TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG * * * BÁO CÁO Chuyên đề:”Hàm lượng Fe, Al trong đất và mối liên hệ với tính chất đất Việt Nam” Học Phần: Thổ Nhưỡng 2 GV hướng dẫn: TS. Phan Quốc Hưng PHẦN A: MỞ ĐẦU  1. Đặt vấn đề Sắt là một trong những nguyên tố phổ biến nhất trên Trái Đất, chiếm khoảng 5% khối lượng vỏ Trái Đất. Phần lớn sắt được tìm thấy trong các dạng ôxít sắt khác nhau, chẳng hạn như khoáng chất hematit, magnetit , taconit Tương tự đối với Nhôm , Nhôm là một nguyên tố thuộc nhóm III , nếu xét về số lượng trong đất thì chỉ có nhôm là chứa trong đất với một lượng lớn ( Nhóm đa lượng ) và đóng một vai trò quan trọng. Là 2 nguyên tố chính gây nên độ chua của đất , vậy nên việc làm sáng tỏ vấn đề về bản chất và vai trò của Al và Fe trong đất vẫn còn gây ra những tranh luận lâu dài và quyết liệt về hóa học trong đất.  2. Mục đích nghiên cứu - Tìm hiểu về hàm lượng sắt nhôm trong đất cũng như thành phần hóa học trong đất - Biết được hàm lượng nhôm sắt trong đất Việt Nam và qua đó tìm ra mối liện hệ với tính chất đất Việt Nam  3. Phương pháp nghiên cứu -Phương pháp sưu tầm và tổng hợp tài liệu PHẦN B: NỘI DUNG 1. ĐẤT VIỆT NAM 1.1. Khái niệm đất • Đất hay thổ nhưỡng là lớp ngoài cùng của thạch quyển bị biến đổi tự nhiên dưới tác động tổng hợp của nhiều yếu tố. • Các yếu tố hình thành đất: +Đá mẹ và mẫu chất +Sinh vật +Khí hậu, địa hình +Thời gian +Con người 1.2. Tính chất hóa học và một số thành phần hóa học trong đất Việt Nam - Hàm lượng tương đối của các nguyên tố hóa học đất và trong vỏ trái đất khá khác nhau và dao động trong một khoảng khá rộng Bảng 1. Hàm lượng trung bình của các nguyên tố hóa học trong đá và trong đất (Vinogradov, 1949 ) Nguyên Tố Trong đá ( % ) Trong đất ( % ) O 47,20 49.00 Si 27,60 33.00 Al 8.80 7.13 Fe 5.10 3.80 Ca 3.60 1.37 Na 2.64 0.63 K 2.60 1.36 Mg 2.10 0.60 Ti 0.60 0.46 H 0.15 0.38 C 0.10 2.00 S 0.09 0.08 P 0.08 0.09 N 0.01 0.10 2. HÀM LƯỢNG FE TRONG ĐẤT VÀ MỐI LIÊN HỆ VỚI TÍNH CHẤT ĐẤT VIỆT NAM 2.1. Hàm lượng Fe trong đất Trong đất sắt thường gặp trong thành phần của nhóm Ferosilicat, dưới dạng oxit, hydroxit, các muối đơn giản và các phức chất hữu cơ chứa sắt Sắt trong đất có thể có hóa trị 2 hoặc 3. Các muối sắt hóa trị 2 dễ tan, một phần nhờ bị thủy phân làm cho đất chua. Hàm lượng sắt trong đất khoảng từ 2-10% phụ thuộc vào thành phần đá mẹ, khí hậu. Thực tế ở vùng nhiệt đới nóng ẩm đát thường chứa nhiều sắt, thí dụ đất nâu đỏ tren vùng badan vùng Phủ Quỳ, Nghệ An chứa tới 20-22% Fe2O3 Hàm lượng sắt trong một số loại đất như sau: Đất nâu đỏ trên đá macma bazơ và trung tính (Fk):Hàm lượng Fe3+ dao động trong khoảng từ 45 – 93 mg/100g đất ở các tầng đất, Al3+ dao động từ 0,44 – 0,72 lđl/100g đất Đất đỏ nâu trên đá vôi (Fv) Hàm lượng Fe3+ đạt 37,54 mg/100g đất ở tầng mặt 2.2. Những yếu tố ảnh hưởng tới hàm lượng Fe trong đất Hàm lượng sắt trong đất còn phụ thuộc vào