Chương 9: sản xuất sử dụng phân bón và môi trường pptx

Chương 9
SẢN XUẤT, SỬ DỤNG PHÂN BÓN VÀ MÔI TRƯỜNG
Cán bộ biên sọan: Ngô Ngọc Hưng
1. TÌNH HÌNH TIÊU THỤ VÀ CÔNG NGHỆ PHÂN BÓN THẾ GIỚI
1.1 Tiêu thụ phân bón thế giới
Sự khám phá về tự nhiên của dinh dưỡng cây trồng đã sản sinh ra kỹ nghệ phân bón. Sự
khám phá các quặng mỏ lớn của kali và đá phosphate đã cung cấp nguyên liệu phân khoáng cần
thiết. Phân super lân đầu tiên được chế tạo vào năm 1940.
Tiêu thụ phân bón trên thế
giới tăng nhanh và đạt cao nhất
vào năm 2000 với sản lượng
138 triệu tấn (Hình 9.1). Trong
vài thập kỷ vừa qua, tỉ lệ
lượng phân bón tiêu thụ trên
thế giới chuyển dần từ quốc
gia phát triển sang các quốc
gia đang phát triển (hình 9.2).
Lý do chính của sự chuyển
dịch này là do sự ban hành
pháp chế hạn chế sử dụng
phân hoá học ở nhiều quốc gia
phát triển, và sự bùng nổ dân
số ở các nước đang phát triển
là nguyên nhân đưa đến sự gia
tăng nhu cầu phân bón, đặc
biệt là ở Châu Á.
Hình 9.1. Tiêu thụ phân bón thế giới từ năm 1960 đến 2000.
[IFA. 2002].
Hình 9.2. Tỉ lệ tiêu thụ
phân bón ngày càng gia tăng
ở các quốc gia đang phát

triển . [ IFA. 2002]
148
1.2 Vai trò của tiến bộ kỹ thuật trong công nghệ chế tạo phân bón
Sản xuất phân bón cũng bắt đầu gia tăng ở các quốc gia đang phát triển mà các vùng có
nguồn tài nguyên to lớn về đá phosphate như Bắc Phi và Trung Đông là nơi sản xuất phân lân
chính trên thế giới.
Sản xuất phân bón thế giới đã gia tăng hơn 4 lần kể từ năm 1930 đến 2000 và hiện nay đạt
gần 140 triệu tấn/ năm. Sự phát triển này không thể không kể đến vai trò của tiến bộ kỹ thuật.
Một thí dụ đơn giản về tiến bộ kỹ thuật là sản xuất phân bón ở dạng hạt. Đầu tiên phân bón được
chế tạo ở dạng bột, loại phân này có khuynh hướng đóng rắn lại trong không khí, điều này rất khó
trong sử dụng. Kỹ thuật tạo hạt thật sự không đơn giản. Nó được phát triển hơn 50 năm qua và
hiện nay vẫn đang được nghiên cứu cải tiến. Phân bón dạng hạt giúp thuận lợi trong việc đóng
gói, vận chuyển và bón rải ngoài đồng.
Sự phát triển của kỹ thuật tự động, điện toán hoá, kỹ thuật điều khiển từ xa đã cách mạng
hoá trong sản xuất phân bón, đặc biệt là trong các lĩnh vực an toàn, tiêu chuẩn môi trường và chất
lượng sản phẩm.
Kỹ nghệ phân bón tác động trên môi trường 2 lần : (1) các phát thải trong quá trình sản
xuất và (2) sự thất thoát vào môi trường trong quá trình sử dụng. Có một sự tiến bộ đáng kể
trong 30 năm qua trong sản xuất phân bón, sự tiêu thụ năng lượng cho sản xuất phân bón hiện
nay thấp hơn nhiều so với trước đây. Sự giảm tiêu thụ năng lượng trong kỹ nghệ phân bón sẽ kèm
theo sự giảm thiểu rất lớn lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính.
Một đột phá lớn gần đây trong kỹ
nghệ chế tạo phân đạm là giảm thấp tiêu
thụ năng lượng. Kỹ nghệ phân bón của
Hoa kỳ vào năm 1983 tiêu thụ trung bình
42 triệu đơn vị nhiệt lượng trên một tấn
ammonia tạo ra. Đến năm 1996, sự tiêu
thụ này là 38. Hiện nay các nhà máy
công nghệ cao hoạt động chỉ với mức độ
là 30, mặc dù trong đó đã tiêu tốn năng

lượng đáp ứng cho tiêu chuẩn môi
trường để giảm phát thải vào không khí
và nguồn nước (hình 9.3).
Cải tiến kỹ thuật để nâng cao nồng
độ acid trong chế tạo acid phosphoric là
vấn đề luôn được quan tâm. Trước đây
nồng độ này chỉ đạt 20-23%, trong khi
hiện nay các acid phosphoric thương mại
có nồng độ là 45-50%.
Hình 9.3. Sự giảm phát thải N và P vào môi trường
đất nước với sự giảm tiêu thụ năng lượng.
[Ole H. Lie, Nosrk Hydro, TFI, Septmber 1998]
2. SẢN XUẤT PHÂN BÓN VÀ MÔI TRƯỜNG
2.1 Kỹ nghệ phân đạm
Sản xuất ammonia
Kỹ thuật tổng hợp ammonia đầu tiên được phát triển ở Tây Âu, sử dụng điện hoặc khí đốt
làm nhiên liệu. Vào thời kỳ này, các nhiên liệu này chỉ có ở các quốc gia kỹ nghệ. Sau đó, sự
tiến bộ phát triển với khí hoá của dầu hoả. Một phần trọng yếu của kỹ nghệ ammonia của các
quốc gia kỹ nghệ là dựa vào dầu hoả.
Sản xuất và sử dụng phân N hoá học là hiện tượng của cuối thế kỷ 20. Phân N hoá học có
nhiều dạng, bao gồm NH
3
, (NH
4
)
2
SO
4
, NH
4

NO
3
, và urea. Sản xuất phân N khởi đầu vào năm
1950 với lượng ít hơn 5 triệu tấn trên năm, mức độ sản xuất hiện nay vào khoảng 80 triệu tấn trên
149
năm. Sử dụng phân bón có liên hệ chặt với sự tăng trưởng nhanh chóng của dân số. Sự gia tăng
này được ước đoán là sẽ tiếp tục trong thế kỷ 21 và hầu hết sự tăng trưởng sử dụng phân bón là từ
các quốc gia đang phát triển.
Sử dụng khí tự nhiên là một
cải tiến có hiệu quả kinh tế cho
các nhà máy chế tạo phân N
(Hình 9.4). Hầu hết các nhà máy
từ giữa những năm 1960 được xây
dựng để sử dụng khí tự nhiên.
Điều này cho phép nhiều quốc gia
đang phát triển với khí đốt giá
thành rất thấp, thường kết hợp với
sản xuất dầu hoả, phát triển kỹ
nghệ ammonia mà nó có thể cạnh
tranh với các quốc gia phát triển.
Tương tự, các quốc gia
Tây Âu và Liên bang Xô viết củ
đã phát triển kỹ nghệ ammonia từ
giữa những năm 1970 đến 1990,
mà tất cả đều dựa vào khí tự
nhiên.
Hình 9.4. Nhà máy sản xuất ammonia tại Hà Lan.
[IFA, 1998]
Sản xuất ammonia tạo ra một lượng CO
2

