Tóm tắt dự thảo Luận án Tiến sĩ Khoa học môi trường: Nghiên cứu ứng dụng than sinh học từ phụ phẩm cây lúa để cải tạo môi trường đất xám bạc màu

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

Trần Viết Cường

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THAN SINH HỌC TỪ
PHỤ PHẨM CÂY LÚA ĐỂ CẢI TẠO MÔI TRƯỜNG
ĐẤT XÁM BẠC MÀU
Chun ngành: Mơi trường đất và nước
Mã số: 62440303

TĨM TẮT DỰ THẢO LUẬN ÁN TIẾN SĨ
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Hà Nội – 2015


Cơng trình được hồn thành tại:
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

Người dướng dẫn khoa học
1. PGS.TS. PHẠM QUANG HÀ
2. PGS.TS. NGUYỄN MẠNH KHẢI

Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận án Tiến sĩ
cấp Đại học Quốc gia tại: ……………………………………………………

Vào hồi …… giờ …… ngày …… tháng …… năm 2015

Có thể tìm hiểu Luận án Tiến sĩ tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm thông tin Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội


DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA
TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

1. Mai Văn Trịnh, Trần Viết Cường, Vũ Dương Quỳnh, Nguyễn Thị Hoài Thu (2011),
“Nghiên cứu sản xuất than sinh học từ rơm rạ và trấu để phục vụ nâng cao độ phì đất, năng suất cây
trồng và giảm phát thải khí nhà kính” Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam, số 3
(24), tr. 66 - 69.
2. Trần Viết Cường, Mai Văn Trịnh, Phạm Quang Hà, Nguyễn Mạnh Khải (2012), “Nghiên
cứu ảnh hưởng của than sinh học đến năng suất lúa và một số tính chất đất bạc màu”, Tạp chí Khoa
học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ. T. 28, Số 4S, tr. 19-25.
3. Trần Viết Cường, Bùi Thị Tươi, Phạm Quang Hà, Nguyễn Mạnh Khải (2014), “Nghiên cứu
khả năng xử lý một số kim loại nặng trong môi trường nước của than sinh học từ phụ phẩm cây
lúa”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ T. 30, Số 4S, tr. 36-41.
4. Trần Viết Cường, Đoàn Thu Hòa, Lê Hồng Sơn, Phạm Quang Hà, Nguyễn Mạnh Khải
(2015), “Nghiên cứu ảnh hưởng của bón than sinh học đến tích luỹ một số kim loại nặng trong rau
muống trồng trên đất xám bạc màu”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam, số 1
(54), tr. 112-117.


MỞ ĐẦU
1.

Tính cấp thiết của đề tài

Trong canh tác nơng nghiệp, việc lạm dụng thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật, bón phân khơng

hợp lý…đã tạo cơ hội cho chất gây ô nhiễm, đặc biệt là hàm lượng kim lọai nặng tích lũy dần trong đất qua
các mùa vụ. Bên cạnh đó, phần lớn đất nơng nghiệp ở nước ta là đất bạc màu, với đặc tính chua, nghèo kiệt
chất dinh dưỡng, dung tích hấp thu thấp, thường khơ hạn và chai cứng, đất lại dễ bị tác động bởi q trình
xói mịn, rửa trơi. Điều này càng làm suy giảm sức sản xuất của đất, giảm năng suất cây trồng, ảnh hưởng
trực tiếp tới chất lượng nông sản. Do đó, cần có những biện pháp cải tạo và xử lý ô nhiễm trong đất.
Thực tế hiện nay, do điều kiện kinh tế phát triển và sản xuất nông nghiệp bằng cơ giới hóa, từ đó thói
quen sử dụng phụ phẩm cây lúa của người dân đã thay đổi dẫn đến dư thừa một lượng rất lớn, chúng không
được quản lý tốt ở khắp các vùng miền ở Việt Nam. Tình trạng vứt bỏ rơm rạ, trấu ở trên đồng ruộng, kênh
rạch dẫn đến việc phân hủy chất hữu cơ tạo ra khí metan, ơ nhiễm khơng khí, sự phân hủy chất hữu cơ làm
rửa trôi photpho, kim loại nặng trong môi trường đất gây ô nhiễm nguồn nước. Ngồi ra, việc đốt rơm, rạ
khơng những gây ơ nhiễm mơi trường, làm gia tăng khí nhà kính trong khí quyển mà còn ảnh hưởng tới sức
khỏe con người.
han sinh học

là sản phẩm được nhiệt phân yếm khí từ các loại sinh khối hữu cơ giàu các on

và có nhiều tác dụng trong sản xuất và đời sống. hông phải ngẫu nhiên mà than sinh học được các nhà khoa
học ví như “vàng đen” của ngành nơng nghiệp. Sự đề cao này xuất phát từ những đặc tính ưu việt của than
sinh học trong việc cải thiện tính chất đất và nâng cao suất cây trồng. Ngoài ra, than sinh học có thể tồn tại
nhiều năm trong đất với cấu tr c tơi xốp, diện tích ề mặt lớn và độ hấp phụ các chất cao nhờ đó cịn được sử
dụng để xử lý ô nhiễm trong môi trường đất và môi trường nước bởi các tác nhân như: kim loại nặng, thuốc
trừ sâu, thuốc diệt cỏ,…
Xuất phát từ những yêu cầu khoa học và thực tiễn nêu trên, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng than sinh
học từ phụ phẩm cây lúa để cải tạo môi trường đất xám bạc màu” được tiến hành.
2.

Mục tiêu nghiên cứu
Luận án này được tiến hành với những mục tiêu sau đây:

- Đánh giá được khả năng cố định LN trong môi trường đất bạc màu của TSH.
- Đánh giá được khả năng ứng dụng TSH từ phế phụ phẩm cây l a để cải tạo tính chất đất xám bạc

3.

Nội dung nghiên cứu
3.1. Nội dung 1. Phân tích, đánh giá tính chất lý hóa của đất xám bạc màu và TSH từ phụ

phẩm cây lúa.
3.2. Nội dung 2. Nghiên cứu khả năng cố định kim loại nặng của đất xám bạc màu khi được bổ sung
TSH.
3.2.1. Nghiên cứu khả năng xử lý kim loại nặng (Cu, Pb, Zn) trong dung dịch môi trường
nước) của đất xám bạc màu sau khi bổ sung TSH theo thời gian, pH và nồng độ KLN.
3.2.2. Nghiên cứu khả năng cố định kim loại nặng Cu, P , Zn trong mơi trường đất xám
bạc màu có bổ sung TSH ở các thời gian ủ khác nhau thông qua dịch chiết CaCl2 0,01M.
3.2.3. Nghiên cứu sự tích lũy kim loại nặng (Cu, Pb, Zn) của thực vật trong trong mơi
trường đất xám bạc màu có bổ sung TSH.
3.3. Nội dung 3. Nghiên cứu tác dụng

ón cho đất xám bạc màu đến năng suất lúa và tính chất

đất.

1


4.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
5.1. Ý nghĩa khoa học

Đề tài được thực hiện nhằm làm sáng tỏ khả năng cố định

LN trong đất xám bạc màu sau khi

được bổ sung TSH từ phụ phẩm cây l a trong các điều kiện môi trường khác nhau. Đồng thời cung cấp cơ sở
dữ liệu về ứng dụng TSH trong cải tạo môi trường đất.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
Góp phần cải tạo mơi trường đất xám bạc màu, sử dụng phế phụ phẩm sau trồng lúa bị dư
thừa, cải thiện tính chất lý hóa của đất, cố định LN và nâng cao năng suất lúa ở địa bàn nghiên cứu và địa
àn tương tự góp phần giảm phát thải khí nhà kính thơng qua hoạt động bón TSH trả lại cho đất tăng cố
định các on trong đất).
5.

Những đóng góp mới của đề tài
- Xác định được khả năng cải tạo và nâng cao một số tính chất lý hóa đất xám bạc màu của TSH sản xuất
từ phụ phẩm cây lúa.
- Xác định được khả năng cố định KLN của đất xám bạc màu có bổ sung TSH dưới tác động của một số
yếu tố môi trường như: p , thời gian, nồng độ các KLN và dung dịch chiết CaCl2 0,01M.
- Xác định được khả năng giảm hút thu KLN của đất xám bạc màu có bổ sung
muống và hàm lượng bổ sung

đối với cây rau

vào đất có thể gây tác hại đến sinh trưởng và phát triển của cây rau

muống.
- Ứng dụng thành công

để nâng cao năng suất và cải tạo một số tính chất lý hóa của đất xám bạc

màu trồng lúa tại óc ơn, à Nội.
Chƣơng 1 - TỔNG QUAN
1.1.

Tình hình sử dụng phụ phẩm cây lúa
1.1.1. Tình hình sử dụng phụ phẩm cây lúa trên thế giới
Nhu cầu gạo dự kiến sẽ vẫn mạnh mẽ trong vài thập kỷ tới do sự tăng trưởng kinh tế và dân số

ở các nước châu Phi và châu Á. Đến năm 2020, tổng lượng tiêu thụ gạo sẽ là 450 triệu tấn, tăng 6,6%
so với 422 triệu tấn vào năm 2007. Nhìn chung, ngành sản xuất lúa gạo sẽ vẫn duy trì ổn định trong
một thời gian dài, dẫn đến việc phụ phẩm từ cây lúa vẫn ở mức cao.
1.1.2. Tình hình thu gom và sử dụng phụ phẩm cây lúa ở Việt Nam
Với sản lượng l a ước tính năm 2013 của cả nước trên 40 triệu tấn, nếu tính tỉ lệ thu hoạch là 1,0 và
tỉ lệ giữa trọng lượng trấu trên trọng lượng hạt là 0,2 thì cả nước có trên 40 triệu tấn rơm rạ và trên 8 triệu tấn
trấu. Đây là một nguồn nguyên nhiên liệu rất lớn.
Hiện tượng đốt rơm rạ ngay trên đồng ruộng hiện nay đã lan ra khá phổ biến ở vùng đồng bằng sông
Hồng và đồng bằng sông Cửu Long. Biện pháp xử lý này vừa khơng đem lại hiệu quả kinh tế mà cịn gây
lãng phí, làm ơ nhiễm mơi trường và trong tương lai gần có thể phải loại bỏ.
1.1.3. Ảnh hưởng của một số hình thức xử lý phụ phẩm cây lúa đến mơi trường đất và chu trình
các bon
Hình thức đốt phụ phẩm có lợi trong việc dọn dẹp đồng ruộng nhanh chóng và có thể diệt mầm bệnh
của vụ trước cho vụ tiếp theo. Tuy nhiên, hình thức đốt có thể gây ra tác hại lớn đến môi trường đất, q
trình đốt khơng chỉ làm gây ơ nhiễm mơi trường và gia tăng khí nhà kính CO2, CO, NOx,..) mà cịn làm ảnh
hưởng đến mơi trường đất. Vùi rơm rạ vào đất là việc hoàn trả lại cho đất một phần các nguyên tố dinh
dưỡng mà cây l a đã lấy đi từ đất. Ttuy nhiên điều này có thể bị ảnh hưởng bởi mầm bệnh từ vụ trước để lại.
2


