Xem mẫu
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------------
Trần Viết Cường
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THAN SINH HỌC TỪ
PHỤ PHẨM CÂY LÚA ĐỂ CẢI TẠO MÔI TRƯỜNG
ĐẤT XÁM BẠC MÀU
Chuyên ngành: Môi trường đất và nước
Mã số: 62440303
TÓM TẮT DỰ THẢO LUẬN ÁN TIẾN SĨ
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Hà Nội – 2015
Công trình được hoàn thành tại:
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
Người dướng dẫn khoa học
1. PGS.TS. PHẠM QUANG HÀ
2. PGS.TS. NGUYỄN MẠNH KHẢI
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận án Tiến sĩ
cấp Đại học Quốc gia tại: ……………………………………………………
Vào hồi …… giờ …… ngày …… tháng …… năm 2015
Có thể tìm hiểu Luận án Tiến sĩ tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm thông tin Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA
TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
1. Mai Văn Trịnh, Trần Viết Cường, Vũ Dương Quỳnh, Nguyễn Thị Hoài Thu (2011),
“Nghiên cứu sản xuất than sinh học từ rơm rạ và trấu để phục vụ nâng cao độ phì đất, năng suất cây
trồng và giảm phát thải khí nhà kính” Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam, số 3
(24), tr. 66 - 69.
2. Trần Viết Cường, Mai Văn Trịnh, Phạm Quang Hà, Nguyễn Mạnh Khải (2012), “Nghiên
cứu ảnh hưởng của than sinh học đến năng suất lúa và một số tính chất đất bạc màu”, Tạp chí Khoa
học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ. T. 28, Số 4S, tr. 19-25.
3. Trần Viết Cường, Bùi Thị Tươi, Phạm Quang Hà, Nguyễn Mạnh Khải (2014), “Nghiên cứu
khả năng xử lý một số kim loại nặng trong môi trường nước của than sinh học từ phụ phẩm cây
lúa”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ T. 30, Số 4S, tr. 36-41.
4. Trần Viết Cường, Đoàn Thu Hòa, Lê Hồng Sơn, Phạm Quang Hà, Nguyễn Mạnh Khải
(2015), “Nghiên cứu ảnh hưởng của bón than sinh học đến tích luỹ một số kim loại nặng trong rau
muống trồng trên đất xám bạc màu”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam, số 1
(54), tr. 112-117.
MỞ ĐẦU
1.
Tính cấp thiết của đề tài
Trong canh tác nông nghiệp, việc lạm dụng thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật, bón phân không
hợp lý…đã tạo cơ hội cho chất gây ô nhiễm, đặc biệt là hàm lượng kim lọai nặng tích lũy dần trong đất qua
các mùa vụ. Bên cạnh đó, phần lớn đất nông nghiệp ở nước ta là đất bạc màu, với đặc tính chua, nghèo kiệt
chất dinh dưỡng, dung tích hấp thu thấp, thường khô hạn và chai cứng, đất lại dễ bị tác động bởi quá trình
xói mòn, rửa trôi. Điều này càng làm suy giảm sức sản xuất của đất, giảm năng suất cây trồng, ảnh hưởng
trực tiếp tới chất lượng nông sản. Do đó, cần có những biện pháp cải tạo và xử lý ô nhiễm trong đất.
Thực tế hiện nay, do điều kiện kinh tế phát triển và sản xuất nông nghiệp bằng cơ giới hóa, từ đó thói
quen sử dụng phụ phẩm cây lúa của người dân đã thay đổi dẫn đến dư thừa một lượng rất lớn, chúng không
được quản lý tốt ở khắp các vùng miền ở Việt Nam. Tình trạng vứt bỏ rơm rạ, trấu ở trên đồng ruộng, kênh
rạch dẫn đến việc phân hủy chất hữu cơ tạo ra khí metan, ô nhiễm không khí, sự phân hủy chất hữu cơ làm
rửa trôi photpho, kim loại nặng trong môi trường đất gây ô nhiễm nguồn nước. Ngoài ra, việc đốt rơm, rạ
không những gây ô nhiễm môi trường, làm gia tăng khí nhà kính trong khí quyển mà còn ảnh hưởng tới sức
khỏe con người.
