Luận án tiến sĩ khả năng hấp phụ dinh dưỡng và giảm phát thải khí nhà kính của t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ PHẠM NGỌC THOA KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DINH DƯỠNG VÀ GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH CỦA THAN TRE (Bambusa blumeana) VÀ THAN TRÀM (Melaleuca cajuputi) LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC MÃ SỐ CHUYÊN NGÀNH: 62440303 NĂM 2022 luan an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ PHẠM NGỌC THOA MÃ SỐ NCS: P0717002 KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DINH DƯỠNG VÀ GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH CỦA THAN TRE (Bambusa blumeana) VÀ THAN TRÀM (Melaleuca cajuputi) LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC MÃ SỐ CHUYÊN NGÀNH: 62440303 NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS. NGUYỄN HỮU CHIẾM NĂM 2022 luan an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG Luận án này với tựa đề là “KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DINH DƯỠNG VÀ GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH CỦA THAN TRE (Bambusa blumeana) VÀ THAN TRÀM (Melaleuca cajuputi)”, do nghiên cứu sinh Phạm Ngọc Thoa thực hiện theo sự hướng dẫn của PGs. Nguyễn Hữu Chiếm. Luận án đã báo cáo và được Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ thông qua ngày: …/…/2022.

Luận án đã được chỉnh sửa theo góp ý và được Hội đồng đánh giá luận án xem lại. Thư ký Ủy viên Ủy viên Phản biện 3 Phản biện 2 Phản biện 1 Người hướng dẫn Chủ tịch Hội đồng PGs. Nguyễn Hữu Chiếm i luan an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat LỜI CẢM ƠN Tác giả xin được chân thành tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy hướng dẫn khoa học là Phó Giáo sư – Tiến sĩ Nguyễn Hữu Chiếm, Khoa Môi Trường và Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ đã tận tình hướng dẫn, động viên và góp ý về chuyên môn trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án tiến sĩ. Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Phó Giáo sư – Tiến sĩ Nguyễn Xuân Lộc cùng tất cả quý Thầy Cô Khoa Môi Trường và Tài nguyên Thiên nhiên đã và đang hỗ trợ, hướng dẫn học thuật cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Xin chân thành cảm ơn tất cả các bạn sinh viên khóa 40, 41, 42 và 43 đã giúp đỡ tác giả hoàn thành các nghiên cứu thực nghiệm trong suốt thời gian qua. Xin trân trọng cảm ơn học viên Tăng Lê Hoài Ngân và Võ Hoàng Việt đã luôn đồng hành và giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập nghiên cứu tại đại học Cần Thơ. Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến dự án nâng cấp Trường Đại học Cần Thơ VN14-P6, được hỗ trợ từ nguồn vốn vay ODA của Nhật Bản (E7) đã hỗ trợ kỹ thuật, kinh phí cho luận án Phạm Ngọc Thoa ii luan an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat TÓM TẮT Tình trạng ô nhiễm bởi các hoạt động nông nghiệp đang trở thành vấn đề cấp thiết tại Đồng bằng sông Cửu Long. Hiện nay, nguồn nước thải sau biogas được tạo ra trong các hầm kỵ khí có chứa nồng độ các ion hòa tan cao và khoảng 60% khí metan.

Do đó, chúng có tiềm năng gây ô nhiễm nguồn nước rất lớn và có thể dẫn đến nguy cơ làm gia tăng lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính. Vì vậy, nghiên cứu này được thực hiện nhằm: (1) Đánh giá khả năng hấp phụ của than sinh học tre và tràm đối với ion NH 4+ và NO3- trong nước thải sau biogas; (2) Đánh giá tiềm năng làm giảm sự phát thải khí CH4 và N2O trên đất trồng lúa và đất trồng hoa màu của than tre và than tràm. Hàng loạt các thí nghiệm được thực hiện trong khoảng thời gian từ năm 2018-2020 bao gồm thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và thí nghiệm trong nhà lưới tại trường Đại học Cần Thơ. Tất cả các thí nghiệm được thực hiện theo phương pháp chính quy phổ biến hiện hành.

Kết quả nghiên cứu cho thấy than sinh học tre và tràm hấp phụ hiệu quả ion NH 4+ trong điều kiện dung dịch hấp phụ có pH=8, với thời gian hấp phụ là 15 phút, và liều lượng than sinh học sử dụng là 1 g/L. Dung lượng hấp phụ NH4+ cực đại của than tre và than tràm tương ứng là 3,24 đến 5,4 mg/g. Đồng thời, than tre và than tràm hấp phụ hiệu quả ion NO3- trong điều kiện dung dịch hấp phụ có pH= 4, lượng than sinh học sử dụng là 1 g/L và thời gian hấp phụ trong15 phút. Khả năng hấp phụ nitrate tối đa của hai loại than sinh học từ 8,1 (than tre) đến 15,5 mg/g (than tràm).

Dữ liệu thí nghiệm phù hợp với các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt như mô hình Langmuir và mô hình Freundlich. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy rằng bổ sung than sinh học tre và tràm vào đất trồng lúa đã giúp làm giảm đáng kể lượng khí thải CH4 trong khi vẫn duy trì sản xuất lúa. Lượng phát thải CH4 ở tất cả các nghiệm thức có bổ sung than sinh học đều giảm đáng kể từ 23,6% đến 47,1% so với đối chứng. Bên cạnh đó, việc bổ sung than sinh học cũng làm giảm đáng kể lượng khí thải khí N2O trên đất trồng hoa màu đến 60% so với nghiệm thức được bón urê.

