Nghiên cứu sử dụng tro bay nhà máy nhiệt điện phả lại để cải tạo đất xám bạc màu ở xã tây đằng huyện ba vì thành phố hà nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN

NGUYỄN THỊ BÍCH NGỌC

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẢ
LẠI ĐỂ CẢI TẠO ĐẤT XÁM BẠC MÀU Ở XÃ TÂY ĐẰNG, HUYỆN
BA VÌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2012

-1-


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN

NGUYỄN THỊ BÍCH NGỌC

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẢ
LẠI ĐỂ CẢI TẠO ĐẤT XÁM BẠC MÀU Ở XÃ TÂY ĐẰNG, HUYỆN
BA VÌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI

Chuyên ngành: Khoa học môi trường
Mã số: 60 85 02

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS. TS. LÊ VĂN THIỆN

Hà Nội - 2012

-2-


MỤC LỤC
Mở đầu ................................................................................................................... 1
Chƣơng 1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu .................................................... 13
1.1. Tổng quan đất xám bạc màu và các biện pháp cải tạo đất thối hóa, đất xám
bạc màu ................................................................................................................. 13
1.1.1. Khái niệm về đất xám bạc màu ............................................................. 13
1.1.2. Sự phân bố và phân loại ........................................................................ 13
1.1.3. Điều kiện hình thành ............................................................................. 16
1.1.4. Tính chất của đất xám bạc màu ............................................................. 16
1.1.5. Một số biện pháp cải tạo ....................................................................... 19
1.2. Tổng quan các nghiên cứu về tro bay của nhà máy nhiệt điện đốt than và ứng
dụng trong nông nghiệp, xử lý môi trường............................................................. 21
1.2.1. Khái niệm chung................................................................................... 21
1.2.2. Phân loại .............................................................................................. 21
1.2.3. Tính chất lý – hóa học của tro bay ......................................................... 22
1.2.4. Ứng dụng của tro bay............................................................................ 24
1.2.5. Tình hình nghiên cứu và sử dụng tro bay trên thế giới và Việt Nam ....... 24
1.2.6. Ứng dụng của tro bay trong cải tạo đất và làm tăng năng xuất cây trồng. 27
1.3. Tổng quan về địa bàn nghiên cứu ................................................................... 36
1.3.1. Vị trí địa lý, tự nhiên ............................................................................. 36
1.3.2. Điều kiện kinh tế - xã hợi huyện Ba Vì .................................................. 37
Chƣơng 2. Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu ............................................ 39

2.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................... 39
2.2. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 39
2.2.1. Nghiên cứu thành phần vật chất và tính chất tro bay của nhà máy nhiệt
điện Phả Lại (cấp hạt, thành phần hóa học...) cho mục đích cải tạo đất ............ 39
2.2.2. Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng việc sử dụng tro bay đến các tính chất
đất xám bạc màu Tây Đằng, Ba Vì, Hà Nợi .................................................... 39
2.2.3. Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay tới sự sinh

-3-


trưởng cây trồng và môi trường đất................................................................. 40
2.2.4. Nghiên cứu liều lượng thích hợp của tro bay, kết hợp tro bay với phân
bón NPK để cải tạo đất xám bạc màu Ba Vì, Hà Nợi ....................................... 40
2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 40
2.3.1. Phương pháp kế thừa ............................................................................ 40
2.3.2. Phương pháp thu thập thông tin, số liệu thứ cấp..................................... 40
2.3.3. Phương pháp khảo sát, điều tra thực địa ................................................ 40
2.3.4. Phương pháp xác định mợt số tính chất vật lý, hóa học của đất trong
phịng thí nghiệm ........................................................................................... 43
2.3.5. Phương pháp tiến hành thí nghiệm chậu vại........................................... 43
2.3.8. Phương pháp lấy mẫu để phân tích VSV ............................................... 49
2.3.7. Phương pháp phân tích VSV trong phịng thí nghiệm ............................ 51
2.3.8. Phương pháp xử lý số liệu ..................................................................... 51
Chƣơng 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận ...................................................... 52
3.1. Nghiên cứu thành phần vật chất và tính chất tro bay của nhà máy nhiệt điện Phả
Lại phục vụ mục đích cải tạo đất ........................................................................... 52
3.1.1. Thành phần vật chất và tính chất của tro bay ......................................... 52
3.1.2. Phân tích các KLN trong tro bay ........................................................... 57
3.2. Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến các tính chất

lý học, hóa học và sinh học của đất xám bạc màu tại Tây Đằng, Ba Vì, Hà Nợi..... 58
3.2.1. Ảnh hưởng của việc bón tro bay đến mợt số tính chất lý học của đất ...... 58
3.2.2. Ảnh hưởng của việc bón tro đến tính chất hóa học của đất ..................... 67
3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay đến khu hệ vi sinh vật đất ................ 90
3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến tốc độ sinh trưởng của cây
trồng .................................................................................................................... 110
3.3.1. Ảnh hưởng của tro bay đến sinh trường và phát triển của cây lạc ......... 110
3.3.2. Ảnh hưởng đến tình hình sâu bệnh của cây trồng ................................. 115
3.3.3. Tỷ lệ bón tro tối ưu để cải tạo đất ........................................................ 116
Kết luận .............................................................................................................. 117
Tài liệu tham khảo ............................................................................................. 120

-4-


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Một số chất dinh dưỡng của đất xám bạc màu ...................................... 17
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của các loại tro bay ............................................... 21
Bảng 1.3. Một số tính chất vật lý điển hình của tro bay ......................................... 22
Bảng 1.4. Thành phần hóa học của tro bay ứng với các nguồn khác nhau ............. 23
Bảng 1.5. Hiện trạng sử dụng tro bay tại các nước trên thế giới ............................ 25
Bảng 1.6. Lượng tro tạo ra của các nhà máy nhiệt điện phía bắc ........................... 26
Bảng 1.7. Tro bay giúp tăng khả năng hấp thu chất dinh dưỡng của cây trồng ...... 29
Bảng 1.8. Khả năng tiết kiệm phân bón hóa học và tăng hiệu quả sử dụng các chất
dinh dưỡng của tro bay trên đất trồng lạc và lúa ................................................... 32
Bảng 3.1. Kết quả phân tích mợt số chỉ tiêu lý hoá của tro bay .............................. 52
Bảng 3.2. Thành phần các nguyên tố trong tro ...................................................... 56
Bảng 3.3. Hàm lượng một số KLN trong tro bay tại nhà máy nhiệt điện Phả Lại .. 57
Bảng 3.4. Kết quả phân tích dung trọng, tỷ trọng, đợ xốp ..................................... 58
Bảng 3.5. Bảng số liệu phân tích thành phần cơ giới của các công thức mẫu sau 4,

