Nghiên cứu sử dụng tro bay nhà máy nhiệt điện Phả Lại để cải tạo đất xám bạc màu ở xã Tây Đằng, huyện Ba Vì, Thành phố Hà Nội

Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến các tính chất lý học, hóa học và sinh học của đất xám bạc màu tại Tây Đằng, Ba Vì, Hà Nội .... Khả năng tiết kiệm phân bón

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS TS LÊ VĂN THIỆN

Hà Nội - 2012

MỤC LỤC

Mở đầu 1

Chương 1 Tổng quan các vấn đề nghiên cứu 13

1.1 Tổng quan đất xám bạc màu và các biện pháp cải tạo đất thoái hóa, đất xám bạc màu 13

1.1.1 Khái niệm về đất xám bạc màu 13

1.1.2 Sự phân bố và phân loại 13

1.1.3 Điều kiện hình thành 16

1.1.4 Tính chất của đất xám bạc màu 16

1.1.5 Một số biện pháp cải tạo 19

1.2 Tổng quan các nghiên cứu về tro bay của nhà máy nhiệt điện đốt than và ứng dụng trong nông nghiệp, xử lý môi trường 21

1.2.1 Khái niệm chung 21

1.2.2 Phân loại 21

1.2.3 Tính chất lý – hóa học của tro bay 22

1.2.4 Ứng dụng của tro bay 24

1.2.5 Tình hình nghiên cứu và sử dụng tro bay trên thế giới và Việt Nam 24

1.2.6 Ứng dụng của tro bay trong cải tạo đất và làm tăng năng xuất cây trồng 27 1.3 Tổng quan về địa bàn nghiên cứu 36

1.3.1 Vị trí địa lý, tự nhiên 36

1.3.2 Điều kiện kinh tế - xã hội huyện Ba Vì 37

Chương 2 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu 39

2.1 Đối tượng nghiên cứu 39

2.2 Nội dung nghiên cứu 39

2.2.1 Nghiên cứu thành phần vật chất và tính chất tro bay của nhà máy nhiệt điện Phả Lại (cấp hạt, thành phần hóa học ) cho mục đích cải tạo đất 39

2.2.2 Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng việc sử dụng tro bay đến các tính chất đất xám bạc màu Tây Đằng, Ba Vì, Hà Nội 39 2.2.3 Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay tới sự sinh

trưởng cây trồng và môi trường đất 40

2.2.4 Nghiên cứu liều lượng thích hợp của tro bay, kết hợp tro bay với phân bón NPK để cải tạo đất xám bạc màu Ba Vì, Hà Nội 40

2.3 Phương pháp nghiên cứu 40

2.3.1 Phương pháp kế thừa 40

2.3.2 Phương pháp thu thập thông tin, số liệu thứ cấp 40

2.3.3 Phương pháp khảo sát, điều tra thực địa 40

2.3.4 Phương pháp xác định một số tính chất vật lý, hóa học của đất trong phòng thí nghiệm 43

2.3.5 Phương pháp tiến hành thí nghiệm chậu vại 43

2.3.8 Phương pháp lấy mẫu để phân tích VSV 49

2.3.7 Phương pháp phân tích VSV trong phòng thí nghiệm 51

2.3.8 Phương pháp xử lý số liệu 51

Chương 3 Kết quả nghiên cứu và thảo luận 52

3.1 Nghiên cứu thành phần vật chất và tính chất tro bay của nhà máy nhiệt điện Phả Lại phục vụ mục đích cải tạo đất 52

3.1.1 Thành phần vật chất và tính chất của tro bay 52

3.1.2 Phân tích các KLN trong tro bay 57

3.2 Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến các tính chất lý học, hóa học và sinh học của đất xám bạc màu tại Tây Đằng, Ba Vì, Hà Nội 58

3.2.1 Ảnh hưởng của việc bón tro bay đến một số tính chất lý học của đất 58

3.2.2 Ảnh hưởng của việc bón tro đến tính chất hóa học của đất 67

3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay đến khu hệ vi sinh vật đất 90

3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến tốc độ sinh trưởng của cây trồng 110

3.3.1 Ảnh hưởng của tro bay đến sinh trường và phát triển của cây lạc 110

3.3.2 Ảnh hưởng đến tình hình sâu bệnh của cây trồng 115

3.3.3 Tỷ lệ bón tro tối ưu để cải tạo đất 116

Kết luận 117

Tài liệu tham khảo 120

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Một số chất dinh dưỡng của đất xám bạc màu 17

Bảng 1.2 Thành phần hóa học của các loại tro bay 21

Bảng 1.3 Một số tính chất vật lý điển hình của tro bay 22

Bảng 1.4 Thành phần hóa học của tro bay ứng với các nguồn khác nhau 23

Bảng 1.5 Hiện trạng sử dụng tro bay tại các nước trên thế giới 25

Bảng 1.6 Lượng tro tạo ra của các nhà máy nhiệt điện phía bắc 26

Bảng 1.7 Tro bay giúp tăng khả năng hấp thu chất dinh dưỡng của cây trồng 29

Bảng 1.8 Khả năng tiết kiệm phân bón hóa học và tăng hiệu quả sử dụng các chất dinh dưỡng của tro bay trên đất trồng lạc và lúa 32

Bảng 3.1 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu lý hoá của tro bay 52

Bảng 3.2 Thành phần các nguyên tố trong tro 56

Bảng 3.3 Hàm lượng một số KLN trong tro bay tại nhà máy nhiệt điện Phả Lại 57

Bảng 3.4 Kết quả phân tích dung trọng, tỷ trọng, độ xốp 58

Bảng 3.5 Bảng số liệu phân tích thành phần cơ giới của các công thức mẫu sau 4, 12, 20 tuần bón tro 61

Bảng 3.6 Kết quả phân tích hàm lượng các chất dinh dưỡng 67

Bảng 3.7 Kết quả phân tích hàm lượng chất dinh dưỡng 71

Bảng 3.8 Kết quả phân tích hàm lượng chất dinh dưỡng 72

Bảng 3.9 Kết quả phân tích hàm lượng Ca2+, Mg2+ và CEC trong đất của các công thức theo thời gian nghiên cứu 75

Bảng 3.10 Ảnh hưởng của tro bay đến hàm lượng kim loại nặng 79

Bảng 3.11 Kết quả phân tích VSV trên các mẫu đất đối chứng và các công thức sau 20 tuần nghiên cứu 91

Bảng 3.12 Bảng theo dõi sinh trưởng và phát triển của cây trồng sau 2 tuần nghiên cứu 110

Bảng 3.13 Bảng theo dõi sinh trưởng và phát triển của cây trồng sau 5 tuần nghiên cứu 110

Bảng 3.14 Bảng theo dõi sinh trưởng và phát triển của cây trồng sau 12 tuần nghiên cứu 111

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Mía ở mẫu đối chứng và mẫu trồng với tro bay 29

Hình 1.2 Khoai tây ở mẫu đối chứng (trái), và sau khi trồng với tro bay (phải) 31

Hình 1.3 Bản đồ hành chính huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội 37

Hình 2.1 Bản đồ đất huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội 42

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm chậu vại 45

Hình 2.3 Nguyên lý của phép phân tích EDS 47

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên ký ghi nhận tín hiệu phổ EDS trong TEM 47

Hình 2.5 Phổ tán xạ năng lượng tia X mẫu màng mỏng ghi nhận 48

Hình 3.1 Phổ chụp X-ray của tro bay 53

Hình 3.2 Kết quả chụp SEM tại vị trí thứ nhất 54

Hình 3.3.Kết quả chụp SEM tại vị trí thứ hai 54

Hình 3.4 Kết quả đo EDS tại vị trí thứ nhất 55

Hình 3.5 Kết quả đo EDS tại vị trí thứ hai 55

Hình 3.6 Kết quả đo EDS tại vị trí thứ ba 56

Hình 3.7 Sự thay đổi thành phần cơ giới giữa công thức đối chứng và CT2 – 5% sau 20 tuần nghiên cứu 63

Hình 3.8 Sự thay đổi giữa công thức đối chứng và CT2 -10% 63

Hình 3.9 Sự thay đổi thành phần cơ giới 64

Hình 3.10 Sự thay đổi thành phần cơ giới 64

Hình 3.11 Sự thay đổi thành phần cơ giới 65

Hình 3.12 Sự thay đổi thành phần cơ giới 65

Hình 3.13 Sự thay đổi thành phần cơ giới 66

Hình 3.14 Sự thay đổi thành phần cơ giới giữa CT7 và CT5 – 10% 66

Hình 3.15 Biểu đồ thể hiện % hàm lượng chất hữu cơ trong các mẫu thí nghiệm sau 4 tuần nghiên cứu 68

Hình 3.16 Biểu đồ thể hiện % hàm lượng chất hữu cơ trong các mẫu thí nghiệm sau 12 tuần nghiên cứu 69 Hình 3.17 Biểu đồ thể hiện % hàm lượng chất hữu cơ trong các mẫu thí nghiệm sau

20 tuần nghiên cứu 69 Hình 3.18 Biểu đồ thể hiện hàm lượng CHC trong mỗi công thức sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu 74 Hình 3.19 So sánh hàm lượng Ca2+

