1 Khái niệm đất, trình hình thành thành phần đất? Thế đất ô nhiễm? Trả lời: Khái niệm đất: - V.V Đôcutraiep (1846-1903) người Nga người xác định cách khoa học đất rằng: Đất tầng đá bị biến đổi cách tự nhiên tác dụng tổng hợp nhiều yếu tố Theo Đôcutraiep: Đất bề mặt lục địa vật thể thiên nhiên hình thành tác động tổng hợp phức tạp yếu tố: sinh vật, đá mẹ, địa hình, khí hậu tuổi địa phương - V.R.Viliam (1863-1939) Viện sĩ thổ nhưỡng nơng hóa Liên Xơ (cũ) cho đất lớp tơi xốp vỏ lục địa, có độ dày khác nhau, sản xuất sản phẩm trồng Tiêu chuẩn để phân biệt "đá mẹ" đất độ phì nhiêu, chưa có độ phì nhiêu, thực vật thượng đẳng chưa sống chưa gọi đất Độ phì nhiêu khả đất cung cấp nước, thức ăn đảm bảo điều kiện khác để trồng sinh trưởng phát triển cho suất Như độ phì khơng phải số lượng chất dinh dưỡng tổng số đất mà khả cung cấp chất dinh dưỡng cho nhiều hay Khả nhiều hay (tức độ phì cao hay thấp) tính chất lý học, hóa học sinh học đất định; ngồi phụ thuộc vào điều kiện thiên nhiên tác động người Quá trình hình thành đất: Thành phần chủ yếu đất hạt đất, hạt đất có kích thước to nhỏ khác nhau, chúng tạo nên phá hoại tầng lớp đất đá ban đầu tác dụng vật lý, hoá học, q trình gọi q trình phong hố Q trình phong hố đất đá phân làm ba loại là: Phong hoá vật lý, Phong hoá hoá học phong hoá sinh học Ba loại phong hoá thường tác dụng đồng thời thời gian dài làm cho lớp đá mặt bị vỡ vụn, sau tác dụng dòng nước gió làm hạt bị nơi khác Tuỳ theo kích thước hạt to nhỏ mà trình di chuyển chúng sedx lắng đọng lại rơi xuống tạo thành tầng lớp đất khác Quá trình di chuyển lắng đọng sản phẩm phong hoá gọi trầm tích, ba phần tư bề mặt lục địa bao phủ lớp đất đá trầm tích, phần lại vùng giữ thành phần khống chất đá gốc thay đổi Các hạt lắng đọng chồng chất lên nhau, chúng lực liên kết lớp đất cát, cuội, sỏi, loại nói chung đất rời Các hạt nhỏ với kích thước vài phần nghìn mm thường có tính keo dính tích điện, lắng đọng chúng liên kết với thành tầng đất gọi chung đất dính đất sét Thành phần đất: Các loại đất, dù loại đất có thành phần là: - Chất vô đá phá hủy tạo thành chiếm khoảng 95% trọng lượng hay 38% thể tích chất rắn; - Chất hữu xác sinh vật phân hủy chiếm 5% trọng lượng 12% thể tích chất rắn; - Khơng khí (O2, N2, CO2 ) phần từ khí xâm nhập vào đất sinh ra; - Nước chủ yếu từ xâm nhập vào có hòa tan nhiều chất nước đất thực chất dung dịch đất; - Sinh vật sống đất côn trùng, giun, nguyên sinh động vật, loài tảo vi sinh vật đất, thành phần quan trọng, đặc biệt vi sinh vật, hầu hết trình biến hóa phức tạp xảy đất có tham gia vi sinh vật Tỷ lệ thành phần khác Ví dụ đất than bùn hàm lượng chất hữu cao, ngược lại đất cát, đất xói mòn trơ sỏi đá khơng có thực bì che phủ hàm lượng chất hữu thấp Khơng khí nước đất thay đổi nhiều, hai thành phần tồn khe hở đất, phụ thuộc vào độ chặt, độ xốp độ ẩm đất Ô nhiễm đất: Ơ nhiễm mơi trường đưa vào mơi trường chất thải nguy hại lượng đến mức ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống sinh vật, sức khỏe người làm suy thoái chất lượng môi trường Đất xem ô nhiễm nồng độ chất độc tăng lên mức an toàn, vượt lên khả tự làm môi trường đất “Ô nhiễm đất’ xem tất tượng làm nhiễm bẩn môi trường đất chất nhiễm" Ơ nhiễm đất