đáng kể , khí này góp phần làm nóng bầu khí
quyển. Nếu khí tự nhiên được sử dụng làm nguyên liệu, lượng CO
2
được

tạo ra là khoảng 2,7
tấn /tấn đạm. Nếu sử dụng than đá và dầu hoả thì lượng CO
2
tạo ra sẽ cao hơn 25%. Ngược lại,
sản xuất urea chỉ cần khoảng 1,6 tấn CO
2
trên 1 tấn đạm. Mặc dù sự đóng góp CO
2
do kỹ nghệ
phân bón là tương đối nhỏ (0.1 –0.2%). Tuy nhiên về lâu dài của sản xuất phân bón, khí phát thải
CO
2
càng được giữ ở mức thấp nhất càng tốt.
Sản xuất acid nitric cho việc chế tạo phân nitrate amôn và nitrophospho đã tạo ra một
lượng phát thải khí N
2
O, khí này có khả năng làm nóng bầu khí quyển hơn là CO
2
. Nó cũng được
xem là chất gây tổn hại đến tầng ozone. Mức độ phát thải có thể thay đổi từ 1 đến hơn 10 kg N
2
O
trên tấn acid nitric 100%. Sử dụng kỹ thuật để làm giảm khí thải này thì rất tốn kém. Lượng N
2
O

phát thải từ sản xuất phân bón được ước lượng là khoảng 6% của số lượng do con người tạo ra ,
so với 50% sinh ra từ xe cộ.
Nitrogen oxide (NO
x
) cũng được phát thải từ các nhà máy chế tạo ammonia và acid nitric.
Chất khí này góp phần tạo nên mưa acid. Ammonia được sử dụng làm chất khử để chuyển NO
x
thành N
2
là phương pháp hiệu quả làm giảm lượng NO
x
, hơn ½ triệu tấn ammonia được sử dụng
hàng năm trong mục đích này.
Sự dự trữ, đóng gói và vận chuyển ammonia và ammonium nitrate được quan tâm nhiều
hơn. Nếu không có những qui định kỹ thuật rõ ràng đối với các chất này sẽ đưa đến nhiều tổn hại
môi trường.
Sản xuất phân đạm
Phân N đầu tiên được đưa ra thị trường là phân nitrate natri, được khai thác từ quặng mỏ
tự nhiên ở Chi lê và được nhập vào Châu Âu và Hoa Kỳ từ những năm 1830. Kế đó là phân SA.
150
Chất này đầu tiên có được từ sản phẩm phụ của kỹ nghệ than cốc, được phát triển để cung cấp khí
đốt cho ánh sáng đèn đường phố và phục vụ trong kỹ nghệ thép ở Châu Âu và Hoa Kỳ vào thế kỷ
19.
Rõ ràng là từ 1990, nếu không có kỹ nghệ cố định N khí quyển thì sẽ không đủ lương
thực cho sự gia tăng dân số của các quốc gia kỹ nghệ. Từ năm 1905, ý tưởng cho luồng không
khí đi qua hồ quang điện được thực hiện thành công ở Na Uy để sản xuất acid nitric và nitrate
calci. Cũng trong thời gian này, phân cyanamide calci được sản xuất bằng cách phản ứng vôi với
than cốc trong lò điện. Tuy nhiên 2 phương pháp sản xuất này chẳng bao lâu thì bị lạc hậu khi
xuất hiện kỹ nghệ tổng hợp ammonia từ N khí quyển và hydrocacbon. Điều này đã cách mạng
hoá kỹ nghệ phân N. Nhà máy đầu tiên sử dụng qui trình này được bắt đầu hoạt động ở Đức năm

1913.
Phân N được sản xuất đầu tiên-chủ yếu là SA, cyanamid calci và nitrate calci- chứa hàm
lượng N rất thấp, chỉ trong khoảng 15-21%. Tuy nhiên, mãi đến năm 1940, nitrate ammon được
sản xuất có hàm lượng 34%N đã trở thành loại phân quan trọng. Đến năm 1960, nó trở thành loại
phân N hàng đầu.
Hiện nay phân N phổ biến nhất và rẻ tiền nhất thế giới là phân urea. Phân này chứa
46%N, nó có tính kinh tế khi vận chuyển đi xa hơn là loại phân có hàm lượng N thấp. Phân urea
được sản xuất bằng cách phản ứng ammonia với CO
2
, vì thế nó có thể tận dụng lượng lớn sản
phẩm phụ CO
2
được sản sinh từ nhà máy sản xuất ammonia. Do đó, các nhà máy urea thường
được thiết kế cùng với nhà máy sản xuất ammonia.
Trong sản xuất ammonia, các chất xúc tác phải được thay thế trong mỗi vài năm. Các chất
xúc tác đã được sử dụng có thể chứa nhiều dạng oxid kim loại và nhiều chất hoá học khác, tuy
nhiên hầu hết các chất này có thể được tái chế hoặc được sử dụng cho các mục đích khác.
Hoạt động của con người đã tạo ra một lượng đạm khổng lồ trong các quyển của trái đất.
sự cố định này bao gồm ba tiến trình khác nhau: 1) sản xuất trực tiếp NH
3
và HNO
3
cho sản xuất
phân bón, 2) sản sinh gián tiếp của NO và N
2
O trong sự đốt của các nhà máy công nghiệp, 3) sự
cố định đạm sinh học trong hoạt động nông nghiệp.
Sự tăng trưởng nhanh chóng của sử dụng phân bón trong 50 năm qua đã phát triển và nuôi
sống 6,1 tỉ cư dân trên hành tinh hiện nay. Cùng với thời gian này, dầu hoả như là nguồn nhiên
liệu cho cố định N cũng đã được sử dụng với lượng khổng lồ. Từ các hoạt động này, tổng lượng

cố định N nhân tạo hiện nay tương đương với lượng cố định N tự nhiên của toàn cầu và đây là
vấn đề lớn cần được quan tâm.
2.2 Kỹ nghệ phân lân
Công nghệ chế tạo phân lân có trước công nghệ tổng hợp ammonia ít nhất là 70 năm. Vào
thời kỳ đầu tiên, chế tạo phân lân thì rất đơn giản, nó bắt đầu với sử dụng xương động vật
làm nguồn lân, thời kỳ sau đó là nghiền mịn đá phosphate, thêm acid sulfuric loãng vào để
chuyển lân trong vật liệu này thành dạng hoà tan trong nước. Sản phẩm được gọi tên là
“super lân”. Phân này có mặt ngoài thị trường ở Anh vào năm 1843.
Nhiều quặng mỏ đá phosphate được khám phá và khai thác (Hình 9.5) trên 50 năm qua.
Trung quốc trở thành quốc gia sản xuất phân lân đứng hàng thứ ba vào cuối thập kỷ thế kỷ 20. Có
3 quốc gia-Hoa Kỳ, Trung quốc và Morocco- chiếm 2/3 lượng lân cung cấp của thế giới. Chỉ riêng
Morocco đã cung cấp 1/3 thị trường đá phosphate của thế giới.
151
Đầu tiên, phân super lân có
hàm lượng rất thấp-16-20% P
2
O
5
.
Để nâng cao hàm lượng P
2
O
5
,
cần sử dụng acid phosphoric
trong phản ứng hoá học. Acid
phosphoric bắt đầu được sản xuất
ở Châu Âu vào năm 1870. Sự
phát triển rộng rãi kỹ nghệ acid
phosphoric chỉ bắt đầu từ 1950.

Phân lân loại thường - có
hàm lượng lân thấp-được sử
dụng rộng rãi trên thế giới cho
đến năm 1950. Phân triple
super-phosphate chỉ được sản
xuất sau này.
Hình 9.5. Đá phosphate được khai thác tại Khouribga,
Morocco. [IFA, 1998]
Càng ngày càng nhiều nhà máy cũ kỹ bị đóng cửa do vấn đề kinh tế hoặc môi trường,
hoặc do các quặng mỏ lân và kali bị cạn kiệt. Các vấn đề về cải thiện vùng đất bị ô nhiễm càng
quan trọng.
Sản xuất phân lân và mưa acid
Mưa acid được tạo ra do phát thải của các hợp chất lưu huỳnh. Các khí
này được tạo ra từ sản xuất acid sulfuric và phân lân. Tuy nhiên, sử dụng
nguyên liệu than đá và dầu hoả cho việc sản xuất ammonia cũng tạo ra khí
thải này. Mặc dù các chất khí gây mưa acid có thể bắt nguồn từ các nhà máy
của khu kỹ nghệ (hình 9.6a), nó thường được gió mang vào khí quyển và di
chuyển đến các vùng nông thôn các đó hàng trăm dặm.
Mưa acid có thể gây nên những thay đổi có ý nghĩa trên hoá học đất, nước, từ đó nó ảnh
hưởng trên thảm thực vật và thuỷ sinh vật nước ngọt.
Sự gia tăng độ chua làm suy yếu các tiến trình sinh lý và sinh sản trên những loài cá đặc
biệt nhạy cảm với nước nhiễm acid. Các ảnh hưởng gián tiếp cũng tác động trên quần thể loài cá
qua sự giảm tính đa dạng loài nhuyễn thể, và sự phát triển quá mức của rong, tảo.
Hệ sinh thái trên cạn cũng bị ảnh hưởng, đặc biệt được lưu ý trên sự phát triển của rừng.
Một số rừng cây xanh được ghi nhận là bị gây hại bởi mưa acid (hình 9.6b). Ở mức độ ô nhiễm
nhất định của SO
2
, NO và NO
2
trong khí quyển, năng suất một số cây trồng bị giảm.

