Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân để chống xói mòn đất17:13:00 20/03/2018

Đất - nguồn tài nguyên hữu hạn và không thể tái tạo - đang bị đe dọa trên toàn thế giới. Việc đẩy mạnh các hoạt động nông nghiệp, vấn đề ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu đang đe dọa chất lượng đất đai cũng như khả năngduy trì sự sốngcủa nhân loại và trái đất.

Xói món đang đe dọa đến nguồn đất trên toàn thế giới. Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân là một trong những phương pháp đang được sử dụng để hỗ trợ nghiên cứu cũng như bảo vệ nguồn tài nguyên hạn hẹp và không thể tái tạo này.

Ngày nay, khoa học hạt nhân là đồng minh của con người trong việc bảo vệ đất đai. Khoa học hạt nhân cung cấp các dữ liệu về đất, các hiểu biết về chất lượng đất góp phần nâng cao chất lượng sản xuất lương thực, hiệu quả ứng phó biến đổi khí hậu và bảo vệ đất đai. Các nhà khoa học, với sự hỗ trợ của Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) và Tổ chức Nông nghiệp và Lương thực của Liên hợp quốc (FAO), sử dụng các kỹ thuật đồng vị để nghiên cứu những gì đang xảy ra trong lòng đất. Ví dụ, các nhà khoa học có thể đánh giá tốc độ xói mòn đất bằng cách đo đồng vị phóng xạ Cs-137 trong đất. Các dữ liệu thu thập được không chỉ giúp tìm ra biện pháp bảo vệ tài nguyên đất mà còn để xây dựng các tài liệu hướng dẫn sử dụng bền vững nguồn tài nguyên này.

Khu vực Châu Á và Thái Bình Dương: Cải thiện chất lượng đất, tiết kiệm diện tích trồng cà phê ở Việt Nam

Nhiều nông dân trồng cà phê ở Việt Nam rất lo lắng vì sau nhiều năm trồng trọt thâm canh cùng với thời tiết khắc nghiệt đã khiến đất đai bắt đầu bị xói mòn. Các nhà khoa học đã phát hiện chính xác nguyên nhân, nguồn gốc và tốc độ xói mòn thông qua việc sử dụng đồng vị phóng xạ rơi lắng và các kỹ thuật đồng vị bền chỉ báo phức hợp. Các nhà khoa học đã xây dựng kế hoạch bảo tồn đất, bao gồm các phương pháp như xen canh, thiết lập các lưu vực nước và canh tác bậc thang để giữ đất tại chỗ. Kết quả là đã thành công trong việc giảm xói mòn đất khoảng 45%.

Các nhà khoa học Trung Quốc, Indonesia, Malaysia, Pakistan, Phillipin, Sri Lanka và Việt Nam đang hợp tác nghiên cứu, ứng dụng khoa học hạt nhân để giúp người nông dân chống xói mòn đất ở quy mô nhỏ. Thông qua các hoạt động bảo vệ và giảm thiểu sự thoái hóa đất, các nhà khoa học đã xác định các phương pháp bảo tồn đất hiệu quả, góp phần giảm thiểu tốc độ suy thoái đất tại các địa điểm nghiên cứu lên đến 50%. Cáckết quả nghiên cứu đã đượcphổ biến cho người nông dân cũng như những người sử dụng đất nhằm cung cấp các phương pháp canh tác bền vững và tránh các hoạt động làm suy thoái đất.

Châu Phi: Tiết kiệm đất và bảo vệ tài nguyên nước ở Ma-rốc

Vùng đất dốc ở Ma-rốc đang dần mất đi lớp đất màu mỡ. Sự xói mòn ảnh hưởng đến 40% diện tích đất của nước này. Điều kiện khí hậu khắc nghiệt, hạn hán kéo dài và thời gian mưa quá ngắn đã làm cạn kiệt nguồn đất.Kết hợp với việc chăn thả quá mức, phá rừng và kỹ thuật trồng trọt thô sơ đã dẫn đến tốc độ xói mòn đất lên đến 100 triệu tấn/năm.Phần lớn lượng đất bị xói mòn tích tụ và làm tắc nghẽn các hồ chứa nước.

Phần lớn lượng đất xói mòn ở Ma-rốc đều đổ dồn về sông, hồ.

Ông Moncef Benmansour, Trưởng phòng nước, đất và khí hậu tại Trung tâm Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân quốc gia của Ma-rốc (CNESTEN) cho biết: "Khi lớp đất màu mỡ, phì nhiêu này bị rửa trôi, nông dân mất nguồn tài nguyên quan trọng để trồng trọt.Đồng thời, nguổn tài nguyên giàu dinh dưỡng bị rửa trôi này khiến cho các loài tảo trong các nguồn cấp nước sinh sôi nảy nở, gây nguy hiểm cho chất lượng nước và quần thể cá. Do xói mòn đất,tại Ma-rốc hàng năm hơn 75 triệu m3 nước dự trữ bị mất. Để ngăn chặn sự xói mòn, trước tiên cần phải biết chính xác địa điểm bị xói mòn.Kỹ thuật đồng vị có thể giúp các nhà khoa học xác định được các địa điểm này".

