Nghiên cứu thành phần các nguyên tố đất hiếm trong đất trồng vải thanh hà hải dương luận văn thạc sỹ hóa học

Hình 10: Hàm lượng tổng khoáng trong các mẫu đất Hình 11: Giá trị pH H2 O của các mẫu đất Hình 12: Biểu đồ giá trị pH KCl của các mẫu đất Hình 13: Biểu đồ độ chua thủy phân H tp của các

Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học vinhCao Thị Vân

Nghiên cứu thành phần các nguyên tố đất hiếm trong đất trồng vải

Tụi xin bày tỏ lũng biết ơn sõu sắc đến:

- PGS TS Nguyễn Hoa Du đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn cho tôi

trong suốt quá trình hoàn thành luận văn

- PGS TS Nguyễn Điểu đã đóng góp những ý kiến quý báu cho luận văn

của tôi

- Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Chủ nhiệm Khoa sau Đại học, Ban chủ

nhiêm Khoa Hóa học – Trường Đại học Vinh cùng các thầy, các cô kỹ thuật

viên phụ trách phòng thí nghiệm đã giúp đỡ tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất,

cung cấp hóa chất thiết bị đầy đủ trong quá trình nghiên cứu

Xin cảm ơn tất cả những người thân trong gia đình và bạn bè đã động

viên, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này

Xin chân thành cảm ơn!

Nội dung

1.1 Vị trí địa lí,điều kiện khí hậu và đất đai của vùng trồng vải huyện

Thanh Hà – Hải Dương

1.3.2 Chức năng sinh lý của các nguyên tố đất hiếm đối với thức vật 19

1.4.2 Phương pháp khối phổ plasma cảm ứng (ICP-MS) 241.4.3 phương pháp phân tích kích hoạt nơtron(NAA) 27 Chương 2: Thực nghiệm

2.1 Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu 33

3.1 Xác định một số thông số nông hóa thổ nhưỡng chung của đất trồng

vải Thanh Hà và đất đối chứng

51 3.1.1 Kết quả xác định hệ số khô kiệt của đất 513.1.2 Kết quả xác định tổng khoáng trong đất 52

3.1.3 Kết quả xác định pH H2 O và pH KCl của đất 533.1.4 Kết quả xác định độ chua thủy phân bằng phương pháp Kappen 55 3.1.5 Kết quả xác định tổng lượng mùn bằng phương pháp Chiurin 56 3.1.6 Kết quả xác định khả năng trao đổi Cation của đất (CEC) 573.1.7 Kết quả xác định nguyên tố đất hiếm bằng phương pháp ICP-MS 59

POD : enzim peroxidase

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1: Kết quả xác định hệ số khô kiệt của các mẫu đất

Bảng 2: Kết quả xác định tổng khoáng trong các mẫu đất

Bảng 3: pH H2O của mẫu đất

Bảng 4: Giá trị pH KCl của các mẫu đất

Bảng 5:Kết quả xác định độ chua thủy phân của các mẫu đất

Bảng 6: Hàm lượng mùn (%) của các mẫu đất.

Bảng 7 : Dung tích hấp thu (CEC), me/100g của các mẫu đất

Bảng 8: Hàm lượng các nguyên tố đất hiếm thu được bằng phương pháp ICP- MS

Bảng 9 So sánh hàm lượng các đất hiếm trong đất trồng vải Thanh Hà

và đất trồng quýt hồng Lai Vung

Bảng 10: Bảng so sánh hàm lượng tổng số đất hiếm của đất trồng vải huyện Thanh Hà với số liệu trung bình trên Thế Giới và ở Trung Quốc

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1: Ảnh Huyện Thanh Hà, Tỉnh Hải Dương (Bản đồ vệ tinh

-GoogleMap)

Hình 2:Đồ thị đường chuẩn

Hình 3: Sơ đồ tóm tắt phương pháp NAA

Hình 4 : Các bộ phận chính của máy ICP- MS

Hình 5: Hình ảnh và mặt cắt phẫu diện lấy mẫu đất

Hình 6: Huyện Thanh Hà ,Tỉnh Hải Dương

Hình 7: Sơ đồ vị trí lấy mẫu đất nghiên cứu tại xã Thanh Bính,Huyện Thanh

Hà

Hình 8: Huyện An Lão,Hải Phòng

Hình 9: Sơ đồ vị trí lấy mẫu đất đối chứng tại xã Quốc Tuấn, huyện An Lão Hình 10: Hàm lượng tổng khoáng trong các mẫu đất

Hình 11: Giá trị pH H2 O của các mẫu đất

Hình 12: Biểu đồ giá trị pH KCl của các mẫu đất

Hình 13: Biểu đồ độ chua thủy phân H tp của các mẫu đất

Hình 14: Biểu đồ so sánh hàm lượng mùn của các mẫu đất

Hình 15 : Sự khác nhau về dung tích hấp thu của các mẫu đất

Hình16: So sánh hàm lượng trung bình các nguyên tố đất hiếm trong đất

trồng vải Thanh Hà

Hình 17 So sánh hàm lượng trung bình các đất hiếm trong mẫu nghiên cứu

và mẫu đối chứng.

Hình 18 So sánh hàm lượng trung bình đất hiếm trong đất trồng vải Thanh

Hà và đất trồng quýt hồng Lai Vung

MỞ ĐẦU1- Lý do chọn đề tài:

Cùng với sự tăng trưởng mạnh mẽ của quá trình công nghiệp hóa – hiệnđại hóa, nông nghiệp Việt Nam cũng đã có những bước phát triển đáng tựhào Bên cạnh việc xuất khẩu lương thực lúa gạo đứng thứ 2 trên thế giới,việc xuất khẩu các loại mặt hàng trái cây nổi tiếng và đặc thù của việt Namnhư: vải thiều Thanh Hà, thanh long, bưởi năm roi, quýt hồng Lai Vu…cũngđang trên đà phát triển lớn mạnh trong những năm gần đây, ngày một khẳngđịnh vị trí của mình đối với các thị trường lớn như: EU, Mỹ, … đóng góp mộtphần quan trọng vào ngân sách quốc gia Do đó nông nghiệp luôn đóng mộtvai trò cơ bản trong nền kinh tế quốc dân Muốn có nông sản ngày càng chấtlượng, trong sản xuất nông nghiệp cần có sự đóng góp của nhiều lĩnh vực,trong đó nghiên cứu nông hóa thổ nhưỡng đóng vai trò hết sức quan trọng, vìđất là tư liệu sản xuất cơ bản và không thể thiếu trong sản xuất nông nghiệp,