Ảnh hưởng của mưa acid trên vùng biển thì không quan trọng vì biển có khả năng hoá
giải hiệu quả các tác động của mưa acid.
152
Hình 6a. Chất khí gây mưa acid có thể bắt nguồn
từ các nhà máy của khu kỹ nghệ
Hình 6b. Mưa acid gây hại rừng cây xanh ở
Slamba Poremba, Poland [C Martin, The
Environmental Picture Library].
Phần lớn các hợp chất khí lưu huỳnh được phát thải trong quá trình sản xuất phân bón có
thể được thu hồi bằng hệ thống lọc. Hiện nay đã có các qui định đối với các nhà máy chế tạo
phân bón về nồng độ phát thải tối đa vào khí quyển, về hệ số chuyển hoá lưu huỳnh.
Sản xuất phân lân và chất thải phophogypsum
Gypsum là chất khoáng mà nó cũng xuất hiện trong tự nhiên. Trong chế tạo acid
phosphoric, sản phẩm phụ phosphogypsum được tạo ra trong phản ứng của đá phosphate với acid
sulfuric. Thuật ngữ “phoshogypsum” được sử dụng chuyên biệt cho gypsum được tạo ra từ phản
ứng của đá phosphate với acid, vì chất này lẫn tạp một lượng nhỏ của một số khoáng khác có
trong đá phosphate. Thành phần ô nhiễm trong phân lân thay đổi rất lớn với nguồn quặng mỏ.
Thí dụ, hàm lượng cadmium trong đá phosphate có thể thay đổi từ 0 đến 30 mg/kg P
2
O
5
.
Khoảng 4-5 tấn phophogypsum được tạo ra cho mỗi tấn P
2
O
5
qui về acid phosphoric.
Chất thải này gồm chủ yếu là CaSO
4
, một phần Fluor và một số nguyên tố khác như arsenic,

nicken, cadmium, chì, radium và Al. Như vậy sản xuất phân lân cũng đưa đến vấn đề môi trường
qua thải bỏ phophogypsum.
Trước đây các nhà máy chế tạo acid phosphoric thường được thiết lập ở các vùng ven
biển để thải gypsum vào biển ở đây nó nhanh chóng hoà tan trong nước biển và vận chuyển đi
theo triều. Khi phosphogypsum được thải vào biển hoặc vùng cửa sông, sự tác động môi trường
tuỳ thuộc rất lớn vào khoảng cách của nhà máy với dòng triều. Trong trường hợp dòng triều yếu,
chất thải phosphogypsum ảnh hưởng nghiêm trọng đến thuỷ sinh.
Sản xuất phân lân và ô nhiễm phóng xạ
Lân khoáng có hoạt tính phóng xạ trong tự nhiên. Đối với lân có nguồn
gốc trầm tính, thành phần chính mà nó có là uranium, hàm lượng trong
khoảng 0.005-0.02%. Đối với lân có nguồn gốc phún xuất, thorium thường
chiếm ưu thế hơn uranium. Sản phẩm phân huỷ chính của uranium là
radium (
236
Ra). Uranium trong lân khoáng sẽ phân bố trong sản phẩm acid
phosphoric phụ phẩm phosphogypsum trong quá trình chế tạo. Radium chủ
yếu phân bố trong phụ phẩm gypsum vì hợp chất sulphate này không hoà
tan.
Hàm lượng uranium trong acid phosphoric trong khoảng 0.01 đến 0.26 g/l, thay đổi tuỳ
vào nguồn lân khoáng, tiến trình chế biến và nồng độ acid. Hàm lượng uranium trong
phosphogypsum thay đổi từ 0.015 đến 0.03 g/kg.
153
Công trình nghiên cứu ở Phần Lan cho thấy U-238 có chứa trong phân NPK góp phần
khoảng 0.25% tổng lượng uranium tự nhiên xuất hiện trong tầng đất mặt 10 cm. Tương tự,
nghiên cứu ở Bỉ cho thấy Ra-226 ô nhiễm trong phân lân góp phần chỉ vào khoảng 0.25% của
tổng lượng Ra-226 tự nhiên xuất hiện trong tầng đất mặt 20 cm khi bón 14 kg P/ha.
Hiệu quả dài hạn của bón phân lân trên hoạt tính phóng xạ cũng được nghiên cứu ở Hoa
K. Phân super lân được sản xuất từ đá phosphate ở Florida được bón với liều lượng 30 kgP/ha
trong suốt 50 năm cho thấy hàm lượng U, Th, và Ra trong lá và hạt bắp, trong hạt và rơm lúa mì,
và hạt và rơm của đậu nành đã không khác biệt so với các lô không bón phân lân.

2.3 Kỹ nghệ phân kali
Từ trước giũa thế kỷ 19, kali đã được ghi nhận là cần thiết trong nông nghiệp và tro gỗ là
nguồn chính cung cấp kali. Đến năm 1859, mỏ muối kali được khám phá tại Stassfurt, Đức. Mỏ
kali này và các mỏ khác ở Đức đã chiếm lĩnh thị trường thế giới trong thời gian 75 năm.
Phân kali được chế tạo đầu tiên có hàm lượng K thấp, chỉ đạt không cao hơn 25% K
2
O.
Hiện nay phân KCl, là sản phẩm chính, chứa hàm lượng K
2
O là 60-62%.
Hiện nay, nhiều mỏ K lớn được khám phá và khai thác ở nhiều quốc gia (Hình 9.7 và
9.8). Các nước đang phát triển chỉ chiếm 7-8% của sản xuất kali trên thế giới. Hầu hết các nước
này đều phải nhập khẩu kali cho nhu cầu phát triển nông nghiệp.
Hình 9.7. Khai thác mỏ kali ở Esterhazy,
Sakatchewan Facility, Canada. [IFA, 1998]
Hình 9.8. Tỉ lệ phân bố sản xuất kali
trên thế giới. [IFA, 1998]
3. SỬ DỤNG PHÂN BÓN VÀ MÔI TRƯỜNG
Sự can thiệp của con người trong chu trình của N trực tiếp ảnh hưởng độ phì nhiêu đất
qua hoạt động bón phân ngoài ra còn đưa đến nhiều vấn đề đáng lo ngại. Điều này bao gồm sự ô
nhiễm NO
3
-
trong nước ngầm từ các hoạt động nông nghiệp, sự phú dưỡng do N bị chảy tràn
hoặc rửa trôi từ đất nông nghiệp, sự lắng tụ NO
3
-
từ khí quyển, sự phá huỷ tầng zone bởi khí N
2
O,

mưa acid chứa HNO
3
, sự thay đổi đa dạng loài do lắng tụ của N.
3.1 Độ phì nhiêu đất
Thâm canh nông nghiệp được cho tác nhân là làm giảm độ phì nhiêu dài hạn của đất. Sự
thâm canh có thể làm cạn kiệt các nguyên tố mà nó không được bổ sung vào trong đất. Đặc biệt
là thiếu kỹ năng thâm canh có thể gây ra phá huỷ cân bằng các tính chất lý, hoá và sinh học đất
mà đây là các thành phần của phì nhiêu đất.
154
Sự lạm dụng hoặc sử dụng phân bón không đúng cách dĩ nhiên có thể tạo các ảnh hưởng
bất lợi cho đất. Đôi khi phân bón được cho là là không có hiệu quả. Thí dụ, phân bón đôi khi bị
đổ lỗi gây mặn cho đất nơi kém thoát thuỷ và tưới thừa. Tuy nhiên, đáp ứng phân bón đối với cây
trồng sẽ giảm nếu sự bón phân không cân đối diễn ra nhiều lần. và sự bón phân này không tương
ứng với nhu cầu đất và cây. Tương tự, sự không quan tâm bổ sung các nguyên tố trung lượng
(Ca, Mg, S) và vi lượng cũng dẫn đến giảm đáp ứng đối với nguyên tố đại lượng.
Một cách để đánh giá ảnh hưởng của phân bón trên phì nhiêu đất là thực hiện các thí
nghiệm dài hạn, sử dụng phân bón chính xác cùng với biện pháp canh tác tốt nhất. Thí nghiệm
phân bón dài hạn được thực hiện lâu đời nhất trên thế giới là ở Rothamsted, Anh quốc. Thí
nghiệm ở đây cho thấy phân hoá học được sử dụng liên tục hơn 150 năm, đến nay đất trồng này
tốt hơn bất kỳ so với trước đây. Cây trồng được bón phân đầy đủ sẽ tạo ra hệ thống rễ nhiều hơn
và lượng dư thừa thực vật được phân huỷ sẽ góp phần cải thiện cấu trúc đất, hàm lượng hữu cơ và
khả năng giữ nước, và do đó nó cải thiện độ phì nhiêu đất.
3.2 Ô nhiễm nguồn nước
Ô nhiễm nitrate trong nguồn nước
Lượng phân hoá học được bón vào đất không được cây trồng hút hoàn toàn. Một số lượng
dưỡng chất được giữ lại trong đất và tiếp tục cung cấp cho cây trồng vụ sau. Một số bị chảy tràn
do xói mòn hoặc rửa trôi do mưa lớn. Một số bị mất vào khí quyển qua tiến trình khử nitrate và
bốc thoát hơi ammonia. Một số khác bị thấm vào nước ngầm.
Dưỡng chất rửa trôi vào nước ngầm chủ yếu là N. Thông thường, các hợp chất hoà tan lân
nhanh chóng chuyển hoá thành dạng ít hoà tan do các tiến trình tự nhiên trong đất, và do đó nó

