nhiệt điện Phả Lại (cấp hạt, thành phần hóa học...) cho mục đích cải tạo đất
- Tổng quan các nghiên cứu về giải pháp cải tạo đất thoái hóa, đất xám bạc màu; các nghiên cứu về tro bay và ứng dụng tro bay trong cải tạo và xử lý môi trường đất ở ngoài nước và trong nước.
- Khảo sát, lấy mẫu tro bay tại nhà máy nhiệt điện Phả Lại.
- Phân tích thành phần vật chất và tính chất của tro bay cho mục đích cải tạo đất. - Phân tích các kim loại nặng trong tro bay (Pb, Cu, Zn).
2.2.2. Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng việc sử dụng tro bay đến các tính chất đất xám bạc màu Tây Đằng, Ba Vì, Hà Nội
- Nghiên cứu ảnh hưởng việc bón tro bay đến một số tính chất vật lý đất xám bạc màu (dung trọng, tỷ trọng, độ xốp, thành phần cơ giới của đất);
- Đánh giá ảnh hưởng việc bón tro bay đến các tính chất hóa học đất xám bạc màu (pH, CEC, chất hữu cơ và các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng);
- Nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay đến khu hệ sinh vật đất nghiên cứu (vi sinh vật tổng số, vi sinh vật phân giải cellulose, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn...).
-40-
2.2.3. Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng của việc sử dụng tro bay tới sự sinh trƣởng cây trồng và môi trƣờng đất
- Ảnh hưởng của việc bón tro bay đến sinh trưởng và phát triển của cây lạc trên đất xám bạc màu ở Tây Đằng, huyện Ba Vì, Hà Nội.
- Ảnh hưởng của việc bón tro bay đến sinh trưởng và phát triển của cây đậu cô ve (Phaseolus vulgaris) trên xám bạc màu ở Tây Đằng, huyện Ba Vì, Hà Nội.
2.2.4. Nghiên cứu liều lƣợng thích hợp của tro bay, kết hợp tro bay với phân bón NPK để cải tạo đất xám bạc màu Ba Vì, Hà Nội
- Nghiên cứu đề xuất liều lượng tro bay tối thích cho việc cải tạo các tính chất vật lý, hóa học và sinh học của đất xám bạc màu Ba Vì, Hà Nội.
- Nghiên cứu liều lượng tro bay kết hợp với phân bón NPK tối thích để cải thiện các tính chất đất xám bạc màu Ba Vì, Hà Nội.
2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3.1. Phƣơng pháp kế thừa
Thu thập và kế thừa các số liệu đã có, tổng hợp các số liệu phân tích trước đây và so sánh với số liệu điều tra, phân tích năm 2012.
2.3.2. Phƣơng pháp thu thập thông tin, số liệu thứ cấp
- Thu thập, nghiên cứu tất cả các tài liệu có liên quan tới vấn đề nghiên cứu, các quy định, các tiêu chuẩn môi trường cho các mục đích khác nhau.
- Chủ yếu là các tài liệu, số liệu, các công trình nghiên cứu có liên quan đến tro bay và ứng dụng chúng trong xử lý môi trường đất, nước ở trong và ngoài nước; các nghiên cứu về giải pháp cải tạo đất, đặc biệt đối với các loại đất thoái hóa, đất nghèo chất hữu cơ và dinh dưỡng phục vụ cho mục đích đất nông nghiệp.
2.3.3. Phƣơng pháp khảo sát, điều tra thực địa
- Phương pháp điều tra thu thập số liệu và tài liệu có liên quan;
- Khảo sát địa bàn nghiên cứu, tiến hành thu thập và lấy mẫu phân tích; - Điều tra khảo tại nhà máy nhiệt điện Phả Lại và lấy mẫu tro bay ngay dưới giàn lọc bụi tĩnh điện về phân tích thành phần, tính chất và dùng để bố trí thí nghiệm; mẫu đất xám bạc màu được lấy tại xã Tây Đằng, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội ở độ
-41-
sâu 0 – 20 cm và được sử dụng để bố trí thí nghiệm chậu vại.
- Khảo sát đánh giá hiện trạng khai thác và sử dụng quỹ đất nông nghiệp tại Ba Vì, Hà Nội và lấy mẫu đất xám bạc màu điển hình dùng để phân tích các chỉ tiêu lý, hóa và sinh học của chúng, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo. Các loại đất này được sử dụng bố trí các thí nghiệm chậu vại nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay đến các tính chất đất xám bạc màu và tới sự sinh trưởng cây trồng.