là điều kiện có trước sản xuất nông nghiệp, đất là đối tượng lao động đặc biệt.Đất là môi trường phức hợp đặc trưng có chế độ “nhựa sống” như: không khí,nước và thành phần khoáng có trong đất Trong đó ngoài thành phần một sốnguyên tố vi lượng quan trọng như Zn, Cu, Mn, B, Mo, còn có một số cácnguyên tố đất hiếm có tác dụng sinh hóa đối với cây trồng giống như vai tròcủa các nguyên tố vi lượng như lantan (La), xeri (Ce), prazeodim (Pr), neodim(Nd), promethi (Pm), samari (Sm), europi (Eu), dysprozi (Dy), ytecbi (Yb),lutexi (Lu), thori (Th),…, Các nguyên tố đất hiếm được các nhà khoa học coinhư một tài nguyên mới Tuy thực vật cần chúng với lượng rất nhỏ, nhưngchúng là các nguyên tố có ý nghĩa quan trọng không thể thiếu trong quá trìnhsống của mỗi loại cây trồng Nếu hàm lượng của chúng quá ít hoặc thiếu thì

sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả và năng suất cây trồng Chẳng hạn khi cây trồng

thiếu Bo sự sinh trưởng và phát triển sẽ không bình thường hay cùng một loạicây trồng nhưng trồng ở các vùng đất khác nhau thì năng suất và chất lượngkhác nhau Do đó việc nghiên cứu đặc điểm đất trồng nói chung và dạng tổng

số của các nguyên tố vi lượng nói riêng có vai trò quan trọng để có biện phápcải tạo đất trồng phù hợp cho việc trồng các loại cây

Là một công dân Việt Nam tôi rất thích ăn trái vải (một loại cây cótên khoa học là Nephelium litch hay Litchisinensis), đặc biệt là giống vảiThanh Hà Vì thích ăn nên tôi cũng thường xuyên được chứng kiến cảnh giá

cả thị trường vải trôi nổi theo thời tiết của từng năm, năm nào thời tiết thuậnlợi cho hoa vải đậu quả thì sản lượng thu nhập rất cao nhưng ngược lại giá cảthì lại quá rẻ vì bị các nhà buôn ép giá(chỉ từ 7 đến 10 nghìn đồng /1kg) cònnăm nào thời tiết không thuận lợi thì giá vải có tăng nhưng cho sản lượng rấtthấp nên hiệu suất của việc trồng loại trái cây này chưa cao.Một lý do rất đơngiản vì trồng vải nhưng người dân Thanh Hà chủ yếu dựa vào khí hậu và địahình mà thiên nhiên ưu ái cho vùng chứ ít quan tâm đến việc cải tạo đất trồngcho phù hợp với mọi thời tiết để chủ động trong các khâu chăm sóc và thuhoạch

Hiện nay cây vải được trông phổ biến ở tất cả các huyện của tỉnh HảiDương với tổng diện tích 14250 ha nhưng tập trung nhiều nhất vẫn là 2 huyệnThanh Hà (47%) và Chí Linh (43%) Đối với Thanh Hà vải chủ yếu là câytrồng chủ lực, chiếm 2/3 diện tích canh tác, là nguồn thu nhập chính của các

hộ nông dân

Tuy nhiên, theo những tài liệu và nguồn thông tin mà chúng tôi có được,thì vấn đề nghiên cứu về thành phần của các nguyên tố đất hiếm của vùng đấttrồng cây ăn quả ở huyện Thanh Hà– tỉnh Hải Dương còn chưa được nghiên

cứu cụ thể, mặc dù chúng là yếu tố rất quan trọng đối với chất lượng và năngsuất nông sản.

Vì vậy chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thành phần các nguyên tố đất hiếm trong đất trồng vải Thanh Hà – Hải Dương” làm nội dung chính

cho đề tài luận văn thạc sĩ

2 Mục đích, ý nghĩa của đề tài:

- Mục đích nghiên cứu: nhằm góp phần xác

định những số liệu cơ bản về thành phần củacác nguyên tố đất hiếm trong đất trồng vảiThanh Hà, tạo cơ sở cho việc bổ sung và cảitạo đất để nâng cao năng suất và chất lượngsản phẩm cũng như nhân rộng diện tíchtrồng cây ăn quả của tỉnh Hải Dương trongthời gian tới

-Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài thực hiện thành công sẽ mang lại những ý nghĩa đó

- Góp phần cải tạo đất và định hướng cho việc bổ sung các nguyên tố đấthiếm cho đất trồng cây ăn quả trong thời gian tới

3 Các mục tiêu của đề tài:

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu xác định hàm lượng các nguyên tốđất hiếm nhẹ có trong đất trồng vải thiều Thanh Hà-Hải Dương để có hướngcải tạo và bổ sung các nguyên tố hiếm cho đất.

4 Các nội dung nghiên cứu:

- Xác định các chỉ tiêu dinh dưỡng chung của đất như: hệ số khô kiệt của đất,tổng lượng khoáng trong đất, pH của đất, độ chua thủy phân, tổng lượng mùn,dung lượng cation trao đổi

- Xác định sự có mặt và hàm lượng các nguyên tố lantan (La), xeri (Ce),prazeodim (Pr), neodim (Nd), promethi (Pm), samari (Sm), europi (Eu),dysprozi (Dy), ytecbi (Yb), lutexi (Lu), thori (Th),… có trong đất trồng câyvải thiều huyện Thanh Hà-Hải Dương

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là thành phần các nguyên tố vi lượng

và đất hiếm có trong đất trồng vải thiều Thanh Hà-Hải Dương

1.6 Phương pháp nghiên cứu:

- Sưu tầm, phân tích và tổng hợp các tài liệu và tư liệu có liên quan

- Sử dụng phương pháp sấy khô và phương pháp nung mẫu để xác định hệ sốkhô kiệt và tổng khoáng trong đất.