không bị rửa trôi. Kali liên kết với phần tử sét và nó cũng ít bị rửa trôi. Kali chỉ bị rửa trôi trên
đất cát, hoặc nơi có hàm lượng sét thấp, hoặc do bón thừa, tuy nhiên hàm lượng kali rửa trôi
trong nước ngầm không có ảnh hưởng đến sức khoẻ con người và không có ngưỡng giới hạn cho
kali trong nước uống. Sữa mẹ chứa nhiều kali hơn bất kỳ lượng kali có trong nước uống.
Đạm trong phân bón phần lớn ở dạng NH
4
+
hoặc NO
3
-
. Khi bón phân, cây trồng sẽ sử
dụng dạng N này cho sự sinh trưởng. Tuy nhiên, một lượng có ý nghĩa sẽ bị rửa trôi khỏi đất
nông nghiệp và đi vào nước ngầm hoặc sông, rạch và gây nên 2 vấn đề môi trường: gây độc của
nitrate và sự phú dưỡng.
Đạm ở dạng nitrate thì rất hoà tan và không chuyển thành dạng ít hoà tan. Trong điều kiện
thiếu thảm thực vật che phủ hoặc N được bón nhiều hơn khả năng hút thu của cây trồng, mưa sẽ
rửa trôi nitrate xuống tầng bên dưới và thậm chí vào nguồn nước ngầm. Thời gian và lượng bón
cho một loại cây trồng cần được nghiên cứu kỷ, và dạng đạm hữu dụng từ nguồn khác cũng phải
được lưu ý.
Có nhiều biện pháp làm giảm thiểu sự rửa trôi nitrate. Trong mọi trường hợp, sự hiện diện
lớp phủ thực vật là cần thiết để giảm thiểu rửa trôi nitrate: Vùng đất bỏ hoá có tiềm năng rửa trôi
nitrate lớn hơn vùng đất có lớp phủ thực vật.
Nitrate vào cơ thể sẽ bị khử thành nitrite, nó làm giảm khả năng vận chuyển oxy trong
máu. Nếu hàm lượng nitrate trong nước uống vượt ngưỡng cho phép, sức khoẻ có thể bị ảnh
hưởng nghiêm trọng. Sự ô nhiễm nitrate được ghi nhận gây nên hội chứng “blue baby syndrome”
trên trẻ con, còn được gọi là hội chứng methaemoglobinaemia. Có khoảng 3000 trường hợp ngộ
độc nitrate được ghi nhận trên thế giới, hầu hết trong giai đoạn 1950 đến 1970, khi nước uống
cho trẻ con được lấy từ giếng nước. Rau dền và cà rốt có thể chứa hàm lượng nitrate cao, tuy
nhiên chế biến thực phẩm cho trẻ con có thể loại trừ ảnh hưởng này.
Nitrate trong nguồn nước cũng được qui kết là gây nên ung thư dạ dày, tuy nhiên Tổ chức

Sức khoẻ Thế giới đã kết luận rằng “Không có chứng cớ về sự liên quan giữa ung thư dạ dày và
nước uống… nhưng sự liên quan này không thể được loại trừ”.
155
Sự phú dưỡng
Sự phú dưỡng có thể xuất hiện khi NO
3
-
(hoặc PO
4
3-
) tích luỹ trong hồ, ao, sông, rạch gây
ra từ chảy tràn trong nông nghiệp, nước thải, chất tẩy có phosphate. Các dưỡng chất này thúc đẩy
tăng trưởng thực vật, tảo nở hoa, và đôi khi gây cá chết do cạn kiệt oxy. Sự phú dưỡng có thể đưa
đến tác động đáng kể trên toàn bộ hệ sinh thái thuỷ sinh.Một số loài tảo đặc biệt mà nó phát triển
ở những vùng sông hồ rộng lớn với ô nhiễm dưỡng chất, loài tảo này tiết ra trong nước những
chất mà nó gây độc ở nồng độ thấp (hình 9.9).
Hình 9.9. Ảnh phóng
đại của loài tảo roi
(dinofla-gelates) có tên
Uroglena americana
(a), là thủ phạm tạo ra
thuỷ triều đỏ của một
vùng thuỷ vực rộng lớn
(b)., São Paolo,
Brazil. [UNEP. 2000]
Chất lân có thể đóng góp trong việc gây nên sự phú dưỡng của sông và hồ, và nitrate gây
nên sự phú dưỡng của nước vùng ven biển. Phú dưỡng là hiện tượng làm giàu dưỡng chất của lớp
nước mặt đưa đến sự phát triển quá mức rong tảo và những loài thuỷ sinh không mong muốn
khác và sự phát triển này đưa đến suy giảm chất lượng nguồn nước. Nguồn dưỡng chất này
không chỉ phát xuất từ nông nghiệp, nhưng nó cũng có thể bắt nguồn từ xói mòn và chảy tràn do

mưa lớn.
Nước trong ao, hồ thường có tiềm năng bị ảnh hưởng của sự phú dưỡng do sự giới hạn
của thay đổi mới nguồn nước. Thật vậy, sự kém thay đổi mới nguồn nước và điều kiện thiếu oxy
ở đáy hồ có khuynh hướng gây nên sự phát triển của tảo, bất luận là nguồn dưỡng chất bổ sung từ
nông nghiệp hay các nguồn khác.
Càng thâm canh trong nông nghiệp, càng gây nên vấn đề phú dưỡng có ý nghĩa. Tuy
nhiên có thể giảm thiểu sự xói mòn bằng kỹ thuật canh tác, trong số đó bao gồm các biện pháp
duy trì lớp phủ thực vật, hạn chế cày xới, tủ rơm,…Hạn chế cày xới sẽ giảm chi phí lao động và
năng lượng, duy trì ẩm độ và bảo tồn đất.
3.3 Ô nhiễm khí quyển
Các khí thải nhà kính
Sự phát thải khí vào khí quyển hầu như liên quan với chất đạm, do tính chất chuyển hoá
tự nhiên của N trong đất. N bị mất trong nông nghiệp không chỉ qua rửa trôi nhưng sự bốc thoát
hơi ammonia và khử nitrate cũng đưa đến mất N. Sự bón rải urea, đặc biệt là trên đất có vôi, và
phương pháp bơm ammonia vào đất cũng đưa đến sự mất ammonia có ý nghĩa.
Sự phát thải ammonia chủ yếu từ các trang trại gia súc. Khoảng 40% chất N trong chăn
nuôi được ước lượng là mất qua bốc thoát hơi ammonia.
156
Khoảng 4.5 triệu tấn khí phát thải ammonia hàng năm được ước lượng từ phân N, mà
lượng chất thải này đi vào đất theo nước mưa hoặc lắng tụ, tuy nhiên nó sẽ trải qua hàng loạt
phản ứng hoá học làm chua đất và nước và gây ảnh hưởng xấu trên các hệ sinh thái.
Sản phẩm của khử nitrate thường là khí N
2
, nó là chất trơ trong khí quyển. Tuy nhiên,
trong sản xuất lúa và đất ngập nước tự nhiên, metan được tạo ra từ sự phân huỷ các vật liệu hữu
cơ trong điều kiện yếm khí. Đất lúa ngập nước được tính là đóng góp 30% của sự phát thải khí
metan của toàn cầu. Tuy nhiên lượng đóng góp trực tiếp do phân bón thì rất nhỏ. Metan góp phần
làm nóng toàn cầu. Dưới điều kiện yếm khí chất hữu cơ có thể tạo nên metan; do lý do này mà sự
bón phân chuồng vào đất lúa trong giai đoạn ngập là không được khuyến cáo.
Ngược lại, qua hoạt động quang hợp của cây trồng, sử dụng phân bón góp phần lấy đi

