Đề tài Địa hoá môi trường đất ới khô và bán khô từ Nha Trang đến Bình Thuận

Địa Hoá Môi Trường Đất Đới Khô Và Bán Khô Từ Nha Trang Đến Bình Thuậ Phạm Văn Thanh, Trịnh Văn Nhân Viện nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản km 9, Thanh Xuân, Hà Nội Tóm tắt: Dưới tác dụng của khí hậu khô nóng, trong điều kiện đá mẹ giàu kiềm, mực nước ngầm nông (0,1 - 1,2 m) thuận lợi cho quá trình mao dẫn, bốc hơi bề mặt tạo các tích tụ muối kiềm (soda). đã xác định đặc tính môi trường địa hoá của 9 đơn vị đất phủ trên các loại đất đá khác nhau trên diện tích nghiên cứu. Hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong đất nhìn chung thấp dưới tiêu chuẩn cho phép; nhưng kết quả nghiên cứu đã xác định ở một số khu vực có những dị biến đáng lo ngại của F và As trong môi trường đất. Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, bước đầu đã đánh giá tác động của điều kiện khô - nóng tới cây trồng, vật nuôi và sức khỏe cộng đồng. Từ đó có cơ sở khoa học cho quy hoạch sử dụng hợp lý và phát triển bền vững tài nguyên môi trường. Đất là sản phẩm của các quá trình tự nhiên, là kết quả của quá trình vận động - biến cải. Thành phần vật chất của đất phụ thuộc vào một số yếu tố chính dưới đây: - Thành phần thạch học của đá mẹ: Đá mẹ thuộc hệ tầng Nha Trang và các phức hệ đá xâm nhập đều có hàm lượng kiềm (Na2O+K2O) tương đối cao. Vì thế, quá trình phong hoá hoá học và cơ học đã tạo ra các sản phẩm thứ sinh (đất và vỏ phong hoá) có hàm lượng kiềm cao. - Tính phân đới địa hình: Tính khô hạn điển hình chỉ diễn ra ở mức địa hình từ 100 m trở xuống, đặc biệt là các thung lũng giữa núi và trước núi, có độ cao 20-50 m. Trong đai nhiệt đới ẩm (từ 100 m trở lên) thì các nguyên tố kiềm (Na+K) và đặc biệt là kali khó có thể tồn tại ở hàm lượng cao trong đất và trong nước, do địa hình dốc, lớp đất mỏng, thảm thực vật phát triển, cường độ trao đổi nước lớn,... vì thế chúng nhanh chóng bị cuốn hút vào quá trình khuếch tán và hấp phụ sinh học. Bởi vậy, nồng độ soda [(Na+K) HCO3 + (Na+K)2 CO3] chỉ có giá trị cao trong môi trường đất và nước ở đai địa hình thấp (20-50 m). Bảng 1. Thành phần kiềm trong các tập mẫu đất chứa soda tự nhiên Hàm lượng trung bình Hàm Lượng soda TT Tập mẫu Đặc điểm Số mẫu nguyên tố (%) (%) CaO MgO Na2O K2O Min Max TB 1 Vĩnh Hảo Bột - sét 86 0,26 0,38 0,52 3,10 1,02 40,90 11,48 2 Ga Vĩnh Hảo Cát - bột - sét 28 0,51 3,05 1,80 19,37 10,29 Dốc Trang - Vườn 3 Cát - bột - sét 31 0,51 3,02 2,54 24,78 10,57 Đạo 4 Châu Cát Cát - bột 17 0,75 4,02 5,08 42,78 18,34 5 Nha Mé Cát - bột 18 1,52 3,71 1,16 23,29 8,94 6 Sông Lòng Sông Cát - bột - sét 12 15,72 1,55 1,05 20,60 7,63 Nguồn: Hồ Vương Bính, 1998. - Nồng độ muối tan (soda): phụ thuộc vào chiều sâu mực nước ngầm. Mực nước ngầm sâu 0,1-1,2 m là thuận lợi cho quá trình mao dẫn và bốc hơi bề mặt. Với những tiền đề trên, đất bị soda hoá phân bố chủ yếu ở đai địa hình thấp, bao gồm các trũng kín và nửa kín của vành đai chân núi, đất có nguồn gốc sông, sông - 2 2-3 biển thuộc các thành tạo Pleistocen (amQ1 và amQ1 ). I. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HOÁ MÔI TRƯỜNG ĐẤT ĐỚI KHÔ VÀ BÁN KHÔ Để nghiên cứu đặc điểm phân bố các nguyên tố vi lượng cũng như các chỉ tiêu môi trường, chúng tôi đã xác định các thông số biến thiên hàm lượng của chúng trong các đối tượng tự nhiên. Trong nghiên cứu môi trường, tiêu chuẩn hàm lượng cho phép của nguyên tố được dùng để đánh giá mức độ thừa hoặc thiếu của nó trong môi trường. Các tiêu chuẩn cho phép được chúng tôi tham khảo TCVN 1994- 1995, và tiêu chuẩn của Anh, Mỹ, Đức, và Trung Quốc. Trên diện tích nghiên cứu, lớp đất phủ trên các thành tạo địa chất khác nhau được phân chia ra các tập mẫu riêng để lấy mẫu địa hoá môi trường; đó là các tập mẫu trên các thành tạo: vQ, aQ, amQ, mQ, J - K (các đá phun trào), J - N (trầm tích lục nguyên), g K cn, g K đc và g J đq. Dưới đây là kết quả nghiên cứu đặc điểm địa hoá môi trường đất phủ trên các thành tạo địa chất (Bảng 2): 1. Đất trên các trầm tích nguồn gốc sông (aQ) Các trầm tích nguồn gốc sông có diện tích không lớn, phân bố chủ yếu dọc theo các thung lũng sông, là phần đất thấp, các bãi bồi hiện đại. Thành phần cơ giới của đất chủ yếu là đất thịt, cát pha và cát. Đất có độ pH thường gặp là 6,5 (Bảng 2). Riêng ở vùng Tuy Phong, môi trường đất có độ pH cao hơn (pH = 6,61). Thành phần vật chất hữu cơ thấp (0,98%). Tổng NPK tương đối cao (0,69%). Tổng độ kiềm có hàm lượng trung bình khá cao: 7,23 meq/100g, riêng ở Tuy Phong là 7,53 và cũng ở đây, tổng muối tan có hàm lượng gấp 1,5 lần giá trị trung bình toàn vùng. Các nguyên tố vi lượng đều nằm trong giới hạn cho phép; riêng fluor có hàm lượng trung bình cao hơn chút ít. Có thể đánh giá là đất trên các trầm tích nguồn gốc sông không chứa các độc tố có hại. 2. Đất trên các trầm tích nguồn gốc sông-biển (amQ) Các thành tạo nguồn gốc sông-biển khá phổ biến trên diện tích nghiên cứu, tạo nên các đồng bằng tích tụ khá rộng lớn ở Phan Rang, Phan Thiết và các thung lũng sông. Thành phần cơ giới chủ yếu là đất thịt nhẹ và cát pha. Môi trường từ axit yếu đến trung tính, pH trung bình là 6,62; riêng ở Tuy Phong khá cao: 7,2. Đất có chất dinh dưỡng tổng khá cao: 0,74%; vùng Phan Rang tới 0,91%. Lượng vật chất hữu cơ trung bình là 1,08% (Tuy Phong là 1,24%). Tổng độ kiềm trung bình cao nhất trên diện tích vùng nghiên cứu là 7,28 meq/100g (Tuy Phong là 8,5 meq/100g). Hàm lượng các nguyên tố vi lượng nhìn chung thấp hơn tiêu chuẩn cho phép (TCCP). Nhưng vẫn có một số điểm có hàm lượng khá