Bên canh đó, rơm rạ tươi phân hủy trong điều kiện ngập nước thường sản sinh ra các axit hữu cơ gây ra ngộ
độc cho rễ lúa hay làm giảm khả năng hấp thụ dưỡng chất, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và năng suất của

lúa.
rong môi trường đất ô nhiễm, các yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tính di động của KLN là
pH, chất hấp phụ, sự hiện diện của các hợp chất hữu cơ và vô cơ, ao gồm cả axit humic và fulvic, các dịch
tiết từ rễ cây và chất dinh dưỡng. Phản ứng oxi hóa khử có thể huy động hoặc cố định các kim loại, tùy thuộc
vào từng kim loại và môi trường. Vì vậy, trong canh tác lúa, việc vùi phụ phẩm hoặc sử dụng phân compost
chứa nhiều chất hữu cơ trong mơi trường ngập nước (có tính khử) có thể làm cho các kim loại nặng trở nên
linh động hơn.
1.2.

Đất xám bạc màu
Đất xám bạc màu là tên gọi theo Việt Nam cho loại đất Haplic Acrisols (FAO- UNESCO) thuộc nhóm

đất xám. Đất xám bạc màu chủ yếu phát triển trên nền phù sa cổ, đá macma axit và đá cát, phân ố tập trung
ở Đông Nam ộ, Tây Nguyên và Trung du Bắc bộ
1.2.1. Sự phân bố, phân loại đất bạc màu.
Diện tích đất xám bạc màu của cả nước là khoảng 3 triệu ha. Nhóm đất xám bạc màu phân bố chủ
yếu ở Đông Nam ộ, Tây Nguyên và Trung du Bắc bộ.
1.2.2. Tính chất đất bạc màu.
Đất xám bạc màu có thành phần cơ giới từ nhẹ đến trung bình, dung trọng từ 1,30-1,50 g/cm3; tỷ
trọng 2,65-2,70; độ ẩm: tầng đất 50-70cm đến 250cm thường xuyên bằng 80-100% so với độ ẩm trữ cực đại
nhưng đất bị nén chặt nên mùa khô chỉ từ 21- 24%; độ xốp 43-45%; sức chứa ẩm đồng ruộng 27-31%; độ ẩm
cây héo 5-7%. Đất có phản ứng từ chua vừa đến rất chua, pHKCl phổ biến từ 3,0-4,5; hàm lượng mùn tầng đất
mặt từ nghèo đến rất nghèo (0,50-1,50%); các chất tổng số và dễ tiêu đều nghèo. Nghèo cation trao đổi (Ca++
+ Mg++ < 2 meq/100g đất ; độ no azơ và dung tích hấp thu thấp.
1.2.3. Kim loại nặng trong đất xám bạc màu
Hàm lượng kim loại nặng trong nhóm đất xám bạc màu ở Việt Nam đa số đều nằm dưới ngưỡng so
với QCVN 03:2008/BTNMT, mặc dù hàm lượng trung bình KLN của đất xám bạc màu đều ở ngưỡng cho
phép tuy nhiên ở một số khu vực bị ảnh hưởng của nước thải từ các làng nghề truyền thống, khu công nghiệp
và đô thị lớn đã thấy xuất hiện ơ nhiễm kim lọai nặng vì vậy cần chú ý đến ơ nhiễm đất và có các biện pháp
đề phòng.

1.2.4. Các biện pháp cải tạo và nâng cao độ phì nhiêu đất bạc màu
Có nhiều biện pháp cải tạo đất bạc màu đã được triển khai ứng dụng, mục tiêu của các biện pháp này
nhằm nâng cao độ phì nhiêu của đất và làm tăng năng suất cây trồng.

1.3.

1.2.4.1.

Biện pháp cày sâu

1.2.4.2.

Bón vơi

1.2.4.3.

Bón phù sa sơng và đất đỏ

1.2.4.4.

Biện pháp thủy lợi

1.2.4.5.

Luân canh tăng vụ cây trồng

1.2.4.6.

Tăng cường bón chất hữu cơ

Tổng quan về ô nhiễm kim loại nặng và các biện pháp xử lý
1.3.1. Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng trong đất.

3


1.3.1.1.

Nguồn gốc tự nhiên

1.3.1.2.

Nguồn gốc nhân tạo

+ Ô nhiễm do chất thải cơng nghiệp
+ Ơ nhiễm đất do sản xuất nông nghiệp
1.3.2. Các dạng kim loại nặng trong đất
Kim loại được tìm thấy trong một hoặc nhiều trạng thái, như: 1
Chiếm giữ ở các vị trí trao đổi ở thành phần đất vô cơ; 3
hợp với chất hữu cơ không hòa tan; 5

òa tan trong dung dịch đất; 2)

ấp phụ trên các thành phần vô cơ của đất; 4) Kết

ết tủa ở dạng các chất rắn tinh khiết hoặc hỗn hợp; 6) Có mặt trong

cấu trúc của các khống vật thứ cấp; 7) Có mặt trong cấu trúc của khống sơ cấp.
1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự linh động hay cố định kim loại nặng trong môi trường đất
Các phản ứng trong mơi trường đất, ví dụ acid/ azơ, kết tủa/hịa tan, q trình oxy hóa/khử, hấp thụ

hoặc q trình trao đổi ion có thể ảnh hưởng đến sự thay đổi nồng độ và tính linh động kim loại trong mơi
trường đất. Độc tính, tính di động và phản ứng phụ thuộc vào đặc tính của từng kim loại và phụ thuộc vào
một số điều kiện như p , Eh, nhiệt độ, độ ẩm, các phức chất, cường độ ion, điều kiện oxi hóa khử, v.v...
1.3.4. Mối quan hệ giữa kim loại nặng trong môi trường đất và nước
Tính chất hóa học và tính chất vật lý của chất ô nhiễm ảnh hưởng đến sự di chuyển của kim loại
trong đất và nước. KLN tồn tại ở ba dạng trong kết cấu đất: các chất ơ nhiễm hịa tan trong dung dịch đất,
chất ô nhiễm hấp phụ trên bề mặt đất và chất ơ nhiễm cố định hóa học dạng hợp chất rắn. Các tính chất hóa
học và vật lý của đất sẽ ảnh hưởng đến các dạng kim loại và tính linh động của nó từ đó có thể lựa chọn cơng
nghệ phù hợp để xử lý.
1.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến hấp thu kim loại nặng vào thực vật
Khả năng dễ tiêu và hút thu KLN của thực vật bị ảnh hưởng bởi các đặc tính lý hóa của mơi trường
đất như: p , hàm lượng khoáng sét, chất hữu cơ, CEC và hàm lượng LN trong đất. hông thường pH thấp,
thành phần cơ giới nhẹ, độ mùn thấp, thực vật hút KLN mạnh.
1.3.6. Một số phương pháp truyền thống xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng
-

Phương pháp xử lý đất ô nhiễm LN ằng thực vật phytoremendiation

-

Phương pháp đào và chuyển chỗ Dig and aul :

-

Phương pháp cố định hoặc cô đặc

-

Phương pháp thuỷ tinh hoá Vitrification

-

Phương pháp rửa đất

ta ilization/ olidification

oil washing

1.3.7. Các phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước
Xử lý LN trong nước được thực hiện các phương pháp phổ iến sau: ết tủa hóa học; rao đổi ion;
ấp phụ; Chất hấp phụ sinh học; Màng lọc; Đông tụ và keo tụ; uyển nổi và Cơng nghệ điện hóa,...
1.4.

Tổng quan về sản xuất và ứng than sinh học
Trong những năm gần đây,

ngày càng nhận được sự ch ý như là một cách tiếp cận thân thiện

môi trường, đặc biệt trong chiến lượnc giảm nhẹ biến đổi khí hậu.

được định nghĩa là vật liệu giàu các

bon, cấp hạt mịn, xốp, được sản xuất bằng cách nhiệt phân từ sinh khối hữu cơ trong điều kiện oxy hạn chế
và ở nhiệt độ tương đối thấp (<700oC).
1.4.1. Đặc tính của TSH
Thơng tin về các đặc tính lý hóa học của TSH rất hạn chế. Tuy nhiên tổng hợp từ nhiều nguồn TSH
cho thấy lượng

thu được là 28,5%, hàm lượng car on trong

là 79,6% và năng suất carbon là

49,9%. Các yếu tố chính quyết định đặc tính của TSH là: (1) loại chất hữu cơ dùng để nhiệt phân, (2) môi
4


trường nhiệt phân (ví dụ nhiệt độ, khí) (3) chất bổ sung trong quá trình nhiệt phân. Nguồn hữu cơ cung cấp
cho hun than có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng

, hàm lượng dinh dưỡng và chất dễ tiêu.

1.4.2. Than sinh học cải tạo đất và nâng cao năng suất cây trồng
1.4.2.1.

TSH cải thiện dinh dưỡng dễ tiêu cây trồng.

Bón TSH có thể làm tăng p

và giảm nhơm di động trong đất chua, tại các vùng đất nhiệt đới bị

khống hóa mạnh thâm canh cao. Bón

làm tăng p

đất đối với rất nhiều loại thành phần cơ giới khác

nhau, mức tăng có thể lên tới 1,2 đơn vị pH.
1.4.2.2.

TSH cải thiện khả năng giữ dinh dưỡng.

TSH không những cải thiện hàm lượng dinh dưỡng dễ tiêu mà còn tăng cả khả năng giữ dinh dưỡng
trong đất. Nếu trộn một lượng lớn TSH từ cây gỗ cứng vào đất thì CEC có thể tăng 50% so với đối chứng
nhưng với một lượng TSH nhỏ thì vẫn tăng CEC trong đất trong khi đó ón tro than hoặc tro ay thì cũng
khơng tăng khả năng giữ dinh dưỡng của đất.
1.4.2.3.

