Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ảnh hưởng của pH, một số ion và chất hữu cơ hòa tan đến trạng thái keo sét trong đất lúa huyện Thanh Trì, Hà Nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

NGUYỄN QUANG HUY

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA pH, MỘT SỐ ION VÀ
 CHẤT HỮU CƠ HÒA TAN ĐẾN TRẠNG THÁI KEO SÉT 
TRONG ĐẤT LÚA HUYỆN THANH TRÌ, HÀ NỘI 

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 ­ 2013


LỜI CẢM ƠN
Để  hoàn thành bài luận văn thạc sỹ này, trước hết tôi xin chân thành cảm ơn tới  
TS. Nguyễn Ngọc Minh, thầy đã tận tình chỉ  bảo, hướng dẫn tôi hoàn thành tốt bài luận  
văn này.
Đồng thời tôi xin chân thành cảm ơn tới ThS. Chu Anh Đào đã hỗ trợ và tạo điều  
kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và thực nghiệm đề tài này. Tôi cũng  
xin cảm  ơn các cô chú, anh chị  Trung tâm Kỹ  thuật Môi trường và An toàn Hóa chất,  
Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ  và tạo điều kiện thuận lợi để  tôi thực  
hiện đề tài nghiên cứu này.

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm khoa Khoa học Môi trường cùng  
các thầy cô giáo khoa Khoa học Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự  nhiên ­ Đại  
học Quốc gia Hà Nội đã động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình 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.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 12 năm 2013
Tác giả
Nguyễn Quang Huy


MỤC LỤC
 MỤC LỤC                                                                                                                 
 
................................................................................................................
   
 4
 LỜI MỞ ĐẦU                                                                                                           
 
..........................................................................................................
   
 1
 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU                                   
 
..................................
   
 2
 1.1. Vị trí địa lý, điều kiện khí hậu – địa chất – thủy văn huyện Thanh Trì                       
 
......................

   
 2
 1.1.1. Vị trí địa lý                                                                                                                                         
 
........................................................................................................................................
   
 2
 1.1.2. Điều kiện khí hậu – thủy văn                                                                                                          
 
.........................................................................................................
   
 2

 1.2. Keo đất và khả năng hấp phụ của đất [1]                                                                        
 
.......................................................................
   
 4
 1.2.1. Khái niệm                                                                                                                                          
 
.........................................................................................................................................
   
 4
 1.2.2. Đặc tính cơ bản của keo đất                                                                                                            
 
...........................................................................................................
   
 6
 1.2.3. Phân loại keo đất                                                                                                                              
 

.............................................................................................................................
   
 9
 1.2.4. Các loại keo sét trong đất                                                                                                               
 
..............................................................................................................
    
 15

1.3. Ảnh hưởng của một số tính chất lý hóa đến đặc tính keo của khoáng sét trong đất
                                                                                                                                                       21
.....................................................................................................................................................
    

CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 
                                                                                                                                   24
.................................................................................................................................
    
 2.1. Đối tượng nghiên cứu.                                                                                                       
 
......................................................................................................
    
 24
 2.2. Nội dung nghiên cứu.                                                                                                          
 
.........................................................................................................
    
 24
 2.3. Phương pháp nghiên cứu.                                                                                                  
 

.................................................................................................
    
 24
 2.3.1. Tách cấp hạt sét.                                                                                                                             
 
............................................................................................................................
    
 24
 2.3.2. Xác định các tính chất lý – hóa học cơ bản của đất.                                                                     
 
....................................................................
    
 25
 2.3.3. Tách chiết axit humic                                                                                                                      
 
.....................................................................................................................
    
 25
 2.3.4. Xác định thành phần khoáng sét                                                                                                     
 
....................................................................................................
    
 26
 2.3.5. Thí nghiệm phân tán trong ống nghiệm                                                                                         
 
........................................................................................
    
 26

 CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN                              

 
.............................
    
 28
 3.1. Một số đặc tính lý – hóa học cơ bản của đất nghiên cứu                                             
 
............................................
    
 28
 3.2. Thành phần khoáng sét trong mẫu đất nghiên cứu                                                        
 
.......................................................
    
 30
3.3. Ảnh hưởng của pH, các ion và chất hữu cơ hòa tan đến trạng thái keo sét trong đất 
 nghiên cứu                                                                                                                                   
 
..................................................................................................................................
    
 32
 3.3.1. Ảnh hưởng của pH                                                                                                                          
 
.........................................................................................................................
    
 32
 3.3.2. Ảnh hưởng của cation                                                                                                                     
 
....................................................................................................................
    
 34

 3.3.3. Ảnh hưởng của anion                                                                                                                      
 
.....................................................................................................................
    
 38
 3.3.4. Ảnh hưởng của axit humic                                                                                                              
 
.............................................................................................................
    
 40

 3.4. Ảnh hưởng của nước tưới tới trạng thái keo sét trong đất nghiên cứu                      
 
.....................
    
 42

 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ                                                                                  
 
.................................................................................
    
 45


 TÀI LIỆU THAM KHẢO                                                                                       
 
......................................................................................
    