12, 20 tuần bón tro ................................................................................................ 61
Bảng 3.6. Kết quả phân tích hàm lượng các chất dinh dưỡng ................................ 67
Bảng 3.7. Kết quả phân tích hàm lượng chất dinh dưỡng ...................................... 71
Bảng 3.8. Kết quả phân tích hàm lượng chất dinh dưỡng ...................................... 72
Bảng 3.9. Kết quả phân tích hàm lượng Ca2+, Mg2+ và CEC trong đất của các công
thức theo thời gian nghiên cứu .............................................................................. 75
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của tro bay đến hàm lượng kim loại nặng ......................... 79
Bảng 3.11. Kết quả phân tích VSV trên các mẫu đất đối chứng và các công thức
sau 20 tuần nghiên cứu ......................................................................................... 91
Bảng 3.12. Bảng theo dõi sinh trưởng và phát triển của cây trồng sau 2 tuần
nghiên cứu ......................................................................................................... 110
Bảng 3.13. Bảng theo dõi sinh trưởng và phát triển của cây trồng sau 5 tuần
nghiên cứu ......................................................................................................... 110
Bảng 3.14. Bảng theo dõi sinh trưởng và phát triển của cây trồng sau 12 tuần
nghiên cứu ......................................................................................................... 111

-5-


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Mía ở mẫu đối chứng và mẫu trồng với tro bay ..................................... 29
Hình 1.2. Khoai tây ở mẫu đối chứng (trái), và sau khi trồng với tro bay (phải) .... 31
Hình 1.3. Bản đồ hành chính huyện Ba Vì, thành phố Hà Nợi .............................. 37
Hình 2.1. Bản đồ đất huyện Ba Vì, thành phố Hà Nợi ........................................... 42
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chậu vại ............................................................ 45
Hình 2.3. Ngun lý của phép phân tích EDS ....................................................... 47
Hình 2.4. Sơ đồ nguyên ký ghi nhận tín hiệu phổ EDS trong TEM ....................... 47
Hình 2.5. Phổ tán xạ năng lượng tia X mẫu màng mỏng ghi nhận ......................... 48
Hình 3.1. Phổ chụp X-ray của tro bay ................................................................... 53
Hình 3.2. Kết quả chụp SEM tại vị trí thứ nhất ..................................................... 54

Hình 3.3.Kết quả chụp SEM tại vị trí thứ hai ........................................................ 54
Hình 3.4. Kết quả đo EDS tại vị trí thứ nhất ......................................................... 55
Hình 3.5. Kết quả đo EDS tại vị trí thứ hai ........................................................... 55
Hình 3.6. Kết quả đo EDS tại vị trí thứ ba ............................................................ 56
Hình 3.7. Sự thay đổi thành phần cơ giới giữa công thức đối chứng và CT2 – 5%
sau 20 tuần nghiên cứu ......................................................................................... 63
Hình 3.8. Sự thay đổi giữa cơng thức đối chứng và CT2 -10% ............................. 63
Hình 3.9. Sự thay đổi thành phần cơ giới .............................................................. 64
Hình 3.10. Sự thay đổi thành phần cơ giới ............................................................ 64
Hình 3.11. Sự thay đổi thành phần cơ giới ............................................................ 65
Hình 3.12. Sự thay đổi thành phần cơ giới ............................................................ 65
Hình 3.13. Sự thay đổi thành phần cơ giới ............................................................ 66
Hình 3.14. Sự thay đổi thành phần cơ giới giữa CT7 và CT5 – 10% ..................... 66
Hình 3.15. Biểu đồ thể hiện % hàm lượng chất hữu cơ trong các mẫu thí nghiệm sau
4 tuần nghiên cứu ................................................................................................. 68
Hình 3.16. Biểu đồ thể hiện % hàm lượng chất hữu cơ trong các mẫu thí nghiệm sau
12 tuần nghiên cứu ............................................................................................... 69
Hình 3.17. Biểu đồ thể hiện % hàm lượng chất hữu cơ trong các mẫu thí nghiệm sau

-6-


20 tuần nghiên cứu ............................................................................................... 69
Hình 3.18. Biểu đồ thể hiện hàm lượng CHC trong mỗi công thức sau 4, 12 và 20
tuần nghiên cứu .................................................................................................... 74
Hình 3.19. So sánh hàm lượng Ca2+, Mg 2+ và dung tích hấp phụ của đất sau 4, 12
và 20 tuần nghiên cứu của CT2 ............................................................................ 77
Hình 3.20. So sánh hàm lượng Ca2+, Mg2+ và dung tích hấp phụ của đất sau 4, 12 và
20 tuần nghiên cứu của CT3 ................................................................................. 77
Hình 3.21. So sánh hàm lượng Ca2+, Mg2+ và dung tích hấp phụ của đất sau 4, 12 và

20 tuần nghiên cứu của CT4 ................................................................................. 78
Hình 3.22. So sánh hàm lượng Ca2+, Mg2+ và dung tích hấp phụ của đất sau 4, 12 và
20 tuần nghiên cứu của CT5 ................................................................................. 78
Hình 3.23. So sánh hàm lượng Ca2+, Mg2+ và dung tích hấp phụ của đất sau 4, 12 và
20 tuần nghiên cứu của mẫu đất đối chứng khơng và có trồng cây ........................ 79
Hình 3.24. Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Cuts trong đất
nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT2 ........................................... 81
Hình 3.25. Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Cuts trong đất
nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT3 ........................................... 82
Hình 3.26. Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Cuts trong đất
nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT4 ........................................... 82
Hình 3.27. Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Cuts trong đất
nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT5 ........................................... 83
Hình 3.28. Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Cuts trong đất
nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của của công thức đối chứng có và
khơng trồng cây .................................................................................................... 83
Hình 3.29. Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Znts trong đất
nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT2 ........................................... 84
Hình 3.30. Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Znts trong đất
nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT3 ........................................... 85
Hình 3.31. Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Znts trong đất

-7-


nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT4 ........................................... 86
Hình 3.32. Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Znts trong đất
nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT5 ........................................... 86
Hình 3.33. Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Znts trong đất
nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của công thức đối chứng có và khơng

trồng cây .............................................................................................................. 86
Hình 3.34. Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Pbts trong đất
nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT2 ........................................... 87
Hình 3.35. Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Pbts trong đất
nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT3 ........................................... 88
Hình 3.36. Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Pbts trong đất
nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT4 ........................................... 88
Hình 3.37. Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Pbts trong đất
nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của CT5 ........................................... 89
Hình 3.38. Ảnh hưởng của việc sử dụng tro bay đến hàm lượng Pbts trong đất
nghiên cứu sau 4, 12 và 20 tuần nghiên cứu của cơng thức đối chứng có và khơng
trồng cây .............................................................................................................. 89
Hình 3.39. Biểu đồ so sánh số lượng VSV tổng số và phân giải cellulose giữa CT2
và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu .......................................................... 93
Hình 3.40. Biểu đồ so sánh số lượng VSV tổng số và phân giải cellulose giữa CT3
và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu .......................................................... 94
Hình 3.41. Biểu đồ so sánh số lượng VSV tổng số và phân giải cellulose giữa CT4
và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu .......................................................... 94
Hình 3.42. Biểu đồ so sánh số lượng VSV tổng số và phân giải cellulose giữa CT5
và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu .......................................................... 95
Hình 3.43. Biểu đồ so sánh số lượng VSV tổng số và phân giải cellulose giữa mẫu
đối chứng trồng cây và không trồng cây sau 20 tuần nghiên cứu .......................... 95
Hình 3.44. Biểu đồ so sánh số lượng Vi khuẩn tổng số và phân giải cellulose giữa
CT2 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu .................................................. 97

