Xử lý đất ô nhiễm do phân bón
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH
XỬ LÝ Ô NHIỄM VÀ THOÁI HOÁ ĐẤT
ĐỀ TÀI:
XỬ LÝ ĐẤT Ô NHIỄM ĐẤT DO
PHÂN BÓN
GVHD: GS.TSKH Lê Huy Bá
SVTH: Trần Ngọc Thanh Thuỷ
Lớp: ĐHMT3A
MSSV: 07739911
TP Hồ Chí Minh, ngày 3 tháng 5 năm 201
1
Xử lý đất ô nhiễm do phân bón
LỜI MỞ ĐẦU
Đất là tư liệu sản suất đặt biệt, là đối tượng lao động độc đáo; là một yếu tố cấu thành của hệ
sinh thái trái đất. Trên quan điểm sinh thái học thì đất là một tài nguyên tái tạo, là vật mang của
nhiều hệ sinh thái (carrier of ecosystem) khác trên trái đất. Con người tác động vào đất cũng tức
là tác động vào các hệ sinh thái mà đất “mang” trên mình nó. Như vậy tùy thuộc vào phương
thức đối xử của con người đối với đất mà đất đai có thể phát triển theo chiều hướng tốt và cũng
có thể phát triển theo hướng xấu. Cho nên việc bảo vệ môi trường đất và các giải pháp chống ô
nhiễm đất duy trì tính năng sản suất lâu dài của đất là một trong những chiến lược quan trọng của
nước ta trong việc sử dụng hợp lý và lâu bền các nguồn tài nguyên thiên nhiên.
Ngày nay cùng với sự phát triển vượt bậc của nền kinh tế, công – nông nghiệp, con người đã
tác động mạnh mẽ đến môi trường nói chung và môi trường đất nói riêng, trong đó nông nghiệp
đóng một phần không nhỏ. Việc sử dụng hoá chất trong nông nghiệp nhiều và không hợp lý đã
làm cho môi trường ngày càng xấu đi. Cùng với sự tăng lên về số lượng sử dụng phân hoá học,
độ sâu và độ rộng của loại ô nhiễm này ngày càng nghiêm trọng. Vì số lượng lớn nông dược tích
luỹ trong đất, đặc biệt là các thuốc có chứa các nguyên tố như chì, asen, thuỷ ngân có độc tính
lớn, thời gian lưu lại trong đất dài, có loại nông dược thời gian lưu trong đất tới 10 đến 30 năm,
những loại nông dược này có thể được cây trồng hấp thu, tích trong quả và lá và đi vào cơ thể