TSH cải thiện khả năng giữ nước, ổn định cấu trúc đất và làm giảm mức độ thấm

sâu của các chất trong đất
TSH có thể nâng cao lượng nước dễ tiêu cho cây trồng và giảm xói mịn đất. Những đặc tính lý hóa
học của các loại đất nghèo hữu cơ thường được cải thiện bằng các hình thức canh tác gắn liền với việc sử
dụng chất hữu cơ như phân xanh, chất thải hữu cơ và các chất mùn từ than.
TSH có thể hạn chế sự thấm sâu các chất gây ô nhiễm trong đất nơng nghiệp. Điều này có thể do bởi
khả năng h t ám của
1.4.2.4.
Bón

đối với các chất hịa tan như là Al3+, NO3-, PO43- và các ion hòa tan khác.
TSH tăng năng suất cây trồng.

vào đất làm tăng đáng kể tỷ lệ nảy mầm của hạt giống, sự sinh trưởng phát triển và năng

suất cây trồng. Tỷ lệ nảy mầm có thể tăng 30%, chiều cao cây tăng 24% và sinh khối cũng tăng 13% so với
đối chứng. Nếu bón 0,5 tấn TSH/ha thì chiều cao của cây sugi tăng thêm 1,26 đến 1,35 lần và sản lượng tăng
2,3 đến 2,4 lần. Với cây hàng năm năng suất có thể tăng 200% nếu được ón lượng TSH cao.
1.4.3. Than sinh học xử lý môi trường đất ô nhiễm
Các chất ơ nhiễm có thể gây độc hại đối với hệ sinh thái nếu chúng di chuyển vào đất và đi vào cây
trồng, sinh vật hoặc thấm vào nước ngầm.

đã được chứng minh là một chất hấp phụ hiệu quả các chất

gây ô nhiễm khác nhau, chất hữu cơ và chất vơ cơ vì ch ng có diện tích bề mặt lớn và có cấu tr c đặc biệt.
1.4.3.1.

Xử lý ô nhiễm kim loại nặng

Về xử lý kim loại nặng, nhiều báo cáo đã cho rằng TSH có hiều quả cao trong việc loại bỏ kim loại
nặng trong dung dịch và trong đất. Dịch chiết axit chứa Cu (II) và Pb (II) giảm 19,7 - 100% và 18,6 - 77%
tương ứng với sự tăng của hàm lượng TSH thêm vào. Khi 5mmol/kg của các kim loại nặng này thêm vào,
với cơng thức có 3% và 5%
1.4.3.2.

đã làm giảm Pb (II) từ 2 và 3 lần, cao hơn mẫu khơng có TSH.

Xử lý các chất ơ nhiễm hữu cơ

có khả năng loại ỏ các chất ô nhiễm hữu cơ trong đất, nước và trầm tích, và do đó làm giảm
khả năng dễ tiêu của ch ng và ngăn các chất độc hại chuyển từ môi trường vào thực vật và tiếp tục cho sinh
vật trong đó có con người. ết quả cho thấy 2-14% sulfamethoxazole đã di chuyển qua đất có ổ sung
so với 60% trong dung dịch của đất không ổ sung
1.4.3.3.

.

Than sinh học tác động lên thuốc trừ sâu

iệu quả giảm thuốc xơng 1,3- dichloropropene trong đất có ổ sung
đất có ổ sung 1%

.

ết quả cho thấy trong

, lượng 1,3-dichloropropene phải cần gấp đôi mới đủ để diệt được giun tròn.

quả cao của việc ứng dụng

iệu

về hiệu lực của artrazine trên đất có kiểm sốt cỏ dại và cho thấy rằng liều
5


lượng

thêm vào đất 1% trọng lượng

ọ cũng lưu ý rằng mức độ ảnh hưởng của

có thể cần tăng 3-4 lần để diệt được cỏ dại theo mong muốn.
lên hiệu quả của thuốc trừ cỏ phụ thuộc vào tính chất hóa

học và cơ chế hoạt động của ch ng.
1.4.3.4.

Xử lý các chất ô nhiễm khác và làm phân ủ

Ủ phân compost là một trong những iện pháp ứng dụng rộng rãi đối với q trình tái chế chất thải
nơng nghiệp, điều mà có thể tránh được những ất lợi do các độc tố khi ón trực tiếp vào đất.

như một

nhân tố có tác động lớn có thể th c đẩy quá trình q trình ủ khơng chỉ tạo cấu tr c và ổ sung chất khơ mà
cịn cung cấp C và năng lượng cho các vi sinh vật.

là tác nhân tối ưu hóa cho q trình ủ phân gia s c

gia cầm ằng cách làm giảm mùi hôi và mất N cũng như tạo ra loại phân ủ có thành phần dinh dưỡng cân
ằng.
1.4.4. Tải lượng than sinh học của đất và các tác động bất lợi
Tải lượng TSH của đất
Đất erra Preta đất đen ở Brazin đã được chứng minh chứa khoảng 50 tấn C ha-1 dạng TSH, xuống
độ sâu khoảng 1 mét và loại đất này rất màu mỡ khi so sánh với đất xung quanh. Điều này đã dẫn đến ý
tưởng có thể áp dụng

cho đất trong việc cơ lập các bon và duy trì hoặc cải thiện chức năng sản xuất của

đất, cũng như các điều chỉnh các chức năng và chức năng môi trường sống của đất. Các thí nghiệm đối
chứng đã được thực hiện để xem xét các tác động của các tỉ lệ ứng dụng khác nhau của

trong đất. Chất

hữu cơ của một số loại đất ở châu Âu đã có hàm lượng khoảng 14% (có thể lên đến 45%) TSH. Tải lượng
lên đến 140 tấn C ha-1 đất nhiệt đới) vẫn có ảnh hưởng tích cực đến năng suất.
Khả năng gây cháy
Một yếu tố cần quan tâm về khả năng chịu tải TSH của đất là nguy cơ gây cháy âm ỉ. Chất hữu cơ
của đất ở trạng thái khơ có khả năng cháy âm ỉ dưới mặt đất liên tục trong khoảng thời gian dài. Điều này là
khả năng cao khi trong đất có tỉ lệ TSH lớn và ở trong điều kiện đủ khơ có thể tạo điều kiện cho việc cháy
âm ỉ trong đất. Việc bắt lửa cháy như vậy có thể xảy ra ở cả tự nhiên và nhân tạo, ví dụ như chị cháy bởi sét

tấn cơng, hoặc do hoạt động đốt phụ phẩm của con người.
Chƣơng 2 - ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1.

Đối tƣợng nghiên cứu

-

Đất xám bạc màu (Haplic Acrisols được lấy tại xã Bắc Phú, huyện óc ơn, thành phố Hà Nội.

-

TSH từ phụ phẩm nông nghiệp (vật liệu rơm rạ và trấu) sau thu hoạch tại ruộng nghiên cứu.

-

Rau muống (Ipomoea aquatica) được gieo từ hạt.

-

L a hang Dân 18 được sử dụng phổ biến tại huyện óc ơn, thành phố Hà Nội.

2.2.

Phƣơng pháp nghiên cứu
Để thực hiện được các nội dung nghiên cứu đề tài đã sử dụng các phương pháp như: Phương pháp

điều tra thu thập tài liệu; Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu;
Phương pháp ố trí thí nghiệm:
Thí nghiệm 1: đánh giá sự thay đổi tính chất hóa lý của đất sau khi phối trộn TSH. Mục đích của

nghiên cứu này nhằm đánh giá khả năng cải tạo một số tính chất đất xám bạc màu sau khi bổ sung TSH, phối
trộn

vào đất xám bạc màu với các tỉ lệ 0%, 1%; 5%; 10% TSH theo trọng lượng sau thời gian ủ 4 tuần.
Thí nghiệm 2: đánh giá ảnh hưởng của pH đến sự biến thiên điện tích bề mặt của đất xám bạc màu

sau khi bổ sung TSH
Thí nghiệm 3: đánh giá khả năng xử lý KLN của TSH. Mục đích của thí nghiệm này nhằm đánh giá
khả năng xử lý KLN của TSH trong dung dịch dưới sự biến thiên của pH.
6


Thí nghiệm 4: đánh giá khả năng cố định KLN của đất xám bạc màu sau khi bổ sung TSH. Mục tiêu
của nghiên cứu này nhằm đánh giá khả năng cố định KLN của đất xám bạc màu có bổ sung TSH theo các tỉ
lệ 0%, 1%, 5%, 10% TSH trong dung dịch chứa LN dưới tác động của các yếu tố: thời gian hấp phụ, pH và
nồng độ KLN.
Thí nghiệm 5: thí nghiệm đánh giá khả năng cố định KLN của đất xám bạc màu có bổ sung TSH
dưới tác động của dung dịch chiết CaCl2 0,01 M. Mục đích nhằm đánh giá khả năng cố định KLN của đất
xám bạc màu đã phối trộn

dưới tác động của môi trường dung dịch CaCl2 0,01 M theo thời gian.

Thí nghiệm 6: đánh giá khả năng h t thu

LN của cây rau muống trong mơi trường đất xám bạc

màu có bổ sung TSH. Mục đích của thí nghiệm này nhằm đánh giá khả cố định LN được gây nhiễm nhân
tạo trong mơi trường đất xám bạc màu có bổ sung TSH,
Thí nghiệm 7: thí nghiệm đánh giá khả năng cải tạo đất và nâng cao năng suất cho cây lúa của TSH.
Mục đích của thí nghiệm nhằm đánh giá khả năng cải tạo một số tính chất lý hóa đất xám bạc màu và nâng

cao năng suất cây lúa của TSH.
Các chỉ tiêu theo dõi trong vật liệu như: p , CEC, các cation kiềm, KLN, N, P, K tổng số, khả năng
giữ nước, điện tích bề mặt. Các chỉ tiêu được phân tích bằng các phương pháp thơng dụng trong phịng thí
nghiệm.
Số liệu được xử lý tính tốn thống kê mô tả và so sánh sự khác biệt các giá trị trung bình trên Excel.
Sử dụng các phương trình động học Lagergren và Elovich để mô tả động học hấp phụ của vật liệu và khả
năng chiết KLN của dung dịch CaCl2 0,01 M trong thí nghiệm.
Chƣơng 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1.