Thông qua các nghiên cứu thử nghiệm sử dụng đồng vị phóng xạ rơi lắng (1) và các kỹ thuật đồng vị bền chỉ báo phức hợp(2), các nhà khoa học từCNESTEN, Viện Nghiên cứu Nông học quốc gia Ma-rốc (INRA) và Trung tâm Nghiên cứu Rừng (CRF) đã xác định được các khu vực dễ bị xói mòn và đánh giá hiệu quả của các phương pháp bảo tồnđất khác nhau. Cùng với nông dân địa phương, các nhà khoa học đã phát triển phương pháp quản lý đất, bao gồm: kỹ thuật bảo vệ đất không canh tác, kỹ thuật xen canh ngũ cốc với cây ăn quả và cây bụi. Phương pháp này hạn chế tốc độ xói mòn đất khoảng 40% ở vùng Tangier-Tetouan và khoảng 60% ở vùng Casablanca-Seta.

Ma-rốc cũng đã chia sẻ kinh nghiệm này với mười quốc gia khu vực Châu Phi thông qua các dự án hợp tác kỹ thuật của IAEA và góp phầnnâng cao năng lực nghiên cứu và các hoạt động bảo tồn đất đai trong khu vực.

Khu vực Mỹ Latinh: Bảo vệ đất và phủ xanh rừng thương mại ở Chilê

Ở Chilê, thương mại hóa lâm nghiệp đãcó những đóng góp cho nền kinh tế nhưng cũng làm tàn phá tài nguyên đất của nước này. Tại các nông trường quy mô lớn với diện tích khoảng 2,5 triệu ha đất, các hoạt độngtrồng trọt, khai thác, thu hoạch và vận chuyển gỗ rầm rộ kết hợp với điều kiện thời tiết thất thường đã làm tăng đáng kể tốc độ xói mòn đất và suy giảm chất lượng nước.

Giáo sư Claudio Bravo-Linares, Viện Khoa học Hóa học thuộc Đại học Austral, Chilê, cho biết: ‘Xói mòn đất xảy ra thầm lặng. Điều cần thiết là làm sao để mọi người ý thức được rằng khi đất bị mất đi thì không thể phục hồi được. Chính phủ và ngành công nghiệp khai thác rừng đã nhận thức được tiềm năng của kỹ thuật đồng vị trong việc bảo tồn đất. Chúng tôiđã liên tục nghiên cứu để ứng dụng kỹ thuật này trong việc xác định các khu vực suy thoái nghiêm trọng và giảm thiểu tác động của sự xói mòn đất".

Thoái hóa đất do canh tác nông nghiệp, ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu

Bằng kỹ thuật đồng vị, các nhà khoa học Chi lê phát hiện ra rằng một trong những nguyên nhân chính dẫn đến sự xói mòn đất trong các khu vực không trồng rừng đó là sự hình thành và đưa vào vận hành liên tục các con đường nhựa vận chuyển gỗ bên trong và xung quanh các nông trường. Sau khi áp dụng các biện pháp như: gia cố đường bằng các lớp sỏi mới và nâng cao khả năng thoát nước thông qua việc sửa chữa những khu vực bị phá hại do các xe tảinặng gây ra, ngành lâm nghiệp đã bắt đầu phục hồi trở lại. 

Hiện nay, các nhà khoa học Chi-lê đang hợp tác ứng dụng các kết quả nghiên cứu nhằm cung cấp các dữ liệu cho các Bộ, ngành trong việc hướng dẫn các doanh nghiệp hoạt động hiệu quả và bền vững hơn.

(1) Đồng vị phóng xạ rơi lắng (FRNs) là các nguyên tố phóng xạ được tìm thấy trong khí quyển và thường rơi xuống mặt đất khi có mưa. Ba nguyên tố phóng xạ thường dùng để theo dõi quá trình xói mòn đất là cesium-137, oxy-210 và berili-7. Các nguyên tố phóng xạ này được sử dụng như những đồng vị đánh dấu để đo sự di chuyển của đất. Sau khi phân tích các nguyên tố phóng xạ rơi lắng bằng phổ kế gamma độ phân giải cao, các nhà khoa học có thể xác định được những thay đổi trong mô hình và tỷ lệ phân bố đất tại các khu vực lớn. Họ cũng có thể đánh giá hiệu quả của các biện pháp bảo tồn đất trong việc kiểm soát xói mòn đất.

(2) Kỹ thuật đồng vị phóng xạ bền chỉ báo phức hợp là kỹ thuật đo các đồng vị phóng xạ bền như Carbon-13 tìm thấy trong một số hợp chất hữu cơ như các axit béo. Các axit béo này có nguồn gốc từ rễ cây, chất thải động vật và các tàn tích khác được tìm thấy trong các hệ sinh thái tự nhiên, phân hủy và trở thành một phần của chất hữu cơ trong đất. Mỗi hợp chất này có dấu hiện nhận biết duy nhất thông qua các đồng vị bền, có tính chất tương tự như dấu vân tay của con người. Bằng cách sử dụng kỹ thuật đồng vị phóng xạ bền chỉ báo phức hợp này, các nhà khoa học có thể kết hợp dấu hiệu riêng của các hợp chất trong đất với hệ sinh thái của khu vực đang đo đạc để xác định nơi đất bị xói mòn, khu vực nào dễ bị thoái hoá, làm cách nào để bảo tồn khu vực được ưu tiên một cách hiệu quả.


Vũ Thùy Vân, Phòng Quản lý KH&CN hạt nhân

Nguồn: IAEA