, Mg 2+ và dung tích hấp phụ của đất sau 4, 12

và 20 tuần nghiên cứu của CT2 77 Hình 3.20 So sánh hàm lượng Ca2+

, Mg2+ và dung tích hấp phụ của đất sau 4, 12 và

20 tuần nghiên cứu của CT3 77 Hình 3.21 So sánh hàm lượng Ca2+

, Mg2+ và dung tích hấp phụ của đất sau 4, 12 và

20 tuần nghiên cứu của CT4 78 Hình 3.22 So sánh hàm lượng Ca2+

, Mg2+ và dung tích hấp phụ của đất sau 4, 12 và

20 tuần nghiên cứu của CT5 78 Hình 3.23 So sánh hàm lượng Ca2+

, Mg2+ và dung tích hấp phụ của đất sau 4, 12 và

20 tuần nghiên cứu của mẫu đất đối chứng không và có trồng cây 79 Hình 3.24 Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Cuts trong đất nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT2 81 Hình 3.25 Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Cuts trong đất nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT3 82 Hình 3.26 Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Cuts trong đất nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT4 82 Hình 3.27 Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Cuts trong đất nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT5 83 Hình 3.28 Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Cuts trong đất nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của của công thức đối chứng có và không trồng cây 83 Hình 3.29 Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Znts trong đất nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT2 84 Hình 3.30 Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Znts trong đất nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT3 85 Hình 3.31 Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Znts trong đất

nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT4 86 Hình 3.32 Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Znts trong đất nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT5 86 Hình 3.33 Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Znts trong đất nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của công thức đối chứng có và không trồng cây 86 Hình 3.34 Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Pbts trong đất nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT2 87 Hình 3.35 Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Pbts trong đất nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT3 88 Hình 3.36 Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Pbts trong đất nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT4 88 Hình 3.37 Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Pbts trong đất nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT5 89 Hình 3.38 Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Pbts trong đất nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của công thức đối chứng có và không trồng cây 89 Hình 3.39 Biểu đồ so sánh số lượng VSV tổng số và phân giải cellulose giữa CT2 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu 93 Hình 3.40 Biểu đồ so sánh số lượng VSV tổng số và phân giải cellulose giữa CT3 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu 94 Hình 3.41 Biểu đồ so sánh số lượng VSV tổng số và phân giải cellulose giữa CT4 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu 94 Hình 3.42 Biểu đồ so sánh số lượng VSV tổng số và phân giải cellulose giữa CT5 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu 95 Hình 3.43 Biểu đồ so sánh số lượng VSV tổng số và phân giải cellulose giữa mẫu đối chứng trồng cây và không trồng cây sau 20 tuần nghiên cứu 95 Hình 3.44 Biểu đồ so sánh số lượng Vi khuẩn tổng số và phân giải cellulose giữa CT2 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu 97

Hình 3.45 Biểu đồ so sánh số lượng Vi khuẩn tổng số và phân giải cellulose giữa CT3 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu 98 Hình 3.46 Biểu đồ so sánh số lượng Vi khuẩn tổng số và phân giải cellulose giữa CT4 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu 98 Hình 3.47 Biểu đồ so sánh số lượng Vi khuẩn tổng số và phân giải cellulose giữa CT5 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu 99 Hình 3.48 Biểu đồ so sánh số lượng Vi khuẩn tổng số và phân giải cellulose giữa mẫu đối chứng trồng cây và không trồng cây sau 20 tuần nghiên cứu 99 Hình 3.49 Biểu đồ so sánh số lượng Nấm mốc tổng số và phân giải cellulose giữa CT2 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu 101 Hình 3.50 Biểu đồ so sánh số lượng Nấm mốc tổng số và phân giải cellulose giữa CT3 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu 101 Hình 3.51 Biểu đồ so sánh số lượng Nấm mốc tổng số và phân giải cellulose giữa CT4 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu 102 Hình 3.52 Biểu đồ so sánh số lượng Nấm mốc tổng số và phân giải cellulose giữa CT4 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu 102 Hình 3.53 Biểu đồ so sánh số lượng Nấm mốc công thức đối chứng trước và sau trồng cây sau 20 tuần nghiên cứu 103 Hình 3.54 Biểu đồ so sánh số lượng nấm men tổng số và phân giải cellulose của CT2 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu 104 Hình 3.55 Biểu đồ so sánh số lượng nấm men tổng số và phân giải cellulose của CT3 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu 104 Hình 3.56 Biểu đồ so sánh số lượng nấm men tổng số và phân giải cellulose của CT4 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu 105 Hình 3.57 Biểu đồ so sánh số lượng nấm men tổng số và phân giải cellulose của CT5 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu 105 Hình 3.58 Biểu đồ so sánh số lượng nấm men tổng số và phân giải cellulose của công thức đối chứng trước và sau trồng cây sau 20 tuần nghiên cứu 106 Hình 3.59 Biểu đồ so sánh số lượng xạ khuẩn tổng số và phân giải cellulose của

CT2 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu 107 Hình 3.60 Biểu đồ so sánh số lượng xạ khuẩn tổng số và phân giải cellulose của CT3 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu 107 Hình 3.61 Biểu đồ so sánh số lượng xạ khuẩn tổng số và phân giải cellulose của CT4 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu 108 Hình 3.62 Biểu đồ so sánh số lượng xạ khuẩn tổng số và phân giải cellulose của CT5 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu 108 Hình 3.63 Biểu đồ so sánh số lượng xạ khuẩn tổng số và phân giải cellulose của mẫu đối chứng trước và sau khi trồng cây sau 20 tuần nghiên cứu 109 Hình 3.64 So sánh chiều cao cây lạc của các công thức trong quá trình thí nghiệm (CT4 và CT6) 112 Hình 3.65 So sánh chiều cao cây đậu cô ve của các công thức trong quá trình thí nghiệm (CT7 và CT5) 112

CPU : Đơn vị khuẩn lạc

DSGĐ&TE : Dân số gia đình & trẻ em

DSKHHGĐ : Dân số kế hoạch hóa gia đình

EDS : Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy

(Phổ tán sắc năng lượng X) FAO : Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc KLN : Kim loại nặng

MỞ ĐẦU

An ninh lương thực luôn được coi là một yếu tố nền tảng để đảm bảo sự ổn định và phát triển của xã hội Trong cuộc sống, để có thể tồn tại và phát triển con người không thể nào sống thiếu lương thực Việc đảm bảo an ninh lương thực đã được các quốc gia quan tâm từ rất lâu Để đáp ứng nhu cầu an ninh lương thực, con người phải áp dụng nhiều biện pháp khoa học kỹ thuật để khai thác triệt để sức lao động của đất Việc sử dụng giống mới, phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) cùng với việc thâm canh cao, luân canh gối vụ diễn ra liên tục, đất không

có thời gian nghỉ đã khiến đất bị thoái hóa, mất chất dinh dưỡng, diện tích đất bạc màu ngày mở rộng Chính vì vậy, việc cải tạo đất bạc màu là vấn đề cấp bách cần được giải quyết nhằm nhanh chóng ổn định và nâng cao độ phì nhiêu của đất, giúp tăng năng suất cây trồng, đảm bảo an ninh lương thực

Bên cạnh đó, xã hội phát triển mạnh mẽ, nhu cầu về điện của người dân tăng

đã gây áp lực lên ngành Điện nước ta, đặc biệt là ngành nhiệt điện Theo quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 – 2020, định hướng đến năm 2030, tổng công suất đạt khoảng 36.000MW (năm 2020) và sẽ tiêu thụ khoảng 67,3 triệu tấn than, khi đó lượng tro xỉ thải ra môi trường khoảng 20 – 25 triệu tấn Lượng tro xỉ

sẽ tăng lên 45 triệu tấn vào năm 2030 khi công suất nhiệt điện đốt than đạt 71.000MW [10] Cùng với sự phát triển đó, vấn đề tro xỉ trong đó tro bay chiếm 70% đã và đang là bài toán được đặt ra với nhiều cấp, ngành, nhà quản lý, hoạch định chính sách và các nhà khoa học tìm biện pháp quản lý cũng như tái sử dụng tro bay hiệu quả

Chính vì vậy, với mong muốn cải tạo đất bạc màu, tăng năng suất cây trồng, góp phần đảm bảo an ninh lương thực, cùng với tái sử dụng tro bay từ các nhà máy nhiệt điện, góp phần bảo vệ môi trường, học viên Nguyễn Thị Bích Ngọc đã thực

hiện đề tài “Nghiên cứu sử dụng tro bay nhà máy nhiệt điện Phả Lại để cải tạo đất xám bạc màu ở xã Tây Đằng, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội” Đề tài này

nhằm mục đích đánh giá ảnh hưởng của tro bay đến tính chất vật lý, hóa học, sinh học của đất xám bạc màu ở xã Tây Đằng, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 TỔNG QUAN ĐẤT XÁM BẠC MÀU VÀ CÁC BIỆN PHÁP CẢI TẠO ĐẤT THOÁI HÓA, ĐẤT XÁM BẠC MÀU

1.1.1 Khái niệm về đất xám bạc màu

Đất xám bạc màu hay còn gọi là Haplic Acrisols, có phản ứng chua đến rất chua, độ pH dao động từ 3,0-4,5, nghèo cation kiềm trao đổi (Ca2+

, Mg2+ < 2mgdl/100g đất), độ no bazơ thấp (<50%), hàm lượng mùn tầng mặt từ nghèo đến rất nghèo (0,5-1,5%) Mức độ phân giải CHC mạnh, các chất dinh dưỡng tổng số và

dễ tiêu đều nghèo [5]

1.1.2 Sự phân bố và phân loại

Đất xám bạc màu là loại đất hình thành ở vùng ráp ranh giữa đồng bằng và trung du miền núi, đặc biệt là ở địa hình thoải và cũng do canh tác lạc hậu Đây là loại đất xấu, độ chua cao, nghèo mùn và chất dinh dưỡng Tầng đất mỏng, thành phần cơ giới nhẹ, rất ít vi sinh vật và hoạt động yếu

Đất bạc màu thường phân bố ở những nơi có địa hình cao thuận lợi cho quá trình rửa trôi Ở Việt Nam, đất bạc màu có diện tích khoảng 1,8 triệu ha, trong đó phân bố chủ yếu ở Đông Nam Bộ, Tây Nguyên và Trung du Bắc Bộ Đất bạc màu

được phân thành các đơn vị sau [4]:

- Đất xám bạc màu trên phù sa cổ: tập trung chủ yếu ở miền Đông Nam Bộ như Tây Ninh và một số tỉnh miền Bắc như Hà Nội, Vĩnh Phúc, Bắc Giang, Bắc Ninh, Thái Nguyên…với diện tích khoảng 1,4 triệu ha Trên đất này người ta trồng cao su, cây ăn quả, mía, chuối, ngô, sắn, đậu cô ve

- Đất xám bạc màu glây trên phù sa cổ: hầu hết đất bạc màu ở miền Bắc và đất trồng lúa ở Trảng Bàng, Củ Chi, Tây Ninh, Đồng Nai…thuộc loại này với diện tích khoảng 0,4 triệu ha

- Đất xám bạc màu trên sản phẩm phong hóa của đá macma axit và đá cát chỉ có

ở Tây Nguyên và lẻ tẻ dọc ven biển miền Trung với diện tích khoảng 0,3 triệu ha

Trong bảng phân loại đất 1996, nhóm đất xám có 5 đơn vị [1]:

- Ðất xám bạc màu điển hình (Xb) - Haplic Acrisols (ACh)

- Ðất xám có tầng loang lổ (Xl) - Plinthic Acrisols (ACp)

- Ðất xám glây (Xg) - Gleyic Acrisols (ACg)

- Ðất xám Feralit (Xf) - Ferralic Acrisols (ACf)

- Ðất xám mùn trênnúi (Xh) - Humic Acrisols (ACu)

Ở huyện Ba Vì nhóm đất xám chủ yếu là đất xám Feralit (Xf) – Ferralic Acrisols (Acf) [5] Đất xám Feralit gặp ở độ cao từ 25 m đến 900 m, tuy nhiên những giới hạn về độ cao là tương đối

Ðất xám Feralit được hình thành là kết quả của một số quá trình hình thành

và biến đổi diễn ra trong đất như: Quá trình tích luỹ chất hữu cơ và mùn; quá trình rửa trôi; quá trình tích luỹ tương đối Fe, Al

Sự tích luỹ hữu cơ và mùn ở tầng A (lớp đất mặt) làm cho đất có màu nâu, nâu xám, xám, xám vàng Quá trình rửa trôi dẫn tới sự tích luỹ sét ở tầng B và đất bị hoá chua do mất các chất kiềm và kiềm thổ Quá trình tích luỹ tương đối Fe, Al diễn

ra điển hình nên tầng B có màu vàng, vàng đỏ, đỏ vàng Kết quả định lượng tầng B cho thấy tầng B đạt các tiêu chuẩn của B.Argic theo phương pháp phân loại định lượng của FAO - UNESCO

Quá trình tích luỹ Fe, Al là một quá trình điển hình diễn ra trong đất vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Khi nghiên cứu quá trình tích luỹ Fe, Al ở vùng nhiệt đới, các nhà khoa học đất đã chia thành 2 quá trình: quá trình tích luỹ tương đối và quá trình tích luỹ tuyệt đối

+ Quá trình tích luỹ tuyệt đối Fe, Al: đây là quá trình hình thành kết von và

đá ong trong đất Ngoài sắt nhôm có sẵn trong đất còn có sắt, nhôm di chuyển từ nơi khác đến tích luỹ lại theo 2 đường chính là nước nguồn và nước ngầm Trong nước nguồn (chảy từ dưới sâu trong lòng Trái Ðất nên thường nóng) và nước ngầm có chứa nhiều Fe2+, khi lớp đất mặt bị khô hạn, nước ngầm di chuyển từ dưới lên phía trên Fe2+ sẽ bị oxy hoá thành Fe3+ tích luỹ trong đất ở dạng Fe2O3 hoặc Fe2O3.nH2O

Ở mức độ nhẹ tạo thành những đốm loang lổ đỏ vàng hoặc các ổ kết von đỏ vàng mềm, trong phân loại theo FAO-UNESCO được gọi là đất có đặc tính plinthic Ở mức độ điển hình, Fe2O3 và Fe2O3.nH2O tạo thành kết von sắt và đá ong, trong phân

loại theo FAO - UNESCO gọi là đất có đặc tính Ferric Dựa vào hình dạng và nguyên nhân tạo kết von mà chia ra: Kết von tròn, kết von hình ống, kết von củ gừng, kết von gạc nai và kết von giả Kết von tròn có nhân ở giữa và oxit sắt tạo thành những vòng cầu đồng tâm xung quanh nhân thường do kết tủa từ dung dịch thật Kết von sắt có màu nâu đen, đen, nếu kết von đen mềm là kết von MnO2 Kết von hình ống thường rỗng ở giữa Kết von giả là các mảnh đá hay các khoáng vật được oxit sắt bao bọc xung quanh

Ðá ong có 3 loại: đá tổ ong, đá hạt đậu và đá phiến Thành phần chính của đá ong là oxit và hidroxit sắt Ðá tổ ong rất rắn chắc thường gặp ở vùng đồi thấp tiếp giáp với đồng bằng thuộc các tỉnh Vĩnh Phúc, Bắc Giang, Thái Nguyên, Hà Nội

Sự xuất hiện kết von và đá ong là dấu hiệu của sự thoái hoá đất

+ Quá trình tích luỹ đất tương đối Fe, Al (còn gọi là quá trình Feralit): Sắt và nhôm được tích luỹ trong đất do sự rửa trôi các chất khác Các chất có trong đất đều

bị rửa trôi, nhưng các hợp chất sắt và nhôm (dạng oxit và hidroxit) khó bị rửa trôi hơn nên theo thời gian tỷ lệ tương đối của chúng chiếm thành phần chủ yếu trong đất Quá trình Feralit diễn ra phức tạp, trước tiên các khoáng vật và đá bị phong hoá tạo các khoáng thứ sinh là các loại keo sét, tiếp đó một phần keo sét bị phá huỷ tạo thành các hợp chất đơn giản hơn như các oxit Fe, Al, Si và các loại muối Các chất kiềm, kiềm thổ bị rửa trôi dễ nhất, một phần SiO2 cũng bị rửa trôi nhưng các hợp chất của Fe, Al bị rửa trôi ít nên dần dần chiếm tỷ lệ chính trong đất Các nhà khoa học đất dựa vào tỷ lệ SiO2/Al2O3, SiO2/Fe2O3 và SiO2/R2O3 để đánh giá quá trình Feralit, tỷ lệ càng nhỏ (theo V.M Fritland quá trình Feralit có SiO2/R2O3  2) thì quá trình Feralit diễn ra càng mạnh

Quá trình Feralit diễn ra rất điển hình ở vùng đồi núi Ba Vì để hình thành nên đất Feralit có màu vàng, vàng đỏ hay đỏ vàng [5] Cùng với quá trình Feralit, một phần sét bị rửa trôi từ tầng A xuống tích luỹ ở tầng B Những kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy hầu hết đất đỏ vàng Việt Nam có tầng B.Argic nên nằm trong nhóm đất chính Acrisols (theo giáo sư Vũ Cao Thái và cộng sự, khoảng 90 % diện tích đất Feralit ở Ba Vì nằm trong nhóm Acrisols)

Ðất xám Feralit hình thành trên nhiều loại đá mẹ khác nhau nên có tính chất biến động rất mạnh và phụ thuộc khá chặt chẽ vào đá mẹ Hiện nay tại Ba Vì đất xám đang bị bạc màu nhiều do tính chất địa hình thoải và quá trình canh tác làm rửa trôi chất hữu cơ, lớp đất thịt

1.1.3 Điều kiện hình thành

- Địa hình: Đất xám bạc màu thường được hình thành ở những vùng giáp ranh giữa đồng bằng và trung du miền núi như ở Ba Vì, ở những nơi có địa hình dốc thoải

có độ cao so với mặt nước biển từ 5 – 10 m nên quá trình xói mòn, rửa trôi mạnh

- Đá mẹ: Chủ yếu là đá macma axit, đá cát, mẫu chất phù sa cổ khó phong hoá và tỷ trọng nhẹ

- Khí hậu: Điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa cùng với lượng mưa lớn (trung bình 1.600 mm/năm có vùng tới 3.000 mm/năm) mưa tập trung (từ tháng 5 -

10 tập trung 85% lượng mưa cả năm) vì vậy lượng dinh dưỡng trong đất càng dễ bị rửa trôi nhiều

- Do canh tác không phù hợp: thiếu biện pháp bảo vệ, chưa có ý thức bồi dưỡng đầu tư phân bón làm đất ngày càng bị nghèo, kiệt Không có ý thức bảo vệ và đầu tư thâm canh

- Hàm lượng Ca++ và Mg++ trao đổi thấp (< 2mgdl/100g đất), độ no bazơ và dung tích hấp thu thấp

- Hàm lượng mùn nghèo đến rất nghèo (0,5 - 1,5%), mức độ khoáng hoá diễn ra mạnh

- Các chất dinh dưỡng tổng số và dễ tiêu đều nghèo

Bảng 1.1 Một số chất dinh dưỡng của đất xám bạc màu

Chất dinh dƣỡng Tổng số (%) Dễ tiêu (mg/100g đất)

c) Khu hệ vi sinh vật của đất nghiên cứu

Thực tế cho thấy vi sinh vật trên đất xám bạc màu ít và yếu Do chất dinh dưỡng N, P2O5, K2O dễ tiêu cần cho sự phát triển của vi sinh vật nghèo nàn dẫn đến

hệ vi sinh vật trên đất xám bạc màu không phong phú, đa dạng về chủng loài

Theo tài liệu của Krassilnikov N.A (1941) thì trong mỗi gam đất có khoảng

100 triệu vi khuẩn, 100 triệu xạ khuẩn, gần 1 triệu nấm, 1 vạn đến 10 vạn tế bào tảo và động vật nguyên sinh [11]… Số lượng CHC trong đất rất lớn, chủ yếu là chất mùn, nguồn thức ăn Carbon và đạm của nhiều VSV Trong đó VSV đa dạng cả về loài và nhóm Số lượng và chủng loại VSV trong đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trường khác nhau như: Thành phần và số lượng các chất dinh dưỡng có sẵn, độ