han sinh học
là sản phẩm được nhiệt phân yếm khí từ các loại sinh khối hữu cơ giàu các on
và có nhiều tác dụng trong sản xuất và đời sống. hông phải ngẫu nhiên mà than sinh học được các nhà khoa
học ví như “vàng đen” của ngành nông nghiệp. Sự đề cao này xuất phát từ những đặc tính ưu việt của than
sinh học trong việc cải thiện tính chất đất và nâng cao suất cây trồng. Ngoài ra, than sinh học có thể tồn tại
nhiều năm trong đất với cấu tr c tơi xốp, diện tích ề mặt lớn và độ hấp phụ các chất cao nhờ đó còn được sử
dụng để xử lý ô nhiễm trong môi trường đất và môi trường nước bởi các tác nhân như: kim loại nặng, thuốc
trừ sâu, thuốc diệt cỏ,…
Xuất phát từ những yêu cầu khoa học và thực tiễn nêu trên, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng than sinh
học từ phụ phẩm cây lúa để cải tạo môi trường đất xám bạc màu” được tiến hành.
2.
Mục tiêu nghiên cứu
Luận án này được tiến hành với những mục tiêu sau đây:
- Đánh giá được khả năng cố định LN trong môi trường đất bạc màu của TSH.
- Đánh giá được khả năng ứng dụng TSH từ phế phụ phẩm cây l a để cải tạo tính chất đất xám bạc
3.
Nội dung nghiên cứu
3.1. Nội dung 1. Phân tích, đánh giá tính chất lý hóa của đất xám bạc màu và TSH từ phụ
phẩm cây lúa.
3.2. Nội dung 2. Nghiên cứu khả năng cố định kim loại nặng của đất xám bạc màu khi được bổ sung
TSH.
3.2.1. Nghiên cứu khả năng xử lý kim loại nặng (Cu, Pb, Zn) trong dung dịch môi trường
nước) của đất xám bạc màu sau khi bổ sung TSH theo thời gian, pH và nồng độ KLN.
3.2.2. Nghiên cứu khả năng cố định kim loại nặng Cu, P , Zn trong môi trường đất xám
bạc màu có bổ sung TSH ở các thời gian ủ khác nhau thông qua dịch chiết CaCl2 0,01M.
3.2.3. Nghiên cứu sự tích lũy kim loại nặng (Cu, Pb, Zn) của thực vật trong trong môi
trường đất xám bạc màu có bổ sung TSH.
3.3. Nội dung 3. Nghiên cứu tác dụng
ón cho đất xám bạc màu đến năng suất lúa và tính chất
đất.
1
4.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
5.1. Ý nghĩa khoa học
Đề tài được thực hiện nhằm làm sáng tỏ khả năng cố định
LN trong đất xám bạc màu sau khi
được bổ sung TSH từ phụ phẩm cây l a trong các điều kiện môi trường khác nhau. Đồng thời cung cấp cơ sở
dữ liệu về ứng dụng TSH trong cải tạo môi trường đất.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
Góp phần cải tạo môi trường đất xám bạc màu, sử dụng phế phụ phẩm sau trồng lúa bị dư
thừa, cải thiện tính chất lý hóa của đất, cố định LN và nâng cao năng suất lúa ở địa bàn nghiên cứu và địa
àn tương tự góp phần giảm phát thải khí nhà kính thông qua hoạt động bón TSH trả lại cho đất tăng cố
định các on trong đất).
5.
Những đóng góp mới của đề tài
- Xác định được khả năng cải tạo và nâng cao một số tính chất lý hóa đất xám bạc màu của TSH sản xuất
từ phụ phẩm cây lúa.
- Xác định được khả năng cố định KLN của đất xám bạc màu có bổ sung TSH dưới tác động của một số
yếu tố môi trường như: p , thời gian, nồng độ các KLN và dung dịch chiết CaCl2 0,01M.
- Xác định được khả năng giảm hút thu KLN của đất xám bạc màu có bổ sung
muống và hàm lượng bổ sung
đối với cây rau
vào đất có thể gây tác hại đến sinh trưởng và phát triển của cây rau
muống.
- Ứng dụng thành công
để nâng cao năng suất và cải tạo một số tính chất lý hóa của đất xám bạc
màu trồng lúa tại óc ơn, à Nội.
Chƣơng 1 - TỔNG QUAN
1.1.