- Sử dụng phương pháp Kappen để xác định độ chua thủy phân của đất

- Sử dụng phương pháp Complexon để xác định dung tích hấp thu của đất

- Sử dụng phương pháp Chiurin để xác định tổng lượng mùn trong đất

- Sử dụng phương pháp ICP-MS để xác định sự có mặt và hàm lượng của cácnguyên tố đất hiếm nhẹ có trong đất

- Xử lý số liệu, biểu diễn đồ thị để rút ra các thông tin cần thiết đánh giá hàmlượng các nguyên tố lantan (La), xeri (Ce), prazeodim (Pr), neodim (Nd),promethi (Pm), samari (Sm), europi (Eu), dysprozi (Dy), ytecbi (Yb), lutexi(Lu), thori (Th),… trong các mẫu đất, nhận định vai trò của chúng đối với câythâm canh trên đất

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Vị trí địa lí, điều kiện khí hậu và đất đai của vùng trồng vải huyện Thanh Hà – Hải Dương

1.1.1 Vị trí địa lí:

Huyện Thanh Hà nằm ở vị trí 23,0000°N – 23,2000°N vĩ độ Bắc,64,000°E – 66,000°E kinh độ Đông Là huyện thuộc vùng đồng bằng sôngHồng nên địa hình của huyện khá bằng phẳng với độ cao 1- 6 m so với mựcnước biển, nghiêng và thấp dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam theo hướngnghiêng của đồng bằng Bắc Bộ

Hình 1: Ảnh Huyện Thanh Hà, Tỉnh Hải Dương (Bản đồ vệ tinh

-GoogleMap)

1.1.2 Đặc thù về khí hậu

Huyện Thanh Hà, tỉnh Hải Dương có khí hậu đặc trưng của một vùnggần biển Do ảnh hưởng của biển nên ẩm độ luôn luôn cao hơn các vùng sâu

trong nội địa (huyện Chí Linh) Độ ẩm cao, kèm theo số giờ nắng trung bình/ngày rất thấp vào tháng hai và ba ảnh hưởng rất lớn đến quá trình đậu hoa đậuquả của vải Thiều Nếu không có biện pháp chăm sóc hợp lý, yếu tố độ ẩm và

số giờ nắng sẽ chi phối năng suất vải Thiều

Sự phân bố lượng mưa qua các tháng trong năm ở Thanh Hà tương đốiđều đặn Lượng mưa vào các tháng ba và tư ở Thanh Hà cao tạo điều kiệnthuận lợi cho quá trình phát triển quả và tích luỹ các chất về quả của vảiThiều được trồng ở Thanh Hà Bởi vậy, vải Thiều Thanh Hà có gai nhẵn hơn

so với vải Thiều được trồng ở các vùng khác

1.1.3 Đặc thù về hệ thống sông ngòi, thuỷ văn

Huyện Thanh Hà là huyện được bao bọc bởi các con sông: sông TháiBình, sông Rạng, sông Văn Úc với chiều dài khoảng trên 200km Ngoài ra, hệthống sông ngòi khá dày đặc trong nội đồng với chiều dài trên 350km Cáccon sông này cung cấp một lượng lớn phù sa và nước tưới cho vùng, chính vìvậy đặc trưng đất đai của Thanh Hà là đất phù sa của hệ thống sông TháiBình

Nét đặc thù rõ nhất là các xã Thanh Thuỷ, Thanh Sơn, Thanh Xá,Thanh Khê, Thanh Xuân,Thanh Bính của huyện là điểm hội tụ của nhiềudòng sông đổ về: phía bắc là sông Rạng, phía Nam là sông Văn Úc ngượcnước triều từ biển lên, phía Tây là sông Thái Bình Đây chính là vùng trồngvải làm nên chất lượng đặc thù của sản phẩm

Những nét đặc thù về hệ thống sông ngòi, chế độ thuỷ văn và hệ thốngtưới đã ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng nước tưới Do ảnh hưởng của thuỷtriều, một phần trong nước tưới của Thanh Hà chịu ảnh hưởng của nước biển.Bởi vậy, trong nước tưới của Thanh Hà tại các cửa cống lấy nguồn nước tướichứa hàm lượng các cation Na+, K+, Mg2+ khá cao Hàm lượng đó giảm dần

khi đi sâu vào nội địa Sự biến thiên chất lượng nước tưới trên hệ thống tưới

có sự tương đồng với sự phân bố chất lượng vải Thiều giữa các vùng tronghuyện Thanh Hà

1.1.4 Đặc thù về đất đai

Đất Thanh Hà phần lớn có độ chua thay đổi từ trung tính đến ít chua.

Hàm lượng các-bon hữu cơ và đạm tổng số ở ngưỡng trung bình Kali tổng

số, kali dễ tiêu, lân dễ tiêu ở ngưỡng giàu Các nguyên tố vi lượng (Cu, Zn,Bo,Mn, Co, V ) trong đất Thanh Hà có hàm lượng cao Ngày 8/6/2007, vảithiều Thanh Hà đã chính thức được Cục Sở hữu trí tuệ trao bằng Chứng nhận

Ngày 14/6/2007, Hiệp hội Vải thiều Thanh Hà đã xuất khẩu chuyến vảithiều đầu tiên sang CHLB Đức, mở đầu cho lô hàng xuất khẩu 20-25 tấn vảithiều sơ chế, đóng gói Công nghệ chế biến cũng đã được máy móc hoá chứkhông phải "công nghệ tay chân" nữa, nên không những có công suất cao, màcòn giữ cho vải có hương vị tự nhiên, màu sắc đẹp, đảm bảo vệ sinh

1.2 Tầm quan trọng của đất và một số chỉ tiêu dinh dưỡng trong đất trồng trọt

1.2.1 Tầm quan trọng của đất

Đất giống như là cơ thể sống có khả năng sử dụng các chất thải thúc đẩy

sự dự trữ dinh dưỡng và làm sạch nguồn nước Đất là nơi sinh sống và pháttriển của thực vật, là tư liệu sản xuất cơ bản của nông nghiệp Đất không chỉ

là cơ sở sản xuất thực vật mà còn là cở sản xuất động vật Đất là một bộ phậnquan trọng của hệ sinh thái Đất có khả năng chứa, trao đổi ion, di chuyểnchất dinh dưỡng và điều hòa chất dinh dưỡng Một loại đất được gọi là đất tốtphải đảm bảo cho thực vật “ăn no” (cung cấp kịp thời và đầy đủ chất dinhdưỡng), “uống đủ” (chế độ nước tốt), “thở tốt” (chế độ không khí, nhiệt độ

thích hợp tơi xốp) và “đứng vững” (rễ cây có thể mọc rộng và sâu) Tuỳ theoloại đất và chế độ canh tác mà lượng chất dinh dưỡng thay đổi là khác nhau.Thực vật nhận được các nguyên tố dinh dưỡng dưới ba dạng: Thể rắn(dạng vô cơ hoặc hữu cơ), thể lỏng (dạng dung dịch trong đất), thể khí (khítrong đất) Các chỉ tiêu trong đất thường được quan tâm như: mùn, lân, đạm,

