xây dựng một số bài thực hành phân tích đất nông nghiệp và nước cho học phần hóa công nghệ môi trường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THỰC HÀNH PHÂN TÍCH ĐẤT NÔNG NGHIỆP VÀ NƯỚC CHO HỌC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ

XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THỰC HÀNH

PHÂN TÍCH ĐẤT NÔNG NGHIỆP VÀ NƯỚC

CHO HỌC PHẦN HÓA CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG

Mã số: CS.2012.19.31

Xác nhận của cơ quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài

ThS TRẦN THỊ LỘC

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5/2013

DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

MỤC LỤC

TRANG

1.1.4 Vai trò của chất hữu cơ và mùn đối với đất và cây trồng 5

1.1.5.4 Ảnh hưởng của các nguyên tố đến sự phát triển của cây trồng 7

1.2.1 Chu trình thủy văn 9

2.1.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xác định mùn trong đất 22

2.1.4 Xác định hàm lượng mùn trong đất bằng phương pháp Thiurin 26

2.3.3.2 Loại bỏ ảnh hưởng của Fe3+ bằng dung dịch Na2SO3 35

2.4 XÁC ĐỊNH OXI HÒA TAN TRONG NƯỚC PHƯƠNG PHÁP WINKLER

40

2.6.5 Khảo sát ảnh hưởng của một số ion trong nước đến quá trình xác định COD

49

DANH MỤC BẢNG TRANG

Bảng 1.2 Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt – QCVN

Bảng 1.3 Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm – QCVN

Bảng 2.1: Ảnh hưởng của các ion đến việc xác định mùn trong đất 24

Bảng 2.3: Kết quả khi dùng Ag2SO4/ H2SO4 để che Cl- 26Bảng 2.4 Kết quả khảo sát hàm lượng mùn trong đất trồng cao su ở nông trường

Bảng 2.9 Hàm lượng P tổng trong 5 mẫu đất ở nông trường cao su Nhà Nai 38

Bảng 2.11 Hàm lượng P dễ tiêu trong 5 mẫu đất ở nông trường cao su Nhà Nai

40

Bảng 2.16 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các ion Fe2+, Cl-, NO2- 50

Bảng 2.17 Kết quả khi che ion Fe2+ bằng KCN 50

Bảng 2.19 Hoạch định hóa ảnh hưởng của các ion đến việc xác định sắt trong nước

53Bảng 2.20 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các ion đến việc xác định sắt trong

Bảng 2.22 Kết quả hàm lượng sắt hòa tan có trong nước giếng 55Bảng 2.23 Kết quả hàm lượng sắt hòa tan có trong nước sông 55

DANH MỤC HÌNH

TRANG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM TP HCM Độc lập- Tự do- Hạnh phúc

Tp HCM, ngày 20 tháng 5 năm 2013

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Xây dựng một số bài thực hành phân tích đất nông nghiệp

và nước cho học phần Hóa Công nghệ - Môi trường

Mã số: CS.2012.19.31

Chủ nhiệm đề tài: ThS Trần Thị Lộc Điện thoại: 0987.238.467

- Email: loctt@hcmup.edu.vn

- Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm TP HCM

- Thời gian thực hiện: tháng 4/2012 đến tháng 4/2013

4 Kết quả nghiên cứu:

- Đã khảo sát được quy trình phân tích 7 chỉ tiêu trong đất nông nghiệp và nước bao gồm:

+ Mùn, nitơ, lân trong đất

+ Oxi hòa tan, nhu cầu oxi sinh hóa, nhu cầu oxi hóa học, sắt trong nước

- Nghiên cứu 1 số ảnh hưởng của các ion đến việc xác định các chỉ tiêu trên

và cách loại bỏ những ảnh hưởng đó

5 Sản phẩm:

- 1 bài báo khoa học.

- Tài liệu giảng dạy gồm 7 bài thực hành

6 Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng

áp dụng

Giáo trình thực hành sẽ áp dụng cho việc giảng dạy học phần Hóa Công nghệ

- Môi trường cho Khoa Hóa – Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1 General information:

- Project title: Making some practical lessons about analyzing agricultural soil and water to teach Environmental – Technological Chemistry

- Code number: CS.2012.19.31

- Coordinator: Tran Thi Loc

- Implementing institution: Ho Chi Minh City University of Pedagogy

- Duration: From April 2012 to April 2013

3 Creativeness and innovativeness

- Making curricula of Practice of Environmental – Technological Chemistry for Chemistry Department - Ho Chi Minh City University of Pedagogy

- Interference studies of ions to determine some properties of agricultural soil and water

4 Research results:

- Procedures to analyze 7 basic properties including:

+ humus, nitrogen, phosphorus in agricultural soil

+ dissolved oxygen, biochemical oxygen demand, chemical oxygen demand and iron in water

- Study of effects of foreign ions on the determination of proposed procedures and remove them

5 Products:

- A scientific article

- Curricula of Practice of Environmental – Technological Chemistry

Curricula will be applied to teach Environmental – Technological Chemistry

in Chemistry Department - Ho Chi Minh City University of Pedagogy

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Đất nước ta đang trên đà phát triển Một trong những yếu tố góp phần quan trọng cho con đường phát triển đó là khai thác và sử dụng nguồn tài nguyên hợp lí Tuy nhiên, chúng ta đang đối mặt với thực trạng của nguồn tài nguyên này

Diện tích đất nông nghiệp ngày càng bị thu hẹp và dần trở nên xấu đi Để đảm bảo nguồn lương thực, thực phẩm cung cấp cho con người cần phải cải tạo đất nhằm nâng cao năng suất và chất lượng của sản phẩm cây trồng Hàm lượng mùn, đạm và lân là những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng Việc phân tích các chỉ tiêu dinh dưỡng này trong đất giúp cho người làm nông nghiệp có thể khai thác, sử dụng nguồn dinh dưỡng trong đất hợp lí Đồng thời, con người có chế độ canh tác, bón phân thích hợp nhằm nâng cao độ dinh dưỡng của đất