ẩm thoáng khí, nhiệt độ, pH, tập quán canh tác của từng vùng như sự bón phân, làm đất, tưới tiêu…

Hầu hết VSV có trong đất là dị dưỡng, thường tạo nội bào tử như các loài

của Bacillus, Clostridium ngoài ra còn có Arthrobacter, Pseudomonas, Rhizobium

thường hiện diện trong đất

Nấm

Nấm gồm nấm mốc và nấm men, có hàng trăm loài nấm mốc khác nhau sống

trong đất Hầu hết sống trên lớp bề mặt nơi có nhiều oxy Loài thường gặp nhất:

Penicillium, Mucor, Rhizopus, Aspergillus, Trichoderma…điều kiện vật lý và hóa

học, chất dinh dưỡng của đất sẽ ảnh hưởng đến sự phát triển của loài Người ta đã xác định có khoảng vài nghìn đến vài trăm nghìn tế bào trong 1g đất [12]

Vai trò của nấm chưa xác định hết nhưng nấm quan trọng trong sự phân hủy các CHC của mô thực vật như: Tinh bột, cellulose, lignin, pectin…ảnh hưởng đến

sự hình thành mùn và bền vững của đất Sự tích lũy sinh khối của nấm mốc giúp ổn định cấu trúc đất, làm tăng khả năng giữ nước

Nấm hoạt động mạnh ở pH axit, chức năng biến đổi của nấm rất cao Độ màu

mỡ của đất phụ thuộc nhiều vào nấm mốc vì chúng tiến hành phân hủy sau sự phân hủy của vi khuẩn và xạ khuẩn Như vậy, nấm có vai trò quyết định chất dinh dưỡng cho đất

Nấm men có nhiều trong đất trồng nho, táo, nơi nuôi ong… Chúng có nhiều trên lá, thân, cành cây, sẽ theo cây vào đất khi cây chết

Xạ khuẩn

Xạ khuẩn hiện diện nhiều trong đất sau vi khuẩn, quan trọng trong sự phân

hủy CHC và phóng thích chất dinh dưỡng bao gồm các loại: Nocardia, Streptomyces, Micromonospora Trong 1g đất khô và ẩm hiện diện hàng triệu tế bào

xạ khuẩn [15] Xạ khuẩn tạo nên mùi của đất có thể phân hủy CHC vững nhất như: Kitin, Cellulose Như vậy, xạ khuẩn có vai trò quan trọng đối với sự phì nhiêu của đất Xạ khuẩn cũng có khả năng tạo ra kháng sinh hiện diện và hoạt động một vùng xung quanh xạ khuẩn

Vi sinh vật phân giải cellulose

Cellulose là thành phần chủ yếu trong tế bào thực vật, chiếm tới 50% tổng số hydratcacbon trên trái đất Trong vách tế bào thực vật, cellulose tồn tại trong mối liên kết chặt chẽ với các polisaccarit khác; Hemixenlulose, Pectin và Lignin tạo thành liên kết bền vững

Cellulose bị VSV phân hủy thành các thành phần có phân tử lượng nhỏ hơn Chính những thành phần nhỏ này kết hợp với những thành phần khác có trong đất tạo ra mùn Khi mùn được tạo thành, VSV lại tiếp tục phân hủy mùn bằng quá trình amon hóa, sự chuyển hóa này giúp đất tích lũy NH3

Chất mùn + O2 + VSV  CO2 + H2O + NH3Thực tế, CHC trong đất có thể bị phân giải bằng đường tiêu hóa của động vật sống trong đất và bằng các loại phản ứng sinh hóa của VSV Ở các động vật trong đất, hệ tiêu hóa của chúng chỉ tiêu hóa được glucose, tinh bột, protein Rất ít loài VSV tiêu hóa được hemicellulose và cellulose Trong điều kiện tự thoáng khí Cellulose có thể bị phân giải dưới tác dụng của nhiều VSV hiếu khí Ngoài ra, còn có một số vi khuẩn kỵ khí có khả năng tham gia tích cực vào quá trình phân

giải Cellulose Các loài vi sinh vật như: Cytophaga, Cellulomonas, giống Bacillus, giống Clostridium, Aspergillus, Penicillium [15]…

Đối với các chất đa phân tử như protein, các polysaccharid, sự phân giải bắt đầu bằng sự thủy phân do các phân hóa tố như protease, cellulase để thủy phân các protein thành acid amin và cellulose thành glucose Sau đó các chất đơn giản này được hấp thu trực tiếp qua vách của VSV Trong quá trình phân giải CHC trong đất vai trò của động vật kém hơn VSV vì động vật có tốc độ tiêu hóa chậm và khả năng tiêu hóa có giới hạn trong một số ít các CHC Tuy nhiên động vật giữ vai trò

hỗ trợ hữu hiệu cho VSV trong quá trình phân giải qua các tác dụng nghiền nhỏ, trộn lẫn CHC vào trong đất cũng như CHC sau khi đi qua túi tiêu hóa sẽ có những tính chất thuận lợi hơn đối với tác dụng của VSV Do đó, VSV phân giải cellulose đóng một vai trò quan trọng trong việc làm giàu chất dinh dưỡng cho đất, vì vậy ta

có thể nghiên cứu các loài VSV phân giải cellulose trong đất, thể hiện mức độ giàu

có của môi trường đất khu vực nghiên cứu

1.1.5 Một số biện pháp cải tạo

Ở Việt Nam, để cải tạo một cách toàn diện đất xám bạc màu cần áp dụng những biện pháp tổng hợp khác nhau như: cày sâu, bón phân hữu cơ, phân khoáng, bón vôi, luân canh cây họ đậu, trồng cây phân xanh, áp dụng biện pháp thủy lợi

thích hợp, bón phù sa sông và đất đỏ cho đất xám bạc màu [4]

- Thuỷ lợi là biện pháp kỹ thuật quan trọng hàng đầu trong việc cải tạo lại đất bạc màu Việc tưới tiêu nước chủ động, khoa học bằng một hệ thống kênh mương hoàn chỉnh nhằm cải thiện độ phì đất bạc màu, tăng độ ẩm, cải thiện được các đặc tính lý hoá của đất, làm cho đất tơi xốp hơn, khả năng kết dính tốt hơn, giữ nước tốt hơn, giúp hệ vi sinh vật trong đất hoạt động tốt hơn tạo điều kiện cho cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt hơn

- Biện pháp hữu cơ bao gồm chuyển đổi cơ cấu cây trồng hợp lý và tăng cường bón lót bằng các nguồn phân hữu cơ như phân chuồng, phân xanh, phân bắc

để cải tạo và tăng độ phì cho đất Tuy nhiên khi sử dụng, phân hữu cơ phải được ủ hoai mục để không gây ô nhiễm môi trường và không gây hại cho cây trồng Ngoài ra

có thể sử dụng các loại chất thải nông nghiệp như rơm, rạ, mùn trấu, rác sinh hoạt, than bùn để sản xuất phân hữu cơ vi sinh dùng làm chất cải tạo đất rất tốt

- Đa dạng hoá cây trồng nhằm đạt hiệu quả thu nhập cao trên cùng một đơn vị diện tích canh tác đồng thời góp phần cải tạo đất bằng cách trả lại độ màu mỡ lâu dài cho đất bạc màu Một số công thức trồng trọt có thể áp dụng trên đất bạc màu như:

+ Công thức 2 vụ: gồm 1 vụ lúa và 1 vụ rau màu như ngô khoai, lạc, đậu cô

ve xen với rau

+ Công thức 3 vụ: gồm 1 vụ lúa, 1 vụ rau màu hè thu và 1 vụ rau đông xuân Trên những vùng đất bạc màu bà con nên trồng xen hoặc luân canh cây trồng chính với các loại cây họ đậu như lạc, đậu tương, đậu xanh, đậu trạch vì chúng có khả năng cố định đạm, giúp cải tạo độ phì nhiêu của đất rất tốt

- Che phủ đất cũng là một biện pháp rất thích hợp đối với những vùng đất bạc màu giúp hạn chế bốc hơi nước, giữ ẩm cho đất, chống gió rét, hạn chế cỏ dại và giữ ấm cho cây trồng, giúp phân phối đều nước không gây úng thối cho cây trồng, giúp hệ vi sinh vật trong đất hoạt động tốt sẽ làm cho đất tơi xốp, thoáng khí hơn, giúp cho hệ rễ cây trồng phát triển tốt

- Biện pháp làm đất: Đặc điểm của đất bạc màu thường là khô, cứng do đó hạn chế xới xáo để tránh mất nước do bốc hơi, nhất là vào thời kỳ khô hạn Chỉ nên

kết hợp xới xáo khi làm cỏ, bón phân, tưới nước Nếu trồng lúa trên đất bạc màu thì không nên xếp ải dễ làm đất mất thêm nước, hệ vi sinh vật còn sót lại trong đất sẽ bị chết, đất càng trở nên chai cứng hơn; trồng màu thì lên luống cao kết hợp tưới nước theo rãnh là biện pháp tối ưu nhất

1.2 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ TRO BAY CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN VÀ ỨNG DỤNG TRONG NÔNG NGHIỆP, XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG

1.2.1 Khái niệm chung

Tro bay (tên tiếng Anh là fly ash), là một loại bụi từ quá trình đốt than của các ngành sản xuất nhiệt điện thải ra môi trường Nó là phần mịn nhất của tro xỉ than và được thu hồi tại bộ phận khí thải bằng các phương pháp kết lắng, tuyển nổi, lọc tĩnh điện và lọc thu tay áo ở các nhà máy nhiệt điện [3] Gọi là tro bay vì người

ta dùng các luồng khí để phân loại tro, khi thổi một luồng khí nhất định thì hạt to sẽ rơi xuống trước và hạt nhỏ sẽ bay xa hơn

