Đất và công nghệ xử lý (suy thoái và phục hồi đất)

ĐẤT VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ(suy thoái và phục hồi đất) Nguyễn Kim Thanh 2010 Mục tiêu và nội dung …là một phần giải quyết các vấn đề môi trường Mục tiêu Nắm được cơ sở về cấu trúc lý, hóa, sinh học của đất; Các vấn đề suy thoái đất đang gặp phải hiện nay; Các phương pháp cơ bản trong xử lý/cải tạo đất ô nhiễm. Tại sao phải học về đất? Qui hoạch sử dụng đất (đô thị hóa, quản lý rừng, nông nghiệp) Các vấn đề thải bỏ chất thải Tai họa thiên nhiên: động đất, lụt lội, sạt lỡ Lịch sử khí hậu Chương trình (1) Warning: Yêu cầu học lại hóa môi trường! Chương trình (2) Warning: Yêu cầu dọc thêm thêm về các quá trình cơ sở: vận chuyển, lưu chất, phản ứng 1. Dinh dưỡng đất - Soil Fertility Khả năng của đất cung cấp dinh dưỡng cho sự phát triển của thực vật với các yếu tố thuận lợi khác Sự hình thành đất là một sự kiểm soát quan trọng trong quá trình tiến hoá trên khả năng sản xuất của 1 vùng Đất là một hệ thống sinh thái phức hợp (soil is a complex ecosystem) 2. Các đặc tính kỹ thuật của đất - Engineering Properties of Soils Sức bền (strength): khả năng kháng lại sự biến dạng bởi các lực cohesion and friction; Độ nén (compressibility) xu hướng giảm thể tích Độ xói mòn (erodibility): sự dễ dàng di chuyển của đất do các ngoại lực tác động như gió hoặc nước Độ dẫn thủy (hydraulic conductivity): khả năng di chuyển của nước trong đấtl Mức độ dễ đào (ease of excavation) Tiềm năng nén - Shrink-swell potential Rễ cây sẽ làm kết dính đất với nhau: tăng độ dính và giảm xói mòn Xói mòn đất - Soil Erosion Soil Erosion (2) Sự sói mòn đất phụ thuộc đặc tính của đất, sử dụng đất, địa mạo, và khí hậu Runoff Gully Formation Ví dụ về degradation Sự ô nhiễm do lắng đọng (Sediment Pollution) Sự lắng đọng là 1 trong những tác nhân lớn nhất của ô nhiễm đất: Thoái hoá đất nguồn Suy giảm chất lượng nước Rất khó để loại bỏ (difficult to remove) Nguồn: Agriculture, Overgrazing, Urban Construction, các vùng chảy tràn do cày xới và đốt, khai thác mỏ Kiểm soát (controls): Các thực tế tốt về phòng chống suy thoái, các bẩy lắng đọng Land Use Effects - US 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 Land Use Channel Condition Nông nghiệp và đất – ví dụ tại Mỹ ~1/3 topsoil in U.S. has been lost to erosion Các rãnh cày trong nông nghiệp là thủ phạm chính Protective measure to reduce erosion Canh tác theo đường đồng mức - Contour plowing Terracing – phân vùng nhỏ No-till: không cày Đa mùa (thay đổi cây trồng) Contour Plowing in Iowa Đô thị hoá & đất Gia tăng sự chảy tràn trên các vùng bê tông hóa Tăng sự chống thấm vùng trên = giảm xói mòn vùng nay = tăng sự xói mòn vùng dưới Đất có thể bị đào lên và mang đi nơí khác Đất “nhập khẩu” từ nơi khác có thể làm môi trường thay đổi. Sự rút nước gây nên sự khô hạn Rất dễ bị ô nhiễm Giao thông (nơi không lát nền)& đất Hậu quả: Sự xói mòn trực tiếp – tạo điều kiện cho nước và xói gia tăng xói mòn Thay đổi thủy lực – đất gần bề mặt bị nén chặt, gia tăng cách ly nước Thay đổi nhiệt trong phẩu diện đất temperature daily profile Làm hại cây trồng và động vật Những con đường mòn này trên sa mạc có thể đã có hàng trăm năm trước Đất ô nhiễm - Soil Pollution Đất có hạt sét có thể có sự hấp thu chọn lọc mạnh làm tích lũy hoặc liên kết với chất độc hại (postive and negative properties) Đất có chứa VSV có thể phân hủy chất ô nhiễm Soil can become polluted: Hóa chất hữu cơ (organic chemicals: hydrocarbons, pesticides) Kim loại nặng (heavy metals) Sự hình thành đất (Soil Development) Phong hóa làm gãy vỡ bề mặt đá bở quá trình cơ học hoặc hóa học Sự hình thành đất bởi 5 yếu tố: Climate Topography Parent material (rock from which the soil is formed) Time biological processes Sơ lược trái đất và đất R=6370km Plate Tectonic Theory Hình thành núi, e.g. dãy Alps, dãy Himalayas Continent-Continent Collision(va chạm lục địa) “200 triệu năm trước đây, trái đất là 1 khối…” theo Alfred Wegener, German meteorologist, 1912 Đến năm 1912, ý tưởng về sự dịch chuyển của các lục địa bắt đầu hình thành- được gọi là Continental Drift This theory was introduced in two articles published by a 32-year-old German meteorologist named Alfred Lothar Wegener. CONTINENTAL DRIFT THEORY 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 nhất của bên trong trái đất Vùng lớn nhất bên trong của trái đất: Iron, Mg, Oxygen, and Silicon Chủ yếu là đá Under rock, zone of melted rock - asthenosphere Crust-vỏ cứng Lớp mỏng nhất của vỏ trái đất Igneous (núi lửa), sedimentary (trầm tích), metamorphic (biến chất) Vỏ vùng biển (Oceanic Crust) Underlies ocean Che phủ- Cover’s 71% Vỏ vùng đất liền –(Continental Crust) Underlies continents Plate Tectonics-kiến tạo mảng Phần cứng của lớp mantle và lõi liên tục thay đổi (constantly changing) Hầu hết các hiện tượng tự nhiên xảy ra trên các mảng Dày 60 miles Di chuyển liên tục Cố định trên lithosphere Kết quả Tạo ra các vực, khe và núi dưới biển Giải thích sự tiến hoá sinh học Các nhà khoa học có thể dò tìm sự di cư và Pangea Khi các mảng dịch chuyển tách nhau,các loại vật trở nên địa phương hoá,và reproductively isolated Các kiểu biên giới của mảng- Types of Plate Boundaries Convergent-chồng lấn Divergent-tách Transform-dịch chuyển ngược nhau giữa 2 mảng Convergent – chồng lấn lithosphere của biển chuyển theo hướng xuống Thông thường tạo khe rãnh Tạo ra nhiều động đất Divergent - tách Plates move apart in different directions Causes mid ocean ridges and mountains Transform-dịch chuyển ngược nhau Các mảng dịch ngược chiều nhưng song song Xuất kiện dọc các đứt gãy Hầu hết xảy ra trong lòng đại dương 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 Profile đất O - Lớp mùn A - Thịt - sét B – phong hóa C – Đá gốc – phong hóa Quá trình thành tạo Đá biến chất Dòng Magma Định nghĩa “Vật liệu khóang rời trên bề mặt trái đất phục vụ như là môi trường sống của cây trồng”; 2. “Vật chất khóang trên bề mặt trái đất là chủ thể của sự sống và và các nhân tố môi trường: vật liệu gốc, khí hậu, sinh vật macro và micro, địa hình, tất cả các vấn đề này tác động qua thời gian và tạo ra ĐấT – mà nó khác với vật liệu ban đầu bởi các đặc tính lý, hóa, sinh học và hình thể”. (Glossary of soil science terms. Soil Science Society of America, 1979) Định nghĩa (tt) 3. Khoa học môi trường: “Là lớp bề mặt của trái đất bao gồm chất rắn, nước, khí. Đó là nơi cư trú của sinh vật (lớn và nhỏ) và là cái neo của rễ cây trồng”. 4. Người Hà Lan (Luật bảo vệ đất): “Đất là 1 phần rắn của trái đất cũng bao gồm các thành phần khác như dạng khí, lỏng và sinh vật” What is soil? (Tham khảo) Soil scientists’ definition: “solid earth material that has been altered by physical, chemical, and biological processes such that it can support rooted plant life.” Engineers’ definition: “solid earth material that can be removed without blasting.” Geologists use both definitions Chu kỳ đá Igneous rock: low and quick cooling Wearhering and sedimentation Metamorphic rock The rock cycle Soil Development Câu hỏi Định nghĩa đất Chu kỳ đá bao gồm mấy phần? Hãy mô tả Khóang nguyên sinh là gì? Các nhân tố tạo lập đất acknowledgement