CO
2
từ khí quyển, do đó làm giảm tiềm năng làm nóng bầu khí quyển. Tuy nhiên, một lượng lớn
hơn của cacbon lại được trả lại vào khí quyển, càng nhiều dư thừa thực vật đưa đến nhiều chất
hữu cơ trong đất và sự gia tăng chất hữu cơ này có thể được cải thiện qua bón phân.
N
2
O và tầng ozone
Các hoạt động của con người và sinh học đưa đến nồng độ N
2
O trong khí quyển gia tăng
ở mức độ 0,25% mỗi năm. Nồng độ N
2
O là 0.75 ppbv (part per billion of volume) ở Bắc bán cầu
mà nó cao hơn ở Nam bán cầu. Điều này được giải thích là N
2
O dược tạo ra từ Bắc bán cầu cao
hơn so với Nam bán cầu. Phân tích mẫu tuyết của thời kỳ trước công nghiệp cho thấy hàm lượng
N
2
O là 285 ppbv và hàm lượng này tương đối ổn định trong suốt 2000 năm qua, và nó bắt đầu gia
tăng vào khoảng năm 1700.
Hiện nay tầng đối lưu ozone được xác định là bị tác động chiếu xạ gấp đôi so với thời kỳ
trước công nghiệp và sự tác động chiếu xạ trên Nam bán cầu thì ít hơn. Sự gia tăng phát thải NO
x
từ sự đốt nhiên liệu dầu hoả của các nhà máy đã làm mỏng đi tầng ozone.
Rừng nhiệt đới có lẽ là nguồn phát thải N
2
O vào khí quyển quan trọng nhất. Tổng lượng
N

2
O phát thải được ước lượng là khoảng 4 triệu tấn N trên năm. Nguồn N
2
O do con người tạo ra
chủ yếu bắt nguồn từ nông nghiệp và công nghiệp như sản xuất acid adipic và acid nitric. Theo
khảo sát gần đây, sự phát thải N
2
O từ trồng trọt và bón phân N là có ý nghĩa trên toàn cầu. Lượng
phát thải này được ước lượng là khoảng 3.5 triệu tấn N trên năm. Ngoài ra N
2
O cũng được phát
thải từ rất nhiều nguồn khác, phần lớn là khó đánh giá như là từ đất của hệ sinh thái tự nhiên
khác, sự đốt chất hữu cơ, sự thoát khí từ khai thác nước ngầm cho nước tưới và các tiến trình kỹ
nghệ đặc biệt.
Tiến trình chính làm mất N
2
O trong khí quyển là sự phân huỷ quang hoá do ánh sáng mặt
trời (bước sóng 180-230 nm) trong tầng bình lưu và lượng mất được ước lượng là 12.3 triệu tấn
N trên năm.
Bảng 9.1 trình bày sự ước lượng khí N
2
O phát thải trực tiếp hoặc gián tiếp từ việc bón
phân N (phân hoá học hoặc phân chuồng) vào đất nông nghiệp, và từ đất trồng cây họ đậu với sự
cố định N sinh học. Lượng N
2
O phát thải từ bón phân hoá học thì tương đương với phân chuồng.
Khoảng 40% lượng N
2
O phát thải là bắt nguồn từ Bắc và Trung Mỹ, Châu Âu và Liên bang Xô
viết củ là nơi mà 20% dân số thế giới cư trú. Nguồn phát thải N

2
O chiếm 40% của hàng năm là
từ các quốc gia Châu Á với 55% dân số thế giới cư trú.
Phân N, có tầm quan trọng cho sản xuất nông nghiệp trên toàn cầu, được ước lượng là sẽ
gia tăng trong tương lai. Mặc dù sự tiêu thụ phân N ở các nước phát triển hầu như ổn định kể từ
năm 1980, còn việc sử dụng phân N ở các nước đang phát triển đang tiếp tục gia tăng với mức 6-
7% trên năm. Tiêu thụ N của thế giới là vượt hơn 90 triệu tấn N ở năm 2000. Không may là phân
N không được sử dụng hiệu quả trong các hệ thống nông nghiệp, cây trồng hút thu ít khi vượt
hơn 50% lượng phân N bón vào đất.
157
Bảng 9.1. Ước lượng sự phát thải trực tiếp hoặc gián tiếp của N
2
O sinh ra từ đất nông nghiệp do
bón phân N hoá học hoặc phân chuồng hoặc trồng cây họ đậu (IPCC 1996).
Vùng đất Phát thải N
2
O (triệu tấn/năm) từ Tổng số Khoảng biến
động
N hoá học Phân chuồng Cố định N
Châu Phi 0,04 0,21 0,05 0,30 0,15-0,45
Bắc và Trung Mỹ 0,26 0,11 0,11 0,48 0,24-0,72
Nam Mỹ 0,03 0,22 0,09 0,34 0,17-0,51
Châu Á 0,75 0,52 0,19 1,45 0,73-2,19
Châu Âu 0,27 0,22 0,02 0,51 0,26-0,77
Đại dương 0,01 0,03 0,01 0,05 0,03-0,08
Liên bang Xô viết củ 0,17 0,18 0,03 0,30 0,19-0,57
Tổng cộng 1,53 1,49 0,50 3,50 1,80-5,30
Chiến lược giảm phát thải N
2
O từ đất nông nghiệp

Kỹ thuật canh tác
Bảng 9.1 cho thấy khoảng 3,5 triệu tấn N
2
O-N phát thải hàng năm từ đất nông nghiệp
được bón phân N hoá học hoặc phân chuồng. Rõ ràng là bất cứ biện pháp nào nâng cao hiệu quả
sử dụng phân N sẽ làm giảm phát thải N
2
O. Nhiều chiến lược được liệt kê trong bảng 9.2. Nhiều
nghiên cứu đồng ruộng đã được thực hiện với chất ức chế nitrate hoá đã xác định nó có thể làm
giảm phát thải N
2
O. Một số nghiên cứu cũng xác nhận tiềm năng của phân N tan chậm có thể làm
giảm phát thải N
2
O.
Bảng 9.2. Các biện pháp cải thiện hiệu quả sử dụng phân N và phân chuồng (Mosier và
csv. 1996).
1. Bón đúng lượng N theo nhu cầu của cây trồng
a) Phân tích đất, cây để xác định nhu cầu phân N
b) Giảm thiểu các thời kỳ bỏ hoá để giới hạn sự tích luỹ của N khoáng
c) Lịch chia N làm nhiều lần bón hợp lý
d) Bón đúng lượng N để cây trồng đạt được một ngưỡng năng suất nhất định
2. Quản lý chu kỳ kín của N
a) Hệ thống sản xuất cây trồng-vật nuôi tổng hợp
b) Trả lại xác bả thực vật cho đất
3. Sử dụng kỹ thuật bón phân
a) Phân N tan chậm
b) Bón vùi phân dưới lớp đất mặt
c) Sử dụng phân bón lá
d) Sử dụng chất ức chế nitrate hoá