1.2.2 Phân loại

Tro bay được phân ra hai loại với các đặc điểm khác nhau:

- Loại C có hàm lượng CaO ≥ 5% và thường bằng 15- 35% Đó là sản phẩm

đốt than linhit hoặc than chứa bitum, chứa ít than chưa cháy, thường < 2%

Bảng 1.2 Thành phần hóa học của các loại tro bay

Nguồn: Lê Trường Giang , 2011

- Loại F có hàm lượng CaO< 5%, thu được từ việc đốt than antraxit hoặc than chứa bitum, có hàm lượng than chưa cháy nhiều hơn, khoảng 2 - 10% Tro bay

của nhà máy nhiệt điện Phả Lại thuộc loại F [10] Tro bay có chứa một hàm lượng cao các kim loại nặng độc hại như Cu, Zn, Cd, Pb, Ni cùng hàm lượng nitơ, phốt pho thấp và pH từ 4,5 đến 12,0 tùy thuộc vào than mẹ

Tro bay được xử lý bằng phương pháp khô hoặc ướt Trong xử lý khô, tro bay được chất thành đống trong các bãi chôn lấp và bể chứa tro bay Trong phương pháp xử lý ướt, tro bay được pha loãng với nước tạo thành dòng chảy vào các đầm phá nhân tạo và được gọi là ao tro Cả hai phương pháp này cuối cùng đều dẫn đến thoái hóa đất, đe dọa sức khỏe con người và ô nhiễm môi trường [3]

1.2.3 Tính chất lý – hóa học của tro bay

a) Tính chất vật lý

Các tính chất vật lý của tro khác nhau phụ thuộc vào bản chất của than mẹ, điều kiện quá trình đốt, cơ chế đốt, loại thiết bị kiểm soát khí thải và các phương pháp lưu trữ, xử lý

Tro bay có dạng hình cầu, đường kính trung bình từ 9-15μm, tỷ diện bề mặt

từ 3.000 – 6.000 cm2/g, khối lượng riêng khoảng 2,1 g/cm3, màu sắc thay đổi từ xám đến đen

Bảng 1.3 Một số tính chất vật lý điển hình của tro bay

b) Tính chất hóa học

Các yếu tố ảnh hưởng đến các tính chất vật lý cũng là nguyên nhân gây nên

sự khác biệt lớn về mặt hóa học của tro bay, các loại than khác nhau khi đốt sẽ thu được tro bay với các thành phần hóa học khác nhau (Bảng 1.4)

Bảng 1.4 Thành phần hóa học của tro bay ứng với các nguồn khác nhau

Thành phần hóa học (%) Than bitum Than á bitum Than non

Nguồn: Lê Trường Giang , 2011

Tro bay là một loại pozzolan nhân tạo có các silic oxit, nhôm oxit, canxi oxit, magiê oxit và lưu huỳnh oxit Ngoài ra, có thể chứa một lượng than chưa cháy, yêu cầu không vượt quá 6% trọng lượng tro bay Do đó trong điều kiện môi trường nước, Al, Si, vôi sẽ phản ứng với nhau tạo ra sản phẩm bê tông pozzoland Nhờ đặc tính này mà hiện nay tro bay đang được ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực sản xuất

xi măng và vật liệu xây dựng

Trong một nghiên cứu tro bay lấy từ nhiều nhà máy điện khác nhau tại Mỹ, Theis và Wirth nhận thấy rằng ngoài các thành phần chính là Al, Fe, Si và một hàm lượng nhỏ hơn Ca, K, Na, Ti và S trong tro còn chứa rất nhiều các nguyên tố vi lượng thiết yếu như Fe, Mn, Zn, Cu, Co, B và Mo Tuy nhiên, trong một số loại tro lại giàu các kim loại như Cd và Ni (Theo Lee, 2006) Theo Kumar và cộng sự (2000), trung bình 95 – 99% tro bay bao gồm các oxit của Si, Al, Fe, Ca; khoảng 0,5 – 3,5% gồm Na, P, K, S và phần còn lại tro gồm các nguyên tố vi lượng khác Trong thực tế tro bay chứa tất cả các nguyên tố có mặt trong đất, ngoại trừ cacbon hữu cơ và nitơ Vì vậy nó có thể được sử dụng như một chất phụ gia ứng dụng trong

nông nghiệp [25]

Tro bay được coi là giàu nguyên tố vi lượng, các chất hoá ho ̣c như th ủy ngân, coban và crom Nhiều nguyên tố vi lượng bao gồm cả As, B, Ca, Mo, S và Se trong tro bay được tập trung trong các hạt tro nhỏ hơn (Adriano, 1980) Nhôm trong tro bay chủ yếu bị ràng buộc trong các cấu trúc aluminosilicate không hòa tan, điều này giúp hạn chế đáng kể độc tính sinh học của nó (Theo Page, 1979)

Tùy thuộc vào hàm lượng lưu huỳnh của than đá mẹ, giá trị pH của tro bay thay đổi từ 4,5 đến 12,0 Nồng độ của các nguyên tố khác nhau trong tro bay giảm khi kích thước hạt tăng (Adriano, 1978)

Các khoáng chất như thạch anh, mullite, hematit, magnetit, calcite và borax cũng được tìm thấy trong tro bay Tuy nhiên, quá trình oxy hóa của C và N trong quá trình đốt cháy đã làm giảm đáng kể hàm lượng của chúng tro (Hodgson và Holliday, 1966) [21, 22]

1.2.4 Ứng dụng của tro bay

Tro bay được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực:

- Ngành công nghiệp sản xuất xi măng

- Làm phụ gia trong sản xuất bê tông đầm lăn

- Làm nguyên liệu trong xây dựng dân dụng, xây dựng công nghiệp như: Công trình giao thông, công trình cầu cảng, công trình thủy lợi, xây trát, chống thấm

- Làm nguyên liệu trong sản xuất vật liệu xây dựng như: Gạch bê tông bọt, bê tông khí chưng áp…

- Làm phân bón trong nông nghiệp [17]

1.2.5 Tình hình nghiên cứu và sử dụng tro bay trên thế giới và Việt Nam

a) Trên thế giới

Việc sử dụng tro bay có lịch sử từ hàng trăm năm trước công nguyên Ngay

từ thời xa xưa người La Mã đã biết sử dụng tro núi lửa và đá vôi để xây dựng các công trình với các chất phụ gia như: sữa, máu và mỡ động vật Nhiều công trình xây dựng đó vẫn còn tồn tại qua hàng nghìn năm đến ngày hôm nay Ví dụ như công

trình Roman Gate xây dựng 236 năm trước công nguyên [16]

Ở nhiều nước trên thế giới, tro xỉ than từ các nhà máy nhiệt điện được sử dụng rất hiệu quả trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong xây dựng Việc sử dụng rác thải công nghiệp như tro xỉ than trong xây dựng cầu đường luôn luôn được khuyến khích và đôi khi là một điều kiện bắt buộc Tại Pháp, 85% tro xỉ than được tái sử dụng, tại Nhật Bản con số này là 80% và tại Hàn Quốc là 85%, còn tại Việt Nam con số này thực sự rất khiêm tốn [19]

Bảng 1.5 Hiện trạng sử dụng tro bay tại các nước trên thế giới

Quốc gia Lƣợng tro sản xuất

(triệu tấn/năm) Lƣợng tro sử dụng (%)

Trung Quốc trong năm 2002 là 150 triệu tấn, trong đó khoảng 100 triệu tấn đã được

sử dụng Dự đoán số lượng tro bay tạo ra trong năm 2020 tương ứng sẽ là 570-610 triệu tấn [26]

Tại nhiều thành phố lớn ở Trung Quốc, tỷ lệ sử dụng tro đã đạt 100% (Theo Ian và Lindon, 2004) Tại thành phố Nam Kinh (tỉnh Giang Tô) tỷ lệ tro bay tái sử dụng là 100% trong 5 năm qua Trong thành phố Thượng Hải từ năm 1997 tro bay sản xuất đều được tái sử dụng 100%, chủ yếu là trong lĩnh vực xây dựng đường bộ

và các vật liệu tấm ốp tường

b) Tại Việt Nam

Ở nước ta, chỉ tính riêng các nhà máy nhiệt điện miền Bắc mỗi năm đã thải

ra khoảng 700.000 tấn tro xỉ, trong đó nhà máy nhiệt điện Phả Lại thải ra khối lượng lớn nhất khoảng 500.000 – 550.000 tấn/năm (bảng 1.6) Thực tế, chúng ta chưa tận dụng hết nguồn phế thải công nghiệp này, đồng thời, gây lãng phí và ô nhiễm môi trường Theo phân loại trong tiêu chuẩn ASTM C616-99, tro bay của nước ta thuộc loại F, hàm lượng mất khi nung quá lớn Hàm lượng mất khi nung của tro bay nếu không qua tuyển từ dây chuyền 1 của Nhà máy nhiệt điện Phả Lại

từ 25-30%, của dây chuyền 2 từ 12-17%, trong khi đó ở các nước trên thế giới thông thường giới hạn cho phép là 6% Theo dự báo đến năm 2020, sẽ có thêm 28 nhà máy nhiệt điện đốt than đi vào hoạt động Lúc đó, lượng tro, xỉ thải ra hàng năm vào khoảng 60 triệu tấn Hàng loạt lò cao ở các khu gang thép sử dụng nhiên liệu là than sẽ thải ra một lượng tro bay khá lớn (Nguồn tin: Tạp chí Nông nghiệp