Xử lý đất ô nhiễm do phân bón
NỘI DUNG
1. TÌM HIỂU CHUNG:
Trong hoạt động sản xuất nông nghiệp phân bón là một trong những vật tư quan trọng và
được sử dụng với một lượng khá lớn hàng năm. Phân bón đã góp phần đáng kể làm tăng năng
suất cây trồng, chất lượng nông sản, đặc biệt là đối với cây lúa ở Việt Nam. Theo đánh giá của
Viện Dinh dưỡng Cây trồng Quốc tế (IPNI), phân bón đóng góp khoảng 30-35% tổng sản lượng
cây trồng.
Các loại phân bón thường cung cấp, theo các thành phần tỷ lệ khác nhau:
• Ba chất dinh dưỡng cơ bản: nito, photpho, kali
• Ba chất dinh dưỡng hàng hai như canxi(Ca), sulfur (S), magiê (Mg).
• Vi chất dinh dưỡng hay vi lượng khoáng: boron (Bo), clo (Cl), măngan (Mn), sắt (Fe),
kẽm (Zn), đồng (Cu), mô líp đen (Mo) và selen (Se).
Tuy nhiên phân bón cũng chính là những loại hoá chất nếu được sử dụng đúng theo quy
định sẽ phát huy được những ưu thế, tác dụng đem lại sự mầu mỡ cho đất đai, đem lại sản phẩm
trồng trọt nuôi sống con người, gia súc. Ngược lại nếu không được sử dụng đúng theo quy định,
phân bón lại chính là một trong những tác nhân gây nên sự ô nhiễm môi trường sản xuất nông
nghiệp và môi trường sống.
Theo số liệu tính toán của các chuyên gia trong lĩnh vực nông hoá học ở Việt Nam, hiện
nay hiệu suất sử dụng phân đạm mới chỉ đạt từ 30-45%, lân từ 40-45% và kali từ 40-50%, tuỳ
theo chân đất, giống cây trồng, thời vụ, phương pháp bón, loại phân bón… Như vậy, còn 60 -
65% lượng đạm tương đương với 1,77 triệu tấn urê, 55 - 60% lượng lân tương đương với 2,07
triệu tấn supe lân và 55-60% lượng kali tương đương với 344 nghìn tấn Kali Clorua (KCl) được
bón vào đất nhưng chưa được cây trồng sử dụng.
Trong số phân bón chưa được cây sử dụng, một phần còn lại ở trong đất, một phần bị rửa
trôi theo nước mặt do mưa, theo các công trình thuỷ lợi ra các ao, hồ, sông suối gây ô nhiễm
nguồn nước mặt. Một phần bị rửa trôi theo chiều dọc xuống tầng nước ngầm và một phần bị bay
hơi do tác động của nhiệt độ hay quá trình phản nitrat hoá gây ô nhiễm không khí (Bảng 2).
4
Xử lý đất ô nhiễm do phân bón

cũng là những tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước, không khí, đặc biệt là môi trường đất.
Môi trường đất Thực vật
5
Xử lý đất ô nhiễm do phân bón
Phát tán ra ngoài
(ít)
Mất do Cành lá Hạt
bay hơi
Thân
Sinh khối cây
Bó mạch
trong thân
Du VSV Hấp thụ
Rễ
Phức hợp Môi trường Tích luỹ trong rễ
với mùn vùng rễ cây
Rửa trôi
Bùn cống rãnh Phán bón, thuốc trừ sâu bệnh, chất thải rắn
Nước thải Chất thải do nhiễm không khí
Ô nhiễm kim loại nặng vào môi trường đất và sự tương tác giữa đất và vây qua môi trường rễ cây
(Rhzosphere), cây, dung dịch đất…
2. TÁC ĐỘNG CỦA PHÂN BÓN TỚI Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG
6
Dung dịch đất
Ô nhiễm kim loại nặng
Xử lý đất ô nhiễm do phân bón
Phân bón gây nên tác động ô nhiễm môi trường thường biểu hiện ở các khía cạnh sau:
2.1. Bón dư thừa các yếu tố dinh dưỡng hoặc bón phân không đúng cách
Trước hết tác động của phân bón đối với việc gây ô nhiễm môi trường phải kể đến đó là
lượng dư thừa các chất dinh dưỡng do cây trồng chưa sử dụng được hoặc do bón không đúng

Phương pháp bón phân và sự xuyên thấm của phân vào tầng đất
2.1.1 Sự chuyển hoá Nito và các khả năng gây ô nhiễm:
 Sự thuỷ phân Urea:
Urea tan trong nước, sau khi bón vào đất do tác động của men urease, urea phân giải
thành ammonium:
CO(NH
2
)
2
+ 2H
2
O → (NH
4
)
2
CO
3
Urea là một loại phân sinh lý trung tính, không gây chua đất
 Sự bay hơi ammonia:
Quang hợp
nCO
2
+ nH
2
O (CH
2
O)n + nO
2
Hô hấp