độ chua, độ hấp thu, các cation kim loại, đặc biệt là các nguyên tố vi lượngđóng một vai trò quan trọng đối với cây trồng, vì vậy nó thường xuyên đượccác nhà nông hoá thổ nhưỡng quan tâm

1.2.2 Một số chỉ tiêu dinh dưỡng trong đất

a) Đạm

Nitơ trong đất ngoài nguồn từ phân bón còn do các nguồn khác, như tácđộng của các vi sinh vật cố định đạm, tác dụng của sấm sét có thể oxi hóađạm ở nitơ trong khí quyển và do nước tưới đưa đạm vào đất (chủ yếu là dạngmuối nitrat: NO3 -) Đạm trong đất chủ yếu tồn tại ở dạng hữu cơ chiếmkhoảng 95 - 99%, còn lại một phần rất nhỏ dưới dạng vô cơ (các ion: NH4+,

NO3 - khoảng 1 - 5%) Đối với cấy trồng và thảm thực vật nói chung đều chỉ

sử dụng đạm dưới dạng khoáng (NH4+, NO3 -), thường là dưới dạng nitơ dễtiêu Mặt dù đạm tổng ít, có ý nghĩa đối với dinh dưỡng trực tiếp nhưng vẫnđược phân tích đánh giá vì nó thể hiện độ phì nhiêu tiềm năng của đất

b) Lân

Lân trong đất tồn tại dưới ba dạng: Lân dễ tiêu, lân hữu cơ, lân vô cơ

- Lân hữu cơ phụ thuộc vào lượng mùn và hòa tan trong môi trườngkiềm

- Lân vô cơ tồn tại dưới dạng muối photphat và bị hòa tan trong môitrường axit

- Lân dễ tiêu trong đất: được cây hấp thụ dưới dạng các ion trong dungdịch như: H2PO4 - , HPO42 - , PO43 - Cây có thể lựa chọn hút loại ion nào trong

ba ion trên phụ thuộc vào pH của đất

Lân đóng vai trò quan trọng quyết định chiều hướng và cường độ các quátrình sinh trưởng, phát triển của cơ thể thực vật và đặc biệt là năng suất đốivới cây ăn quả Thiếu lân thì tỷ lệ đậu quả kém, quả chín chậm, trong quảhàm lượng axit cao

ra bình thường, giúp duy trì đặc tính trao đổi ion, lưu giữ chất dinh dưỡng củađất

d) Canxi và magiê trao đổi

Hai ion của nguyên tố kiềm thổ Ca2+ và Mg2+ có vai trò quan trọng về mặtdinh dưỡng đối với cây trồng, nó tham gia các hoạt động sinh lý, sinh hóa của

tế bào thực vật, đặc biệt ion Ca2+, Mg2+ được xem là chất đệm tham gia vàoquá trình kiềm hóa khi đất phải chống lại sự suy thoái do việc bón quá nhiềuphân vô cơ

e) Độ chua

pH là yếu tố ảnh hưởng đến chỉ tiêu dinh dưỡng của đất Nếu bón phânkhông cân đối và không chú ý đến cải tạo pH thì đó sẽ là nguyên nhân làmcho đất bạc màu và dẫn đến đất bị thoái hóa làm cho năng suất cây trồng bịgiảm

g) Các nguyên tố vi lượng

Trong cơ thể thực vật người ta tìm thấy 74 nguyên tố hóa học thì trong

đó có 11 nguyên tố đa lượng (chiếm 99,95% khối lượng đất khô), 63 nguyên

tố còn lại là vi lượng và siêu vi lượng, chỉ chiếm 0,05% Tuy nhiên chúng lại

có vai trò rất quan trọng đối với sinh trưởng và phát triển của cây trồng Do

đó, nhiều nghiên cứu về thành phần nguyên tố vi lượng của đất trồng đã đượcthực hiện, nhiều loại phân bón vi lượng cũng đã được sử dụng rộng rãi trongthực tế đem lại hiệu quả lớn cho nông nghiệp

1.3 Dạng tồn tại của nguyên tố đất hiếm trong đất và chức năng

sinh lý của đất hiếm đối với cây trồng

1.3.1 Trong đất trồng

Khi nghiên cứu và khảo sát các loại đá người ta đã phát hiện nhómnguyên tố đất hiếm gồm 15 nguyên tố Qua nghiên cứu người ta thấy mốiquan hệ đặc biệt: hàm lượng giảm với sự tăng khối lượng nguyên tử và theoquy luật của Oddo – Harkins, trong các nguyên tố kế tiếp nhau nguyên tố nào

có số hiệu nguyên tử chẵn thường hay xuất hiện hơn các nguyên tố có số hiệunguyên tử lẻ

Tổng hàm lượng số đất hiếm trong đất khoảng 0,01 - 0,02%, trung bình

là 0,015%, tương tự trong nham thạch của núi lửa Hàm lượng đất hiếm cótrong đất phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của đất, khí hậu, hệ sinh thái Đấthiếm tồn tại trong đất có 6 dạng:

Muối hoà tan trong nước: thường là 0,05%, cao nhất là khoảng 0,07 0,25%

- Trao đổi: nhìn chung tỉ lệ rất thấp chỉ khoảng 0 - 6,5%

- Hấp phụ với các muối cacbonat thường nhỏ hơn 4%

- Dạng kết hợp với sắt và mangan, dạng này thường rất thấp

- Dạng kết hợp với hợp chất hữu cơ

- Dạng kết hợp với khe hở các chất khoáng chiếm khoảng 63 - 89%

Các lantanit thường xuất hiện ở dạng cation +3, có ái lực với oxi vàthường tập trung trong Photphorit và trong các lớp bùn Riêng đối với Ce4+

thường hay xuất hiện trong đất và có trong cây trồng hơn so với các đất hiếmkhác Nhóm dễ tan gồm các nguyên tố hiếm nhẹ từ La đến Gd, còn nhóm hai

