ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG HỐ NƠNG NGHIỆP VÀ MƠI TRƯỜNG (Dùng cho sinh viên ĐHSP Hoá học) MỤC LỤC CHƯƠNG I THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ DINH DƯỠNG CỦA CÂY TRỒNG 1.1.Thành phần hoá học trồng 1.2 Quá trình dinh dưỡng trồng 1.2.1 Dinh dưỡng xanh khơng khí 1.2.2 Dinh dưỡng trồng đất CHƯƠNG II THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƠNG HÓA CỦA ĐẤT PHƯƠNG PHÁP CẢI TẠO ĐẤT CHUA, ĐẤT KIÊM .7 2.1 Thành phần hoá học đất 3.Tính chất nơng hố đất 2.3.1 Tính chất hấp thu chất dinh dưỡng đất 2.3.2 Các dạng hấp thu đất .9 2.3 3.Tính chất chua, kiềm phản ứng dung dịch đất 10 2.4 Tính chất đệm đất .10 2.5 Phương pháp cải tạo đất chua, đất kiềm 10 CHƯƠNG III PHÂN BÓN 11 3.1 Vai trò đặc điểm loại phân bón .12 3.2 Phân đạm 12 3.2.1 Vai trò nitơ trồng 12 3.2.2 Nitơ đất biến đổi hoá học hợp chất chúng 13 3.2.3 Chu trình nitơ tự nhiên .13 3.2.4 Các dạng phân đạm 13 3.3 Phân lân 14 3.4 Phân kali 14 3.5 Phân vi lượng phân sinh vật 15 Phân vi lượng phân bón có chứa nguyên tố vi lượng (lượng nhỏ) cần thiết cho trồng 15 3.6 Phân hỗn hợp phân phức hợp .15 3.7 Phân hữu 15 CHƯƠNG IV: THUỐC HÓA HỌC BẢO VỆ THỰC VẬT 16 4.1.Đại cương hoá học bảo vệ thực vật .17 4.1.1 Khái niệm 17 4.1.2 Tác động chất độc dùng nông nghiệp 17 4.1.3 Quan hệ cấu tạo hố học tính độc 18 4.1.4 Thành phần phẩm thuốc bảo vệ thực vật cách sử dụng 18 4.1.5 Qui tắc sử dụng an tồn có hiệu lực cao thuốc hoá học bảo vệ thực vật 18 4.2 Một số thuốc hoá học bảo vệ thực vật thường sử dụng 18 CHƯƠNG V ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỌC MÔI TRƯỜNG 19 5.1.Chiến lược toàn cầu bảo vệ môi trường 20 5.2 Một số khái niệm môi trường 20 5.3 Những sở khoa học môi trường .22 5.3 Sinh thái học, hệ sinh thái, cân sinh thái 22 5.3.2 Tính đa dạng sinh học 22 5.3.3 Môi trường phát triển, phát triển bền vững 22 5.3.4 Con người môi trường 22 CHƯƠNG VI MÔI TRƯỜNG KHÍ QUYỂN 24 6.1 Khí Sự phân tầng thành phần khơng khí 24 6.2 Ô nhiễm khơng khí tác động nhiễm khơng khí với mơi trường 25 6.3 Hiệu ứng nhà kính phá hủy tầng ozon .27 CHƯƠNG VII HÓA HỌC MÔI TRƯỜNG THỦY QUYỂN 29 7.1 Nước chu trình tuần hồn nước .29 7.2 Thành phần hóa sinh nước đặc tính liên quan đến mơi trường .30 7.3 Ơ nhiễm nước môi trường nước 32 CHƯƠNG IIX MÔI TRƯỜNG THẠCH QUYỂN 34 8.1 Cấu trúc thạch thành phần hóa hoc thạch 35 8.2 Thành phần hoá học đất 36 8.3 Các chất dinh dưỡng vi lượng, vĩ lượng, chu trình nitơ .36 8.4 Sự ô nhiễm thạch 38 CHƯƠNG IX ĐỘC CHẤT HÓA HỌC 39 9.1.Khái niệm 40 9.2 Chất độc hóa học mơi trường 40 9.3 Hiệu ứng sinh hóa chất độc 40 9.4 Sự phá hủy vũ khí hóa học 42 CHƯƠNG X CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG 43 10.1.Cơng nghệ xử lí bụi khí độc hại 43 10.2.Xử lí khí độc hại 44 10.3 Cơng nghệ xử lí nước 44 10.4 Cơng nghệ xử lí phế thải rắn 45 CHƯƠNG XI GIÁO DỤC BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 46 11.1.