biến đổi thành phần , tính chất đất gây tập quán phản vệ sinh hoạt động sản xuất nông nghiệp phương thức canh tác khác nhau, thải bỏ không hợp lý chất cặn bã đặc lỏng vào đất Ngồi nhiễm đất lắng đọng cá chất gây ô nhiễm không khí lắng đọng xuống Các nguyên nhân gây ô nhiễm đất? (nguyên nhân tự nhiên nhân tạo; theo tác nhân gây ô nhiễm) Dựa theo nguồn gốc phát sinh: - Do nguyên nhân tự nhiên: Trong khống vật hình thành nên đất thường chứa hàm lượng định kim loại nặng, điều kiện bình thường chúng nguyên tố trung lượng vi lượng thiếu cho trồng sinh vật đất, nhiên số điều kiện đặc biệt chúng vượt giới hạn định trỏ thành đất nhiễm VD: Chì: Trong đá magma, Pb có xu tăng dần hàm lượng từ siêu mafic đến axit Trong đá magma, Pb chủ yếu tập trung khống vật felspat, tiếp khoáng vật tạo đá xẫm màu mà đặc biệt biotit - Do nguyên nhân nhân tạo: +Ô nhiễm hoạt động nông nghiệp: việc sử dụng nhiều phân hóa học phân hữu cơ, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ Khi bón nhiều phân hóa học làm đất hở nên chặt hơn, độ trương co kém, kết cấu vững chắc, không tơi xốp mà nông dân gọi đất trở nên “chai cứng”, tính thống khí đi, vi sinh vật hóa chất hủy diệt vi sinh vật Bón phân hữu nhiều điều kiện yếm khí làm q trình khử chiếm ưu thế; sản phẩm chứa nhiều acid hữu làm môi trường sinh thái đất chua, đồng thời chứa nhiều chất độc H2S, CH4, CO2 Sư tích lũy cao hóa chất dạng phân hóa học gây hại cho mơi trường sinh thái đất mặt lý tính , đất nén chặt , độ trương co kém, khơng tơi xốp, tính thống khí kém, vi sinh vật hóa chất hủy diệt sinh vật đặc tính thuốc trừ sâu bệnh tính bền mơi trường sinh thái nên tồn lâu dài đất, sau xâm nhập vào mơi trường, thời kì “nằm” lại đó, nhà mơi trường gọi “thời gian bán phân giải” “nữa đời này”được xác định thời gian trốn vào dạng cấu trúc sinh hóa khác dạng hợp chất liên kết môi trường sinh thái đất Mà hợp chất thường có độc tính cao + Ơ nhiễm rác thải sinh hoạt: Chất thải rắn thị phức tạp, bao gồm thức ăn thừa, rác thải nhà bếp, làm vườn , đồ dùng hỏng , gỗ, thủy tinh, nhựa, loại giấy thải,các loạirác đường phố bụi, bùn, cây… Ở thành phố lớn , chất thải rắn sinh hoạt thu gom , tập trung ,phân loại xử lý Ơ nhiễm mơi trường đất bãi chơn lấp mùi thối sinh phân hủy rác làm ảnh hưởng tới sinh vật đất , giảm lượng oxi đất Các chất độc hại sản phẩm trình lên men khuếch tán , thấm lại đất.Nước rỉ từ hầm ủ bãi chơn lấp có tải lượng ô nhiễm chất hữu cao ( thông qua số BOD COD) kim loại nặng Cu , Zn, Pb, Al ,Fe, Cd , Hg chất P ,N, … cao Nước rỉ ngấm xuống đất gây ô nhiễm đất nước ngầm + Ô nhiễm rác thải công nghiệp: Các hoạt động công nghiệp phong phú đa dạng, chúng nguồn gây ô nhiễm đất cách trực tiếp gián tiếp Nguồn gây ô nhiễm trực tiếp chúng thải trực tiếp vào môi trường đất, nguồn gây ô nhiễm gián tiếp chúng thải vào môi trường nước, mơi trường khơng khí q trình vận chuyển, lắng đọng chúng di chuyển đến đất gây ô nhiễm đất * Chất thải xây dựng Chất thải xây dựng gạch ngói, thủy tinh, gỗ, ống nhựa, dây cáp, bêtông, nhựa…trong đất chất thải bị biến đổi theo nhiều đường khác nhau, nhiều chất khó bị phân hủy… * Chất thải kim loại Các chất thải kim loại, đặc biệt kim loại nặng (Pb, Zn, Cd, Cu, Ni) thường có nhiều khu vực