 47

DANH MỤC BẢNG

MỤC LỤC................................................................................................................ 4
LỜI MỞ ĐẦU..........................................................................................................1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU..................................2
1.1. Vị trí địa lý, điều kiện khí hậu – địa chất – thủy văn huyện Thanh Trì......................2
1.1.1. Vị trí địa lý........................................................................................................................................2
1.1.2. Điều kiện khí hậu – thủy văn.........................................................................................................2

1.2. Keo đất và khả năng hấp phụ của đất [1].......................................................................4
1.2.1. Khái niệm.........................................................................................................................................4
1.2.2. Đặc tính cơ bản của keo đất...........................................................................................................6
a. Keo đất có tỷ diện lớn.......................................................................................................................6
b. Keo đất có năng lượng bề mặt.........................................................................................................7
c. Keo đất có mang điện........................................................................................................................7
d. Trạng thái tồn tại của keo đất..........................................................................................................7
1.2.3. Phân loại keo đất.............................................................................................................................9
a. Dựa vào tính mang điện.....................................................................................................................9
b. Dựa vào thành phần hoá học...........................................................................................................11
1.2.4. Các loại keo sét trong đất..............................................................................................................15
a. Ðặc điểm chung của keo sét...........................................................................................................15
b. Ðặc điểm của các nhóm keo sét chính............................................................................................17
c. Keo sét trong đất Việt Nam.............................................................................................................20

1.3. Ảnh hưởng của một số tính chất lý hóa đến đặc tính keo của khoáng sét trong đất
.....................................................................................................................................................21

CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
................................................................................................................................. 24

2.1. Đối tượng nghiên cứu.......................................................................................................24
2.2. Nội dung nghiên cứu..........................................................................................................24
2.3. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................................24
2.3.1. Tách cấp hạt sét.............................................................................................................................24
2.3.2. Xác định các tính chất lý – hóa học cơ bản của đất.....................................................................25
2.3.3. Tách chiết axit humic.....................................................................................................................25
2.3.4. Xác định thành phần khoáng sét....................................................................................................26
2.3.5. Thí nghiệm phân tán trong ống nghiệm........................................................................................26

CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.............................28
3.1. Một số đặc tính lý – hóa học cơ bản của đất nghiên cứu............................................28
3.2. Thành phần khoáng sét trong mẫu đất nghiên cứu.......................................................30


3.3. Ảnh hưởng của pH, các ion và chất hữu cơ hòa tan đến trạng thái keo sét trong đất 
nghiên cứu..................................................................................................................................32
3.3.1. Ảnh hưởng của pH.........................................................................................................................32
3.3.2. Ảnh hưởng của cation....................................................................................................................34
3.3.3. Ảnh hưởng của anion.....................................................................................................................38
3.3.4. Ảnh hưởng của axit humic.............................................................................................................40

3.4. Ảnh hưởng của nước tưới tới trạng thái keo sét trong đất nghiên cứu.....................42

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................45
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................47


DANH MỤC HÌNH

MỤC LỤC................................................................................................................ 4

LỜI MỞ ĐẦU..........................................................................................................1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU..................................2
1.1. Vị trí địa lý, điều kiện khí hậu – địa chất – thủy văn huyện Thanh Trì......................2
1.1.1. Vị trí địa lý........................................................................................................................................2
1.1.2. Điều kiện khí hậu – thủy văn.........................................................................................................2

1.2. Keo đất và khả năng hấp phụ của đất [1].......................................................................4
1.2.1. Khái niệm.........................................................................................................................................4
1.2.2. Đặc tính cơ bản của keo đất...........................................................................................................6
a. Keo đất có tỷ diện lớn.......................................................................................................................6
b. Keo đất có năng lượng bề mặt.........................................................................................................7
c. Keo đất có mang điện........................................................................................................................7
d. Trạng thái tồn tại của keo đất..........................................................................................................7
1.2.3. Phân loại keo đất.............................................................................................................................9
a. Dựa vào tính mang điện.....................................................................................................................9
b. Dựa vào thành phần hoá học...........................................................................................................11
1.2.4. Các loại keo sét trong đất..............................................................................................................15
a. Ðặc điểm chung của keo sét...........................................................................................................15
b. Ðặc điểm của các nhóm keo sét chính............................................................................................17
c. Keo sét trong đất Việt Nam.............................................................................................................20

1.3. Ảnh hưởng của một số tính chất lý hóa đến đặc tính keo của khoáng sét trong đất
.....................................................................................................................................................21

CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
................................................................................................................................. 24
2.1. Đối tượng nghiên cứu.......................................................................................................24
2.2. Nội dung nghiên cứu..........................................................................................................24
2.3. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................................24
2.3.1. Tách cấp hạt sét.............................................................................................................................24

2.3.2. Xác định các tính chất lý – hóa học cơ bản của đất.....................................................................25
2.3.3. Tách chiết axit humic.....................................................................................................................25
2.3.4. Xác định thành phần khoáng sét....................................................................................................26
2.3.5. Thí nghiệm phân tán trong ống nghiệm........................................................................................26

CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.............................28
3.1. Một số đặc tính lý – hóa học cơ bản của đất nghiên cứu............................................28
3.2. Thành phần khoáng sét trong mẫu đất nghiên cứu.......................................................30


3.3. Ảnh hưởng của pH, các ion và chất hữu cơ hòa tan đến trạng thái keo sét trong đất 
nghiên cứu..................................................................................................................................32
3.3.1. Ảnh hưởng của pH.........................................................................................................................32
3.3.2. Ảnh hưởng của cation....................................................................................................................34
3.3.3. Ảnh hưởng của anion.....................................................................................................................38
3.3.4. Ảnh hưởng của axit humic.............................................................................................................40

3.4. Ảnh hưởng của nước tưới tới trạng thái keo sét trong đất nghiên cứu.....................42

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................45
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................47


