V. Rửa mặn và biện pháp thủy nơng vùng đất mặn:
Chương 12 CÁC BIỆN PHÁP THỦY NƠNG CẢI TẠO ĐẤT PHÈN
V.2. Các phương án sử dụng đất phèn ở Việt nam.
Những mơ phỏng (simulations) đã được thực hiện trên 4 phương án quan trọng để cung cấp những hướng dẫn cho những nơng dân đang sống trong vùng đất phèn và các nhà hoạch định kế hoạch của vùng đất phèn.
V.2.1. Phương án thơng thường (normal scenario):
Cĩ nghĩa là xây dựng và vận hành hệ thống kênh và bờ đê bao bình thường. Trong trường hợp này, đất được đào (làm kênh) từ tầng trên và đắp bờ ở đáy đê bao. Cơng việc xây dựng cứ tiếp tục cho đến khi hồ (kênh) đạt đến độ sâu thiết kế. Do đĩ, đất ở tầng pyrite từ tầng dưới được đặt ở tầng trên bờ đê. Những kết quả mơ phỏng từ mơ hình tiên đốn rằng tiến trình acid hĩa và khử trong tất cả mọi tầng đất bờ đê xảy ra rất chậm. Ba năm sau khi xây dựng , tầng đất mặt (0-30cm) sẽ đạt đến gía trị pH thấp nhất (pH=2). Gía trị pH khơng thay đổi nhiều trong năm đầu tiên của 3 năm này. Trong suốt thời kỳ mơ phỏng về sau, cĩ sự xuất hiện biến động 1 đơn vị pH (hoặc hơn) giữa mùa mưa và mùa khơ trong năm (biến động trong khoảng từ 2-4). pH gia tăng theo thời gian kể từ khi bắt đầu. Những sản phẩm của sự oxid hố pyrite như Fe2+, SO4 2-, cho thấy cĩ xu hướng khác biệt, thay đổi rất lớn (hàng năm) trong suốt thời kỳ đầu và thay đổi ít trong những giai đoạn sau.
Sự biến mất pyrite được tính tốn cho những tầng khác nhau (hình 12.6). Những hình này cho thấy rằng pyrite trên tầng mặt hầu như bị oxid hố hồn tồn sau 3 năm. Tuy vậy, những thành phần acid như H+, Fe2+, Al3+, SO42-, vẫn đang cịn được tạo ra trong những tầng thấp hơn (tầng dưới) và được mang lên tầng trên qua hiện tượng mao dẫn trong mùa khơ. Tiến trình này tiếp tục trong 1 thời gian dài sau khi xây dựng. Sau 10 năm, hiện tượng acid hĩa của đất đắp bờ vẫn đang cịn xảy ra. Tuy nhiên, nồng độ các thành phần acid trong tầng mặt giảm đến dưới mức khơng cịn là độc tố sau 5 năm kể từ khi xây dựng.
Trong trường hợp đào ao ở những vùng nhiễm mặn, độ mặn của đất đắp lên cao (mound) là rất cao bởi nước mặn của ao. Nồng độ những ion trao đổi như Na+, Ca2+, Mg2+ thay đổi tương tự như sự thay đổi của nước mặt. Những biến động này làm giảm
sự dồi dào dư thừa (amplitudes) của những ion này theo hướng lên trên. Sự kiện này cho thấy mao dẫn đĩng gĩp 1 phần quan trọng trong những tiến trình hĩa học xảy ra ở kênh.
V.2.2. Phương án đào ao: (ponding scenario):
Nơng dân cĩ thể xây dựng những bờ đê nhỏ (10-20cm) bên trên kênh để giảm thiểu chảy tràn và tăng cao khả năng thấm đứng (leaching). Điều này làm tăng nhanh việc thấm sâu của những chất acid từ kênh và cĩ thể làm giảm tối thiểu khoảng thời gian giữa chuẩn bị ao và bắt đầu nuơi tơm. Mơ phỏng được thực hiện với những bờ đê cao 20 cm để tiên đĩan những ảnh hưởng của phương pháp này. Những kết qủa mơ phỏng (hình 12.3) tiên đĩan tiến trình acid hĩa chậm hơn. Tuy vậy, sự giảm mặn (desalinisation) trong tất cả các tầng đất của ao xảy ra (được gia tăng) rất mạnh Phương pháp này gia tăng ảnh hưởng thấm một cách đáng kể, giảm oxid hĩa trong suốt thời kỳ và cũng làm giảm mao dẫn của nước mặn từ tầng dưới. Do đĩ, những thành phần acid được đưa xuống dưới làm cho nồng độ H+, Fe2+, Al3+, SO4 2- trong những tầng dưới (50 và 90 cm từ bề mặt) tăng cao hơn. Trong trường hợp này, sự oxid hĩa pyrite tiếp tục kéo dài hơn so với phương án bình thường.
