CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Một số đặc tính lý hóa học của đất nghiên cứu
Thông qua số liệu từ bảng 7 cho thấy, pHKCl của các mẫu đất dao động từ 5,82 (mẫu ĐA2) - 6.12 (mẫu ĐA1). Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây (Phạm Vy Anh, 2011; Khương Minh Phượng, 2012). Kết quả này cho thấy đất có phản ứng chua nhẹ đến trung tính. Với điều kiện pH này, khả năng hòa tan và độ hoạt động của các ion KLN ở mức thấp và khá hạn chế.
Bảng 6. Một số tính chất cơ bản của mẫu đất nghiên cứu.
Kí hiệu mẫu pHKCl CEC (cmol kg-1) CHC (%) SiO2 (%) Fe2O3 (%) Al2O3 (%) ĐA1 6,11 18,04 2,60 59,08 5,99 15,49 ĐA2 5,82 15,90 2,56 61,50 6,90 16,20 ĐA3 6,12 17,12 2,18 58,7 6,90 15,98
Hàm lượng CHC ở mức trung bình đến giàu ở các mẫu đất, hàm lượng nhỏ nhất cũng đã lên tới 2,18% (mẫu ĐA3); hàm lượng cao nhất đạt 2,60% (mẫu ĐA2), phù hợp với một số kết quả trước đây (Phạm Vy Anh, 2011; Khương Minh Phượng, 2012). Điều này có thể là do sự tích tụ vật liệu hữu cơ từ nước thải hoặc do tàn dư thực vật bị phân hủy chậm dưới điều kiện yếm khí, dẫn đến xu hướng tích tụ CHC. Các CHC là nguồn cung cấp điện tử chính cho các vi sinh vật trong điều kiện yếm khí, do đó sẽ quyết định cường độ oxy hóa-khử của mẫu đất. Do đó, mức độ giàu chất hữu cơ trong mẫu đất cho thấy khả năng hình thành điệu kiện khử sâu. Dung tích trao đổi cation của đất ở mức cao, có giá trị từ 15,90-18,04 cmol kg-1. Điều này có thể là do hàm lượng chất hữu cơ ở mức cao trong đất.
Bảng 7. Thành phần cấp hạt của các tầng đất Kí hiệu mẫu Thành phần cấp hạt (%) Dung trọng (g/cm3)
Phân loại đất theo thành phần cơ giới Sét (<0,002mm) Limon (0,002-0,05mm) Cát (>0,05mm) ĐA1 23 61 15 1,34 Thịt sét
ĐA2 22 50 28 1,37 Thịt pha limon
Bảng 8 cho thấy ở cả ba mẫu đất nghiên cứu, hàm lượng sét và limon khá cao (22 - 43% sét và 54 - 61% limon), cát chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ (15 - 28%); sự phân hóa về thành phần cấp hạt giữa các mẫu đất khá nhỏ. Như vậy, đất nghiên cứu nhìn chung có TPCG nặng. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây (Phạm Vy Anh, 2011; Khương Minh Phượng, 2012).
Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X đối với cấp hạt sét tách ra từ mẫu đất mà được dùng trong thí nghiệm khử cho thấy khoáng sét trong đất khá phức tạp với thành phần chủ yếu gồm: illit, kaolinit, clorit (hình 10).
Khống kaolinit được xác định bởi các hiệu ứng ở 0,7 và 0,35 nm. Khoáng này không bền nhiệt và khi xử lý ở nhiệt độ cao, sự mất nước sẽ làm cấu trúc lớp của kaolinit bị phá hủy. Trong tất cả các nhiễu xạ đồ trên, các hiệu ứng ở 0,7 và 0,35 nm đều bị mất đi khi mẫu được bão hòa K+ và xử lý tại 550oC, như vậy có thể khẳng định trong mẫu đất có sự hiện diện của kaolinit.
Hiệu ứng ~1,4 nm cho biết thành phần khống có thể bao gồm các nhóm 2:1 (smectit, vermiculit) hay 2:1:1 (clorit). Khi solvat hóa mẫu với etylen glycol khơng cho thấy sự dịch chuyển của hiệu ứng 1,4 nm lên giá trị cao hơn ở cả ba nhiễu xạ đồ, do đó có thể khẳng định trong mẫu đất khơng có sự hiện diện của khoáng trương nở (smectit).