một số điều kiện như: ở điều kiện khử, Fe3+ chuyển thành Fe2+hòa tan và bị rửa trôi làm cho hàm lượng sắt tầng mặt giảm xuống. Môi trường yếm khí: Sự khử sunfat xảy ra chỉ dưới những điều kiện khử mãnh liệt mà nó chỉ được cung cấp bởi trầm tích trầm thủy giàu chất hữu cơ. Sự phân hủy các chất hữu cơ bởi những vi sinh vật kỵ yếm khí sinh ra một môi trường khử. Nguồn chất sắt: Hầu hết đất và các trầm tích đều có chứa rất nhiều các ôxít và hydroxit sắt. Thời gian: Phản ứng chất rắn – chất rắn giữa FeS và S xảy ra rất chậm, có thể kéo dài từ hàng tháng đến hàng năm để có thể sản sinh ra pyrit với một lượng có thể đo được, ngược lại, dưới điều kiện thích hợp, sự kết tủa trực tiếp từ những Fe 2+ hòa tan và polysulfua có thể sản sinh ra pyrit trong vài ngày. Tiến trình ôxi hóa: +Sự ôxi hóa pyrit: Khoáng pyrit chỉ ổn định dưới những điều kiện khử. Sự thoát thủy dẫn đến những điều kiện ôxi hóa, khởi đầu sự ôxi hóa của pyrit và sự sản sinh của độ axít. Sự ôxi hóa của pyrit trong đất phèn xảy ra ở vài giai đoạn, bao gồm cả hai tiến trình hóa học và sinh học. +Các ôxít sắt: Khi pH của đất vẫn còn duy trì trên 4, các ôxít và hydroxit Fe (III) kết tủa trực tiếp bởi sự ôxi hóa của Fe (II) hòa tan. Tại đây, sự ôxi hóa của pyrit được xảy ra, các ôxít Fe (II) dạng keo thông thường xuất hiện trong nước ở kênh mương. 2.3. Mối liên hệ với thành phần trong đất Việt Nam • Thành phần của sắt trong đất cũng chi phối không nhỏ tới tính chất Việt Nam. Hàm lượng của nó trong đất quyết định kết cấu đất và màu sắc đất. Đối với đất vùng đồi núi có chứa nhiều sắt nên có kết cấu tốt, đất tơi xốp có màu nâu đỏ hoặc vàng đỏ. • Đất phèn tiềm tàng (theo phân loại FAO: Proto-Thionic Fluvisols) là đơn vị đất thuộc nhóm đất phù sa phèn. Đất phèn tiềm tàng được hình thành trong vùng chịu ảnh hưởng của nước có chứa nhiều sulfat. Trong điều kiệm yếm khí cùng với hoạt động của vi sinh vật, sulfat bị khử để tạo thành lưu huỳnh và chất này sẽ kết hợp với sắt có trong trầm tích để tạo thành FeS 2 . • Quá trình tích lũy tương đối hàm lượng Fe trong đất cũng hình thành nên loại đất phổ biến ở Việt Nam: đất đỏ vàng và đất nâu đỏ. Bao gồm nhiều loại phong phú đa dạng phụ thuộc vào thành phần đá mẹ. 3. HÀM LƯỢNG AL TRONG ĐẤT VÀ MỐI LIÊN HỆ VỚI TÍNH CHẤT ĐẤT VIỆT NAM 3.1. Hàm lượng Al trong đất Hàm lượng nhôm trung bình ở vỏ trái đất chiếm khoảng 8% khối lượng. Hàm lượng nhôm trong đất phụ thuộc rất lớn vào đá mẹ. Có những loại đá mẹ rất nghèo Al ví dụ như đá mác ma siêu bazơ (0,45%), trong khi đó các đá khác như đá trầm tích, đá sét, và đá phiến hàm lượng nhôm trong đá có thể lên đến 10-11%. + Đối với các vùng khí hậu ẩm: đặc trưng bởi sự tồn tại của Al hoà tan và trao đổi. Nồng độ của Al trao đổi trong đất có thể từ 0,1-10 mđ/100g đất. + Trong đất nhôm còn có thể tồn tại ở dạng oxit và hydroxit. +Ngoài các oxít và hydroxit nhôm tự do, có thể gặp các dạng nhôm vô định. Các