Tình hình sử dụng phụ phẩm cây lúa
1.1.1. Tình hình sử dụng phụ phẩm cây lúa trên thế giới
Nhu cầu gạo dự kiến sẽ vẫn mạnh mẽ trong vài thập kỷ tới do sự tăng trưởng kinh tế và dân số
ở các nước châu Phi và châu Á. Đến năm 2020, tổng lượng tiêu thụ gạo sẽ là 450 triệu tấn, tăng 6,6%
so với 422 triệu tấn vào năm 2007. Nhìn chung, ngành sản xuất lúa gạo sẽ vẫn duy trì ổn định trong
một thời gian dài, dẫn đến việc phụ phẩm từ cây lúa vẫn ở mức cao.
1.1.2. Tình hình thu gom và sử dụng phụ phẩm cây lúa ở Việt Nam
Với sản lượng l a ước tính năm 2013 của cả nước trên 40 triệu tấn, nếu tính tỉ lệ thu hoạch là 1,0 và
tỉ lệ giữa trọng lượng trấu trên trọng lượng hạt là 0,2 thì cả nước có trên 40 triệu tấn rơm rạ và trên 8 triệu tấn
trấu. Đây là một nguồn nguyên nhiên liệu rất lớn.
Hiện tượng đốt rơm rạ ngay trên đồng ruộng hiện nay đã lan ra khá phổ biến ở vùng đồng bằng sông
Hồng và đồng bằng sông Cửu Long. Biện pháp xử lý này vừa không đem lại hiệu quả kinh tế mà còn gây
lãng phí, làm ô nhiễm môi trường và trong tương lai gần có thể phải loại bỏ.
1.1.3. Ảnh hưởng của một số hình thức xử lý phụ phẩm cây lúa đến môi trường đất và chu trình
các bon
Hình thức đốt phụ phẩm có lợi trong việc dọn dẹp đồng ruộng nhanh chóng và có thể diệt mầm bệnh
của vụ trước cho vụ tiếp theo. Tuy nhiên, hình thức đốt có thể gây ra tác hại lớn đến môi trường đất, quá
trình đốt không chỉ làm gây ô nhiễm môi trường và gia tăng khí nhà kính CO2, CO, NOx,..) mà còn làm ảnh
hưởng đến môi trường đất. Vùi rơm rạ vào đất là việc hoàn trả lại cho đất một phần các nguyên tố dinh
dưỡng mà cây l a đã lấy đi từ đất. Ttuy nhiên điều này có thể bị ảnh hưởng bởi mầm bệnh từ vụ trước để lại.
2
nguon tai.lieu . vn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------------
Trần Viết Cường
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THAN SINH HỌC TỪ
PHỤ PHẨM CÂY LÚA ĐỂ CẢI TẠO MÔI TRƯỜNG
ĐẤT XÁM BẠC MÀU
Chuyên ngành: Môi trường đất và nước
Mã số: 62440303
TÓM TẮT DỰ THẢO LUẬN ÁN TIẾN SĨ
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Hà Nội – 2015
Công trình được hoàn thành tại:
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
Người dướng dẫn khoa học
1. PGS.TS. PHẠM QUANG HÀ
2. PGS.TS. NGUYỄN MẠNH KHẢI
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận án Tiến sĩ
cấp Đại học Quốc gia tại: ……………………………………………………
Vào hồi …… giờ …… ngày …… tháng …… năm 2015
Có thể tìm hiểu Luận án Tiến sĩ tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm thông tin Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA
TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
1. Mai Văn Trịnh, Trần Viết Cường, Vũ Dương Quỳnh, Nguyễn Thị Hoài Thu (2011),
“Nghiên cứu sản xuất than sinh học từ rơm rạ và trấu để phục vụ nâng cao độ phì đất, năng suất cây
trồng và giảm phát thải khí nhà kính” Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam, số 3
(24), tr. 66 - 69.
2. Trần Viết Cường, Mai Văn Trịnh, Phạm Quang Hà, Nguyễn Mạnh Khải (2012), “Nghiên
cứu ảnh hưởng của than sinh học đến năng suất lúa và một số tính chất đất bạc màu”, Tạp chí Khoa
học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ. T. 28, Số 4S, tr. 19-25.
3. Trần Viết Cường, Bùi Thị Tươi, Phạm Quang Hà, Nguyễn Mạnh Khải (2014), “Nghiên cứu
khả năng xử lý một số kim loại nặng trong môi trường nước của than sinh học từ phụ phẩm cây
lúa”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ T. 30, Số 4S, tr. 36-41.
4. Trần Viết Cường, Đoàn Thu Hòa, Lê Hồng Sơn, Phạm Quang Hà, Nguyễn Mạnh Khải
(2015), “Nghiên cứu ảnh hưởng của bón than sinh học đến tích luỹ một số kim loại nặng trong rau
muống trồng trên đất xám bạc màu”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam, số 1
(54), tr. 112-117.