Nước là tài nguyên vật liệu quan trọng nhất của loài người và sinh vật trên trái đất Ngoài chức năng tham gia vào chu trình sống, nước còn là chất mang năng lượng và tác nhân điều hoà khí hậu, thực hiện các chu trình tuần hoàn vật chất trong

tự nhiên Có thể nói sự sống của con người và mọi sinh vật trên trái đất phụ thuộc vào nước Tuy nhiên, hiện nay nguồn tài nguyên quý hiếm này đang đối mặt với nguy cơ thiếu hụt và ô nhiễm trầm trọng Sự suy thoái chất lượng nước ảnh hưởng lớn đến mọi mặt đời sống xã hội Vì vậy, việc kiểm soát chất lượng nước và đưa ra biện pháp xử lý thích hợp là điều vô cùng cần thiết để bảo vệ môi trường nước

Từ thực trạng ô nhiễm môi trường nêu trên, chúng tôi thiết nghĩ cần phải trang bị cho sinh viên đặc biệt là sinh viên khoa Hóa những kiến thức và kỹ năng cơ bản về Hóa môi trường Sinh viên có những kiến thức nền tảng đó sẽ hiểu được tầm quan trọng của môi trường và có những việc làm đúng đắn và thân thiện hơn với môi trường

Phòng thí nghiệm Hóa công nghệ - môi trường đang giảng dạy bộ môn thực

hành Hóa môi trường Tuy nhiên, bộ môn còn gặp nhiều khó khăn trong quá trình giảng dạy do chưa có giáo trình chính thức Quá trình phân tích gặp nhiều trở ngại

hành thử nghiệm các quy trình, nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tìm cách khắc phục những yếu tố đó nhằm hoàn chỉnh quy trình phân tích cho một số bài thực hành, tiến đến xây dựng giáo trình thực hành Hóa môi trường

Với những lí do trên, chúng tôi thực hiện đề tài: ‘’XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THỰC HÀNH PHÂN TÍCH ĐẤT NÔNG NGHIỆP VÀ NƯỚC CHO HỌC PHẦN HÓA CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG’’

2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu quy trình phân tích một số chỉ tiêu trong đất nông nghiệp và nước

- Nghiên cứu một số yếu tố gây ảnh hưởng đến việc xác định hàm lượng của những chỉ tiêu trên và tìm cách loại trừ ảnh hưởng đó

- Tiến hành phân tích một số mẫu đất nông nghiệp và nước để xác định hàm lượng các chỉ tiêu đề ra

3 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

- Thử nghiệm quy trình phân tích một số chỉ tiêu trong đất nông nghiệp và nước;

- Nghiên cứu ảnh hưởng của một số ion đến quá trình phân tích và tìm cách hạn chế ảnh hưởng Từ đó, hoàn thiện quy trình phân tích nhằm xây dựng giáo trình thực hành cho môn Hóa Công nghệ - Môi trường.

Theo quan điểm nguồn gốc thì quá trình này bắt đầu bằng sự phá hủy vật liệu ban đầu được gọi là đá mẹ, sản phẩm chủ yếu là các chất vô cơ có kích thước khác nhau Quá trình phá hủy đá mẹ - quá trình phong hóa - xảy ra dưới các hình thức khác nhau Dựa vào tính chất người ta phân biệt được ba loại phong hóa: lý học, hóa học, sinh học Kết quả của quá trình phong hóa đá là tạo sản phẩm phong hóa, sản phẩm này tiếp tục biến đổi tạo sản phẩm trung gian giữa sản phẩm phong hóa và đất gọi là “mẫu chất” Theo thời gian, các yếu tố tự nhiên như sinh vật, khí hậu, địa hình và con người tác động lên mẫu chất và dần dần bổ sung thêm một phần mới đó

là chất hữu cơ Chính phần này mới làm cho mẫu chất trở thành đất với đầy đủ thuộc tính lý học, hóa học, sinh học và đặc tính sử dụng của nó

Theo quan điểm lịch sử thì quá trình hình thành đất chỉ từ khi bắt đầu có sự sống xuất hiện Nó tiến hóa cùng với sự sống từ thấp đến cao mà một phần được phản ánh qua mối quan hệ hữu cơ: đất – cây – đất, có tác dụng tuần hoàn theo kiểu xoắn trôn ốc Nghĩa là, sau một chu kì sống, sinh vật trả lại cho đất một lượng vật chất nhiều hơn so với khi nó lấy

1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành đất [5], [7]]

Có năm yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành đất: sinh vật, khí hậu, đá

mẹ, địa hình và tuổi Đối với đất trồng, còn chịu tác động của con người

1.1.3.1 Sinh vật

Đây là yếu tố chủ đạo vì nhờ đó mẫu chất trở thành đất đồng thời chịu tác động nhiều nhất của đất Tham gia vào quá trình hình thành đất có nhiều sinh vật nhưng có thể phân thành ba nhóm chính: vi sinh vật, thực vật, động vật

- Trong đất có rất nhiều vi sinh vật, có thể có hàng trăm triệu con trong 100g đất Vi sinh vật giúp phân giải và tổng hợp chất hữu cơ, cố định nitơ từ không khí (chỉ có ở vi sinh vật cố định đạm)

- Thực vật là nguồn cung cấp chất hữu cơ chủ yếu cho đất Nhờ khả năng quang hợp, hàng năm thực vật để lại cho đất hàng tấn, thậm chí hàng chục tấn chất xanh có chất lượng khác nhau tùy thuộc vào loài thực vật

