cac chi tieu phan tich dat

Phương pháp phân tích đất Đất sau khi phơi khô, đập nhỏ rồi ray qua ray 2 mm. Phần đá có kích thước lớn hơn 2 mm được cân khối lượng rồi đổ đi (không thể phân tích thành phần của đất). Lượng đất được nghiền nhỏ bằng chày và cối nghiền lớn rồi ray qua ray 1 mm sau đó cho vào các bịch đã chuẩn bị sẵn có ghi tên gián nhãn. 1. Độ pH (độ chua của đất) ( pH H2O) 1.1 Nguyên lý và lý thuyết chung pH = - lg aH, là đại lượng biểu thị hoạt động H+ trong môi trường đất. Đây là chỉ tiêu đơn giản đầu tiên về độ chua thường được xác định nhất, nó có ý nghĩa rất lớn trong việc đánh giá tính chất của đất. Đa số đất Việt Nam là đất chua . Độ pH phản ánh mức độ rửa trôi các cation kiềm và kiềm thổ cũng như mức độ tích tụ các cation sắt, nhôm trong đất. - Có 3 loại pH thường xác định: pH nước là pH đo tác động của đất và nước. pH muối trung tính là pH đo tác động đất và muối trung tính. Vd pH KCl pH NaF là pH đo tác động của đất với NaF 1 M là một loại muối thuỷ phân có môi trường kiềm. Đối với đất chua pH nước > pHKCl và tác động NaF do phản ứng tạo phức của Al3+ với F tạo thành OH do đó làm tăng mạnh độ pH. Mức độ tăng pH khi tác động với NaF so với pH KCl phản ánh mức độ có mặt của Al3+. Phép đo thông dụng và tiêu chuẩn hiện nay là phép đo điện thế, sử dụng pH met điện cực thuỷ tinh. 1.2 Thiết bị pH mét điện cực thuỷ tinh Máy lắc Đồng hồ bấm giây. 1.3. Thuốc thử Các dung dịch đệm pH tiêu chuẩn : 4.01; 6.86; 9.18. Các dung dịch trao đổi : KCl 1 M . Nước cất có độ dẫn điện riêng không lớn hôn 0.2 ms/m và pH = 5.6-6.6 ở 250C. 1.4 Thực hành Xác định pH nước và pHKCl 1 - Cân 10g đất mịn khô không khí cho vào vào trong bình nhựa dung tích 100ml miệng rộng. - Thêm 50ml H2O cất ( hoặc KCl nếu đo pH KCl) Lắc bằng tay cho phân tán đất và tiếp tục lắc bằng máy 30 phút (vận tốc maximum) sau đó để yên trong khoảng 2 giờ (không quá 3 giờ). Lắc xoáy lại 2-3 lần bằng tay cho phân tán huyền phù. Đo pH bằng pH mét điện cực thủy tinh. Vị trí bầu điện cực ở vị trí trung tâm và trung điểm độ sâu của dung dịch trong huyền phù. Đọc kết quả đo sau khi kim chỉ ổn định 30 giây (mẫu được đo 2 lần lặp lại).  Theo số liệu kết quả thí nghiệm pH của đất là: …………… pH Xếp loại < 4.5 Rất chua 4.5-5 Chua vừa 5-5.5 Chua nhẹ 5.5-6 Gần trung tính >6 Trung tính 2. Xác định tính thấm nước của đất (CMR) Có nhiều phương pháp khác nhau tùy theo dõi mỗi phòng thí nghiệm và có thể tùy theo số lượng mẫu. Sự sai số giữa các phương pháp không lớn.  Chuẩn bị dụng cụ bao gồm: Cân toàn bộ dụng cụ, ghi lại kết quả cân lần 1.  Cân 50 g đất, cho vào phía trên tấm giấy lọc.  Thêm H2O vào ngập đất, đầy tấm giấy lọc. Dể lắng hơn 2 h hoặc qua đêm (giai đoạn này để kiểm tra mức độ hấp thu nước cao nhất của đất). Mở đầu kẹp để nước thoát xuống erlen. Để yên khoảng 30 phút để rút nước hoàn toàn và làm khô bề mặt giấy thấm. Sau đó cân lại khối lượng của toàn bộ hệ thống. Dựa vào công thức tính ra %.  Tính thấm nước của đất là: …………… 3. Dung lượng cation trao đổi (CEC) 3.1 Nguyên lý và lý thuyết chung Dung lượng cation trao đổi (CEC) là dung lượng hấp thụ cation của phức hệ keo đất. Lượng và chất của CEC là một chỉ tiêu quan trọng về độ phì nhiêu của đất phản ánh khả năng chứa đựng và điều hoà dinh dưỡng có liên quan đến phương pháp bón phân hợp lý. Các bước tiến hành như sau: - Bão hoà đất bằng một cation, cation này phải thay thế hết các cation đất đã hấp thu và chứa đấy khả năng hấp thu của đất ( hay gọi là cation bão hoà). 