Đất và công nghệ xử lý - Suy thoái và phục hồi đất

ĐẤT VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ (suy thoái và ph c h i đ t) ụ ồ ấ

Nguy n Kim Thanh

ễ

2010

M c tiêu và n i dung

ụ

ộ

i quy t các v n đ môi tr ng ả ầ ế ườ ấ ề

ơ ở ề ấ

ượ

…là m t ph n gi ụ

• Các v n đ suy thoái đ t đang g p ph i ả

ấ

ặ

ng pháp c b n trong x lý/c i ả

ơ ả

ử

ệ • Các ph ấ

hi n nay; ươ t o đ t ô nhi m. ạ

ễ

ộ M c tiêu • N m đ c c s v c u trúc lý, hóa, sinh ắ h c c a đ t; ấ ủ ọ ề ấ

T i sao ph i h c v đ t?

ả ọ ề ấ

ạ

• Qui ho ch s d ng đ t (đô th hóa, qu n lý r ng,

ử ụ

ừ

ấ

ả

ị

ạ nông nghi p)ệ

• Các v n đ th i b ch t th i ấ ề ả ỏ ấ ả

• Tai h a thiên nhiên: đ ng đ t, l

i, s t l

t l

ấ ụ ộ ạ ỡ

ộ

ọ

• L ch s khí h u ậ ử

ị

ươ

Ch N i dung

ộ

ng trình (1) Tu nầ

1. Đ t- chu kỳ c a đá 2 ủ ấ

3 2. S hình thành đ t ấ ự

4 3. Đ c tính Lý Hoá c a đ t ấ ủ ặ

5 ọ ủ

4. Sinh h c c a đ t ấ Các quá trình chuy n hóa ể

6 5. Keo và dung d ch đ t ấ ị

Warning: Yêu c u h c ọ ầ i hóa môi l ạ ng! tr ườ

7 7. C b n c h c đ t ấ ơ ọ ơ ả

Ch

ng trình (2)

ươ

ng - Xác Tu nầ 8 ấ

8. Các v n đ môi tr ườ ề đ nh n ng đ cho phép ộ ồ ị

9. Ph ng pháp x lý lý h c & BT 9 ươ ử ọ

10 10. X lý t ử ạ i ch & BT ỗ

ng pháp x lý sinh h c & 11 ươ ử ọ

11. Ph BT

Warning: Yêu c u d c ọ ầ thêm thêm v các quá ề trình c s : ơ ở v n chuy n, ể ậ l u ch t, ấ ư ph n ng ả ứ

12. Trích ly ng c dòng &BT 12 ượ

ng pháp khác 13-15 ươ

13 Các ph & bài t pậ

1. Dinh d

ng đ t - Soil Fertility

ưỡ

ấ

• Kh năng c a đ t cung c p dinh d

ủ ấ

ả

ể ủ

ấ ự ậ ớ

ng cho ưỡ ế ố

s phát tri n c a th c v t v i các y u t ự thu n l

i khác

ậ ợ

ấ

ả

• S hình thành đ t là m t s ki m soát quan ộ ự ể ự tr ng trong quá trình ti n hoá trên kh năng ế ọ s n xu t c a 1 vùng ấ ủ ả

• Đ t là m t h th ng sinh thái ph c h p (soil

ộ ệ ố

ứ ợ

ấ

is a complex ecosystem)

2. Các đặc tính kỹ thuật của đất ­  Engineering Properties of Soils

• S c b n (strength): i s bi n ả ạ ự ế

kh năng kháng l d ng b i các l c cohesion and friction; ứ ề ở ạ ự

• Đ nén (compressibility) xu h ướ ng gi m th ể ả

ộ tích

• Đ xói mòn (erodibility):