Tính chất lý hóa của đất bạc màu và TSH
Tiến hành phân tích một số chỉ tiêu hóa lý của đất xám bạc màu và TSH cho thấy,
Đất bạc màu có pHH2O = 5,2, pHKCl = 4,2 (tỷ lệ chiết 1:2,5 , hàm lượng CaCO3 thấp, Ca-CaCO3 =

0,004%. Khả năng trao đổi cation thấp, CEC = 9,24 cmolc/kg, các cation hòa tan Ca2+, Mg2+, K+ và Na+ có
giá trị tương ứng là 2,0, 0,2, 0,2 và 0,1 cmol/kg. KLN tổng số Cu, Pb và Zn có giá trị tương ứng là 25,73,
13,11 và 74,59 mg/kg và đều ở dưới tiêu chuẩn cho phép

LN trong đất (QCVN 03:2008/BTNMT). Khả

năng giữ nước (WHC) thấp, W C = 36,6%. Điện tích bề mặt là -4,2 mmolc/kg.
Ngược lại với những đặc tính trên, TSH trong nghiên cứu có pH kiềm tính, pHH2O = 10,6, pHKCl =
10,0 (tỷ lệ chiết 1:10), phù hợp với hàm lượng CaCO3 khá cao có trong TSH, Ca-CaCO3 = 1%. CEC của
khá cao, đạt 80,43 cmolc/kg, các cation hòa tan Ca2+, Mg2+, K+ và Na+ có giá trị tương ứng là 16,8, 6,9,
229,8 và 8,5 cmol/kg. KLN tổng số Cu, Pb và Zn có giá trị tương ứng là 0,73, 2,10 và 13,93 mg/kg. Khả
năng giữ nước cao, W C = 82,2%. Điện tích bề mặt là -20,0 mmolc/kg.
3.2.

Tính chất lý hóa của vật liệu phối trộn sau 4 tuần ủ
Thí nghiệm ủ các vật liệu đã phối trộn TSH với đất xám bạc màu theo các tỉ lệ 0%, 1%; 5%; 10%

TSH trong buồng và duy trì ở 75% khả năng giữ nước sau 4 tuần cho kết quả ở TSH có thể gián tiếp ảnh
hưởng đến khả năng dễ tiêu của các chất dinh dưỡng bằng cách thay đổi độ pH của đất.
So với đối chứng (0% TSH), Bổ sung TSH theo các tỉ lệ 1%; 5%; 10% TSH tương ứng làm tăng
pHH20 lên 1,3, 3,1 và 4,0 đơn vị và pHKCl tăng lên 1,2, 3,2 và 4,1 đơn vị.
CEC của TSH cao góp phần làm cho CEC của đất tăng lên với mức tăng của hàm lượng TSH. So với
đối chứng (0% TSH), bổ sung với các mức 1%; 5%; 10% TSH vào làm CEC của đất tăng lên tương ứng 0,6,
3,4 và 8,3 cmolc/kg.
7


cũng làm tăng các cation Ca, Mg,

và Na trong đất, Ca tăng từ 2,2 đến 4,2 cmol/kg, Mg tăng

từ 0,3 đến 1,0 cmol/kg, tăng từ 2,5 đến 24,5 cmol/kg và Na tăng từ 0,2 đến 0,9 cmol/kg tương ứng với 1%;
5% và 10%
ón vào đất. Các cation này góp phần làm tăng p của đất đồng thời cung cấp dinh dưỡng
cho cây trồng khi bổ sung
vào đất.
cũng làm độ kiềm tổng số (Ca-CaCO3) của đất tăng lên so với mức tăng của
Ca-CaCO3 tăng 0,013, 0,05 và 0,09% tương ứng với 1%, 5% và 10%

ón vào đất,

ón vào đất.

Hình 3.1 ÷ 3.5. Sự thay đổi một số chỉ tiêu lý hóa trong đất sau khi bổ sung than sinh học

Hình 3.6. Sự phụ thuộc điện tích bề mặt vào pH của đất sau khi bổ sung TSH

Đất xám bạc màu và TSH sau khi phối trộn ở các tỉ lệ khác nhau đều mang điện tích âm và biến đổi
theo p mơi trường, p càng cao thì điện tích âm của vật liệu càng lớn. pH của môi trường thay đổi từ 2,1
đến 11,2 thì điện tích mặt của vật liệu có tỉ lệ phối trộn 0%, 1%; 5%; 10% TSH biến đổi tương ứng từ -1,4 ÷
-12,4; -1,3 ÷ -11,7; -1,8 ÷ -12,4; -2,1 ÷ -16,1 mmolc/kg. Như vậy, điện tích âm bề mặt của đất tăng theo tỉ lệ
tăng của hàm lượng TSH.
Các bằng chứng trên cho thấy, việc bổ sung
vào đất có tác dụng cải tạo đất một cách rõ rệt.
Mẫu đất sau khi được phối trộn với TSH ở các tỷ lệ khác nhau với khoảng thời gian 4 tuần ủ đã cho thấy có

8


sự tăng lên về các chỉ tiêu p , CEC, cation trao đổi, độ giữ nước của đất và điện tích bề mặt so với mẫu đối
chứng. Qua đó có thể khẳng định vai trị cải tạo mơi trường đất xám bạc màu bởi TSH.
Khả năng xử lý Cu, Pb và Zn của TSH trong môi trƣờng nƣớc

3.3.

Khả năng đệm pH của TSH
Khi thêm H+ hoặc OH- vào dung dịch, tại hệ khơng có bổ sung
, p dao động trong khoảng từ
2,1 đến 11,9. Đối với các hệ có bổ sung TSH, pH của dung dịch hầu như không đổi đáng kể so với sự thay
đổi pH của dung dịch đối chứng mặc dù lượng H+ hoặc OH- thêm vào tương đương nhau. p của mẫu thử
nghiệm dao động trong khoảng từ 8,6 đến 10,7 (Hình 3.7), chứng tỏ TSH có khả năng đệm tốt.
Khả năng đệm của TSH là số mol của H+ hoặc OH- thêm vào 1 lít dung dịch có bổ sung
để pH
của nó tăng lên hoặc giảm xuống 1 đơn vị. Theo tính tốn cho thấy, trung bình khả năng đệm axit của hệ có
bổ sung TSH (TSH-Cu, TSH-Pb, TSH-Zn) là 9,6 mmol H+/L và khả năng đệm azơ của hệ có bổ sung TSH
là 18,5 mmolOH-/L.
3.3.1.

Hình 3.7. Biến thiên pH của dung dịch khi thêm H+ hoặc OH- đối với hệ có bổ sung TSH và đối chứng
3.3.2.

Khả năng xử lý Cu của TSH
Cũng trong thí nghiệm 3, tiến hành khảo sát sự thay đổi của p và phân tích hàm lượng KLN cịn lại

trong dung dịch cho thấy:
Bảng 3.4. Sự thay đổi pH của dung dịch Cu2+ sau khi bổ sung TSH
Thí
nghiệm

Ban
đầu

pH

4,42

Bổ sung TSH, tỷ lệ vật liệu và dung dịch chứa kim loại là 1:45
8,6

9,1

9,3

9,7

9,9

10,0

10,0

10,1

10,3

10,3

10,7

Cu
74
0,17 0,22 1,20 2,25 2,56 1,04 2,43 2,58 3,01 2,69 2,02
(mg/L)
Hiệu suất
0
99,8 99,7 98,4 97,0 96,5 98,6 96,7 96,5 95,9 96,4 97,3
(%)
Theo bảng 3.4, pH dung dịch chứa kim loại Cu ở trạng thái cân bằng dao động từ 8,6 đến 10,7. Nồng
độ Cu còn lại trong dung dịch dao động 0,17 – 3,01 mg/L tương ứng với hiệu suất xử lý của Cu của TSH dao
động 95,9 – 99,8%. Trong thí nghiệm, hiệu suất kết tủa đạt cao nhất ở pH = 8,6.
3.3.3.

Khả năng xử lý Pb của TSH
Bảng 3.5. Sự thay đổi pH của dung dịch Pb2+ sau khi bổ sung TSH

Thí
nghiệm

Ban
đầu

pH

4,96

Bổ sung TSH, tỷ lệ vật liệu và dung dịch chứa kim loại là 1:45
8,9

9,1

9,4

9,5

9,8
9

9,8

9,8

9,9

10,0

10,1

10,2


Pb (mg/L) 183,8 1,06 2,57 2,77 2,18 3,94 3,36 3,37 2,78 2,67 2,66 2,74
Hiệu suất
0
99,4 98,6 98,5 98,8 97,9 98,2 98,2 98,5 98,6 98,6 98,5
(%)
Theo bảng 3.5, pH dung dịch chứa kim loại Pb ở trạng thái cân bằng dao động từ 8,9 đến 10,2. Nồng
độ Pb còn lại trong dung dịch dao động 1,06 – 3,94 mg/L tương ứng với hiệu suất xử lý của Pb của TSH dao
động 97,9 – 99,4%. Trong thí nghiệm, hiệu suất kết tủa đạt cao nhất ở pH = 8,9.
Khả năng xử lý Zn của TSH

3.3.4.

Theo bảng 3.6, pH dung dịch chứa kim loại Zn ở trạng thái cân bằng dao động từ 8,9 đến 9,9. Nồng
độ Zn còn lại trong dung dịch dao động 0,63 – 1,62 mg/L tương ứng với hiệu suất xử lý của Zn của TSH dao
động 98,1 – 99,3%. Kết quả thí nghiệm cho thấy, hiệu suất kết tủa trong thí nghiệm đạt cao nhất ở pH = 9,4.
Bảng 3.6. Sự thay đổi pH của dung dịch Zn2+ sau khi bổ sung TSH
Thí
nghiệm

Ban
đầu

pH-Zn

4,3

Bổ sung TSH, tỷ lệ vật liệu và dung dịch chứa kim loại là 1:45

9,0

8,9

9,2

9,4

9,5

9,6

9,5

Zn
83,5 0,66 0,98 1,39 0,63 1,62 0,68 1,32
(mg/L)
Hiệu suất
0
99,2 98,8 98,3 99,3 98,1 99,2 98,4
(%)
3.4.
Khả năng cố định Cu, Pb và Zn của đất sau khi bổ sung TSH

9,7

9,7

9,9

9,9

1,05

1,04

1,47

1,31

98,7

98,8

98,2

98,4

Ngoài việc đánh giá khả năng xử lý LN trong môi trường nước của TSH, nghiên cứu cũng ố trí thí
nghiệm đánh giá khả năng hấp phụ KLN của đất trong môi trường nước sau khi bổ sung

dưới tác động

của các yếu tố môi trường (thời gian hấp phụ, pH và nồng độ KLN). Nghiên cứu sử dụng phương trình
Lagergren (bậc 1) mơ tả quá trình động học hấp phụ và đánh giá sự hấp phụ của kim loại trên mẫu nghiên
cứu về mức độ phù hợp với mơ hình Freundlich.
3.4.1.
3.4.1.1.

