NGUYÊN LÝ SUY THOÁI VÀ BẢO VỆ ĐẤT

NỘI DUNG MÔN HỌC Chương 1: Đất và quá trình hình thành đất; Chương 2: Cấu trúc của hê sinh thái đất; Chương 3: Các vấn đề về môi trường đất Chương 4: Sự di chuyển của các chất gây ô nhiễm trong môi trường đất; Chương 5: Đánh gía rủi ro và các biện pháp bảo vệ môi trường đất. CHƯƠNG 1: ĐẤT VÀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT (4t) Khái niệm cơ bản; Quá trình hình thành đất; Vai trò và chức năng của đất; Một số tính chất vật lý và cơ lý của đất.

GV TRẦN THỊ THÖY NHÀN KHOA CNSH & KTMT tranthuynhan@gmail.com

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC & KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG

NGUYÊN LÝ SUY THOÁI

VÀ BẢO VỆ ĐẤT

Tài liệu tham khảo chính

[1] Lê Văn Khoa (chủ biên), Ô nhiễm môi

trường đất và biện pháp xử lý, Nxb Giáo dục 2010;

[2] Lê Huy Bá (chủ biên), Xử lý, phòng, chống ô nhiễm và suy thoái đất, Nxb Đại học Công

nghiệp TP HCM, 2011;

[3] Lê Huy Bá, Sinh thái môi trường đất, Nhà

xuất bản Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2007;

Tài liệu tham khảo:

[1] Nguyễn Xuân Hải, Đất có vấn đề, sử dụng bảo vệ và cải tạo, Nxb Giáo dục,

2013

[2] Lê Văn Khoa (Chủ biên), Đất và môi trường, Nxb Giáo dục, 2000

[3] Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Đất và bảo

vệ môi trường, Nxb Hà Nội, 2005

NỘI DUNG MÔN HỌC

Chương 1: Đất và quá trình hình thành đất;

Chương 2: Cấu trúc của hê sinh thái đất;

Chương 3: Các vấn đề về môi trường đất

Chương 4: Sự di chuyển của các chất gây ô nhiễm trong môi trường đất;

Chương 5: Đánh gía rủi ro và các biện pháp bảo vệ môi trường đất

Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên

 Dự lớp: 75% trở lên tính theo số tiết lên lớp

 Có 1-2 bài kiểm tra trên lớp

Tổ chức nhóm

 Số sinh viên mỗi nhóm: 5-7 sv, mỗi nhóm thực hiện độc lập 1 tiểu luận;

 Định dạng: PowerPoint và Word;

 Thời gian thuyết trình: ~ 10 phút;

 Nội dung trình bày:

 Giới thiệu thành viên nhóm;

 Phân chia nhiệm vụ;

 Trình bày nội dung;

 Trả lời câu hỏi của các nhóm khác, GV

 Thành viên nhóm có mặt lúc nhóm trình bày tiểu luận

 Cử đại diện trưởng, phó phụ trách lớp theo học phần!

7

N Tên đề tài

1 Dung dich đất: vai trò, thành phần và hoạt tính trong MT đất

2 Keo đất, trung tâm hoạt động sống của STMT đất

Quá trình phân giải chất hữu cơ và tạo mùn trong MTST đất

3 Các kịch bản biến đổi khí hậu Các quá trình làm suy thoái MT đất

4 Ô nhiễm MT đất do hoạt động sản xuất nông nghiệp

5 Ô nhiễm MT đất do thuốc BVTV các chất thải nguy hại

6 Các dạng tồn tại và phương thức chuyển hóa của chất gây ô nhiễm

trong MT đất

7 Sự di chuyển, các dạng chuyển hóa hóa học của các chất gây ô nhiễm

trong MT đất

8 Tác động của quá trình sinh học đến hành vi và di chuyển các chất hữu

cơ nguy hại

9 Xử lý đât ô nhiễm vi sinh, ô nhiễm dầu

10 Xử lý đất ô nhiễm KLN và chất thải HC công nghiệp

11 Các biện pháp xử lý đất và bùn ô nhiễm dioxin, ô nhiễm phóng xạ

12 Các biện pháp cải tạo và bảo vệ đất

KHÁI NIỆM CƠ BẢN

 Nhiều định nghĩa khác nhau;

KHÁI NIỆM CƠ BẢN

 Biểu thị dưới dạng công thức toán học:

◦ Ng – hoạt động của con người

◦ Nc – nước trong đất và nước ngầm

Kh – khí hậu

Đa – đá mẹ

t – thời gian

◦ Năng lượng mặt trời

KHÁI NIỆM CƠ BẢN

3. Chuyển dich trong đất

◦ Chất hữu cơ, sét, sét quioxit;

◦ Tuần hòan sinh học các nguyên

4. Chuyển hóa trong đất

◦ Mùn hóa, phong hóa khoáng;

◦ Tạo cấu trúc, kết von, kết tủa;

◦ Chuyển hóa khoáng;

◦ Tạo thành sét

KHÁI NIỆM CƠ BẢN

 Sự tạo thành đất từ đá xảy ra dưới tác dụng của 2 QT:

 Sự phong hóa đá;

 Tạo thành đất

KHÁI NIỆM CƠ BẢN

NAD

NADP

Hợp chất S vô cơ Hợp chất hữu cơ có

vòng thơm Hydrocacbon

Giản đồ quá trình hình thành đất (Lê Huy Bá, 2007)

Đá mẹ Thời gian Quá trình sinh học

Các yếu tố hình thành đất: 5 yếu tố

1. Đá mẹ:

◦ Nguồn cung cấp vật chất vô cơ (khoáng

chất) cho đất, ảnh hưởng đến thành phần

cơ giới, khoáng học và hóa học đất;

◦ Biêu hiện rõ ở giai đoạn đầu của QT

hình thành đất, về sau biến đổi do các

QT hóa sinh học xảy ra trong đất;

◦ Giữa đất và đá luôn diễn ra sự trao đổi

năng lượng, khí, hơi nước và dung dịch đất

QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT

Các yếu tố hình thành đất: 5 yếu tố

2 Khí hậu:

◦ Trực tiếp: cung cấp nước, nhiệt độ

Nước mưa quyết định độ ẩm, mức độ rửa trôi, pH của dd đất, tham gia tích cực vào QT phong hóa hóa học

◦ Gián tiếp: thể hiện qua thế giới sinh

vật, thông qua quy luật phân bố theo

vĩ độ, độ cao và khu vực

QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT

Các yếu tố hình thành đất: 5 yếu tố

2 Khí hậu:

Nước mưa;

Các chất trong khí quyển (O2,N2,CO2);

Hơi nước, năng lượng mặt trời;

SV sống trên đất

Thảm thực vật là tấm gương phản chiếu cho các điều kiện khí hậu

QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT

Các yếu tố hình thành đất: 5 yếu tố

4. Địa hình:

5. Yếu tố thời gian:

6. Hoạt động sản xuất của con người

 Tác động tích cực

 Tác động tiêu cực

QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT

Phẫu diện đất

B) Lớp mùn: Chứa các chất hữu cơ đã phân hủy tương đối

kỹ, trộn lẫn với một lượng nhỏ

khoáng chất

C) Lớp tích tụ: hỗn hợp của các chất hữu cơ đã phân hủy

và khoáng chất

D) Lớp đất cái hay lớp khoáng chất

E) Lớp đá mẹ

A) Lớp hữu cơ: Là lớp chứa các chất hữu cơ ở dạng tương đối chưa bị phân hủy

SỰ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ

TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT

Phẫu diện đất

◦ Quá trình feralite: rửa trôi Al, Fe từ tầng đất mặt, tích tụ ở tầng B, pH: 4-6

◦ Quá trình macgalite: diễn ra trên các sản phẩm của đá siêu bazơ, pH trung tính hoặc kiềm;

◦ QT macgalit-feralit (Đông Nam Bộ, Tây Nguyên);

◦ QT sialite: bồi tụ phù sa

MỘT SỐ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH STMT

ĐẤT Ở VÙNG NHIỆT ĐỚI

 Vai trò trực tiếp: là nơi sinh sống của

các loài SV cạn, là địa bàn cho mọi

hoạt động sống, cung cấp lương thực, thực phẩm;

 Vai trò gián tiếp: thông qua cơ chế

điều hòa của đất, nước, rừng và khí

quyển tạo ra môi trường sống cho con người và mọi SV trên Trái đất

VAI TRÕ, CHỨC NĂNG CỦA ĐẤT

PHÂN HỦY CHẤT

THẢI NƠI CƢ TRÖ CỦA SINH

VẬT ĐẤT

1. Trọng lượng riêng của

◦ TLR đẩy nổi (TL của một đơn vị thể tích đất nằm dưới mặt nước tự do, ở trạng thái này đất chịu tác dụng của lực đẩy nổi Acsimet): Tính chất vật lý của đất