cao của As: ở Hòn Nhơn (25 ppm), bắc Bắc Bình (29 ppm), tây bắc ga Sông Mao (32 ppm). Zn khá cao ở phía đông Diên Khánh (415 ppm) và khu cầu đường sắt Phan Rang (520-549 ppm). Ngoài ra 60% mẫu ở vùng Nha Trang - Cam Ranh và Tuy Phong có hàm lượng F cao hơn tiêu chuẩn cho phép. 3. Đất trên các trầm tích nguồn gốc biển (mQ) Các trầm tích nguồn gốc biển có diện phân bố rất rộng trong vùng nghiên cứu, tạo nên các đồng bằng dạng xâm thực - tích tụ trước núi tới các dải đồng bằng ven biển. Đất phủ trên các thành tạo địa chất này có thành phần cơ giới chủ yếu là đất thịt nhẹ, cát pha và cát. Độ pH trung bình là 6,67. Trong khi đó ở trung tâm đới khô có độ pH lớn hơn: Phan Rang 7,17. Chất dinh dưỡng tổng thấp, trung bình 0,44%. Tổng độ kiềm 6,37 meq/100g(Phan Rang 9,14), Tuy Phong 6,73. Tổng muối tan 0,26%. Các nguyên tố vi lượng có hàm lượng trung bình thấp hơn TCCP, nhưng ở một số nơi đã phát hiện được hàm lượng cao hơn TCCP của một số nguyên tố vi lượng như: As (Sân bay Cam Ranh cũ 28,9 ppm), Cam Tân (56 ppm), tây bắc Hòn Nhơn (32 ppm), Phan Thiết: Ga Mường Mán (31,5 ppm), Hồng Sơn (35,6 ppm), Hồng Liên (36,2 ppm). Đặc biệt 15/23 mẫu ở Nha Trang, 4/12 ở Phan Rang, 6/10 ở Tuy Phong có hàm lượng F cao hơn TCCP từ 1,2 đến 2,5 lần và ở Cam Tân tới 4,2 lần (850 ppm). 4. Các trầm tích nguồn gốc gió (vQ) Đây là thành tạo địa chất khá đặc trưng của đới khô; đó là những cồn cát có độ cao khá lớn nằm dọc theo đường bờ biển ở vùng Bắc Bình và nam Phan Thiết. Thành phần chủ yếu là cát pha sét, cát hạt mịn, có tổng độ dinh dưỡng và vật chất hữu cơ thấp: 0,17% và 0,26%. Môi trường axit nhẹ, tổng độ kiềm chỉ là 3,43 meq/100g. Hàm lượng trung bình các vi nguyên tố đều thấp hơn TCCP. Như vậy, có thể xác định là đất trên các trầm tích nguồn gốc gió ở đây khá sạch, không chứa các chất độc hại tới môi trường tự nhiên. 5. Đất trên các đá magma phun trào (J-K) Các đá phun trào phân bố trên những diện tích rộng - hẹp khác nhau rải rác từ Nha Trang tới Hàm Tân. Đất có màu nâu đỏ, vàng nâu. Thành phần cơ giới chủ yếu là đất thịt nhẹ, bột, sạn. Tổng lượng dinh dưỡng NPK khá cao, trung bình 0,71%. Tổng lượng chất hữu cơ 1,14%. Đặc biệt tổng lượng kiềm trung bình cao nhất trong vùng nghiên cứu: 8,1 meq/100g. Trong đó đáng chú ý là ở Nha Trang: 8,34 và Tuy Phong: 7,94. Các nguyên tố vi lượng đều có hàm lượng trong TCCP; mặc dù vậy, vẫn có một số điểm có hàm lượng đột biến của As: đčo Rù Rì: 32 ppm, Ka Lục Đŕi: 28,9 ppm, phía tây Diên Khánh: 20,7 - 25 ppm. As đặc biệt cao ở vùng Ba Hua (Hàm Phú): 52,5 - 90,9 ppm. Hồng Phong: 26,5 ppm; và Zn ở núi Trải Lăng: 808 ppm, Ka Lục Đŕi: 736 ppm, nam Diên Khánh: 760 ppm và 10/18 mẫu trên các đá phun trào có hàm lượng F cao hơn TCCP và đặc biệt một mẫu ở Hòn Sạn (bắc thành phố Nha