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AH 

Axit humic

CEC 

Dung tích trao đổi cation

CHC 

Chất hữu cơ

KĐ 

Kinh độ Đông

KLN 

Kim loại nặng

TPCG 

Thành phần cơ giới

VB 

Vĩ độ Bắc


LỜI MỞ ĐẦU
Sự  tồn tại của khoáng sét trong môi trường nước sẽ  hình thành một hệ 
keo, có thể  là hệ  tán keo (phân tán) hay hệ  tụ  keo (keo tụ). Hệ  tán keo tạo ra  
trạng thái bền vững nhiệt động cho dung dịch. Trong khi đó, hệ  tụ  keo là không  
bền vững về mặt nhiệt động và có xu hướng tạo ra các đoàn lạp liên kết lớn hơn  
thông qua quá trình tái liên kết của các hạt để làm giảm sức căng bề mặt. Trạng  
thái tồn tại của khoáng sét (tán keo, tụ  keo) trong đất sẽ  quyết định độ  bền cơ 

học của đất, khả  năng giữ  nước, giữ  dinh dưỡng cũng như  khả  năng tích lũy  
KLN trong đất. Các yếu tố  môi trường như  pH, các ion, chất hữu cơ hòa tan có  
khả  năng tác động tới khoáng sét thông qua nhưng cơ  chế  riêng biệt và  ảnh 
hưởng tới dạng tồn tại của khoáng sét.
Môi trường đất trồng lúa nước là một dạng môi trường đặc thù. Việc dẫn  
nước vào ruộng đã làm giảm rất mạnh quá trình trao đổi khí thông thường giữa  
đất và khí quyển. Do canh tác trong điều kiện ngập nước, trạng thái khử  chiếm 
ưu thế  trong đất làm cho tính chất của đất diễn biến theo chiều hướng khác  
nhiều so với đất ban đầu khi chưa trồng lúa, hình thành loại đất mới với những 
đặc tính đặc trưng. Tác động của nước tưới đối với môi trường đất lúa không 
chỉ dừng lại ở việc làm thay đổi trạng thái ngập nước mà thành phần nước tưới,  
tính chất nước tưới cũng gây ra những ảnh hưởng nhất định.
Trên cơ  sở  đó đề  tài:”Nghiên cứu  ảnh hưởng của pH, một số  ion và 
chất hữu cơ hòa tan đến trạng thái keo sét trong đất lúa huyện Thanh Trì,  
Hà Nội”. Được thực hiện với mục đich xác định động thái, dạng tồn tại của  
khoáng sét trong các điều kiện môi trường khác nhau. Nghiên cứu là tiền đề cần  
thiết cho các phân tích về  sự  tích lũy hoặc đồng di chuyển của KLN và khoáng 
sét trong đất sau này, qua đó tìm ra các giải pháp hạn chế ô nhiễm KLN cũng như 
hạn chế nguy cơ mất sét, mất dinh dưỡng trong đất khu vực.

1


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Vị trí địa lý, điều kiện khí hậu – địa chất – thủy văn huyện Thanh Trì
1.1.1. Vị trí địa lý
Thanh Trì  là  một  huyện nằm  ở   phía  Đông nam Hà  Nội,  với  diện  tích 
63,17km2 Huyện có 1 thị trấn và 15 xã.
­ Phía Bắc giáp quận Hoàng Mai.
­ Phía Tây Bắc giáp quận Thanh Xuân.

­ Phía Tây giáp Hà Đông.
­ Phía Đông giáp huyện Gia Lâm.
­ Phía Nam giáp Thanh Oai, Thường Tín.
1.1.2. Điều kiện khí hậu – thủy văn
Khí hậu.
Huyện Thanh Trì nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với 2 mùa chủ 
yếu trong năm: Mùa nóng và mùa lạnh. Các tháng 4, 10 được coi như những tháng 
chuyển tiếp tạo cho Thanh Trì có 4 mùa Xuân, Hạ, Thu, Đông.
Nhiệt độ  trung bình của năm là 23,90C. Nắng trung bình năm 1640 giờ. 
Bức xạ  trung bình 4272 Kcal/m2/tháng. Lượng mưa trung bình năm 1649 mm, 
lượng bốc hơi trung bình năm 938 mm. Độ   ẩm không khí trung bình năm 83%. 
Trong năm có hai mùa gió chính: Gió mùa Đông nam và gió mùa Đông bắc. Hàng  
năm chịu ảnh hưởng trực tiếp của khoảng 5 – 7 cơn bão. Bão mạnh nhất lên tới  
cấp 9, cấp 10. Bão thường trùng với thời kỳ  nước sông Hồng lên cao đe dọa  
không chỉ sản xuất nông nghiệp và cả đời sống của người dân.
Do chịu  ảnh hưởng mạnh của gió mùa nên khí hậu ở  đây biến động thất 
thường,  ảnh hưởng sâu sắc tới mùa vụ  trong sản xuất nông nghiệp và cả  quá  
trình sinh trưởng của các loại cây trồng. Thanh Trì có mùa đông lạnh và khô  
nhưng chỉ trong thời gian ngắn đầu mùa Đông, đầu mùa Xuân nhiệt độ không khí 
đã ẩm lên, có mưa phùn lên độ ẩm cao phù hợp với các loại rau, quả ôn đới phát  
2


triển. Nếu đảm bảo được các điều kiện vật tư, kỹ thuật có thể phát triển cây vụ 
Đông rải rộng trên diện tích đất canh tác của huyện.
Thủy văn.
Trên địa bàn huyện có các sông lớn chảy qua như sông Hồng, sông Nhuệ, 
sông Tô Lịch, sông Ngừ, sông Sét, sông Kim Ngưu… Bên cạnh đó còn có một  
diện tích lớn hồ  đầm với các hồ đầm như  Yên Sở, Linh Đàm, Định Công, Pháp 
Vân.