có thể bị cố định
bởi khoáng sét tương tự như sự cố định K.
 Nitrat hoá và khử nitrat hoá:
Ô nhiễm NO
3
từ phân bón
Nitrate trong dung dịch đất hữu dụng ngay cho cây và cũng dễ dàng bị thấm hoặc rữa
trôi. Các cây màu thường hút thu N ở dạng nitrate.
NH
4
+
có thể chuyển hoá thành dạng NO
3
-
do sự nitrate hoá (nitrification) do VSV đất
Nitrosomonas và rồi chuyênø thành NO
2
-
do VSV đất Nitrobacter.
Dạng NO
3
do từ bón phân hoặc được tạo ra từ sự nitrate hoá thì rất dễ bị rửa trôi vì
không bị hấp phụ bởi keo đất mang điện tích dương.
Sự nitrate hoá có thể được làm chậm lại trong vài tuần bằng cách trộn phân bón với chất
ngăn cản (inhibitor). Điều này sẽ hạn chế một lượng tích lũy nitrate trong hoa màu hoặc hạn chế
sự mất đi do rửa trôi.
N
2
O được tạo ra do denitrification là một vấn đề nghiêm trọng trong sự phá hủy tầng
ozone.

 Ở đất chua, bón SA có khả năng đẩy ra một lượng độ chua trao đổi lớn:
Keo đất
H+

H
+
+ (NH
4
)
2
SO
4

NH
4
+

NH4
+
+ H
2
SO
4

Keo đất

• Với đất không chua, NH4+ bị hấp phụ vào keo đất và đẩy Ca
2+
ra, do đó, bón SA làm
cho đất mất vôi dần, lâu ngày làm cho đất hoá chua

Phương pháp bón phân N hạn chế mất N
Loại phân bón hạn chế mất mát N:
 Các chất hạn chế nitrate hoá như dicyadiamide (DCD) và nitrapyrin làm giảm sự rửa
trôi và mất N qua khử nitrate của phân bón trong tầng rễ.
 Phân N chậm tan có thể làm giảm sự rửa trôi. Các loại phân như urea bọc lưu huỳnh,
IBDU có thể làm tăng năng suất trên một số hoa màu, chủ yếu là do nó có thể duy trì lại
N trong đất lâu hơn và hạn chế sự rửa trôi.
 Duy trì hoặc làm tăng chất hữu cơ trong đất thường làm giảm thiểu sự rửa trôi.
2.1.2 Phân P và ô nhiễm đất:
 Ô nhiểm độc chất từ phân P
Cadmium là kim loại nặng có lẫn trong phân P có thể ảnh hưởng đến môi trường đất.
Lượng Cd mà cây trồng hút thu từ đất ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố: pH đất, ẩm độ, giống
và loại cây trồng.
11
Keo đất
Xử lý đất ô nhiễm do phân bón
 Phú dưỡng và sự suy giảm các nguồn nước:
Sự tích lũy của N và P trong đất từ việc sử dụng phân hữu cơ và phân cô cơ mất cân đối
có thể đưa đến hiện tượng phú dưỡng.
Phú dưỡng là sự tăng hàm lượng N và P trong các ao hồ do nguồn nước chảy vào, nó gây
ra sự tăng trưởng các loài thực vật bậc thấp (rong, tảo ). Chất lượng nước sẽ trở nên kém do
thiếu oxy trong nước từ sự hoạt động này.Sự phân hũy tảo là một trong những nguyên nhân
chính gây ra sự thiếu oxy nghiêm trọng trong nước, phương trình:
(CH
2
O)
106
(NH
3
)