ít cơ bản hơn, ít tan hơn từ Tb đến Lu

Theo các nghiên cứu của nhiều nhà khoa học cho thấy các nguyên tố đấthiếm nhẹ có hàm lượng cao hơn Hầu hết các nguyên tố này có hàm lượngtrong than bùn lớn gấp khoảng 10 lần trong các đất khoáng Các nguyên tố đấthiếm hoà tan và tồn tại trong đất là do các yếu tố rửa trôi, kết tủa, hoạt độngphân huỷ của vi sinh vật, tính chất của đất (hàm lượng sét, hàm lượng mùn,hàm lượng chất hữu cơ, trạng thái ion hóa)

1.3.2 Chức năng sinh lý của các nguyên tố đất hiếm đối với thức vật

Đất hiếm được các nhà khoa học coi là kho báu tài nguyên mới, có giá trịphục vụ trong sản xuất nông nghiệp, lâm sản, thuỷ sản, gia súc và gia cầm…Chúng có giá trị và tác dụng như những nguyên tố vi lượng đối với cây nôngnghiệp Đây là một lĩnh vực được các nước trên thế giới quan tâm nhiều, đặcbiệt là Trung Quốc, Mỹ, Liên Xô cũ, ấn Độ…

Đối với ngành nông nghiệp, đất hiếm có tác dụng làm tăng năng suất câytrồng, cải thiện chất lượng nông sản Khi pha trộn các nguyên tố đất hiếm vớimột liều lượng thích hợp có thể làm tăng năng suất cây lương thực như: lúa,tiểu mạch tăng khoảng 8 - 12%, cây nông nghiệp như: lạc, thuốc lá tăngkhoảng 8 - 20%, cây ăn quả, rau, dưa tăng 8 - 30% và tăng hàm lượng đườngtuyệt đối trong rau, dưa, mía lên 0,4% so với đối chứng Ngoài ra đất hiếmcòn có tác dụng kích thích sinh trưởng đối với cây trồng, làm tăng khả năngphát triển bộ rễ, làm tăng độ nảy mầm, tăng khả năng quang hợp, tăng lượngdiệp lục và có tác dụng làm tăng sức hút các chất dinh dưỡng, vận chuyển cácchất dinh dưỡng của cây trồng, đặc biệt là hai nguyên tố nitơ và photpho Đất

hiếm có tác dụng sinh hóa tương tự canxi nên có thể thay thế vai trò của canxikhi thiếu hụt canxi Bên cạnh những tác dụng trên đất hiếm còn làm tăng sứckháng bệnh cho cây trồng và xúc tiến sinh chất gia súc, gia cầm, làm giảm tỷ

lệ bệnh tật, giảm bớt tiêu hao trong gia súc ứng dụng nguyên tố đất hiếmtrong sản xuất nông nghiệp là một ngành khoa học mới và thu được nhiều kếtquả rất lớn trong những năm gần đây Nhiều nhà khoa học đã đưa ra nhữngkết luận về sự ảnh hưởng có lợi này:

- Năm 1917 ông Tiền Sùng (Trung Quốc) và W.Josten hout (Mỹ) đãcông bố kết quả nghiên cứu tác dụng của nguyên tố đất hiếm đến sinh lí đặcthù của cây lúa

- Đầu thập kỷ 30 của thế kỷ 19 các nhà khoa học Liên Xô đã tiến hànhnghiên cứu ảnh hưởng của nguyên tố đất hiếm đến khả năng sinh trưởng củathực vật Vào năm 1933 P.Vsavoctin và I.Mternhep sử dụng một lượng nhỏnguyên tố đất hiếm có chứa canxi trong quặng canxi photphat đối với hoạttính sinh lý của cây tiểu mạch Nếu dùng 1 - 3mg Lantan cacbonat/50 gam đấtkhô thì kích thích sinh trưởng của tiểu mạch nhanh hơn

- Năm 1935 A.A.Drobnop đã tiến hành nghiên cứu một cách có hệ thốngvai trò phân bón của nguyên tố đất hiếm đối với sinh trưởng, sinh dục, năngsuất của đậu Hà Lan và trên cả cà rốt, bí đỏ, cao su, đay, bông, gai… Kết quảcho thấy khối lượng chất xanh trong cây tăng lên so với cây không bón phân

có nguyên tố đất hiếm Khi bón hỗn hợp dinh dưỡng: với 6 lít cho thêm 0,01ghỗn hợp dung dịch đất hiếm hoặc dung dịch các đơn chất La, Ce … cho câytrồng năng suất cao nhất Trong hỗn hợp trên đối với đậu Hà Lan năng suấttăng 65,23%, các loại đậu ăn hạt khác tăng 45,66% Đối với Ce làm tăngtrọng lượng chất xanh trong đậu Hà Lan lên 40,07% với các loại đậu ăn hạtkhác tăng 26,25% Với La làm tăng khối lượng chất xanh trong đậu Hà Lanlên 25,48%, các loại đậu ăn hạt khác tăng 39,64% Đối với cây cao su Ce và

La tuy không nâng cao năng suất nhưng lại làm tăng hàm lượng chất kết dính

từ 2,7% lên 4,9%, tỷ suất 78%

- Sau đại chiến thế giới lần thứ II, Drobnop và các cộng sự nghiên cứuảnh hưởng của nguyên tố đất hiếm vi lượng và đồng vị của nó đối với câynông nghiệp Họ đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của Sm và Th đến hàm lượngđường và khả năng tăng trưởng của cây cà chua Dùng nồng độ Sm 10 - 5%,trong phòng điều hoà ôn độ và phun lên lá làm tăng năng suất lên 29,4% với

Sm và 22,4% với Th Bón phân có Sm làm tăng lượng đường 123% so vớicây không bón Sm

- Đầu thập kỷ 60, CT.Norovitz và P.A.Ivanova đã tiến hành nghiên cứukhía cạnh và tác dụng của nguyên tố đất hiếm đối với cây trồng CT.Norovitz