2 - Rửa sạch hết những cation ngoài tầng hấp thu của đất. - Đẩy toàn bộ cation bão hoà ra bằng một cation khác. - Xác định số meq của cation bão hoà được đẩy ra và tử đó suy ra CEC của đất bằng số me/100 g đất ( hoặc Cmol/kg đất)  Các lưu ý Để đảm bảo kết quả chính xác cần phải chú ý một số đặc điểm sau: - Đảm bảo chiết liên tục, đúng tốc độ qui định. - Không được để khô mặt mẫu, không được gián đoạn giữa các bước (cụ thể: sau khi bão hoà cation lập tức phải rửa, sau khâu rửa lập tức phải đẩy cation bão hoà). - Không được để lọt mẫu, khô mẫu. Cân đồng nhất các yếu tố với tất cả các mẫu. Kĩ thuật chung của 3 bước CEC là rửa, trao đổi và thay thế cation bão hoà là như nhau chỉ cần thực hiện được 3 yêu cầu đã nêu là đảm bảo kết quả tốt. Nhưng cần phải biết với từng loại đất khác nhau khả năng hấp thu và trao đổi khác nhau nên tỉ lệ đất: dung dịch và thời gian trao đổi có thể khác nhau. 3.2 Phương pháp amon acetate Nguyên lý: amon acetate là phương pháp sử dụng dung dịch amon acetate 1M (pH = 7) là dung dịch bão hoà cation. Cation NH4+ sẽ đẩy hết các cation trong tầng cation hấp thu của đất và làm no cation toàn bộ khả năng hấp thụ của đất. Xác định NH4+ - CEC bằng phương pháp Kjendhal. Ưu điểm của phương pháp - Có độ đệm 2 chiều cao, pH của dịch hầu như không thay đổi trong quá trìh trao đổi cation và pha loãng. - Ion bão hoà NH4+ là ion biểu kiến được xác định dễ dàng và chính xác bằng phương pháp Kjendhal. Mặc dù vậy phương pháp cũng có những nhược điểm như: - Đối với đất có chất hữu cơ cao, những đất có chứa kaolin đáng kể, halloysit hoặc những khoáng sét dạng 1:1 khác thì chiết rút bằng amon axetat đều đứa đến kết quả thấp hơn của dịch bari axetat hoặc bari clorua- trietanolamin. - Những loại đất có chứa vecmiculit thì các cation Ca2+, Mg2+, Na+ hay H+ không thể đẩy ra. - Đất canxit cũng cho kết quả thấp do một ít CaCO 3 hoà tan sẽ cung cấp một lượng Ca2+ đồng bão hoà amon. 3 Ngoài ra sử dụng NH4+ làm cation bão hoà và là cation biểu thị thì việc rửa bằng nước là không thể được do NH4+ bị thuỷ phân tạo thành NH4OH hoà tan làm giảm CEC. Do đó cần rửa bằng etanol 95% hoắc 80 %( Nếu nồng độ thấp NH4+ không rửa hết và làm tăng CEC). 3.3 Thiết bị- dụng cụ Semi micro Kjendhal và các thiết bị đo thể tích tương ứng. Bình 250 ml Phễu thuỷ tinh Cát acid Bông thuỷ tinh Giấy lọc 3.4 Hoá chất Amon axetat NH4CH3COOH (pH=7): Cân 77.08 g NH4CH3COOH pha 400 ml nước rồi thêm đế gần 1 lít. Kiểm tra độ pH và thêm NH4OH cho đúng pH=7.0 rồi định đến 1 lít. Etanol 80%: 800 ml etanol pha với 200 ml nước cất. KCl hay NaCl 10%: hoà tan 100 g KCl (hay NaCl) vào khoảng 1 lít nước cất. 3.5 Thực hiện thí nghiệm Để thực hiện phần này nên làm vào buổi sáng để có thời gian lọc. Mẫu thực hiện 2 lần lặp lại cùng với 1 mẫu đối chứng . - Cân 3 g cát đã xử lý ( H2SO4, nung , rửa sạch), dùng tay lắc nhẹ để tạo thành lớp mịn trên bề mặt. - Cân 7g + 3 g đất trộn đều thành 1 dãy đồng nhất, đổ thật nhẹ để tạo thành 1 lớp thứ 2 phủ trên bề mặt lớp thứ nhất . - Cân tiếp 3 g cát đã xử lý, trải đều thật nhẹ, tạo thành 1 lớp phủ thứ 3. Cắt 1 mẫu giấy lọc nhỏ, vừa với đường kính của phểu, đặt lên trên bề mặt nhằm giảm áp lực nước và dung dịch cho vào. Dung dịch cho vào: - 50 ml cồn ở 80%, để lắng. - 200ml dung dịch NH4CH3COOH (pH=7), để lắng. - 100 ml cồn 80%, để lắng. Chú ý : Các dung dịch cho vào liên tiếp tránh để cho bề mặt giấy thấm bị khô. Chỗ dung dịch thứ 3 lọc qua thay thế bằng 1 bình nhựa V= 150-200 ml mới. - Thêm nhẹ nhàng 100ml KCl ( pH<2,5) - Lọc và lấy dung dịch lọc đựng vào các bình nhựa 150 ml. 4 Sau đó các thao tác được thực hiện tương tự như làm với N tổng số là chạy máy Kjeldahl, với thể tích dịch trích khi chạy là 50 ml. Cuối cùng chuẩn độ bằng burette điện tử dùng HCl 0.01N 3.6 Tính kết quả CEC me/100 g đất = Trong đó : a: số ml HCl 0.01N chuẩn độ mẫu cất b: số ml HCl 0.01N chuẩn độ mẫu trắng N: Nồng độ đương lượng dung dịch HCl V0: Thể tích toàn bộ dung dịch rút (ml) V1: Thể tích toàn bộ dung dịch