trồng và cho con người như các kim loại nặng hoặc các vi sinh vật gây hại, các chất kích thích
sinh trưởng khi vượt quá mức quy định. Theo quy định hiện hành, các loại kim loại nặng có
trong phân bón gồm Asen (As), Chì (Pb), Thuỷ ngân (Hg) và Cadimi (Cd); các vi sinh vật gây
hại có trong phân bón gồm: E. Coli, Salmonella, Coliform là những loại gây nên các bệnh đường
ruột nguy hiểm. Phân bón có chứa kim loại nặng và vi sinh vật gây hại thường gặp trong những
hợp sau đây:
- Phân bón được sản xuất từ nguồn nguyên liệu là rác thải đô thị, phế thải công nghiệp
chế biến từ nông sản, thực phẩm, phế thải chăn nuôi. Để tận dụng nguồn hữu cơ, đồng thời giải
quyết những vấn đề về môi trường cho các đô thị, các trại chăn nuôi tập trung, các nhà máy chế
biến nông sản hiện nay đã có một số nhà máy sử dụng các nguồn nguyên liệu nêu trên để sản
xuất ra các loại phân bón hữu cơ, hữu cơ sinh học, hữu cơ vi sinh để bón trở lại cho cây trồng.
Các loại phân bón được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu nêu trên sẽ gây nên sự ô nhiễm thứ
cấp do có chứa các kim loại nặng hoặc vi sinh vật gây hại vượt quá mức quy định. Kết quả điều
tra của Viện Thổ nhưỡng Nông hoá từ năm 2004 -2007 cho thấy trong số các kim loại nặng thì
Thuỷ ngân, còn đối với các vi sinh vật gây hại thì Coliform là những yếu tố thường vượt quá
mức cho phép ở nhiều mẫu phân bón được kiểm tra thuộc nhóm trên.
- Phân bón được sản xuất từ nguồn phân lân nhập khẩu từ nước ngoài do có chứa hàm
lượng Cadimi quá cao, vượt quá mức quy định được phép sử dụng. Đã có rất nhiều tài liệu cho
12
Xử lý đất ô nhiễm do phân bón
thấy nguồn phân lân từ các nước vùng Nam Mỹ hoặc Châu Phi thường có hàm lượng Cd cao ở
mức trên 200 ppm.
STT Loại phân bón Chất độc hại/vsv
gây hại
Đơn vị tính
1 Urê biuret % 1,5
2 Supe lân
Axít tự do % 4
Cadimi ppm 2,5
3

Vi khuẩn
Salmonella
CFU/25g
(ml)
0
Quy chuẩn này quy định mức giới hạn các chất độc hại, vi sinh vật gây hại
Bảng : Những vấn đề ô nhiễm do phân bón

Chất gây độc hoặc gây
ô nhiễm
Hậu quả
Gây độc hại từ nguồn nước
Nitrate Bệnh blue baby trên trẻ em
13
Xử lý đất ô nhiễm do phân bón
Nitrate, phosphate Sinh trưởng tảo và phú dưỡng tắc nghẽn nước mặt
Gây độc cho môi trường tự nhiên và nông trại
NH
3
từ ruộng lúa và
phân chuồng
Hạn chế sự phát triển quần thể thực vật
Kim loại nặng từ phân
lân
Làm tăng hàm lượng kim loại nặng trong đất, đặc biệt là Cd
Mầm bệnh từ phân
chuồng
Độc hại cho sức khoẻ của người vá động vật
H
2