◦ TLR khô: trọng lượng của hạt đất trên một đơn vị thể tích đất

Tính chất vật lý của đất

◦ TLR hạt: trọng lượng của hạt đất trên một đơn vị thể tích hạt (không có lỗ rỗng):

Bảng: Trọng lượng riêng của các loại đất

Tính chất vật lý của đất

Trong cùng một loại đất: h>  > k> dn

2. Độ rỗng và hệ số rỗng của đất:

a) Độ rỗng (n): Là tỷ số giữa thể tích lỗ

rỗng với tổng thể tích toàn bộ mẫu đất (bao gồm thể tích rỗng và thể tích hạt) Công thức tính:

Tính chất vật lý của đất

n= V r /V

3. Độ ẩm và độ bão hòa nước của

2. Độ ẩm và độ bão hòa nước của đất

b) Độ bão hòa nước của đất (G):

Là tỷ số giữa thể tích nước trong đất và thể tích lỗ rỗng của đất

Tính chất vật lý của đất

G=V n /V r

 Phân loại trạng thái đất theo G:

 Bài tập 1:

Hãy xác định trọng lượng riêng , trọng

lượng khô k , độ rỗng n, hệ số rỗng e, độ bão hòa nước G khi biết các số liệu sau

đây qua thí nghiệm mẫu đất bằng dao

vòng có thể tích V=59 cm 3 , trọng lượng mẫu đất Q= 116,45g Khi sấy khô

Q h =102,11g , biết trọng lượng riêng của hạt là h =2,8 g/cm 3

Tính chất vật lý của đất

Bài giải:

 Các giá trị được xác định như sau:

1) Trọng lượng riêng của mẫu đất:

4) Hệ số rỗng:

e=n/(1-n)=0,383/(1-0,383)=0,619 5) Độ ẩm:

W=(-k )/ k=(1,97-1,73)/1,73=13,9%

6) Độ bão hòa nước:

G=k.W/n n =1,73.0,139/0,383.1=0,63

 W=( - k)/ k

 n = e/(1+e) hoặc e = n/(1-n)

Tính chất vật lý của đất

 Bài tập 2:

Hãy xác định trọng lượng riêng tự nhiên

 của đất ở độ ẩm W=25% Biết rằng đất ở độ ẩm W=6% thì có trọng lượng

riêng tự nhiên là =1,7 t/m 3

Tính chất vật lý của đất

 Bài tập 3:

Hãy xác định hệ số rỗng e và độ rỗng n

của một loại đất, biết trọng lượng của

1 m 3 đất đó sau khi sấy khô là 1,6

tấn, đất có trọng lượng riêng hạt

h =2,65 t/m 3

Tính chất vật lý của đất

 Bài tập 4:

 Một m3 cát khô nặng 1,6 tấn, Hãy

xác định trọng lượng của nó khi độ

ẩm W=15% và độ bão hòa nước

Biết trọng lượng riêng hạt h=2,65 t/m3

Tính chất vật lý của đất

CHƯƠNG 2: CÁC THÀNH PHẦN CẤU TRÖC CƠ BẢN CỦA HST ĐẤT (6t)

Đất là môi trường xốp

 Đất hình thành do tác động của nhiều yếu tố;

 Đất bao gồm: thể rắn, lỏng, khí, các

Sv và tàn dư của Sv;

 Tổ hợp các thành phần khoáng, hữu

cơ và thể lỏng  độ xốp của đất

Đất là môi trường xốp

Phân loại chức năng của lỗ hổng đất:

 Lỗ hổng truyền động: chuyển động

KK và tiêu nước thừa (>50 µm);

 Lỗ hổng tích giữ: giữ nước chống lại

hiện tương trọng lực và giải phóng tới hệ

rễ (0,5-50 µm)

 Lỗ hổng tàn dư: Lưu giữ và khuyếch

tán các ion trong dung dịch (<0,5 µm)

 Khoảng không liên kêt: các lực hỗ trợ

chính giữa các hạt đất (<0,005 µm)

Bao gồm các chất vô cơ, hữu cơ, phức hữu cơ-vô

2. Thành phần hữu cơ

 Sinh ra từ QT chuyển hóa hóa học và

VSV học các tàn tích hữu cơ

 Ảnh hưởng đến tính chất đất: độ phì

nhiêu, hấp phụ, giữ nhiệt

 Nguồn cung cấp chất dinh dưỡng và

năng lượng cho HST đất

 Sản phẩm chuyển hoác các chất HC

trong đất – mùn

Thành phần thể rắn của đất

Thành phần chính của hữu cơ đất

2. Thành phần hữu cơ

a) Chất mùn không điển hình

b) Chất mùn điển hình: axit humic, axit

fulvic, hợp chất humin và ulmin

c) Các thành phần chính của chất hữu

cơ trong đất

d) Cấu tạo và tính chất của axit mùn

Thành phần thể rắn của đất

Chất mùn không điển hình

 Nguồn gốc: động, thực vật;