Khoảng 3 năm sau khi xây dựng, tầng mặt (0-30cm) đạt đến gía trị pH thấp nhất là 2 (pH = 2). Khơng giống như trường hợp phương án bình thường, pH của những tầng thấp giảm rất nhanh trong 1 năm. Sau 7 năm, khi pyrite của những tầng trên bị oxid hố hồn tồn, pH bắt đầu gia tăng dần. Những thành phần acid như Fe2+, SO42-, Al3+ cho thấy cĩ sự thay đổi rất lớn hàng năm trong suốt thời kỳ 7 năm đầu, đặc biệt đối với những tầng ở sâu hơn. Sau 7 năm, Al3+, SO42-, cho thấy hầu như nồng độ những thành phần này khơng đáng kể (neglegible). Tuy vậy, nồng độ SO42- cao ở tầng 50cm cho thấy sự oxid hố pyrite vẫn đang cịn xảy ra ở tầng này. Với phương án này, tổng oxid hố pyrite một năm nhỏ hơn phương án bình thường và do đĩ tổng thời gian oxid hĩa kéo dài.
Sau 10 năm oxid hĩa, hiện tượng acid hĩa lớp đất làm kênh vẫn đang cịn xảy ra trong những tầng dưới 50 cm.
Nĩi chung, xây dựng đê bao cĩ thể gia tăng thấm ở những tầng trên mặt và giảm oxid hĩa ở những tầng sâu hơn. Do đĩ cĩ thể kéo dài thời gian biến mất pyrite. Ở những vùng mặn, độ mặn của đất làm kênh giảm nhanh (sharply) bởi thấm. Điều này địi hỏi chỉ 2 năm để mang đi khỏi hầu hết nồng độ muối của kênh.
V.2.3. Phương án hốn đổi (reversed construction scenario):
Khơng giống như phương án bình thường. Trong kiểu xây dựng này, nơng dân phủ lên lớp pyrite lấy từ tầng dưới bởi đất của tầng mặt khơng cĩ pyrite. Như vậy, nơng dân phải để sang 1 bên lớp đất mặt trước khi đặt đất pyrite lên cao. Đất khơng cĩ pyrite sau đĩ sẽ được phủ lên trên kênh. Phương pháp này cĩ thể làm giảm cường độ oxid hĩa bởi vì đất pyrite được chơn vùi bên trong lớp đất tơn lên cao (mound). Tuy vậy, phương án này sẽ cho kết quả tốt chỉ nếu như tầng pyrite khơng xuất hiện ở tầng trên và lớp đất phủ khơng qúa sâu đủ để ngăn cản sự xâm nhập oxy vào trong lớp đất tơn lên cao này. Trong phương án này, đất pyrite được chơn vùi dưới 50 cm của tầng đất khơng cĩ pyrite.
Trong suốt mùa mưa của 5 năm kế tiếp, pH tầng mặt cĩ thể gia tăng lên đến 5 (pH=5). Sự khác biệt giữa 2 tường hợp này giảm dần từ từ theo thời gian và đạt đến chừng 0.5 đơn vị sau 10 năm. Phương pháp này cĩ thể giảm nồng độ những chất acid như Fe2+, SO4 2-, Al3+ trong tầng mặt trong suốt 2 năm đầu 1 cách đáng kể. Nồng độ dung dịch đất của những chất acid này giảm từ 100% đến 1000% so với trường hợp bình thường và biến thiên trong giới hạn độc tố cĩ thể chấp nhận được. Noí chung, cách xử lý này cho thấy 1 phương án thích hợp để giữ mức độ oxid hĩa ở mức thấp. Độ mặn của đất làm kênh duy trì do bị ảnh hưởng nặng nề bởi chất lượng nước trong ao. Những ion trao đổi như Na+, Ca2+, Cl- cĩ xu hướng giống như và ở khoảng biến thiên giống như phương án bình thường.
V.2.4. Phương án nước ngọt (fresh water scenario):
Trong nhiều vùng ven biển, những hệ thống tưới được xây dựng để mang nước ngọt cho vùng nhờ nước trời (rainfed areas). Với những kế hoạch tưới này, hệ thống kênh mương để tưới tiêu được đào và đất cĩ pyrite được đào để xây dựng bờ đê (dikes) Khơng giống như phương án bình thường, trong trường hợp này mơi trường nước chung quanh đê là khơng mặn. Phương án này nhằm mục đích mơ phỏng (simulate) những tiến trình hĩa học xảy ra trong đê ở điều kiện nước ngọt. Những đặc tính của phẩu diện pyrite áp dụng trong trường hợp này là giống như phẩu diện trong phương án bình thường (đất mặn lúc ban đầu, cĩ pyrite trên mặt) và chất lượng hĩa học của nước mặt được gỉa thiết là chất lượng nước ngọt trên sơng bình thường.