trích ra để cất N (ml) m: khối lượng mẫu đất cân phân tích (g) K: hệ số chuyển đổi khối lượng mẫu khô kiệt. 4. Chỉ tiêu N tổng số 4.1 Nguyên lý và lý thuyết chung Nitơ (đạm) là một trong những nguyên tố dinh dưỡng quan trọng của thực vật. Hầu hết các nitơ trong đất đều ở dạng hữu cơ (95-99%), chỉ một phần ở dạng vô cơ (1-5%). Đa số các đất, hàm lượng nitơ trong chất mùn chiếm khoảng 5% chất mùn. Cây trồng chỉ sử dụng nitơ trong đất khi đã chuyển hoá thành dạng vô cơ (nitơ hữu cơ trong mùn---axit amin---amit---amoni nitrat). Mức độ phân giải phụ thuộc vào bản chất của dạng nitơ hữu cơ (nếu C/N càng cao, nitơ hữu cơ càng khó phân giải), vào nhiệt độ, độ ẩm, pH…. của đất. Nitơ tổng là một chỉ tiêu thường được phân tích để đánh giá độ phì nhiêu tiềm tàng của đất. Để phân tích người ta thường phân huỷ chất hữu cơ chuyển nitơ thành dạng amoni. Quá trình phân huỷ này có rất nhiều phương pháp khác nhau: Dùng H2SO4 đặc kết hợp với chất xúc tác. Phương pháp Kenđan (Kjendahl,1883) dùng Dùng H2SO4 đặc kết hợp với chất oxi hoá mạnh. Chiurin(1933) dùng H 2SO4 đặc đun sôi với H2SO4 đặc đun sôi với chất xúc tác là selen hoặc CuSO4. K2Cr2O7 hay CrO3. Hay có thể kết hợp với KClO4 và đun sôi (Ghinbuoc, Meseriacov, 1963). Sau khi chuyển nitơ sang dạng amoni người ta dùng phương pháp chuẩn độ hoặc so màu để xác định lượng nitơ tổng số trong đất. 5 (a – b) x N x V0 x 100 x K V1 x m H : Mẫu chạy máy Kjendahl 4.2 Xác định nitơ tổng số theo phương pháp Kenđan(Kjeldahl) Khi cho chất hữu cơ tác dụn với acid sunfuric đun sôi, cacbon và hidro của chất hữu cơ được oxi hoá đến CO2 và H2O, nitơ còn lại ở dạng khử và chuyển sang dạng amonium sunfat. 2CH3CHNH2COOH + 13 H2SO4 chuẩn độ hay so màu. 4.3 Thực hiện Cân 10 g đất vào bình định mức 100ml. - Thêm 1 muỗng hỗn hợp CuSO4 : K2SO4 (1: 4), 50 g CuSO4 với 200 g K2SO4 nghiền trộn đều trong cối sứ rồi cho vào lọ dùng dần. - Thêm 10 ml H2SO4 , để yên cho xúc tác khoảng 15 phút . Thông thường dung dịch đang nóng sẽ có màu xanh (nếu nguội thì dung dịch sẽ chuyển sang không màu). Sau đó đem đun cho đến khi hỗn hợp chuyển sang màu đen (khoảng 30 phút) , tiếp tục để nguội tự nhiên khoảng 15 phút. - Chuyển toàn bộ hỗn hợp vào trong bình chứa của máy xác định N 2 (Kjendhal) - Rửa nhiều lần bằng H2O cất. Đưa bình vào trong hệ thống máy định lượng N2. Chuẩn dung dịch từ xanh sang màu tím trở lại với dung dịch HCl 0,02 N. Ghi lại thể tích HCl đã dùng. Áp dụng công thức tính suy ra % N tổng (Đất vùng nhiệt đới thường có % N<0,2%). (NH4)2SO4 + 6CO2 + 16H2O + 12SO2 Định lượng nitơ: Sau khi chuyển nitơ sang dạng amoni để xác định được nitơ dùng phương pháp H :Mẫu sau khi phá mẫu H : Chuẩn bị chuyển vào thiết bị H : Dung dịch acid Boric và chỉ thị Nessler H 6 H : Chạy mẫu bằng máy Kjeldahl H : Chuẩn độ bằng burette điện tử Sơ lược về trình tự thực hiện khi làm N tổng 5. Xác định P tổng số 5.1 Nguyên lý và lý thuyết chung Photpho có tác dụng rất quan trọng trong dinh dưỡng của thực vật, đặc biệt là đối với sự phát triển của rễ và hạt. Hàm lượng photpho trong đất giao động trong khoảng 0.1 – 0.19 % (P2O5). Trong tất cả các loại đất, hàm lượng photpho ở các tầng dưới nhỏ hơn đáng kể so với tầng trên. Nguyên tắc phương pháp: Trong môi trường acid các dạng photphat sẽ được chuyển về dnạg ortophotphat và sẽ phản ứng tạo phức amoniummolybdate có màu xanh và được đo ở bức sóng 882 nm hoặc 670 nm. Phương trình phản ứng PO43- + 12(NH4)2M0O4 + 24H+ 5.2 Dụng cụ - hoá chất 5.2.1 Dụng cụ - thiết bị Spectrophotometer Beaker Ống đong Pipette Bếp điện Tủ hút Bình định mức 50 ml,100 ml. 5.2.2 Hoá chất Acid H2SO42.5 M: cho từ từ 138 ml acid H2SO4 đậm đặc vào trong 500 ml nước cất rồi định mức thành 1 lít,(a). Dung dịch acid ascorbic 0.1 M: cân 1.76 g acid ascorbic hoà tan trong 100 ml nước cất, (b). Dung dịch amoniummolybdate 4%: hoà tan 40g trong 1 lít nước cất,(c). Dung dịch kaliumantimoniumtartrate KSbOC4H4O4.1/2H2O cân 0.2728 g hoà tan trong 100 ml nước cất,(d). 