nhân „ - Thử vũ khí hạt nhân „ Các nguyên tố có chất thải phóng xạ: plutonium (Pu), uranium (U), americium (Am), neptunium (Ap), curium (Cm) vaø cesium (Cs) 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 91 3.6.2 Sự nhiễm độc chất phóng xạ đất „ Đất có khả hấp thụ nguyên tố phóng xạ, vd: Cs thực vật bậc thấp nấm, địa y sống mt đất nhiễm Cs tích tụ Cs thể chúng động vật người ăn phải tích tụ thể gây ngộ độc ung thư „ Chất phóng xạ tồn lưu đất đến 50 năm khôi phục trở lại môi trường đất lượng phóng xạ đất quaù cao 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 92 3.6.3 Nhiễm dầu đất „ (xem giáo trình Độc học môi trường bản, Lê Huy Bá, NXB ĐHQG TPHCM, 2007, 83-86) 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 93 3.7 Các chất độc sinh từ trình tích lũy phân bón thuốc bảo vệ thực vật „ Tuy số loại thuốc BVTV sử dụng bị phân huỷ vsv bị biến thành số sản phẩm trơ cuối DDT, aldrin, lindane, diendrin „ Những cặn bã hay chất dư thừa thuốc BVTV thường bền vững hay tích lũy vào cấu tử chất khoáng, chất hữu „ Khi sử dụng thuốc BVTV phần rửa trôi vào đất nứơc Trong đất vsv có ích (phân hủy chất thải, chất hữu cơ…) bị hại thuốc BVTV làm giảm độ phì nhiêu đất 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 94 3.8 Các chất độc kim loại nặng đất „ Các nguyên tố KLN thuộc nhóm vi lựơng nồng độ thấp vừa phải có tác dụng kích thích tăng trưởng phát triển thực vật Tuy nhiên tồn nồng độ thấp “nhu cầu sinh lý” cao “ngưỡng chịu độc” có ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển „ Các nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng đất: „ - Công nghiệp luyện kim, khai khoáng: KLN có nhiều chất thải (khí thải, bụi) nước thải „ - Ô nhiễm nước thải sản xuất „ - Ô nhiễm đất việc đổ đống rác thải tái sử dụng „ 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 95 3.8 Caùc chất độc kim loại nặng đất „ - Chất thải rắn công nghiệp từ nhà máy sản xuất pin (Ni, Cd, Hg), acquy (Pb), lò đốt rác công nghiệp… „ - Chôn lấp rác thải sinh hoạt „ - Phân bón hữu cơ: chứa nhiều phân heo, phân chim (Cu, As) „ - Phân bón hóa học thuốc BVTV „ - Sự đốt cháy nhiên liệu hóa thạch „ (xem giáo trình Độc học môi trường bản, Lê Huy Bá, NXB ĐHQG TPHCM, 2007, 88-102) 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 96 3.9 Các khí độc tự nhiên đất thoát Độc chất thoát đất tự nhiên „ Là khí độc sinh trình phản ứng hoá học thay đổi yếu tố môi trường đất „ Các phản ứng nảy sinh hoạt động núi lửa Vd: SO2, Cl2, CO2, CO Các độc chất thoát từ bãi chôn rác đất bị ô nhiễm hữu Các khí độc thoát từ bãi chôn rác: NH3, CO2, H2S, CH4 ; CO2 CH4 chủ yếu sinh từ trình phân hủy thành phần hữu có rác thải 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 97 3.10 Các trầm tích (bùn lắng) gây độc „ Các trầm tích gây độc chủ yếu bùn lắng chứa kim loại nặng „ Các KLN có nguồn gốc trình phong hoá, xói mòn từ thựơng nguồn hoạt động sản xuất người đất dốc gần đó, chủ yếu từ nước thải công nghiệp không xử lý triệt để „ KLN bùn đáy không gây ảnh hưởng đến loài động vật đáy, giáp xác mà ảnh hưởng đến ngừơi thông qua chuỗi thực phẩm 21-Mar-12 CBGD: ThS.Nguyễn Thị Thu Hiền 98 ... - Con đường trực tieáp: qua da 21-Mar-12 CBGD: ThS .Nguyễn Thị Thu Hiền 10 „ Cơ chế xâm nhập độc chất vào đất ? 21-Mar-12 CBGD: ThS .Nguyễn Thị Thu Hiền 11 Cấu tạo keo đất 21-Mar-12 CBGD: ThS .Nguyễn. .. 21-Mar-12 CBGD: ThS .Nguyễn Thị Thu Hiền 35 naêm 3. 3 Các chất độc đất ngập nước, yếm khí – tác hại chất độc, biện pháp phòng chống „ 3. 3.1 Các chất độc đất ngập nước, yếm khí „ 3. 3.2 Tác hại độc. .. „ 3. 4.1 Các độc chất đất phèn „ 3. 4.2 Diễn biến độc chất „ 3. 4 .3 Ảnh hưởng độc chất Al3+, Fe2+ Fe3+ đất phèn sinh vật „ 3. 4.4 Biện pháp phòng chống 21-Mar-12 CBGD: ThS .Nguyễn Thị Thu Hiền 48 3. 4.1