Chế độ thủy văn của các sông trong huyện chịu ảnh hưởng trực tiếp hoặc  
gián tiếp của chế độ  thủy văn sông Hồng và được phân thành 2 mùa khá rõ rệt:  
Mùa lũ từ tháng 6 đến tháng 10, và mùa cạn từ tháng 5 năm sau.
Địa chất – địa mạo:
Toàn huyện có 6 loại đất chính sau:
­ Đất phù sa không được bồi, glây yếu: Diện tích khoảng 2422 ha 
phân bố ở những nơi có địa hình cao và trung bình, tập trung ở các xã Định Công,  
Đại Kim, Thanh Liệt, Hoàng Liệt, Tam Hiệp… Đất có màu nâu tươi hay nâu 
xám, pH từ  trung tính đến ít chua, thành phần cơ  giới từ  cát pha đến thịt nặng, 
các chất dinh dưỡng tổng số từ khá đến giàu, các chất dễ  tiêu khá. Đây là loại  
đất thuận lợi cho phát triển cây thực phẩm, cây lương thực và các loại hoa màu.
­ Đất phù sa không được bồi có glây: Diện tích 1715 ha, phân bố 
tập trung  ở các xã Tả  Thanh Oai, Đại Áng và Tân Triều, nằm  ở nơi có địa hình 
thấp. Đất có glây màu xám xanh, dẻo, thành phần cơ  giới trung bình đến nặng,  
độ phì nhiêu tiềm tàng khá, nghèo lân dễ tiêu.
­ Đất phù sa ít được bồi, trung tính, kiềm yếu: Diện tích 739 ha 
phân bố ở dải đất ngoài đê sông Hồng thuộc các xã Lĩnh Nam, Trần Phú, Yên Mĩ, 
Duyên Hà và Vạn Phúc. Phần lớn loại đất này có thành phần cơ giới cát pha, khả 
năng giữ màu, giữ nước kém và không bị chua.
­ Đất phù sa không được bồi, glây mạnh: Diện tích 60 ha nằm rải 
rác ở những nơi trũng, lòng chảo thuộc các xã Đại Kim, Thanh Liệp, Tứ Hiệp và 
Ngũ Hiệp, hàng năm bị  ngập nước liên tục vào mùa hè, nên đất thường ở  trong  
3


tình trạng yếm khí, tỷ lệ mùn khá, độ chua pH từ 4,5 – 6 do ảnh hưởng của chất  
hữu cơ chưa phân giải.
­ Đất phù sa được bồi hàng năm trung tính kiềm yếu: Diện tích 197 
ha, phân bố thành dải đất dọc theo bờ sông Hồng ở các xã Thanh Trì, Lĩnh Nam,  
Vạn Phúc, Yên Sở và Duyên Hà. Nơi có địa hình cao, đất có thành phần cơ giới  

nhẹ, nơi đất thấp có thành phần cơ  giới trung bình đến nặng. Nhìn chung loại 
đất này là một trong những loại đất tốt, chủ  yếu trồng màu và những cây công 
nghiệp ngắn ngày, có năng suất cao.
­ Đất cồn cát, bãi ven sông: Diện tích 99 ha nằm  ở  ngoài bãi sông  
Hồng thuộc xã Vạn Phúc, Thanh Trì, Lĩnh Nam. Hàng năm, nước ngập bãi cát  
được bồi thêm hoặc bị  cuốn đi, do đó địa hình địa mạo luôn bị  thay đổi. Cát có  
phản ứng trung tính, độ phì kém. Hiện tại một phần nhỏ diện tích được sử dụng  
khai thác cát phục vụ xây dựng, còn lại bỏ hoang.
­ Khu vực đất còn lại gồm: Đất có mặt nước, sông suối, đất khu  
dân cư có tổng diện tích 4160 ha.
1.2. Keo đất và khả năng hấp phụ của đất [1]
1.2.1. Khái niệm
Ðất là một hệ thống đa phân tán phức tạp bao gồm các hạt có kích thước 
khác nhau. Keo đất là những hạt rất ít tan trong nước, có đường kính rất nhỏ. Về 
kích thước của hạt keo giữa một số  tác giả  không thống nhất. Theo Garrison  
Sposito (1939) đường kính hạt keo dao động từ  0,01 ­ 10  µm (1  µm = 10­6  m), 
hoặc nhỏ hơn 1 µm theo Brian L. McNeal (1966), hoặc nhỏ hơn 0,2  µm theo A.E. 
Vozbutskaia (1968) hoặc bán kính nhỏ  hơn 1 µm theo Van Olphen (1977),... Do 
kích thước của keo nhỏ  như  thế  nên chúng thường lơ  lửng trong dung dịch, có 
thể  chui qua giấy lọc phổ  thông và chỉ  quan sát được cấu tạo của chúng bằng 
kính hiển vi điện tử. Số lượng keo trong đất rất khác nhau tuỳ theo loại đất, từ 1 
– 2% (đất cát) đến 40 – 50% khối lượng đất (đất sét nặng). Ngay cả khi có hàm 
lượng rất nhỏ trong đất, keo đất vẫn là đại diện chủ yếu cho khả năng hấp phụ 
của đất. 
4