ự ễ ộ ạ ự ể ặ ấ

s d dàng di chuy n ộ c a đ t do các ngo i l c tác đ ng nh gió ho c ư ủ cướ n

• Đ d n th y (hydraulic conductivity): kh ả ộ ẫ

ủ năng di chuy n c a n ủ ể ướ c trong đ tl ấ

(ease of excavation) ứ ộ ễ

• M c đ d đào • Ti m năng nén - Shrink-swell potential ề

Xói mòn đ t - Soil Erosion

ấ

Rễ cây sẽ làm kết dính đất với nhau: tăng độ dính và giảm xói mòn

Soil Erosion (2)

• S sói mòn đ t ph thu c đ c tính c a đ t, s ử ủ ụ ấ ấ ộ

Runoff

Gully Formation

ặ d ng đ t, đ a m o, và khí h u ậ ự ụ ạ ấ ị

Ví d v degradation ụ ề

ễ

ự

ắ

S ô nhi m do l ng đ ng (Sediment ọ Pollution) • S l ng đ ng là 1 trong nh ng tác nhân l n nh t ữ

ấ ớ

ồ ng n

c ướ

ấ ấ ượ ể ạ ỏ

ấ

– Agriculture, Overgrazing, Urban Construction, các ớ

ố

ỏ

ả • Ki m soát (controls):

vùng ch y tràn do cày x i và đ t, khai thác m ể

t v phòng ch ng suy thoái, các b y

ẩ

ố

– Các th c t l ng đ ng ắ

t ự ế ố ề ọ

ọ ự ắ c a ô nhi m đ t: ễ ủ – Thoái hoá đ t ngu n – Suy gi m ch t l ả • R t khó đ lo i b (difficult to remove) ấ • Ngu n:ồ

Land Use Effects - US

Channel  Condition

Land  Use

• Agriculture • Urbanization • Off road vehicles • Soil pollution

Sediment yield = lượng lắng  đọng được tạo ra trên 1 đơn vị  thời gian trên 1 diện tích

Nông nghi p và đ t – ví d t

i M

ụ ạ

ệ

ấ

ỹ

– Các rãnh cày trong nông nghi p là th ph m chính

ệ

ạ

ng đ ng m c - Contour plowing

ủ • Protective measure to reduce erosion ườ

ứ

ồ

Image: National Resources Conservation Service, U.S. Dept. of Agriculture

– Canh tác theo đ – Terracing – phân vùng nhỏ – No-till: không cày – Đa mùa (thay đ i cây tr ng) ổ

ồ

Contour  Plowing in  Iowa

• ~1/3 topsoil in U.S. has been lost to erosion

ị

ả

Đô th hoá & đ t ấ • Gia tăng s ch y tràn trên các vùng bê tông hóa • Tăng s ch ng th m vùng trên = gi m xói mòn

ự ố ự

• Đ t có th b đào lên và mang đi n í khác ấ ả vùng nay = tăng s xói mòn vùng d i ướ ự ơ ể ị ấ

ẩ

ng

ướ

c gây ạ

• Đ t “nh p kh u” ấ ậ n i khác có th t ể ừ ơ làm môi tr ườ thay đ i.ổ • S rút n ự ự ấ ễ ị nên s khô h n • R t d b ô nhi m ễ

Giao thông (n i không lát n n)& đ t ấ

ơ

ề

c và xói

ự

ế

ệ

ề

ạ

ướ

– Thay đ i th y l c – đ t g n b m t b nén ch t, gia

ề ặ ị

ấ ầ

ặ

gia tăng xói mòn ủ ự ổ tăng cách ly n

c ướ

t trong

ẩ

– Thay đ i nhi ổ ệ ph u di n đ t ấ ệ temperature daily profile

– Làm h i cây tr ng và

ồ

ng mòn này

ạ đ ng v t ậ ộ • Nh ng con đ ữ

ườ

ể

trên sa m c có th đã có hàng ạ trăm năm tr

cướ

ậ – S xói mòn tr c ti p – t o đi u ki n cho n • H u qu : ả ự

Đ t ô nhi m - Soil Pollution

ễ

ấ

ạ

ự ấ ặ

ạ

• Đ t có ch a VSV có th phân h y ch t ô

• Đ t có h t sét có th có s h p thu ch n ọ ể ấ l c m nh làm tích lũy ho c liên k t v i ạ ế ớ ọ ch t đ c h i (postive and negative ấ ộ properties) ứ

