3.1. Hiện trạng môi trƣờng đất tại khu vực nghiên cứu
3.1.1. Hiện trạng một số thông số vật lý của đất tại khu vực nghiên
Khu vực nghiên cứu nằm trên nền địa chất chủ yếu là đá trầm tích phiến sa phân bố hầu hết trong địa bàn xã, bậc thềm cao ven sông Cơng có mẫu đất phù sa cổ, xen giữa vùng gò đồi và núi là các mẫu đất dốc tụ. Đất ở đây có 6 loại đất chính thuộc 3 nhóm đất: Đất phù sa, đất thung lũng và Feralit vàng đỏ phát triển trên phiến thạch sét. Quá trình hình thành đất cơ bản là q trình feralit hóa. Đây là q trình rửa trơi kim loại kiềm, kiềm thổ, tích lũy tƣơng đối sắt, nhơm. Chính hàm lƣợng Fe3+
cao là nguyên nhân dẫn đến đất có màu vàng đỏ. Sự chiếm ƣu thế của khoáng kaolinit và các đá bột kết hạt mịn, phiến thạch sét, các loại đá nghèo thạch anh... làm cho đất có thành phần cơ giới nặng, khả năng trao đổi cation thấp và anion cao. Đây là loại đất thích hợp cho việc trồng cây cơng nghiệp ngắn ngày, đặc biệt là cây chè.
a. Thành phần cơ giới:
Kết quả xác định thành phần cấp hạt trong phân tích thành phần cơ giới đƣợc trình bày trong bảng 3.1.
Dựa vào thành phần cát vật lý và sét vật lý (phƣơng pháp xác định thành phần cơ giới theo Katrinski (Trần Kông Tấu, 2005) xác định đƣợc tên đất theo thành phần cơ giới. Các mẫu đất đều có thành phần cơ giới là thịt trung bình, tƣơng đối giống với kết quả theo phƣơng pháp xác định nhanh ngoài đồng ruộng, các mẫu đất có thành phần cơ giới thịt trung bình, ẩm, tƣơng đối xốp, nhiều rễ cây, có màu đỏ vàng, khá thích hợp với việc trồng các cây lâu năm. Kết quả này khá tƣơng đồng với những miêu tả về đất Feralit đỏ vàng trên phiến thạch sét của Hội Khoa Học Đất Việt Nam.
Bảng 3.1: Tỷ lệ cấp hạt sét vật lý và cát vật lý trong mẫu đất khu vực nghiên cứu Mẫu Hàm lƣợng thành phần cấp hạt (%) Sét vật lý (<0,01mm) Cát vật lý (>0,01mm) Cao nhất 34,5 65,5 Trung bình 30,6 69,4 Thấp nhất 37,3 62,7 b. Độ ẩm đất:
Độ ẩm đất là một trong những yếu tố quan trọng quyết định đến năng suất và chất lƣợng chè vì trong búp non hàm lƣợng nƣớc chiếm từ 50 - 75% (Đỗ Ngọc Quỹ, 1997). Theo kết quả phân tích, cho thấy độ ẩm ở các mẫu đất dao động từ 16,63% đến 24,37%, trung bình là 20,65%. Với kết quả này cho thấy đất có khả năng cung cấp một lƣợng nƣớc lớn thuận lợi cho sự phát triển của sinh vật đất và tăng cƣờng khả năng hòa tan các chất dinh dƣỡng cho cây chè sử dụng. Kết quả này phù hợp với thực tế ở vùng nghiên cứu là các nông hộ đều giữ lại thân, cành chè sau khi đốn và lá chè rụng hàng năm, đặc biệt nhiều hộ còn sử dụng cây guột để tủ gốc cho chè.
c. Dung trọng đất:
Dung trọng biểu thị cho độ chặt của đất, ảnh hƣởng đến quá trình phát triển của rễ và hút thu chất dinh dƣỡng của cây trồng. Kết quả phân tích cho thấy, dung trọng trong các mẫu đất nghiên cứu dao động từ 1,13 đến 1,49g/cm3, trung bình là 1,34 g/cm3
. Theo những số liệu của Bondarev (1995) thì những giá trị dung trọng này tƣơng ứng với loại đất đƣợc coi là thích hợp với đại bộ phận cây trồng.
