VII. Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp:
CHƯƠNG :Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐẤT
I.Đặc điểm môi trường đất:
1.Sự hình thành môi trường đất địa quyển:
-Đất là vật thể thiên nhiên cấu tạo độc lập lâu đời do kết quả của qúa trình hoạt động tổng hợp của 5 yếu tố hình thành đất gồm : đá, thực vật, động vật, khí hậu địa hình và thời gian. Sau này nhiều nhà nghiên cứu cho rằng cần bổ sung
thêm một số yếu tố cho định nghĩa về đất đặc biệt là con người. Chính do tác động của con người mà nhiều tính chất thay đổi tạo nên những đặc tính mới.
-Sự hình thành đất là một quá trình biến đổi phức tạp giữa các yếu tố : đá, thực vật, động vật, khí hậu địa hình, thời gian, con người,... Đá là nền móng của đất. Do đá bị phá huỷ vỡ vụn nên thành phần khoáng của đất chiếm tới 95% trọng lượng khô. Nếu đá chứa nhiều cát thì đất nhiều cát, đá nhiều kali thì đất giàu kali.
-Chưa có sinh vật thì đá chưa tạo thành đất. Nhờ có vòng tuần hoàn sinh học thì đá mới biến thành đất. Sinh vật chết đi để lại chất hữu cơ (mùn) tạo độ phì nhiêu cho đất. Lại nhờ chất mùn này mà các thế hệ thực vật kế tiếp lấy chất dinh dưỡng để tồn tại, phát triển và chết đi, để lại chất dinh dưỡng ... lặp lại như vậy.
-Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong vòng tuần hoàn sinh học này: chúng tích luỹ một lượng lớn các nguyên tố dinh dưỡng hoà tan trong quá trình phong hoá ( đặc biệt là đưa N2 vào đất từ không khí ở dạng chất hữu cơ chứa nitơ của bản thân chúng), chúng có thể phân giải chất hữu cơ từ thực vật đưa vào đất rồi tổng hợp nên chất hữu cơ đặc biệt : chất mùn trong đất.
-Động vật nguyên sinh, các động vật không xương sống khác trong đất cũng góp phần quan trọng trong việc hình thành đất (vài chục vạn động vật nguyên sinh, động vật không xương sống / gam đất).
-Khí hậu (đặc biệt là nhiệt độ, độ ẩm) ảnh hưởng lớn đến sự hình thành đất, tác động đến sinh vật và sự phá huỷ đá (nhờ có năng lượng ở dạng nhiệt, nước, sinh vật mới sinh trưởng, phát triển và đá mới bị phá huỷ).
-Nước trong đất và nước ngầm có ảnh hưởng đến sự hình thành đất (Nước là dung môi hoà tan các chất hoá học có cả chất dinh dưỡng, và nếu nước ra khỏi đất nó sẽ mang theo nhiều chất khác có cả chất khoáng cần thiết cho cây).
-Địa hình đóng vai trò phân phối những năng lượng mà thiên nhiên cung cấp cho mặt đất (cùng một vĩ tuyến nhưng vùng cao thì lạnh, thấp thì nóng, cùng lượng mưa nhưng vùng cao thì han, vùng trũng thì lụt...).
-Thời gian là 1 yếu tố đặc biệt. Mọi yếu tố ngoại cảnh tác động, mọi quá trình diễn ra trong đất đều cần 1 thời gian nhất định.
-Vai trò của con người rất đặc biệt, khác hẳn các yếu tố trên. Qua hoạt động sống con người tác động vào thiên nhiên và đất đai nói riêng có thể là tích cực có thể là tiêu cực (sói mòn, chất độc hoá học,...).
2.Thành phần của đất:
-Đất chứa không khí, nước, chất rắn.
-Các chất vô cơ chiếm : 97 - 98% trọng lượng khô, O và Si chiếm tới ~80% trọng lượng đất; H, C, S, P, N chiếm 0,5% trọng lượng khô. Các chất khó hoà tan trong đất như SiO2, Al2O3 tạo nên bộ xương của đât ( phần chủ yếu của đất).
+Hàm lượng các nguyên tố hoá học trong đất : O2 46,6% ; Si 27,7%; Al 8,1%, Fe 5%; Na 2,8%; K 2,6%; Mg 2,1%, các nguyên tố còn lại chiếm khoảng 1,5%.
+K, Na tồn tại ở dạng muối kép không tan : KAlSi3O8, NaAlSi3O8. CaCO3 là hợp phần chung của đất, đất sét là khoáng phụ trong đất : silicat sắt, silicat nhôm ngậm nước.
-Chất hữu cơ chiếm : vài phần trăm trọng lượng khô nhưng là quan trọng nhất của đất. Nguồn gốc : do xác chết sinh vật dưới tác động của vi khuẩn, nấm, giun đất , trong đó cây xanh có sinh khối lượng nhất, chúng lấy thức ăn và nước từ đất, CO2 trong khí quyển và năng lượng từ mặt trời, tồn tại, phát triển.
-Các chất hữu cơ trong đất bị biến đổi theo 2 quá trình : mùn hoá (tạo nên chất mùn từ xác sinh vật và tổng hợp một số chất hữu cơ từ chất vô cơ nhờ vi sinh vật) và khoáng hoá (phân huỷ chất hữu cơ thành các chất vô cơ như muối khoáng, NH3, H2O, CO2,...trong đó có các chất khoáng hoà tan cần thiết cho cây trồng). Lượng các chất hữu cơ quy định hiệu quả sản xuất của 1 loại đất nào đó. Lưu ý : thành phần hữu cơ gồm mùn và không phải mùn (cacbon hydrat, axit amin,...).