-8-


Hình 3.45. Biểu đồ so sánh số lượng Vi khuẩn tổng số và phân giải cellulose giữa
CT3 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu .................................................. 98

Hình 3.46. Biểu đồ so sánh số lượng Vi khuẩn tổng số và phân giải cellulose giữa
CT4 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu .................................................. 98
Hình 3.47. Biểu đồ so sánh số lượng Vi khuẩn tổng số và phân giải cellulose giữa
CT5 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu .................................................. 99
Hình 3.48. Biểu đồ so sánh số lượng Vi khuẩn tổng số và phân giải cellulose giữa
mẫu đối chứng trồng cây và không trồng cây sau 20 tuần nghiên cứu ................... 99
Hình 3.49. Biểu đồ so sánh số lượng Nấm mốc tổng số và phân giải cellulose giữa
CT2 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu ................................................ 101
Hình 3.50. Biểu đồ so sánh số lượng Nấm mốc tổng số và phân giải cellulose giữa
CT3 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu ................................................ 101
Hình 3.51. Biểu đồ so sánh số lượng Nấm mốc tổng số và phân giải cellulose giữa
CT4 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu ................................................ 102
Hình 3.52. Biểu đồ so sánh số lượng Nấm mốc tổng số và phân giải cellulose giữa
CT4 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu ................................................ 102
Hình 3.53. Biểu đồ so sánh số lượng Nấm mốc công thức đối chứng trước và sau
trồng cây sau 20 tuần nghiên cứu ........................................................................ 103
Hình 3.54. Biểu đồ so sánh số lượng nấm men tổng số và phân giải cellulose của
CT2 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu ................................................ 104
Hình 3.55. Biểu đồ so sánh số lượng nấm men tổng số và phân giải cellulose của
CT3 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu ................................................ 104
Hình 3.56. Biểu đồ so sánh số lượng nấm men tổng số và phân giải cellulose của
CT4 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu ................................................ 105
Hình 3.57. Biểu đồ so sánh số lượng nấm men tổng số và phân giải cellulose của
CT5 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu ................................................ 105
Hình 3.58. Biểu đồ so sánh số lượng nấm men tổng số và phân giải cellulose của
công thức đối chứng trước và sau trồng cây sau 20 tuần nghiên cứu ................... 106
Hình 3.59. Biểu đồ so sánh số lượng xạ khuẩn tổng số và phân giải cellulose của

-9-

CT2 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu ................................................ 107
Hình 3.60. Biểu đồ so sánh số lượng xạ khuẩn tổng số và phân giải cellulose của
CT3 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu ................................................ 107
Hình 3.61. Biểu đồ so sánh số lượng xạ khuẩn tổng số và phân giải cellulose của
CT4 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu ................................................ 108
Hình 3.62. Biểu đồ so sánh số lượng xạ khuẩn tổng số và phân giải cellulose của
CT5 và CT1 (đối chứng) sau 20 tuần nghiên cứu ................................................ 108
Hình 3.63. Biểu đồ so sánh số lượng xạ khuẩn tổng số và phân giải cellulose của
mẫu đối chứng trước và sau khi trồng cây sau 20 tuần nghiên cứu ...................... 109
Hình 3.64. So sánh chiều cao cây lạc của các cơng thức trong q trình thí nghiệm
(CT4 và CT6) ..................................................................................................... 112
Hình 3.65. So sánh chiều cao cây đậu cơ ve của các cơng thức trong q trình thí
nghiệm (CT7 và CT5) ......................................................................................... 112

-10-


BẢNG KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT

BTNMT

:

Bộ Tài nguyên và Môi trường

BVTV

:

Bảo vệ thực vật

CEC

:

Dung tích hấp phụ trao đổi cation

CHC

:

Chất hữu cơ

CN – TTCN :

Công nghiệp – tiểu thủ công nghiệp

CT

:

Cơng thức

CPU

:

Đơn vị khuẩn lạc

DSGĐ&TE :

Dân số gia đình & trẻ em

DSKHHGĐ :

Dân số kế hoạch hóa gia đình

ĐC

:

Đối chứng

EDS

:

Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy
(Phổ tán sắc năng lượng X)

FAO

:

Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc

KLN

:

Kim loại nặng

NK

:

Nhập khẩu

NN&PTNT :

Nông nghiệp & phát triển nơng thơn

NPK

:

Phân NPK

PB

:

Phân bón

STT

:

Số tự tự

SEM

:

Scanning electron microscopy ( Máy quét hiển vi điện tử)

QCVN

:

Quy chuẩn Việt Nam

UNESCO

:

Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa của Liên Hiệp Quốc

VSATTP

:

Vệ sinh an toàn thực phẩm

VSV

:

Vi sinh vật

-11-


MỞ ĐẦU
An ninh lương thực luôn được coi là một yếu tố nền tảng để đảm bảo sự ổn
định và phát triển của xã hợi. Trong c̣c sống, để có thể tồn tại và phát triển con
người không thể nào sống thiếu lương thực. Việc đảm bảo an ninh lương thực đã
được các quốc gia quan tâm từ rất lâu. Để đáp ứng nhu cầu an ninh lương thực, con
người phải áp dụng nhiều biện pháp khoa học kỹ thuật để khai thác triệt để sức lao
động của đất. Việc sử dụng giống mới, phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật
(BVTV) cùng với việc thâm canh cao, luân canh gối vụ diễn ra liên tục, đất khơng
có thời gian nghỉ đã khiến đất bị thối hóa, mất chất dinh dưỡng, diện tích đất bạc
màu ngày mở rợng. Chính vì vậy, việc cải tạo đất bạc màu là vấn đề cấp bách cần
được giải quyết nhằm nhanh chóng ổn định và nâng cao đợ phì nhiêu của đất, giúp
tăng năng suất cây trồng, đảm bảo an ninh lương thực.
Bên cạnh đó, xã hợi phát triển mạnh mẽ, nhu cầu về điện của người dân tăng
đã gây áp lực lên ngành Điện nước ta, đặc biệt là ngành nhiệt điện. Theo quy hoạch
phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 – 2020, định hướng đến năm 2030, tổng
công suất đạt khoảng 36.000MW (năm 2020) và sẽ tiêu thụ khoảng 67,3 triệu tấn
than, khi đó lượng tro xỉ thải ra môi trường khoảng 20 – 25 triệu tấn. Lượng tro xỉ
sẽ tăng lên 45 triệu tấn vào năm 2030 khi công suất nhiệt điện đốt than đạt
71.000MW [10]. Cùng với sự phát triển đó, vấn đề tro xỉ trong đó tro bay chiếm
70% đã và đang là bài toán được đặt ra với nhiều cấp, ngành, nhà quản lý, hoạch
định chính sách và các nhà khoa học tìm biện pháp quản lý cũng như tái sử dụng tro
bay hiệu quả.
Chính vì vậy, với mong muốn cải tạo đất bạc màu, tăng năng suất cây trồng,
góp phần đảm bảo an ninh lương thực, cùng với tái sử dụng tro bay từ các nhà máy
nhiệt điện, góp phần bảo vệ mơi trường, học viên Nguyễn Thị Bích Ngọc đã thực
hiện đề tài “Nghiên cứu sử dụng tro bay nhà máy nhiệt điện Phả Lại để cải tạo

đất xám bạc màu ở xã Tây Đằng, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội”. Đề tài này
nhằm mục đích đánh giá ảnh hưởng của tro bay đến tính chất vật lý, hóa học, sinh
học của đất xám bạc màu ở xã Tây Đằng, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nợi.