Trongtcúkeovục,keohuc vkeophctphuc vục.
Nhngkeovụcctothnhdotỏcdngphonghoỏỏhocdosngngt
cỏcphõnttrongdungdch,keohuctothnhdoquỏtrỡnhbinhoỏxỏchu

ctrongt.Keovụckthpvikeohucthnhkeohucvục.
Cutochungcakeot(hỡnh1)nhsau:Phntrongcựngcahtkeo
(mixenkeo)lnhõnkeo,úlmthpchtphctpcúcutovụnhhỡnh
hoctinhth.Thụngthngkeovục cúnhõnlaxitsilisic,nhụmsilicat,oxớt
st,oxớtnhụm...Keovụcbn,núchbphỏhusaumtthigiandi.Keohu
ccúnhõnlaxithumic,axitfulvic,protithocxenlulo.Keohuckộmbn,nú
cúth b phỏhu rilitothnhngayt cỏcsnphmphõngiixỏcng,
thcvt.
p
Lớ

Ion

ư

ư
ư

ư

ư

+

+

+

keo

ư

quanh

+

dịch

+

ư
ư

yển
chu

thế
nh
đị

Nhân

ư

+

dịc
h

Ion quy

ết

ng
Du

p
ké

xe
nk
eo
Hạ t
keo
V i lạ p

Ion khô
ng

n
tá

ện
đi

ù
nb
điệ

p
Lớ

Mi

khu
ếch

+
+

+

Hỡnh1:Scutomixenkeo(theoN.I.Gorbunov)
TheoGorbunovkeotcúcutonh sau:Trongcựnglnhõnkeo,trờn
mtnhõnkeocúlpinkộp,lpnmsỏthtnhõngillpionquytnh
th,lpionngoimangintrỏidugillpionbự.éasioncalpionbự
nmsỏtlpionquytnhth giltngionkhụngdichuyn,nhngioncũn
linmxacỏchtngionquytnhthlmthnhtngionkhuchtỏn.
éaskeotcúlpionquytnhthmanginõm.éiucnluýl
trongtnhngiontrờnlpinbựcúth traoivinhngiontrongdung
5


dịch tiếp xúc với nó nên gọi là "tầng ion trao đổi". Tổng số  cation trên tầng ion 
trao đổi tính bằng số  ly đương lượng gam (meq) trong 100 gam đất khô gọi là  
dung tích hấp phụ của đất.
Keo đất giữ  vai trò rất quan trọng vì chúng quyết định nhiều tính chất cơ 
bản của đất về  mặt lý học, hoá hoc, đặc biệt là đặc tính hấp phụ  của đất. Bởi  
vậy những lý luận về keo được vận dụng rộng rãi trong lĩnh vực phân loại đất, 
cải tạo đất và bón phân cho đất.
1.2.2. Đặc tính cơ bản của keo đất
Khi nghiên cứu keo đất người ta thấy có 4 đặc tính quyết định nhiều tính 

chất cơ bản của đất là:
a. Keo đất có tỷ diện lớn
Tỷ diện là tổng số diện tích bề mặt của một đơn khối lượng (g) hoặc một  
đơn vị thể tích (cm3). Diện tích bề mặt của các hạt có kích thước khác nhau được 
thể hiện ở bảng 1. Keo đất có kích thước rất bé nên tỷ diện của nó rất lớn. Theo  
số  liệu  ở  bảng 1, số  lượng keo đất chỉ  bằng 4% khối lượng pha rắn của đất, 
nhưng có diện tích bề  mặt bằng 80% tổng diện tích bề  mặt của đất.  Như  vậy 
đất sét có tỷ diện lớn nhất rồi đến đất thịt và bé nhất là đất cát.
Bảng 1: Vai trò của kích thước hạt trong sự hình thành diện tích bề mặt của đất  
thịt trung bình
Kích thước hạt Hàm lượng

Diện tích bề mặt

% bề mặt tổng 

(mm)

(%)

(m2/1g đất)

số

0,25 ­ 0,05

17

0,5

0,2

0,05 ­ 0,01

50

4,1

1,7

0,01 ­ 0,005

20

9,9

4,1

0,005 ­ 0,001

6

12,7

5,2

0,001 ­ 0,0001

3

18,8

7,8

6


0,0001

4

194,0

81,0

Tổng số

100

240,0

100,0

b. Keo đất có năng lượng bề mặt
Các phân tử  trong hạt keo chịu những lực tác động xung quanh như  nhau  
nên không có gì đặc biệt. Phân tử trên bề măt hạt keo chịu các lực tác động xung  
quanh khác nhau vì nó tiếp xúc với thể lỏng hoặc thể khí bên ngoài. Do các lực  
này không thể  cân bằng lẫn nhau được, từ  đó sinh ra năng lượng tự  do, sinh ra 
năng lượng bề  mặt chỗ  tiếp xúc giữa các hạt keo với môi trường xung quanh.  
Thành phần cơ  giới đất càng nặng thì tỷ  diện càng lớn và do đó năng lượng bề 

mặt càng lớn, khả năng hấp phụ vật chất càng cao.
c. Keo đất có mang điện
Ðây là một đặc tính rất quan trọng của keo đất mà các hạt đất có kích 
thước lớn không có. Do hạt keo có kích thước rất nhỏ  nên hạt nhân của keo có  
thể  hấp phụ  lên trên bề  mặt các ion khác nhau. Sự  hấp phụ  này phụ  thuộc vào  
bản chất của keo. Tuỳ thuộc vào cấu trúc của hạt keo mà keo đất có thể  mang 
điện âm hoặc điện dương. Trong đất có keo âm, keo dương và keo lưỡng tính. 
Phần lớn keo đất mang điện âm.
d. Trạng thái tồn tại của keo đất
Keo đất có thể tồn tại  ở hai trạng thái khác nhau: Trạng thái keo tán (sol)  
và trạng thái keo tụ (gel). Khi những hạt keo phân bố trong một thể tích nước thì  
chúng nằm xa cách nhau, đó là trạng thái sol (hay hydrosol). Trong trường hợp  
này môi trường phân tán là nước, tướng phân tán là các hạt keo. Như thế sol chỉ 
keo ở trạng thái lơ lửng trong chất lỏng. Hiện tượng này do các nguyên nhân: Do 
thế  điện động (điện thế  zeta) làm cho các hạt keo đẩy nhau không tiến lại gần  
nhau được, hoặc do màng nước bao bọc ngoài keo ngăn cản không cho chúng 
dính liền nhau. Song trong thiên nhiên lại có cả  quá trình ngưng tụ, nghĩa là quá  
trình biến sol thành gel. Quá trình này chỉ xảy ra khi keo bị trung hoà điện hoặc  
sức hút giữa chúng lớn hơn sức đẩy. Sự  ngưng tụ  keo có thể  do những nguyên  
nhân chính sau: 
7