-42-
-43-
-Phương pháp lấy mẫu đất: lấy mẫu đất hỗn hợp ở các công thức nghiên cứu theo quy mô chậu vại vùng xám bạc màu trên địa bàn xã Tây Đằng, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội. Mẫu đất được xử lý và phân tích các chỉ tiêu lý hóa, chỉ tiêu dinh dưỡng, chỉ tiêu KLN tại phòng phân tích Đất và Môi trường Viện Quy hoạch và Thiết kế nông nghiệp. Mẫu đất phân tích vi sinh được lấy theo tiêu chuẩn quy định và phân tích tại Viện Thổ Nhưỡng Nông Hóa.
2.3.4. Phƣơng pháp xác định một số tính chất vật lý, hóa học của đất trong phòng thí nghiệm
- Xác định dung trọng bằng ống dung trọng; - Xác định tỷ trọng bằng phương pháp picromet;
- Xác định thành phần cơ giới bằng phương pháp pipet; - Xác định pHKCl bằng máy đo pH meter;
- Xác định CEC bằng phương pháp amoniaxetat;
- Xác định chất hữu cơ trong đất bằng phương pháp Walkey – Black; - Xác định Nitơ tổng số theo phương pháp Kjeldahl;
- Xác định Phốtpho tổng số theo phương pháp so màu xanh molipđen; - Xác định Kali tổng số theo phương pháp quang kế ngọn lửa;
- Xác định Nitơ thuỷ phân theo phương pháp Chiurin – Cononova; - Xác định Phốtphodễ tiêu theo phương pháp Oniani;
- Xác định Kali dễ tiêu theo phương pháp Kiecxanop;
- Xác định Ca2+ và Mg2+ trao đổi theo phương pháp Trilon B;
- Xác định Kim loại nặng tổng số trong đất theo phương pháp quang phổ hấp phụ nguyên tử (AAS).
2.3.5. Phƣơng pháp tiến hành thí nghiệm chậu vại
Đề tài sẽ triển khai thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay đến các tính chất lý học, hóa học, sinh học của đất xám bạc màu Ba Vì, Hà Nội; đến sự sinh trưởng và phát triển của cây lạc và cây đậu cô ve trên quy mô thí nghiệm chậu.
Mẫu đất xám bạc màu ở xã Tây Đằng, huyện Ba Vì và tro bay ở nhà máy Nhiệt điện Phả Lại được lấy về Trung tâm Nghiên cứu Sinh thái và Môi trường
-44-
Rừng - Viện Khoa học Lâm Nghiệp Việt Nam để tiến hành làm thí nghiệm chậu vại với các công thức nghiên cứu như sau:
-CT1: mẫu đất đối chứng.
-CT2: mẫu đất đối chứng được trộn với tương ứng 5, 10, 15, 20, 25% tro bay.
-CT3: mẫu đối chứng được trộn với 5, 10, 15, 20, 25% tro bay + phân NPK.
-CT4: mẫu đối chứng được trộn với tro bay theo tỷ lệ 5, 10, 15, 20, 25% tro bay + phân NPK và trồng lạc.
-CT5: mẫu đối chứng được trộn với tro bay theo tỷ lệ 5, 10, 15, 20, 25% tro bay + phân NPK và trồng đậu cô ve.
-CT6: mẫu đối chứng trồng lạc.
-CT7: mẫu đối chứng trồng đậu cô ve. Cách thức tiến hành thí nghiệm: Chuẩn bị vật dụng thí nghiệm
-Chuẩn bị thùng xốp có kích thước bằng nhau.
-Tro bay. -Phân NPK. -Hạt giống. -Cân điện tử. -Các vật dụng khác. Tiến hành thí nghiệm:
Đất được lấy ở tầng mặt (0 - 20 cm), phơi khô không khí, đem cân và trộn với tro bay với các tỷ lệ 0%, 5%, 10%, 15%, 20% và 25% ở bảng và dùng cho việc bố trí thí nghiệm trồng cây lạc và đậu cô ve trong thùng xốp.
-Mỗi công thức thí nghiệm: 10 kg đất xám bạc màu trong 01 hộp xốp.
-Đối chứng: Đất + 0% tro bay.
-Thí nghiệm đặt tại Trung tâm Nghiên cứu Sinh thái và Môi trường Rừng - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam.
-45- CT1 CT2- 5% CT3- 5% CT4- 5% CT5- 5% CT6 CT2- 10% CT3- 10% CT4- 10% CT5- 10% CT7 CT2- 15% CT3- 15% CT4- 15% CT5- 15% CT2- 20% CT3- 20% CT4- 20% CT5- 20% CT2- 25% CT3- 25% CT4- 25% CT5- 25%
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chậu vại
Quy trình trồng cây:
Sơ đồ mô phòng quy trình trồng cây:
- Công thức bón phân hợp lý cho lạc : 40N + 90P2O5 + 60K2O.