đã sử dụng lượng ceri sunfat thích hợp thì làm tăng độ nảy mầm của tiểumạch từ 37% đến 54% P.A.Ivanova dùng oxit đất hiếm nghiên cứu ảnhhưởng sinh trưởng và năng suất của ngô, cải ngọt, đậu nành, bí đỏ, dưa hấu.Kết quả thực nghiệm cho thấy, với một lượng lớn hợp chất giữa nguyên tố đấthiếm và clo đã làm tăng năng suất và sự phát triển của cây trồng Tuy nhiên,nếu sử dụng với liều lượng cao thì có tác dụng ngược lại làm ức chế sinhtrưởng P.A.Ivanova cho rằng với nồng độ CeCl4 cho hiệu quả tốt nhất là 50 -

100 mg/lít Nồng độ CeCl4 từ 10 - 100 mg/lít làm tăng trọng lượng tươi củatiểu mạch, tăng cao nhất so với đối chứng là tiểu mạch là 19,5%, với ngô là26,7% Còn nồng độ 50 mg/lít đối với đậu nành tăng 18,2%

- P.A.Ivanova dùng hàm lượng CeCl4 50mg/lít phun ba lần với cây cảingọt thì tăng năng suất 24%, hàm lượng đường tăng 0,4%

- Các nhà khoa học khác cũng cho rằng khi dùng CeCl4 ở nồng độ thíchhợp 50 mg/lít làm tăng cường độ đậu của đậu tương là rất lớn Năm 1980 ởNhật Bản đã cho biết nguyên tố Nd đóng vai trò chính là chất hoạt hóa thực

vật và có thể phòng bệnh thối nhũn ở cây cải ngọt và nâng cao khối lượng của

cà rốt lên 7,2%

- Trung Quốc là một nước có nguyên liệu đất hiếm phong phú vào bậcnhất thế giới Việc nghiên cứu vai trò của đất hiếm trong nông nghiệp đã đượcnhanh chóng triển khai thí điểm trên mấy vạn mẫu ở các tỉnh Vân Nam, HàBắc, Hồ Nam, Quảng Đông, Hắc Long Giang, Nội Mông Cổ, Giang Tây…Năm 1979 Trung Quốc đã tổ chức thành 6 tổ chức nghiên cứu bao gồm:

+ Tổ kỹ thuật ứng dụng đất hiếm

+ Tổ kiểm định phân tích ứng dụng đất hiếm

+ Tổ công nghệ thiết bị chế tạo sản phẩm đất hiếm

- Qua thực nghiệm đã cho thấy nguyên tố đất hiếm có tác dụng tăngnăng suất nhất định đối với cây lương thực, cây lây hạt, rau màu Với tiểumạch và lúa tăng năng suất 8%, thuốc lá, lạc, cải ngọt tăng 8 - 12%, rau quảtăng 10 - 15% Ngoài ra còn tăng chất lượng nông sản Đất hiếm hay còn gọi

là “thường lạc” đối với dưa hấu, cải ngọt, mía làm tăng hàm lượng đườngtuyệt đối lên 0,4 - 1%, Hàm lượng vitamin trong táo, nhãn… cũng tăng

- Trong điều kiện nhất định làm phát triển bộ rễ, dùng nồng độ từ 3 - 5mg/lít

để sử lý làm cho bộ rễ của tiểu mạch, lúa, ngô, mía phát triển mạnh Độ dàicủa rễ tăng từ 4 - 10%, số lượng rễ tăng khoảng 20%, khối lượng rễ tăngkhoảng 15%, thể tích rễ tăng 2,5% Do bộ rễ phát triển nên tăng sức hút chấtdinh dưỡng Ngô Triệu Minh và Mậu Kỳ hợp tác với Úc dùng các nguyên tố

hiếm La, Nd, Eu, Y nghiên cứu đối với cây lúa thấy sức hút Nitơ tăng 16,4%,

P2O5 tăng 12%, K2O tăng 85%, nốt sần ở cây họ đậu tăng 57%… Khi dùngnitrat đất hiếm kích thích làm tăng tốc độ nảy mầm của hạt giống: lúa, đạimạch, tiểu mạch, cải trắng, cà rốt so với đối chứng, nếu dùng riêng rẽ La, Ce,

Pr, Nd, Sm, Eu và Y ở dạng hợp chất với clo, đối với tiểu mạch tăng 10%.Nguyên nhân chính làm tăng sự nảy mầm là tăng hoạt động hoạt hóa của men

- Qua thử nghiệm độ độc tính, về hấp thu, phân bố, tích lũy và phóng xạthiên nhiên của nguyên tố đất hiếm trong muối nitrat đất hiếm đã chứng minhrằng việc sử dụng lượng thích hợp thì không ảnh hưởng đến hệ sinh thái củamôi trường và sự tích tụ trong đất, trong cây

- Đã nghiên cứu chế tạo được một loại sản phẩm gọi là “thường lạc” hoàtan tốt, tích thích ứng rộng, hiệu quả ổn định để cung cấp rộng rãi trong nôngnghiệp

Từ lĩnh vực nông nghiệp, Trung Quốc đã mở rộng triển khai sang ứngdụng lâm nghiệp và thức an gia súc áp dụng chủ yếu là phun cho cây giống,cây con trong lâm nghiệp, xúc tiến sự sinh trưởng và nâng cao phẩm chất câylàm thức ăn cho gia súc

Đối với Việt Nam đã có một số đề tài nghiên cứu ảnh hưởng của đấthiếm đối với một số cây như: cây chè, lúa, lạc vừng, đậu… Tuy chưa có chiềusâu về mặt ứng dụng song cũng cho thấy có nhiều triển vọng

Nhìn chung: Các nguyên tố đất hiếm có vai trò sinh hóa tương tự canxi

đối với cây trồng, có tác dụng kích thích sinh trưởng, xúc tiến hoạt động cácmen, xúc tiến hạt giống nảy mầm, sinh trưởng và phát triển bộ rễ, nâng caocường độ hô hấp, tăng tốc độ quang hợp, tăng tốc độ diệp lục Các nguyên tốđất hiếm làm tăng sự hút, vận chuyển và chuyển hoá các thành phần N, P, K

và vi lượng Đất hiếm có khả năng đặc biệt là khử oxit sắt ba trong cơ thểthực vật, thúc đẩy sắt tham gia hoạt động sinh lý của thực vật trong đó có hoạtđộng quang của Fe2+ Đất hiếm có vai trò giúp cho thực vật có tính đề kháng

cao Cũng như các nguyên tố vi lượng, các tác dụng trên chỉ xuất hiện trongliều lượng thích hợp.