e) Bón đúng lượng và loại phân N theo mùa vụ
4. Tưới tiêu và cày xới hợp lý
Chất ức chế nitrate hoá
Duy trì dạng ammonium của phân bón trong đất sẽ giảm thấp phát thải N
2
O từ đất nông
nghiệp. Sử dụng chất ức chế nitrate hoá là một cơ chế hợp lý để duy trì dạng ammonium của
158
phân bón trong đất. Nhiều thử nghiệm đồng ruộng cho thấy việc sử dụng các loại chất ức chế
nitrate hoá đã hạn chế có ý nghĩa phát thải N
2
O từ bón phân có chứa gốc ammonium.
Chất ức chế cần được chọn cho phù hợp với điều kiện khí hậu, kiểu hệ thống canh tác
cũng như loại phân N. Đôi khi năng suất cây trồng không thấy tăng rõ khi sử dụng chất ức chế
nhưng sự giảm phát thải N
2
O là hoàn toàn đạt được. Nhiều nghiên cứu cũng đã xác định thời kỳ
bón N, loại phân N và sự chia N làm nhiều lần bón cũng ảnh hưởng đến lượng N
2
O phát thải.
Phân N tan chậm
Sử dụng phân N tan chậm có thể cải thiện hiệu quả sử dụng phân N do lượng N phóng
thích phù hợp theo nhu cầu cây trồng, giảm lượng nitrate rửa trôi và giảm mất N bởi tiến trình
khử nitrate. Sự phóng thích của phân N phụ thuộc vào nhiệt độ mà không bị ảnh hưởng bởi tác
động của thuỷ lực hoặc vi sinh vật tấn công lớp vỏ bọc. Các nghiên cứu trong nhà lưới đã xác
định là bón phân N chậm tan có thể làm tăng năng suất với hiệu quả sử dụng N gia tăng và giảm
đi sự rửa trôi nitrate. Sử dụng phân N tan chậm cũng làm giảm N
2
O phát thải.
3.4 Ô nhiễm cadmium do sử dụng phân lân

Cadmium là nguyên tố hiếm, thuộc danh mục những kim loại nặng - kim loại có số thứ tự
nguyên tử > 20 hoặc trọng lượng riêng > 5–6 g cm
–3
(Moolenaar S.W, 1998).
Sự thâm canh nông nghiệp với sử dụng phân lân có khả năng nhiễm Cd lên các hệ sinh
thái khu vực (Bennet và csv., 1999), vì phân lân luôn chứa một lượng Cd nhất định (Lê Văn
Khoa, 1999). Sự tích luỹ cadmium trên đất nông nghiệp là mối quan tâm của nhiều quốc gia trên
trên thế giới. Tốc độ nhiễm cadmium của đất từ hoạt động nông nghiệp thường thì chậm hơn so
với tốc độ nhiễm của cadmium từ công nghiệp. Hàm lượng Cd trên đất nông nghiệp không cao,
thay đổi từ 0.01 - 1 mg kg
-1
. Khi đất có sử dụng chất thải vi sinh từ cống rãnh, như nguồn dinh
dưỡng thêm vào, hàm lượng Cd của đất có thể đạt đến 3 mg kg
-1
. Tuy hàm lượng Cd trong đất
nông nghiệp không cao so với các tiêu chuẩn được sử dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm của đất
(1-3 mg kg
-1
), nhưng lại là nỗi lo do nguy cơ gây nhiễm Cd lên các chuỗi thức ăn con người
(Meclaughlin et al, 1996).
Sự gia tăng nồng độ của kim loại nặng
trong đất, như cadmium, sẽ tác động ảnh hưởng
làm đảo lộn các chức năng của đất (B
φ
ckman O.C
et al.,1990), làm thay đổi sinh học đất (S.W.
Moolenaar – 1998). Sự hô hấp của đất và cả sinh
khối vi sinh đều bị ảnh hưởng khi mà hàm lượng
tích tụ của kim loại năng vượt quá ngưỡng cho
phép (Steve P. McGrath – 1994).

Cadmium trong đất đi vào các chuỗi
thức ăn và 70% cadmium hấp thu bởi con người
có nguồn gốc từ thực phẩm thực vật và phần khác
từ động vật thuỷ sinh. Cadmium có thể gây ung
thư thận và các bệnh khác nhau về thận do tác
động làm suy giảm chức năng hoạt động của thận.
Cadmium tích luỹ trong xương, gây ung thư và
các bệnh về xương. Các nghiên cứu trước đây đã
phát hiện bệnh “Itai-Itai” (Hình 9.10) ở Toyama
(Japan) là do nguồn nước tưới lúa bị ô nhiễm
cadmium (Nguyễn Ngọc Quỳnh và csv, 2002).

Hình 9.10. Bà Komatsu bị lùn xuống 31
cm vì chứng bệnh Itai-itai (do
cadmium).
159
Nhiều nghiên cứu cũng cho thấy sự nhiễm cadmium sẽ gây ảnh hưởng đến gan, phổi, khả năng
sinh sản và cả hệ thống thần kinh.
Trên ngưỡng giới hạn, cadmium trở thành gây độc đối với sinh vật. Qui trình loại trừ Cd
trong quá trình chế biến phân lân từ đá phosphate sẽ làm tăng cao giá thành của phân lân và do đó
hiện nay chưa thể ứng dụng được.
Trung bình một người Châu Âu hấp thụ 20 microgram Cd/ngày. Theo WHO, hàm lượng
Cd cho phép là không vượt quá 70 microgram Cd/ngày. Tuy nhiên, thực tế có một số lớn người
đã có dấu hiệu tác động của Cd mặc dù ở mức hấp thu trung bình của 20 microgram Cd/ngày.
Không thể có một ngưỡng nhất định để áp dụng cho toàn bộ dân số, ngưỡng giới hạn này tuỳ
thuộc vào độ nhạy cảm mỗi cá nhân.
Sự hấp thu Cd của cây không tuỳ thuộc vào hàm lượng Cd trong đất, nhưng bị ảnh hưởng
của nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm pH, Eh, độ mặn của đất, hàm lượng hữu cơ trong đất, tình
trạng dinh dưỡng của đất (Chaney and Homick,1978)
Dựa vào số lượng phân lân được nhập vào và hàm lượng cadmium trung bình chứa trong

phân lân kể từ năm 1982 đến 1999, hơn 273 tấn Cd được ước tính đã đi vào đất nông nghiệp của
miền Tây nước Úc. Lượng Cd du nhập vào đất vườn là 2-20g/ha và đất trồng lúa mì là 1-5g/ha.
Sử dụng phân lân và hàm lượng Cd trong đất nông nghiệp ĐBSCL
Hiện nay có bốn nhà máy sản xuất phân super lân và phân lân nung chảy tại Việt Nam và
có khoảng 30 nhà máy sản xuất phân NPK, với tổng công suất của các nhà máy này là 3,83 triệu
tấn/năm. Với mức sản xuất hiện này chỉ vừa đủ đáp ứng nhu cầu phân lân trên toàn quốc
(Nguyễn Xuân Thuỷ, 2001). Riêng đồng bằng sông Cửu Long hàng năm có từ 500.000 – 800.000
tấn phân (lân và đạm) được sử dụng.
Bảng 3: Hàm lượng Cd trong một số phân lân
được sử dụng ở ĐBSCL (Nguyễn Hữu
On và Ngô Ngọc Hưng, 2003).
Trên thực tế, thì nhu cầu phân lân có lẽ
vượt xa số liệu thống kê. Riêng thị trường phân
bón đồng bằng sông Cửu Long đã xuất hiện
nhiều loại phân ngoại nhập khác nhau bên cạnh
phân nội địa, như NPK, DAP đến từ Thailand,
Pháp hoặc Japan.
Theo kết quả phân tích các mẫu lân, hàm
lượng Cd trong phân thay đổi từ 0,02 - 2,76 mg
kg
-1
. Hàm lượng Cd cao nhất là NPK con cò
Pháp (2,76 mg kg
-1
), kế đến là NPK Thái Lan
(2,37 mg kg
-1
), phân nội địa có hàm lượng thấp
hơn (bảng 9.3).
Kết quả từ bảng 9.3 cũng cho thấy sử dụng

phân nhập ngoại như NPK Pháp, NPK Thái
Lan, DAP Trung Quốc có nguy cơ nhiễm Cd
cao hơn phân nội địa.
Căn cứ vào lượng lân sử dụng trên tổng diện tích lúa trung bình hàng năm ở ĐBSCL, số
lượng 24.3 triệu tấn phân lân được ước tính đưa vào đất nông nghiệp sau 28 năm (1975 – 2003),
160
tương đương với 867 ngàn tấn phân lân sử dụng hàng năm.Cùng với lượng phân lân được sử
dụng này, 26,93 tấn Cd đã đi vào đất trồng lúa ĐBSCL trong khoảng thời gian này.
Sử dụng phân lân là nhu cầu lâu dài trong nông nghiệp, do đó cần có những qui định
hoặc nghiên cứu cho việc hạn chế sự gia tăng hàm lượng Cd trong đất cũng như sự hút thu Cd
trong cây trồng.
Bảng 9.4 Giới hạn hàm lượng Cd trong đất
nông nghiệp của tiêu chuẩn Việt Nam và một số
nước trên thế giới (mg kg
-1
).
Căn cứ vào các tiêu chuẩn giới hạn Cd của
đất trong và ngoài nước (Bảng 9.4), hàm
lượng Cd trong đất lúa đồng bằng sông Cửu
Long còn rất thấp (Hình 9.11). Tuy nhiên, mối
tương quan tuyến tính của hàm lượng Cd đất
theo thời gian bón phân lân (Hình 9.12 ) cho
thấy có sự tác động của con người lên hiện
trạng Cd của đất.
Dự thảo
TCVN -2000
EC
Directive
Canada
2 1-3 1,4