-12-


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. TỔNG QUAN ĐẤT XÁM BẠC MÀU VÀ CÁC BIỆN PHÁP CẢI TẠO ĐẤT
THỐI HĨA, ĐẤT XÁM BẠC MÀU

1.1.1. Khái niệm về đất xám bạc màu
Đất xám bạc màu hay còn gọi là Haplic Acrisols, có phản ứng chua đến rất
chua, đợ pH dao động từ 3,0-4,5, nghèo cation kiềm trao đổi (Ca2+, Mg2+ <
2mgdl/100g đất), độ no bazơ thấp (<50%), hàm lượng mùn tầng mặt từ nghèo đến
rất nghèo (0,5-1,5%). Mức độ phân giải CHC mạnh, các chất dinh dưỡng tổng số và
dễ tiêu đều nghèo [5].
1.1.2. Sự phân bố và phân loại
Đất xám bạc màu là loại đất hình thành ở vùng ráp ranh giữa đồng bằng và
trung du miền núi, đặc biệt là ở địa hình thoải và cũng do canh tác lạc hậu. Đây là
loại đất xấu, độ chua cao, nghèo mùn và chất dinh dưỡng. Tầng đất mỏng, thành
phần cơ giới nhẹ, rất ít vi sinh vật và hoạt động yếu.
Đất bạc màu thường phân bố ở những nơi có địa hình cao thuận lợi cho q
trình rửa trơi. Ở Việt Nam, đất bạc màu có diện tích khoảng 1,8 triệu ha, trong đó
phân bố chủ yếu ở Đông Nam Bộ, Tây Nguyên và Trung du Bắc Bộ. Đất bạc màu
được phân thành các đơn vị sau [4]:
- Đất xám bạc màu trên phù sa cổ: tập trung chủ yếu ở miền Đông Nam Bộ
như Tây Ninh và một số tỉnh miền Bắc như Hà Nội, Vĩnh Phúc, Bắc Giang, Bắc
Ninh, Thái Nguyên…với diện tích khoảng 1,4 triệu ha. Trên đất này người ta trồng
cao su, cây ăn quả, mía, chuối, ngơ, sắn, đậu cơ ve.

- Đất xám bạc màu glây trên phù sa cổ: hầu hết đất bạc màu ở miền Bắc và đất
trồng lúa ở Trảng Bàng, Củ Chi, Tây Ninh, Đồng Nai…thuộc loại này với diện tích
khoảng 0,4 triệu ha.
- Đất xám bạc màu trên sản phẩm phong hóa của đá macma axit và đá cát chỉ có
ở Tây Nguyên và lẻ tẻ dọc ven biển miền Trung với diện tích khoảng 0,3 triệu ha.
Trong bảng phân loại đất 1996, nhóm đất xám có 5 đơn vị [1]:
- Ðất xám bạc màu điển hình (Xb)

-13-

- Haplic Acrisols (ACh)


- Ðất xám có tầng loang lổ (Xl)

- Plinthic Acrisols (ACp)

- Ðất xám glây (Xg)

- Gleyic Acrisols (ACg)

- Ðất xám Feralit (Xf)

- Ferralic Acrisols (ACf)

- Ðất xám mùn trênnúi (Xh)

- Humic Acrisols (ACu)

Ở huyện Ba Vì nhóm đất xám chủ yếu là đất xám Feralit (Xf) – Ferralic

Acrisols (Acf) [5]. Đất xám Feralit gặp ở độ cao từ 25 m đến 900 m, tuy nhiên
những giới hạn về độ cao là tương đối.
Ðất xám Feralit được hình thành là kết quả của mợt số q trình hình thành
và biến đổi diễn ra trong đất như: Q trình tích luỹ chất hữu cơ và mùn; q trình
rửa trơi; q trình tích luỹ tương đối Fe, Al.
Sự tích luỹ hữu cơ và mùn ở tầng A (lớp đất mặt) làm cho đất có màu nâu,
nâu xám, xám, xám vàng. Q trình rửa trơi dẫn tới sự tích luỹ sét ở tầng B và đất bị
hoá chua do mất các chất kiềm và kiềm thổ. Q trình tích luỹ tương đối Fe, Al diễn
ra điển hình nên tầng B có màu vàng, vàng đỏ, đỏ vàng. Kết quả định lượng tầng B
cho thấy tầng B đạt các tiêu chuẩn của B.Argic theo phương pháp phân loại định
lượng của FAO - UNESCO.
Q trình tích luỹ Fe, Al là mợt q trình điển hình diễn ra trong đất vùng
nhiệt đới và cận nhiệt đới. Khi nghiên cứu q trình tích luỹ Fe, Al ở vùng nhiệt
đới, các nhà khoa học đất đã chia thành 2 q trình: q trình tích luỹ tương đối và
q trình tích luỹ tuyệt đối.
+ Q trình tích luỹ tuyệt đối Fe, Al: đây là quá trình hình thành kết von và
đá ong trong đất. Ngồi sắt nhơm có sẵn trong đất cịn có sắt, nhơm di chuyển từ nơi
khác đến tích luỹ lại theo 2 đường chính là nước nguồn và nước ngầm. Trong nước
nguồn (chảy từ dưới sâu trong lịng Trái Ðất nên thường nóng) và nước ngầm có
chứa nhiều Fe2+, khi lớp đất mặt bị khô hạn, nước ngầm di chuyển từ dưới lên phía
trên Fe2+ sẽ bị oxy hố thành Fe3+ tích luỹ trong đất ở dạng Fe2O3 hoặc Fe2O3.nH2O.
Ở mức độ nhẹ tạo thành những đốm loang lổ đỏ vàng hoặc các ổ kết von đỏ vàng
mềm, trong phân loại theo FAO-UNESCO được gọi là đất có đặc tính plinthic. Ở
mức đợ điển hình, Fe2O3 và Fe2O3.nH2O tạo thành kết von sắt và đá ong, trong phân