7 (NH4)3PO4.12M0O3 + 21 NH4++ 12 H2O (NH4)3PO4.12M0O3 + ne+ = Molybdenum (xanh dương) Dung dịch thuốc thử trộn theo tỉ lệ: (a):(b):(c):(d) = 50: 30: 15: 5 thành 100 ml. Hay thuốc thử có thể pha như sau: - 12 g amoniummolybdate - 0.2669 g KSbOC4H4O4 - 140 ml H2SO4 đậm đặc 3 thành phần trộn chung lại định mức 1 lít. Sau khi chuẩn pH các mẫu xong thì mới bổ sung thêm a .ascorbic vào hỗn hợp thuốc thử với lượng là 1.056 g/ 100ml dung dịch . Có nghĩa là một mẫu cần 4 ml thì : 4 * tổng số mẫu = V thuốc thử cần dùng Tam suất tính lượng a.ascorbic cần dùng, cân lên dạng bột trộn vào hỗn hợp dung dịch đã pha ở trên. Ví dụ 1.056 g : 100 ml ?  g : 56 ml (cho 14 mẫu * 4 ml) Lượng a.ascobic là : 56 x 1.056 / 100 = 0.59 g. Có được hỗn hợp 4 thành phần cho vào mẫu (màu thuốc thử vàng nhạt). Chú ý hỗn hợp này chỉ sử dụng trong vòng 3 h nên cần phải tính toán phù hợp. Dung dịch NaOH 1N: Cân 40 g NaOH pha với 1lít nước cất. Dung dịch photphat chuẩn gốc: hoà tan 439 mg KH 2PO4 khan (đã sấy ở 1050C trong một giờ) trong 1 lít nước cất. Dung dịch chuẩn có nồng độ 100 ppm. Dung dịch làm việc: pha trước lúc dùng. Lấy 5 ml dung dịch chuẩn gốc pha loãng bằng nước cất tới 50 ml, dung dịch có nồng độ 10 ppm. 5.3 Thực hành Phương pháp phá huỷ mẫu: Sử dụng hỗn hợp axit và chất oxi hoá mạnh hay nung chảy kiềm với hỗn hợp Na2CO3 và K2CO3 (có thể từng chất riêng biệt). Phá huỷ mẫu bằng hỗn hợp H2SO4 và HClO4: Cân 1g đất đã ray chuẩn bị vào trong bình KenĐan dung tích 50 ml. Thêm vào bình 8 ml dung dịch H2SO4 đậm đặc, để yên khoảng 15 phút để mẫu thấm hóa chất. Đun khoảng 15-20 phút thấy xuất hiện khói trắng. Chuyển ra ngoài để nguội rồi cho 2-3 giọt HClO4 70% (cần chú ý phải thực hiện trong tủ hút). Đốt tiếp dung dịch cho tới khi mẫu xuất hiện màu trắng thì đem ra để nguội. Dùng nước cất rửa và chuyển dung dịch vào bình định mức 100 ml, định mức đến 100 ml. 8 Sau đó dùng phương pháp so màu: Cho 2 ml mẫu vào các bình định mức 50 ml cho thêm 2-3 giọt phenolphtalein chuẩn độ pH bằng cách dùng NaOH 1N cho vào bình định mức, hỗn hợp có màu hồng nhạt. Tiếp tục cho H2SO4 0.1N vào chuẩn lại cho dung dịch mất màu hồng nhạt.(Các bình định mức dựng đường chuẩn cũng chuẩn pH tương tự như vậy). Tất cả các bình cho vào 4 ml dung dịch thuốc thử, định mức bằng nước cất đến 50 ml. Trộn đều hỗn hợp, để yên 10 phút để màu được lên hoàn toàn. Đem đi đo màu trên máy spectrophotometer tại bức sóng 882 nm. Chuẩn bị đường chuẩn STT VPO43- chuẩn (ml) V thuốc thử (ml) Nước cất 5.4 Tính toán kết quả Sau khi đo độ hấp thu loạt chuẩn. Vẽ đồ thị A = f(x). Sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu để lập phương trình tuyến tính y = ax + b. Dựa vào đường chuẩn để tính toán kết quả. 0 0 4 1 2 4 2 4 4 3 6 4 4 8 4 5 10 4 Định mức 50 ml H : Mẫu sau khi chuẩn NaOH 1N H : Máy spectrophotometer H : Dãy mẫu dựng đường chuẩn Thang đánh giá: H : Các mẫu thực hiện P2O5 (%) 9 Đất nghèo P Trung bình Giàu P 6. Chất mùn (MO) 6.1 Nguyên lý và lý thuyết chung <0.06 0.06-0.1 0.1 Sự tích luỹ chất hữu cơ ở dạng mùn trong đất là do hoạt động vi sinh vật, thực vật cũng như bón phân hữu cơ. Hàm lượng, thành phần mùn quyết định hình thái và tính chất lí, hoá học, độ phì của đất. Trong tầng mùn chứa gần 90% nitơ ở dạng dự trữ và phần lớn các nguyên tố dinh dưỡng như P, S, nguyên tố vi lượng, là kho dự trữ chất dinh dưỡng cho cây trồng. Hiện có nhiều phương pháp xác định chất hữu cơ của đất: phương pháp đốt khô, phương pháp đốt ướt (Chiurin, Walkley & Black), phương pháp đốt mùn trong tủ sấy 150 0C, thời gian 20 phút (Nikitin) và phương pháp oxi hoá mùn 24 giờ ở nhiệt độ 200C (P. Anthnova). Sau đây trình bày một số phương pháp phổ biến ở Việt Nam. Xác định chất hữu cơ theo phương pháp Chiurin Nguyên lí phương pháp: Chất hữu cơ của đất, dưới tác dụng của nhiệt độ, bị dung dịch K2Cr2O7 + H2SO4 (1: 1) oxi hoá 3C + 2 K2Cr2O7 + 8H2SO4 .