alophan có công thức chung là [nSiO2.mAl2O3].H2O. Trong thành phần cùa alophan hàm lượng Al2O3 dao động từ 24->40%. + Trong điều kiện tự nhiên cũng có thể hình thành và tích luỹ các khoáng vật - các muối chứa Al. Trong đất các hợp chất nhôm này không bền. + Phần lớn Al trong các loại đất ở dạng các silicat, đây cũng chính là các hợp chất bền vững nhất của nhôm. 3.2. Những yếu tố ảnh hưởng tới hàm lượng Al trong đất • Các hợp chất Al tồn tại trong đất đóng vai trò quan trọng trong các quá trình hoá học và độ phì nhiêu của đất. • Nồng độ và dạng hợp chất phụ thuộc rất lớn vào pH của dung dịch đất. • Hyđroxit nhôm có tính chất lưỡng tính. Trong môi trường chua nó bị hoà tan tạo thành muối chứa Al. Al(OH)3 + HCl = Al3+ + 3Cl- + 3H2O • Trong môi trường kiềm hình thành các aluminat. Khi phản ứng của hydroxit nhôm với kiềm dư sẽ hình thành các hydroxoaluminat: Al(OH)3 + NaOH = Na Al(OH)4 • Hàm lượng của các dạng ion này phụ thuộc vào giá trị pH của đất. Khi pH = 5,0 nồng độ của các ion Al3+ khoảng 0,14 mg/l, còn khi pH = 6,0 nồng độ Al3+ chỉ bằng 1,4 x 10^-4 mg/l. Sự thay đổi pH 1 đơn vị dẫn đến sự thay đổi nồng độ của Al3+ khoảng 1000 lần. • Hàm lượng Al di động trong đất Việt Nam cũng biến đổi tuỳ theo loại đất • Ở các đất trồng lúa, lượng Al di động trong đất thay đổi rất lớn theo thời gian ngập nước • Đối với đất vùng đồi núi hàm lượng Al3+ di động phụ thuộc rất lớn vào đá mẹ và quá trình hình thành đất 3.3. Mối liên hệ với tính chất đất Việt Nam Hàm lượng Al trong một số loại đất tại Việt Nam • f Loại đất Al2O3 % Al3+ (mg/100gđ) Đất Feralit phát triển trên đá bazan 22,42 0,42 Đất Feralit phát triển trên đá granit 16,81 1,30 Đất Feralit phát triển trên đá phiến thạch anh 14,39 0,60 Đất Feralit phát triển trên phù sa cổ 16,28 0,27 Đất Feralit mùn trên núi 20,10 _ Đất macgalit 17,42 0,00 Đất bạc màu 1,52 0,22 Đất phù xa Sông Hồng 7,17 0,00 Đất phù xa sông Thái Bình 6,03 1,64 Đất chua mặn 7,71 0,74 Đất trung tính 5,12 0,00 [...]... HƯỞNG CỦA FE VÀ AL TỚI TÍNH CHẤT ĐẤT TẠI VIỆT NAM VÀ MỘT SỐ BIỆN PHÁP XỬ LÝ 4.1 Ảnh hưởng của Fe và Al Ảnh hưởng lớn nhất của 2 nguyên tố này tới tính chất đất Việt Nam đó là quá trình phèn hóa làm chua đất Đất phèn, đất chua phèn hay đất chua là để chỉ loại đất có độ pH thấp, thường là từ 5,5 trở xuống Có khi pH chỉ còn 3 hoặc 2 Thủ phạm chủ yếu trong đất phèn là nhôm (Al) và Sắt (Fe) Trong điều kiện... nhau trong đất Dựa vào sự phân bố của các hợp chất nhôm và sự phân bố của nhôm theo các tầng phát sinh để chuẩn đoán đất và các quá trình xảy ra trong đất Ngoài ra, Fe và Al cũng là 2 nguyên tố chính quyết định đến tính phèn chua của đất Các độc chất trong đất phèn hoạt động chủ yếu là hợp chất chứa sắt (Fe), nhôm (Al) và sulfat (SO42-) Vì vậy cần xác định rõ hàm lượng sắt, nhôm có trong mỗi loại đất và. .. tại trong đất dưới các dạng hợp chất khác nhau, chúng có ý nghĩa quan trọng trong quá trình