Ô nhiễm đất - Phần 1 Phân bón và sự ô nhiễm - Chương 2 pps

PHÂN BÓN & SỰ Ô NHIỄM
Chương 2

Ô NHIỂM ĐẤT DO PHÂN BÓN
& BIỆN PHÁP HẠN CHẾ

1. Sử dụng phân bón và các vấn đề môi trường
2. Sự chuyển hoá N và các khả năng gây ô nhiễm
3. Phân P và khả năng gây ô nhiễm
4. Phú dưỡng (eutrophication) và sự suy giãm chất lượng các nguồn nước
5. Ứng dụng của mô hình trong dự đoán ô nhiễm từ phân bón
6. Các biện pháp hạn chế ô nhiễm và mất dinh dưỡng trong đất

1. SỬ DỤNG PHÂN BÓN VÀ CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG

Các vấn đề môi trường sống của con người nảy sinh sử dụng phân bón:

  Gây độc cho nguồn nước, cho đất do nitrat do đó tác động xấu đến sức
khoẻ con người và làm suy thoái các hệ sinh thái.
  Nitrate Gây độc cho lương thực, thức ăn cho gia súc do hàm lượng.
  Gây độc hại cho bầu khí quyển bởi các khí NH
3
; NO; CH
4
làm trái đất
nóng lên, làm suy giãm tầng ozone.


Bảng : Những vấn đề ô nhiễm do phân bón

Chất gây độc hoặc

gây ô nhiễm
Hậu quả
Gây độc hại từ nguồn nước
Nitrate Bệnh blue baby trên trẻ em
Nitrate, phosphate Sinh trưởng tảo và phú dưỡng tắc nghẽn nước mặt
Gây độc cho môi trường tự nhiên và nông trại
NH
3
từ ruộng lúa và
phân chuồng
Hạn chế sự phát triển quần thể thực vật
Kim loại nặng từ
phân lân
Làm tăng hàm lượng kim loại nặng trong đất, đặc biệt là Cd

Mầm bệnh từ phân
chuồng
Độc hại cho sức khoẻ của người vá động vật
H
2
SO
4
và HNO
3
tạo
ra trong đất do oxid
hoá phân S.A
Gây chua đất
Gây hại cho khí quyển
NH

3
từ ruộng lúa và
phân chuồng
Mùi, tạo ra mưa acid
NO, NO
2
và N
2
O từ
phân hóa học
Làm suy thoái tầng ozone và khí hậu toàn cầu nóng lên
CH
4
từ ruộng lúa và
động vật
Hiệu ứng nhà kính, làm khí hậu toàn cầu nóng hơn lên

2. SỰ CHUYỂN HOÁ N VÀ CÁC KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM

2.1 Cân bằng N trong tự nhiên

Hình: Chu trình của chất đạm trong tự nhiên

2.2 Chuyển hóa N trong đất lúa ngập nước

2.2.1 Sự thủy phân urea

Urea tan trong nước, sau khi bón vào đất do tác động của men urease, urea phân
giải thành ammonium:
CO(NH

2
)
2
+ 2H
2
O  (NH
4
)
2
CO
3


Urea là một loại phân sinh lý trung tính, không gây chua đất

2.2.2 Sự bay hơi ammonia

Vai trò của các loài thủy sinh điều hoà pH trong nước qua phản ứng:

<![endif]>

 Hơi NH
3
gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ và có thể gây hại đến
mắt, tai và hô hấp của con người. Nồng độ ammonia có thể đặc biệt cao
trong không khí ở những nơi như vùng nông nghiệp, gần nhà máy chế tạo
phân bón.

 Sự phân bố giữa dạng NH
3

và NH
4
bị ảnh hưởng lớn do pH. N có thể bị
mất trong điều kiện pH>7.0 ở dạng NH
3
.

 Ở điều kiện pH của đất chua hoặc trung tính, NH
4
+
chiếm ưu thế. NH
4
+

có thể bị cố định bởi khoáng sét tương tự như sự cố định K.

2.2.3 2.2.3 Nitrate hóa và khử nitrate

 Ô nhiễm NO
3
từ phân bón

Nitrate trong dung dịch đất hữu dụng ngay cho cây và cũng dễ dàng bị thấm
hoặc rữa trôi. Các cây màu thường hút thu N ở dạng nitrate.
Quang hợp
nCO
2
+ nH
2
O (CH

2
O)n + nO
2

Hô hấp





 NH
4
+
có thể chuyển hoá thành dạng NO
3
-
do sự nitrate hoá (nitrification) do
VSV đất Nitrosomonas và rồi chuyênø thành NO
2
-
do VSV đất Nitrobacter.

 Dạng NO
3
do từ bón phân hoặc được tạo ra từ sự nitrate hoá thì rất dễ bị rửa
trôi vì không bị hấp phụ bởi keo đất mang điện tích dương.

 Sự nitrate hoá có thể được làm chậm lại trong vài tuần bằng cách trộn phân
bón với chất ngăn cản (inhibitor). Điều này sẽ hạn chế một lượng tích lũy
nitrate trong hoa màu hoặc hạn chế sự mất đi do rửa trôi.

 N
2
O được tạo ra do denitrification là một vấn đề nghiêm trọng trong sự phá
hủy tầng ozone.
<![endif]>
Các nguyên nhân khác gây ra sự ô nhiểm nitrate:
 Bón dư thừa phân chuồng;
 Chuyên canh cây màu;
 Bóïn lượng thừa vào giai đoạn cuối do ước đoán năng suất tối hảo cho
cây lớn hơn so với thực tê;
 Lượng N thừa còn lại trong đất không được sử dụng do các yếu tố hạn
chế: thiếu vi lượng hoặc trung lượng.
2.2.4 Sự gây chua trong đất
Aính hưởng phụ quan trọng nhất của phân N là sự gây chua đất của phân
ammonium.