Nhìn chung các mẫu đất nghiên cứu khơng có sự khác nhau nhiều về thành phần cơ giới, đƣợc đánh giá ở mức thịt trung bình. Tuy nhiên giữa
chúng lại có sự khác nhau khá lớn về giá trị dung trọng. Nguyên nhân có thể là do có sự bổ sung lƣợng vật liệu hữu cơ khác nhau.
3.1.2. Hàm lượng một số kim loại nặng trong đất tại khu vực nghiên cứu
Bảng 3.2: Hàm lƣợng kim loại nặng trong đất tại khu vực nghiên cứu (ppm)
Khu vực lấy mẫu Ký hiệu mẫu Chỉ tiêu quan trắc, phân tích (ppm)
As Cd Pb Hg Xã Phúc Trìu MĐPT-1 9,2 0,4 29,06 < 0,13 MĐPT-2 7,6 1,9 33,4 < 0,13 MĐPT-3 8,3 0,7 68,85 < 0,13 Trung bình 8,3 1,0 43,77 < 0,13 Xã Phúc Xuân MĐPX-4 5,7 0,8 33,45 < 0,13 MĐPX-5 4,8 1,2 27,19 < 0,13 MĐPX-6 6,1 1,3 30,53 < 0,13 Trung bình 5,5 1,1 30,39 < 0,13 Xã Tân Cƣơng MĐTC-7 11,5 1,6 34,5 < 0,13 MĐTC-8 9,1 0,9 31,95 < 0,13 MĐTC-9 10,6 1,2 35 < 0,13 Trung bình 10,4 1,2 33,81 < 0,13 QCVN03: 2008/BTNMT 12 2 70 0,2
Ghi chú: Hg, áp dụng theo tiêu chuẩn Châu Âu vì Việt Nam chưa có.
- MĐPT-1: Tại nương Chè nhà ơng Mai Văn Tiên, xóm Cây De, xã Phúc Trìu, thành phố Thái Nguyên. Tọa độ: N 21o33'.591’ – E 105o44'.983’
- MĐPT-2: Tại nương Chè nhà ơng Đặng Văn Tuấn, xóm Khn I, xã Phúc Trìu, thành phố Thái Nguyên. Tọa độ: N 21o33'.589’ – E 105o45'.624’
- MĐPT-3: Tại nương Chè nhà ơng Trịnh Văn Bảy, xóm Khn II, xã Phúc Trìu, thành phố Thái Nguyên. Tọa độ: N 21o33'.174’ – E 105o45'.303’
- MĐPX-4: Tại nương Chè nhà bà Ngơ Thị Hương, xóm Núi Nến, xã Phúc Xuân, thành phố Thái Nguyên. Tọa độ: N 21o35'.208’– E 105o44'.910’
- MĐPX-5: Tại nương Chè nhà Ông Trần Xuân Trường, xóm Giữa II, xã Phúc Xuân, thành phố Thái Nguyên. Tọa độ: N 21o34'.648’– E 105o45'.644’
- MĐPX-6: Tại nương Chè nhà Ông Đinh Văn Hịa, xóm Đồng Kiệm, xã Phúc Xuân, thành phố Thái Nguyên. Tọa độ: N 21o34'.024’– E 105o45'.276’
- MĐTC-7: Tại nương Chè nhà Ơng Lê Văn Tốn, xóm Hồng Thái 2, xã Tân Cương, thành phố Thái Nguyên. Tọa độ: N 21o32'.953’– E 105o
45'.237’
- MĐTC-8: Tại nương Chè nhà Ông Nguyễn Khánh Dư, xóm Hồng Thái 2, xã Tân Cương, thành phố Thái Nguyên. Tọa độ: N 21o32'.160’– E 105o46'.040’
- MĐTC-9: Tại nương Chè nhà Ông Nguyễn Khoa Trường, xóm Hồng Thái 2, xã Tân Cương, thành phố Thái Nguyên. Tọa độ: N 21o32'.029’– E 105o46'.775’