Trang) có hàm lượng F cao gấp 3 lần TCCP. Ngoài ra, Hg cũng đã phát hiện được với hàm lượng 3 ppm trong đất ở vùng gần lỗ khoan nước khoáng Nha Mé (Liên Hương). Đất trên các đá magma phun trào ở một số địa phương cần lưu ý tới hàm lượng đột biến của As, F và có thể cả Hg. 6. Đất trên các thành tạo trầm tích lục nguyên (J ln) Các trầm tích lục nguyên phát triển với quy mô rộng lớn là các trầm tích Jura hệ tầng La Ngà, tập trung chủ yếu ở tây nam và tây vùng nghiên cứu. Đất màu nâu đen, xám đen. Thành phần cơ giới chủ yếu là đất thịt nhẹ, sét pha, cát pha. Tổng chất dinh dưỡng NPK cao, trung bình 1,22%. Tổng lượng chất hữu cơ cao nhất trong vùng nghiên cứu: 1,33%. Tổng độ kiềm: 6,67 meq/100g. Các nguyên tố vi lượng có hàm lượng cao hơn TCCP gồm có As (Núi Rã - Ninh Hải : 24 - 32 ppm, Tây Cam Ranh - Hòn Giòn: 30 - 52 ppm, núi Nhọn: 23,2 ppm). ở vùng Nha Trang 80% mẫu phân tích có hàm lượng F vượt TCCP. Như vậy đối với đất phủ trên các trầm tích lục nguyên cần lưu ý tới hàm lượng đột biến của As, F ở một số điểm, các nguyên tố khác có hàm lượng thấp hơn TCCP. Đất có tổng lượng dinh dưỡng cao, thuận lợi cho phát triển nông - lâm nghiệp. 7. Đất trên các thành tạo magma phức hệ Cà Ná Có thành phần cơ giới thịt nhẹ, bột, sạn. Tổng chất dinh dưỡng NPK thấp: 0,46%. Nhưng có tổng lượng chất hữu cơ khá cao: 1,25%. Tổng lượng kiềm trung bình là 6,53 ppm trong đó ở khu Phan Rang đạt tới 8,44 meq/100g. Các nguyên tố vi lượng đáng chú ý có F trung bình là 229 ppm, trong đó Nha Trang tới 455 ppm (2,2 TCCP). 100% số mẫu phân tích có hàm lượng F lớn hơn TCCP ở Nha Trang. Đặc biệt đột biến tới 620 - 740 ppm ở Vĩnh Hải, 580 ở Hòn Sạn (Nha Trang). Ngoài ra As = 31 ppm (1,5 TCCP) ở Hòn Sạn, 25,3 ppm ở ga Cà Ná. Các nguyên tố vi lượng khác đều thấp hơn TCCP. Bảng 2. Thành phần vật chất của đất trên các thành tạo địa chất vùng Nha Trang - Bình Thuận Ghi chú: * Hàm lượng trung bình trong 335 mẫu đất trên diện tích nghiên cứu (là chỉ tiêu để so sánh). 8. Đất trên các thành tạo magma phức hệ Đèo Cả (K đc) Ở đây đất chiếm một diện tích rất rộng lớn, tập trung chủ yếu ở phía tây và trung tâm vùng nghiên cứu. Các chỉ tiêu về chỉ số địa hoá của đất đều thấp: NPK: 0,47%, OM: 0,69% và tổng độ kiềm không cao: 5,65 meq/100g. 100% mẫu khu vực Nha Trang có hàm lượng F cao hơn TCCP. Đặc biệt ở Bàu Ông Gĩ F: 680 ppm (3,4 TCCP), As có một điểm duy nhất cao ở tây Núi Quýt (Cam Ranh): 27,4 ppm. Các nguyên tố vi lượng khác đều nằm trong TCCP. 9. Đất trên các đá magma phức hệ Định Quán (J đq) Các đá magma phức hệ Định Quán chiếm một diện tích rộng lớn ở trung tâm và phần tây diện tích nghiên cứu. Đất có màu xám nâu, xám vàng. Thành phần cơ giới chủ yếu là đất thịt nhẹ, pha bột, sạn. Tổng chất dinh dưỡng NPK là 0,55%, OM: 0,99%. Tổng lượng kiềm thấp: 4,14 meq/100g. Các nguyên tố vi lượng đáng chú ý là 3/5 mẫu ở khu vực Nha Trang có F lớn hơn TCCP. As cao ở tây nam Cam Ranh: 12,6 ppm. Núi Cô Nhi (ga Mương Mán): 48,4 - 237,6 ppm. Các nguyên tố vi lượng khác đều thấp hơn TCCP. II. ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG ĐỊA HOÁ Ở ĐỚI KHÔ VÀ BÁN KHÔ Đặc trưng địa hoá môi trường khô và bán khô đã tạo nên những vùng dị biến kiềm. Nước kiềm có độ khoáng hoá cao, dư thừa một số nguyên tố như Si, F và thiếu hụt Ca. Thiếu nước cho sinh hoạt và tưới tiêu, tạo ra vùng đất trống - đồi trọc chiếm tỷ lệ lớn ~30% diện tích vùng nghiên cứu. Một số ảnh hưởng chính về địa hoá môi trường qua các tài liệu thu thập ở Sở Khoa học, Công nghệ và Môi trường (về đánh giá hiện trạng môi trường), Sở Y tế, Sở Kế hoạch và Đầu tư (về quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội) và những quan sát của chúng tôi bước đầu được đánh giá như sau: 1. ảnh hưởng tới sức khoẻ con người a) Do dư thừa Si và đặc biệt là F nên trong vùng có biểu hiện về bệnh nhiễm độc Fluor (Fluorosis). Ngoài hàm lượng F vượt giới hạn cho phép trong đất (200 ppm); kết quả nghiên cứu đã xác định F cũng có hàm lượng trong nước vượt tiêu chuẩn cho phép (F£ 1 mg/l): - Nước trong thành tạo Holocen (Q2): F = 0,48-3,75 mg/l (từ 0,48 đến 3,75 lần TCCP). 2-3 - Nước trong thành tạo Pleistocen (Q1 ): F = 0,34-10 mg/l (từ 0,34 đến 10 lần TCCP). - Nước trong thành tạo Neogen (N): F = 3,75 mg/l (lớn hơn 3,75 lần TCCP). - Nước trong thành tạo phun trào và xâm nhập: F = 1,1-11 mg/l (từ 1,1 đến 11 lần TCCP). Sự dư thừa hàm lượng F là tác nhân của các căn bệnh: đốm răng, loãng xương và trụy cột sống. b) Vùng nghiên cứu thuộc trường địa hoá thiếu calci: hàm lượng calci trong nước và trong đất ở vùng trung tâm khô nóng rất thấp. Tỷ số k = Ca/(Na+K) trong đất và trong nước ở các vùng nghiên cứu Hà Nội, Đầm Hồng (Tuyên Quang), Mộc Châu (Sơn La) và Vĩnh Hảo - Tuy Phong như sau (Bảng3): Bảng 3. Tỷ số Ca/(Na+K) trong đất và nước ở các vùng nghiên cứu Trong đất (kđ) Trong nước (kn) Vùng Hà Nội 14,09 1,48 Vùng Mộc Châu 27,29 33,40 Vùng Đầm Hồng 3,09 10,87 Vùng Vĩnh Hảo - Tuy Phong 0,85 0,32 Kết quả nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trên thế giới cho thấy: ở những vùng khô nóng, thừa F, thiếu Ca (như ở ấn Độ, Bangladesh...) thì tỷ lệ mắc bệnh về xương-răng là khá cao. Ngoài ra, ở vùng nghiên cứu, theo điều tra y tế học, số trẻ em bị suy dinh dưỡng, còi xương hiện nay chiếm tỷ lệ khá cao. 2. ảnh hưởng tới cây trồng và vật nuôi a) Phát triển cây trồng: Vùng khô hạn, thiếu nước, đất bị soda hoá, nhiễm mặn, cát bay nên diện tích đất trống - đồi trọc còn quá lớn. Tuy vậy, ngành nông nghiệp địa phương đã tìm ra hệ thống cây chịu hạn và ưa kiềm (cây ăn quả và