Chuyên đề-Hàm lượng Fe, Al trong đất và mối liên hệ với tính chất đất Việt Nam

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG
* * *
BÁO CÁO

Chuyên đề:”Hàm lượng Fe, Al trong đất và
mối liên hệ với tính chất đất Việt Nam”

Học Phần: Thổ Nhưỡng 2
GV hướng dẫn: TS. Phan Quốc Hưng


PHẦN A: MỞ ĐẦU
 1. Đặt vấn đề
Sắt là một trong những nguyên tố phổ biến nhất trên Trái Đất, chiếm khoảng 5% khối
lượng vỏ Trái Đất. Phần lớn sắt được tìm thấy trong các dạng ôxít sắt khác nhau, chẳng hạn
như khoáng chất hematit, magnetit , taconit
Tương tự đối với Nhôm , Nhôm là một nguyên tố thuộc nhóm III , nếu xét về số lượng
trong đất thì chỉ có nhôm là chứa trong đất với một lượng lớn ( Nhóm đa lượng ) và đóng một
vai trò quan trọng.
Là 2 nguyên tố chính gây nên độ chua của đất , vậy nên việc làm sáng tỏ vấn đề về bản
chất và vai trò của Al và Fe trong đất vẫn còn gây ra những tranh luận lâu dài và quyết liệt về
hóa học trong đất.
 2. Mục đích nghiên cứu
- Tìm hiểu về hàm lượng sắt nhôm trong đất cũng như thành phần hóa học trong đất
- Biết được hàm lượng nhôm sắt trong đất Việt Nam và qua đó tìm ra mối liện hệ với tính
chất đất Việt Nam
 3. Phương pháp nghiên cứu
-Phương pháp sưu tầm và tổng hợp tài liệu

PHẦN B: NỘI DUNG
1. ĐẤT VIỆT NAM
1.1. Khái niệm đất
• Đất hay thổ nhưỡng là lớp ngoài cùng của thạch quyển bị biến đổi tự nhiên
dưới tác động tổng hợp của nhiều yếu tố.
• Các yếu tố hình thành đất:
+Đá mẹ và mẫu chất
+Sinh vật
+Khí hậu, địa hình
+Thời gian
+Con người
1.2. Tính chất hóa học và một số thành phần hóa học trong đất
Việt Nam
- Hàm lượng tương đối của các nguyên tố hóa học đất và trong vỏ trái đất khá
khác nhau và dao động trong một khoảng khá rộng
Bảng 1. Hàm lượng trung bình của các nguyên tố hóa học
trong đá và trong đất (Vinogradov, 1949 )


Nguyên
Tố
Trong
đá ( % )
Trong
đất ( % )
O

47,20

49.00

Si

27,60

33.00

Al

8.80

7.13

Fe

5.10

3.80

Ca

3.60

1.37

Na

2.64

0.63

K

2.60

1.36

Mg

2.10

0.60

Ti

0.60

0.46

H

0.15

0.38

C

0.10

2.00

S

0.09

0.08

P

0.08

0.09

N

0.01

0.10



2. HÀM LƯỢNG FE TRONG ĐẤT VÀ MỐI LIÊN HỆ VỚI TÍNH
CHẤT ĐẤT VIỆT NAM
2.1. Hàm lượng Fe trong đất
Trong đất sắt thường gặp trong thành phần của nhóm Ferosilicat, dưới dạng
oxit, hydroxit, các muối đơn giản và các phức chất hữu cơ chứa sắt
Sắt trong đất có thể có hóa trị 2 hoặc 3. Các muối sắt hóa trị 2 dễ tan, một

phần nhờ bị thủy phân làm cho đất chua.
Hàm lượng sắt trong đất khoảng từ 2-10% phụ thuộc vào thành phần đá mẹ,
khí hậu. Thực tế ở vùng nhiệt đới nóng ẩm đát thường chứa nhiều sắt, thí dụ đất
nâu đỏ tren vùng badan vùng Phủ Quỳ, Nghệ An chứa tới 20-22% Fe2O3
Hàm lượng sắt trong một số loại đất như sau:
Đất nâu đỏ trên đá macma bazơ và trung tính (Fk):Hàm lượng Fe3+ dao động
trong khoảng từ 45 – 93 mg/100g đất ở các tầng đất, Al3+ dao động từ 0,44 – 0,72
lđl/100g đất
Đất đỏ nâu trên đá vôi (Fv)
Hàm lượng Fe3+ đạt 37,54 mg/100g đất ở tầng mặt


