Nghiên cứu sử dụng bùn thải sinh hoạt làm nguyên liệu cải tạo đất nông nghiệp

Bài viết đánh giá tiềm năng sử dụng bùn thải trong cải tạo đất nông nghiệp thông qua nghiên cứu sự thay đổi tính chất lý, hóa học của bùn thải sinh hoạt trong quá trình ủ phân compost; hàm lượng kim loại nặng tích lũy trong cây trồng và đất sau thu hoạch. So sánh hàm lượng Cu, Zn, Pb, Cd tổng số trong mẫu đất, cây trồng nghiên cứu với giá trị giới hạn cho phép về nồng độ kim loại nặng trong đất và cây trồng khi sử dụng phân bón từ bùn thải sinh hoạt.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu sử dụng bùn thải sinh hoạt làm nguyên liệu cải tạo đất nông nghiệp TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 25. 2015 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÙN THẢI SINH HOẠT LÀM NGUYÊN LIỆU CẢI TẠO ĐẤT NÔNG NGHIỆP Nguyễn Thị Dung1 TÓM TẮT Tái chế bùn thải sử dụng trong nông nghiệp được xem như một giải pháp ưu việt giúp giảm áp lực xử lý chất thải, đồng thời tận dụng các thành phần dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng. Tuy nhiên, việc sử dụng bùn thải có tiềm năng gây độc cho con người và môi trường sinh thái do nguy cơ làm tăng nồng độ kim loại nặng, nitrat và ammonium trong đất, nước ngầm và cây trồng. Nghiên cứu của chúng tôi bước đầu đánh giá tiềm năng sử dụng bùn thải trong cải tạo đất nông nghiệp. Kết quả nghiên cứu cho thấy (i) bùn thải chứa hàm lượng hữu cơ, nitơ và phốt pho cao; (ii) bùn thải có khả năng nhả chậm khoáng đồng thời giảm nguy cơ ô nhiễm nitơ trong nước ngầm tốt hơn so với phân Urê; (iii) bùn thải giúp cải thiện chất lượng đất trồng; (iiii) hàm lượng kim loại nặng trong bùn thải nằm trong ngưỡng giới hạn cho phép, do đó nồng độ kim loại nặng trong tất cả các mẫu cây và đất sau thu hoạch phân tích được đều nằm trong giới hạn an toàn cho sự tiêu thụ của con người và vật nuôi, không gây ô nhiễm môi trường đất và nước ngầm. Từ khóa: Compost, bùn thải, kim loại nặng, nitơ. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, cùng với tốc độ gia tăng dân số, sự phát triển đô thị và phát triển công nghiệp, khối lƣợng bùn thải phát sinh từ công đoạn xử lý nƣớc thải ngày càng gia tăng và đang trở thành gánh nặng cho các doanh nghiệp không chỉ ở Việt Nam mà ngay cả ở các nƣớc có nền kinh tế, khoa học kỹ thuật tiên tiến trên thế giới. Nguồn chất thải này trên thực tế chứa hàm lƣợng chất hữu cơ, nitơ và phốt pho rất cao, có tiềm năng sử dụng để làm phân bón hữu cơ hoặc chất cải tạo đất nông nghiệp hiệu quả. Hiện nay, nhiều quốc gia trên thế giới đã thực hiện thành công tái chế bùn thải sinh hoạt thành phân hữu cơ (phân compost) hoặc đất sạch để trồng cây, giúp thay thế phƣơng pháp xử lý chôn lấp vốn chiếm nhiều diện tích đất và hạn chế gây ô nhiễm môi trƣờng đất, nƣớc ngầm. Tuy nhiên, việc sử dụng bùn thải có tiềm năng gây độc cho con ngƣời và môi trƣờng sinh thái do bùn thải thƣờng chứa nhiều loại chất ô nhiễm là kim loại nặng với hàm lƣợng cao. Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu sử dụng bùn thải sinh hoạt làm nguyên liệu cải tạo đất nông nghiệp”. 