Từ khóa: Than sinh học cây tràm, than sinh học cây tre, hấp phụ dinh dưỡng, giảm phát thải, khí nhà kính. iii luan an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ABSTRACT Agricultural pollution is becoming an urgent issue in the Mekong Delta. Currently, biogas effluent created from anaerobic digesters contains high concentrations of dissolved ions and about 60% methane. As a result, they have a high potential to pollute water and increase greenhouse gas emissions.

As a result, this study was carried out to: (1) assess the adsorption capacity of bamboo and melaleuca biochar for NH 4+ and NO3- ions in wastewater after biogas; and (2) assess the potential of bamboo and melaleuca biochar to reduce CH4 and N2O emissions on rice and cash crops. A series of experiments were carried out between 2018 and 2020, including laboratory experiments and greenhouse experiments at Can Tho University. All experiments were performed according to the prevailing conventional method. The results showed that bamboo and melaleuca biochar effectively adsorbs NH4+ ions in the condition that the adsorption solution has pH=8, with an adsorption time of 15 minutes, and the dose of biochar used is 1 g.

The maximum NH4+ adsorption capacity of bamboo biochar and melaleuca biochar is 3. Additionally, bamboo and melaleuca biochar effectively adsorbed NO3- ions in the condition that the adsorption solution had pH=4, the amount of biochar used was 1 g.L-1 and the adsorption time was 15 minutes. The maximum nitrate adsorption capacity of the two biochars ranged from 8. Experimental data were consistent with isothermal adsorption models such as the Langmuir model, and Freundlich model.

The study results also showed that adding bamboo and melaleuca biochar to rice soil significantly reduced CH4 emissions while maintaining rice production. CH4 emissions in all treatments with biochar were significantly reduced from 23.1% compared with the control. In addition, the addition of biochar also significantly reduced N2O emissions on cropland by 60% compared with the treatment treated with urea. Keywords: Melaleuca biochar, bamboo biochar, nutrient adsorption, emission reduction, greenhouse gas.

iv luan an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat luan an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MỤC LỤC CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG. iv LỜI CAM ĐOAN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU. vi DANH MỤC BẢNG. x DANH MỤC HÌNH.

xii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT. xv CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.

Mục tiêu tổng quát. Mục tiêu cụ thể. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN. Ý nghĩa khoa học.

Ý nghĩa thực tiễn. PHẠM VI NGHIÊN CỨU. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU. TÍNH MỚI CỦA LUẬN ÁN.

4 CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU. TỔNG QUAN THAN SINH HỌC. Khái niệm than sinh học. Tính chất than sinh học.

CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DINH DƯỠNG CỦA THAN SINH HỌC. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp phụ chất dinh dưỡng. Thuộc tính của than sinh học. 9 vi luan an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 2.

pH của dung dịch. Khử khoáng hóa và xử lý khử tro. Các ion đồng tồn tại. Liều lượng chất hấp phụ.

Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc. Nhiệt độ hấp phụ. Động học hấp phụ và phương trình hấp phụ đẳng nhiệt. KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DINH DƯỠNG CỦA THAN SINH HỌC.

Hấp phụ nitrate trong nước. Hấp phụ ammonium trong nước. VAI TRÒ CỦA THAN SINH HỌC VỚI ĐẤT. Tăng độ xốp đất.

Tăng khả năng giữ nước của đất. Tăng sự liên kết trong đất. Tăng độ pH của đất. Tăng hàm lượng cacbon hữu cơ trong đất.

Bổ sung nguồn dinh dưỡng cho đất. Cung cấp nơi trú ngụ của cho các quần thể vi sinh vật. VAI TRÒ CỦA THAN SINH HỌC ĐỐI VỚI KHÍ NHÀ KÍNH. Tổng quan khí nhà kính.

Phát thải khí N2O trong canh tác nông nghiệp. Phát thải khí CH4 trong canh tác nông nghiệp. NƯỚC THẢI SAU BIOGAS. Sơ lược về nước thải sau biogas .2 Thành phần hóa học và dinh dưỡng của nước thải sau biogas.

SƠ LƯỢC VỀ NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT THAN SINH HỌC TRONG NGHIÊN CỨU. TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI CÂY TRỒNG SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU. Cây rau muống. Cây cải xanh.

33 vii luan an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 2. 34 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NỘI DUNG 1. NĂNG SUẤT THAN VÀ TÍNH CHẤT VẬT LÝ-HOÁ HỌC CỦA THAN SINH HỌC ĐƯỢC TẠO TỪ TRE VÀ TRÀM.

Phương tiện nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NỘI DUNG 2. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DINH DƯỠNG CỦA THAN TRE VÀ THAN TRÀM.

Phương tiện nghiên cứu. Phương pháp thực hiện. Ảnh hưởng của than sinh học từ tre và tràm sau khi hấp phụ đến sinh trưởng và phát triển của cây rau muống (Ipomoea aquatica Forsk). PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NỘI DUNG 3.

KHẢO SÁT TIỀM NĂNG LÀM GIẢM PHÁT THẢI KHÍ CH4 VÀ N2O CỦA THAN TRE VÀ THAN TRÀM. Sử dụng than tre, tràm làm giảm phát thải khí CH4 và N2O trên đất trồng lúa ngập nước liên tục. Khảo sát ảnh hưởng của than tre/tràm đến sự phát thải khí CH 4 và N2O trên đất trồng cải .3 Tính toán lượng phát thải. 65 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU NỘI DUNG 1. NĂNG SUẤT THAN VÀ TÍNH CHẤT VẬT LÝ-HOÁ HỌC CỦA THAN SINH HỌC ĐƯỢC TẠO TỪ TRE VÀ TRÀM. Năng suất than .