I. QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG
I.2. CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TỚI QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG ĐẤT
Đất là môi trường hỗ trợ cho sự sinh trưởng và phát triển của thực vật và hệ sinh thái.
Với mục đích như vậy, tính bền vững của đất chủ yếu phụ thuộc vào không gian đối với sự phát triển của bộ rễ thực vật và khả năng trao đổi của nó với nước, không khí, nhiệt độ và các chất dinh dưỡng. Những yếu tố này thể hiện độ phì nhiêu của đất.
Không gian phát triển của rễ thường được xác định bằng sự vươn sâu (solum) của rễ.
Tuy nhiên, đối với các loại đất, đá có tính xốp và liên kết không chặt sẽ thúc đẩy khả năng đâm sâu của rễ. Mật độ rễ phụ thuộc lớn với một số tính chất đất như sự thay đổi về dung trọng, thành phần rỗng, mực nước ngầm và sự phân bố của các thành phần như muối, pH, thế khử.
Độ bền của rễ đối với khả năng đâm xuyên được xác định như sau:
Độ sâu Sự đâm xuyên của rễ
Ít hơn 10 cm rất hẹp
10-25 cm hẹp
25-50 cm Trung bình
50-100 cm Sâu
Lớn hơn 100 cm Rất sâu
Các nghiên cứu về đất có thể theo một số hướng sau:
• Xác định khả năng trao đổi dinh dưỡng
• Xác định các vật chất có khả năng gây ảnh hưởng nguy hại tới nước ngầm
• Xác định các tính chất ăn mòn đối với đường ống
• Xác định sự mặn hoá
• Kiểm tra hiệu quả lọc
• Xác định chất lượng đất
• Xác định mức độ nhiễm bẩn môi trường đất
Hàm lượng các chất dinh dưỡng có thể trao đổi từ đất là yếu tố quan trọng quyết định khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng và do vậy việc xác định chúng phải sử dụng phương pháp thống nhất. Từ đó có thể tính toán nhu cầu cung cấp thêm chất dinh dưỡng cho cây (bón phân).
Khả năng trao đổi các chất đinh dưỡng được tổng kết trong bảng 8.
Bảng 8. Dạng chất dinh dưỡng liên kết trong đất Dạng liên kết Khả năng trao đổi Xác định bằng Bị hoà tan nhưng không
liên kết trong đất
Rất dễ Các chất dinh dưỡng hoà
tan trong nước Một phần liên kết với các
chất trao đổi
Dễ dàng Các chất dinh dưỡng trao đổi (bao gồm phần hoà tan trong nước)
Không linh động, dễ bị linh động
Khó Các chất dinh dưỡng trao
đổi (bao gồm phần hoà tan trong nước)
Không linh động, khó bị linh động
Rất khó Phần bị dữ lại của các chất dinh dưỡng
Tuy nhiên, tỉ lệ trao đổi của các chất dinh dưỡng cơ bản phụ thuộc vào thành phần sét, hữu cơ, độ ẩm đất, pH, và thế khử. Hàm lượng các chất bị linh động trong môi trường thực chất phụ thuộc vào các điều kiện khí hậu và tầng đất.
Đánh giá sự nhiễm bẩn các chất vô cơ (kim loại nặng) trong đất là rất khó khăn do nồng độ vốn có của kim loại nặng có thể phụ thuộc rất lớn vào trạng thái khoáng vật học
(thành phần đá mẹ). Sử dụng các chất dinh dưỡng (bón phân) cũng là nguyên nhân dẫn đến nhiễm bẩn đất. Đánh giá sự nhiễm bẩn có thể được xem xét từ quan điểm về lợi nhuận hoặc hiệu quả của đất khi xem nó như là một lớp lọc nước tự nhiên. Đối với vấn đề này cần quan tâm ở các điểm sau:
- Vai trò quan trọng của đất như là vật mang đối với cây trồng - Khả năng lọc của đất đối với việc bảo vệ nước ngầm.