Ý nghĩa giáo dục môi trường .46 11.2.Phương thức đưa giáo dục mơi trường vào mơn hố học 46 11.3 Các phương pháp chức giáo dục vào môi trường qua môn hóa học .47 CHƯƠNG I THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ DINH DƯỠNG CỦA CÂY TRỒNG Số tiết: 02 (Lý thuyết: 02 tiết; tập, thảo luận, thực hành: tiết) *) MỤC TIÊU - Kiến thức: Trình bày thành phần hóa học nguyên tố trồng, tỷ lệ nguyên tố trồng đặc điểm dinh dưỡng qua lá, qua rễ - Kỹ năng: Đọc nghiên cứu tài liệu kết hợp kiểm nghiệm thực tế để phân tích đánh giá để có ứng dụng chế độ dinh dưỡng trồng - Thái độ: Tích cực học tập tích lũy kiến thức có ý thức việc chăm sóc chế độ dinh dưỡng cho trồng gia đình để đạt suất theo mong muốn *) NỘI DUNG 1.1.Thành phần hoá học trồng Thành phần hóa học trồng bao gồm nước chất khô (hữu vô cơ) Tỉ lệ chất dinh dưỡng phụ thuộc vào loại cây, trạng thái sinh lí, điều kiện canh tác, Ví dụ: Bảng [1, tr 7] ví dụ khác Chất khơ thường có hàm lượng nguyên tố sau: 42% C; 42% O; 7%H ngun tố chủ yếu ngồi cịn nhiều nguyên tố khác chiếm tổng số khoảng 6% hdinh dưỡng cần thiết khác: N; P; K; Mg; Ca; S; Fe Các nguyên tố dinh dưỡng chất khô tìm thấy tro phương pháp đốt nên gọi nguyên tố tro Tùy theo hàm lượng nguyên tố chia thành nhóm nguyên tố đa lượng, vi lượng siêu vi lượng Nếu kể tất nguyên tố đa lượng, vi lượng siêu xi lượng trồng có đến nửa nguyên tố bảng HTTH Thực nghiệm cho thấy thành phần nguyên tố tro thực vật không phù hợp với thành phần dung dịch đất xung quanh rễ điều chứng tỏ trồng hút khống đất hồn tồn khơng bị động Dựa vào hấp thụ chất dinh dưỡng từ đất trồng để xác định nhu cầu trồng nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho việc tạo thu hoạch Người ta phải tính đến tồn khối lượng thu hoạch (hạt rơm, dạ, lấ, thân, rễ, ) xác định hàm lượng ngun tố phận Sau tính tổng ngun tố tồn khối lượng thu hoạch Nhu cầu nguyên tố dinh dưỡng thường biểu kg/ha Nhiều cơng trình nghiên cứu cho thấy nhu cầu nguyên tố dinh dưỡng trồng khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện canh tác: chất đất, khí hậu, độ ẩm, lượng mưa, ảnh hưởng đặc biêt đến nhu cầu dinh dưỡng tỉ số nguyên tố dinh dưỡng, thay đổi tỉ số dung dịch dinh dưỡng đất nhu cầu trồng nguyên tố dinh dưỡng thay đổi rõ rệt Phương pháp đốt ngồi việc cho thơng tin trình bày cịn cho phép: So sánh hàm lượng K; P2O5; MgO; K2O loại củ với loại hạt So sánh hàm lượng chất vô hữu chất khô Những chất hữu quan trọng phổ biến: Xenlulo; lipit; protit, đường, tinh bột: Bảng 2[1,tr 10] 1.2 Quá trình dinh dưỡng trồng 1.2.1 Dinh dưỡng xanh khơng khí Q trình quang hợp trình biến đổi lượng ánh sáng mặt trời thành hóa để tổng hợp nên chất hữu mới: ánh sáng, chât diêp luc → 6CO2 + 6H2O  C6 H12O6 + 6O2 Trong khơng khí CO2 có vai trị định q trình dinh dưỡng trồng Chu trình cacbon thiên nhiên Hình [1, tr.11] Bón phân qua lá: Chất dinh dưỡng bón qua lá, vào mơ lá, qua lỗ khí khổng Cơ chế đóng mở khí khổng có liên quan đến kích thước dài rộng lỗ, liên quan đến ánh sáng, độ ẩm đất, chất dinh dưỡng sức sống 1.2.2 Dinh dưỡng trồng đất Dinh dưỡng qua rễ cây: Sự hấp thu dinh dưỡng trồng môi trường đất thực nhờ dễ cây, đặc biệt đáng ý trồng đồng hóa ion có sẵn dung dịch đất mà cịn có khả tương tác với tướng rắn đất để chuyển thành phần rắn thành dạng tan Rễ hút dinh