Hình 9.11 : So sánh giá trị trung bình hàm lượng
Cd của 3 nhóm đất.
Hình 9.12: Sự phát triển hàm lượng Cd trong đất
theo thời gian sử dụng phân lân.
Sự tác động của con người làm phát
sinh nguy cơ nhiễm Cd lên các chuỗi thức
ăn, lên các hệ sinh thái khu vực, đặc biệt
khi phân lân được sử dụng trên đất phèn,
đất nhiễm mặn và trên đất với hệ thống đê
bao (Hình 9.13) (Nguyễn Hữu On và Ngô
Ngọc Hưng, 2004).
Hình 9.13 Hàm lượng Cd trong đất theo số vụ
canh tác trên đất ĐBSCL.
161
3.5 Phân bón và nền nông nghiệp bền vững về mặt môi trường
Không có sự bổ sung dưỡng chất từ phân bón thì
không thể giữ vững tăng trưởng dân số thế giới nếu như
không mở rộng diện tích đất nông nghiệp mà điều này
làm đánh mất vùng đất tự nhiên; và do đó dẫn đến
những ảnh hưởng nghiêm trọng đối với môi trường.
Năm 1960, khoảng 1.4 tỉ ha đất nông nghiệp
được canh tác. Đến năm 1990, số diện tích canh tác vẫn
ít hơn 1.5 tỉ ha, tuy nhiên sản lượng đã được tăng gấp
đôi. Nếu phân bón đã không được sử dụng, thế giới sẽ
mất đi 2.6 tỉ ha đất tự nhiên do sử dụng cho nông
nghiệp - bằng với kích thước của Bắc và Trung Mỹ.
Dân số thế giới gia tăng theo hàm số mũ kể từ đầu những năm 1800. Dân số từ 1 tỉ người
vào năm 1820 đã tăng lên 5.7 tỉ người vào năm 1995. Theo ước tính của Ngân hàng thế giới, dân
số thế giới từ năm 1995 là 5.7 tỉ sẽ tăng lên 7 tỉ người vào năm 2020 - phần lớn là ở các nước
đang phát triển. Bao gồm Trung Quốc từ 1.2 tỉ sẽ tăng lên 1.5 tỉ người, Nam Châu Á từ 1.3 tỉ tăng

lên 1.9 tỉ, và Châu Phi từ 0.7 tỉ tăng lên 1.3 tỉ người.
Nếu giữ vững sản lượng lương thực đủ cung ứng cho nhu cầu dân số bằng việc nâng cao
năng suất mà không khai thác đất trồng, điều này sẽ bảo vệ và duy trì được động vật hoang dã và
cư trú tự nhiên của chúng - nếu như các ảnh hưởng bất lợi của nền nông nghiệp thâm canh đó có
thể được khống chế. Đây là vấn đề thử thách đối với môi trường trong thế kỷ 21 - hướng dẫn
người nông dân phương pháp thâm canh nông nghiệp có hiệu quả nhất, ít ảnh hưởng bất lợi nhất
cho môi trường và bảo đảm sức khoẻ cho cộng đồng.
4. NGHIÊN CỨU TÌNH HUỐNG CỦA MỘT SỐ NƯỚC SẢN XUẤT PHÂN BÓN
4.1 Qui định môi trường và công nghệ phân bón ở Trung Quốc
Trung Quốc đã đưa ra nhiều luật, qui định và tiêu chuẩn. Tuy nhiên sự ép buộc luôn là
vấn đề cần thiết. Qui định môi trường ngày càng trở thành nghiêm nhặt hơn do điều kiện môi
trường xấu đi và vấn đề cảnh báo môi trường đang gia tăng.
Các ô nhiễm chính sinh ra từ kỹ nghệ phân hoá học là nước thải và sự phát thải độc chất
vào khi quyển. Thông thường vùng bị ảnh hưởng ô nhiễm là chung quanh nhà máy chế tạo phân
bón. Phần lớn các chất phát thải vào không khí có thể được tái sử dụng bằng cách trang bị thiết bị
mới. Các nhà máy chế tạo với sử dụng than đá có thêm một số vấn đề về phát thải TSP và SO
2
.
Các nhà máy sử dụng khi đốt thì có ít vấn đề hơn. Nước thải của nhà máy thường đưa đến ô
nhiễm hữu cơ trong nguồn nước.
Sử dụng phân hoá học cũng đưa đến hậu quả gián tiếp có ý nghĩa đối với môi trường. Tác
động của nó rất sâu rộng, bao gồm ô nhiễm nguồn nước, giảm độ phì nhiêu đất, suy thoái vùng
đất, xói mòn, huỷ hoại rừng, Sử dụng phân hoá học đã đóng góp rất lớn đến sự phú dưỡng trong
nguồn nước ở nông thôn của Trung Quốc. Theo tổ chức lương nông quốc tế (FAO), liều lượng
phân hoá học được bón trên đơn vị Ha ở Trung Quốc là gấp 2,6 lần so với trên thế giới và gấp
3,4 lần lượng trung bình của các quốc đang phát triển.
Các nhà máy nhỏ sản xuất phân lân và đạm ở Trung Quốc có hàm lượng thấp sử dụng
công nghệ địa phương. Việc sử dụng NH
3
cho sử dụng phân đạm liên quan công nghệ dựa vào

kết tụ than anthracite. Tiến trình sản xuất này đã được ứng dụng trong nhiều nhà máy nhỏ mà nó
rất gây ô nhiễm và không hiệu quả về mặt năng lượng.
162
Kỹ nghệ phân bón Trung Quốc đã gặp phải sức ép do các qui định về cải thiện môi
trường. Công nghệ sạch cũng cải thiện tính hiệu quả của năng lượng và tiêu thụ nguyên vật liệu.
Khi vấn đề môi trường được quan tâm, công nghệ sạch có tiềm năng phát triển lớn trong những
năm tới. Trong số các công nghệ sạch, các ứng dụng tiết kiệm năng lượng là quan trọng nhất.
Thiết bị làm giảm ô nhiễm trong các nhà máy phân bón nhỏ thì không được phổ biến như
các nhà máy lớn, điều này chủ yếu là do các nhà máy nhỏ hiện diện ở vùng quê, nơi mà sự cảnh
báo về môi trường không được quan tâm như các khu vực đô thị. Thiết bị làm giảm ô nhiễm được
lắp đặt trong các nhà máy phân bón nhỏ là các thiết bị có chức năng tái chế và tái sử dụng nước
và các phát thải trong không khí cũng như một số thiết bị chống ồn.
4.2 Sản xuất phân lân của Moroccco
Trong nhiều năm, sản xuất phân lân đã được tập trung ở các quốc gia đã phát triển, chủ
yếu là Hoa Kỳ và Tây Âu. Trong khi kỹ nghệ phân lân ở Hoa Kỳ sử dụng đá phosphate nội địa,
kỹ nghệ phân lân ở Châu Âu lại phụ thuộc vào đá phosphate nhập khẩu. Trong ba thập kỷ qua,
sản xuất phân lân cũng bắt đầu xuất hiện ở các quốc gia đang phát triển. Cũng trong nhiều năm,
đá phosphate là mặt hàng chính được xuất khẩu đến các nhà máy chế biến của các quốc gia tiêu
thụ chính. Tuy nhiên, lân chế biến cũng được xuất khẩu tăng dần và nơi mà acid phosphoric được
nhập vào là Tây Âu vì ở đây các nhà máy sản xuất acid phosphoric bị đóng cửa vì lý do kinh tế
và môi trường. Các nước chính xuất khẩu acid phosphoric là Morocco, Tunisia và Hoa Kỳ.
Marocco chiếm hai phần ba tài nguyên đá phosphate trên thế giới. Morocco là nước đứng
đầu xuất khẩu với sản phẩm chính là acid phosphoric và đá phosphate. Từ năm 1977, Morocco
chiếm thị trường xuất khẩu về lân trên thế giới là 37%, trong khi Mexico cùng với Hoa Kỳ chiếm
30% và còn lại là Tây Âu chiếm khoảng 30%.
Có nhiều luật được áp dụng tại Morocco, bên cạnh các qui định về vệ sinh liên quan sản
phẩm mà nó trực tiếp ảnh hưởng môi trường, các qui định về môi trường cũng được ban hành.
Các qui định này liên quan đến không khí, nước thải, chất thải rắn và đánh giá tác động môi
trường.
Một số biện pháp được thực hiện nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường ở Morocco: giảm