2.2. Những yếu tố ảnh hưởng tới hàm lượng Fe trong đất
Hàm lượng sắt trong đất còn phụ thuộc vào một số điều kiện như: ở điều kiện
khử, Fe3+ chuyển thành Fe2+hòa tan và bị rửa trôi làm cho hàm lượng sắt tầng
mặt giảm xuống.
Môi trường yếm khí: Sự khử sunfat xảy ra chỉ dưới những điều kiện khử
mãnh liệt mà nó chỉ được cung cấp bởi trầm tích trầm thủy giàu chất hữu cơ. Sự
phân hủy các chất hữu cơ bởi những vi sinh vật kỵ yếm khí sinh ra một môi trường
khử.
Nguồn chất sắt: Hầu hết đất và các trầm tích đều có chứa rất nhiều các ôxít
và hydroxit sắt.
Thời gian: Phản ứng chất rắn – chất rắn giữa FeS và S xảy ra rất chậm, có
thể kéo dài từ hàng tháng đến hàng năm để có thể sản sinh ra pyrit với một lượng
có thể đo được, ngược lại, dưới điều kiện thích hợp, sự kết tủa trực tiếp từ những
Fe
2+
hòa tan và polysulfua có thể sản sinh ra pyrit trong vài ngày.
Tiến trình ôxi hóa:
+Sự ôxi hóa pyrit: Khoáng pyrit chỉ ổn định dưới những điều kiện khử. Sự thoát

thủy dẫn đến những điều kiện ôxi hóa, khởi đầu sự ôxi hóa của pyrit và sự sản sinh
của độ axít. Sự ôxi hóa của pyrit trong đất phèn xảy ra ở vài giai đoạn, bao gồm cả
hai tiến trình hóa học và sinh học.
+Các ôxít sắt: Khi pH của đất vẫn còn duy trì trên 4, các ôxít và hydroxit Fe (III) kết
tủa trực tiếp bởi sự ôxi hóa của Fe (II) hòa tan. Tại đây, sự ôxi hóa của pyrit được
xảy ra, các ôxít Fe (II) dạng keo thông thường xuất hiện trong nước ở kênh
mương.






2.3. Mối liên hệ với thành phần trong đất Việt Nam
• Thành phần của sắt trong đất cũng chi phối không nhỏ tới tính chất Việt
Nam. Hàm lượng của nó trong đất quyết định kết cấu đất và màu sắc đất.
Đối với đất vùng đồi núi có chứa nhiều sắt nên có kết cấu tốt, đất tơi xốp có
màu nâu đỏ hoặc vàng đỏ.
• Đất phèn tiềm tàng (theo phân loại FAO: Proto-Thionic Fluvisols) là đơn vị
đất thuộc nhóm đất phù sa phèn. Đất phèn tiềm tàng được hình thành trong
vùng chịu ảnh hưởng của nước có chứa nhiều sulfat. Trong điều kiệm yếm
khí cùng với hoạt động của vi sinh vật, sulfat bị khử để tạo thành lưu
huỳnh và chất này sẽ kết hợp với sắt có trong trầm tích để tạo thành FeS
2
.
• Quá trình tích lũy tương đối hàm lượng Fe trong đất cũng hình thành nên
loại đất phổ biến ở Việt Nam: đất đỏ vàng và đất nâu đỏ. Bao gồm nhiều
loại phong phú đa dạng phụ thuộc vào thành phần đá mẹ.
3. HÀM LƯỢNG AL TRONG ĐẤT VÀ MỐI LIÊN HỆ VỚI
TÍNH CHẤT ĐẤT VIỆT NAM