1 ThS. Giảng viên Khoa NLNN, trường Đại học Hồng Đức. 24 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 25. 2015 Mục đích: Bƣớc đầu xác định tiềm năng sử dụng bùn thải và phân compost chế biến từ bùn thải sinh hoạt trong cải tạo đất trồng. 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên vật liệu Nguyên liệu bùn thải, phân compost chế biến từ bùn thải (Thu thập tại nhà máy sản xuất phân compost tại khu vực Chugoku, Nhật Bản), phân đạm Urea, phân lân Supephotphat, phân Kali (KCl). Cây trồng thí nghiệm: Cây rau muống (Ipomoea aquatic) 2.2. Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu sự thay đổi tính chất lý, hóa học của bùn thải sinh hoạt trong quá trình ủ phân compost. Nghiên cứu ảnh hƣởng của bùn thải và phân compost chế biến từ bùn thải lên tính chất đất trồng. Phân tích tính chất lý hóa học cơ bản của đất: pH; Ni tơ tổng số (T-C), Phốt pho tổng số (T-P) và P dễ tiêu, Các bon tổng số (T-C), Cation trao đổi, độ ẩm… Xác định hàm lƣợng kim loại nặng tích lũy trong cây trồng và đất sau thu hoạch. So sánh hàm lƣợng Cu, Zn, Pb, Cd tổng số trong mẫu đất, cây trồng nghiên cứu với giá trị giới hạn cho phép về nồng độ kim loại nặng trong đất và cây trồng khi sử dụng phân bón từ bùn thải sinh hoạt. 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu Thí nghiệm đƣợc tiến hành từ tháng 4/2013 đến tháng 01/2014, tại Đại học Okayama, Nhật Bản. Cây rau muống (Ipomoea aquatic) đƣợc trồng trong nhà kính với hệ thống tƣới phun mƣa tự động đảm bảo nhu cầu nƣớc cho quá trình sinh trƣởng và phát triển. Nguyên liệu bùn thải, phân compost chế biến từ bùn thải và phân Urê đƣợc trộn đều với đất cát trƣớc khi gieo hạt với liều lƣợng 50kg N/ha. Công thức thí nghiệm: CT1: Bón lót với phân Urê CT2: Bón lót với nguyên liệu bùn thải sinh hoạt CT3: Bón lót với phân compost chế biến từ bùn thải (sau 14 ngày ủ) CT4: Bón lót với phân compost đã ủ chín - Phương pháp phân tích:  pHH20: Đo bằng máy pH metter. 25 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 25. 2015  Nitơ tổng số và Cácbon hữu cơ tổng số: Phân tích bằng phƣơng pháp đốt khô, sử dụng máy CN- corder (MT-700)  Phospho tổng số, phospho dễ tiêu đƣợc xác định bằng phƣơng pháp đo màu với màu xanh molipđen, sử dụng máy quang phổ (UV-vis).  Hàm lƣợng nitrat và amonium: xác định bằng Phƣơng pháp Indophenol, sử dụng máy quang phổ (UV-vis)  Ca2+, Mg2, K+ ,Na+: Phƣơng pháp Amôn axetat.  Kim loại nặng: Xác định hàm lƣợng trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS. 2.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu Số liệu đƣợc tính toán và xử lý thống kê trên máy tính bằng phần mềm R (i386 3.0.1) và Microsoft Excel 2007. Phân tích ANOVA đƣợc thực hiện để so sánh các kết quả thu đƣợc với mức tin cậy 95%. Phép kiểm định Tukey HSD (p < 0,05) đƣợc thực hiện sau phép phân tích ANOVA để kiểm chứng lại sự khác nhau của các kết quả thu đƣợc. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Sự thay đổi tính chất lý, hóa học của nguyên liệu bùn thải trong quá trình ủ compost Bảng 1. Các chỉ tiêu vật lý, hóa học cơ bản của mẫu bùn thải nghiên cứu Cation trao đổi ...