- Động vật cung cấp chất hữu cơ bằng chất thải và bằng cả cơ thể của chúng khi chết đi Chúng cũng góp phần cải thiện một số tính chất vật lý của đất như tính thoáng khí, tạo kết cấu Trong số các loài động vật, phải kể đến vai trò của giun đất Trong đất có nhiều giống giun và số lượng của chúng cũng rất nhiều Theo Russell, trong 1 ha đất tốt có thể có tới 2.500.000 con giun

1.1.3.2 Khí hậu

Yếu tố khí hậu một mặt ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình hình thành và biến hóa, mặt khác tác động gián tiếp qua sinh vật Nước và nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong quá trình phá hủy đá Mưa nhiều rửa trôi mạnh các ion kiềm, kiềm thổ làm đất trở nên chua, nắng kéo dài đất trở nên khô hạn Mỗi đới khí hậu có những loại đất đặc thù của nó

1.1.3.4 Đá mẹ

Từ đá mẹ khác nhau, dưới tác động của các yếu tố hình thành đất mà các loại

và tính chất chịu ảnh hưởng của đá mẹ thường được biểu hiện rõ rệt ở giai đoạn đầu của quá trình hình thành đất, càng về sau sẽ bị biến đổi sâu sắc do quá trình hóa học

và sinh học xảy ra trong đất

Trong hệ thống phân loại đất Việt Nam cho đến nay người ta vẫn chia nhóm đất miền núi ra chi tiết dựa vào các nhóm đá mẹ như đất feralit hình thành trên đá macma bazơ, đất feralit hình thành trên đá macma axit và đá biến chất hoặc đất feralit hình thành từ đá cacbonat…

1.1.3.5 Thời gian

Chiều dài tuổi của đất được tính từ khi đất bắt đầu hình thành nghĩa là khi sản phẩm phong hóa bắt đầu tích lũy chất hữu cơ cho đến khi đạt được một sự ổn định nào đó, ta gọi đó là tuổi hình thành tuyệt đối Đất có tuổi càng cao, thời gian hình thành đất càng dài thì sự phát triển của đất càng rõ rệt

1.1.3.6 Con người

Từ khi con người biết sử dụng đất trồng trọt đã tác động vào đất rất sâu sắc, làm cho đất thay đổi nhanh chóng Sự tác động này có thể làm cho đất ngày càng màu mỡ hoặc thoái hóa đi Một ví dụ điển hình cho hướng thứ nhất là việc nhân dân

ta quai đê lấn biển, thau chua rửa mặn để khai thác vùng đất mặn nơi hình thành ven biển Trong lúc đó, đồng bào miền núi sống du canh du cư đã phát rừng làm rẫy, sau vài vụ gieo trồng đất bị kiệt quệ lại bỏ đi tìm nơi khác

Theo Các Mác việc sử dụng và khai thác đất hợp lí hay không còn do trình

độ khoa học và chế độ chính trị xã hội quyết định

1.1.4 Vai trò của chất hữu cơ và mùn đối với đất và cây trồng [6]

Chất hữu cơ và mùn là chỉ tiêu biểu thị đất khác với đá mẹ và có khả năng sản xuất vì chúng đưa vào đất C và N Xét hình thái phẫu diện đất, tầng đất hữu cơ

và mùn biểu thị đất màu mỡ, có nhiều tính chất lý hóa tốt Trong phân loại đất, tầng mùn là một chỉ tiêu phân loại quan trọng

Chất hữu cơ và chất mùn là chỉ tiêu độ phì nhiêu của đất Keo mùn kết hợp với các cation và khoáng sét tạo ra các phức hệ keo ngưng tụ tạo kết cấu cho đất làm cho đất tơi xốp, lưu thông nước, điều hòa nhiệt độ đất Vì thế mùn là nhân tố

tính thấm nước, hạn chế quá trình rửa trôi, xói mòn và chảy nước bề mặt Keo mùn cũng giúp cải thiện thành phần cơ giới của đất, điều hòa nhiệt độ tránh sự thay đổi đột ngột nhiệt độ của đất ảnh hưởng xấu đến cây

Mùn quyết định những tính chất hóa học quan trọng của đất Đất giàu mùn

có khả năng trao đổi hấp phụ cation cao, có tính đệm cao, chống chịu tốt với sự thay đổi đột ngột về pH đất, đảm bảo các phản ứng hóa học và oxi hóa khử xảy ra bình thường, không gây hại cho cây trồng

Ngoài ra, mùn còn là kho dự trữ thức ăn cung cấp từ từ và thường xuyên cho cây trồng và vi sinh vật đất Hợp chất mùn chứa nhiều nguyên tố dinh dưỡng lại có khả năng khoáng hóa chậm và thường xuyên thành các chất vô cơ đơn giản cho cây trồng sử dụng như N, P, K, Ca, Mg, S, vi lượng, trong đó N đặc biệt cao Vì vậy, đất giàu mùn nếu không có nguồn phân vô cơ bổ sung thì vẫn cho năng suất ổn định Vì mùn có khả năng trao đổi cation nên tạo ra sự trao đổi dinh dưỡng cung cấp cho cây, trong đó phức hệ keo sét mùn là phức hệ điều tiết thức ăn quan trọng nhất của đất đối với cây trồng

Đất giàu chất hữu cơ, mùn sẽ có quần thể vi sinh vật phong phú, các quá trình phân giải, tổng hợp của vi sinh vật nhanh hơn, đất càng có độ màu mỡ cao, thuận lợi cho cây trồng sinh trưởng, phát triển

Bảng 1.1: Đánh giá độ phì nhiêu của đất

Hàm lượng mùn (%) Phân loại đất

< 1% Đất rất nghèo mùn1-2% Đất hơi nghèo mùn2-4% Đất có mùn trung bình4-8% Đất giàu mùn