trường. Hầu hết, các loài thực vật rất nhạy cảm với sự có mặt của các ion kim loại, thậm chí ở
nồng độ rất thấp. Tuy nhiên, vẫn có một số loài thực vật không chỉ có khả năng sống được trong
14
Xử lý đất ô nhiễm do phân bón
môi trường bị ô nhiễm bởi các kim loại độc hại mà còn có khả năng hấp thụ và tích các kim loại
này trong các bộ phận khác nhau của chúng.
Trong thực tế, công nghệ xử lý ô nhiễm bằng thực vật đòi hỏi phải đáp ứng một số điều kiện
cơ bản như dễ trồng, có khả năng vận chuyển các chất ô nhiễm từ đất lên thân nhanh, chống chịu
được với nồng độ các chất ô nhiễm cao và cho sinh khối nhanh [1,3,6]. Tuy nhiên, hầu hết các
loài thực vật có khả năng tích luỹ KLN cao là những loài phát triển chậm và có sinh khối thấp,
trong khi các thực vật cho sinh khối nhanh thường rất nhạy cảm với môi trường có nồng độ kim
loại cao.
Xử lý KLN trong đất bằng thực vật có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau phụ
thuộc vào từng cơ chế loại bỏ các KLN như:
- Phương pháp làm giảm nồng độ kim loại trong đất bằng cách trồng các loà thực vật có khả
năng tích luỹ kim loại cao trong thân. Các loài thực vật này phải kết hợp được 2 yếu tố là có thể
tích luỹ kim loại trong thân và cho sinh khối cao. Có rất nhiều loài đáp ứng được điều kiện thứ
nhất (bảng 1), nhưng không đáp ứng được điều kiện thứ hai. Vì vậy, các loài có khả năng tích luỹ
thấp nhưng cho sinh khối cao cũng rất cần thiết (bảng 2). Khi thu hoạch các loài thực vật này thì
các chất ô nhiễm cũng được loại bỏ ra khỏi đất và các kim loại quý hiếm như Ni, Tl, Au, có thể
được chiết tách ra khỏi cây.
- Phương pháp sử dụng thực vật để cố định kim loại trong đất hoặc bùn bởi sự hấp thụ của rễ
hoặc kết tủa trong vùng rễ. Quá trình này làm giảm khả năng linh động của kim loại, ngăn chặn ô
nhiễm nước ngầm và làm giảm hàm lượng kim loại khuếch tán vào trong các chuỗi thức ăn.
Bảng 1. Một số loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao
Tên loài Nồng độ kim loại
tích luỹ trong thân
(µg/g trọng lượng
khô)
Tác giả và năm công bố

Tên loài Khả năng xử lý Tác giả và năm công bố
Salix KLN trong đất, nước Greger và Landberg,
1999

Populus Ni trong đất, nước và nước ngầm Punshon và Adriano,
2003

Brassica napus, B. Juncea, B.
nigra
Chất phóng xạ, KLN, Se trong đất Brown, 1996 và
Banuelos et al, 1997