(NH4)2SO4.6H2O) để chuẩn: K2Cr2O7 + 6FeSO4 +7H2SO4 Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O Chất chỉ thị cho quá trình chuẩn độ này thường dùng là axit phenylanthranilic (C13H11O2N), màu chuyển từ đỏ mận sang xanh lá cây hoặc điphenylamin (C12H11N), màu sẽ chuyển từ màu lam tím sang xanh lá cây. Trong quá trình chuẩn độ, Fe3+ tạo thành có thể ảnh hưởng đến quá trình chuyển hoá màu cũa chất chỉ thị, vì vậy trước khi chuẩn độ có thể cho thêm một lượng nhỏ H3PO4 hoặc muối chứa ion Fđể tạo phức không màu với Fe3+. 6.2 Hoá chất K2Cr2O7 0.4N trong H2SO4 (1:1): cân 40g tinh khiết K2Cr2O7 nghiền bằng chày trong cối sứ, hoà tan trong 500 ml nước cho vào bình định mức 2 lít. Cần phải để bình trong chậu nước đá lạnh rồi 3CO2 + 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 8H2O Lượng K2Cr2O7 còn dư được dùng dung dịch muối khử là FeSO 4 hay muối Morh (FeSO4 10 mới cho từ từ H2SO4 đậm đặc (d=1.84) vào cho đến thể tích 2 lít. Nồng độ của dung dịch này được kiểm tra bằng dung dịch FeSO4 (hoặc muối Morh) 0.2N. Có trường hợp sau khi pha xong để một vài hôm có vài tinh thể màu đỏ hình kim xuất hiện, trong trường hợp này chỉ cần thêm ít nước, lắc đều tinh thể sẽ mất. Dung dịch muối Morh 0.5 N: cân 200 g (NH4)2SO4.FeSO4.6H2O hoà tan trong nước, thêm 20 ml H2SO4 đặc và định mức đến 1 lít. 6.3 Trình tự phân tích Đất để phân tích mùn được chuẩn bị cẩn thận: Dùng cân phân tích cân lấy khoảng 0.8 g đã rây qua rây 1 mm (Tùy theo dạng đất mà lượng đất lấy khác nhau: Đất trắng = ít mùn : khối lượng đất > 1g, và ngược lại đất đen <1g ), trộn đều bỏ vào trong erlen. Hút 10 ml dung dịch H2SO4: K2Cr2O7 (1:1) bằng pipette chính xác vào trong erlen 100ml. Lắc nhẹ bình, tránh để đất bám lên thành bình. Cách quan sát mẫu: nếu khi cho đất vào dung dịch chuyển sang màu xanh ngọc  hàm lượng mùn tương đối cao. Sấy ở nhiệt độ 1500C trong vòng 20 phút. Sau 20 phút lấy mẫu ra ngoài để nguội tự nhiên 1 thời gian. Cho vào dung dịch mẫu khoảng 7 μl chất chỉ thị Ferroin bằng pipette tự động . Ferroin (0.695 g FeSO4.7H2O, 1.485g orthophenaltrolinamonohydrat trong 100 ml H2O cất) Chuẩn chỉ thị với dung dịch Morh 0.5M. Dung dịch có màu xanh tím đậm  xanh ngọc  đỏ. Đồng thời mẫu luôn được tiến hành song song với 1 mẫu trắng đối chứng . Thí nghiệm với 2 lần lặp lại. 6.4 Tính kết quả Chất hữu cơ = ( V0-V) x N x 0.003 x 1.724 x 100 x K a V0: số ml muối Morh dùng chuẩn độ thí nghiệm trắng V: số ml muối Morh dùng chuẩn độ mẫu N nồng độ đương lượng của dung dịch muối Morh a: lượng mẫu đất lấy phân tích (g) K hệ số chuyển đổi từ mẫu khô không khí sang mẫu khô tuyệt đối. Chú ý đất chứa nhiều clorua cũng ảnh hưởng đến kết quả phân tích vì có một phần Cr2O72- tiêu tốn cho sự oxi hoá Cl- . Cr2O72- +6 Cl- + 14H+ 2Cr3+ + 3 Cl2 + 7 H2O 11 Màu của dung dịch ban đầu xanh tím đậm xanh ngọc Nâu đỏ Sự thay đổi màu sắc của mẫu lần lượt theo thứ tự 7. N, P, K dễ tiêu  Cân 5 g đất vào mỗi bình nhựa cho mỗi chỉ tiêu N, P, K –> 100 ml. Mỗi chỉ tiêu được thực hiện 2 lần lặp lại.  Cho 50 ml dung dịch vào bình nhựa với từng loại hóa chất tương ứng cho từng chỉ tiêu mẫu. K dễ tiêu : NH4Cl 1M tục chuẩn độ . 