1.4 Các phương pháp nghiên cứu :

1.4.1 Phương pháp chung:

Công nghệ ngày càng phát triển, trong các ngành nghiên cứu rất cónhiều phương pháp phân tích hóa lí được ứng dụng trong nghiên cứu phântích đất, ngoài các phương pháp cổ điển còn có các phương pháp hiện đạinhư: Phương pháp khối phổ plasma cảm ứng (ICP – MS), phương pháp phântích kích hoạt nơtron, phương pháp cực phổ, phương pháp quang phổ hấp thụnguyên tử, phương pháp cực chọn lọc ion, phương pháp quang kế ngọn lửa,phương pháp so màu quang điện Đối với mỗi phương pháp chúng đều có ưunhược điểm riêng Trong phạm vi đề tài này chúng tôi chọn 2 phương phápnghiên cứu chính là:

- Phương pháp khối phổ plasma cảm ứng (ICP – MS)

- Phương pháp kích hoạt nơtron

1.4.2 Phương pháp khối phổ plasma cảm ứng (ICP-MS)

ICP – MS là một kỹ thuật phân tích các chất vô cơ (nguyên tố) dựa trên

sự ghi đo phổ theo số khối (m/z) của các nguyên tố cần phân tích

ICP (Inductively Coupled Plasma) là ngọn lửa plasma tạo thành bằngdòng điện có tần số cao (cỡ MHz) được cung cấp bằng một máy phát RF.Ngọn lửa plasma có nhiệt độ rất cao có tác dụng chuyển các nguyên tố cầnphân tích ra dạng ion

MS (Mass Spectrometry): phép ghi phổ theo số khối hay chính xác hơn

là theo tỷ số giữa số khối và điện tích (m/z)

a)Sự xuất hiện của phổ khối ICP

Khi dẫn mẫu cần phân tích vào vùng nhiệt độ cao của ngọn lửa plasma(ICP), vật chất trong mẫu khi đó bị chuyển hoàn toàn thành trạng thái hơi.Các phân tử chất khí được tạo ra lại bị phân ly thành các nguyên tử tự do ởtrạng thái khí; trong điều kiện nhiệt độ cao của plasma (80000C) phần lớn cácnguyên tử trong mẫu phân tích bị ion hóa tạo thành ion dương có điện tích +1

và các electron tự do Thu và dẫn dòng ion đó vào thiết bị phân giải để phânchia chúng theo số khối (m/z), nhờ hệ thống phân giải theo số khối vàdetector thích hợp ta thu được phổ khối của các đồng vị của các nguyên tố cầnphần phân tích có trong mẫu Quá trình xảy ra trong ngọn lửa plasma có thểđược tóm tắt như sau:

M(H2O)+X- (MX)n MX M

M+

Droplet Solid Gas Atom Ion

b) Các bộ phận chính của máy khối phổ plasma cảm ứng

Máy ICP – MS bao gồm các bộ phận sau:

1 Bộ tạo sol khí (nebulizer)

2 Plasma

3 Hệ lăng kính (extraction lenses)

4 Lăng kính ion (Ion lenses)

5 Bộ phân giải theo số khối (Mass Separation Device hoặc MassAnalyser)

6 Detector ion (Ion Detector)

(Desolvation) (Vaporization) (Atomization) (Ionization

)

Hình 1: Sơ đồ mô tả hoạt động của máy khối phổ plasma cảm ứng

- Bộ phân giải khối

Bộ phân giải khối là bộ phận quan trọng nhất của máy ICP – MS, nóquyết định khả năng phân giải hay độ chọn lọc của thiết bị và là một trongnhững bộ phận quyết định độ nhạy của phép xác định Theo thời gian, bộphân giải khối được nghiên cứu và phát triển không ngừng Ngày nay, bộphận giải khối bao gồm một số hệ chính sau đây:

1 Lọc khối trường tứ cực (Quadrupole Mass Filters)

2 Cung từ hội tụ đúp (Doubles Focusing Magnetic Sector)

3 Thời gian bay (Time of Flight)

- Detector ion

Detector là bộ phận biến dòng ion thành tín hiệu điện Cũng như bộphân giải khối, detector được nghiên cứu phát triển không ngừng nhằm nângcao độ nhạy và tốc độ Cho đến nay, có một số detector được sử dụng đểphát hiện ion như sau:

1 Detector cốc Faraday (Faraday Cup)

2 Detector nhân electron EMD hoặc DEMD (Electron Multiplier andChannel Electron Multiplier)

3 Detector bản mỏng vi kênh (Microchannel Plate)

4 Daly Detector (Scintillation Counter or Photomultiplier)

Detector cốc Faraday được nghiện cứu sử dụng từ những năm 1930 Nó

ưu điểm là bền nhưng độ nhạy thấp Detector EMD có ưu điểm là độ nhạy cao

và tốc độ nhanh Ngày nay, người ta thường dùng loại detector này và đãđược phát triển để có thể chạy Mode kép (Dual Mode)

1.4.3 phương pháp phân tích kích hoạt nơtron(NAA)

Phương pháp này khá mới và hiện đại,cho độ tin cậy và độ chính xáccao, có giới hạn phát hiện ppm, một vài trường hợp đạt cỡ ppb.Việc ứng dụngphương pháp kích hoạt nơtron để xác định các nguyên tố vết trong đất rấtquan trọng, đặc biệt là các nguyên tố đất hiếm Các nguyên tố thường đượctách dưới dạng oxalat hoặc florua sau khi chúng được tách khỏi một loạt cácnguyên tố khác bằng phương pháp chiết, sắc kí trao đổi ion hoặc sắc kí chiết.Một trong các phương pháp tách tổng hoặc các nguyên tố đất hiếm riêng biệthữu hiệu nhất là phương pháp sắc kí trao đổi ion G.A Wandless đã đưa ra sơ

đồ tách bằng sự kết hợp giữa hai phương pháp kết tủa và sắc kí trao đổi ionnhóm nhóm đất hiếm riêng biệt trong mẫu meteorit có hàm lượng đất hiếm rấtthấp Những năm gần đây dùng hỗn hợp axit-rượu của nhóm rượu aliphatic đểtách hóa chất được nghiên cứu một cách mạnh mẽ, khả năng hấp thụ cácnguyên tố đất hiếm tăng dần với sự tăng nồng độ của rượu và được rửa trôikhỏi cột khi giảm nồng độ rượu theo trình tự giảm dần số nguyên tử trong dãynguyên tố đất hiếm

Nguyên tắc cơ bản của NAA là bắn phá nơtron vào các mẫu nghiên cứu

mà kết quả là các hạt nhân phóng xạ tương ứng được tạo thành theo các kiểuphản ứng sau:

- X là hạt nhân của nguyên tố cần phân tích.