cây che phủ). Vườn cây của nhiều gia đěnh đã phát huy thế mạnh, trong đó có nho, thanh long, điều, dưa, thuốc lá,... đã là hướng phát triển có hiệu quả của nhà nông. Các loài cây che phủ, chịu hạn cũng đang lấp dần những vùng đất trống ở chân núi và dải cồn cát ven biển; đó là: keo lá tràm, xoan chịu hạn, keo lai, điều, phi lao, sao đen... b) Phát triển chăn nuôi: ở vùng đất khô hạn khó tìm ra những trảng cỏ xanh. Đất đai bị kiềm hoá, ít ai nghĩ tới việc phát triển ngành chăn nuôi. Thế nhưng ở ngay trung tâm đới khô (vùng Vĩnh Hảo - Tuy Phong) với dân số tổng cộng 105.000 người tính chung cho cả huyện (huyện Tuy Phong), những đŕn bò, dê và cừu đã phát triển tới 35.000-40.000 con, trong tương lai còn tăng hơn nữa. Loại vật bốn chân này rất ưa kiềm, chúng ăn cây cỏ và uống nước có hàm lượng soda cao từ 1-3 g/l; có lẽ nước khoáng soda đã giúp chúng sinh trưởng tốt. KẾT LUẬN Trong điều kiện khô nóng của khu vực từ Nha Trang đến Bình Thuận, yếu tố quyết định tới thành phần vật chất của đất là: đá mẹ giầu kiềm đã tạo sản phẩm thứ sinh (đất và vỏ phong hoá) có hàm lượng kiềm cao. Tính phân đới địa hình: nồng độ kiềm (soda) chỉ cao trong đất ở đai địa hình thấp 20-50 m, đặc biệt là ở các thung lũng giữa và trước núi. Mực nước ngầm thấp (0.1-1.2 m) thuận lợi cho quá trình mao dẫn, bốc hơi bề mặt tạo các tích tụ muối kiềm (soda). Kết quả nghiên cứu đã xác định hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong đất nhìn chung thấp dưới tiêu chuẩn cho phép, nhưng ở một số khu vực vẫn tồn tại hàm lượng đáng lo ngại của F và As. Đặc trưng địa hoá môi trường khô và bán khô đã tạo nên những vùng dị biến kiềm (đất bị soda hoá, muối hoá) và đặc biệt là hiện trạng thừa F thiếu Ca trong đất là nguyên nhân của các căn bệnh về răng, xương khá phổ biến ở vùng nghiên cứu. Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, bước đầu đã đánh giá được tác động của môi trường địa hoá khô nóng tới vật nuôi, cây trồng và sức khoẻ cộng đồng; từ đó có cơ sở khoa học cho những đề xuất biện pháp sử dụng hợp lý tài nguyên đất nhằm phát huy lợi thế, hạn chế tác động xấu, góp phần tích cực vào công tác quy hoạch và phát triển bền vững tài nguyên và môi trường. VĂN LIỆU 1. Hồ Vương Bính, Lê Văn Hiền, Phạm Hùng Thanh, Quách Đức Tín, 1996. Đới khô Thuận Hải, một đặc trưng cơ bản về địa chất, địa hoá ở Việt Nam cần được đầu tư nghiên cứu khai thác, sử dụng. Địa chất và Khoáng sản, 5 : 167-180. Hà Nội. 2. Phạm Văn An, Hồ Vương Bính, 1990. Đặc điểm vỏ phong hóa vùng khô nóng Thuận Hải và nguồn gốc thành tạo sét bentonit kiềm. KHKT địa chất, 1-2 : 72-80. Hà Nội. 3. Vaish A.K. & Gyani K.C., 1998. Fluorosis – The chronic menace and its remedial measure. A case study from Rajas Than, India. Cogeoenvironment Newsletter, 1998.