> 8% Đất rất giàu mùn

1.1.5 Vai trò của nitơ đối với dinh dưỡng của cây trồng [6], [7]

Cây trồng nói chung chỉ đồng hóa được nitơ ở dạng các hợp chất vô cơ như:

NH4+ hay NO3- Chỉ có cây họ đậu mới đồng hóa được nitơ tự do trong không khí Dạng nitơ này sau khi tham gia phản ứng nitrat hóa, amoni hóa xảy ra trong thiên nhiên, hoặc do kết quả hoạt động của vi sinh vật sống tự do trong đất hay vi sinh vật trong nốt sần của rễ cây họ đậu, bèo hoa dâu tạo ra NO3-, NH4+ Cây trồng đồng hóa được nitơ ở dạng này hay dạng khác lại phụ thuộc môi trường của phản ứng và nồng độ của ion có mặt trong dung dịch đất

Đối với cây trồng nitơ có những vai trò:

1.1.5.1 Nguyên tố cơ bản cần thiết cho thực vật

Nitơ là thành phần quan trọng của tất cả các protit đơn giản và phức tạp trong nguyên sinh chất của tế bào thực vật Nguồn nitơ chủ yếu cần cho dinh dưỡng của cây trồng là muối nitrat và muối amoni Các chất vô cơ này sau khi được cây trồng hấp thụ, phải qua quá trình biến đổi phức tạp mới tạo nên sản phẩm cuối cùng

là aminoaxit và protit

1.1.5.2 Thành phần của các axit nucleic, vitamin, enzim

Nitơ cũng có trong thành phần các axit nucleic (ribonucleic RNA và deoxiribonucleic DNA), chúng có vai trò đặc biệt quan trọng trong sự trao đổi chất của thực vật

Ngoài ra, nitơ còn là thành phần của các photphatit, alcaloit trong một số vitamin, các enzim và nhiều chất hữu cơ khác của tế bào thực vật

1.1.5.3 Thành phần chủ yếu của clorofin

Nitơ là một trong những thành phần chủ yếu của clorofin Đối với cây trồng

có chứa clorofin, cơ thể của chúng có khả năng tự dưỡng Những cây trồng không

có clorofin thì không có khả năng đó mà phải sống ở những nơi có sẵn chất hữu cơ

1.1.5.4 Ảnh hưởng của các nguyên tố đến sự phát triển của cây trồng

Khi cây trồng được cung cấp đầy đủ nitơ và những điều kiện khác thì tốc độ phát triển, hiệu suất quang hợp tăng lên, tạo điều kiện cho quá trình tổng hợp các chất hữu cơ có nitơ trong cây

Tuy vậy, khi thừa nitơ, thời kì sinh trưởng phát triển sẽ kéo dài, cây hô hấp mạnh hơn quang hợp Kết quả là gluxit tiêu hao nhiều hơn gluxit tích lũy Lượng tinh bột trong cây giảm xuống Cây sinh trưởng quá mạnh, thân lá tăng nhanh mà

mô cơ giới kém hình thành nên rễ cây rất yếu, dễ bị lốp đổ, giảm năng suất nghiêm trọng

1.1.6 Vai trò của lân đối với cây trồng [2]

Lân là nguyên tố dinh dưỡng đa lượng đối với cây trồng Lân đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất, hút chất dinh dưỡng và vận chuyển các chất trong cây Lân còn giữ vai trò rất quan trọng trong đời sống tế bào

Lân là một phần nồng cốt của chất nucleoproteit và có sự liên kết chặt chẽ với đạm, khi cây sinh trưởng lên hình thành thêm tế bào mới nên có thêm nucleoproteit, do vậy mà cây phải hút thêm cả đạm và lân Cây được bón cân đối đạm – lân sẽ phát triển xanh tốt, khỏe mạnh, nhiều hoa, sai quả và phẩm chất nông sản tốt

Lân cấu tạo nên nhiều hợp chất quan trọng nên giúp tăng tính chịu lạnh của cây trồng Lân thúc đẩy mô phân sinh phân chia nhanh, cho nên tạo điều kiện cho cây phát dục thuận lợi, ra hoa sớm Lân giúp quá trình vận chuyển các hợp chất đồng hóa về cơ quan dự trữ được thuận lợi, vì vậy giúp lúa chín sớm, hạt mẩy, cây

ăn quả mẫu mã đẹp, tăng chất lượng trái, thúc đẩy sự tổng hợp đường của mía… Nhiều hợp chất phức tạp khác tham gia vào quá trình hô hấp và quang hợp của cây để sống và phát triển đều có chứa lân

Lân có vai trò quan trọng đối với sự phát triển của cây trồng Thiếu lân cây trồng phát triển kém, mọc còi cọc, chậm lớn, ít phân cành, lá cứng đờ không mềm mại, màu sắc xạm hơn, phiến lá bé đi, cây ít đẻ, bộ rễ kém phát triển, nhiều loại cây trồng khi thiếu lân lá chuyển sang màu tím đỏ hay đỏ Nếu thiếu lân trầm trọng lá

có vết tím, thân mảnh, chín chậm, hạt và quả phát triển kém Thiếu lân có ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe của phấn hoa, ảnh hưởng đến sự hình thành quả và hạt,

có thể gây ra rụng hoa, không đậu quả hoặc rụng quả non trầm trọng

Thiếu lân, cây hút đạm vào tích lũy trong lá ở dạng đạm khoáng không chuyển sang dạng protit được, và đó cũng là một môi trường thuận lợi cho công

việc phát triển của nhiều loại bệnh nấm

Về mặt cơ chế dinh dưỡng: trong cây, lân di chuyển dễ dàng hơn rất nhiều so với sự di chuyển của lân trong đất Trong quá trình dinh dưỡng cho cây, lân lại có khả năng chuyển biến từ dạng ion này sang dạng ion khác Do vậy, nhờ bón lân mà sức chịu đựng của cây càng cao đối với phản ứng của môi trường hay nói khác đi,

lân cũng có tác dụng giải độc cho cây

1.2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC

1.2.1 Chu trình thủy văn

Khối lượng toàn bộ nguồn nước trên Trái Đất ước tính 1.454.000.000 km3 Diện tích nước mặt chiếm đến 70% diện tích bề mặt Trái Đất Hơn 97% lượng nước toàn cầu là nước mặn Còn khoảng 3% nước ngọt lại tập trung ở hai cực và trong lòng đất chỉ khoảng 1%