ủ

ể

ấ

ấ nhi mễ

• Soil can become polluted:

– Hóa ch t h u c (organic chemicals: ấ ữ ơ

hydrocarbons, pesticides) – Kim lo i n ng (heavy metals) ạ ặ

S hình thành đ t (Soil Development)

ự

ấ

• Phong hóa làm gãy v b m t đá b quá

ở

ỡ ề ặ trình c h c ho c hóa h c ọ

ơ ọ

ặ

• S hình thành đ t b i 5 y u t

ấ ở

: ế ố

ự – Climate – Topography – Parent material (rock from which the soil is

formed)

– Time – biological processes

S l

ơ ượ

c trái đ t và đ t ấ ấ

R=6370km

Plate Tectonic Theory

Continent-Continent Collision (va ch m l c đ a) ạ

ụ

ị

Hình thành núi, e.g. dãy Alps, dãy Himalayas

“200 tri u năm tr ệ

ướ

c đây, trái đ t là 1 kh i…” ấ

ố

theo Alfred Wegener, German meteorologist, 1912

CONTINENTAL DRIFT THEORY

Đ n năm 1912, ý t

ưở

ể ủ

ng v s ề ự ế d ch chuy n c a các l c đ a ụ ị ị c g i b t đ u hình thành- đ ượ ọ ắ ầ

là Continental Drift This theory was introduced in two articles published by a 32- year-old German meteorologist named Alfred Lothar Wegener.

According to the continental drift theory, the super continent Pangaea began to break up about 225-200 million years ago, eventually fragmenting into the continents as we know them today.

Mantle

• Vùng dày nh t c a bên ấ ủ

trong trái đ tấ ấ ớ

• Vùng l n nh t bên trong c a trái đ t: Iron, Mg, ấ ủ Oxygen, and Silicon

• Ch y u là đá ủ ế • Under rock, zone of

melted rock - asthenosphere

Crust-v c ng

ỏ ứ

ớ

ấ ủ

• L p m ng nh t c a v ỏ

•

ầ ế

ấ

ỏ

ỏ trái đ tấ Igneous (núi l a), ử sedimentary (tr m tích), metamorphic (bi n ch t) • V vùng bi n ể (Oceanic Crust) – Underlies ocean – Che ph - Cover’s 71% ủ • V vùng đ t li n – ấ ề ỏ (Continental Crust) – Underlies continents

Plate Tectonics-ki n t o m ng

ế ạ

ả

• Ph n c ng c a l p mantle và lõi liên t c

ụ

ầ

ủ ớ thay đ i (constantly changing)

ng t

nhiên x y ra

ầ

ệ ượ

ự

ả

ứ ổ • H u h t các hi n t ế trên các m ngả

• Dày 60 miles • Di chuy n liên t c ụ ể • C đ nh trên lithosphere

ố ị

K t quế

ả

i bi n ể

• T o ra các v c, khe và núi d ự ạ • Gi ự ế ả • Các nhà khoa h c có th dò tìm s di c ư

ướ i thích s ti n hoá sinh h c ọ ọ

ự

ể

• Khi các m ng d ch chuy n tách nhau,các

ị

ể ng hoá,và ươ

ị

và Pangea ả lo i v t tr nên đ a ph ạ ậ ở reproductively isolated

i c a m ng-

Các ki u biên gi ể

ớ ủ

ả

Types of Plate Boundaries

ồ

ấ

c

• Convergent-ch ng l n • Divergent-tách • Transform-d ch chuy n ng ị

ể

ượ

nhau gi a 2 m ng ữ

ả

Convergent – ch ng l n

ấ

ồ

• lithosphere c a bi n ể ng ướ

ng t o khe ườ ạ

ủ chuy n theo h ể xu ngố • Thông th rãnh ạ • T o ra nhi u đ ng đ t ấ ề ộ

Divergent - tách

• Plates move apart in different directions • Causes mid ocean

ridges and mountains

Transform-d ch chuy n ị

ể

c nhau ượ c ượ

ị

ng • Các m ng d ch ng ả chi u nh ng song ư ề song ấ gãy ầ

• Xu t ki n d c các đ t ệ ọ ứ

lòng đ i d ng • H u h t x y ra trong ế ả ạ ươ

Erosion

• An external process • Process in which loosened material is

dissolved or worn away • Produced by weathering • Streams are most responsible • Wind can blow material from one area to