a. As:
Trong đất, As tồn tại dƣới dạng hợp chất chủ yếu nhƣ Arsenat (AsO43-) trong điều kiện ơxyhố. Chúng bị hấp phụ mạnh bởi các khoáng sét, sắt, mangan ôxyt hoặc hyđrôxyt và các chất hữu cơ. Trong các đất chua, As có nhiều ở dạng Arsenat với sắt và nhôm (FeAsO4; AlAsO4), trong khi ở các đất kiềm và đất cácbonat lại có nhiều ở dạng Ca3(AsO4)2. Asen có xu hƣớng đƣợc tích tụ trong q trình phong hóa, trên mặt cắt của vỏ phong hóa và trong đất As thƣờng tồn tại ở phần trên (0 - 1,5m) do bị hấp phụ bởi vật liệu hữu cơ, keo hyđrơxyt sắt và sét. Trong điều kiện khí hậu khơ các hợp chất của As thƣờng tồn tại dƣới dạng ít linh động, còn trong điều kiện khí hậu ẩm ƣớt các hợp chất của asen sufua bị hịa tan và bị rửa trơi. Lƣợng As trong đất chuyển vào nƣớc khoảng 5 - 10 % tổng lƣợng As trong đất (Đỗ Văn Ái và cs, 1999).
Kết quả phân tích (bảng 3.2) cho thấy, hàm lƣợng As tổng số trong các mẫu đất tại khu vực xã Phúc Trìu dao dộng trong khoảng 7,6 – 9,2 mg/kg đất, trung bình là 8,3 mg/ kg đất. Các mẫu đất tại khu vực xã Phúc Xuân dao dộng trong khoảng 4,8 – 6,1 mg/kg đất, trung bình là 5,5 mg/ kg đất và các mẫu đất tại khu vực xã Tân Cƣơng dao dộng trong khoảng 9,1 – 11,5 mg/kg đất, trung bình là 10,4 mg/ kg đất. Có 02 mẫu đất có trị số As > 10 mg/kg là: Mẫu đất (MĐTC-7) và mẫu đất (MĐTC-9). So sánh hàm lƣợng As trong các mẫu đất ở 3 xã thì tại khu vực xã Tân Cƣơng có hàm lƣợng As cao hơn cả mặc dù chƣa bị coi là ô nhiễm As (theo quy chuẩn Việt Nam, mức giới hạn As trong đất cho các hoạt động nông nghiệp là 12 mg/ kg đất khơ) tuy nhiên cũng đã có sự cảnh báo đối với một số mẫu đất tại khu vực này.
b. Cd:
Trong đất, Cd tồn tại ở dạng các hợp chất không tan nhƣ CdO, CdCO3, Cd3(PO4)2 trong điều kiện oxi hóa. Trong các điều kiện khử (Eh ≤ - 0,2V), Cd tồn tại nhiều dƣới dạng CdS. Trong các đất chua, Cd tồn tại ở dạng linh động hơn (Cd2+). Tuy nhiên, nếu đất có nhiều sắt, nhơm, mangan, chất hữu cơ thì Cd bị chúng liên kết làm giảm khả năng linh động của Cd. Thông thƣờng Cd tồn tại trong đất ở dạng hấp phụ trao đổi chiếm 20 - 40%, dạng các hợp chất cacbonat là 20%, hidroxit và oxit là 20%. Phần liên kết với các hợp chất hữu cơ chiếm tỉ lệ nhỏ (Hambuckers, Remacle, 1990).