dưỡng chủ yếu dạng ion như: NH4+, K+, Ca 2+, … Rễ hút thức ăn cách có chọn lọc có ion bị hút mạnh, có ion hút Như tỉ lệ nhu cầu nguyên tố dinh dưỡng thực vật khác khác Nhưng nghiên cứu cho thấy nhu cầu số lượng nguyên tố dinh dưỡng cho nhu cầu sinh trưởng phát triển thực vật bậc cao Đặc tính hấp thu chất dinh dưỡng: Hấp thu có chọn lọc chất dinh dưỡng thực vật Ví dụ hấp thu nitơ, photpho, canxi, Sự hấp thu có chọn lọc vốn có thực vật biểu tỉ lệ nồng độ nguyên tố đa lượng vi lượng Đặc tính hấp phụ trao đổi cation anion rễ: Cách xác định dung lượng hấp phụ cation rễ giải thích Bản chất q trình hút chất dinh dưỡng rễ Ảnh hưởng pH môi trường đến hút chất dinh dưỡng rễ Quá trình chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố: trồng, đất trồng điều kiện ngoại cảnh *) TÀI LIỆU HỌC TẬP [1] Lê Viết Phùng (1987), Hố nơng học, NXB Giáo dục, Hà Nội [2] Lê Văn Khoa, Trần Khắc Hiệp, Trịnh Thị Thanh (1996), Hóa nơng nghiệp, NXB Đại học quốc gia Hà Nội [3] Lê Văn Căn (1968) Nơng hố học, NXb Khoa học, Hà Nội *) CÂU HỎI CHƯƠNG I 1.1 Cho biết thành phần hóa học cây? Tỷ lệ nguyên tố dinh dưỡng với suất nào? 1.2 Dinh dưỡng qua rễ trồng nào? Phân tích để thấy rõ thực vật hấp thu chất dinh dưỡng có chọn lọc? 1.3 Cây trồng lấy nguyên tố dinh dưỡng nitơ từ rễ dạng nào? 1.4 Ảnh hưởng yếu tố môi trường đến hấp thu dinh dưỡng trồng nào? 1.5 Thế dung lượng hấp phụ cation? Cách xác định dung lượng hấp phụ cation rễ cây? CHƯƠNG II THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƠNG HÓA CỦA ĐẤT PHƯƠNG PHÁP CẢI TẠO ĐẤT CHUA, ĐẤT KIÊM Số tiết: 03 (Lý thuyết: 02 tiết; tập: tiết; thảo luận: 01 tiết) *) MỤC TIÊU - Kiến thức: Trình bày thành phần hóa học khả cung cấp chất dinh dưỡng đất Cấu tạo chất mùn, trình tổng hợp chất mùn, vai trò chất mùn Nêu tính chất nơng hóa đất ý nghĩa, khái niệm độ chua tại, độ chua thủy phân, độ chua trao đổi, phương pháp cải tạo đất chua, đất kiềm - Kỹ năng: Tính lượng phân cần bón cho loại đất cần cải tạo tương ứng Xác định hàm lượng N, P, K hữu hiệu phân bón hóa học - Thái độ: Tích cực học tích lũy kiến thức, đồng thời có ý thức cải tạo đất gia đình, hướng dẫn người xung quanh (nếu cần) để điều chỉnh pH cho đất phù hợp với phát triển trồng *) NỘI DUNG 2.1 Thành phần hoá học đất Thành phần khí Khơng khí đất có nồng độ CO2 từ 0,3 - 1% (đôi - 3%) so với khơng khí 0,03% O2 thấp khí vài lần Ln ln có trao đổi khơng khí đất đất khơng khí khí quyển, khí CO vậy.Ý nghĩa việc làm giàu khí CO2, O2 dung dịch đất Thành phần dung dịch đất Là phần hoạt tính, linh động đất nơi cung cấp trực tiếp dinh dưỡng cho trồng: muối tan, cation, anion, khí tan Ở xảy q trình hoá học khác ảnh hưởng trực tiếp đến trồng Trong đặc biệt lưu ý đến q trình hấp phụ trao đổi ion rế môi trường có tầm quan trọng với tồn q trình dinh dưỡng với hóa học Thành phần rắn đất Phần rắn đất bao gồm khống vơ chất hữu (phần vơ chủ yếu) Khống vơ cơ: Phân loại khống theo nguồn gốc: khoáng mẹ, khoáng sơ cấp, khoáng thứ cấp Thành phần hóa học khống Hợp chất hữu cơ: Chất hữu chưa mùn hóa chất hữu mùn hóa Chất hợp mùn hợp chất hữu có chứa N có phân tử lượng