& Phát triển Nông thôn, kỳ 2, tháng 4/2006)

Bảng 1.6 Lượng tro tạo ra của các nhà máy nhiệt điện phía bắc

Lượng tro bay ở nước ta được ứng dụng chủ yếu cho công nghiệp sản xuất xi măng và vật liệu xây dựng Người góp công lớn nhất trong việc đưa chất thải tưởng chừng bỏ đi này thành nguồn nguyên liệu quý để sản xuất bê tông là ông Nguyễn Hồng Quyền, Viện Khoa học vật liệu - Viện Khoa học Việt Nam Ông là người đầu tiên đã đưa công nghệ hợp tác cùng Công ty Cổ phần Công nghiệp và Dịch vụ Cao Cường xây dựng và đưa vào hoạt động Nhà máy Chế biến Tro bay Nhiệt điện đem lại hiệu quả cao cả về kinh tế, xã hội và môi trường [3]

Ngoài ra tro bay còn được sử dụng để chuyển hóa thành zeolit, phương pháp này vừa giúp tận dụng được nguồn tro sẵn có vừa mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn nhiều so với tổng hợp từ các hóa chất thông thường [1]

Đỗ Quang Huy, Đàm Quốc Khanh, Nguyễn Đức Huệ thuộc Trường Đại học Khoa học Tự nhiên và Nghiêm Xuân Trường - Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga (2007) cũng chỉ ra rằng tro bay tại nhà máy nhiệt điên Phả Lại nếu được xử lý với dung dịch NaOH 3,5M có thể sử dụng làm chất hấp phụ trong phân tích môi trường [7]

Trong nông nghiệp, việc nghiên cứu tro bay ở nước ta vẫn còn rất hạn chế và chưa được quan tâm, người dân thường lấy tro than về đóng gạch xây nhà, hoặc bán cho những nhà máy sản xuất xi măng gây nên sự lãng phí rất lớn Tro than có độ mịn cao, khả năng hấp phụ trao đổi rất tốt, tỷ diện lớn do đó có thể ứng dụng trong nông nghiệp như một loại phân bón để cải thiện một số tính chất đất như dung tích hấp thu, khả năng giữ nước vừa đáp ứng nhu cầu sử dụng phân bón, vừa góp phần bảo vệ môi trường

1.2.6 Ứng dụng của tro bay trong cải tạo đất và làm tăng năng xuất cây trồng

Tiềm năng tái sử dụng tro bay của các nhà máy nhiệt điện cho các mục đích khác nhau đã được nhiều nhà khoa học và các viện nghiên cứu trên thế giới đặc biệt quan tâm Theo Xavier Querol và cộng sự năm 2001 thì tro bay của các nhà máy nhiệt điện đốt than có trữ lượng rất lớn: ước tính lượng than được đốt trên toàn cầu là 550.106 tấn/năm, do vậy lượng tro bay thải ra môi trường là rất lớn Ngoài ra, trong tro bay còn chứa nhiều khoáng chất như canxit, quartz, kaolinit, clorit, plagioclase,

thạch cao, pyrit, montmorillonit, K-K-fenspat, dolomit và các nguyên tố cần thiết cho thực vật như Ca, Mg, K, B, Mo, Mn (Stanislav V và cs 2004) [23]

Nghiên cứu của Xavier Querol và nhóm nghiên cứu về khả năng hấp phụ cố định kim loại nặng của zeolit tổng hợp từ tro bay cho thấy, với liều lượng sử dụng là 2,5 tấn/ha thì có thể cố định được 95-99% Cd, Co, Cu, Ni và Zn trong đất [18]

Một nghiên cứu khác ở Ấn Độ về sử dụng tro bay làm phân bón cho thấy, với liều lượng bón tro bay là 20-40% thể tích đất đã làm tăng năng suất của cây lúa lên đáng kể Đó là nhờ trong tro bay có chứa một số chất dinh dưỡng như sunfat, P,

K và Ca và đặc biệt là Si Tro bay còn làm tăng độ xốp của đất và làm tăng khả năng giữ nước lên 39-55% Các đặc điểm này đều có lợi cho cây trồng sinh trưởng, phát triển và tạo năng suất cao [18]

K.Arivazhagan và cộng sự (2011) trong nghiên cứu tác động của tro bay đối với nông nghiệp đã tiến hành thí nghiệm trên 100 cánh đồng ở xung quanh các nhà máy nhiệt điện Simhadri, Dari, Talcher, Vindhyachal, trong đó 50 lô đất được bón tro và 50 lô đất còn lại không dùng tro bay Kết quả thí nghiệm chỉ ra rằng việc bón thêm 5 triệu tấn tro/ha giúp tăng sản lượng của lúa từ 4.920-5.625 kg/ha đối với đất thường và 2.800-3.400 kg/ha đối với đất kiềm, lúa mì là 2.400-3.840 kg/ha, ngô: 1.750-3.150 kg/ha, kê: 2.800-3.400 kg/ha, đậu đỏ: 1.270-2.010 kg/ha, cây mù tạc: 2.000-2.750 kg/ha, chuối: 20-30%, mía: 29.500-41.000 ka/ha, cà tím: 10-20%, cà chua: 15-20%, khoai tây: 9.250-12.250 kg/ha Ngoài yếu tố năng suất, việc bón tro bay cho đất còn tăng chất lượng nhiều loại nông sản điển hình là mía Sau khi bón tro khối lượng cây mía tăng từ 2,3-3,1 kg, lượng nước trong cây tăng từ 1,13-1,5 kg, phần trăm nước tăng từ 44,08-48,97%, lượng đường tăng từ 16,1-19,44…[20]

Mẫu đối chứng Mẫu bón tro

Hình 1.1 Mía ở mẫu đối chứng và mẫu trồng với tro bay [20]

Bên cạnh đó, bổ sung tro bay vào đất cũng làm tăng khả năng hấp thu các nguyên tố dinh dưỡng của cây trồng (bảng 1.7), cải thiện các tính chất vật lý của đất, đặc biệt là khả năng giữ nước và cải thiện tình trạng màu mỡ của đất Thí nghiệm của Talcher Thernal và Vindhyachal (2011) cũng cho thấy bón 50 tấn tro/ha giúp tăng hàm lượng các nguyên tố dinh dưỡng trong đất như: N (89-336kg/ha),

P2O5 (2,7-32 kg/ha), Zn (0,26-3,93 ppm), Cu (0,49-4,58 ppm), Fe (2,45-18,15 ppm)

và Mn (1,3-17,5 ppm) Khả năng giữ nước của đất tăng từ 27-62 ml/100g đất, giá trị

pH trong khoảng 6,8-8,5 [20]

Bảng 1.7 Tro bay giúp tăng khả năng hấp thu chất dinh dưỡng của cây trồng

Nguồn: K Arivazhagan, M Ravichandran (2011) [18]

Trong tro bay có chứa nhiều khoáng chất như calxit, quartz, kaolinite, clorite, plagioclase, thạch cao, pyrit, montmorillonit, K-fenspat, dolomite và các nguyên

tố cần thiết cho thực vật như Ca, Mg, K, B, Mo, Mn [23] Do đó ngoài việc thúc đẩy khả năng sinh trưởng và hấp thụ dinh dưỡng của thực vật nói chung tro bay còn giúp tăng năng suất cây trồng (Aitken và cộng sự, 1984) Weinstein (1989) chỉ ra rằng việc bổ sung tro bay vào đất làm tăng năng suất nhiều loại cây trồng như: Cỏ linh lăng, lúa mạch, cỏ Bermuda và cỏ ba lá Việc bổ sung 8% tro bay tại miền Tây Hoa Kỳ trên các loại đất chứa nhiều Ca hoặc có tính axit cũng giúp mang lại giá trị năng suất cao hơn, chủ yếu là do tăng hàm lượng S cho cây sử dụng (Chang và cộng

sự, 1979) Thí nghiệm của Furr và cộng sự (1977) cũng chứng minh, lúa miến, ngô,

kê, cà rốt, hành củ, đậu cô ve, bắp cải, khoai tây và cà chua đều có thể được trồng trên đất hơi chua (pH = 6,0) mà không làm giảm năng suất nếu được bón 125 tấn tro/ha Các cây này khi phân tích đều thu được hàm lượng cao hơn các nguyên tố

As, B, Mg và Se Thí nghiệm nhà kính thực hiện bởi Sikka và Kansal (1994) cho thấy bổ sung 2-4% tro bay vào đất giúp tăng hàm lượng N, S, Ca, Na, Fe của lúa lên đáng kể Bón tro lên lá cũng làm tăng khả năng sinh trưởng và tỷ lệ trao đổi chất, cũng như tăng sắc tố quang hợp của cây trồng như ngô và đậu tương (Mishra và Shukla, 1986) [22]

Hình 1.2 Khoai tây ở mẫu đối chứng (trái), và sau khi trồng với tro bay (phải)

Sử dụng 5 - 20% tro bay ở tầng đế cày (0 - 15 cm) giúp tăng sản lượng của ngũ cốc, lúa mì, các loại cây cỏ thơm đặc biệt là cây sả (Grewal và cộng sự, 2001) Kết quả nghiên cứu của Lau và Wong (2001) cũng cho thấy việc thêm tro bay ở mức 5% giúp tăng tỷ lệ nảy mầm của hạt giống và chiều dài gốc của rau diếp Hàm lượng acid amin trong đậu tương cũng tăng khi được trồng với đất được cải tạo bằng tro bay (Goyal và cộng sự, 2002) Nghiên cứu của Sharma và cộng sự (2001) cũng chỉ ra rằng sử dụng 25% tro bay giúp tăng năng suất của cà chua, cải bắp và các cây có dầu như hướng dương, vừng, lạc Theo Kuchanwar (1997), sử dụng 10 tấn tro/ha kết hợp với bón phân N:P:K theo tỷ lện 25:50:0 kg/ha giúp cây tăng trưởng tốt hơn và mang lại giá trị năng suất cao nhất của lạc Thêm tro bay từ 10-20 tấn/ha giúp năng suất lúa được cải thiện từ 1,02-3,83 tấn/ha vào năm 1979 và 4,65 tấn/ha vào năm 1980 Tương tự như vậy, năng suất lúa mì đã được cải thiện từ 0,57-2,53 tấn/ha vào năm 1979 và 2,85 tấn/ha trong năm 1980 (K.N Tiwari và cộng sự, 1982) [22]