-14-


loại theo FAO - UNESCO gọi là đất có đặc tính Ferric. Dựa vào hình dạng và
ngun nhân tạo kết von mà chia ra: Kết von trịn, kết von hình ống, kết von củ

gừng, kết von gạc nai và kết von giả. Kết von trịn có nhân ở giữa và oxit sắt tạo
thành những vòng cầu đồng tâm xung quanh nhân thường do kết tủa từ dung dịch
thật. Kết von sắt có màu nâu đen, đen, nếu kết von đen mềm là kết von MnO2. Kết
von hình ống thường rỗng ở giữa. Kết von giả là các mảnh đá hay các khoáng vật
được oxit sắt bao bọc xung quanh.
Ðá ong có 3 loại: đá tổ ong, đá hạt đậu và đá phiến. Thành phần chính của đá
ong là oxit và hidroxit sắt. Ðá tổ ong rất rắn chắc thường gặp ở vùng đồi thấp tiếp
giáp với đồng bằng thuộc các tỉnh Vĩnh Phúc, Bắc Giang, Thái Nguyên, Hà Nội...
Sự xuất hiện kết von và đá ong là dấu hiệu của sự thối hố đất.
+ Q trình tích luỹ đất tương đối Fe, Al (cịn gọi là q trình Feralit): Sắt và
nhơm được tích luỹ trong đất do sự rửa trơi các chất khác. Các chất có trong đất đều
bị rửa trôi, nhưng các hợp chất sắt và nhôm (dạng oxit và hidroxit) khó bị rửa trơi
hơn nên theo thời gian tỷ lệ tương đối của chúng chiếm thành phần chủ yếu trong
đất. Quá trình Feralit diễn ra phức tạp, trước tiên các khoáng vật và đá bị phong hoá
tạo các khống thứ sinh là các loại keo sét, tiếp đó một phần keo sét bị phá huỷ tạo
thành các hợp chất đơn giản hơn như các oxit Fe, Al, Si...và các loại muối. Các chất
kiềm, kiềm thổ bị rửa trôi dễ nhất, một phần SiO2 cũng bị rửa trôi...nhưng các hợp
chất của Fe, Al bị rửa trơi ít nên dần dần chiếm tỷ lệ chính trong đất. Các nhà khoa
học đất dựa vào tỷ lệ SiO2/Al2O3, SiO2/Fe2O3 và SiO2/R2O3 để đánh giá quá trình
Feralit, tỷ lệ càng nhỏ (theo V.M. Fritland q trình Feralit có SiO2/R2O3  2) thì
q trình Feralit diễn ra càng mạnh.
Quá trình Feralit diễn ra rất điển hình ở vùng đồi núi Ba Vì để hình thành
nên đất Feralit có màu vàng, vàng đỏ hay đỏ vàng [5]. Cùng với q trình Feralit,
mợt phần sét bị rửa trơi từ tầng A xuống tích luỹ ở tầng B. Những kết quả nghiên
cứu gần đây cho thấy hầu hết đất đỏ vàng Việt Nam có tầng B.Argic nên nằm trong
nhóm đất chính Acrisols (theo giáo sư Vũ Cao Thái và cợng sự, khoảng 90 % diện
tích đất Feralit ở Ba Vì nằm trong nhóm Acrisols).

-15-

Ðất xám Feralit hình thành trên nhiều loại đá mẹ khác nhau nên có tính chất
biến đợng rất mạnh và phụ thuộc khá chặt chẽ vào đá mẹ. Hiện nay tại Ba Vì đất
xám đang bị bạc màu nhiều do tính chất địa hình thoải và q trình canh tác làm rửa
trôi chất hữu cơ, lớp đất thịt.
1.1.3. Điều kiện hình thành
- Địa hình: Đất xám bạc màu thường được hình thành ở những vùng giáp ranh
giữa đồng bằng và trung du miền núi như ở Ba Vì, ở những nơi có địa hình dốc thoải
có đợ cao so với mặt nước biển từ 5 – 10 m nên quá trình xói mịn, rửa trơi mạnh.
- Đá mẹ: Chủ yếu là đá macma axit, đá cát, mẫu chất phù sa cổ khó phong
hố và tỷ trọng nhẹ.
- Khí hậu: Điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa cùng với lượng mưa lớn
(trung bình 1.600 mm/năm có vùng tới 3.000 mm/năm) mưa tập trung (từ tháng 5 10 tập trung 85% lượng mưa cả năm) vì vậy lượng dinh dưỡng trong đất càng dễ bị
rửa trôi nhiều.
- Do canh tác không phù hợp: thiếu biện pháp bảo vệ, chưa có ý thức bồi
dưỡng đầu tư phân bón làm đất ngày càng bị nghèo, kiệt. Khơng có ý thức bảo vệ
và đầu tư thâm canh.
- Do q trình xói mịn đất.
1.1.4. Tính chất của đất xám bạc màu
a) Tính chất lý học
- Tầng đất mặt có thành phần cơ giới nhẹ, đất có kết cấu kém, dễ bị bí chặt
thường khơ hạn;
- Dung trọng 1,3 – 1,5 g/cm3;
- Tỷ trọng 2,65 – 2,7 g/cm3;
- Độ xốp 43 – 45 %;
- Sức chứa ẩm đồng ruộng 27 – 31 %;
- Độ ẩm cây héo 5 – 7 %.
b) Tính chất hóa học
- Đất có phản ứng chua đến rất chua pHKCl biến đợng từ 3,0 – 4,5.

-16-


- Hàm lượng Ca++ và Mg++ trao đổi thấp (< 2mgdl/100g đất), đợ no bazơ và
dung tích hấp thu thấp.
- Hàm lượng mùn nghèo đến rất nghèo (0,5 - 1,5%), mức đợ khống hố
diễn ra mạnh.
- Các chất dinh dưỡng tổng số và dễ tiêu đều nghèo.
Bảng 1.1. Một số chất dinh dưỡng của đất xám bạc màu
Chất dinh dƣỡng

Tổng số (%)

Dễ tiêu (mg/100g đất)

N
P2O5

0,075
0,020

vệt - 1,5
vệt - 4,5

K2 O

0,180

1,2 - 2,5

c) Khu hệ vi sinh vật của đất nghiên cứu
Thực tế cho thấy vi sinh vật trên đất xám bạc màu ít và yếu. Do chất dinh
dưỡng N, P2O5, K2O dễ tiêu cần cho sự phát triển của vi sinh vật nghèo nàn dẫn đến
hệ vi sinh vật trên đất xám bạc màu không phong phú, đa dạng về chủng loài.
Theo tài liệu của Krassilnikov N.A (1941) thì trong mỗi gam đất có khoảng
100 triệu vi khuẩn, 100 triệu xạ khuẩn, gần 1 triệu nấm, 1 vạn đến 10 vạn tế bào tảo
và động vật nguyên sinh [11]… Số lượng CHC trong đất rất lớn, chủ yếu là chất
mùn, nguồn thức ăn Carbon và đạm của nhiều VSV. Trong đó VSV đa dạng cả về
lồi và nhóm. Số lượng và chủng loại VSV trong đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố
môi trường khác nhau như: Thành phần và số lượng các chất dinh dưỡng có sẵn, đợ
ẩm thống khí, nhiệt độ, pH, tập quán canh tác của từng vùng như sự bón phân, làm
đất, tưới tiêu…
Vi khuẩn
Vi khuẩn chiếm số lượng lớn trong hệ sinh vật đất về số lượng cũng như
chủng loại. Chúng thường sống ở lớp đất mặt, vì nhiệt đợ, đợ ẩm, khơng khí, thức
ăn thuận lợi hơn. Chúng tồn tại chung quanh hạt đất có thức ăn, hỗn hợp keo của
khống và CHC tạo mơi trường lý tưởng cho sự phát triển của vi khuẩn.
Hầu hết VSV có trong đất là dị dưỡng, thường tạo nợi bào tử như các loài
của Bacillus, Clostridium ngồi ra cịn có Arthrobacter, Pseudomonas, Rhizobium
thường hiện diện trong đất.