MỞ ĐẦU
1.
Tính cấp thiết của đề tài
Trong canh tác nông nghiệp, việc lạm dụng thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật, bón phân không
hợp lý…đã tạo cơ hội cho chất gây ô nhiễm, đặc biệt là hàm lượng kim lọai nặng tích lũy dần trong đất qua
các mùa vụ. Bên cạnh đó, phần lớn đất nông nghiệp ở nước ta là đất bạc màu, với đặc tính chua, nghèo kiệt
chất dinh dưỡng, dung tích hấp thu thấp, thường khô hạn và chai cứng, đất lại dễ bị tác động bởi quá trình
xói mòn, rửa trôi. Điều này càng làm suy giảm sức sản xuất của đất, giảm năng suất cây trồng, ảnh hưởng
trực tiếp tới chất lượng nông sản. Do đó, cần có những biện pháp cải tạo và xử lý ô nhiễm trong đất.
Thực tế hiện nay, do điều kiện kinh tế phát triển và sản xuất nông nghiệp bằng cơ giới hóa, từ đó thói
quen sử dụng phụ phẩm cây lúa của người dân đã thay đổi dẫn đến dư thừa một lượng rất lớn, chúng không
được quản lý tốt ở khắp các vùng miền ở Việt Nam. Tình trạng vứt bỏ rơm rạ, trấu ở trên đồng ruộng, kênh
rạch dẫn đến việc phân hủy chất hữu cơ tạo ra khí metan, ô nhiễm không khí, sự phân hủy chất hữu cơ làm
rửa trôi photpho, kim loại nặng trong môi trường đất gây ô nhiễm nguồn nước. Ngoài ra, việc đốt rơm, rạ
không những gây ô nhiễm môi trường, làm gia tăng khí nhà kính trong khí quyển mà còn ảnh hưởng tới sức
khỏe con người.
han sinh học
là sản phẩm được nhiệt phân yếm khí từ các loại sinh khối hữu cơ giàu các on
và có nhiều tác dụng trong sản xuất và đời sống. hông phải ngẫu nhiên mà than sinh học được các nhà khoa
học ví như “vàng đen” của ngành nông nghiệp. Sự đề cao này xuất phát từ những đặc tính ưu việt của than
sinh học trong việc cải thiện tính chất đất và nâng cao suất cây trồng. Ngoài ra, than sinh học có thể tồn tại
nhiều năm trong đất với cấu tr c tơi xốp, diện tích ề mặt lớn và độ hấp phụ các chất cao nhờ đó còn được sử
dụng để xử lý ô nhiễm trong môi trường đất và môi trường nước bởi các tác nhân như: kim loại nặng, thuốc
trừ sâu, thuốc diệt cỏ,…
Xuất phát từ những yêu cầu khoa học và thực tiễn nêu trên, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng than sinh
học từ phụ phẩm cây lúa để cải tạo môi trường đất xám bạc màu” được tiến hành.
2.
Mục tiêu nghiên cứu
Luận án này được tiến hành với những mục tiêu sau đây:
- Đánh giá được khả năng cố định LN trong môi trường đất bạc màu của TSH.
- Đánh giá được khả năng ứng dụng TSH từ phế phụ phẩm cây l a để cải tạo tính chất đất xám bạc
3.
Nội dung nghiên cứu
3.1. Nội dung 1. Phân tích, đánh giá tính chất lý hóa của đất xám bạc màu và TSH từ phụ
phẩm cây lúa.
3.2. Nội dung 2. Nghiên cứu khả năng cố định kim loại nặng của đất xám bạc màu khi được bổ sung
TSH.
3.2.1. Nghiên cứu khả năng xử lý kim loại nặng (Cu, Pb, Zn) trong dung dịch môi trường
nước) của đất xám bạc màu sau khi bổ sung TSH theo thời gian, pH và nồng độ KLN.
3.2.2. Nghiên cứu khả năng cố định kim loại nặng Cu, P , Zn trong môi trường đất xám
bạc màu có bổ sung TSH ở các thời gian ủ khác nhau thông qua dịch chiết CaCl2 0,01M.
3.2.3. Nghiên cứu sự tích lũy kim loại nặng (Cu, Pb, Zn) của thực vật trong trong môi
trường đất xám bạc màu có bổ sung TSH.