lớn có tính axit Q trình tổng hợp chất mùn: Q trình khống hóa q trình tổng hợp Cấu tạo chất mùn Vai trò chất mùn 2.2.Hàm lượng chất dinh dưỡng khả cung cấp chất dinh dưỡng đất Để đánh giá độ phì nhiêu đất (độ phì nhiêu tiềm tàng người ta xác định hàm lượng; P2O5; K2O tổng số mẫu đất Bảng [1, tr.37] Lượng N tổng số phụ thuộc vào lượng mùn, lượng P lớn giàu chất mùn, lượng K phụ thuộc vào thành phần giới đất Khả cung cấp chất dinh dưỡng cho đất phụ thuộc vào chất loại đất Từ cho thấy ý nghĩa việc bón phân vơ hữu cho đất 3.Tính chất nơng hố đất 2.3.1 Tính chất hấp thu chất dinh dưỡng đất Khả hấp thu chất dinh dưỡng đất khả hút ion, phân tử chất khác từ dung dịch đất giữ lại chúng Nhờ tính chất đất giữ dinh dương cho trồng, hạn chế rửa trơi cần trao đổi chất dinh dưỡng với đất Mặt khác nhờ có khả điều tiết nồng độ ion thích hợp 2.3.2 Các dạng hấp thu đất a Hấp thu học Hấp thu học đặc tính đất giữ lại vật chất nhỏ khe hở đất hạt sét, xác hữu b Hấp thu sinh học Khả sinh vật, thực vật hút chất vô cơ, hữu co dung dịch đất hay khơng khí tổng hợp thành chất hữu cho thể sống c Hấp thu lý học Là tượng hạt keo đất có khả hút giữ phân tử để tổng hợp chất hữu cho đất d Hấp thu hóa học Là q trình chuyển hố số chất đất từ thể hồ tan sang thể khơng tan, tan lẫn vào thành phần rắn đất, qua phản ứng hóa học xảy dung dịch đất Ví dụ e Hấp thu lý hóa học (hấp phụ trao đổi) Hấp phụ lý hóa học trao đổi ion bề mặt keo đất với ion dung dịch đất Trong đất có keo âm keo dương nên đất có khả hấp phụ, trao đổi cation anion Các hạt keo đất, keo hữu keo vơ cơ, hấp thu số chất hoà tan bề mặt hạt keo 2.3 3.Tính chất chua, kiềm phản ứng dung dịch đất Độ chua: Độ chua đất nồng độ ion H + dung dịch đất, diễn tả trị số pH = -lg [H+] Tuy nhiên thực tế độ chua đất biểu thị số mđlgH +/ 100g đất a Độ chua Độ chua độ chua dung dịch đất gây nồng độ H + linh động sẵn có dung dịch đất Ký hiệu pH (H2O) Độ chua hoạt tính có ảnh hưởng trực tiếp đến vi sinh vật đất phát triển thực vật b Độ chua tiềm tàng Độ chua tiềm tang định H+ Al3+ bề mặt keo đất bị đẩy dung dịch đất Độ chua tiềm tàng gồm: độ chua trao đổi độ chua thủy phân Độ chua trao đổi Là phần độ chua gây nên ion H +,Al3+ bị đẩy dung dịch sử lí đất muối trung tính (KCl) Kí hiệu PKCl Độ chua thuỷ phân Là phần độ chua gây nên ion H +,Al3+ bị đẩy dung dịch sử lí đất dung dịch muối kiềm thủy phân CH3COONa ( độ chua gần với độ chua tồn phần đất nhất) Kí hiệu H 2.4 Tính chất đệm đất Khả đệm đất khả chống lại thay đổi phản ứng dung dịch đất phía axit hay kiềm bón phân có tính sinh lý axit hay kiềm Ngun nhân (từ dung dịch đất, từ phần phần rắn đất) Dung tích hấp phụ lớn khả đệm cao 2.5 Phương pháp cải tạo đất chua, đất kiềm Cải tạo đất chua Trong nước thiên nhiên, đặc biệt nước thải thường chứa nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong tảo đơn bào Loại vi sinh có hại vi trùng gây bệnh từ nguồn rác, bệnh người động vật bệnh tả, thương hàn, bại liệt, giun sán Trong vi khuẩn E coli vi khuẩn đặc trưng cho mức đọ nhiễm trùng nước Chỉ số E.coli số lượng vi khuẩn có 1lít nước sinh hoạt phải có số E-Coli