khai thác hầm mỏ, khu cơng nghiệp thị * Chất thải khí : CO sản phẩm đốt cháy khơng hồn tồn carbon (C), 80% Co từ động xe hơi, xe máy, hoạt động máy nổ khác, khói lò gạch, lò bếp, núi lửa phun… Trong đất phần CO hấp thu keo đất, phần bi oxy hố thành CO2 SO2 vào khơng khí chuyển thành SO4 dang axit gây ô nhiễm môi trường đất Bụi chì khí thải từ hoạt động công nghiệp (chủ yếu giao thông vận tải), lắng xuống tích tụ gây nhiễm đất Oxit nitơ sinh từ nitơ khơng khí hoạt động giao thông vận tải, vi sinh vật đất, hoạt động ủ rơm rạ người Lượng lớn oxit nitơ tích lũy lại ảnh hưởng đến người Vậy CO2, SO2, NO2 khơng khí bị nhiễm ngun nhân gây mưa axít, làm tăng q trình chua hố đất * Chất thải hóa học hữu cơ: Các chất thải có khả gây nhiễm đất mức độ lớn như: chất tẩy rửa, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, thuốc nhuộm, màu vẽ, công nghiệp sản xuất pin, thuộc da, cơng nghiệp sản xuất hố chất - Dựa theo tác nhân gây ô nhiễm : + ô nhiễm tác nhân hóa học: Bao gồm phân bón N, P (dư lượng phân bón đất), thuốc trừ sâu (clo hữu cơ, DDT, lindan, aldrin, photpho hữu v.v.), chất thải công nghiệp sinh hoạt (kim loại nặng, độ kiềm, độ axit v.v ) + Ô nhiễm tác nhân vật lý: Nhiệt độ (ảnh hưởng đến tốc độ phân huỷ chất thải sinh vật), chất phóng xạ (Uran, Thori, Sr90, I131, Cs137) + nhiễm đo tác nhân sinh học: chủ yếu loại vi sinh vật gây ra: : Trực khuẩn lỵ, thương hàn, loại ký sinh trùng (giun, sán v.v ) Trình bày biện pháp sinh học xử lý đất ô nhiễm (in situ: bioventing, biosparging, injection – recovery; ex situ: landfarming (làm đất), composting biopile (đống ủ sinh học), soil slurry reactors (kỹ thuật bùn nhão) Ưu nhược điểm biện pháp.\ in situ Ưu điểm: - Các kỹ thuật không cần đào, xúc đất vận chuyển tới nơi xử lý - Thường áp dụng cho việc xử lý chất ô nhiễm đưới vật kiến trúc, ô nhiễm tầng sâu hang chục m, ô nhiễm cacbon hydro mở rộng theo chiều ngang Nhược điểm:- kỹ thuật khó kiểm sốt được, quy trình ký thuật phức tạp hiệu ex situ - Chỉ theo dõi , giám sát trình cách gián tiếp thường không kịp thời Trước tiến hành kỹ thuật cần điều tra hệ vi sinh vật địa, điểu tra cấu trúc đất, nhiệt độ, độ pH Xác định diện tích vùng nhiễm hướng chảy mạch nước ngầm 1.1 Bioventing.: kỹ thuật cấp khí thiết bị - Máy nén khí quạt gió nhỏ - thiết bị giám sát Oxy (O2) khơng khí, với độ xác 0,5% ± thiết bị giám sát carbon dioxide (CO2) khơng khí với độ xác 0,5% ± - In-line sampling thiết bị giám sát khác Kỹ thuật phổ biến xử lý Insitu Cần cung cấp khơng khí chất dinh dưỡng qua giếng đất bị nhiễm bẩn để kích thích tăng sinh vi khuẩn địa Những sinh vật làm việc để phân hủy chất gây nhiễm, khí áp suất cao loại bỏ khí ngồi.Bioventing sử dụng mức lưu lượng khơng khí thấp cung cấp lượng ơxycần thiết để phân hủy sinh học giảm thiểu bay chất nhiễm vào khí kỹ thuật xử lý hydrocacbon đơn giản sử dụng nơi nhiễm sâu bên dướibề mặt 1.2.Kỹ thuật Biosparging (tạo bọt sinh học) Tương tự với Bioventing, khác dòng nước ngầm nằm phía vùng bị nhiễm Trong kỹ thuật chỗ này, khơng khí (oxy) bơm vào mực nước ngầm để tăng nồng độ oxy nước ngầm nâng cao tỷ lệ phân hủy sinh học chất gây ô nhiễm vi khuẩn.Hệ thống làm tăng trộn vùng bão hòa, tạo điều kiện thuận lợi cho tiếp xúc oxy