Khả năng hấp phụ Cu của đất phối trộn với TSH

Động học hấp phụ của Cu

Hình 3.8. Động học quá trình hấp phụ Cu bởi vật liệu theo thời gian
Lượng Cu bị hấp phụ bởi vật liệu tăng lên theo thời gian. Tốc độ hấp phụ của cả bốn vật liệu đều
tăng nhanh trong khoảng 40 ph t đầu tiên.
Đối với vật liệu 0%
đối chứng), tốc độ tăng từ 0,01 – 0,13 mg/g/ph t, sau đó giảm xuống 0,007
mg/g/phút ở khoảng thời gian 60-120 ph t và đạt cân bằng từ 120 phút. Sau 60 phút, tốc độ hấp phụ Cu bởi
vật liệu hầu như không tăng <0,006 mg/g/ph t . ại thời điểm cân bằng, hiệu suất hấp phụ % lượng Cu bị
10


hấp phụ/tổng lượng Cu đạt 64,2%. Đối với vật liệu 1%TSH, tốc độ tăng từ 0,01 – 0,25 mg/g/ph t, sau đó
giảm xuống 0,007 mg/g/phút ở khoảng thời gian 60-120 ph t và đạt cân bằng từ 120 phút. Sau 60 phút, tốc
độ hấp phụ Cu bởi vật liệu hầu như không tăng <0,007 mg/g/ph t . ại thời điểm cân bằng, hiệu suất hấp
phụ đạt 71,4%. Đối với vật liệu 5%TSH, tốc độ tăng từ 0,01 – 0,34 mg/g/ph t, sau đó giảm xuống 0,009
mg/g/phút ở khoảng thời gian 60-120 ph t và đạt cân bằng từ 120 phút. Sau 60 phút, tốc độ hấp phụ Cu bởi
vật liệu hầu như không tăng <0,009 mg/g/ph t . ại thời điểm cân bằng, hiệu suất hấp phụ đạt 92,1%. Đối
với vật liệu 10%TSH, tốc độ tăng từ 0,01 – 0,43 mg/g/ph t, sau đó giảm xuống 0,009 mg/g/phút ở khoảng
thời gian 60-120 ph t và đạt cân bằng từ 120 phút. Sau 60 phút, tốc độ hấp phụ Cu bởi vật liệu hầu như
không tăng <0,009 mg/g/ph t . ại thời điểm cân bằng, hiệu suất hấp phụ đạt 99,4%. Như vậy, tốc độ hấp
phụ và hiệu suất hấp phụ Cu của vật liệu tăng theo tỉ lệ tăng của TSH bổ sung vào.
Bảng 3.7. Các tham số mô tả động học hấp phụ Cu của vật liệu
q>120
qe
k
Phương trình
(mg/g)
(mg/g)
0%TSH

0,35
0,34
-0,042
1%TSH
0,45
0,44
-0,039
qt=qe(1-e-kt)
5%TSH
0,56
0,55
-0,042
10%TSH
0,64
0,63
-0,041
q>120 giá trị trung bình Cu đo được sau 120 ph t đo từ thực nghiệm
KHM

R2
0,97
0,92
0,89
0,85

qe lượng Cu hấp phụ tại thời điểm cân ằng tính từ phương trình hồi quy giữa ln qe - qt) và t.
Phương trình Lagergren mơ tả động học hấp phụ Cu bởi vật liệu 0%, 1%; 5%; 10% TSH có hằng số
hấp phụ Lagergren (k) của Cu tương ứng với các giá trị 0,042, 0,039, 0,042, 0,041.
Sự khác biệt khơng có ý nghĩa giữa các giá trị thực nghiệm (q>120) và tính tốn hồi quy (qe) cùng với
hệ số tương quan R cao 0,85 – 0,97) thể hiện phương trình Lagergren mơ tả tốt động học hấp phụ Cu bởi vật

liệu trong nghiên cứu.
3.4.1.2.

Ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ Cu

Hình 3.9. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng Cu bị hấp phụ bởi TSH
Sự tăng lên của pH trong dung dịch cân bằng có tác động thuận đến sự hấp phụ Cu của vật liệu. Đối
với vật liệu 0%TSH, Cu bị hấp phụ đạt cao nhất với nồng độ 3,17 mg/g ở p = 5,94 tương ứng với hiệu suất
97,96%. Với vật liệu 1%TSH, Cu bị hấp phụ đạt cao nhất với nồng độ 3,05 mg/g ở p = 6,78 tương ứng với
hiệu suất 98,01%. Với vật liệu 5%TSH, Cu bị hấp phụ đạt cao nhất với nồng độ 3,25 mg/g ở pH = 6,58

11


tương ứng với hiệu suất 98,31%. Với vật liệu 10%TSH, Cu bị hấp phụ đạt cao nhất với nồng độ 3,48 mg/g ở
p = 7,27 tương ứng với hiệu suất 98,96%.
Từ kết quả trên cho thấy, ở vật liệu có mức phối trộn

cao hơn làm tăng p trong dung dịch cao

hơn và hiệu suất hấp phụ Cu cũng cao hơn so với vật liệu có mức phối trộn TSH thấp.
3.4.1.3.

Tỉ lệ vật liệu/ nồng độ Cu

Hình 3.10. Mối liên hệ giữa nồng độ Cu trong dung dịch ban đầu (mmol/L) và hàm lượng Cu hấp phụ bởi
vật liệu (mg/g)
Mối tương quan giữa hàm lượng Cu bị hấp phụ với nồng độ Cu trong dung dịch an đầu được biểu
diễn ở hình 3. 10. Ở cả 4 vật liệu, lượng Cu bị hấp phụ có xu hướng tăng lên khi tăng hàm lượng Cu trong
dung dịch an đầu từ 0,2 đến 1,0 mmol/L. Với tỉ lệ 0%

, lượng Cu bị hấp phụ tăng lên từ 0,24 đến 0,62

mg/g và đạt bão hòa ở nồng độ an đầu là 0,6 mmol/L, tương ứng với hệ số tương quan R2) là 0,81. Ở các
mức bổ sung 1%

, 5%

và 10%

, lượng Cu bị hấp phụ tăng lên tương ứng từ 0,6 đến 1,37 mg/g,

từ 0,64 đến 2,94 mg/g và từ 0,66 đến 3,12 mg/g, hệ số tương quan khá chặt tương ứng với R2 là 0,94, 0,994
và 0,995. Từ các đường hấp phụ cho thấy, vật liệu có bổ sung TSH hấp phụ chưa đạt đến trạng thái bão hịa
và cịn có khả năng hấp phụ thêm Cu.
3.4.2. Khả năng hấp phụ Pb của đất phối trộn với TSH
3.4.2.1.
Động học hấp phụ của Pb

Hình 3.11. Động học quá trình hấp phụ Pb bởi vật liệu theo thời gian
Lượng Pb bị hấp phụ bởi vật liệu tăng lên theo thời gian. Tốc độ hấp phụ của cả bốn vật liệu đều
tăng nhanh trong khoảng 40 ph t đầu tiên.
Đối với vật liệu 0%
đối chứng), tốc độ tăng từ 0,02 – 0,15 mg/g/ph t, sau đó giảm xuống 0,01
mg/g/phút ở khoảng thời gian 60-120 ph t và đạt cân bằng từ 120 phút. Sau 60 phút, tốc độ hấp phụ Pb bởi
vật liệu hầu như không tăng <0,014 mg/g/ph t . ại thời điểm cân bằng, hiệu suất hấp phụ % lượng Pb bị
hấp phụ/tổng lượng P đạt 92,5%. Đối với vật liệu 1%TSH, tốc độ tăng từ 0,02 – 0,25 mg/g/ph t, sau đó
12

giảm xuống 0,01 mg/g/phút ở khoảng thời gian 60-120 ph t và đạt cân bằng từ 120 phút. Sau 60 phút, tốc độ
hấp phụ Pb bởi vật liệu hầu như không tăng <0,014 mg/g/ph t . ại thời điểm cân bằng, hiệu suất hấp phụ
đạt 94,4%. Đối với vật liệu 5%TSH, tốc độ tăng từ 0,02 – 0,42 mg/g/ph t, sau đó giảm xuống 0,015
mg/g/phút ở khoảng thời gian 60-120 ph t và đạt cân bằng từ 120 phút. Sau 60 phút, tốc độ hấp phụ Pb bởi
vật liệu hầu như không tăng <0,015 mg/g/ph t . ại thời điểm cân bằng, hiệu suất hấp phụ đạt 99,0%. Đối
với vật liệu 10%TSH, tốc độ tăng từ 0,02 – 0,59 mg/g/ph t, sau đó giảm xuống 0,017 mg/g/phút ở khoảng
thời gian 60-120 ph t và đạt cân bằng từ 120 phút. Sau 60 phút, tốc độ hấp phụ Pb bởi vật liệu hầu như
không tăng <0,017 mg/g/phút). Tại thời điểm cân bằng, hiệu suất hấp phụ đạt 99,5%. Như vậy, tốc độ hấp
phụ và hiệu suất hấp phụ Pb của vật liệu tăng theo tỉ lệ tăng của TSH bổ sung vào. Phương trình Lagergren
mơ tả động học hấp phụ Pb bởi vật liệu 0%, 1%; 5%; 10% TSH có hằng số hấp phụ Lagergren (k) của Pb
tương ứng với các giá trị 0,053, 0,040, 0,039, 0,048.
Sự khác biệt khơng có ý nghĩa giữa các giá trị thực nghiệm (q>120) và tính tốn hồi quy (qe) cùng với
hệ số tương quan R2 cao (0,95 – 0,99) thể hiện phương trình Lagergren mô tả tốt động học hấp phụ Pb bởi
vật liệu trong nghiên cứu.
Bảng 3.8. Các tham số mô tả động học hấp phụ Pb của vật liệu.
q>120
qe
KHM
k
Phương trình
R2
(mg/g)
(mg/g)
0%TSH
0,86
0,86
-0,054
1%TSH
0,93
0,93