Trong suốt 5 năm đầu, với tất cả các tầng mơ phỏng , gía trị pH cao hơn chừng 1 đơn vị so với phương án bình thường. Trong khi những gía trị pH cho thấy tính chất giống như phưong án bình thường. Nồng độ Fe2+ được mơ phỏng trong trường hợp này là thấp hơn trường hợp bình thường trong 2 năm đầu tiên và đạt đến cùng khoảng gía trị như trường hợp bình thường sau 5 năm. Nồng độ SO42- trong tất cả các tầng là thấp hơn so với trường hợp bình thường.
Chất lượng nước ngọt áp dụng cĩ thể cải thiện tình trạng mặn trong kênh 1 cách đáng kể. Nĩ địi hỏi chỉ 1 mùa mưa (khoảng 1800mm) để rửa trơi tất cả những ion trao đổi như Na+, Ca2+, Cl-.
V.2.5. Kết luận:
Một vài phương án thơng dụng được mơ phỏng để cung cấp những hướng dẫn cho việc xây dựng ao, hoặc đê trong những vùng ven biển cĩ đất phèn. Tuy nhiên, cĩ 2 viễn cảnh cĩ thể được xét đến là:
1. Ảnh hưởng ơ nhiễm mơi trường nước: Vì lý do mơi trường, nĩ địi hỏi phải giữ 1 số lượng nuớc cĩ chất lượng nước xấu thấm xuống càng thấp đến mức cĩ thể được. Như vậy phương pháp được áp dụng phải cho kết qủa sự oxid hĩa thấp trong đê và chậm thấm xuống những chất độc ra khỏi đê. Với chỉ tiêu này, phương pháp xây dựng hốn đổi sẽ đạt kết qủa tốt nhất. Tuy nhiên, phương pháp này địi hỏi nhiều cơng lao động và chi phí cao. Phương pháp này cĩ thể được áp dụng chỉ nếu như đất cĩ pyrite được phủ ít nhất là 50 cm bởi tầng khơng cĩ pyrite. Khi nơng dân xây dựng ao để nuơi tơm, cá, họ luơn luơn muốn rửa trơi càng nhanh càng nhiều độc tố càng tốt trước khi nuơi trồng bởi vì ngược lại, độc tố sẽ ảnh hưởng xấu đến sản xuất (sản lượng). Với mục đích này, phương pháp xây dựng ao sẽ đáp ứng nhu cầu của nơng
dân. Tuy nhiên, mơ phỏng cho thấy rằng phương pháp này cĩ thể được áp dụng nếu như lượng pyrite chứa trong đất khơng qúa cao, ngược lại nĩ sẽ tốn thời gian rất lâu để để đạt đến ngưỡng an tồn về nồng độ acid trong kênh. Thí dụ, với lượng pyrite trong kênh 5%, nĩ cần chừng 7 năm để đạt đến chất lượng đáng kể trong tồn bộ phẩu diện.
Với việc xây dựng hệ thống kênh tưới để cải tạo đất phèn tiềm tàng, một số lớn kênh mương được xây dựng tạo điều kiện thuận lợi cho sự oxid hĩa xảy ra trong đê. Mơ phỏng trong 1 đoạn thời gian dài tiên đốn rằng nồng độ Fe2+, Al3+ cao hơn so với phương án bình thường. Phương pháp xây dựng chuyển đổi sẽ giúp làm giảm sự truyền tải nước cĩ tính acid trong nước mặt.
2. Chất lượng đất của kênh:
Tất cả các phương án đã tiên đốn sự acid hĩa trong 1 giai đoạn dài về cấu trúc đất được đắp lên để xây dựng các kênh hoặc ao. Sự oxid hĩa pyrite cĩ thể tiếp tục ít nhất là 5 năm su khi xây dựng. Việc đắp đất phèn để làm các vườn cây ăn trái cĩ thể thực hiện được bằng cách áp dụng phương pháp xây dựng các mơ đất đảo ngược. Nghiệm thức này giúp việc giữ hiện tượng oxid hĩa thấp. Như vậy sự oxid hĩa vẫn cịn tiếp tục xảy ra trong 1 thời gian rất dài sau khi đắp đất, nhưng những sản phẩm acid sẽ được giữ trong khoảng cĩ thể chấp nhận được. Từ đĩ, việc vận dụng này nên được thực hiện nếu như chúng ta phải làm rối loạn đất ở phạm vi lớn (để ngăn chận sự ơ nhiễm acid). Phương pháp này cĩ thể hữu ích trong trường hợp xây dựng những ao hoặc tạo những líp cho vườn cây ăn trái trên vùng đất phèn. Phương pháp này sẽ cĩ hiệu qủa nhiều hơn nữa nếu đất pyrite bị chơn vùi ở tầng sâu. Thí nghiệm tiến hành trong trường hợp đất pyrite chỉ chơn vùi ở 80cm bằng đất khơng cĩ pyrite cho thấy rằng sự oxid hĩa pyrite hiếm khi xảy ra và những thành phần acid như Fe2+, SO4 2-, và Al3+ trở nên rất thấp chỉ sau 2 năm.