16
Xử lý đất ô nhiễm do phân bón
Cannabis sativa Chất phóng xạ, Cd trong đất Ostwald, 2000

Helianthus Pb, Cd trong đất EPA, 2000 và Elkatib et
al., 2001

Typha sp. Mn, Cu, Se trong nước thải mỏ
khoáng sản
Horne, 2000

Phragmites australis KLN trong chất thải mỏ khoáng
sản
Massacci et al., 2001

Glyceria fluitans KLN trong chất thải mỏ khoáng
sản
MacCabe và Otte, 2000

tất cả các loài thực vật bậc cao (C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Cl và Ni).
Các nguyên tố đa lượng cần thiết cho các loài thực vật ở nồng độ cao, trong khi các nguyên tố vi
lượng chỉ cần đòi hỏi ở nồng độ rất thấp. Các loài thực vật được sử dụng để xử lý môi trường
bao gồm các loài có khả năng hấp thụ được các kim loại dạng vết cần thiết như Cu, Mn, Zn và Ni
hoặc không cần thiết như Cd, Pb, Hg, Se, Al, As với hàm lượng lớn, trong khi đối với các loài
thực vật khác ở các nồng độ này là cực kỳ độc hại [1,5,6].
 Kỹ thuật xử lý ô nhiễm do phân bón bằng cách trồng cỏ Vetiver:
Cỏ Vetiver có tên khoa học là Vetiveria zizanioides (Linn) Nash, thuộc họ Graminea
(Poaceae), tông Andropogoneae, tên chi Vetiveria bắt nguồn từ Vetiver. Theo các nhà thực vật
học thì cỏ Vetiver là loài bản địa thuộc miền bắc n Độ, một số khác cho rằng cỏ này xuất xứ
quanh Bombay nên người ta tạm kết luận là loài cỏ này sống ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới trên
những đồng bằng Nam Ấn, Bangladesh và Myanmar. Cỏ Vetiveria gồm 11 loài, trong đó chỉ có 2
loài được sử dụng trong hệ thống cỏ Vetiver đó là V. zizanioides và V. nemoralis, trong khi V.
zizanioides được phân bố hầu hết ờ các vùng nhiệt đới thì V. nemoralis chỉ có mặt ở vùng Đông
Nam Á. Còn ở Việt Nam thì cỏ Vetiver còn được gọi là cỏ Hương Bài hay Hương Lau được phân
loại là V. zizanioides L. và được trồng nhiều ở Thái Bình, Nghệ An.
18
Xử lý đất ô nhiễm do phân bón
Theo các kết quả nghiên cứu cho biết cỏ vetiver hấp thu một cách có hiệu quả các khoáng
chất có độc tính từ nguồn phân bón và thuốc bảo vệ thực vật gây ô nhiễm trong đất và nước như
các chất N, P, Al, Mg, Hg, Cd và Pb (Chomchalow, 2000).
 Công tác chuẩn bị:
- Giống cỏ: Giống cỏ Vetiver mang tính đặc thù là bất thụ (không thụ phấn, không phát tán bằng
hạt) nên cỏ được trồng theo nhánh tép và phát triển thành từng khóm thông qua sự sinh trưởng
các nhánh trồng.
-Tép cỏ giống: Sử dụng tép cỏ đang sinh trưởng mạnh trong vườn giống, loại bỏ các tép già hoặc
quá non và các tép kém phát triển.
-Bầu cỏ: Tép được ươm trong bầu có đủ phân (có trọng lượng tối thiểu là 0,4 kg để trồng được ở
loại thổ nhưỡng cây khó sinh trưởng) và được chăm sóc ít nhất 06 tuần lễ trong vườn ươm trước
khi đưa ra trồng.

che phủ phát triển bề mặt của taluy và tác dụng làm giảm xói mòn bề mặt mái taluy khi trồng cỏ
Vetiver. Giai đoạn này phải đạt yêu cầu: trên 95% cây sống, trung bình có ít nhất 6 nhánh/cây,
các lá giữa 2 cây trên cùng hàng đã giao nhau, khép tán và lá phải có màu xanh tươi thể hiện cây
sống tốt. Chiều cao của cây > 80cm
20
Xử lý đất ô nhiễm do phân bón
3.2 Vi sinh vật tham gia chuyển hoá các hợp chất kim loại
3.2.1 Các vi sinh vật tham gia tách kim loại
- Các vi sinh vật than gia trong quá trình tách kim loại, quan trọng nhất là thiobacillus,
thuộc họ thiobacteriaceae. Trong đó, thiobacillus ferrooxidans là được nghiên cứu sâu nhất.
Chúng là vi sinh vật ưa ấm, phát triển mạnh ở nhiệt độ 30
o
C-35
0
C, tuy nhiên cũng có 1 số loài
phát trển mạnh ở 45-50
o
C.
- Các chủng vi khuẩn có khả năng tách kim loại tốt nhất bao gồm: thiobacillus
ferrooxidans, thiobacillus thiooxidans, thiobacillus acidophilus, thiobacillus organoporus.
 Đặc điểm của các vi khuẩn
a. Thiobacillus ferrooxidans
- Loại này oxi hoá các hợp chất lưu huỳnh vô cơ và các hợp chất hữu cơ, có khả năng oxy
hoá và tách kim loại rất mạnh.
- Hiếu khí, ưa acid, tự dưỡng hoá năng.
- pH phát triển từ 1.5-5.0 , tối ưu là 2.0
- Nhiệt độ tối ưu là 350C.
- Có nhiều trong thiên nhiên.
b. Thiobacillus thiooxidans
21

Một số sơ đồ tách kim loại khỏi chất thải bằng phương pháp điện ly:
Toàn bộ phương pháp tách đồng khỏi chất thải được trình bày ở sơ đồ sau:
25