-0,040
qt=qe(1-e-kt)
5%TSH
0,96
0,96
-0,039
10%TSH
1,03
1,03
-0,048
q>120 giá trị trung ình Pb đo được sau 120 ph t đo từ thực nghiệm

0,99
0,99
0,93
0,94

qe lượng Pb hấp phụ tại thời điểm cân ằng tính từ phương trình hồi quy giữa ln qe - qt) và t.
3.4.2.2.
Ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ Pb
Sự tăng lên của pH trong dung dịch cân bằng có tác động thuận đến sự hấp phụ Pb của vật liệu. Đối
với vật liệu 0%TSH, Pb bị hấp phụ đạt cao nhất với nồng độ 7,95 mg/g ở p = 7,80 tương ứng với hiệu suất
97,1%. Với vật liệu 1%TSH, Pb bị hấp phụ đạt cao nhất với nồng độ 8,08 mg/g ở p = 7,12 tương ứng với
hiệu suất 98,6%. Với vật liệu 5%TSH, Pb bị hấp phụ đạt cao nhất với nồng độ 8,25 mg/g ở p = 7,8 tương
ứng với hiệu suất 99,0%. Với vật liệu 10%TSH, Pb bị hấp phụ đạt cao nhất với nồng độ 8,33 mg/g ở pH =
7,75 tương ứng với hiệu suất 99,9% (Hình 3.12.).
Từ kết quả trên cho thấy, ở vật liệu có mức phối trộn
cao hơn làm tăng p trong dung dịch cao
hơn và hiệu suất hấp phụ P cũng cao hơn so với vật liệu có mức phối trộn TSH thấp.

Hình 3.12. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng Pb bị hấp phụ bởi TSH
13


3.4.2.3.

Đường cong hấp phụ của Pb

Hình 3.13. Mối liên hệ giữa nồng độ Pb trong dung dịch ban đầu (mmol/L) và hàm lượng Pb hấp phụ bởi vật
liệu (mg/g)
Mối tương quan giữa hàm lượng Pb bị hấp phụ với nồng độ Pb trong dung dịch an đầu được biểu
diễn ở hình 3. 13. Ở cả 4 vật liệu, lượng Pb bị hấp phụ có xu hướng tăng lên khi tăng hàm lượng Pb trong
dung dịch an đầu từ 0,1 đến 0,5 mmol/L. Với tỉ lệ 0%

, lượng Pb bị hấp phụ tăng lên từ 0,77 đến 3,02

mg/g và đạt bão hòa ở nồng độ an đầu là 0,4 mmol/L, tương ứng với hệ số tương quan R2) là 0,949. Ở các
mức bổ sung 1%

, 5%

và 10%

, lượng Pb bị hấp phụ tăng lên tương ứng từ 0,79 đến 3,87

mg/g, từ 0,77 đến 4,30 mg/g và từ 0,80 đến 4,33 mg/g, hệ số tương quan khá chặt tương ứng với R2 là 0,954,
0,980 và 0,971. Từ các đường hấp phụ cho thấy, vật liệu có bổ sung TSH hấp phụ chưa đạt đến trạng thái
bão hịa và cịn có khả năng hấp phụ thêm Pb.
3.4.3.
3.4.3.1.

Khả năng hấp phụ Zn của đất phối trộn với TSH
Động học hấp phụ của Zn
Lượng Zn bị hấp phụ bởi vật liệu tăng lên theo thời gian. Tốc độ hấp phụ của cả bốn vật liệu đều

tăng nhanh trong khoảng 40 ph t đầu tiên.

Hình 3.14. Động học quá trình hấp phụ Zn bởi vật liệu theo thời gian
Đối với vật liệu 0%
đối chứng), tốc độ tăng từ 0,01 – 0,05 mg/g/ph t, sau đó giảm xuống 0,006
mg/g/phút ở khoảng thời gian 60-120 ph t và đạt cân bằng từ 120 phút. Sau 60 phút, tốc độ hấp phụ Zn bởi
vật liệu hầu như không tăng <0,006 mg/g/ph t . ại thời điểm cân bằng, hiệu suất hấp phụ % lượng Zn bị
hấp phụ/tổng lượng Zn đạt 61,7%. Đối với vật liệu 1%TSH, tốc độ tăng từ 0,01 – 0,06 mg/g/ph t, sau đó
giảm xuống 0,007 mg/g/phút ở khoảng thời gian 60-120 ph t và đạt cân bằng từ 120 phút. Sau 60 phút, tốc
độ hấp phụ Zn bởi vật liệu hầu như không tăng <0,007 mg/g/ph t . ại thời điểm cân bằng, hiệu suất hấp
phụ đạt 77,8%. Đối với vật liệu 5%TSH, tốc độ tăng từ 0,01 – 0,09 mg/g/ph t, sau đó giảm xuống 0,009
14


mg/g/phút ở khoảng thời gian 60-120 ph t và đạt cân bằng từ 120 phút. Sau 60 phút, tốc độ hấp phụ Zn bởi
vật liệu hầu như không tăng <0,009 mg/g/ph t . ại thời điểm cân bằng, hiệu suất hấp phụ đạt 96,2%. Đối
với vật liệu 10%TSH, tốc độ tăng từ 0,01 – 0,16 mg/g/ph t, sau đó giảm xuống 0,009 mg/g/phút ở khoảng
thời gian 60-120 ph t và đạt cân bằng từ 120 phút. Sau 60 phút, tốc độ hấp phụ Zn bởi vật liệu hầu như
không tăng <0,009 mg/g/ph t . ại thời điểm cân bằng, hiệu suất hấp phụ đạt 97,7%. Như vậy, tốc độ hấp
phụ và hiệu suất hấp phụ Zn của vật liệu tăng theo tỉ lệ tăng của TSH bổ sung vào. Phương trình Lagergren
mơ tả động học hấp phụ Zn bởi vật liệu 0%, 1%; 5%; 10% TSH có hằng số hấp phụ Lagergren (k) của Zn
tương ứng với các giá trị 0,036, 0,039, 0,040, 0,041.
Sự khác biệt khơng có ý nghĩa giữa các giá trị thực nghiệm (q>120) và tính tốn hồi quy (qe) cùng với
hệ số tương quan R2 cao (0,93 – 0,99) thể hiện phương trình Lagergren mơ tả tốt động học hấp phụ Zn bởi
vật liệu trong nghiên cứu.

Bảng 3.9. Các tham số mô tả động học hấp phụ Zn của vật liệu.
Vật liệu

qe
(mg/g)

0%TSH
1%TSH
5%TSH
10%TSH

0,38
0,45
0,55
0,59

Phương trình

k
-0,037
-0,039
-0,041
-0,042

-kt

qt=qe(1-e )

R2
0,97

0,94
0,93
0,99

q>120 giá trị trung ình Zn đo được sau 120 ph t đo từ thực nghiệm
qe lượng Zn hấp phụ tại thời điểm cân ằng tính từ phương trình hồi quy giữa ln qe - qt) và t.
3.4.3.2.

Ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ Zn

Hình 3.15. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Zn của TSH
Sự tăng lên của pH trong dung dịch cân bằng có tác động thuận đến sự hấp phụ Zn của vật liệu. Đối
với vật liệu 0%TSH, Zn bị hấp phụ đạt cao nhất với nồng độ 3,57 mg/g ở p = 7,55 tương ứng với hiệu suất
93,61%. Với vật liệu 1%TSH, Zn bị hấp phụ đạt cao nhất với nồng độ 3,63 mg/g ở p = 7,89 tương ứng với
hiệu suất 94,86%. Với vật liệu 5%TSH, Zn bị hấp phụ đạt cao nhất với nồng độ 3,82 mg/g ở pH = 7,09
tương ứng với hiệu suất 97,53%. Với vật liệu 10%TSH, Zn bị hấp phụ đạt cao nhất với nồng độ 3,94 mg/g ở
p = 7,74 tương ứng với hiệu suất 98,50%.
Từ kết quả trên cho thấy, ở vật liệu có mức phối trộn

cao hơn sẽ làm tăng p

cao hơn và hiệu suất hấp phụ Zn cũng cao hơn so với vật liệu có mức phối trộn TSH thấp.
15

trong dung dịch


Đường cong hấp phụ của Zn

3.4.3.3.

Hình 3.16. Mối liên hệ giữa nồng độ Zn trong dung dịch ban đầu (mmol/L) và hàm lượng Zn hấp phụ bởi vật
liệu (mg/g)
Mối tương quan giữa hàm lượng Zn bị hấp phụ với nồng độ Zn trong dung dịch an đầu được biểu
diễn ở hình 3. 16. Ở cả 4 vật liệu, lượng Zn bị hấp phụ có xu hướng tăng lên khi tăng hàm lượng Zn trong
dung dịch an đầu từ 0,2 đến 1,0 mmol/L. Với tỉ lệ 0%

, lượng Zn bị hấp phụ tăng lên từ 0,24 đến 1,11

mg/g và đạt bão hòa ở nồng độ an đầu là 0,8 mmol/L, tương ứng với hệ số tương quan R2) là 0,941. Ở các
mức bổ sung 1%

, 5%

và 10%

, lượng Zn bị hấp phụ tăng lên tương ứng từ 0,41 đến 1,48

mg/g, từ 0,57 đến 2,73 mg/g và từ 0,59 đến 3,76 mg/g, hệ số tương quan khá chặt tương ứng với R2 là 0,922,
0,965 và 0,986. Từ các đường hấp phụ cho thấy, vật liệu có bổ sung TSH hấp phụ chưa đạt đến trạng thái
bão hịa và cịn có khả năng hấp phụ thêm Zn.
3.5.