-17-


Nấm
Nấm gồm nấm mốc và nấm men, có hàng trăm loài nấm mốc khác nhau sống
trong đất. Hầu hết sống trên lớp bề mặt nơi có nhiều oxy. Loài thường gặp nhất:
Penicillium, Mucor, Rhizopus, Aspergillus, Trichoderma…điều kiện vật lý và hóa
học, chất dinh dưỡng của đất sẽ ảnh hưởng đến sự phát triển của loài. Người ta đã
xác định có khoảng vài nghìn đến vài trăm nghìn tế bào trong 1g đất [12].

Vai trò của nấm chưa xác định hết nhưng nấm quan trọng trong sự phân hủy
các CHC của mô thực vật như: Tinh bột, cellulose, lignin, pectin…ảnh hưởng đến
sự hình thành mùn và bền vững của đất. Sự tích lũy sinh khối của nấm mốc giúp ổn
định cấu trúc đất, làm tăng khả năng giữ nước.
Nấm hoạt động mạnh ở pH axit, chức năng biến đổi của nấm rất cao. Độ màu
mỡ của đất phụ thuộc nhiều vào nấm mốc vì chúng tiến hành phân hủy sau sự phân
hủy của vi khuẩn và xạ khuẩn. Như vậy, nấm có vai trị quyết định chất dinh dưỡng
cho đất.
Nấm men có nhiều trong đất trồng nho, táo, nơi ni ong… Chúng có nhiều
trên lá, thân, cành cây, sẽ theo cây vào đất khi cây chết.
Xạ khuẩn
Xạ khuẩn hiện diện nhiều trong đất sau vi khuẩn, quan trọng trong sự phân
hủy CHC và phóng thích chất dinh dưỡng bao gồm các loại: Nocardia,
Streptomyces, Micromonospora. Trong 1g đất khô và ẩm hiện diện hàng triệu tế bào
xạ khuẩn [15]. Xạ khuẩn tạo nên mùi của đất có thể phân hủy CHC vững nhất như:
Kitin, Cellulose. Như vậy, xạ khuẩn có vai trị quan trọng đối với sự phì nhiêu của
đất. Xạ khuẩn cũng có khả năng tạo ra kháng sinh hiện diện và hoạt động một vùng
xung quanh xạ khuẩn.
Vi sinh vật phân giải cellulose
Cellulose là thành phần chủ yếu trong tế bào thực vật, chiếm tới 50% tổng số
hydratcacbon trên trái đất. Trong vách tế bào thực vật, cellulose tồn tại trong mối
liên kết chặt chẽ với các polisaccarit khác; Hemixenlulose, Pectin và Lignin tạo
thành liên kết bền vững .

-18-


Cellulose bị VSV phân hủy thành các thành phần có phân tử lượng nhỏ hơn.
Chính những thành phần nhỏ này kết hợp với những thành phần khác có trong đất
tạo ra mùn. Khi mùn được tạo thành, VSV lại tiếp tục phân hủy mùn bằng q trình

amon hóa, sự chuyển hóa này giúp đất tích lũy NH3.
Chất mùn + O2 + VSV  CO2 + H2O + NH3
Thực tế, CHC trong đất có thể bị phân giải bằng đường tiêu hóa của đợng vật
sống trong đất và bằng các loại phản ứng sinh hóa của VSV. Ở các đợng vật trong
đất, hệ tiêu hóa của chúng chỉ tiêu hóa được glucose, tinh bợt, protein. Rất ít lồi
VSV tiêu hóa được hemicellulose và cellulose. Trong điều kiện tự thống khí
Cellulose có thể bị phân giải dưới tác dụng của nhiều VSV hiếu khí. Ngồi ra,
cịn có mợt số vi khuẩn kỵ khí có khả năng tham gia tích cực vào q trình phân
giải Cellulose. Các lồi vi sinh vật như: Cytophaga, Cellulomonas, giống
Bacillus, giống Clostridium, Aspergillus, Penicillium [15]…
Đối với các chất đa phân tử như protein, các polysaccharid, sự phân giải bắt
đầu bằng sự thủy phân do các phân hóa tố như protease, cellulase... để thủy phân
các protein thành acid amin và cellulose thành glucose. Sau đó các chất đơn giản
này được hấp thu trực tiếp qua vách của VSV. Trong q trình phân giải CHC trong
đất vai trị của đợng vật kém hơn VSV vì đợng vật có tốc đợ tiêu hóa chậm và khả
năng tiêu hóa có giới hạn trong mợt số ít các CHC. Tuy nhiên đợng vật giữ vai trò
hỗ trợ hữu hiệu cho VSV trong quá trình phân giải qua các tác dụng nghiền nhỏ,
trợn lẫn CHC vào trong đất cũng như CHC sau khi đi qua túi tiêu hóa sẽ có những
tính chất thuận lợi hơn đối với tác dụng của VSV. Do đó, VSV phân giải cellulose
đóng mợt vai trị quan trọng trong việc làm giàu chất dinh dưỡng cho đất, vì vậy ta
có thể nghiên cứu các loài VSV phân giải cellulose trong đất, thể hiện mức đợ giàu
có của mơi trường đất khu vực nghiên cứu.
1.1.5. Một số biện pháp cải tạo
Ở Việt Nam, để cải tạo mợt cách tồn diện đất xám bạc màu cần áp dụng
những biện pháp tổng hợp khác nhau như: cày sâu, bón phân hữu cơ, phân khống,
bón vơi, ln canh cây họ đậu, trồng cây phân xanh, áp dụng biện pháp thủy lợi