+ Keo ngưng tụ do tác dụng của chất điện giải: Đây là nguyên nhân chủ 
yếu. Ion chất điện giải tiếp xúc với hạt keo, điện của keo sẽ  bị trung hoà bởi 
ion mang điện trái dấu. Ta biết, đa số  keo đất mang điện âm nên nói chung  
chúng bị  ngưng tụ  do có cation trong dung dịch đất. Do chất điện giải là một 
muối, các ion của muối này hydrat hoá lấy nước của hạt keo, làm giảm bề dày 
màng nước giúp cho chúng có thể  gần nhau; mặt khác ion muối ngăn cản khả 
năng điện phân của các cation trao đổi làm giảm điện thế  zeta. Cả  2 nguyên  

nhân đó dẫn tới hiện tượng keo đất liên kết với nhau mà ngưng tụ. Hoá trị  của 
cation càng cao thì sức ngưng tụ  keo càng mạnh. Nghiên cứu sự  ngưng tụ  keo  
sét Gedroiz thấy rằng s ức ng ưng t ụ c ủa cation hoá trị  2 lớn gấp 25 lần cation  
hoá trị 1, cation hoá trị 3 gấp 10 lần cation hoá trị 2 ( bảng 2). Các cation hoá trị 
1 như  Na+, K+, H+ có tác dụng ngưng tụ  nhưng không bền, khi chất điện giải 
trong dung dịch b ị rửa trôi thì xảy ra hiện tượng tán keo.
Bảng 2: Sự ngưng tụ keo sét phụ thuộc hoá trị chất điện giải
Nồng độ chất điện giải khi 

Hoá trị

Chất điện giải

1

NaCl

0,015 ­ 0,0125

1

NH4Cl

0,025 ­ 0,0125

1

KCl

0,025 ­ 0,0125

2

MgCl2

0,0012 ­ 0,0005

2

CaCl2

0,0012 ­ 0,0005

3

AlCl3

< 0,000125

3

FeCl3

< 0,000125

keo bắt đầu ngưng tụ (N)

 
+ Keo ngưng tụ do hiện tượng mất nước: Tuỳ  khả năng giữ  nước người 
ta chia keo thành keo  ưa nước và keo ghét nước. Keo  ưa nước trên bề  mặt có  

những phân tử nước hoặc chất lỏng như dung dịch đất. Những keo ưa nước như 
gelatin, axit silicic, nhựa cây, một vài chất hữu cơ  trong đất, một số  keo sét....  
Keo ghét nước  như  hydroxít sắt,  kaolinit...  Chúng không có  màng nước  xung 
8


quanh nên dễ ngưng tụ, chỉ cần dùng dung dịch muối nồng độ thấp. Trái lại các 
keo ưa nước chỉ ngưng tụ trong trường hợp chất điện giải ở nồng độ cao. Những 
lúc thời tiết hanh khô hoặc hạn hán kéo dài làm cho đất khô thì keo ưa nước cũng  
có thể ngưng tụ do màng nước quanh nó bị mất.
+ Keo ngưng tụ do sự liên kết hai hạt keo mang điện trái dấu: Như trên đã 
nói, đa số  keo đất mang điện âm. Tuy nhiên vẫn gặp một số  keo mang điện  
dương như  keo Fe(OH)3, Al(OH)3, khi keo âm và keo dương kết hợp với nhau, 
sau lúc trung hoà điện tạo thành gel hỗn hợp. Nếu số  lượng keo âm nhiều gấp  
bội keo dương thì các keo âm bao bọc keo dương tạo thành màng bảo vệ  mang 
điện âm, kết quả lại tạo thành sol.
1.2.3. Phân loại keo đất
Những keo đất phổ biến là axit humic, axit silicic, hydroxit sắt, nhôm và keo 
sét. Nói chung hàm lượng keo phụ thuộc tỷ lệ sét và mùn trong đất, đất càng nhiều  
sét và mùn thì càng chứa nhiều keo. Người ta phân loại keo đất dựa vào các yếu tố 
sau:
a. Dựa vào tính mang điện
Theo tính mang điện của keo, có thể  chia keo đất thành các loại: Keo âm,  
keo dương và keo lưỡng tính.
+ Keo âm (asidoit)
Trên mặt nhân keo mang điện âm hay nói cách khác là lớp ion quyết định 
thế là những anion. Các ion trên lớp điện bù là H+ hoặc các cation khác. Ký hiệu 
keo âm là X­H. Trong đất, keo âm chiếm đa số. Thường gặp là axit silicic, axit 
humic, keo sét... Ví dụ cấu tạo keo axit silicic như hình 2. Phân tử axit silicic trên  
bề mặt hạt nhân phân ly thành các ion: 

H2SiO3 = 2H+ + SiO32­
Anion SiO32­ được hấp phụ ngay trên bề mặt hạt nhân làm thành tầng ion quyết 
định thế. H+ là ion bù phân phối ở tầng ion không di chuyển và khuếch tán.