  Quá trình nitrate hoá SA sinh ra trong đất 2 loại acid:
 (NH
4
)
2
SO
4
+ 4O
2
= 2HNO
3
+ H
2

SO
4
+ 2H
2
O

  Ở đất chua, bón SA có khả năng đẩy ra một lượng độ chua trao
đổi lớn:








  Ởí đất không chua, NH4+ bị hấp phụ vào keo đất và đẩy Ca
2+
ra,
do đó, bón SA làm cho đất mất vôi dần, lâu ngày làm cho đất hoá chua




+ CaSO
4


Keo đất

Ca+

Ca
+


+ (NH
4
)
2
SO
4


NH
4
+

NH4
+



Keo đất

H+

H
+

+ (NH
4
)
2
SO
4


NH
4
+

NH4
+


+ H
2
SO
4


Keo đất

Keo đất

Do bón vôi để cải thiện sự gây chua này, lượng tương đương của CaO được
dùng để đánh giá:

Loại phân Lượng CaO dùng để trung hoà sự gây
chua đất do 1 kg N*
Ammonium nitrate, urea 1 kg
Diammonium phosphate 2 kg
Ammonium sulphate 3 kg
* Trên cơ sở hiệu quả sử dụng là 50%

2.3 2.3 Phương pháp bón phân N hạn chế mất N

 Loại phân bón hạn chế mất mát N:
 Các chất hạn chế nitrate hoá như dicyadiamide (DCD) và nitrapyrin
làm giảm sự rửa trôi và mất N qua khử nitrate của phân bón trong tầng
rễ.
 Phân N chậm tan có thể làm giảm sự rửa trôi. Các loại phân như urea bọc
lưu huỳnh, IBDU có thể làm tăng năng suất trên một số hoa màu, chủ yếu là do
nó có thể duy trì lại N trong đất lâu hơn và hạn chế sự rửa trôi.
 Duy trì hoặc làm tăng chất hữu cơ trong đất thường làm giảm thiểu sự
rửa trôi.

3. PHÂN P VÀ Ô NHIỄM ĐẤT

Ô nhiểm độc chất từ phân P
  Cadmium là kim loại nặng có lẫn trong phân P có thể ảnh hưởng đến
môi trường đất.
  Lượng Cd mà cây trồng hút thu từ đất ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố: pH
đất, ẩm độ, giống và loại cây trồng.

4. PHÚ DƯỠNG VÀ SỰ SUY GIẢM CÁC NGUỒN NƯỚC
 Sự tích lũy của N và P trong đất từ việc sử dụng phân hữu cơ và phân cô cơ
mất cân đối có thể đưa đến hiện tượng phú dưỡng.

 Phú dưỡng là sự tăng hàm lượng N và P trong các ao hồ do nguồn nước chảy
vào, nó gây ra sự tăng trưởng các loài thực vật bậc thấp (rong, tảo ). Chất lượng
nước sẽ trở nên kém do thiếu oxy trong nước từ sự hoạt động này.Sự phân hũy tảo
là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự thiếu oxy nghiêm trọng trong
nước, phương trình:
(CH
2
O)
106
(NH
3
)
16
H
3
PO
4
+ 138 O
2
= 106 CO
2
+ 122 H
2
O + 16 HNO
3
+ H
3
PO
4

Từ phản ứng này, sự tiêu thụ O
2
và phóng thích CO
2
và H
3
PO
4
vào nguồn nước
làm giảm pH nước, nước bị nhiễm bẩn và có mùi hôi.

5. ỨNG DỤNG CỦA MÔ HÌNH TRONG DỰ ĐOÁN Ô NHIỄM TỪ PHÂN
BÓN
1.
2.  Mô hình hóa đặc biệt hữu dụng trong việc ước đoán hiệu quả sử dụng của
phân bón do khả năng tổng hợp các biến liên quan trong một hệ sinh thái nông
nghiệp. Thí dụ, tính hiệu quả của phân bón phụ thuộc vào lượng mưa, đặc tính
đất, dạng phân bón,

MÔ hình CERES-Rice có thể tính toán và ước lượng các chuyển hoá N và hoạt
động sinh học theo từng giờ trong suốt 10 ngày sau khi bón phân.

 6. CÁC BIỆN PHÁP HẠN CHẾ Ô NHIỄM & MẤT DINH DƯỠNG
TRONG ĐẤT
6.1. Quản lý phân N

  Phân N dễ hoà tan trong đất và nhanh chóng chuyển hoá thành nitrate và
chất này dễ rửa trôi vào nguồn nước và gây ô nhiễm.
Các biện pháp hạn chế:

  Phân N được bón tương thính với năng suất đạt được;
  Kiểm tra nitrate trong nguồn nước để cảnh báo và điều chỉnh sự ô nhiễm
kịp thời;
  Sử dụng loại phân hoặc phương pháp bón để N chậm tan;
  Thời kỳ bón N phải tương ứng với nhu cầu cây;
  Chia phân N làm nhiều lần bón;
  Cân bằng các dưỡng chất: P, K và các chất dinh dưỡng khác để cây trồng
sử dụng N tối đa.

2.2 6.2 Quản lý phân P liên hệ đến sử dụng đất

  Tránh xói mòn đất: duy trì lớp phủ thực vật,
  Bón và cày vùi phân trong đất;
  Hạn chế cày xới trên đất xói mòn mạnh

2.3 6.3 Sử dụng phân hữu cơ

Bón phân hữu cơ để duy trì độ phì nhiêu của đất và tăng tính hấp phụ phân bón.