3.1. Hàm lượng Al trong đất
Hàm lượng nhôm trung bình ở vỏ trái đất chiếm khoảng 8% khối lượng. Hàm
lượng nhôm trong đất phụ thuộc rất lớn vào đá mẹ. Có những loại đá mẹ rất
nghèo Al ví dụ như đá mác ma siêu bazơ (0,45%), trong khi đó các đá khác
như đá trầm tích, đá sét, và đá phiến hàm lượng nhôm trong đá có thể lên đến
10-11%.
+ Đối với các vùng khí hậu ẩm: đặc trưng bởi sự tồn tại của Al hoà tan và trao đổi.
Nồng độ của Al trao đổi trong đất có thể từ 0,1-10 mđ/100g đất.
+ Trong đất nhôm còn có thể tồn tại ở dạng oxit và hydroxit.
+Ngoài các oxít và hydroxit nhôm tự do, có thể gặp các dạng nhôm vô định. Các
alophan có công thức chung là [nSiO2.mAl2O3].H2O. Trong thành phần cùa
alophan hàm lượng Al2O3 dao động từ 24->40%.
+ Trong điều kiện tự nhiên cũng có thể hình thành và tích luỹ các khoáng vật - các
muối chứa Al. Trong đất các hợp chất nhôm này không bền.
+ Phần lớn Al trong các loại đất ở dạng các silicat, đây cũng chính là các hợp chất
bền vững nhất của nhôm.



3.2. Những yếu tố ảnh hưởng tới hàm lượng Al trong đất
• Các hợp chất Al tồn tại trong đất đóng vai trò quan trọng trong các quá trình
hoá học và độ phì nhiêu của đất.
• Nồng độ và dạng hợp chất phụ thuộc rất lớn vào pH của dung dịch đất.
• Hyđroxit nhôm có tính chất lưỡng tính. Trong môi trường chua nó bị hoà tan
tạo thành muối chứa Al.
Al(OH)3 + HCl = Al3+ + 3Cl- + 3H2O
• Trong môi trường kiềm hình thành các aluminat. Khi phản ứng của hydroxit
nhôm với kiềm dư sẽ hình thành các hydroxoaluminat:
Al(OH)3 + NaOH = Na Al(OH)4
• Hàm lượng của các dạng ion này phụ thuộc vào giá trị pH của đất. Khi pH =

5,0 nồng độ của các ion Al3+ khoảng 0,14 mg/l, còn khi pH = 6,0 nồng độ
Al3+ chỉ bằng 1,4 x 10^-4 mg/l. Sự thay đổi pH 1 đơn vị dẫn đến sự thay đổi
nồng độ của Al3+ khoảng 1000 lần.
• Hàm lượng Al di động trong đất Việt Nam cũng biến đổi tuỳ theo loại đất
• Ở các đất trồng lúa, lượng Al di động trong đất thay đổi rất lớn theo thời
gian ngập nước
• Đối với đất vùng đồi núi hàm lượng Al3+ di động phụ thuộc rất lớn vào đá
mẹ và quá trình hình thành đất

3.3. Mối liên hệ với tính chất đất Việt Nam
Hàm lượng Al trong một số loại đất tại Việt Nam
• f
Loại
đất
Al2O3 %

Al3+ (mg/100gđ)

Đất
Feralit phát triển trên đá bazan
22,42 0,42
Đất
Feralit phát triển trên đá granit
16,81 1,30
Đất
Feralit phát triển trên đá phiến thạch anh
14,39 0,60
Đất
Feralit phát triển trên phù sa cổ
16,28 0,27

Đất
Feralit mùn trên núi
20,10 _
Đất
macgalit
17,42 0,00
Đất
bạc màu
1,52 0,22
Đất
phù xa Sông Hồng
7,17 0,00
Đất
phù xa sông Thái Bình
6,03 1,64
Đất
chua mặn
7,71 0,74
Đất
trung tính
5,12 0,00
4. ẢNH HƯỞNG CỦA FE VÀ AL TỚI TÍNH CHẤT ĐẤT TẠI
VIỆT NAM VÀ MỘT SỐ BIỆN PHÁP XỬ LÝ
4.1 Ảnh hưởng của Fe và Al
Ảnh hưởng lớn nhất của 2 nguyên tố này tới tính chất đất Việt Nam đó là quá
trình phèn hóa làm chua đất. Đất phèn, đất chua phèn hay đất chua là để chỉ loại
đất có độ pH thấp, thường là từ 5,5 trở xuống. Có khi pH chỉ còn 3 hoặc 2. Thủ
phạm chủ yếu trong đất phèn là nhôm (Al) và Sắt (Fe).
Trong điều kiện yếm khí cùng với hàm lượng sắt trong đất tạo nên quá trình
hình thành đất phèn