3.Tính chất của đất:
-Đất là 1 sản phẩm của môi trường được đặc trưng bởi các yếu tố vật lý và hoá học cũng như các thông số như : độ phân bố hạt theo kích thước, pH, thành phần khí , nước, độ rỗng, khả năng hấp thụ, trao đổi ion,...
-Đất có tính chất hấp phụ cao nhờ các hạt nhỏ đường kính < 10-3mm có diện tích bề mặt lớn và mang 1 lớp ion tích điện quanh hạt. Quan hệ giữa tính hấp phụ và ion ngoài dung dịch đất là qúa trình trao đổi. Khả năng hấp phụ của đất là khả năng giữ nước, chất dinh dưỡng và điều hoà dinh dưỡng cho cây trồng. Thường, đất nào có nhiều mùn nhiều sét thì khả năng hấp phụ cao.
Đất sét – M1 + M2+ ↔ đất sét - M2 + M1+ Đất sét – OH + M+ ↔ đất sét - OH + H+ Đất sét – K + M+ ↔ đất sét - M+ + K+ Đất sét – Na+ + K+ ↔ đất sét - K+ + Na+
Nhờ có quá trình trao đổi mà đất cung cấp các nguyên tố vi lượng : Bo. Clo, Na, Cu, Fe, Zn...cho thực vật.
-Độ chua của đất ảnh hưởng lớn đến hoạt động sống của vi sinh vật, cây trồng và nhiều tính chất khác của đất. Đất chua do nhiều nguyên nhân như do mưa
cuốn trôi các chất kiềm thổ Ca, Mg ,...còn lại các chất gây chua H+, Al3+ do bón nhiều phân hoá học (NH4)2SO4, cây hút NH4+ còn lại SO42-, do mưa axit,....Mặt khác, khi các kim loại trong chất dinh dưỡng được rễ cây hấp thụ thì các ion H+ trao đổi cho các Men+
Đất – Ca2+ + 2CO2 + 2H2O → Đất(H+)2 + Ca2+(rễ cây) + 2HCO3- Đất có tác dụng như hệ đệm.
-Các axit hữu cơ bậc thấp có trong đất được khoáng hoá nhanh bởi các vi sinh vật vì vậy tuổi thọ của chúng trong đất rất ngắn.
Các chất mùn ngược lại có cấu trúc phức tạp, có tính axit và thường có màu tối, thường là các hợp chất thơm với khối lượng phân tử lớn (300 – 100.000) ảnh hưởng đến khả năng hút nước, trao đổi ion của đất cũng như khả năng liên kết các ion kim loại.
Trên cơ sở độ hoà tan chia mùn làm 3 loại:
+Các axit humic có M = 20.000 – 100.000 hoà tan trong môi trường kiềm, khi pH thấp tạo kết tủa.
+Các axit fuvic có d nhỏ, hàm lượng các nhóm chức axit cao, hoà tan trong kiềm, kết tủa khi pH<2.
+Các axit humin gồm các chất cao phân tử còn lại, không tan, có màu đen, xuất hiên do quá trình già hoá của axit humic và axit fuvic .
4.Vai trò của đất đối với con người và tài nguyên đất Việt Nam:
-Đất là tài nguyên vô giá mà trên đó con người, các động vật, các vi sinh vật và thảm thực vật tồn tại, phát triển.
-Tổng vốn đất tự nhiên của Việt Nam : 33 triệu ha ( thứ 58 trên thế giới) nhưng do dân số đông nên bình quân 0,6 ha/người (1 trong 40 nước thấp nhất thế giới) ( hiện nay thên thế giới bình quân 3,36 ha/người).
-Nước ta ở vào vùng khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa nên đất cho phép trồng được nhiều loài cây khác nhau nhưng cũng vì khí hậu này mà đất dễ bị sói mòn,
mùn dễ khoáng hoá, các chất dinh dưỡng dễ bị hoà tan và rửa trôi nên đất bị thoái hoá nhanh, đất xấu nhiều hơn đất tốt.
-Do quá trình đô thị hoá, dân số tăng nhanh và sự phát triển của nền kinh tế thị trường những vùng đất phì nhiêu cũng là nơi có mật độ dân cao và tốc độ xây dựng nhà ở lớn.
II.Chất dinh dưỡng vi lượng, vĩ lượng, chu trình NPK: 1.Những chất dinh dưỡng vi lượng, vĩ lượng:
-Một trong các chức năng quan trọng nhất của đất trong quá trình phát triển của thực vật là cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết dưới dạng vi mô và vĩ mô.
-Chất dd vi lượng là những chất cây cối cần 1 lượng rất nhỏ, nếu thiếu thì cây cối cho năng suất kém nhưng lớn quá lại gây độc cho cây: Bo, Cl, Na, Cu, Fe, Mn, Zn, V, Mo, khoảng 10-3ppm. Trong đó Cl, Mn, Fe, Zn và V có thể cồn tham gia vào trong quá trình quang hợp cây xanh.
-Chất dd vĩ lượng : C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg. Không khí và nước là nguồn cung cấp C, H, O. Nhờ loại vi khuẩn cố định đạm nên 1 số thực vật có thể hấp thụ N2 1 cách trực tiếp từ khí quyển còn các chất khác chủ yếu được đất cung cấp. Trong các nguyên tố thì NPK là thường bị thiếu hụt nhất và phải bổ sung dưới dạng phân bón.