7.1 P dễ tiêu Tính theo phương trình y = ax + b. Có dung dịch chuẩn 100 ppm Hút 2.5 ml cho vào bình định mức 100 ml có bổ sung H2O. V= 2.5ml V=50 ml V=10 ml C = 2.5 x C =2 C = 10 x x 100/25=10 ppm 100/50=0.4 ppm 10/50=2 ppm P dễ tiêu : H2SO4 0.1N N dễ tiêu : KCl 2N Lắc 1 h với vận tốc lớn nhất sau đó để lắng một thời gian lọc qua giấy. Thu vào bình nhựa tiếp Hút 2.5 ml dung dịch chuẩn định mức trong bình 2 ml thể tích Trộn đều, từ đó hút vào các bình định mức 50 ml từ 0, 2, 4, 6, 8, 10 ….50ml Mỗi bình cho vào 4 ml dung dịch a.ascorbic. Tiếp tục thu kết quả, sau đó dựng đường chuẩn để xây dựng biểu đồ thể hiện (chú ý máy đo độ hấp thụ ở bức sóng 882 nm). 7.2 N dễ tiêu ( phương pháp Kjendhal) Phương pháp chuẩn độ tương tự như với chuẩn N2 tổng . Đo thể tích dung dịch trích được sau khi lọc Lấy 50 ml để chuẩn ( hoặc có thể lấy toàn bộ dung dịch nếu lượng trích ít ) Cho vào ống chạy máy & rửa lại bằng H2O cất. 12 Có thể sử dụng phenol làm chất chị thị ( nếu có ) Mỗi lần cho 1 lượng gần 20 ml dung dịch NaOH 4% vào dung dịch -- dung dịch chuyển sang hồng tím .Máy mối với 1 erlen có chứa 10ml dung dịch a.boric 2% & chất chị thị màu.--- Dung dịch có màu xanh ngọc thu khoảng 150 ml.Chuẩn dung dịch với HCl 0.02N cho đến khi dung dịch chuyển sang màu hồng tím. 7.3 K dễ tiêu Dung dịch được trích với NH4Cl 1M dùng để pha loãng dung dịch. Dựng đường chuẩn gốc có nồng độ 1000 ppm. Để có dung dịch ở nồng độ 0, 2, 4, 6, 8 trong bình định mức 50ml. 0.1 ml x 50 ml 0.2 ml x 50 ml Chạy máy Flame Photometre 410 Kết quả phân tích đất trước khi làm thí nghiệm cho thấy : Độ pH: Chất mùn: CMR: CEC( meq/100g): N tổng số: P tổng số: N dể tiêu : P dễ tiêu: K dễ tiêu: Như vậy khu vực đất sử dụng có tính chất : Có thành phần kim loại lớn, đất chua, có nhiều chất hữu cơ. Thí nghiệm này được thực hiện nhằm mục đích nghiên cứu khả năng hấp thu nước của đất, những đặc điểm riêng của đất thí nghiệm. 1000 ppm = 4 ppm 1000 ppm = 2 ppm 13 KHẢO SÁT CHỈ TIÊU NƯỚC TƯỚI NHU CẦU OXY SINH HỌC I. Ý nghĩa môi trường Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD – Biochemical Oxygen Demand) được sử dụng rộng rãi trong kĩ thuật môi trường. Nó là chỉ tiêu xác định mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt và công nghiệp qua chỉ số oxy dùng để khoáng hóa các hợp chất hữu cơ để phân hủy sinh học. Ngoài ra, BOD còn là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất để kiểm soát ô nhiễm dòng chảy . BOD còn lIên quan đến việc đo lường oxy tiêu thụ do vi sinh vật khi phân hủy chất hữu cơ có trong nước thải. Do đó, BOD còn được ứng dụng để ước lượng công suất các công trình xử lý sinh học, cũng như đánh giá hiệu quả của các công trình . II. Nguyên tắc Sử dụng loại chai BOD đặc biệt có thể tích 300 ml, cho mẫu vào đầy chai ( hoặc một lượng mẫu thích hợp và thêm nước pha loãng cho đầy chai). Đo hàm lượng oxy hòa tan (DO) ban đầu và sau 5 ngày ủ ở nhiệt độ 200C ( nên còn gọi là BOD5). Lượng oxy chênh lệch do vi sinh vật sử dụng chính là BOD. III. Các yếu tố ảnh hưởng Vi sinh vật nitrate hoá sẽ sử dụng oxy để oxy hoá nitơ – NH3 thành nitrite và nitrate, do đó có thể làm tăng lượng oxy tiêu thụ, là tăng kết quả BOD xác định. IV. Dụng cụ, thiết bị và hoá chất IV.1 Dụng cụ và thiết bị Tủ định ôn BOD ở nhiệt độ 200C Chai BOD 300 ml Ống đong 100 ml Bình tam giác 500 ml Beaker 500 ml Buret Pipet Máy khuấy từ IV.2 Hoá chất + -1 0 C 14 Dung dịch đệm phosphate : hoà tan 8.5 g KH2PO4; 21.75 g K2HPO4; 33.4 g HPO4.7H2O và 1.7 g NH4Cl trong 500 ml nước cất định mức đến 1 lít. Dung dịch MgSO4: hoà tan 22.5 g MgSO4.7H2O trong nước cất, định mức thành 1 lít. Dung dịch CaCl2 hoà tan 27.5 g trong nước cất định mức đến 1 lít Dung dịch FeCl3 hoà tan 0.225 g FeCl3.6H2O trong nước cất định mức 1 lít. Dung dịch H2SO4 1 N và NaOH 1 N: trung hoà mẫu có kiềm hoặc tính acid. Dung dịch Na2SO3: hoà tan 1.575 g trong 1 lít nước cất. Dung dịch acid glutamic – glucose : sấy glucose và acid glutamic ở nhiệt 