Các hiệu ứng ở 1,4 và 0,4 nm cho biết trong mẫu nghiên cứu có thể có vermiculit hoặc clorit. Việc nhận biết vermiculit dựa vào sự giảm cường độ của hiệu ứng 1,4 nm và sự tăng lên tương ứng của đỉnh 1,0 nm khi mẫu bão hòa K+ so với mẫu bão hòa Mg2+. Trong tất cả các mẫu đất nghiên cứu đều khơng quan sát thấy hiện tượng này do đó vermiculit cũng khơng có mặt trong mẫu đất nghiên cứu.
Dựa vào cường độ (độ cao) của các hiệu ứng đặc trưng cho từng loại khoáng được phát hiện thấy ở trong mẫu nghiên cứu có thể định hướng một cách tương đối hàm lượng của các loại khoáng này theo thứ tự giảm dần như sau: illit > kaolinit > clorit.
Clorit là một khoáng khá bền vững và không thay đổi khi xử lý mẫu với các cation hay solvat hóa với etylen glycol. Xử lý nhiệt có ảnh hưởng nhất định đến các đỉnh nhiễu xạ của khống này. Nhiễu xạ đồ hình 10 cho thấy, khi mẫu sét bão hịa K+ và xử lý ở nhiệt độ 550oC, hiệu ứng 1,4 nm bị biến dạng và xuất hiện các hiệu ứng ở lân cận trong khoảng 1,0 - 1,4 nm. Đây là dấu hiệu cho sự có mặt của clorit trong mẫu.
Hình 10. Nhiễu xạ đồ X-ray của mẫu đất nghiên cứu
Hiệu ứng ở 1,0 và 0,5 nm tương ứng với phản xạ [001] và [002] của khống 2:1 khơng trương nở là illit. Đây là khống sét bền vững khơng bị ảnh hưởng bởi sự bão hịa các cation, solvat hóa với cation hữu cơ hay xử lý mẫu ở nhiệt độ cao (550oC). Các nhiễu xạ đồ đều cho thấy cả bốn phương pháp xử lý đều không làm mất đi hiệu ứng 1,0 và 0,5 nm. Do đó có thể khẳng định có một lượng đáng kể illit hiện diện trong cấp hạt sét.
Thành phần khống sét có vai trị quan trọng đến tính chất cơ lý của đất như TPCG, độ xốp, tính dẻo... do đó ảnh hưởng đến khả năng giữ nước, tốc độ thẩm thấu của dòng chảy cũng như là động thái của KLN trong đất. Đất có chứa các hạt mica (illit) với điện tích cấu trúc cao (~1) nên ít có khả năng trương nở. Điều này dẫn đến khả năng giữ nước của illit thấp. Ngoài ra, đất cịn chứa kaolinit và khống
này cũng được biết đến với khả năng giữ nước kém. Mặt khác, do có kích thước tương đối lớn (so với các khống sét khác), kaolinit sẽ cho phép dịng thẩm thấu đi qua nó có tốc độ lớn hơn. Tương tự như kaolinit và illit, clorit với cấu trúc lớp 2:1:1 cũng khơng có khả năng trương nở và trữ nước kém. Với thành phần khống sét như trên, vai trị cố định và làm giảm sự linh động của khoáng sét đối với các KLN là khá hạn chế.
Thành phần khoáng sét cũng có khả năng quyết định đến động thái của các KLN thông qua khả năng hấp phụ trao đổi cation. Các khoáng sét trong đất nghiên cứu đều thuộc nhóm có CEC thấp (kaolinit: 8 - 10 cmol kg-1; illit: 15 - 30 cmol kg-1; clorit: 1,0 - 2,5 cmol kg-1 (Ross, 1975; Ross và Kodama, 1976; Jaynes và Bigham, 1986; Kohut, 1994). Sự chiếm ưu thế của khoáng sét mang điện tích biến thiên (kaolinit) ít nhiều ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ KLN. Trong mơi trường có phản ứng axit, điện tích bề mặt của khống sét này trở nên ít âm hơn nhờ phần rìa (edge surface) chuyển sang mang điện tích dương, do đó khả năng hấp phụ cation giảm. Tuy nhiên, điện tích dương trên phần rìa của kaolinit lại có thể tham gia hấp phụ DOM của đất (là anion hữu cơ mang điện âm). Vì vậy, sự có mặt của kaolinit trong đất ít nhiều hạn chế sự linh động của KLN ở dạng liên kết với DOM. Trong môi trường kiềm, proton H+ của nhóm silanol (-SiOH) ở phần rìa của khống sét bị tách ra làm cho nhóm bề mặt này mang điện tích âm, góp phần làm tăng khả năng hấp phụ các cation KLN của kaolinit.
Nhìn chung, các đặc trưng cơ bản của cả 3 mẫu đất tại xã Đại Áng, huyện Thanh Trì, Hà Nội đều tương đồng với nhau.