-19-

thích hợp, bón phù sa sơng và đất đỏ cho đất xám bạc màu [4].
- Thuỷ lợi là biện pháp kỹ thuật quan trọng hàng đầu trong việc cải tạo lại đất
bạc màu. Việc tưới tiêu nước chủ động, khoa học bằng một hệ thống kênh mương
hoàn chỉnh nhằm cải thiện đợ phì đất bạc màu, tăng đợ ẩm, cải thiện được các đặc
tính lý hố của đất, làm cho đất tơi xốp hơn, khả năng kết dính tốt hơn, giữ nước tốt
hơn, giúp hệ vi sinh vật trong đất hoạt động tốt hơn tạo điều kiện cho cây trồng sinh
trưởng, phát triển tốt hơn.
- Biện pháp hữu cơ bao gồm chuyển đổi cơ cấu cây trồng hợp lý và tăng
cường bón lót bằng các nguồn phân hữu cơ như phân chuồng, phân xanh, phân bắc...
để cải tạo và tăng đợ phì cho đất. Tuy nhiên khi sử dụng, phân hữu cơ phải được ủ
hoai mục để không gây ô nhiễm môi trường và không gây hại cho cây trồng. Ngoài ra
có thể sử dụng các loại chất thải nơng nghiệp như rơm, rạ, mùn trấu, rác sinh hoạt,
than bùn... để sản xuất phân hữu cơ vi sinh dùng làm chất cải tạo đất rất tốt.
- Đa dạng hoá cây trồng nhằm đạt hiệu quả thu nhập cao trên cùng mợt đơn vị
diện tích canh tác đồng thời góp phần cải tạo đất bằng cách trả lại độ màu mỡ lâu dài
cho đất bạc màu. Một số công thức trồng trọt có thể áp dụng trên đất bạc màu như:
+ Công thức 2 vụ: gồm 1 vụ lúa và 1 vụ rau màu như ngô khoai, lạc, đậu cô
ve xen với rau.
+ Công thức 3 vụ: gồm 1 vụ lúa, 1 vụ rau màu hè thu và 1 vụ rau đông xuân.
Trên những vùng đất bạc màu bà con nên trồng xen hoặc luân canh cây trồng
chính với các loại cây họ đậu như lạc, đậu tương, đậu xanh, đậu trạch... vì chúng có
khả năng cố định đạm, giúp cải tạo đợ phì nhiêu của đất rất tốt.
- Che phủ đất cũng là mợt biện pháp rất thích hợp đối với những vùng đất
bạc màu giúp hạn chế bốc hơi nước, giữ ẩm cho đất, chống gió rét, hạn chế cỏ dại
và giữ ấm cho cây trồng, giúp phân phối đều nước không gây úng thối cho cây
trồng, giúp hệ vi sinh vật trong đất hoạt động tốt sẽ làm cho đất tơi xốp, thống khí
hơn, giúp cho hệ rễ cây trồng phát triển tốt.
- Biện pháp làm đất: Đặc điểm của đất bạc màu thường là khô, cứng do đó
hạn chế xới xáo để tránh mất nước do bốc hơi, nhất là vào thời kỳ khô hạn. Chỉ nên

-20-


kết hợp xới xáo khi làm cỏ, bón phân, tưới nước. Nếu trồng lúa trên đất bạc màu thì
khơng nên xếp ải dễ làm đất mất thêm nước, hệ vi sinh vật cịn sót lại trong đất sẽ bị
chết, đất càng trở nên chai cứng hơn; trồng màu thì lên luống cao kết hợp tưới nước
theo rãnh là biện pháp tối ưu nhất.
1.2. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ TRO BAY CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
ĐỐT THAN VÀ ỨNG DỤNG TRONG NÔNG NGHIỆP, XỬ LÝ MÔI TRƢỜNG

1.2.1. Khái niệm chung
Tro bay (tên tiếng Anh là fly ash), là một loại bụi từ quá trình đốt than của
các ngành sản xuất nhiệt điện thải ra mơi trường. Nó là phần mịn nhất của tro xỉ
than và được thu hồi tại bộ phận khí thải bằng các phương pháp kết lắng, tuyển nổi,
lọc tĩnh điện và lọc thu tay áo ở các nhà máy nhiệt điện [3]. Gọi là tro bay vì người
ta dùng các luồng khí để phân loại tro, khi thổi mợt luồng khí nhất định thì hạt to sẽ
rơi xuống trước và hạt nhỏ sẽ bay xa hơn.
1.2.2. Phân loại
Tro bay được phân ra hai loại với các đặc điểm khác nhau:
- Loại C có hàm lượng CaO ≥ 5% và thường bằng 15- 35%. Đó là sản phẩm
đốt than linhit hoặc than chứa bitum, chứa ít than chưa cháy, thường < 2%.
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của các loại tro bay
Thành phần hóa học (%)
SiO2
Al2O3

Loại F
40-60
20-30

Loại C
15-60
10-25

Fe2O3
CaO
MgO
SO3

10-40
0-5
0-5
0-4

4-15
15-40
1-10
0-10

Na2O
K2 O
Than chưa cháy

0-4
0-3
0-3

0-6
0-4
0-5

Nguồn: Lê Trường Giang , 2011.

- Loại F có hàm lượng CaO< 5%, thu được từ việc đốt than antraxit hoặc
than chứa bitum, có hàm lượng than chưa cháy nhiều hơn, khoảng 2 - 10%. Tro bay

-21-


của nhà máy nhiệt điện Phả Lại thuộc loại F [10]. Tro bay có chứa mợt hàm lượng
cao các kim loại nặng độc hại như Cu, Zn, Cd, Pb, Ni cùng hàm lượng nitơ, phốt
pho thấp và pH từ 4,5 đến 12,0 tùy thuộc vào than mẹ.
Tro bay được xử lý bằng phương pháp khô hoặc ướt. Trong xử lý khô, tro
bay được chất thành đống trong các bãi chôn lấp và bể chứa tro bay. Trong phương
pháp xử lý ướt, tro bay được pha loãng với nước tạo thành dòng chảy vào các đầm
phá nhân tạo và được gọi là ao tro. Cả hai phương pháp này cuối cùng đều dẫn đến
thối hóa đất, đe dọa sức khỏe con người và ơ nhiễm mơi trường [3].
1.2.3. Tính chất lý – hóa học của tro bay
a) Tính chất vật lý
Các tính chất vật lý của tro khác nhau phụ tḥc vào bản chất của than mẹ,
điều kiện quá trình đốt, cơ chế đốt, loại thiết bị kiểm sốt khí thải và các phương
pháp lưu trữ, xử lý.
Tro bay có dạng hình cầu, đường kính trung bình từ 9-15μm, tỷ diện bề mặt
từ 3.000 – 6.000 cm2/g, khối lượng riêng khoảng 2,1 g/cm3, màu sắc thay đổi từ
xám đến đen.
Bảng 1.3. Một số tính chất vật lý điển hình của tro bay
Tính chất vật lý

Giá trị

Màu sắc

Xám đến đen

Hình dạng

Hình cầu

Mật đợ (g/cm3)

1-1,8

Tỷ trọng (g/cm3)

1,9-2,55

Tính dẻo

khơng

Đợ ẩm (%)

18-38

Sét (%)

1-10

Phù sa (%)

8-85

Cát (%)

7-90

Sỏi (%)

0-10
Nguồn:Prem Kishor, 2010 [34].