1030C trong 1 giờ. Hoà tan 150 mg glucose và 150 mg acid glutamic trong 1 lít nước cất . Chuẩn bị trước khi dùng. Dung dịch ammonium chloride : hoà tan 1.15 g NH4Cl trong nước cất, pH= 7.2 bằng NaOH và pha loãng thành 1 lít. Dung dịch chứa 0.3 mg N/ml V. Thực hành a) Chuẩn bị nước pha loãng: Nước pha loãng được chuẩn bị bằng cách thêm mỗi 1 ml: các dung dịch đệm phosphate, MgSO4, CaCl2, FeCl3 cho mỗi lít nước cất bão hoà oxy và giữ nhiệt 200C + -1 0 C (nước pha loãng được sục khí hơn 2 giờ). b) Xử lý mẫu : Nếu có độ kiềm hoặc acid thì mẫu phải được trung hoà đến pH= 6.5- 7.5 bằng H2SO4 hoặc NaOH. Nếu mẫu có hàm lượng chlorine dư đáng kể , trhêm 1 ml acid acetic (1:1) hay H 2SO4(1: 50) trong 1 lít mẫu, sau đó tiếp tục thêm 100 ml KI 10% , rồi định phân bằng Na 2SO3 đến dứt điểm. Thêm một thể tích Na2SO3 đã chuẩn (tương đối) đến mẫu đã được trung hoà, trộn đều và sau 10-20 phút kiểm tra lại lượng chlorine dư. c) Kĩ thuật pha loãng mẫu xử lý theo tỉ lệ: 0.1%-1% 1%-5% 5%-25% 25%-100% Cho nước thải công nghiệp nhiễm bẩn nặng Cho nước cho nước thải thô hoặc đã lắng Cho nước thải ra của các quá trình xử lý sinh học Cho nuớc sông bị ô nhiễm d) Chiết nước pha loãng vào hai chai: cho mẫu vào mỗi chai bằng cách nhúng pipet xuống đáy chai, thả từ từ mẫu vào chai cho đến khi đạt thể tích cần sử dụng, lấy nhanh pipet ra khỏi chai, đậy nhanh nút chai lại (không được có bọt khí) Một chai đậy kín để ủ 5 ngày (DO 5) và một chai để định phân tức thì (DO0). Chai ủ trong tủ 200C đậy kĩ, niêm bằng một lớp nước mỏng trên chỗ loe của miệng chai (lưu ý không để lớp nước này cạn hết trong suốt quá trình ủ). 15 e) Định phân lượng oxy hoà tan: Định phân DO giống như bài xác định DO. * Độ pha loãng của mẫu phải bảo đảm sao cho sự khác biệt giữa hai lần định phân phải lớn hơn 1 mg O2/l. VI. Tính toán kết quả BOD5( mgO2/l)= ( DO0-DO5) x f Trong đó : DO0: hàm lượng oxy hoà tan đo ở ngày đầu tiên. DO5: hàm lượng oxy hoà tan đo sau 5 ngày ủ F : hệ số pha loãng mẫu. NHU CẦU OXY HOÁ HỌC I. Môi trường Oxy hoá học (COD- Chemical Oxygen Demand) là một trong những đặc trưng dùng để kiểm tra ô nhiễm của nguồn nước thải và nước mặt, đặc trưng của quá trình xử lý nước thải Định nghĩa là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hoá hoá học chất hữu cơ trong nước thành CO2 và nước. Lượng oxy này tương đương với lượng chất hữu cơ có thể bị oxy hoá, được xác định khi sử dụng các tác nhân hoá học mạnh trong môi trương acid. Chỉ số COD biểu thị cả lượng các chất hữu cơ không thể bị oxy hoá bằng vi sinh vật, do đó nó có giá trị cao hơn khi phân tích COD có ưu điểm là cho kết quả nhanh (khoảng 3 giờ), nên khắc phục nhược điểm của BOD. II. Nguyên tắc Hầu hết các chất hữu cơ đều bị phân hủ khi đun sôi trong hỗn hợp acid sulfuric: Chất hữu cơ + K2Cr2O7 + H+ Ag2SO4 t0C Cr2O72- biết trước sẽ giảm tương ứng với lương chất hữu cơ có trong phản ứng Cr2O72- dư sẽ được định phân bằng dung dịch FAS (Ferrous Ammoniuum sulphate) và lượng chất hữu cơ bị khử. Lượng oxy tương đương này chính là COD. III. Yếu tố ảnh hưởng Các chất béo mạch thẳng , hydrocarbon nhân thơm và pyridine không bị phân giải dù phương pháp này hầu như oxy hoá chất hữu cơ hoàn toàn so với việc sử dụng KMnO 4. Các hợp chất béo mạch thẳng bị oxy hoá dễ dàng, có bổ sung Ag2SO4 vào làm chất xúc tác, nhưng bạc dễ phản ứng với các ion họ ……. Tủa và chất này cũng có thể bị oxy hoá một phần. 16 CO2 + H2O+2Cr3++2 K+ IV. Dụng cụ, thiết bị và hoá chất IV.1 Dụng cụ và thiết bị Pipet 25 ml Ống đong 100 ml Buret 25 ml Ống nghiệm có nút vặn Bình cầu 250 ml có nút nhám Hậ thống chưng cất hoàn lưu Bình tam giác 125 ml, 50 ml Tủ sấy có điều chỉnh nhiệt (1500C) IV.2 Hoá chất a) Dung dịch chuẩn K2Cr2O7 0.0167 M: hoà tan 4.915 g