9


khuÕch t¸
n
kh«ng di chu
n
yÓ
o
I
n
q.®thÕh
i Öu
n
Io
Nh©n
SiO 2­
Ion

+
+

H+

3

SiO2 yH2O SiO3

+

SiO32­

+
+

2­

SiO32­

H+
H+

H+

+

+

H+

H+

H+
H+

+

Hình 2: Sơ đồ cấu tạo keo âm (theo Gorbunov)
+ Keo dương (Basidoit)
Trên lớp ion quyết định thế hiệu là các cation, còn ở lớp điện bù là ion OH ­ 
và các anion khác. Ký hiệu keo dương là X­OH. Các keo dương thường gặp trong  
đất là Fe(OH)3, Al(OH)3  (trong môi trường axit). Cũng có thể  là kaolinit do quá 
trình ion hoá tạo thành keo dương:
...O3SiO2(OH)Al2(OH)3 D [...O3SiO2(OH)Al2(OH)2]+ + OH­
Ví dụ cấu tạo keo Fe(OH)3 (hình 3)
khuÕch

Ion

t¸ n

­

kh«ng di chu
yÓn
Ion
t
®
q. hÕh
i Öu
n
Io
Nh©n
+
FeO+
FeO+

+

Fe(OH)3

+

­

­

+

FeO+
FeO+

+

Cl­
Cl­
Cl­

FeO+

­
­

Cl­

Cl­

Hình 3: Sơ đồ cấu tạo keo dương (theo Gorbunov)
Keo này tạo thành do sự thuỷ phân FeCl3
FeCl3 + 3H2O D Fe(OH)3 + 3HCl

10


Hạt nhân keo tạo nên do nhiều phân tử  Fe(OH)3. Những phân tử  Fe(OH)3 
trên bề mặt hạt nhân phản ứng với HCl tạo thành FeOCl:
Fe(OH)3 + HCl D FeOCl + H2O
FeOCl là chất điện giải nên ion hoá:
FeOCl D FeO+ + Cl­
           Cation FeO+ được hấp phụ  ngay trên bề mặt hạt nhân làm thành lớp ion 
quyết định thế. Các anion Cl­ được phân bố ở tầng ion trao đổi.
+ Keo lưỡng tính (Ampholitoit)
Keo   này   mang   điện   âm   hay   dương   phụ   thuộc   vào   phản   ứng   của   môi 
trường xung quanh. Các ion trao đổi có thể là H+, OH­ hoặc các ion khác. Ký hiệu 
keo   này   là   X­O­H.   Các   keo   lưỡng   tính   trong   đất   thường   gặp   là   Fe(OH)3, 
Al(OH)3,...   Ví  dụ:  Đối   với   keo  Fe(OH)3,   khi  pH   <  7,1  biểu   hiện  keo  dương, 
nhưng khi pH > 7,1 biểu hiện keo âm (keo này có điểm đẳng điện tại pH = 7,1):
                           Fe(OH)3 + HCl   Fe(OH)2+ + Cl­ +H2O (keo dương)
Fe(OH)3 + NaOH   Fe(OH)2O­ + Na+ + H2O (keo âm)
Ðối với keo Al(OH)3 khi pH < 8,1 biểu hiện keo dương, khi pH > 8,1 là keo âm 
(điểm đẳng điện của keo tại pH = 8,1):
Al(OH)3 + HCl    Al(OH)2+ + Cl­ + H2O (keo dương)
Al(OH)3 + NaOH   Al(OH)2O­ + Na+ + H2O (keo âm)
b. Dựa vào thành phần hoá học
Dựa vào thành phần hoá học có thể  chia keo đất thành các loại: Keo hữu  
cơ, keo vô cơ và keo hữu cơ – vô cơ.

+ Keo hữu cơ 
Keo hữu cơ tạo thành do sự biến hoá xác sinh vật trong đất. Nói chung lớp  
đất mặt chứa nhiều keo hữu cơ hơn các lớp dưới. Các keo hữu cơ thường gặp là 
axit humic, axit fulvic, lignin, protit, xellulo, nhựa và các hợp chất hữu cơ  phức  
tạp khác. Những nguyên tố  chủ  yếu cấu tạo nên keo hữu cơ  là C, H, O, N, S, P  
và một lượng nhỏ Na, K, Ca, Mg, Fe, Al, Si... Ví dụ cấu tạo keo axit humic (hình 
4).
11


khuÕch t¸
n
kh«ng di chu
yÓn
Ion
q.®thÕh
i Öu
n
o
I
Nh©n
COO­
Ion

+
+

+
+

­

O
CO

H+
­
COO
R(COOH)n COO ­
H+
OH ­
CO
OH ­ O ­
H+

+

+

H

H+

H+

+

+

H+

Hình 4: Sơ đồ cấu tạo keo axit humic (theo Gorbunov)
+ Keo vô cơ (keo khoáng)
Chủ  yếu là keo nhôm silicat được hình thành do kết quả  phá huỷ  đá và 
khoáng vật tạo thành. Thành phần hoá học của keo này gồm:
SiO2 = 40% ­ 60%
Al2O3 = 10% ­ 25%
Fe2O3 = 5% ­ 10%
và một ít Ca, Mg, Ti, Mn, K, Na, P, S cùng các nguyên tố vi lượng như B, Zn, Mo,  
Cu... Tỷ  lệ  các nguyên tố   ấy phụ  thuộc đá mẹ, điều kiện hình thành, khí hậu,  
thời gian, thực bì, vi sinh vật... Ví dụ cấu tạo keo nhôm silicat (hình 5).
+ Keo hữu cơ – vô cơ
Các keo hữu cơ ít ở trạng thái tự do mà thường liên kết chặt với các chất  
khoáng hoặc các keo vô cơ  tạo thành keo hữu cơ  – vô cơ  phức tạp. Theo L.N.  
Alexandrova (1994) các hợp chất hữu cơ vô cơ trong đất được chia thành 3 nhóm: 
Các muối dị cực, các muối phức dị cực và các phức chất hấp phụ.