-22-


b) Tính chất hóa học
Các yếu tố ảnh hưởng đến các tính chất vật lý cũng là nguyên nhân gây nên
sự khác biệt lớn về mặt hóa học của tro bay, các loại than khác nhau khi đốt sẽ thu
được tro bay với các thành phần hóa học khác nhau (Bảng 1.4).
Bảng 1.4. Thành phần hóa học của tro bay ứng với các nguồn khác nhau
Thành phần hóa học (%)
SiO2
Al2O3
Fe2O3

Than bitum
20-60
5-35
10-40

Than á bitum
40-60

20-30
4-10

Than non
15-45
10-25
4-15

CaO

1-12

5-30

15-40

MgO
Na2O
K2 O
Than chưa cháy

0-5
0-4
0-3
0-15

1-6
0-2
0-4
0-3

3-10
0-6
0-4
0-5

Nguồn: Lê Trường Giang , 2011.

Tro bay là mợt loại pozzolan nhân tạo có các silic oxit, nhôm oxit, canxi oxit,
magiê oxit và lưu huỳnh oxit. Ngồi ra, có thể chứa mợt lượng than chưa cháy, yêu
cầu không vượt quá 6% trọng lượng tro bay. Do đó trong điều kiện mơi trường
nước, Al, Si, vôi sẽ phản ứng với nhau tạo ra sản phẩm bê tơng pozzoland. Nhờ đặc
tính này mà hiện nay tro bay đang được ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực sản xuất
xi măng và vật liệu xây dựng.
Trong một nghiên cứu tro bay lấy từ nhiều nhà máy điện khác nhau tại Mỹ,
Theis và Wirth nhận thấy rằng ngoài các thành phần chính là Al, Fe, Si và mợt hàm
lượng nhỏ hơn Ca, K, Na, Ti và S trong tro còn chứa rất nhiều các nguyên tố vi
lượng thiết yếu như Fe, Mn, Zn, Cu, Co, B và Mo. Tuy nhiên, trong một số loại tro
lại giàu các kim loại như Cd và Ni (Theo Lee, 2006). Theo Kumar và cợng sự
(2000), trung bình 95 – 99% tro bay bao gồm các oxit của Si, Al, Fe, Ca; khoảng
0,5 – 3,5% gồm Na, P, K, S và phần còn lại tro gồm các nguyên tố vi lượng khác.
Trong thực tế tro bay chứa tất cả các nguyên tố có mặt trong đất, ngoại trừ cacbon
hữu cơ và nitơ. Vì vậy nó có thể được sử dụng như mợt chất phụ gia ứng dụng trong
nông nghiệp [25].

-23-


Tro bay được coi là giàu nguyên tố vi lượng, các chất hoá ho ̣c như th ủy
ngân, coban và crom. Nhiều nguyên tố vi lượng bao gồm cả As, B, Ca, Mo, S và Se

trong tro bay được tập trung trong các hạt tro nhỏ hơn (Adriano, 1980). Nhôm trong
tro bay chủ yếu bị ràng buộc trong các cấu trúc aluminosilicate khơng hịa tan, điều
này giúp hạn chế đáng kể đợc tính sinh học của nó (Theo Page, 1979).
Tùy thuộc vào hàm lượng lưu huỳnh của than đá mẹ, giá trị pH của tro bay
thay đổi từ 4,5 đến 12,0. Nồng độ của các nguyên tố khác nhau trong tro bay giảm
khi kích thước hạt tăng (Adriano, 1978).
Các khống chất như thạch anh, mullite, hematit, magnetit, calcite và borax
cũng được tìm thấy trong tro bay. Tuy nhiên, quá trình oxy hóa của C và N trong
q trình đốt cháy đã làm giảm đáng kể hàm lượng của chúng tro (Hodgson và
Holliday, 1966) [21, 22].
1.2.4. Ứng dụng của tro bay
Tro bay được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực:
- Ngành công nghiệp sản xuất xi măng.
- Làm phụ gia trong sản xuất bê tông đầm lăn.
- Làm nguyên liệu trong xây dựng dân dụng, xây dựng công nghiệp như: Cơng
trình giao thơng, cơng trình cầu cảng, cơng trình thủy lợi, xây trát, chống thấm...
- Làm nguyên liệu trong sản xuất vật liệu xây dựng như: Gạch bê tông bọt, bê
tơng khí chưng áp…
- Làm phân bón trong nơng nghiệp [17].
1.2.5. Tình hình nghiên cứu và sử dụng tro bay trên thế giới và Việt Nam
a) Trên thế giới
Việc sử dụng tro bay có lịch sử từ hàng trăm năm trước công nguyên. Ngay
từ thời xa xưa người La Mã đã biết sử dụng tro núi lửa và đá vôi để xây dựng các
cơng trình với các chất phụ gia như: sữa, máu và mỡ đợng vật. Nhiều cơng trình xây
dựng đó vẫn cịn tồn tại qua hàng nghìn năm đến ngày hơm nay. Ví dụ như cơng
trình Roman Gate xây dựng 236 năm trước công nguyên [16].

-24-

Ở nhiều nước trên thế giới, tro xỉ than từ các nhà máy nhiệt điện được sử
dụng rất hiệu quả trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong xây dựng. Việc sử dụng rác
thải công nghiệp như tro xỉ than trong xây dựng cầu đường ln ln được khuyến
khích và đôi khi là một điều kiện bắt buộc. Tại Pháp, 85% tro xỉ than được tái sử
dụng, tại Nhật Bản con số này là 80% và tại Hàn Quốc là 85%, còn tại Việt Nam
con số này thực sự rất khiêm tốn [19].
Bảng 1.5. Hiện trạng sử dụng tro bay tại các nước trên thế giới

Ấn Độ

Lƣợng tro sản xuất
(triệu tấn/năm)
112

Trung Quốc
Mỹ
Đức
Anh

100
75
40
15

45
65
85
50

Úc

Canada
Pháp
Đan Mạch

10
6
3
2

85
75
85
100

Italy
Hà Lan

2
2

100
100

Quốc gia

Lƣợng tro sử dụng (%)
38

[Nguồn :26]

Theo số liệu thống kê của Hiệp hội phát triển tro bay Australia, mỗi năm trên
thế giới thải ra gần 2 tỷ tấn tro bay từ các nhà máy nhiệt điện và dự báo con số này
sẽ tăng gấp đôi vào năm 2030. Trong đó việc sử dụng tro bay tập trung chủ yếu ở
các nước và vùng lãnh thổ như: Trung Quốc, Ấn Độ, Nga, Đông Âu, Nam Phi, Bắc
Mỹ (Mỹ và Canada), Châu Âu, Nhật Bản, Úc, Israel và Thổ Nhĩ Kỳ. Ở Châu Âu
gần như 100% tro bay được ứng dụng vào nhiều mục đích khác nhau [26].
Từ đầu những năm 1950, Trung Quốc đã quan tâm đến vấn đề sử dụng tro
bay, nhưng cho đến những năm 80 việc tái sử dụng tro vẫn duy trì ở mức thấp
khoảng 10%, tuy nhiên, vào những năm 90, tỷ lệ sử dụng tro đã tăng đáng kể và đạt
hơn 53%. Theo các số liệu thống kê của chính phủ, tổng lượng tro sản xuất tại

-25-