K2Cr2O7 (đã sấy ở 1050C trong 2 giờ) trong 500 ml nước cất, thêm vào 167 ml H2SO4 đậm đặc và 33.3 g HgSO4 khuấy tan, để nguội đến nhiệt độ phòng, dịnh mức 1 lít . b) Dung dịch K2Cr2O7 0.0417 M: hoà tan 12.259 g K2Cr2O7 (đã sấy ở 1050C trong 2 giờ ) trong nước cất và định mức thành 1 lít. c) Acid sulfuric reagent: cân 5.5 g Ag2SO4 trong 1 kg H2SO4 đậm đặc (d=1.84), để 1-2 ngày để hoà tan hoàn toàn. d) Chỉ thị màu ferroin: hoà tan hoàn toàn 1.485 g 1,10-phenanthrolinemonohydrate và thêm 0.695 g FeSO4.7H2O trong nước cất và định mức thành 100 ml (khi hai chất này trộn lẫn với nhau thì dung dịch chỉ thị sẽ tan hoàn toàn và có màu đỏ). e) Dung dịch FAS 0.1 M hoà tan 39.2 g FAS trong một ít nước cất, thêm vào 20 ml H2SO4 đậm đặc, để nguội và định mức thành 1 lít. Chuẩn độ lại nồng độ FAS mỗi ngày với K2Cr2O7 0.0167 M như sau: chọn thể tích mẫu (dùng nước cất thay vào mẫu) và hoá chất sử dụng theo bảng sau: Ống nghiệm Mẫu (ml) Dung dịch H2SO4 Tổng tích (ml) thể (đường kính x dài) K2Cr2O7 0.0167M reagent (ml) (ml) 16x100 mm 20x150 mm 25x150 mm 2.5 5 10 1.5 3 6 3.5 7 14 7.5 15 30 17 Ống chuẩn 10 ml 2.5 1.5 3.5 7.5 Để nguội ống nghiệm đến nhiệt độ phòng và thêm 0.05-0.1 ml (1-2 giọt) chỉ thị ferroin và chuẩn độ với FAS. Điểm kết thúc phản ứng chuẩn độ, dung dịch chuyển từ màu xanh lá sang màu nâu đỏ . M(FAS) = thể tích K2Cr2O7 0.0167 M,ml x 0.1 thể tích FAS dùng chuẩn độ, ml f. Dung dịch FAS 0.25 M: hoà tan 98 g FAS trong một lít nước cất, thêm vào 20 ml H2SO4 đậm đặc, để nguội và định mức thành 1 lít.. Chuẩn độ lại nồng độ FAS mỗi ngày với K2Cr2O7 0.0417 M như sau: pha loãng 10 ml dung dịch K2Cr2O7 0.0417 M đến khoảng 100 ml với nước cất. Thêm 30 ml H 2SO4 đậm đặc và để nguội. Chuẩn độ với FAS dùng 0.1 – 0.15 ml ( 2-3 giọt) chỉ thị ferroin. Điểm kết thúc phản ứng chuẩn độ, dung dịch chuyển từ màu đỏ sang màu xanh lá cây. M(FAS) = thể tích K2Cr2O7 0.0417 M,ml x 0.25 thể tích FAS dùng chuẩn độ , ml g. HgSO4 tinh thể hoặc dạng bột. V. Thực hành V.1. Phương pháp đun hoàn lưu kín ( với mẫu có COD > 50 mg O 2/l): Rửa sạch ống nghiệm có nút vặn kín với H2SO4 20 % trước khi sử dụng. Chọn thể tích mẫu và thể tích hoá chất dùng tương ứng như theo bảng ở phần IV.2.e. Cho mẫu vào ống nghiệm, thêm dung dịch K2Cr2O7 0.0167 M vào, cẩn thận thêm H2SO4 reagent vào bằng cách cho acid chảy từ từ dọc theo thành của ống nghiệm. Đậy nút vặn ngay, lắc kỹ nhiều lần (cẩn thận vì phản ứng sinh nhiệt), đặt ống nghiệm váo giá inox và cho vào tủ sấy ở nhiệt độ 1500C trong 2 giờ. Để nguội đến nhiệt độ phòng, đổ dung dịch trong ống nghiệm vào bình tam giác 100 ml, thêm 1-2 giọt chỉ thị ferroin và định phân bằng FAS 0.1 M. Dứt điểm khi mẫu chuyển từ màu xanh lá cây sang màu nâu đỏ. Làm hai mẫu trắng với nước cất (mẫu 0 và mẫu B) V.2. Phương pháp đun hoàn lưu hở ( với mẫu có COD < 50 mg O 2/l) Lấy 50 hoặc 100 ml cho vào bình cầu có nút nhám, thêm 1 g HgSO 4 và vài viên bi thuỷ tinh, cẩn thận thêm 5 ml H2SO4 reagent đậy kín và lắc đều cho HgSO4 tan hết. Thêm 25 ml K2Cr2O7 0.0417 M vào lắc đều, sau đó nối với hệ thống hoàn lưu lắc đều. Đun hoàn lưu trong 2 giờ, để nguội và rửa ống hoàn lưu bằng nước cất, để nguội đến nhiệt độ phòng. Sau đó định phân lượng K2Cr2O7 thừa bằng FAS 0.25 M với 2-3 giọt chỉ thị ferroin, dứt điểm khi mẫu chuyển từ màu xanh lá cây sang màu nâu đỏ. 18 VI. Tính toán kết quả COD ( mgO2/l) = ( A-B) x M x 8000 mL mẫu A: thể tích FAS dùng định phân mẫu trắng B, mL B: thể tích FAS dùng định phân mẫu cần xác định, mL M: nồng độ Mole của FAS  COD Mẫu nước thải Pinaco G 1.3 1.31 Mẫu trắng 1.55 Mẫu trắng đun 1.48 ml K2Cr2O7 1.55 1.5 ---- 1.55 ---- 1.49 0.0167 M M= 1.5x 0.1/1.55 = 0.097 M = 3 x (1.49-1.305) x 0.097 x 8000 = 173 ( mgO2/l) 2.5 Độ pha loãng 19