 Có vai trò phong hóa đá, cung cấp

dd cho cây, một số có hoạt tính sinh học;

 Là nguồn bổ sung cho QT tạo mùn

 Chất humic nâu được phân biệt dựa

trên tính hòa tan tạo thành các axit

humic, ulmic, axit fulvic… (do các VSV)

Thành phần của axit humic

Sơ đồ cấu tạo phân tử axit humic



O

O

C HO

H O H

CH2

H3CO

C HOOC

H

CH

N

H2C O

C6H11O5

C H

H O HO

C H

H O

Quá trình hình thành mùn

Quá trình xảy ra theo ba bước:

 Bước 1: từ protit, gluxit, lignin, tanin (trong xác hữu cơ, hoặc là sản phẩm tổng hợp của vi sinh vật) phân giải thành các sản phẩm trung gian

 Bước 2: tác động giữa các hợp chất trung gian để tạo thành những liên kết hợp chất, đó là những hợp chất phức tạp

 Bước 3: trùng hợp các liên kết trên tạo thành các phân tử mùn

Thành phần thể lỏng

của đất

 Theo Vernadsky dung dịch đất

được coi như máu của động vật hoặc chất dich trong tế bào cây

 http://elib.tic.edu.vn:9005/View/default.aspx?loc=0&id=60607773990006334735675184058121716151

Thành phần thể lỏng của đất

 Tác dụng của dung dịch đất:

Hòa tan các chất hữu cơ, chất khoáng

và chất khí cung cấp thêm chất dinh

dưỡng cho cây trồng;

Nồng độ dung dịch đất ảnh hưởng tới

sự hấp phụ chất dinh dưỡng của cây

trồng

Thành phần thể lỏng của đất

Vai trò của dung dịch đất

Nguồn gốc, thành phần và nhân

tố ảnh hưởng đến dd đất

 Các chất hòa tan trong dd đất luôn

Các nhân tố ảnh hưởng đến DD

đất:

◦ Lượng nước mưa trong đất

◦ Sự hoạt động của sinh vật

◦ Phản ứng của dung dịch đất

◦ Nhiệt độ

◦ Thành phần đá mẹ, nước ngầm,

 Tính đệm của dung dịch đất

◦ Khái niệm: Phản ứng của DD đất

dường như không thay đổi dưới tác dụng của những DD bên ngoài, gọi là tính đệm của DD đất

◦ Tính đệm của đất liên quan đến QT

trao đổi ion và khả năng chống lại

hoặc axit hóa hoặc kiềm hóa DD

 Tính đệm của dung dịch đất

◦ Các nguyên nhân gây tính đệm:

Tác dụng trao đổi cation trong đất;

 Tác dụng của axit yếu và muối của chúng;

 Tác dụng của Al3+ linh động;

Dung dịch chất chứa một số chất có khả năng trung hòa

(LHB, tr 76)

 Tính oxy hóa khử của DD đất:

◦ Khái niệm: Trong đất luôn tồn tại

chất oxy hóa và chất khử, nên quá trình oxy hóa- khử xảy ra phổ biến

Ox + ne = Kh

- Ox: là chất oxy hóa, nhận electron

-Kh: chất khử liên hợp với chất oxy hóa

-ne: số electron mà Ox nhận để thành Kh

 Tính oxy hóa khử của DD đất

Các yếu tố ảnh hưởng:

• Trong dung dịch đất có chứa nhiều

hệ thống oxy hóa – khử (Redox) với nồng độ khác nhau

◦ Nồng độ chất oxy hóa và khử của

một hệ thống nào cao nhất sẽ quyết

định điện thế oxy hóa – khử (Eh)

của môi trường

Tính oxy hóa khử của dd đất

 Các yếu tố ảnh hưởng:

◦ Nồng độ oxy trong KK đất, oxy hoà

tan trong DD đất và sự bài tiết của

VSV

◦ Độ ẩm thay đổi làm thay đổi Eh của

đất

◦ Các biện pháp canh tác, hay tác động

vào đất khác nhau cũng làm thay đổi

Eh như: cày sâu, bón phân hữu cơ,

tưới… hay các chất khác đưa vào đất

◦ Đinh nghĩa: Là những phân tử có

◦ Cấu tạo: Mixel keo là đơn vị phức hệ

hấp phụ của keo có 3 phần:

 Nhân keo

 Lớp xác định thế hiệu- lớp xác định

điện tích của phần tử keo

 Lớp ion bù – lớp ion bên ngoài trung

hòa điện tích Bao gồm lớp ion cố định và lớp ion linh động – ion khuyếch tán

3 Keo đất

◦ Cấu tạo

Sơ đồ cấu tạo mixel keo (theo N.I Gorbunov)

3 Keo đất

◦ Phân loại: theo thành phần hóa học

 Keo khoáng: keo khoáng sét và

keo hydroxyt

 Keo hữu cơ: keo axit mùn

 Keo hữu cơ khoáng là phức mùn

liên kết với các chất khoáng

3 Keo đất

◦ Phân loại: dựa vào tính mang điện

 Keo âm,

 Keo dương,

 Keo lưỡng tính

3 Keo đất

Thành phần sinh học

của đất của đất

Giới thiệu chung

Cấu trúc sinh khối trong MT đất

1. Vi sinh vật (Microbiology in soil

 Giới thiệu chung

 Cấu trúc sinh khối trong MT đất

Cấu trúc sinh khối trong MT đất

Các dạng

MT đất

TV bậc cao

Tảo VSV đất Sinh

khối

% sinh khối tấn/ha Đài nguyên 99,1 0,20 0,70 28,25 Rừng Taiga 98,8 0,14 0,06 338,6 Rừng lá rộng 99,5 0,30 0,20 505,9 Thảo nguyên 93,0 3,90 3,10 25,50 Hoang mạc 81,0 9,50 9,50 5,300

(Nguồn: V.A Covda)

Vi nấm, (*10 5 )

Nhóm VK nitrat hóa, (*10 5 )

0-22 32,0 6,0 23,2 47,8 24,3 408

22-37 22,0 4,9 37,7 10,2 29,2 408

37-55 36,4 5,0 16,2 2,40 2,04 408

>55 28,0 5,2 4,31 0,75 5,50 408

Mật độ VSV phụ thuộc vào sự phân bố chất

HC, độ sâu tầng đất, độ ẩm và độ chua hay độ kiềm của đất

(Nguồn: Nguyễn Quang Lữ, 1981)

Thành phần sinh học của đất

2 Tình trạng chung và các hoạt tính của VSV

trong đất

a) Sự phân bố của VSV

b) Vai trò của VSV trong sự chuyển hóa vật chất

◦ VSV trong QT chuyển hóa nitơ

 Các chất chứa ni tơ trong đất

 VSV amoni hóa protein

 Vai trò của QT nitrat hóa

 Phân biêt QT amoni hóa nitrat và

phản nitrat hóa

 QT cố định nitơ sinh học

Phân biệt 2 quá trình amon hóa nitrat và phản nitrat hóa

◦ VSV phân hủy xenlulozo

◦ VSV tham gia vào QT chuyển hóa

lưu huỳnh và phospho

◦ (Đọc TLTK)

Thành phần sinh học của đất

Sinh khối của các nhóm cơ thể tham gia phân huỷ các chất hữu cơ trong đất

VSV phân hủy xenlulozơ

 Nhiều nhóm VSV đất phân hủy

xenlulozo nhờ các hệ enzym xenlulozo ngoại bào Xenlulozơ tự nhiên

Xenlulozơ vô định hình

Glucozơ Xenlobiozơ

Enzym C1

Enzym CX

ß-glucosidaza

Hoạt tính sinh học của

VSV đất

Tác động của thành phần sinh học đất đến sinh trưởng của cây trồng

Sinh vật Chức năng Tác động đến ST cây trồng

Tác động thuận đến St cây trồng, biến các chất dinh dưỡng thành dạng dễ hấp thu

VSV Chuyển đổi các chất không

2. Động vật đất (LHB,2007)

(Animal in soil environment)

◦ Giới thiệu chung

◦ Vai trò của động vật đất

◦ Các loài động vật đất

◦ Bảng: Khu hệ động vật đất

Thành phần sinh học của đất

1. Tính chất và vai trò của không khí

trong đất

2. Thành phần pha khí của MT đất

Thành phần thể khí của đất

CHƯƠNG 3: CÁC VẤN ĐỀ VỀ MÔI

TRƯỜNG ĐẤT (6t)

1 Biến đổi khí hậu – Mối đe dọa đối với tài

nguyên đất;

2 Các quá trình làm suy thoái MT đất;

3 Ô nhiễm MT đất và các tác nhân gây ô