sự phát thải trong không khí, trong nguồn nước. Với sự hỗ trợ của Viện nghiên cứu lân thế giới
và Liên đoàn Châu Âu, qui trình chế biến để loại bỏ cadmium cũng được phát triển.
Morocco và các quốc gia đang phát triển có xuất khẩu lân đang cố gắng tuân theo qui
định trên chất lượng sản phẩm là chuyển hàm lượng cadmium trong phân bón sang chất thải
phosphogypsum. Trong khi acid phosphoric được tinh chế với hàm lượng cadmium thấp sẽ được
xuất khẩu sang Châu Âu, thì phosphogypsum ô nhiễm cadmium có nguồn gốc từ đá phosphate sẽ
được thải vào môi trường của bản thân các nước xuất khẩu lân.
Đáp ứng với vấn đề cadmium, có hai định hướng đối với các nước xuất khẩu phân lân.
Đáp ứng thứ nhất là nghiên cứu công nghệ loại trừ cadmium trong sản xuất acid phosphoric. Mặc
dù nhiều công nghệ chế biến được ứng dụng, giá thành sản phẩm vẫn còn cao. Vì vậy, đá
phosphate với hàm lượng cadmium thấp trở thành khan hiếm và giá thành của nó cũng gia tăng.
Đáp ứng thứ hai là sự đình chỉ xuất khẩu phân lân sang các nước mà các nước này giới hạn hàm
lượng cadmium quá ngưỡng giới hạn cho phép, như thế thì sự xuất khẩu nhắm vào thị trường ít
hạn chế hoặc không qui định về hàm lượng cadmium, thí dụ như thị trường Châu Ấ.
Các vấn đề chính trong cải tiến công nghệ sản xuất phân bón để cải thiện môi trường đó
là: 1) giảm thiểu tiêu thụ năng lượng trong sản xuất NH
3
. 2) Giảm thiểu sự phát thải khí NO trong
sản xuất acid nitric. 3) Sự loại bỏ hàm lượng cadmium trong phân lân. 4) Giảm thiểu sự rửa trôi
nitrate từ đất nông nghiệp.
Công nghệ sản xuất sạch hơn (cleaner technologies) cũng là vấn đề thách thức đối với các
nước đang phát triển. Hai vấn đề được đặt ra, đó là: 1) Khả năng sản xuất hiện thời, các nhà máy
163
sản xuất phân bón cho thị trường nội địa thường là cũ kỹ cùng với sự ô nhiễm nặng mà không có
hệ thống quản lý môi trường có hiệu quả. Như thế sự áp dụng công nghệ sạch sẽ bị giới hạn với
thiết bị kỹ thuật và một số cải thiện về hiệu quả năng lượng cũng sẽ gặp khó. 2) Đầu tư mới cho
khả năng sản xuất phân bón sẽ gặp phải các qui định môi trường và các yêu cầu đặc biệt cho công
nghệ sạch hơn, đặc biệt là sự đầu tư được trợ cấp từ các cơ quan quốc tế, điều này đã ảnh hưởng
đến tiến trình thực hiện quyết định trong quá trình thực hiện các dự án đầu tư mới.
TÀI LIỆU THAM KHẢO

Agro-Chemicals Report. 2001. The nitrogen cycle and the environment.Vol. I, No. 1, January-
March.
Agro-Chemicals Report. 2002. Focus-Fertilizer industry in developing countries. Vol. II, No 2,
April-June. Adapted from paper “Technological change and coporate strategies in the
fertilizer industry” by Anthony Bartzokas, October 2001. United Nations University, The
Netherlands.
Bφckman, O.C., O. Kaarstad, O.H. Lie, and I. Richards. 1990. Agriculture and Fertilizers,
Agricultural Group, Norsk Hydro a.s, Oslo, Norway. 243p.
Bennet-Chambers M.; P. Davies and B. Knott. 1999. Cadmium in aquatic ecosystems in Western
Austrialia: A legacy of nutrient-deficient soils. Journal of Environmental Management
No. 57, 283-295.
IFDC and UNIDO (1998). Fertilizer Manual. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The
Netherlands.
Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). 1996. Climate Change 1995: The Science
of Climate Change, Eds. J.T. Houghton et al., Cambridge University Press, Cambridge.
International Fertilizer Industry Association (IFA) . 2001. Global estimates of gaseous emissions
of NH
3
, NO and N
2
O from agricultural land. form/pub_det.asp
?id=916
International Fertilizer Industry Association (IFA). 1998. The fertilizer industry, food supplies
and the environment. />International Fertilizer Industry Association (IFA). 2000. Mineral fertilizer distribution and the
environment.
International Fertilizer Industry Association (IFA). 2001. Environmental aspects of phosphate
and potash mining. />International Fertilizer Industry Association. 1998. Mineral fertilizer production and the
environment. Part 1. The fertilizer industry’s manufacturing processes and environmetal
issues. IFA/UNEP/UNIDO (Technical report No. 26 part1).
International Fertilizer Industry Association. 2002. Fertilizer nutrient consumption. The World,

1920/21 to 2000/01 - Outlook to 2030. />ind_cn_world.asp
Isherwood, K.F. IFA.1998. Mineral fertilizer use and the environment. tilizer.
Org /ifa/Form/pub_det.asp?id=789
Katsu Minami. 2001. General features-The nitrogen cycle and the environment. Agro-Chemicals
Report Vol. I, No 1, January 2001.
Lê Văn Khoa, Ngô Đức Lương, và Nguyễn Thế Truyền, 1999. Nông nghiệp và môi trường. Nhà
Xuất Bản Giáo Dục-1999. Hà Nội, Việt Nam.140 tr.
Meclaughlin, M.J. 1996. In-situ immobilization techniques to remediate cadmium- contaminated
agricultural soils. South Australian Research & Development Institute, 2001.
164
Moolenaar, S.W. 1998. Sustainable Management of Heavy Metals. Doctoral thesis, Wageningen
Agricultural University, Wageningen, the Netherlands. 191 p.
Mosier, A.R., Duxbury, J.M., Freney, J.R., Heinemeyer, O. and Minami, K. 1996. Nitrous oxide
emission from agricultural fields; Assessment, measurement and mitigation, Plant and
Soil, 131, 95-108.
Ngô Ngọc Hưng. 2002. Giáo trình Ô nhiễm đất đai. Đại học Cần Thơ.
Nguyễn Hữu On và Ngô Ngọc Hưng. 2004. Cadmium (Cd) trong đất luá đồng bằng sông Cửu
Long và sự cảnh báo ô nhiễm. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. Số 03/2004.
Trang 350-351.
Nguyễn Ngọc Quỳnh, Võ Đình Khánh và Nguyễn Huy Việt. 2002. Ảnh hưởng của cadmium
nhiễm trong đất và trong nước tưới đến sinh trưởng, phát triển của cây lúa. Tạp chí
NôngNghiệp-Nông Thôn-Môi Trường – số 3/2002, tr. 227-230.
Nguyen Xuan Thuy. 2001. IFA a regional conference for Asia and the Pacific, Hanoi, Vietnam,
10-13 December, 2001.
UNEP. 2000. Water Quality: The Impact of Eutrophication. in Lakes and Reservoirs vol. 3.
Newsletter and Technical Publications . http:\\ww.unep.or.jp\ \Eutrophication\index.
asp.htm.
USGS. 2003. Acid Rain: Do you need to start wearing a rainhat? />acidrain.html.
165