Tài liệu Nghiên cứu sự linh động của khoáng sét trong đất dốc huyện sóc sơn dưới ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường đất

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- CHỬ THỊ LOAN NGHIÊN CỨU SỰ LINH ĐỘNG CỦA KHOÁNG SÉT TRONG ĐẤT DỐC HUYỆN SÓC SƠN DƢỚI ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ MÔI TRƢỜNG ĐẤT LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- CHỬ THỊ LOAN NGHIÊN CỨU SỰ LINH ĐỘNG CỦA KHOÁNG SÉT TRONG ĐẤT DỐC HUYỆN SÓC SƠN DƢỚI ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ MÔI TRƢỜNG ĐẤT Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. NGUYỄN NGỌC MINH Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành bài luận văn này, trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Nguyễn Ngọc Minh – Bộ môn Thổ nhưỡng và Môi trường đất, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành bài luận văn này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn tới các cán bộ làm việc trong phòng thí nghiệm Bộ môn Thổ nhưỡng và Môi trường đất đã giúp đỡ, hướng dẫn, giúp tôi trong quá trình thí nghiệm để hoàn thành luận văn. Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã luôn quan tâm, động viên, đóng góp ý kiến giúp tôi trong quá trình hoàn thành bài luận văn này. Luận văn thạc sỹ này nhận được sự hỗ trợ từ đề tài mã số 105.08-2013.01 do Quỹ Nafosted tài trợ. Hà Nội, tháng 12 năm 2014 Học viên Chử Thị Loan MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... .iii DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ .iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................. ..v LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................1 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨUError! Bookmark not defined. 1.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực nghiên cứuError! Bookmark not defined. 1.1.1. Vị trí địa lý ...................................................... Error! Bookmark not defined. 1.1.2. Điều kiện khí hậu - thuỷ văn ........................... Error! Bookmark not defined. a. Khí hậu .................................................................. Error! Bookmark not defined. b. Thuỷ văn ............................................................... Error! Bookmark not defined. 1.1.3. Địa hình ........................................................... Error! Bookmark not defined. 1.1.4. Đặc điểm địa chất địa mạo ................................................................................ 5 1.1.5. Tài nguyên khoáng sản.................................... Error! Bookmark not defined. 1.1.6. Đặc điểm lớp phủ thực vật .............................. Error! Bookmark not defined. 1.1.7. Diện tích, cơ cấu các loại đất .......................... Error! Bookmark not defined. 1.2. Một số đặc điểm của keo sét trong đất ............... Error! Bookmark not defined. 1.2.1. Đặc điểm chính của keo đất ........................... Error! Bookmark not defined. 1.2.2. Phân loại keo đất ............................................ Error! Bookmark not defined. a. Dựa vào tính mang điện ........................................ Error! Bookmark not defined. b. Dựa vào thành phần hoá học ................................. Error! Bookmark not defined. 1.2.3. Keo sét trong đất ............................................. Error! Bookmark not defined. a. Ðặc điểm chung của keo sét .................................. Error! Bookmark not defined. b. Ðặc điểm của các nhóm keo sét chính .................. Error! Bookmark not defined. c. Keo sét trong đất Việt Nam ................................... Error! Bookmark not defined. 1.3. Ảnh hƣởng của một số tính chất lý hóa đến đặc tính keo của khoáng sét trong đất . ... ................................................................ Error! Bookmark not defined. CHƢƠNG II. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUError! Bookmark n 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu........................................... Error! Bookmark not defined. i 2.2. Nội dung nghiên cứu ............................................ Error! Bookmark not defined. 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu..................................... Error! Bookmark not defined. 2.3.1. Xác định các tính chất lý – hóa học cơ bản của đấtError! Bookmark not defined. 2.3.2. Chuẩn bị mẫu và các dung dịch làm việc........ Error! Bookmark not defined. 2.3.3. Xác định thành phần khoáng sét ..................... Error! Bookmark not defined. 2.3.4. Thí nghiệm phân tán trong ống nghiệm .......... Error! Bookmark not defined. a. Ảnh hưởng của cation ........................................... Error! Bookmark not defined. b. Ảnh hưởng của pH ................................................ Error! Bookmark not defined. c. Ảnh hưởng của humat ........................................... Error! Bookmark not defined. d. Ảnh hưởng của axit silicic .................................... Error! Bookmark not defined. CHƢƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬNError! Bookmark not defined. 3.1. Một số đặc tính lý – hóa học cơ bản của đất nghiên cứuError! Bookmark not defined. 3.2. Thành phần khoáng sét trong mẫu đất nghiên cứuError! Bookmark not defined. 3.3. Ảnh hƣởng của pH, các cation, humat và axit silicic đến trạng thái keo sét trong đất nghiên cứu ................................................... Error! Bookmark not defined. 3.3.1. Ảnh hưởng của pH .......................................... Error! Bookmark not defined. 3.3.2. Ảnh hưởng của cation ..................................... Error! Bookmark not defined. 3.3.3. Ảnh hưởng của humat ..................................... Error! Bookmark not defined. 3.3.4. Ảnh hưởng của axit silicic .............................. Error! Bookmark not defined. 3.4. Cơ sở khoa học cho một số giải pháp hạn chế xói mòn đất dựa trên đặc tính keo của khoáng sét trong đất nghiên cứu.......... Error! Bookmark not defined. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................Error! Bookmark not defined. 1. Kết luận ................................................................... Error! Bookmark not defined. 2. Kiến nghị .................................................................. Error! Bookmark not defined. TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................................... 3 PHỤ LỤC..................................................................................Error! Bookmark not defined. ii DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Diện tích, cơ cấu các loại đất huyện Sóc Sơn ..... Error! Bookmark not defined. Bảng 2: Các chỉ tiêu cơ bản của đất.................................... Error! Bookmark not defined. Bảng 3: Một số tính chất cơ bản của mẫu đất nghiên cứu tại Sóc SơnError! Bookmark not defined. Bảng 4: Thành phần cấp hạt của các tầng đất (USDA) .... Error! Bookmark not defined. Bảng 5: Kết quả đo độ truyền qua dưới ảnh hưởng của pHError! Bookmark not defined. Bảng 6: Kết quả đo độ truyền qua dưới ảnh hưởng của Na+Error! Bookmark not defined. Bảng 7: Kết quả đo độ truyền qua dưới ảnh hưởng của Ca2+Error! Bookmark not defined. Bảng 8: Kết quả đo độ truyền qua dưới ảnh hưởng của Al3+Error! Bookmark not defined. Bảng 9: Kết quả đo độ truyền qua dưới ảnh hưởng của humatError! Bookmark not defined. iii DANH MỤC HÌNH Hình 1: Sơ đồ cấu tạo khối tứ diện oxit silic, phiến oxit silic và khối bát diện, phiến gipxitError! Bookma Hình 2: Sơ đồ cấu trúc kaolinit............................................ Error! Bookmark not defined. Hình 3: Sơ đồ cấu trúc montmorillonit............................... Error! Bookmark not defined. Hình 4: Sơ đồ cấu trúc của hydromica ............................... Error! Bookmark not defined. Hình 5: Biểu đồ nhiễu xạ tia X của khoáng sét tách ra từ mẫu đất nghiên cứu (độ sâu 0 – 20 cm) .................................................................................... Error! Bookmark not defined. Hình 6: Ảnh hưởng của pH lên khả năng phân tán của khoáng sétError! Bookmark not defined. Hình 7: Ảnh hưởng của Na+ lên khả năng phân tán của khoáng sétError! Bookmark not defined. Hình 8: Ảnh hưởng của Ca2+ lên khả năng phân tán của khoáng sétError! Bookmark not defined. Hình 9: Ảnh hưởng của Al3+ lên khả năng phân tán của khoáng sétError! Bookmark not defined. Hình 10: Ảnh hưởng của các cation đến sự tụ keo của sét trong dung dịchError! Bookmark not defi Hình 11: Ảnh hưởng của humat lên khả năng phân tán của khoáng sétError! Bookmark not defined Hình 13: Ảnh hưởng của axit silicic tới sự phân tán của khoáng sét (tại pH 4)Error! Bookmark not d Hình 14: Ảnh hưởng của axit silicic tới sự phân tán của khoáng sét (tại pH 5)Error! Bookmark not d iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CEC Dung tích trao đổi cation SOM Chất hữu cơ KĐ Kinh độ Đông TPCG Thành phần cơ giới VB Vĩ độ Bắc v LỜI MỞ ĐẦU Xói mòn, rửa trôi và sạt lở đất là một trong những vấn đề gây suy thoái đất nghiêm trọng ở nước ta. Đặc biệt, Việt Nam với ¾ diện tích là đồi núi, tốc độ dòng chảy bề mặt lớn và thảm thực vật bị hủy hoại… càng làm bóc mòn lớp đất bề mặt, làm mất đất, mất chất dinh dưỡng, đất trở nên nghèo kiệt, khó có khả năng phục hồi. Các yếu tố như đặc điểm thổ nhưỡng, địa hình, lớp phủ thực vật… có vai trò cốt yếu đối với xói mòn đất và đã được nghiên cứu hết sức rộng rãi. Mặt khác, ở cấp độ vi mô, bản thân các hạt sét cũng đóng vai trò nhất định nhờ đặc tính hoạt động của mình. Khi bị tác động bởi các dòng chảy bề mặt, trạng thái tụ keo hay tán keo có thể quyết định phần nào đến sự vận chuyển của các hạt sét theo dòng nước. Việc mất sét có thể ảnh hưởng tiêu cực đến tính bền vững của cấu trúc đất, theo thời gian, cấu trúc đất yếu đi. Đặc biệt trên những vùng đất dốc sẽ là nguyên nhân góp phần dẫn đến hiện tượng xói mòn, rửa trôi và sạt lở đất khi có tác động bởi nước. Khoáng sét là thành phần vô cơ nhỏ bé của đất, có những tính chất đặc thù như: có hoạt tính bề mặt cao, có khả năng hấp phụ, liên kết nhờ lực hút tĩnh điện. Trong môi trường nước, khoáng sét sẽ hình thành một hệ keo (tán keo, tụ keo). Khoáng sét ở trạng thái tụ keo sẽ ít linh động hơn, chúng gắn kết và giảm khả năng bị mất do xói mòn. Ngược lại nếu ở trạng thái tán keo, khoáng sét sẽ di chuyển linh hoạt hơn, nguy cơ xói mòn và rửa trôi khoáng sét trong đất sẽ cao hơn. Trạng thái tán keo hay tụ keo của khoáng sét trong đất dốc (sự linh động của khoáng sét) một mặt phụ thuộc vào đặc điểm nội tại của khoáng sét ví dụ như thành phần khoáng, kích thước tinh thể, khả năng co trương, điện tích bề mặt…, mặt khác phụ thuộc vào nhiều yếu tố bên ngoài như: pH, các ion, chất hữu cơ hòa tan trong đất, axit silicic… Do vậy, ngoài những giải pháp vĩ mô được áp dụng để bảo vệ đất như: áp dụng các phương thức canh tác bền vững, bón phân, vôi để cải tạo đồ phì đất…, ở cấp độ vi mô, “nghiên cứu sự linh động của khoáng sét trong đất dốc dưới tác động của một số yếu tố môi trường đất” sẽ cung cấp một giải pháp mới cho việc bảo vệ chống xói mòn đất, cải tạo môi trường đất dốc. 1 Trong nghiên cứu này, cấp hạt sét được tách ra từ mẫu đất đồi núi khu vực Sóc Sơn – Hà Nội. Để xác định sự ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đất như pH, các cation (Na+, Ca+, Al3+), anion hữu cơ (humat), axit silicic đến sự linh động của khoáng sét trong dung dịch, các thí nghiệm về tán keo, tụ keo của khoáng sét được thực hiện trong ống nghiệm dưới ảnh hưởng của các chất ở các nồng độ khác nhau. Kết quả nghiên cứu nhằm đưa ra các giải pháp giảm thiểu sự mất sét và cải thiện tính bền vững của cấu trúc đất dưới tác động của xói mòn đất. 2 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Tài liệu tiếng Việt 1. Nguyễn Ngọc Minh, Đào Châu Thu (2012), Khoáng sét trong đất và khả năng ứng dụng trong lĩnh vực môi trường, NXB Giáo dục Việt Nam. 2. Trần Văn Chính (2000), Giáo trình thổ nhưỡng học, NXB Bộ Giáo dục & Đào tạo, Hà Nội. 3. Lê Văn Khoa (2000), Đất và Môi trường, NXB Giáo dục, Hà Nội. 4. Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Cự, Bùi Thị Ngọc Dung, Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Cái Văn Tranh (2000), Phương pháp phân tích đất nước phân bón cây trồng, NXB Giáo dục, Hà Nội. 5. Lê Văn Khoa, Trần Khắc Hiệp, Trịnh Thị Thanh (1996), Hoá học nông nghiệp, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội. 6. Vũ Thị Mộng Mến (2011), Thành phần khoáng sét và đặc tính keo của cấp hạt sét trong đất đồi khu vực Sóc Sơn – Hà Nội, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học KHTN – Đại học QGHN, Hà Nội. 7. Đào Châu Thu (1986), “Kết quả nghiên cứu thành phần khoáng sét của một số loại đất chính Việt Nam bằng phương pháp tia Rơntgen”, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp, 5. 8. Nguyễn Ngọc Minh, Nguyễn Phước Cẩm Liên, Nguyễn Xuân Hưng, Hoàng Thị Thanh Hiếu (2010), “Ảnh hưởng của pH và humat đến khả năng phân tán sét trong dung dịch: ứng dụng tách cấp hạt sét ra khỏi mẫu bentonite Cổ Định – Thanh Hóa”, Tạp chí Khoa học đất, 34, 26 – 31. 9. Nguyễn Ngọc Minh, Vũ Thị Mộng Mến, Trần Thị Nhẫn, Vũ Đình Thảo (2011), “Ảnh hưởng của các anion hữu cơ khối lượng phân tử thấp đến khả năng phân tán của sét bentonit Cổ Định – Thanh Hóa”, Tạp chí Khoa học đất, 35, 47-51. 10. Trần Kông Tấu (2005), Vật lí thổ nhưỡng môi trường, NXB ĐHQG Hà Nội. 11. Lê Văn Tiềm, Trần Kông Tấu (1983), Phân tích đất và cây trồng, NXB Nông nghiệp Hà Nội. 3 Tài liệu tiếng Anh 1. Chan K. Y., Mead J. A. (1988), “Surface physical properties of a sandy loam soil under different tillage practices”, Australian Journal of Soil Research, 26, 549 – 559. 2. Chorom M., Rengasamy P., Murray R. S. (1995), “Clay dispersion as influenced by pH and Net Particle Charge of Sodic Soils”, Australian Journal of Soil Reseach 32, 1243 - 1252. 3. Coote J. H., Lovick T. A. (1988), “Effects of volume loading on paraventriculo - spinal neurones in the rat”, Journal of the Autonomic Nervous System, 25, 135 – 140. 4. Frenkel H., Fey M. V., Levy G. J. (1992), “Critical flocculation concentration of reference and soil clays in the absence or presence of organic and inorganic anions”, Soil Sci. Soc. Amer. J. 56. 5. Frenkel H., Levy G. J. (1992), “Clay disperion and hydaulic conductivity of clay – sand mixtures as affected by the addition of various anion”, Clays and Clay Minerals, 40, 515 - 521. 6. Goldberg S., Robert (1987), “Effect of saturating cation, pH, and aluminum and iron oxide on the flocculation of kaolinite and montmorillonite”, Clay and Clay Minerals, 35, 220 – 227. 7. Hees P. A. W. V., Jonesb D. L., Jentschkeb G., Godboldb D. L. (2005), “Organic acid concentrations in soil solution: effects of young coniferous trees and ectomycorrhizal fungi”, Soil Biology and Biochemistry, 37, 771 – 776. 8. Jones A. J., Lai R., Huggins D. R. (1997), “Soil erosion and productivity rearch: A regional approach”, American Journal of Alternative Agriculture, 12, 185 – 192. 9. Kaya, A. (2006), “Settling of kaolinite in different aqueous environment”, J. Marine Georesourc. Geotechnol, 24, 203–218. 10. Ling W., Ren L., Gao Y., Zhu X., Sun B. (2009), “Impact of low-molecularweight organic acids on the availability of phenanthrene and pyrene in soil”, Soil Biology and Biochemistry, 41, 2187–2195. 4 11. Nguyen N. M., Dultz S., Kasbohm J., Le D. (2009), “Clay dispersion and its relation to surface charge in a paddy soil of the Red River Delta, Vietnam”, J. Plant Nutrision & Soil Science, 172, 477–486. 12. Penner D., Lagaly G. (2001), “Influence of anions on the fheological properties of clay mineral dispersions”. Applied Clay Science, 19, 131-142. 13. Fergusson, J. E. (1990), The heavy elements: Chemitry, Environmental Impact and Health Effects, Pergamon Press, London. 14. Garrison Sposito. (1939), The chemistry of soils, Oxford University Press, New York. 15. Thellier, C. T., Sposito, G., Holtzclaw, K. M. (1992), “Proton effects on quaternary cation exchange and flocculation of Silver Hill illite”, Soil Sci. Soc. Am. J. 56, 427–433. 5 VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ ! VUI LÒNG TẢI VỀ ĐỂ XEM BẢN FULL ĐẦY ĐỦ !