another

http://www.mapsofworld.com/world-continent-map.htm

ố

Profile đ tấ O - L p mùn ớ A - Th t - sét ị B – phong hóa C – Đá g c – phong hóa

Quá trình thành t oạ

Nước và năng  lượng gió

AS  mặt  trời

Quá trình phân rã  vật lý và hóa học

Đá núi lửa trên  bề mặt

Phơi và bào  mòn

Vận chuyển và  lắng

Dòng  Magma

Đá biến chất

Chôn vùi và lithid hóa

Magma

Đá trầm tích

Quá trình biến chất

Đá núi lửa chôn vùi

Nhiệt bức  xạ

Đ nh nghĩa

ị

1. ờ

“V t li u khóang r i trên b m t trái đ t ph c v ụ ụ nh là môi tr ấ ng s ng c a cây tr ng”; ề ặ ủ ậ ệ ư ườ ố ồ

ấ môi tr ng: ố ườ

ấ ộ

ấ

ớ ậ ệ ọ ặ ở

(Glossary of soil science terms. Soil Science Society of America, 1979)

2. “V t ch t khóang trên b m t trái đ t là ch th ấ ề ặ ậ ủ ể v t ậ c a s s ng và và các nhân t ự ố ủ li u g c, khí h u, sinh v t macro và micro, đ a ậ ị ậ ố ệ th i ờ t c các v n đ này tác đ ng qua hình, t ề ấ ả gian và t o ra Đ T – mà nó khác v i v t li u ban ạ đ u b i các đ c tính lý, hóa, sinh h c và hình ầ th ”.ể

Đ nh nghĩa (tt)

ị

ng: “Là l p b m t c a trái đ t ấ ớ

3. Khoa h c môi tr ọ ồ ơ ư

ườ ấ ắ ậ ớ

ề ặ ủ c, khí. Đó là n i c trú bao g m ch t r n, n ướ c a sinh v t (l n và nh ) và là cái neo c a r ủ ễ ỏ ủ cây tr ng”. ồ

4. Ng i Hà Lan (Lu t b o v đ t):

ậ ả ủ ệ ấ ấ ườ ấ ồ

ầ ắ ầ ư ạ ỏ

“Đ t là 1 ph n r n c a trái đ t cũng bao g m các thành ph n khác nh d ng khí, l ng và sinh v t”ậ

What is soil? (Tham kh o)ả

• Soil scientists’ definition: – “solid earth material that

• Engineers’ definition:

has been altered by physical, chemical, and biological processes such that it can support rooted plant life.”

• Geologists use both

definitions

– “solid earth material that can be removed without blasting.”

Chu kỳ đá

• Igneous rock: low and quick cooling

• Wearhering and sedimentation

• Metamorphic rock

The rock cycle

http://www.cet.edu/ete/modules/msese/earthsysflr/rock.html

Soil Development

http://soils.usda.gov/education/resources/surdown.pdf

Câu h iỏ

ị

ấ

ầ

ồ

ả

• Đ nh nghĩa đ t ấ • Chu kỳ đá bao g m m y ph n? Hãy mô t • Khóang nguyên sinh là gì? • Các nhân t

t o l p đ t ố ạ ậ ấ

acknowledgement

• http://www.earthscienceworld.org/ • http://volcano.und.edu/vwdocs/vwlessons/plate_tectonics/part1.htm • http://earthsci.org/processes/pro.html#geological_processes • http://www.seismo.unr.edu/ftp/pub/louie/class/100/interior.html