Kết quả điều tra, phân tích với tổng số 9 mẫu đất cho thấy, hàm lƣợng Cd tổng số trong các mẫu đất tại khu vực xã Phúc Trìu dao dộng trong khoảng 0,4 – 1,9 mg/kg đất, trung bình là 1,0 mg/ kg đất. Các mẫu đất tại khu vực xã Phúc Xuân dao dộng trong khoảng 0,8 – 1,3 mg/kg đất, trung bình là 1,1 mg/ kg đất và các mẫu đất tại khu vực xã Tân Cƣơng dao dộng trong khoảng 0,9 – 1,6 mg/kg đất, trung bình là 1,2 mg/ kg đất. Nhƣ vậy đất khu vực nghiên cứu chƣa bị ô nhiễm Cd tuy nhiên cũng đã có mẫu đất (MĐPT-2) tiến gần tới giá trị cảnh báo.
c. Pb:
Trong đất, Pb chủ yếu tồn tại ở dạng hóa trị 2 và đƣợc chia ra thành 10 dạng: hoà tan trong nƣớc, trao đổi, cacbonat, dạng dễ khử, phức liên kết với chất hữu cơ, kết hợp với oxit Fe ở dạng vơ định hình, kết hợp với oxit Fe ở dạng tinh thể, dạng sunfit và các dạng còn lại. Trạng thái tồn tại của Pb trong đất phụ thuộc rất nhiều vào pH của đất, khi pH đất thấp thì khả năng di động của Pb tăng và ngƣợc lại khi pH đất cao thì Pb bị cố định dƣới dạng kết tủa Pb(OH)2 (Lê Đức, Trần Thị Tuyết Thu, 2000).
Kết quả phân tích cho thấy, hàm lƣợng Pb tổng số trong các mẫu đất khu vực xã Phúc Trìu dao động trong khoảng 29,06 – 68,85 mg/kg đất khơ, trung bình là 43,77 mg/kg đất khơ. Trong khi đó thì hàm lƣợng Pb trong các mẫu đất ở 2 xã Phúc Xuân và Tân Cƣơng có phần ít hơn, cụ thể: Tại khu vực xã Phúc Xuân dao động trong khoảng 27,19 – 33,45 mg/kg đất khơ, trung bình là 30,39 mg/kg đất khô. Tại khu vực xã Tân Cƣơng dao động trong khoảng 31,95 – 35 mg/kg đất khơ, trung bình là 38,81 mg/kg đất khơ. Mẫu (MĐPT-3) có hàm lƣợng Pb là 68,85 mg/kg đất khơ mà giới hạn của QCVN là 70 mg/kg đất khô cho hoạt động nông nghiệp, điều này cần đặc biệt phải chú ý.
d. Hg:
Trong đất, Hg tồn tại dƣới dạng nguyên tố (kim loại), các hợp chất hữu cơ và vô cơ, phổ biến nhất là dạng nguyên tố (kim loại), Clorit thủy ngân và metyl thủy ngân. Thủy ngân hóa trị 1 và 2 là 2 dạng bền vững trong điều kiện oxi hóa. Trong điều kiện khử, Hg vô cơ hoặc hữu cơ dễ dàng bị khử thành Hg nguyên tố, sau đó bị chuyển hóa thành dạng alkyl hóa bởi các q trình hữu sinh hoặc vơ sinh: Hg hữu cơ và vơ cơ có thể bị chuyển hóa thành dạng alkyl hóa dƣới tác dụng của VSV, ví dụ nhƣ VSV khử lƣu huỳnh và cũng có thể hình thành Hg nguyên tố khi metyl Hg bị demetyl hóa hoặc các hợp chất Hg2+
metyl Hg chiếm ƣu thế trong khi ở môi trƣờng kiềm chủ yếu tồn tại các hợp chất của HgS (Backer và cs., 1994).
Kết quả phân tích các mẫu (bảng 3.2) cho thấy tất cả 9 mẫu đất đều có hàm lƣợng Hg < 0,13 mg/ kg đất. Hiện tại Việt Nam chƣa có quy chuẩn quy định giới hạn Hg trong đất nông nghiệp, nếu lấy theo quy chuẩn của châu Âu với mức 0,2 mg/kg đất khơ thì đất trồng chè khu vực nghiên cứu có hàm lƣợng Hg trong giới hạn cho phép.