Khả năng cố định Cu, Pb và Zn trong mơi trƣờng đất
Phần nghiên cứu này tìm hiểu khả năng cố định và hạn chế sự tích luỹ Cu, P và Zn trong cây dưới

tác dụng của
các tỷ lệ

trên đất bạc màu thơng qua các thí nghiệm về gây nhiễm kim loại nặng cho đất, bổ sung

vào đất bạc màu, ủ trong buồng tối và tiến hành chiết bằng dung dịch CaCl2 0,1M theo thời

gian và theo dõi sự tích luỹ kim loại nặng trong cây rau muống.
3.5.1. Khả năng cố định KLN của TSH dưới tác động của dịch chiết CaCl2 0,01M
3.5.1.1.
Khả năng chiết Cu của CaCl2 0,01M

Hình 3.17. Nồng độ Cu được chiết bởi dung dịch CaCl2 0,01M theo thời gian
Khả năng chiết Cu của CaCl2 0,01M giảm theo thời gian. So với đối chứng, khả năng chiết Cu của
dung dịch CaCl2 0,01M sau 1 giờ của thí nghiệm ủ giảm 74,2, 84,1 và 88,4% tương ứng với tỉ lệ 1%, 5% và
10% TSH. So với thời gian sau 1 giờ ủ, khả năng chiết của CaCl2 đối với kim loại Cu ở cuối thí nghiệm thấp
hơn lần lượt là 5,9, 4,9 và 5,2 lần ở các mức TSH 1%, 5% và 10% TSH. Sau thời gian từ 504 giờ, nồng độ
16


Cu chiết được khơng có sự sai khác đáng kể ở mức xác suất 0,05. p đo được sau khi kết thúc thủ tục chiết
trong thí nghiệm hầu như khơng thay đổi theo thời gian.

Hình 3.18. pH của dung dịch CaCl2 0,01M trong thí nghiệm chiết Cu theo thời gian
3.5.1.2.

Khả năng chiết Pb của CaCl2 0,01M
Khả năng chiết Pb của CaCl2 0,01M giảm theo thời gian. So với đối chứng, khả năng chiết Pb của

dung dịch CaCl2 0,01M sau 1 giờ của thí nghiệm ủ giảm 87,7, 93,5 và 95,9% tương ứng với tỉ lệ 1%, 5% và
10% TSH. So với thời gian sau 1 giờ ủ, khả năng chiết của CaCl2 đối với kim loại Pb ở cuối thí nghiệm thấp
hơn lần lượt là 9,3, 9,5 và 6,0 lần ở các mức TSH 1%, 5% và 10% TSH. Sau thời gian từ 504 giờ, nồng độ
Pb chiết được không có sự sai khác đáng kể ở mức xác suất 0,05. p

đo được sau khi kết thúc thủ tục chiết

trong thí nghiệm hầu như khơng thay đổi theo thời gian.

Hình 3.19. Nồng độ Pb được chiết bởi dung dịch CaCl2 0,01M theo thời gian

Hình 3.20. pH của dung dịch CaCl2 0,01M trong thí nghiệm chiết Pb theo thời gian
3.5.1.3.

Khả năng chiết Zn của CaCl2 0,01M
Khả năng chiết Zn của CaCl2 0,01M giảm theo thời gian. So với đối chứng, khả năng chiết Zn của

dung dịch CaCl2 0,01M sau 1 giờ của thí nghiệm ủ giảm 41,2, 69,8 và 87,3% tương ứng với tỉ lệ 1%, 5% và
10% TSH. So với thời gian sau 1 giờ ủ, khả năng chiết của CaCl2 đối với kim loại Zn ở cuối thí nghiệm thấp
hơn lần lượt là 10,3, 561,9 và 1444,1 lần ở các mức TSH 1%, 5% và 10% TSH. Với tỉ lệ 0% và 1%TSH, sau
17


thời gian từ 672 giờ, nồng độ Zn chiết được khơng có sự sai khác. Ở tỉ lệ 5%TSH sau thời gian 504 giờ nồng
độ Zn chiết được khơng có sự sai khác và ở tỉ lệ 10%TSH sau thời gian 336 giờ nồng độ Zn chiết được
khơng có sự sai khác đáng kể ở mức xác suất 0,05. p

đo được sau khi kết thúc thủ tục chiết trong thí

nghiệm hầu như khơng thay đổi theo thời gian.

Hình 3.21. Nồng độ Zn được chiết bởi dung dịch CaCl2 0,01M theo thời gian
So sánh khả năng chiết 3 KLN của dung dịch CaCl2 0,01M cho thấy, hàm lượng kim loại giảm
nhanh chóng ngay thời gian 1 giờ đầu theo thứ tự Pb > Cu > Zn. Tại mức 5% và 10% TSH, sự cố định kim
loại nhanh chóng ở thời điểm an đầu, theo sau đó là sự lữu giữ chậm thứ cấp, được chứng minh bởi sự suy
giảm liên tục khi chiết bằng CaCl2 theo thời gian (Hình 3.17, 3.19, 3.21).

Hình 3.22. pH của dung dịch CaCl2 0,01M trong thí nghiệm chiết Zn theo thời gian
So với thời gian sau 1 giờ ủ, khả năng chiết của CaCl2 đối với nồng độ kim loại Cu, Pb và Zn ở cuối
thí nghiệm thấp hơn lần lượt là 4,9, 9,5 và 561,9 lần ở mức TSH 5% và thấp hơn 5,2, 6,0 và 1444,1 lần ở
mức 10% TSH. Sự suy giảm lớn hơn của Zn ở mức 5% và 10% TSH có thể được giải thích bởi một phần bán
kính ion của nó nhỏ hơn 0,74 Å , điều này thích hợp cho sự khuếch tán của nó so với Pb (1,2 Å).

Hình 3.23. Mối quan hệ giữa pH và hàm lượng kim loại chiết từ CaCl2 0,01M, mỗi điểm thể hiện giá trị
trung bình của pH và kim loại chiết được trong cả q trình thí nghiệm (n=6).

18


pH là thông số quan trọng ảnh hưởng tới khả năng chiết kim loại của CaCl2 trong đất, việc giảm hàm
lượng kim loại chiết được có thể một phần do tăng đáng kể độ pH của đất từ việc bổ sung của TSH.
Động học cố định kim loại nặng

3.5.1.4.

Phương trình Elovich được sử dụng để mô tả động học khả năng chiết CaCl2 0,01M các kim loại
nặng trong đất xám bạc màu sau khi bổ sung TSH. Trong thí nghiệm giá trị độ dốc (b) giảm dần theo mức
tăng của hàm lượng

vào đất, tương ứng với việc tỉ lệ chuyển đổi từ phần kim loại có thể trao đổi sang

phần ổn định giảm theo mức tăng hàm lượng

, đồng nghĩa với TSH làm giảm nhanh khả năng linh động

của KLN.

Bảng 3.10. Các thông số (a, mg/kg, b, mg/kg/giờ,), hệ số tương quan (R2) và sai số chuẩn (SE) từ tính tốn
của phương trình Elovich được sử dụng để mơ tả khả năng chiết KLN trong đất của CaCl2 0,01M theo thời
gian.
Cơng thức

Cu

0% TSH
1% TSH
5% TSH
10% TSH

Pb
2

Zn
2

a

b

R

SE

a

b

R

10,9
2,8
1,7
1,3

-1,4
-0,3
-0,2
-0,2

0,93
0,97
0,98
0,98

1,8
0,4
0,3
0,2

18,8
2,3
1,2
0,8

-2,5
-0,3
-0,2

-0,1

0,989
0,997
0,886
0,886

SE

a

3,3
0,4
0,2
0,1

114,0
67,0
34,4
3,1

R2

b
-13,6
-8,9
-5,1
-0,5

0,97

0,97
0,96
0,96

SE
18,0
11,9
6,8
0,6

Hệ số (R2) của thí nghiệm chiết dao động từ 0,93 đến 0,98 đối với Cu, từ 0,98 đến 0,99 đối với Pb và
từ 0,96 đến 0,97 đối với Zn thể hiện phương trình Elovich mô tả tốt động học cố định kim loại nặng trong thí
nghiệm. ương tự, giá trị SE phản ánh độ dao động của các giá trị trung bình của mỗi thời điểm chiết đối với
mỗi kim loại, E dao động từ 0,2 đến 1,8 đối với Cu, từ 0,1 đến 3,3 đối với P và 0,6 đến 18,0 đối với Zn.
3.5.2.

Ảnh hưởng của than sinh học đến các chỉ tiêu sinh trưởng và sự tích lũy KLN của cây rau
muống

3.5.2.1.

Ảnh hưởng của TSH đến một số chỉ tiêu sinh trưởng cây rau muống

Hình 3.24÷27. Khối lượng tươi, khối lượng khơ, chiều cao cây và diện tích lá trung bình của cây rau muống
(g/cây) trong thí nghiệm gây nhiễm Cu, Pb, Zn trong đất có bổ sung TSH (các thanh đứng (┬) mô phỏng độ
lệch chuẩn với n = 3), các chữ cái a, b, c chỉ sự khác biệt có ý nghĩa thống kê trên cùng một cột kim loại với
p < 0,05.
19

Trong q trình theo dõi thí nghiệm cho thấy, các công thức phối trộn 10% TSH với cả 3 KLN hạt
rau muống không nảy mầm và không phát triển được. Điều này có thể là do ở mức phối trộn này có hàm
lượng các cation kiềm Ca, Mg, K và Na cao dẫn đến pH ở mức cao (pHH2O = 9,2), mức pH này không phù
hợp đối với cây rau muống và hầu hết các loại cây trồng. Với lượng TSH trong nghiên cứu có thể gây mặt
hóa đối với đất.
Ở các cơng thức cịn lại, các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất của rau có xu hướng tăng dần cùng với
hàm lượng

ón vào đất.

làm tăng trọng lượng tươi từ 0,19 đến 1,25 g/cây, chiều cao cây tăng từ

4,33 đến 14,07 cm, diện tích lá tăng từ 12,32 đến 33,57 cm2/cây, riêng đối với các công thức gây nhiễm kim
loại Pb, diện tích lá ở tất cả các cơng thức đều lớn hơn diện tích lá của các cơng thức chứa Cu và Zn và giảm
so với mức tăng của
. Đối với trọng lượng khơ khơng có sự sai khác đáng kể ở mức xác suất 5%.
Việc tăng sinh khối trọng lượng tươi và diện tích lá theo mức tăng của hàm lượng TSH bổ sung vào
đất cho thấy rằng
3.5.2.2.

đã làm giảm độc tố của LN đối với cây rau muống.