3.3. Nội dung 3. Nghiên cứu tác dụng
ón cho đất xám bạc màu đến năng suất lúa và tính chất
đất.
1
4.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
5.1. Ý nghĩa khoa học
Đề tài được thực hiện nhằm làm sáng tỏ khả năng cố định
LN trong đất xám bạc màu sau khi
được bổ sung TSH từ phụ phẩm cây l a trong các điều kiện môi trường khác nhau. Đồng thời cung cấp cơ sở
dữ liệu về ứng dụng TSH trong cải tạo môi trường đất.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
Góp phần cải tạo môi trường đất xám bạc màu, sử dụng phế phụ phẩm sau trồng lúa bị dư
thừa, cải thiện tính chất lý hóa của đất, cố định LN và nâng cao năng suất lúa ở địa bàn nghiên cứu và địa
àn tương tự góp phần giảm phát thải khí nhà kính thông qua hoạt động bón TSH trả lại cho đất tăng cố
định các on trong đất).
5.
Những đóng góp mới của đề tài
- Xác định được khả năng cải tạo và nâng cao một số tính chất lý hóa đất xám bạc màu của TSH sản xuất
từ phụ phẩm cây lúa.
- Xác định được khả năng cố định KLN của đất xám bạc màu có bổ sung TSH dưới tác động của một số
yếu tố môi trường như: p , thời gian, nồng độ các KLN và dung dịch chiết CaCl2 0,01M.
- Xác định được khả năng giảm hút thu KLN của đất xám bạc màu có bổ sung
muống và hàm lượng bổ sung
đối với cây rau
vào đất có thể gây tác hại đến sinh trưởng và phát triển của cây rau
muống.
- Ứng dụng thành công
để nâng cao năng suất và cải tạo một số tính chất lý hóa của đất xám bạc
màu trồng lúa tại óc ơn, à Nội.
Chƣơng 1 - TỔNG QUAN
1.1.
Tình hình sử dụng phụ phẩm cây lúa
1.1.1. Tình hình sử dụng phụ phẩm cây lúa trên thế giới
Nhu cầu gạo dự kiến sẽ vẫn mạnh mẽ trong vài thập kỷ tới do sự tăng trưởng kinh tế và dân số
ở các nước châu Phi và châu Á. Đến năm 2020, tổng lượng tiêu thụ gạo sẽ là 450 triệu tấn, tăng 6,6%
so với 422 triệu tấn vào năm 2007. Nhìn chung, ngành sản xuất lúa gạo sẽ vẫn duy trì ổn định trong
một thời gian dài, dẫn đến việc phụ phẩm từ cây lúa vẫn ở mức cao.
1.1.2. Tình hình thu gom và sử dụng phụ phẩm cây lúa ở Việt Nam
Với sản lượng l a ước tính năm 2013 của cả nước trên 40 triệu tấn, nếu tính tỉ lệ thu hoạch là 1,0 và
tỉ lệ giữa trọng lượng trấu trên trọng lượng hạt là 0,2 thì cả nước có trên 40 triệu tấn rơm rạ và trên 8 triệu tấn
trấu. Đây là một nguồn nguyên nhiên liệu rất lớn.
Hiện tượng đốt rơm rạ ngay trên đồng ruộng hiện nay đã lan ra khá phổ biến ở vùng đồng bằng sông
Hồng và đồng bằng sông Cửu Long. Biện pháp xử lý này vừa không đem lại hiệu quả kinh tế mà còn gây
lãng phí, làm ô nhiễm môi trường và trong tương lai gần có thể phải loại bỏ.
1.1.3. Ảnh hưởng của một số hình thức xử lý phụ phẩm cây lúa đến môi trường đất và chu trình
các bon
Hình thức đốt phụ phẩm có lợi trong việc dọn dẹp đồng ruộng nhanh chóng và có thể diệt mầm bệnh
của vụ trước cho vụ tiếp theo. Tuy nhiên, hình thức đốt có thể gây ra tác hại lớn đến môi trường đất, quá
trình đốt không chỉ làm gây ô nhiễm môi trường và gia tăng khí nhà kính CO2, CO, NOx,..) mà còn làm ảnh
hưởng đến môi trường đất. Vùi rơm rạ vào đất là việc hoàn trả lại cho đất một phần các nguyên tố dinh
dưỡng mà cây l a đã lấy đi từ đất. Ttuy nhiên điều này có thể bị ảnh hưởng bởi mầm bệnh từ vụ trước để lại.
2