- Bón lót : Supe Lân – 94,3 g/thùng.
: Vôi bột – 3 g/thùng.
: Phân hữu cơ – 50g/thùng.
- Bón thúc lần 1 : Đạm urê (NH2)2CO – 7,5 g/thùng. Chuẩn bị đất: - Làm đất - Trộn tro theo từng tỷ lệ Bón thúc lần 2 (khi cây ra hoa) Gieo hạt: - Bón lót - Quan sát tỷ lệ nảy mầm (5 ngày) Bón thúc lần 1 (cây có 2 - 3 lá thật) Thu hoạch
-46-
: Phân Kali (KCl) – 8,12 g/thùng. - Bón thúc lần 2 : Đạm urê (NH2)2CO – 8,57 g/thùng. : Phân Kali (KCl)– 13,46 g/thùng.
Thu hoạch sau thời gian trồng 15 tuần.
2.3.6. Phƣơng pháp và chỉ tiêu theo dõi cây
Các chỉ tiêu đều được đo ngẫu nhiên 05 cây cho một công thức thí nghiệm sau đó lấy kết quả trung bình. Các chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển được tính trong suốt quá trình từ khi gieo hạt đến khi thu hoạch. Chiều cao của cây (cm): được đo bằng thước mét, sát mặt đất (từ gốc) lên đến đỉnh sinh trưởng; Số lá trên cây (lá): được đếm toàn bộ số lá trên một cây từ gốc tới ngọn; Số hoa trên cây: đếm toàn bộ số hoa nở trên cây theo dõi; Chiều dài, chiều rộng lá (cm): được đo bằng thước palme trên các lá phát triển hoàn toàn từ đó tính diện tích lá (cm2); Số củ/cây: đếm toàn bộ số củ trên cây; Đường kính rễ (cm): được đo bằng thước palme; Sâu bệnh và hình thái thực vật xác định theo quan sát thực tế trên mỗi công thức thí nghiệm.
2.3.7. Phƣơng pháp nghiên cứu tro bay
Phổ tán sắc năng lượng tia X, hay Phổ tán sắc năng lượng là kỹ thuật phân tích thành phần hóa học của vật rắn dựa vào việc ghi lại phổ tia X phát ra từ vật rắn do tương tác với các bức xạ (mà chủ yếu là chùm điện tử có năng lượng cao trong các kính hiển vi điện tử). Trong các tài liệu khoa học, kỹ thuật này thường được viết tắt là EDX hay EDS xuất phát từ tên gọi tiếng Anh là Energy-dispersive X-ray spectroscopy [18].
-47-
Hình 2.3. Nguyên lý của phép phân tích EDS
Nguyên lý của EDS
Hình 2.4. Sơ đồ nguyên ký ghi nhận tín hiệu phổ EDS trong TEM
Kỹ thuật EDS chủ yếu được thực hiện trong các kính hiển vi điện tử ở đó, ảnh vi cấu trúc vật rắn được ghi lại thông qua việc sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao tương tác với vật rắn. Khi chùm điện tử có năng lượng lớn được chiếu vào vật rắn, nó sẽ đâm xuyên sâu vào nguyên tử vật rắn và tương tác với các lớp điện tử bên trong của nguyên tử. Tương tác này dẫn đến việc tạo ra các tia X có bước sóng đặc trưng tỉ lệ với nguyên tử số (Z) của nguyên tử theo định luật Mosley:
Có nghĩa là, tần số tia X phát ra là đặc trưng với nguyên tử của mỗi chất có mặt trong chất rắn. Việc ghi nhận phổ tia X phát ra từ vật rắn sẽ cho thông tin về
-48-
các nguyên tố hóa học có mặt trong mẫu đồng thời cho các thông tin về tỉ phần các nguyên tố này (xem chi tiết về cơ chế tạo tia X).
Hình 2.5. Phổ tán xạ năng lượng tia X mẫu màng mỏng ghi nhận trên kính hiển vi điện tử
Có nhiều thiết bị phân tích EDS nhưng chủ yếu EDS được phát triển trong các kính hiển vi điện tử, ở đó các phép phân tích được thực hiện nhờ các chùm điện tử có năng lượng cao và được thu hẹp nhờ hệ các thấu kính điện từ. Phổ tia X phát ra sẽ có tần số (năng lượng photon tia X) trải trong một vùng rộng và được phân tích nhờ phổ kế tán sắc năng lượng do đó ghi nhận thông tin về các nguyên tố cũng như thành phần. Kỹ thuật EDS được phát triển từ những năm 1960 và thiết bị thương phẩm xuất hiện vào đầu những năm 1970 với việc sử dụng detector dịch chuyển Si, Li hoặc Ge.