Ảnh hưởng của TSH đến khả năng tích lũy TSH trong rau

Bảng 3.1. Hàm lượng Cu, Pb và Zn và hệ số tích luỹ sinh học của cây rau muống
hí nghiệm ổ sung
hí nghiệm ổ sung
hí nghiệm ổ sung
128
mgCu/kg

đất
212
mgP
/kg
đất
130
mgZn/kg đất
Công thức
Cu (mg/kg*)
BFCu
Pb (mg/kg)
BFPb
Zn (mg/kg)
BFZn
a
a
a
a
a
TSH 0%
46,4
0,3
10,6
0,05
125,7
0,6a
TSH 1%
29,1b
0,2b
6,5b

0,03b
108,4b
0,5b
c
c
c
c
c
TSH 5%
22,4
0,1
1,5
0,01
80,3
0,4c
CV%
2,6
2,0
11,5
*mg/kg khối lượng khô, các chữ a, , c chỉ sự khác iệt có ý nghĩa thống kê trên cùng một cột kim
loại giữa các cơng thức thí nghiệm với P < 0,05.
Từ Bảng 3.11 cho thấy, hàm lượng Cu, Pb và Zn trong rau muống có xu hướng giảm dần khi tăng
hàm lượng TSH bổ sung vào đất theo các mức 0%, 1% và 5%. Đối với Cu, hàm lượng trong cây rau giảm từ
46,4 đến 22,4mg/kg, tương ứng với BF giảm từ 0,3 đến 0,1. Khả năng h t thu giảm 37,3% ở mức 1% TSH
và giảm 51,7% ở mức 5% TSH so với đối chứng 0%

. Đối với P , hàm lượng trong cây rau giảm từ

10,6 đến 1,5mg/kg, tương ứng với BF giảm từ 0,05 đến 0,01. Khả năng h t thu giảm 39,1% ở mức 1% TSH
và giảm 85,8% ở mức 5% TSH so với đối chứng. Đối với Zn, hàm lượng trong rau giảm từ 125,7 đến 80,3

mg/kg, tương ứng với BF giảm từ 0,6 đến 0,4. Khả năng h t thu giảm 13,8% ở mức 1% TSH và giảm 36,1%
ở mức 5% TSH so với đối chứng (0% TSH). Theo kết quả thống kê thì hàm lượng Cu, Pb và Zn trong rau
muống ở các mức bónTSH 0%, 1% và 5% có sự sai khác đáng kể ở mức xác suất 5%. So sánh hệ số BF của
3 kim loại cho thấy, khả năng h t thu kim loại của cây rau muống đối với Zn là cao nhất và thấp nhất đối với
Pb và giảm theo thứ tự Zn > Cu > Pb.
Kết quả phân tích Cu, P và Zn trong đất cho kết quả phù hợp với hàm lượng an đầu, hàm lượng
gây nhiễm và phần còn lại do cây trồng hút thu. Kết quả thống kê cho thấy, hàm lượng Cu, Pb và Zn trong
đất khơng có sự sai khác ở mức xác suất 5%.
3.6.

Ảnh hƣởng của TSH đến năng suất và một số tính chất đất bạc màu trồng lúa
Từ Bảng 3.14 cho thấy, đất sử dụng thí nghiệm có hàm lượng hữu cơ thấp OC% = 1,33 , đạm ở

mức khá (N% = 0,13), lân tổng số ở mức trung bình, kali tổng số ở mức nghèo, dung tích hấp thu của đất
thấp (9,2 cmolc/kg đất . Đất trong thí nghiệm là đất bạc màu, môi trường dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng
đa số đều ở mức thấp.

20


Bảng 3.2. Một số tính chất lý hóa của đất xám bạc màu trước thí nghiệm
pHH2O

pHKCl

N

P2O5

K2O

OC

CEC

1,33

cmolc/kg
9,2

%
5,2
3.6.1.

4,2

0,13

0,07

0,22

Ca

Dung
trọng
g/cm3
1,31

Mg

cmol/kg
2,0
0,2

Ảnh hưởng của than sinh học đến năng suất của cây lúa
Kết quả sau 4 vụ lúa thí nghiệm có bón TSH cho thấy,

có tác động tới năng suất của cây lúa.

Theo Bảng 3.15, năng suất của vụ xuân lớn hơn năng suất của vụ mùa, sự khác nhau giữa các vụ còn do yếu
tố khí hậu, thời tiết và sâu bệnh chi phối. uy nhiên, xu hướng năng suất của vụ sau cao hơn vụ trước và
năng suất tăng theo mức tăng của hàm lượng C bổ sung vào đất.
Bảng 3.3. Năng suất lúa trong 4 vụ thí nghiệm
Vụ xuân 2010
Vụ mùa 2010
Vụ xuân 2011
Công
C*
NS
C
NS
C
NS
thức
(tấn/ha/)
(tạ/ha)
(tấn/ha/)
(tạ/ha)
(tấn/ha/)

(tạ/ha)
CT1
0
36,2
0
27,7
0
64,6
CT2
0
48,4
0
36,2
0
71,5
CT3
1,5
50,1
3,0
37,8
4,5
73,2
CT4
1,5
49,6
3,0
41,9
4,5
70,0
CT5

3,0
50,3
6,0
43,3
9,0
72,1
CT6
4,5
51,3
9,0
44,9
13,5
75,0
LSD5%
4,74
7,27
11,6
CV(%)
5,6
10,6
9,2

Vụ mùa 2011
C
NS
(tấn/ha/)
(tạ/ha)
0
41,6
0

51,0
6,0
56,8
6,0
58,8
12,0
59,7
18,0
58,7
3,5
3,6

*C: Lượng các bon bổ sung vào đất cho mỗi vụ, trong Bảng 3.15 lượng C của vụ tiếp theo được
cộng dồn lượng C bón ở vụ trước.
Ở cả 4 vụ thí nghiệm, năng suất l a đều có tương quan thuận với lượng các on ón vào đất, trong
đó, năng suất vụ mùa 2010 và vụ xuân 2011 có mối tương quan khá chặt với lượng than ón vào đất tương
ứng R2 = 0,74 và R2 =0,96 (Hình 3.29).
Ở vụ xn 2010, các cơng thức có ón

làm tăng năng suất lúa từ 13,4 – 15,1 tạ/ha có ý nghĩa ở

mức xác suất 0,05 so với công thức cấy chay CT1. So với cơng thức ón phân vơ cơ C 2 và cơng thức bón
phân chuồng CT3, các cơng thức có ón

có năng suất cao hơn từ 1,2 – 2,9 tạ/ha nhưng sự sai khác là

khơng đáng kể.

Hình 3.1. Mối tương quan giữa năng suất lúa với hàm lượng các bon bón vào đất
Vụ xn 2011, các cơng thức có ón

làm tăng năng suất so với cơng thức cấy chay từ 5,4 –

10,4 tạ/ha. Theo kết quả thông kê cho thấy ở vụ này sự sai khác giữa các cơng thức trong thí nghiệm là
khơng đáng kể.
21


Ở vụ mùa 2010,

làm tăng năng suất lúa từ 14,2 – 17,2 tạ/ha so với công thức cấy chay CT1,

tăng năng suất so với cơng thức ón phân vơ cơ từ 5,7 – 8,7 tạ/ha và tăng năng suất so với cơng thức bón
phân chuồng từ 4,1 – 7,1 tạ/ha nhưng sự sai khác khơng có ý nghĩa ở mức xác suất 0,05.
Vụ lúa mùa 2011, TSH làm tăng năng suất lúa từ 17,1 – 18,1 tạ/ha so với công thức cấy chay, tăng
năng suất từ 7,7 -8,7 tạ/ha so với cơng thức bón phân hữu cơ, có ý nghĩa ở mức xác suất 0,05. So với cơng
thức CT3 bón phân chuồng cộng phân vơ cơ thì các cơng thức có bón TSH kết hợp phân vơ cơ cho năng suất
tăng từ 1,9 – 2,9 tạ/ha nhưng sự sai khác khơng có ý nghĩa ở mức xác suất 0,05.
3.6.2.

Ảnh hưởng của than sinh học đến tính chất đất
Với lượng các bon sau 4 vụ thí nghiệm từ 6,0 – 18,0 tấn/ha cho thấy, một số chỉ tiêu dinh dưỡng

quan trọng trong đất có sự thay đổi theo xu hướng tích cực. Các chỉ tiêu của đất có mối tương quan thuận với
lượng các on ón vào đất. heo đó, các chỉ tiêu này đều có tương quan chặt với

, đặc biệt là pH (R2 =

0,956) và canxi (R2 = 0,89). Khi so sánh các cơng thức có bón TSH với tính chất đất trước thí nghiệm, với
chỉ tiêu p

tăng lên từ 0,37 – 0,61 đơn vị, ở công thức CT6 pH có sự sai khác có ý nghĩa ở mức xác suất

0,05. Với chỉ tiêu các bon hữu cơ OC tăng lên từ 0,65 – 0,82 %, các công thức có bón TSH có sự sai khác
có ý nghĩa với độ tin cậy 95% so với CT1. Với khả năng trao đổi cation (CEC) có sự khác nhau đáng kể
giữa các công thức,

làm CEC tăng từ 4,07 – 5,27 cmolc/kg và TSH làm Ca2+ trong đất tăng từ 1,51 –

2,57 cmolc/kg, Mg2+ tăng từ 0,15 – 0,27 cmolc/kg.
Bảng 3.4. Các chỉ tiêu hóa học đất sau 4 vụ canh tác lúa
pHKCl
OC
CEC
Ca2+
KHM
%
cmolc /kg
CT1
4,20
1,00
10,03
2,74
CT2
4,28
1,22
9,4
3,51
CT3
4,36

1,43
11,5
3,59
CT4
4,40
1,65
14,4
3,55
CT5
4,45
1,73
14,1
4,02
CT6
4,64
1,82
15,3
4,11
LSD5%
0,46
0,88
0,3
0,29
CV(%)
0,6
3,3
1,4
4,7

Mg2+

0,09
0,25
0,35
0,36
0,45
0,48
0,82
13,4

Hình 3.2. Mối tương quan giữa một số tính chất đất với hàm lượng các bon bón vào đất
Như vậy, có thể khẳng định rằng TSH từ phụ phẩm cây lúa trong nghiên cứu có khả năng cải tạo đất
xám bạc màu và nâng cao năng suất cây lúa. Việc ứng dụng TSH là một trong các phương pháp có thể được
sử dụng để cải tạo tính chất đất xám bạc màu và nâng cao năng suất cây lúa.

22