Việc chọn lựa các thí nghiệm đối với việc nghiên cứu khả năng linh động của kim loại nặng đang tồn tại một số vấn đề. Để giải quyết vấn đề này, các kết quả đo đạc tính dễ tan của kim loại nặng đối với thực vật bằng phương pháp chiết cho phép sử dụng để so sánh với lượng kim loại nặng được hút bởi rễ thực vật. Sử dụng axít mạnh hoặc các chất tạo phức mạnh để chiết kim loại nặng trong đất không cho kết quả ổn định. Sử dụng NH4OH cho kết quả tương đối ổn định đối với việc xác định các dạng linh động của các nguyên tố vết. Ngày này, có rất nhiều phương pháp chiết được sử dụng trong các nghiên cứu liên quan đến kim loại nặng đã được công bố bởi nhiều tác giả. Phương pháp chiết thông dụng nhất thường được thực hiện theo quy trình chiết liên tục đã được công bố bởi Tissier 1979). Khả năng chiết hầu hết các kim loại nặng từ đất lớn hơn hầu hết các nguyên tố thông thường (photpho: 1%, Al: 2% đến 3%, Na: 0,1 đến 0,5%). Tuy nhiên, kim loại nặng cũng được biết đến liên kết mạnh với các vật chất humus hơn các nguyên tố đã được đề cập ở trên.
Giới hạn chống chịu của kim loại nặng trong đất là rất quan trọng. Bảng 9 cung cấp ngưỡng độc tương ứng với nồng độ của chúng trong cây trồng. Giới hạn này thay đổi tuỳ thuộc vào loài thực vật.
Bảng 9. Khoảng gây độc của một số kim loại nặng trong đất Nguyên tố Ngưỡng
(mg/kg)
Cu 200-400 Zn 500-5000 Cd 10-175 Ni 200-2000 Pb 500-1500 Cr 500-1500 Hg 10-1000
Hình 7. Ví dụ minh hoạ vòng tuần hoàn thuỷ ngân vàcác dạng tồn tại của nó trong môi trường
Nhiễm bẩn đất do các chất hữu cơ như hoá chất bảo vệ thực vật cũng phải được xem xét đến. Trong quá trình sử dụng hoá chất bảo vệ thực vật, một phần được đưa vào hoặc dơi xuống trực tiếp xuống đất. Lượng hấp phụ vào đất thay đổi theo tuyến và có mối quan hệ không lớn. Sự tồn tại của HCBVTV trong đất được mô phỏng trong hình 8.
Hình 8. Số phận của HCBVTV trong đất
Khi đi vào đất, các vật chất này thay đổi đặc tính sinh học lệ thuộc vào một số tính chất đất, chúng bị chuyển hoá thậm trí bị khoáng hoá hoàn toàn. Các lớp đất bề mặt có chứa các chất hữu cơ sẽ hấp phụ HCBVTV. Sự thấm sâu của chúng phụ thuộc vào thành phần khoáng sét, thành phần Nitơ, oxít Fe, Al và các lỗ hổng trong đất.
Nghiên cứu về các tính chất ăn mòn của đất cũng như việc xác định sự mặn hoá đặc biệt quan trong tại các khu vực khô hạn.
Bảng 10. Các chỉ tiêu cần quan trắc đối với các nghiên cứu cụ thể
Thành phần
dinh dưỡng
Đánh giá các vật chất gây độc
Đánh giá tính chất ăn mòn đường ống
Sự mặn hoá
Thành phần cấp hạt X X
Thành phần nước X X X
pH X X X X
Thế khử X X
Độ dẫn điện X X X
Tính chua/ kiềm X X X
Hữu cơ cácbon X X X
Na X
K X X
Ca X X X
Mg X X X
Mn X X
Cu X
Zn X X
Cr, Ni, Cd, Hg X
Br X X
Mo X X
N tổng số, N hữu cơ X
NH4 X
NO3- X
Phốt pho tổng số X
Cl- X X
SO4 X X
Cacbonát, Hydro cacbonat
X
S X
HCBVTV X
Độ mặn X