Kỹ thuật ghi nhận và độ chính xác của EDS
Tia X phát ra từ vật rắn (do tương tác với chùm điện tử) sẽ có năng lượng biến thiên trong dải rộng, sẽ được đưa đến hệ tán sắc và ghi nhận (năng lượng) nhờ detector dịch chuyển (thường là Si, Ge, Li...) được làm lạnh bằng nitơ lỏng, là một con chip nhỏ tạo ra điện tử thứ cấp do tương tác với tia X, rồi được lái vào một anốt nhỏ. Cường độ tia X tỉ lệ với tỉ phần nguyên tố có mặt trong mẫu. Độ phân
-49-
giải của phép phân tích phụ thuộc vào kích cỡ chùm điện tử và độ nhạy của detector (vùng hoạt động tích cực của detector).
Độ chính xác của EDS ở cấp độ một vài phần trăm (thông thường ghi nhận được sự có mặt của các nguyên tố có tỉ phần cỡ 3-5% trở lên). Tuy nhiên, EDS tỏ ra không hiệu quả với các nguyên tố nhẹ (ví dụ B, C...) và thường xuất hiện hiệu ứng trồng chập các đỉnh tia X của các nguyên tố khác nhau (một nguyên tố thường phát ra nhiều đỉnh đặc trưng Kα, Kβ..., và các đỉnh của các nguyên tố khác nhau có thể chồng chập lên nhau gây khó khăn cho phân tích [18].
Những biến thể của EDS
-Phổ điện tử Auger (Auger Electron Spectroscopy (AES)): thay vì phát ra các tia X đặc trưng, khi các điện tử có năng lượng lớn tương tác với lớp điện tử sâu bên trong sẽ khiến một số điện tử lớp phía ngoài bị bật ra tạo ra phổ AES.
-Phổ huỳnh quang tia X (X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)): tương tác giữa điện tử và chất rắn gây phát ra phổ huỳnh quang của tia X, có thêm các thông tin về năng lượng liên kết.
-Phổ tán sắc bước sóng tia X (Wavelength-Dispersive X-ray Spectroscopy (WDS)): tương tự như phổ EDS nhưng có độ tinh cao hơn, có thêm thông tin về các nguyên tố nhẹ, nhưng lại có khả năng loại nhiễu tốt hơn EDS và chỉ phân tích được một nguyên tố cho một lần ghi phổ.
2.3.8. Phƣơng pháp lấy mẫu để phân tích VSV
Khối lượng mẫu đơn : Căn cứ vào số mẫu đơn sẽ lấy , lượng đất lấy ta ̣i mỗi điểm sẽ thay đổi nhưng có l ượng tương đối bằng nhau ở các điểm , thường từ 100 -150 g.
Vị trí lấy mẫu : Lấy tại phần canh tác ở độ sâu 0 - 20 cm. Kiểm tra thành phần hóa ho ̣c của đất nền : Không lấy đất có lẫn phân ; ruô ̣ng trồng rau : gần gốc, sạch… Vớ i vùng tr ồng rau có nhiều thửa , tránh lấy mẫu tại cá c vi ̣ trí đầu bờ , rìa thửa. Mẫu để phân tích hoá học được vận chuyển và bảo quản trong các bình bằng vật liệu trơ hoá học. Mẫu có thể bảo quản trong tủ la ̣nh nếu cần thiết . Không được làm thay đổi cấu trúc của mẫu đất khi vận chuyển mẫu.
-50-
Mẫu để phân tích được vận chuyển và bảo quản trong tú i vô trùng . Để khảo sát sinh vật học, mẫu được bảo quản trong thù ng la ̣nh ở nhiệt độ khoảng 40C và chuyển đến phòng thí nghiê ̣m không chậm hơn 48h sau khi lấy.
Quy trình lấy mẫu trên một công thức thí nghiệm: Lấy mẫu theo hình phong bì, sau đó các mẫu được bỏ vào túi ni lon vô trùng, đánh số, ghi nhãn.
Vận chuyển mẫu: Mẫu cần được vận chuyển theo cách thức sao cho giảm được tới mức thấp nhất sự thay đổi hàm lượng nước và mẫu cần được giữ trong tối tiếp xúc với không khí dễ dàng. Nói chung mẫu đựng trong một túi polyetylen thắt hơi lỏng là đáp ứng được yêu cầu này. Các điều kiện môi trường khắc nghiệt cần phải tránh, đất nên giữ càng lạnh càng tốt nhưng quan trọng là không được làm cho đất đông cứng bị khô cứng hoặc trở nên sũng nước.
Xử lý mẫu: Đất cần được xử lí càng nhanh càng tốt sau khi lấy mẫu. Thực