Quá trình hình thành đất phèn là do các chất hữu cơ bị tích tụ phân huỷ
trong điều kiện yếm khí có các tập đoàn vi khuẩn khử sunfua, chúng chuyển hoá
các hợp chất lưu huỳnh (trong thực vật, trong đất, trong nước biển) thành dạng khí
sunfua hydro (H
2
S), khí này thâm nhập vào nước ngầm và kết hợp với sắt (II) tạo
thành sắt sunfua và tiếp tục chuyển hoá thành sắt bisunfua (pyrit, FeS
2
) dạng tinh
thể với phản ứng sau:
2CH
2
O (hữu cơ) + SO4
2-
→ H
2
S + 2HCO
3
-

Fe(OH)
2
+H
2
S → FeS + H
2
O
FeS + S → FeS
2
(pyrit)

Việc rút nước quá cạn hay vào mùa khô hạn sẽ làm cho đất nứt nẻ, không
khí theo các đường nứt này di chuyển xuống dưới tầng đất có chứa phèn tiềm
tàng, do trong không khí có ôxy nên khi được tiếp xúc với không khí sẽ xảy ra
quá trình oxy hoá pyrit và sinh ra axit sunfuaric:
4FeS
2
(pyrit) + 15O
2
+ 14H
2
O → 4Fe(OH)
3
+ 8SO
4
2-
+ 16H
+

Trung bình 1 mol FeS
2
khi bị ôxi hóa sẽ sản sinh ra 4 mol ion H
+
. Do có sự
gia tăng nồng độ H
+
nhiều làm tăng độ chua trong đất. Axit sunfuric hình
thành có khả năng hoà tan các kim loại như sắt, nhôm, kẽm, mangan, đồng từ
đất. Vì vậy nước có pH thấp thường chứa các kim loại độc hại.
Các độc chất trong đất phèn hoạt động chủ yếu là hợp chất chứa sắt (Fe),

nhôm (Al) và sulfat (SO
4
2-
). Tuy nhiên, không phải bất cứ lúc nào tất cả các hợp
chất nầy đều gây độc cho thực vật và thủy sinh vật trên vùng đất phèn mà nó
tùy thuộc vào môi trường đất vốn thay đổi theo mùa hoặc do bởi những yếu tố
tác động kháchường chứa các kim loại độc hại.
4.2 Biện pháp cải tạo đất phèn
- Xây dựng hệ thống thủy nông nội đồng
- Biện pháp xạ ngầm
- Dùng nước lũ rửa phèn
- Kỹ thuật liên tiếp rửa phèn
- Bón phân để cải tạo đất phèn

PHẦN C: KẾT LUẬN
• Thành phần của sắt, nhôm trong đất chi phối không nhỏ tới tính chất Việt
Nam. Hai nguyên tố hóa học này tồn tại trong đất dưới các dạng hợp chất
khác nhau, chúng có ý nghĩa quan trọng trong quá trình hình thành loại đất
và đối với dinh dưỡng của cây trồng.
+ Hàm lượng sắt trong đất quyết định kết cấu đất và màu sắc đất. Đối
với đất vùng đồi núi có chứa nhiều sắt nên có kết cấu tốt, đất tơi xốp có màu
nâu đỏ hoặc vàng đỏ.
+ Nhôm có khả năng tham gia phản ứng khá cao, di chuyển mạnh và
hình thành nên những hợp chất khác nhau trong đất. Dựa vào sự phân bố
của các hợp chất nhôm và sự phân bố của nhôm theo các tầng phát sinh để
chuẩn đoán đất và các quá trình xảy ra trong đất.
• Ngoài ra, Fe và Al cũng là 2 nguyên tố chính quyết định đến tính phèn chua
của đất. Các độc chất trong đất phèn hoạt động chủ yếu là hợp chất chứa sắt
(Fe), nhôm (Al) và sulfat (SO
4

2-
). Vì vậy cần xác định rõ hàm lượng sắt, nhôm
có trong mỗi loại đất và có những biện pháp kĩ thuật nhất định điều chỉnh
hàm lượng đó cho phù hợp với mục đích sử dụng đất để có được chất lượng
đất tốt nhất cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng.

Cám ơn thầy giáo và các bạn đã
lắng nghe bài thuyết trình của
nhóm 4 !!!!