Các loại cây dược liệu như cỏ Vetiver cũng đã được trồng thành công với tro bay kết hợp 20% phân chuồng và nấm rễ Thêm tro bay ở mức 40% giúp phòng

tránh các bệnh về rễ của cây cà chua do nấm Fusarium oxysporum gây ra (Khan và

Singh, 2001) [22]

Tro bay chủ yếu bao gồm các hạt có kích thước phù sa do đó dùng tro bay để bón vào đất cát có thể làm thay đổi hoàn toàn kết cấu đất, tăng và cải thiện khả năng

giữ nước của đất tới 8% (M Ghodrati và cộng sự, 1995) Bón tro bay làm tăng lượng nước hữu hiệu của đất cát pha thịt lên 120% và đất cát 67% (PAU, Ludhiana) RRL, Bhopal cho thấy khi bón tro bay làm tăng độ xốp của đất đen trồng bông và làm giảm độ xốp đối với đất cát, nhờ vậy giảm được lượng nước tưới tương ứng là 26% và 30% Thêm vào đất 40% tro bay cũng làm tăng độ xốp đất từ 43% đến 53% và khả năng giữ nước từ 39% đến 55% (Singh và cộng sự, 2003) Tuy nhiên, theo Chang và cộng sự (1977) đối với đất kiềm nếu bón tro trên 20% và đối với đất chua trên 10% sẽ làm xấu đi tính thấm nước của đất [25]

Thành phần cấp hạt limon trong tro bay giúp làm thay đổi dung trọng của đất Theo Chang và cộng sự (1977) khi cho tro vào đất với tỷ lệ 1:1 thì dung trọng của đất tăng từ 0,89 đến 1,01 Còn đối với đất có dung trọng cao (1,25-1,60) bón tro bay có thể làm giảm dung trọng đất Page và cộng sự (1980) cũng chỉ ra rằng đối với nhiều loại đất nông nghiệp khi bón tro than sẽ làm giảm dung trọng, làm cho đất

có độ xốp thích hợp cho cây trồng, tăng khả năng phát triển bộ rễ cây và khả năng giữ ẩm của đất [25]

Sử dụng tro bay cùng với phân bón hóa học và vật liệu hữu cơ một cách thích hợp có thể tiết kiệm phân bón hóa học cũng như tăng hiệu quả sử dụng phân bón Theo Mittra và cộng sự (2003), việc sử dụng tro bay cùng với phân bón hóa học và vật liệu hữu cơ một cách hợp lý có thể tiết kiệm N, P và K vào khoảng 45,8%; 33,5% và 69,6%, tương ứng và cho hiệu quả cao hơn khi chỉ sử dụng phân hóa học (Bảng 1.8) [32]

Bảng 1.8 Khả năng tiết kiệm phân bón hóa học và tăng hiệu quả sử dụng các

chất dinh dưỡng của tro bay trên đất trồng lạc và lúa

Các kết quả nghiên cứu của Narayanasamy (2003) cho thấy tro bay có khả năng tiêu diệt hơn 50 loài côn trùng gây hại cây trồng khác nhau Theo ông việc sử dụng 40kg tro/ha đất trồng lúa có thể kiểm soát các loại sâu bệnh và sâu ăn lá như rầy nâu, châu chấu, sâu bướm, bọ cánh cứng… tro bay giúp kiểm soát các ấu trùng của sâu hại cây trồng bằng cách tác động đến phần miệng và hệ thống tiêu hóa của chúng, ngoài ra tro bay còn tạo sức đề kháng cho cây để chống lại bệnh như nấm gây héo ở lúa Arputha Sankari và Narayanasamy (2003) đã chỉ ra rằng tro bay khi được trộn thêm với các phụ gia khác có thể đóng vai trò như 1 loại thuốc trừ sâu dạng bột giúp bảo vệ cây trồng từ sâu bệnh, đặc biệt là trên lúa và rau Công thức tro bay + 10% bột nghệ + 10% bột hạt hạnh nhân đã được chứng minh là hiệu quả nhất chống lại tất cả các côn trùng gây hại khác nhau [31]

Khả năng sử dụng tro bay trong nông nghiệp ở Ấn Độ đã chứng minh được rằng, tro bay cải thiện những tính chất vật lý đất và cung cấp các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng và vi lượng cho thực vật Phần lớn các thí nghiệm đều cho kết quả tăng năng suất cây trồng nông nghiệp khoảng 15-25% khi được bón tro bay, trong một số trường hợp tăng đến 100% năng suất cây trồng Ngoài ra, ảnh hưởng của các nguyên tố vết đến sinh trưởng phát triển và chất lượng nông sản cũng được chỉ ra nhưng vẫn nằm trong ngưỡng cho phép [11]

Tổng hợp kết quả từ các nghiên cứu trên thế giới chỉ ra rằng, tro bay có thể cải tạo một số tính chất của đất như sau:

- Cải thiện thành phần cơ giới của đất:

Theo các nghiên cứu của Fail và Wochock, 1977 và Capp, 1978 thì với lượng 70 tấn/ha tro bay có thể biến đất cát hoặc đất sét thành đất thịt và điều này cho phép cải tạo đất nông nghiệp cũng như đất ở các vùng sau khi khai thác khoáng sản phục vụ công tác hoàn thổ [11]

- Làm thay đổi dung trọng của đất:

Thành phần cấp hạt limon lớn trong tro bay làm thay đổi dung trọng của đất Theo Sharma và cộng sự (1989) tro bay ở Mỹ có tỷ lệ cấp hạt limon khoảng 63,2%, trong khi tro bay ở Ấn Độ tỷ lệ này dao động từ 16% (IIT Kharagpur) đến 45%

(UAS, Raichur) Các nghiên cứu của Chang và cộng sự (1977) chỉ ra rằng, khi cho tro bay vào đất với tỷ lệ 1:1 thì dung trọng của đất tăng lên từ 0,89 đến 1,01 và đối với các loại đất có dung trọng cao 1,25-1,60 tro bay có thể làm giảm dung trọng đất Page và cộng sự (1979, 1980) thấy rằng, đối với nhiều loại đất nông nghiệp khi bón tro bay sẽ làm giảm dung trọng, làm cho đất có độ xốp thích hợp cho cây trồng, tăng khả năng phát triển bộ rễ cây và khả năng giữ ẩm của đất [4,11]

- Tăng khả năng giữ ẩm của đất:

Bón tro bay làm tăng lượng nước hữu hiệu của đất cát pha thịt lên 120% và đất cát 67% (PAU, Ludhiana) RRL, Bhopal cho thấy, khi bón tro bay làm tăng độ xốp của đất đen trồng bông và làm giảm độ xốp đối với đất cát, nhờ vậy giảm được lượng nước tưới tương ứng là 26% và 30% Theo Chang và cộng sự (1977) nếu thêm vào đất 8% lượng tro bay đã làm tăng khả năng giữ nước của đất và nếu chỉ bón tro bay với một lượng nhỏ cũng đã đủ làm cải thiện tính thấm nước của đất, nhưng với đất kiềm nếu bón tro than trên 20% và đối với đất chua trên 10% sẽ làm xấu đi tính thấm nước của đất Tính chất này của tro bay rất hữu ích đối với cây trồng, đặc biệt trong điều kiện canh tác nhờ nước trời và tiết kiệm nước tưới [23]

- Thay đổi pH đất của đất:

Tro bay của Ấn Độ phần lớn có pH kiềm nên khi bón vào đất chua sẽ làm tăng pH của đất Đặc tính này của tro bay làm trung hoà những đất chua (Elsee và cộng sự năm1978; Phung và cộng sự năm 1978) [23] Theo Jastrow và cộng sự năm 1979), tro bay một mặt cải thiện độ chua của đất, mặt khác cung cấp chất dinh dưỡng cho đất

Khả năng sử dụng tro bay trong nông nghiệp ở Ấn Độ đã chứng minh được rằng, tro bay cải thiện những tính chất vật lý đất và cung cấp các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng và vi lượng cho thực vật Phần lớn các thí nghiệm đều cho kết quả tăng năng suất cây trồng nông nghiệp khoảng 15-25% khi được bón tro bay, trong một số trường hợp tăng đến 100% năng suất cây trồng Ngoài ra, ảnh hưởng của các nguyên tố vết đến sinh trưởng phát triển và chất lượng nông sản cũng được chỉ ra nhưng vẫn nằm trong ngưỡng cho phép [23]

- Tính chai cứng của đất:

Tro bay làm giảm khả năng tạo màng cứng ở lớp đất mặt, một vấn đề thường xảy ra ở đất đỏ (Sharma, Raichur) Nhờ khả năng này đất được thoáng khí hơn và giúp cho cây trồng dễ dàng nảy mầm trong những loại đất này

- Ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển và năng suất cây trồng:

Một loạt các nghiên cứu đều chỉ ra rằng tro bay làm tăng năng suất cây trồng [24]:

+ Phòng thí nghiệm Bhopal cho biết khi bón tro bay với tỷ lệ 25% khối lượng đất thì năng suất cây Brinjal tăng 50-60%, năng suất khoai tây và đậu tăng 45%, cà chua tăng 40%, cải bắp tăng 29% so với đối chứng