Nguồn nước trong tự nhiên luôn được luân hồi theo một chu trình Theo chu trình này, lượng nước được bảo toàn, chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác (lỏng, khí, rắn) hoặc từ nơi này sang nơi khác Tùy theo loại nguồn nước (đại dương, hồ, sông, hơi ẩm đất…) thời gian luân hồi có thể rất ngắn (8 ngày đối với hơi ẩm không khí) hoặc có thể kéo dài hàng năm, hàng ngàn năm (đại dương 1400 năm)

Trong chu trình thủy văn nguồn nước ngọt được luân hồi qua quá trình bốc hơi và mưa (thời gian luân hồi thường là ngắn theo hằng năm) Hiện nay hàng năm toàn thế giới mới sử dụng khoảng 4000 km3 nước ngọt, chiếm khoảng hơn 40% tổng lượng nước ngọt có thể khai thác Tuy nhiên nguồn nước mưa và nước ngọt phân bố rất không đều, trong khi có nhiều vùng bị ngập lụt thì các vùng khác lại thiếu nước ngọt

1.2.2 Thành phần hóa sinh của nước [1]

1.2.2.1 Thành phần hóa học

Các hợp chất vô cơ, hữu cơ trong tự nhiên có thể tồn tại ở dạng ion hòa tan, khí hòa tan, dạng rắn, lỏng Sự phân bố các hợp chất này quyết định bản chất của

nước tự nhiên: nước ngọt, nước lợ và nước mặn; nước giàu dinh dưỡng, nước nghèo

dinh dưỡng, nước cứng, nước mềm, nước có bị ô nhiễm hay không…

a Các ion hòa tan

Nước tự nhiên là dung môi hòa tan tốt các axit, bazo, muối vô cơ Sự hòa tan các chất rắn trong nước là yếu tố chủ yếu quyết định độ mặn của nước Nồng độ các ion hòa tan càng cao thì độ dẫn điện càng cao Thành phần hóa học của nước biển tương đối đồng nhất, nhưng của nước sông không đồng nhất vì còn phụ thuộc vào đặc điểm khí hậu, địa chất, địa mạo và vị trí của thủy lục

Bảng 1.1 Thành phần hóa học trong nước tự nhiên

Thành phần Nước biển Nước sông, hồ, đầm

Nồng độ Thứ tự Nồng độ Thứ tự Các ion chính

c Các chất rắn

Các chất rắn bao gồm các thành phần vô cơ, hữu cơ và sinh vật được phân thành hai loại dựa vào kích thước: chất rắn có thể lọc được và chất rắn không thể lọc được

d Các chất hữu cơ

Dựa vào khả năng bị phân hủy do vi sinh vật trong nước, ta có thể phân làm hai nhóm: các chất dễ phân hủy sinh học như các chất đường, dầu mỡ, protein; các chất khó bị phân hủy sinh học như các hợp chất clo hữu cơ, DDT, linđan, anđrin, các hợp chất đa vòng như pyrer, naphtalen, đioxin…

1.2.2.2 Thành phần sinh học của nước

Thành phần và mật độ các loài cơ thể sống trong nguồn nước phụ thuộc chặt chẽ vào đặc điểm, thành phần hóa học của nguồn nước, chế độ thủy văn và địa hình

cư trú Một số loại có ý nghĩa về chỉ thị ô nhiễm nguồn nước như: vi khuẩn, vi khuẩn dị dưỡng, vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn kị khí, vi khuẩn tự dưỡng, siêu vi trùng, tảo

1.2.3 Phân loại nước

1.2.3.1 Nước mặt

Đây là khái niệm chung chỉ các nguồn nước trên mặt đất, bao gồm các dạng động (chảy) như sông, suối, kênh, rạch và dạng tĩnh hoặc dạng chảy chậm như ao,

hồ, đầm, phá… Nước mặt có nguồn gốc chính là nước chảy tràn do mưa hoặc cũng

có thể từ nước ngầm chảy ra do áp suất cao hay dư thừa độ ẩm trong đất cũng như

dư thừa số lượng trong các tầng nước

Nước chảy tràn vào các sông luôn ở trạng thái động, phụ thuộc vào lưu lượng và mùa trong năm Chất lượng nước phụ thuộc nhiều vào các lưu vực Nước qua vùng núi đá vôi, đá phấn thì nước trong và cứng Nước chảy qua vùng đất có tính thấm kém thì nước đục và mềm Các hạt mịn hữu cơ và vô cơ bị cuốn theo khó

sa lắng Nước chảy qua rừng rậm thì nước trong và nhiều chất hữu cơ hòa tan Nạn phá rừng làm cho nước cuốn trôi hầu hết các thành phần trong đất

Bảng 1.2 Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt –

9 Nitrit (NO2-) (tính theo N) mg/l 0,01 0,02 0,04 0,05

10 Nitrat (NO3-) (tính theo N) mg/l 2 5 10 15

11 Photphat (PO43-) (tính theo P) mg/l 0,1 0,2 0,3 0,5

0,1 0,1

0,2 0,32

0,4 0,32

0,5 0,4

Ghi chú: Việc phân hạng các nguồn nước mặt nhằm đánh giá và kiểm soát chất

lượng nước, phục vụ cho các mục đích sử dụng nước khác nhau:

A1 – Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt

A2 – Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử

lí phù hợp

B1 – Dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi

B2 – Giao thông đường thủy và các mục đích khác với yêu cầu nước chất lượng thấp

1.2.3.2 Nước ngầm

Nước ngầm tồn tại ở các tầng hoặc túi trong lòng đất Chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào một loạt các yếu tố: chất lượng nước mưa, thời gian tồn tại, bản chất lớp đất đá nước thấm qua hoặc chứa tầng nước Thông thường nước ngầm chứa ít tạp chất hữu cơ và vi sinh vật, giàu các ion vô cơ Nước ngầm ở các vùng khác nhau

có thành phần khác nhau, như ở vùng núi đá, vùng ven đô thị, vùng công nghiệp… Nước ngầm là nguồn tài nguyên quý giá cung cấp cho các vùng đô thị, công nghiệp, tưới tiêu thủy lợi, đặc biệt là các vùng trồng cây công nghiệp tập trung như cây cà phê ở Tây Nguyên

Bảng 1.3 Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm –

Mg2+ Nước biển thích hợp với các loài thủy hải sản nước mặn, là môi trường sống quan trọng của nhiều giới sinh vật Biển đóng vai trò quan trọng trong chu trình tuần hoàn nước toàn cầu

1.3 LẤY MẪU VÀ XỬ LÝ MẪU

1.3.1.1 Nguyên tắc lấy mẫu

- Mẫu phân tích phải đại diện và phù hợp với mục đích phân tích, đại diện cao cho vùng đất nghiên cứu

- Mẫu phân tích cần được lấy trong điều kiện môi trường đồng nhất (nhiệt

độ, ẩm độ ), cùng một thời điểm (thường vào buổi sáng đã hết sương, không mưa, nhiệt độ không khí và cường độ ánh sáng ở mức trung bình )

- Chú ý đến các yếu tố canh tác như thời kỳ bón phân, thời kỳ tưới nước để chọn thời điểm lấy mẫu thích hợp

- Các mẫu riêng biệt phải được lấy ngẫu nhiên rải đều trên toàn bộ diện tích khảo sát Số lượng và khối lượng mẫu ban đầu tuỳ theo yêu cầu khảo sát và mức độ đồng đều để xác định Các mẫu ban đầu được tập hợp thành một mẫu chung

- Mẫu phải được nghiền nhỏ đến độ mịn thích hợp tùy thuộc vào yêu cầu phân tích

1.3.1.2 Lấy mẫu phân tích

- Khối lượng:

+ Lấy mẫu đất để nghiên cứu tính chất vật lí: 2 kg (nguyên tảng)

+ Lấy mẫu đất để phân tích nông hóa: 0,5 – 1 kg

- Có hai cách lấy mẫu:

+ Lấy mẫu riêng biệt: lấy ở một điểm nhất định, không trộn với mẫu ở điểm khác Mẫu này dùng để đánh giá tính chất phát sinh đất, phân tích các phẫu diện để lập bản đồ thổ nhưỡng

+ Lấy mẫu hỗn hợp: lấy ở nhiều điểm trên một vùng đất có cùng tính chất phát sinh và được trồng trọt Trộn lẫn, lấy một phần đại diện để phân tích Loại này dùng để nghiên cứu các tính chất nông hóa của đất trồng trọt

Lấy mẫu phải theo nhãn hoặc biên bản ghi rõ ràng:

+ Thời gian lấy mẫu (ngày, giờ, tháng, năm)

+ Tên người lấy mẫu, vị trí lấy mẫu (sơ đồ, hình ảnh)

+ Các dữ liệu về thời tiết, chế độ bón phân

+ Phương pháp lấy mẫu

Mẫu đất lấy về phải được hong khô kịp thời, nhặt sạch các xác thực vật, sỏi đá… sau đó dàn mỏng trên sàn gỗ hoặc giấy sạch rồi phơi khô trong nhà Nơi hong mẫu phải thoáng gió và không có các hóa chất bay hơi như NH3, Cl2, SO2… Để tăng cường quá trình làm khô đất có thể lật đều mẫu đất Thời gian hong khô đất có thể kéo dài vài ngày tùy thuộc loại đất và điều kiện khí hậu Thông thường đất cát chóng khô hơn đất sét

Cần chú ý là mẫu đất được hong khô trong không khí là tốt nhất, không nên phơi khô ngoài nắng hoặc sấy khô trong tủ sấy

1.3.1.4 Nghiền và rây mẫu

Đất sau khi đã hong khô, đập nhỏ rồi nhặt hết xác thực vật và các chất lẫn khác Tùy vào chỉ tiêu phân tích mà rây qua cỡ rây thích hợp Dùng phương pháp ô chéo góc để lấy mẫu phân tích

1.3.2 Lấy và xử lý mẫu nước

Lấy mẫu là thu thập một thể tích mẫu thích hợp, sau đó xử lí, vận chuyển đến nơi phân tích, đảm bảo chất lượng mẫu chưa thay đổi Các mẫu được thu thập phải

có tính chất đại diện nhất cho toàn bộ những gì cần quan tâm Việc lấy mẫu và bảo quản thận trọng, tuân thủ theo đúng quy định kỹ thuật sao cho mẫu nước vẫn giữ nguyên những đặc tính cơ bản

1 lần bằng nước tại vị trí lấy mẫu rồi mới lấy mẫu đó

1.3.2.2 Tiến hành lấy mẫu

a Chọn địa điểm

- Lựa chọn nơi lấy mẫu (địa điểm lấy mẫu là mặt cắt nằm trong lưu vực sông, suối)