hình thành loại đất và đối với dinh dưỡng của cây trồng + Hàm lượng sắt trong đất quyết định kết cấu đất và màu sắc đất Đối với đất vùng đồi núi có chứa nhiều sắt nên có kết cấu tốt, đất tơi xốp có màu nâu đỏ hoặc vàng đỏ + Nhôm có khả năng tham gia phản ứng khá cao, di chuyển mạnh và hình thành nên những hợp chất. .. cùng với hàm lượng sắt trong đất tạo nên quá trình hình thành đất phèn Quá trình hình thành đất phèn là do các chất hữu cơ bị tích tụ phân huỷ trong điều kiện yếm khí có các tập đoàn vi khuẩn khử sunfua, chúng chuyển hoá các hợp chất lưu huỳnh (trong thực vật, trong đất, trong nước biển) thành dạng khí sunfua hydro (H2S), khí này thâm nhập vào nước ngầm và kết hợp với sắt (II) tạo thành sắt sunfua và. .. tăng độ chua trong đất Axit sunfuric hình thành có khả năng hoà tan các kim loại như sắt, nhôm, kẽm, mangan, đồng từ đất Vì vậy nước có pH thấp thường chứa các kim loại độc hại Các độc chất trong đất phèn hoạt động chủ yếu là hợp chất chứa sắt (Fe), nhôm (Al) và sulfat (SO42-) Tuy nhiên, không phải bất cứ lúc nào tất cả các hợp chất nầy đều gây độc cho thực vật và thủy sinh vật trên vùng đất phèn mà... tùy thuộc vào môi trường đất vốn thay đổi theo mùa hoặc do bởi những yếu tố tác động kháchường chứa các kim loại độc hại 4.2 Biện pháp cải tạo đất phèn - Xây dựng hệ thống thủy nông nội đồng - Biện pháp xạ ngầm - Dùng nước lũ rửa phèn - Kỹ thuật liên tiếp rửa phèn - Bón phân để cải tạo đất phèn PHẦN C: KẾT LUẬN • • Thành phần của sắt, nhôm trong đất chi phối không nhỏ tới tính chất Việt Nam Hai nguyên... (pyrit, FeS2) dạng tinh thể với phản ứng sau: 2CH2O (hữu cơ) + SO4 2- → H2S + 2HCO3Fe(OH)2 +H2S → FeS + H2O FeS + S → FeS2 (pyrit) Việc rút nước quá cạn hay vào mùa khô hạn sẽ làm cho đất nứt nẻ, không khí theo các đường nứt này di chuyển xuống dưới tầng đất có chứa phèn tiềm tàng, do trong không khí có ôxy nên khi được tiếp xúc với không khí sẽ xảy ra quá trình oxy hoá pyrit và sinh ra axit sunfuaric:... sulfat (SO42-) Vì vậy cần xác định rõ hàm lượng sắt, nhôm có trong mỗi loại đất và có những biện pháp kĩ thuật nhất định điều chỉnh hàm lượng đó cho phù hợp với mục đích sử dụng đất để có được chất lượng đất tốt nhất cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng Cám ơn thầy giáo và các bạn đã lắng nghe bài thuyết trình của nhóm 4 !!!! . và đất nâu đỏ. Bao gồm nhiều loại phong phú đa dạng phụ thuộc vào thành phần đá mẹ. 3. HÀM LƯỢNG AL TRONG ĐẤT VÀ MỐI LIÊN HỆ VỚI TÍNH CHẤT ĐẤT VIỆT NAM 3.1. Hàm lượng Al trong đất Hàm lượng. 3.3. Mối liên hệ với tính chất đất Việt Nam Hàm lượng Al trong một số loại đất tại Việt Nam • f Loại đất Al2 O3 % Al3 + (mg/100gđ) Đất Feralit phát triển trên đá bazan 22,42 0,42 Đất . 2.3. Mối liên hệ với thành phần trong đất Việt Nam • Thành phần của sắt trong đất cũng chi phối không nhỏ tới tính chất Việt Nam. Hàm lượng của nó trong đất quyết định kết cấu đất và màu sắc đất.