+ Trường Đại học Nông nghiệp Punjab: Bón 10 tấn/ha tro bay làm tăng năng suất lúa và bông (năng suất bông tăng từ 1.245 kg/ha đến 1.443 kg/ha)

+ Sử dụng tro bay của nhà máy nhiệt điện Dhanbad & Farakka với liều lượng

200 tấn/ha làm tăng năng suất lúa mì lên 40%; lúa nước lên 35% và rút ngắn thời gian sinh trưởng của cây lúa

+ Nghiên cứu của Đại học Annamalai cho thấy, lượng tro bay sử dụng từ 2 đến 20 tấn/ha làm tăng năng suất cây trồng

+ Khi sử dụng tro bay làm phân bón ở RRS, Raichur năng suất dầu trong hạt hướng dương tăng 100 kg/ha

+ Khi sử dụng tro bay bón cho cây sẽ làm tăng khả năng chống chịu của cây trồng với sâu bệnh ở Bakreshwar

Nghiên cứu sử dụng tro bay từ các nhà máy nhiệt điện đốt than cho mục đích cải tạo đất nông nghiệp và xử lý ô nhiễm môi trường đất, nước ở Việt Nam còn rất hạn chế Hiện nay, việc thu giữ tro bay được thực hiện bằng cách: khi tro bay bay lên theo ống khói của các nhà máy nhiệt điện được thu bởi luồng thổi hơi nước, làm rơi xuống, rồi dùng dòng nước đẩy ra các bể chứa xỉ than hoặc thu gom làm vật liệu xây dựng Việc quản lý sử dụng tro bay chưa được quan tâm đúng mức, người dân thường lấy tro than về đóng gạch xây nhà, hoặc bán cho những nhà máy sản xuất xi măng, hoặc sử dụng như là vật liệu làm đường Đây là sự lãng phí rất lớn nguồn tài

nguyên tro bay và là nguy cơ gây ô nhiễm môi trường đất, nước và không khí rất cao

Kết quả bước đầu nghiên cứu của Nguyễn Xuân Hải, Lê Văn Thiện (2007) cho thấy, tro bay của nhà máy nhiệt điện Uông Bí có pH trung tính đến kiềm yếu, tỷ trọng nhỏ hơn đất, cấp hạt mịn, chứa nhiều nguyên tố cần thiết cho dinh dưỡng cây trồng như Ca, Mg và K, Si có thể dùng làm chất cải tạo đất và khi bón vào đất phù

sa Sông Hồng đã cải thiện một số tính chất lý, hóa học của đất tốt hơn và làm tăng năng suất cây rau lên 6-24% [2]

Có thể thấy, tro bay có độ mịn cao, khả năng hấp phụ trao đổi rất tốt, tỷ diện cao nên có khả năng sử dụng trong nông nghiệp như là một loại phân bón, chất cải tạo đất và có khả năng cải thiện một số tính chất đất như dung tích hấp phụ, khả năng giữ nước, thay đổi thành phần cơ giới đất, xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng, hoá chất bảo vệ thực vật…, đặc biệt sử dụng tro bay để cải thiện các tính chất đất xám bạc màu với các tính chất đất chua, nghèo dinh dưỡng, khả năng giữ ẩm kém… là hướng nghiên cứu rất khả thi và sẽ mang lại nhiều lợi ích kinh tế, xã hội và môi trường

1.3 TỔNG QUAN VỀ ĐỊA BÀN NGHIÊN CỨU

1.3.1 Vị trí địa lý, tự nhiên

Ba Vì là huyện thuộc vùng bán sơn địa nằm ở phía Tây Bắc của thành phố

Hà Nội Phía Bắc giáp thành phố Việt Trì của tỉnh Phú Thọ, ranh giới là sông Hồng Phía Nam giáp các huyện Lương Sơn và Kỳ Sơn của tỉnh Hoà Bình Phía Tây giáp tỉnh Phú Thọ, ranh giới là sông Đà Phía Đông Bắc giáp sông Hồng, ngăn cách với tỉnh Vĩnh Phúc Phía Đông Nam giáp thị xã Sơn Tây và một phần nhỏ của huyện Thạch Thất

Huyện bao gồm 30 xã và 01 thị trấn, trong đó xã Tây Đằng nằm ở vị trí trung tâm của huyện đồng thời tập trung các cơ quan đầu não của huyện Ba Vì được thành lập trên địa bàn các huyện cũ Bất Bạt, Tùng Thiện và Quảng Oai của tỉnh Sơn Tây Thời kỳ 1975 - 1978, huyện thuộc tỉnh Hà Sơn Bình Từ tháng 8 năm 2008, Ba

Vì cùng các huyện thị của tỉnh Hà Tây được sát nhập vào thành phố Hà Nội

Huyện thuộc vùng bán sơn địa ở phía Tây Bắc tỉnh Hà Tây cũ nay thuộc thành phố Hà Nội Địa hình được chia ra làm ba vùng rõ rệt: vùng núi, vùng đồi gò,

vùng đồng bằng ven sông Vùng núi chiếm 47,5% diện tích, có các núi cao trên 700m, trong đó cao nhất là núi Tản Viên cao 1.296 m, đỉnh Vua và Ngọc Hoa cao trên 1.000m Vùng đồng bằng lại được bao bọc và bồi đắp bởi hai con sông là sông Hồng và sông Đà nên đất đai rất phì nhiêu, màu mỡ Huyện có hai hồ rất lớn là hồ Suối Hai và hồ Đồng Mô Trên địa bàn huyện có Vườn quốc gia Ba Vì Ở ranh giới của huyện với tỉnh Phú Thọ có hai ngã ba sông là: ngã ba Trung Hà giữa sông Đà

và sông Hồng (tại xã Phong Vân) và ngã ba Bạch Hạc giữa sông Hồng và sông Lô (tại các xã Tản Hồng và Phú Cường, đối diện với thành phố Việt Trì) [14]

Hình 1.3 Bản đồ hành chính huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội

1.3.2 Điều kiện kinh tế - xã hội huyện Ba Vì

Ba Vì nối liền với các tỉnh và trung tâm thành phố Hà Nội bằng các trục đường chính như: quốc lộ 32, tỉnh lộ 89A… và các tuyến đường thủy qua sông Hồng, sông Đà có tổng chiều dài 70 km Với những lợi thế về giao thông đường thủy, đường bộ, Ba Vì có điều kiện khá thuận lợi trong giao lưu kinh tế, văn hóa với bên ngoài, tiếp thu những tiến bộ khoa học - kỹ thuật để phát triển kinh tế với cơ cấu đa dạng nông nghiệp, dịch vụ, du lịch, công nghiệp

Về nông nghiệp: Huyện đang từng bước đẩy mạnh cơ cấu cây trồng có giá

trị kinh tế cao, Ba Vì đã hình thành được vùng sản xuất chè chuyên canh, tập trung

ở các xã miền núi và đồi gò với tổng diện tích gần 2.000 ha Mỗi năm, người trồng chè Ba Vì đưa ra thị trường trên 14.000 tấn chè búp tươi Trong đó, sản lượng chè xuất khẩu ra các thị trường như: Nga, Nhật, Trung Quốc, Anh chiếm 50 - 60%

Với đặc thù đồng đất chia làm ba vùng là núi, bán sơn địa và đồng bằng, những năm qua, huyện Ba Vì còn đẩy mạnh thực hiện các dự án chăn nuôi bò sữa,

bò thịt, trồng chè, nuôi trồng thủy sản… phù hợp từng vùng Trong năm 2011, huyện Ba Vì có khoảng 1.500 hộ chăn nuôi bò sữa, với tổng đàn bò trên 5.500 con, tập trung chủ yếu ở các xã Tản Lĩnh, Yên Bài, Vân Hoà, dự kiến năm 2012, sẽ tăng thêm 2.500 con

Về du lịch – dịch vụ: Hoạt động phát triển du lịch đã đóng góp tích cực vào

tốc độ tăng trưởng kinh tế chung của huyện Năm 2009, tổng lượt khách đạt 1,1 triệu người với doanh thu 70 tỷ đồng Năm 2010, đạt 100 tỷ, tăng 42,8% so với năm

2009 Năm 2011, tăng 40% so với năm 2010 với doanh thu đạt 140 tỷ Ba Vì phấn đấu đến năm 2012 đạt 2,4 triệu khách du lịch, đạt doanh thu 170 tỷ đồng và đến năm 2015, du lịch dịch vụ chiếm 50% tỷ trọng cơ cấu kinh tế của huyện Tổng lượt khách du lịch đạt 2,5 đến 2,6 triệu người, doanh thu 200 tỷ Tạo việc làm ổn định cho 3.500 lao động làm việc tại các đơn vị du lịch

Về công nghiệp – tiểu thủ công nghiệp: Ba Vì đang tiếp tục kêu gọi các nhà

đầu tư trong và ngoài huyện có chương trình kế hoạch quy hoạch đất đai, dành quỹ

đất thích hợp cho các điểm công nghiệp [14]

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Tro bay nhà máy nhiệt điện Phả Lại: Tro bay được lấy từ thiết bị lọc bụi tĩnh điện, có thành phần và một số tính chất cơ bản như sau: pHKCl = 9,05; SiO2 = 49,52%; Al2O3 = 19,01%; Fe2O3 = 5,25%; CaO = 2,42%; MgO = 2,12%; K2O = 3,58%; P2O5 = 0,21%

- Đất xám bạc màu tại xã Tây Đằng, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội là đất xám phát triển trên phù sa cổ

- Cây lạc (Arachis hypogaea) và đậu cô ve (Phaseolus vulgaris)

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.2.1 Nghiên cứu thành phần vật chất và tính chất tro bay của nhà máy 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 hưởng 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 )

2.2.3 Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay tới

sự sinh trưởng cây trồng và môi trường 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 lượng 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 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1 Phương 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 Phương 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 Phương 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