- Xác định điểm lấy mẫu chính xác tại nơi lấy mẫu

Địa điểm chọn để lấy mẫu phải phụ thuộc vào đặc điểm của nguồn nước như: quy trình sản xuất của nhà máy, điều kiện chu kì nước thải, hệ thống xử lý nếu

có

b Chọn thời gian

- Lấy mẫu theo mùa: mùa khô và mùa mưa

- Lấy mẫu theo ngày

- Lấy mẫu theo giờ, mỗi lần lấy mẫu cách nhau 1 - 3 giờ, theo 1 chu kì sản xuất (1 ca hay 1 ngày) thời gian gốc được qui định từ sau thời điểm thải ra

c Tùy theo mục đích nghiên cứu mà lấy các loại mẫu sau

- Lấy mẫu đơn giản: khi chất lượng nước không thay đổi lấy mẫu một lần, tại một điểm mà ta có thể đánh giá đầy đủ chất lượng nước

- Lấy mẫu trung bình

- Trung bình theo thời gian: nếu nước thải ra ổn định về khối lượng có thể chỉ lấy mẫu trung bình trong một ngày, một ca sản xuất, cách 1 giờ lấy 1 lần Trong mỗi lần lấy mẫu đó, lấy một thể tích nước như nhau vào một bình lớn Trộn đều rồi rút ra một thể tích nước cần thiết để phân tích

- Mẫu trung bình tỉ lệ: khi nước thải ra trong ngày không đồng đều thì ta lấy mẫu như sau: lấy mẫu ở cùng một điểm theo thời gian cách đều nhau (1-3 giờ 1 lần), mỗi lần lấy một khối lượng nước thải ra tỉ lệ với lượng nước thải ra ở thời điểm đó, đổ chung vào một bình lớn, trộn đều rồi rút ra một thể tích đủ để phân tích theo yêu cầu

d Khối lượng mẫu

Tùy vào yêu cầu phân tích mà lấy lượng mẫu sao cho phù hợp với quy định đưa ra theo tiêu chuẩn lấy mẫu

e Biên bản

Kèm theo mẫu cần có nhãn hoặc biên bản ghi rõ ràng:

+ Thời gian lấy mẫu (ngày, giờ, tháng, năm)

+ Tên người lấy mẫu, vị trí lấy mẫu (sơ đồ, hình ảnh)

+ Các dữ liệu về thời tiết, mực nước, dòng chảy, khoảng cách bờ, độ sâu + Phương pháp lấy mẫu

+ Các công trình liên hệ đến mẫu nước

+ Chi tiết về phương pháp lưu giữ mẫu đã dùng

f Bảo quản và vận chuyển mẫu

Thời gian vận chuyển từ nơi lấy mẫu đến phòng thí nghiệm càng ngắn thì kết quả càng chính xác, phải giữ mẫu ở chỗ tối và nhiệt độ thấp

Khi vận chuyển mẫu phải bọc chai, chèn lót giữa các chai bằng giấy mềm, đặt chai vào hộp gỗ, túi da sao cho an toàn tránh đổ vỡ trong khi vận chuyển Các điều kiện bảo quản và thời hạn lưu mẫu để phân tích các chất cụ thể xem phần phụ lục của tiêu chuẩn này

Bảng 1.4: Phương thức bảo quản và thời gian lưu trữ mẫu [13]

Chỉ tiêu phân tích Phương thức bảo quản Thời gian tồn trữ tối đa

H2S Thêm 2mg/l kẽm axetat 7 ngày

DO 0,6 ml H2SO4 + 1ml

10-200C 8 giờ COD 2 ml/l H2SO4 7 ngày Dầu và mỡ 2ml/l H2SO4; 40C 28 ngày Cacbon hữu cơ 2 ml/l HCl, pH < 2 7 ngày Cyanua 40C, NaOH, pH>12 trong tối 24 giờ Phenol 40C, H2SO4, pH <2 24 giờ N-NH3 40C, H2SO4, pH <2 7 ngày N-NO2- ; N-NO3- 40C, H2SO4, pH <2 Phân tích ngay Photphat 40C 48 giờ Ion Fe, ion Mn 40C , H2SO4, pH <2 6 tháng

Chương 2 THỰC NGHIỆM

2.1 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MÙN TRONG ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP THIURIN

2.1.1 Nguyên tắc

Hàm lượng mùn trong đất được xác định thông qua hàm lượng cacbon Trong mùn, hàm lượng cacbon trung bình chiếm 58% Để xác định cacbon trong đất người ta dùng một lượng thừa K2Cr2O7 trong môi trường axit H2SO4 (tỉ

lệ 1:1)

2 K2Cr2O7 + 8 H2SO4+ 3C → 2K2SO4 + 2 Cr2(SO4)3 + 3CO2 + 8H2O

Lượng K2Cr2O7 thừa sẽ được chuẩn độ bằng lượng muối Mohr tiêu chuẩn

K2Cr2O7 + 7 H2SO4 + 6FeSO4 → Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4) 3 + K2SO4 + 7H2O

Từ lượng K2Cr2O7 dùng để oxi hóa có thể suy ra h à m l ư ợ n g cacbon

Từ cacbon suy ra mùn bằng cách nhân với hệ số 1,724

Trong quá trình chuẩn độ, Fe3+ tạo thành có thể ảnh hưởng đến quá trình chuyển màu của chỉ thị Vì vậy, trước khi chuẩn độ có thể thêm một lượng nhỏ

H3PO4 hoặc muối chứa ion F- để tạo phức không màu với Fe3+

2.1.2 Dụng cụ và hóa chất

2.1.2.1 Dụng cụ

- Ống nghiệm chịu nhiệt, giá ống nghiệm

- Ống thủy tinh dài (ống sinh hàn không khí)

- Buret 25 ml, giá buret

trong 1 lít nước cất sau đó cho từ từ 1 lít H2SO4 đặc (d= 1,84 g/ml) vào Trong quá trình pha cần lưu ý những điểm sau:

+ Phải cho từ từ H2SO4, vừa cho vừa khuấy đều, nếu nóng quá thì phải dừng lại + Sau khi pha xong, để nguội, cho vào bình định mức

+ Nếu để một vài hôm thấy có tinh thể màu đỏ hình kim xuất hiện thì chỉ cần cho thêm ít nước, lắc đều tinh thể sẽ mất

- Dung dịch muối Mohr 0,2 N: cân 80 g muối Mohr (NH4)2SO4.FeSO4 6H2O hoặc 56 g FeSO4.7H2O pha vào bình 1 lít gồm nước cất và 20 ml H2SO4đặc, định mức thành 1 lít Sau đó, chuẩn lại dung dịch muối Mohr bằng dung dịch

K2Cr2O7

- Chỉ thị ferroin: cân 0,695 g FeSO4.7 H2O và 1,485 g o-phenantrolin- monohydrat trong 100 ml nước cất

- Dung dịch Fe3+ 5.10-4 g/ml: hòa tan 0,2413 g FeCl3.6H2O trong nước cất

có chứa 2 ml HCl đặc vào bình định mức 100 ml, thêm nước cất đến vạch

- Dung dịch Cl- 6.10-3 g/ml: cân 0,9887 g NaCl cho vào bình định mức 100

Chuẩn bị dung dịch saccarozơ

- Cân ch ín h xác 0,2377 g saccarozơ tinh khiết cho vào bình định mức

100ml, thêm nước cất đến vạch, lắc đều cho đến khi tan hết đường

- Hút ch ín h x ác 1 ml dung dịch đường (chứa 1 mg cacbon) cho vào ống nghiệm chịu nhiệt, đun trên bếp cách thủy cho đến khô và tiến hành thí nghiệm

2.1.3.1 Kiểm tra phương pháp

nghiệm chịu nhiệt, đun trên bếp cách thủy cho đến khô và tiến hành thí nghiệm Thêm vào ống nghiệm chính xác 10 ml K2Cr2O7 0,4 N trong H2SO4 đặc 98 % (tỉ lệ 1:1)

Dùng ống thủy tinh có nút cao su đậy lên miệng các ống nghiệm ở trên và đun sôi trong glixerol trong 5 phút ở 140 – 1600 C

Để nguội, cho dung dịch sau phản ứng vào bình tam giác 100 ml, tráng kĩ bằng nước cất (khoảng 10 - 20 ml), thêm 4 giọt ferroin làm chỉ thị rồi dùng muối Mohr 0,2 N chuẩn độ đến khi dung dịch chuyển từ màu xanh → nâu đỏ

Làm tương tự vậy đối với mẫu trắng

Kết quả:

Thể tích muối Mohr chuẩn độ mẫu trắng V1 = 20,1 ml;

Thể tích muối Mohr chuẩn độ mẫu chuẩn V2 = 18,5 ml

Khối lượng C trong mẫu chuẩn: mC = (20,1 – 18,5).0,2.0,003 = 0,96 mg

Hiệu suất thu hồi: H% = 0,96x100/1 = 96%

2.1.3.2 Khảo sát ảnh hưởng

Hút V (ml) d u n g d ị ch ch ất k h ả o sá t ả n h h ưởn g ( Fe3+ 5.10-4 g/ml hoặc Cl-6.10-3 g/ml) cho vào ống nghiệm chịu nhiệt có chứa dung dịch đường đã được cô cạn ở trên, thêm vào ống nghiệm chính xác 10 ml K2Cr2O7 0,4 N trong

Làm tương tự đối với mẫu chuẩn (không có ion gây ảnh hưởng)

Sai số (%) = 100

Trong đó:

V (ml): thể tích dung dịch muối Mohr chuẩn độ mẫu có chất gây cản

V2 (ml): thể tích dung dịch muối Mohr chuẩn độ mẫu chuẩn

Bảng 2.1: Ảnh hưởng của các ion đến việc xác định mùn trong đất (phụ lục 1.1 và 1.3)

Ion ảnh

hưởng

Thể tích dung dịch ion (ml)

Hàm lượng ion gây ảnh hưởng tương ứng (g) trong 100 g đất Sai số (%)

Để nguội, cho dung dịch sau phản ứng vào bình tam giác 100 ml, tráng

kĩ bằng nước cất (khoảng 10 - 20 ml) sau đó thêm vào bình V (ml) axit H3PO4đậm đặc, 4 giọt ferroin làm chỉ thị rồi dùng muối Mohr 0,2 N chuẩn độ đến khi dung dịch chuyển từ màu xanh → nâu đỏ

Thêm H3PO4

(ml) 0,0 + 2,36 0,1 + 2,47 0,2 + 2,20 0,3 + 2,03

0,4 + 1,81 0,5 + 1,48 0,6 + 1,21 0,7 + 0,99 0,8 + 0,82 0,9 + 0,55 1,0 + 0,44 1,1 + 0,17 1,2 + 0,11 1,3 + 0,11

Vì vậy, thể tích H3PO4 đặc cần dùng để che Fe3+ (hàm lượng 0,25 g

g/ml c h o vào các ống nghiệm chịu nhiệt

đã chứa hàm lượng đường được cô cạn Cho vào ống nghiệm chính xác 10 ml dung dịch K2Cr2O7 0,4 N trong H2SO4 đặc 98% (tỉ lệ 1:1), thêm vào bình V (ml)

Ag2SO4 trong H2SO4 (15 g/l) và tiến hành đun như trên

Để nguội, cho dung dịch sau phản ứng vào bình tam giác 100 ml, tráng kĩ bằng nước cất (khoảng 10 - 20 ml), 4 giọt ferroin làm chỉ thị rồi dùng muối Mohr 0,2 N chuẩn độ đến khi dung dịch chuyển từ màu xanh → nâu đỏ