đất nước ngầm Dễ dàng chi phí cài đặt thấp.các điểm bơm khơng khí có đường kính nhỏ cho phép linh hoạt thiết kế xây dựng hệ thống 1.3.Injection recovery: Bổ sung thêm vsv địa vsv nhập vào vị trí đất bị ô nhiễm Hai yếu tố hạn chế việc sử dụng thêm vi sinh vật đơn vị đất xử lý là: - Môi trường sống vi sinh vật nhập khó cạnh tranh với vsv địa để phát triển trì mức số lượng vsv hữu ích - Hầu hết loại đất tiếp xúc dài ngày với chất thải phân hủy sinh học thường có vi sinh vật địa kẻ xử lý hiệu quả, đơn vị đất đai xử lý quản lý tốt ex situ Các kỹ thuật xử lý ex situ: Trước tiến hành kỹ thuật xử lý, cần phải kiểm tra khu vực bị ô nhiễm, xem nguyên nhân để đưa chất gì, sử dụng vi sinh vật dùng phương pháp để xửa lý 2.1 landfarming (làm đất) Là kỹ thuật đơn giản, đất bị nhiễm đào lên trải rộng mặt phẳng chất ô nhiễm bị suy thối.Mục đích để kích thích vi sinh vật địa tạo điều kiện thuận lợi cho suy thối hiếu khí chất gây nhiễm kỹ thuật giới hạn xử lý lớp đất bề mặt (khoảng: 10-35 cm) Ưu điểm: - trình phá hủy chất ô nhiễm thành dạng không độc sản phẩm cuối - Hệ thống che phủ ngủ yên qua đông thời gian hoạt động sinh học xảy chủ yếu - Cho phép điều chình di chuyển chất ô nhiễm - Giá thành pp thấp pp khác Nhược điểm: Cần có quản lý chuyên sâu _ Các điều kiện thời tiết ành hướng tới trình, độ sâu bị giới hạn độ sâu cày - phát tác chất bây bụi gây khó chịu hay đe dọa đến sức khỏe người., cần kho chứa chất thải, lựa chọn địa điểm , xin cấp phép tốn thời gian 2.2 composting biopile (đống ủ sinh học) Là kết hợp kỹ thuật phơi đất (Land farming) Ủ phân (composting) Kỹ thuật xây dựng đống ủ có ga sử dụng xử lý chất nhiễm bẩn bề mặt hydrocarbon vòng thơm.Biopiles cung cấp mơi trường thuận lợi cho hoạt động vi sinh vật hiếu khí kỵ khí địa Ưu diểm:- hệ thống đơn giản, thiết kế dễ dàng, ứng dụng không bị giới hạn hệ thống địa chất thủy văn - chất ô nhiễm phân hủy đến sane phẩm cuối không đọc C02 nước - Cho phép tiết kiệm khơng gian q trình sử lý - dinh dưỡng , nước vi sinh vật dẽ dàng thêm vào - Điều khiển đơn giản , thiết bị di trì, giá thành thấp Nhược điểm: - Cần không gian tập kết vật liệu - Q trình vận hành u cầu kiểm sốt chặt chẽ lượng khí thải - Chất nhiễm phải bị phá hủy dễ dang điều kiện yếm khí… 2.3 Kỹ thuật bùn nhão (bio - slurry): bio - slurry định nghĩa bể sử dụng để tạo ba pha (rắn, lỏng, khí), có khuấy trộn để tăng tốc độ xử lý sinh học chất gây ô nhiễm đất.Do việc tạo điều kiện tối ưu dành cho môi trường tỷ lệ khối lượng di chuyển cao bể, tốc độ xuống cấp chất gây ô nhiễm đáng kể điều kiện lò phản ứng (pH, mức Nito,khí ra, vv ) phải theo dõi chặt chẽ ... đất; - Sinh vật sống đất côn trùng, giun, nguyên sinh động vật, loài tảo vi sinh vật đất, thành phần quan trọng, đặc biệt vi sinh vật, hầu hết q trình biến hóa phức tạp xảy đất có tham gia vi sinh. .. cứng”, tính thống khí đi, vi sinh vật hóa chất hủy diệt vi sinh vật Bón phân hữu nhiều điều kiện yếm khí làm trình khử chiếm ưu thế; sản phẩm chứa nhiều acid hữu làm mơi trường sinh thái đất chua,... trường sinh thái đất mặt lý tính , đất nén chặt , độ trương co kém, không tơi xốp, tính thống khí kém, vi sinh vật hóa chất hủy diệt sinh vật đặc tính thuốc trừ sâu bệnh tính bền mơi trường sinh