Bài giảng Cơ sở khoa học môi trường: Khả năng hấp thu

Cơ sở khoa học môi trường – Khả năng hấp thu Nội dung 1. Khái niệm 2. Hấp phụ sinh học 3. Hấp phụ cơ học 4. Hấp phú hóa học 5. Dung tích hấp phụ của đất\ Cơ sở khoa học môi trường – Khả năng hấp phụ của đất Khái niệm Hấp phụ là đặc tính của đất có thể hút được các chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí làm tăng nồng độ hoặc số lượng của các chất đó trên bề mặt của hạt keo đất Cơ sở khoa học môi trường – Khả năng hấp phụ của đất Khái niệm Trong đất có chứa nhiều hạt đất kích thước càng nhỏ, sẽ có tỷ diện lớn, năng lượng bề mặt lớn thì khả năng hấp phụ cao. Như vậy keo đất là cơ sở tạo ra sự hấp phụ của đất, đất càng nhiều hạt keo thì khả năng hấp phụ càng cao. Khả năng hấp phụ của đất sét bao giờ cũng > đất thịt > đất cát Cơ sở khoa học môi trường – Khả năng hấp phụ của đất Hấp phụ sinh học Sự thu hút các cation và anion trong đất vào trong cơ thể sinh vật đất (vi sinh vật, thực vật và động vật sống trong đất) để biến thành chất hữu cơ trong cơ thể chúng. Sau khi chúng chết đi xác của chúng làm cho chất hữu cơ của đất tăng lên và sau khi được vi sinh vật phân giải thì các cation, anion đó được trả lại cho đất, tạo ra một vòng tuần hoàn sinh học Cơ sở khoa học môi trường – Khả năng hấp phụ của đất Hấp phụ cơ học Đất có thể giữ lại các hạt vật chất nhờ các khe hở giữa các hạt đất. Đây là hiện tượng thu giữ các chất hoàn toàn cơ học. Điều kiện của sự hấp phụ này là: - Khe hở của đất có kích thước nhỏ hơn kích thước hạt vật chất bị hấp phụ. - Khe hở của đất có kích có thể lớn, nhưng bờ khe hở gồ ghề hay ngoằn ngoèo, đã cản trở sự di chuyển của các hạt vật chất và các hạt nhỏ được giữ lại ở những chỗ gồ ghề Cơ sở khoa học môi trường – Khả năng hấp phụ của đất Hấp phụ lý học Xảy ra khi có sự chênh lệch nồng độ vật chất trên bề mặt keo đất và nồng độ của chất ấy trong dung dịch đất, làm tăng hoặc giảm nồng độ phân tử vật chất trên bề mặt hạt đất. Tỷ diện hạt đất càng lớn thì năng lượng bề mặt càng lớn, sự hấp phụ lý học càng mạnh. Có 2 dạng hấp phụ lý học: - Hấp phụ dương:làm tăng nồng độ các chất ấy trên bề mặt hạt - Hấp phụ âm: làm giảm Cơ sở khoa học môi trường – Khả năng hấp phụ của đất Hấp phụ hóa học Hấp phụ hoá học là sự hấp phụ đồng thời với sự tạo thành trong đất những muối không tan từ các muối dễ tan. Bàn chất của hấp phụ hoá học là sản phẩm của các quá trình hoá học xảy ra trong đất. Tác dụng: Các chất được giũa lại trong đất, kông bị rửa trôi ảnh hưởng đến nước ngầm Khó xử lý nếu các kim loại năng bị kết tủa Cơ sở khoa học môi trường – Khả năng hấp phụ của đất Hấp phụ lý hóa học (hấp phụ trao đổi) Là đặc tính của đất có thể trao đổi các cation và anion trên bề mặt hạt keo đất với các cation hoặc anion trong dung dịch đất làm thay đổi thành phần và nồng độ ion của dung dịch đất. Cơ sở khoa học môi trường – Khả năng hấp phụ của đất Hấp phụ lý hóa học (hấp phụ trao đổi) Lớp ion khuếch tán của hạt keo đất. Cation trên lớp ion khuếch tán  dung dịch. Anion trên lớp ion khuếch tán  dung dịch. Keo âm thì ở lớp ion khuếch tán sẽ là các cation Keo dương thì ở lớp ion khuếch tán sẽ là các anion Cơ sở khoa học môi trường – Khả năng hấp phụ của đất Dung tích hấp phụ của đất CEC - Cations: H+, Ca++, Mg++, K+, Na+, NH4+, Al3+, và các cation kim loại nặng. - Cation được hấp thụ trên bề mặt keo âm. - Tổng số các cation trao đổi trong một trọng lượng đất nhất định được gọi là khả năng trao đổi cation (CEC), Cơ sở khoa học môi trường – Khả năng hấp phụ của đất Dung tích hấp phụ - Tầng ion bù Tầng ion bù này chia làm 2 lớp: - Lớp ion cố định: Nằm sát tầng ion quyết định điện thế. - Lớp ion khuyếch tán (còn gọi là lớp ion trao đổi) Cơ sở khoa học môi trường – Khả năng hấp phụ của đất Các yếu tố ảnh hưởng đến CEC Bản chất của keo đất Cơ sở khoa học môi trường – Khả năng hấp phụ của đất Các yếu tố ảnh hưởng đến CEC CEC phụ thuộc vào thành phần cơ giới đất: Đất có thành phần cơ giới nặng, giàu sét thì thường có CEC lớn. Cơ sở khoa học môi trường – Khả năng hấp phụ của đất Các yếu tố ảnh hưởng đến CEC CEC phụ thuộc vào hàm lượng hữu cơ trong đất. Đất càng có nhiều hàm lượng hữu cơ thì CEC càng lớn Cơ sở khoa học môi trường – Khả năng hấp phụ của đất Các yếu tố ảnh hưởng đến CEC pH môi trường: pH đất tăng thì CEC thường cũng tăng lên Cơ sở khoa học môi trường – Khả năng hấp phụ của đất Các yếu tố ảnh hưởng đến CEC pH môi trường: pH đất tăng thì CEC thường cũng tăng lên Ảnh hưởng của pH đối với CEC -Khi pH thấp  CEC thấp vì ion H+ sẽ thay thế các cation trên bề mặt keo đất Các cations không được hấp thu sẽ bị rửa trôi  giá trị CEC thấp Lý do Khi pH cao  CEC cao thì các ion OH sẽ kết hợp với H+ của nhóm OH trên bề mặt keo đất để lại vị trí tích điện âm  tăng tổng điện tích âm, tăng sự hấp thu cations  tăng CEC Cơ sở khoa học môi trường – Khả năng hấp phụ của đất Các yếu tố ảnh hưởng đến CEC pH môi trường: pH đất tăng thì CEC thường cũng tăng lên Lý do Cơ sở khoa học môi trường – Khả năng hấp phụ của đất Đo CEC - Cation bỏ vào có thể là: NH4 +, Ba++ - Nguyên tắc: Bỏ vào một cation dư để đẩy các cation ra khỏi keo đất Đơn vị cmol (+)/ kg Cơ sở khoa học môi trường – Khả năng hấp phụ của đất Vai trò của CEC - Giữ dinh dưỡng và giải phóng chất dinh dưỡng từ từ cho cây trồng - Giảm rửa trôi - Giảm ô nhiểm nguồn nước ngầm.