12


khuÕch t¸
n
d
kh«ng i chu
yÓ
Ion
n
q.®thÕh
i Öu
n

Io
2­ Ca2+
Nh©n
SiO 3
Ion

2 )n

(Si
O

= = =

SiO 2­
3
2­

+

O3
Si
2­
SiO3

)m

+

+

SiO3 2­

3

+

=

+

l 2O
(A

+

+

=

+

H+

+

+

Mg2+

Ca2+

H+
H+

H+

Hình 5: Sơ đồ cấu tạo keo nhôm silicat (theo Gorbunov)
­ Muối dị cực (muối đơn giản): Khi các axit mùn phản ứng với phần vô cơ 
của đất tạo thành các muối dị  cực hay các humat hoặc fulvat. Các muối này có 
công thức cấu tạo chung như sau: 
(COO)nMem
R

                                      

(O)pMeq

Trong đó Me là Na+, K+, NH4+, Ca2+, Mg2+... Các muối dị  cực cũng có thể 
được hình thành do sự tương tác giữa các axit mùn với các khoáng vật sét qua cầu 
nối canxi có cấu tạo như sau:
Si

O Ca

OOC

COO Ca O Si
R

Si

O Ca

OOC

COO Ca O Si

Các humat canxi không tan có thể  kết tủa và hình thành các màng trên bề 
mặt các hạt keo.
­ Muối phức dị  cực được hình thành do phản  ứng giữa các ion sắt, nhôm  
với axit mùn để  hình thành muối phức, trong muối này kim loại tham gia vào 
phần anion của phân tử. Hợp chất phức này vẫn còn các nhóm cacboxyl và nhóm  
hydroxyl phenol tự  do, các nhóm này có thể  tiếp tục phản  ứng với phần vô cơ 
của đất để tạo thành các muối dị cực đơn giản.                 

13


 L.N. Alexandrova (1994) gọi những hợp chất có bản chất kép như  vậy là 
muối phức dị cực. Muối này có cấu tạo như sau:

H2O

OH

OOC

(COOH)n­1

Me

H2O

OH

R
(OH)m­1

HO

Trong đó Me là Fe3+, Al3+. Các nhóm cacboxyl và nhóm hydroxyl phenol tự 
do có thể phản ứng với các cation kiềm và kiềm thổ trong đất.
­ Phức chất hấp phụ là các sản phẩm của sự tương tác giữa các chất mùn 
với các khoáng vật dạng tinh thể hoặc vô định hình của đất hoặc các sản phẩm 
hữu cơ vô cơ hấp phụ các chất mùn bằng phần vô cơ. Các phức hệ sét mùn cũng  
là phức chất hấp phụ. Ðại diện cho các phức hấp phụ trong đất là phức mùn với 
nhôm và sắt (a), phức mùn silic (b) và phức hệ sét mùn (c).
OH
Me(OH)3

R

Me
OH

(COOH)n­1

OOC

(OH)m­1

OH

             
  (a) Phức mùn nhôm, sắt
(COOH)n
H2O ...R
(OH)m

SiO2.nH2O

COO ­
H2O ...[RMe]

OH

(b) Phức mùn silic

14

Me1+


(COOH)n

O­ ...R

(OH)m

Si

O

COO

OH ...[RMe]

Me

O
(COOH)n­1

OOC
Al

Al

R
(OH)m­1

O
OH ...R

O

(COOH)n
(OH)m

Si
O­ ...[RMe]

COO
Me
O

(c) Phức hệ sét mùn
1.2.4. Các loại keo sét trong đất
Các keo sét thuộc loại keo vô cơ, là các khoáng vật thứ sinh alumin silicat, 
được hình thành do sự  biến đổi từ  các khoáng vật nguyên sinh trong quá trình 
phong hoá hình thành đất, phân bố rộng rãi trong các loại đất. Các khoáng vật này 
là thành phần chủ yếu của cấp hạt sét vì vậy chúng được gọi là các khoáng vật  
sét. Chúng được phân biệt với nhau bởi mức độ  phân tán cao, không tan trong  
nước.
Trong đất có nhiều loại keo sét, nhưng trong chúng có vai trò quan trọng 
nhất là các keo sét nhóm kaolinit, montmorilonit và hydromica.
a. Ðặc điểm chung của keo sét
Ðặc điểm chung của các keo sét là chúng có cấu tạo lớp giống như mica  
và sự thay thế đồng hình.
+ Cấu tạo lớp của keo sét được tạo thành do sự liên kết của phiến khối tứ 
diện (bốn mặt) oxit silic và phiến khối bát diện (tám mặt) gipxit.
­ Phiến oxit silic được tạo thành do sự gắn liền các khối tứ diện oxit silic  
với nhau. Mỗi khối tứ diện  ở chính giữa là một nguyên tử  silic, bốn đỉnh là bốn 
nguyên tử oxi. Như thế thì khi ghép thành phiến hai bên là hai lớp oxi, giữa là lớp 
silic.
15