- X* là nhân của đồng vị phóng xạ tạo thành sau phản ứng

- n là nơtron của nguồn

Do phản ứng (n,) có tiết diện bắt nơtron tương đối lớn và n có khảnăng xuyên thâu mạnh (vì không mang điện) nên thường được áp dụng đểphân tích cho đa số các nguyên tố

Khi bị kích hoạt bằng nơtron, số hạt nhân phóng xạ tạo thành và tốc độphân rã của chúng (gọi là hoạt độ) tỷ lệ với số hạt nhân bền ban đầu

Có hai phương pháp phân tích kích hoạt nơtron đó là kích hoạt dụng cụ(INAA) và kích hoạt xử lý mẫu (RNAA)

1 Phương pháp phân tích kích hoạt nơtron dụng cụ (InstrumentalNeutron Activation Analyis - INAA)

Nguyên tắc của phương pháp INAA là mẫu phân tích không bị phá huỷ(không xử lý hóa) và chỉ có thể áp dụng thuận lợi khi tỷ số hoạt độ giữa nền

và nguyên tố quan tâm thấp hoặc bằng không, cũng như không có sự trùnghợp hoặc sai khác rất ít giữa các giá trị chu kỳ bán huỷ (T1/2), năng lượng bức

xạ (E) của nguyên tố cần phân tích với thành phần nền

2 Phương pháp phân tích kích hoạt nơtron phóng xạ (RadiochemicalNeutron Activation Analysis - RNAA)

Nhiều nguyên tố nằm trong những vật liệu có thành phần phức tạp, khichiếu xạ chúng bị gây nhiễu bởi các nguyên tố khác có trong vật liệu mẫu,điều này đưa đến việc xác định sẽ khó khăn hoặc không chính xác, hoặckhông thể xác định được, nhất là khi hàm lượng của chúng rất nhỏ (vi lượnghoặc vết) trong khi hàm lượng của các nguyên tố cản trở lại quá lớn, ví dụ khi

phân tích mẫu địa chất, vật liệu xây dựng, vết trong các hợp kim … Do vậy,

để giải quyết bài toán này người ta đã kết hợp các phương pháp tách làm giàuvào trong phân tích kích hoạt để đưa đồng vị nghiên cứu về dạng cô lập mộtmặt để tránh sự cản trở và mặt khác để làm giàu hàm lượng của nó Nhờ vậy

mà nâng cao độ nhạy và độ chính xác của phương pháp Các phương pháptách làm giàu có thể được tiến hành trước hoặc sau khi chiếu xạ mẫu, nghĩa làtách trước hoặc tách sau

Như vậy để phân tích nguyên tố bằng RNAA ngoài các bước như INAA

ta phải thêm công đoạn xử lý mẫu và thường được tiến hành như sau:

2.1 Thực hiện tách sau:

- Sau khi chiếu xạ mẫu trên các nguồn nơtron theo thời gian đã tínhvới t = nT1/2 ta thực hiện việc xử lý hóa phóng xạ: phân huỷ và đưa về dạnglỏng

- Tách, làm giàu: nhằm loại bỏ các nguyên tố gây nhiễu cản trở khi đohoạt độ của đồng vị phóng xạ tạo thành và xử lý kết quả

2.2 Thực hiện tách trước:

- Xử lý hóa học: phân huỷ mẫu đưa về dạng lỏng

- Tách làm giàu bằng các kỹ thuật chiết dung môi, trao đổi ion, …

- Đóng gói mẫu và chuẩn

- Chiếu xạ trên các nguồn nơtron theo thời gian đã tính với t = nT1/2 (Đohoạt độ phóng xạ của đồng vị tạo thành và xử lý kết quả)

Chính nhờ sự kết hợp giữa NAA với xử lý hoá nên độ nhạy của NAAđược nâng cao nhiều bậc với độ chính xác tin cậy, đồng thời đã mở rộng đốitượng nghiên cứu và ứng dụng làm cho phương pháp NAA ngày càng hoànthiện và luôn giữ vai trò chủ đạo trong tập hợp kỹ thuật phân tích cổ điển vàhiện đại

1.4.3.1.Các yếu tố ảnh hưởng trong phân tích kích hoạt nơtron:

Chuẩn bị mẫu và chuẩn

a) Ảnh hưởng của phản ứng phân hạch uran

Một trong những nguyên nhân gây ra sai số của phương pháp kích hoạtnơtron để xác định vết các nguyên tố đất hiếm trong các đối tượng địa chất làcác sản phẩm phân hạch (n,f) của uran có mặt trong mẫu phân tích Vì vậy tacần có hệ số hiệu chỉnh sự đóng góp của uran, đặc biệt là các nguyên tố đấthiếm nhóm nhẹ (La, Ce, Nd) Trong một số trường hợp còn có sự đóng gópcủa các nguyên tố khác, ví dụ đối với 140La trong thời gian đề nguội mẫu dođồng vị phóng xạ 140Ba phân rã theo sơ đồ:

Để loại ảnh hưởng của đồng vị phóng xạ 140Ba ta có thể tiến hành táchhoá phóng xạ càng sớm càng tốt bằng cách kết tủa oxalat đất hiếm sau khitiến hành ba chu trình kết tủa hidroxit và florit với NH4OH và HF Trongtrường hợp này 140Ba hoàn toàn bị loại bỏ

b) ảnh hưởng của phản ứng bậc hai

Khi kích hoạt các nguyên tố bằng nơtron trong lò phản ứng hạt nhân cómột số phản ứng bậc hai xảy ra, ta chủ yếu xét cho các nguyên tố đất hiếm[20]

Lượng vết nguyên tố đất hiếm tạo thành trong các phản ứng bậc hai phụthuộc vào tiết diện bắt nơtron của một trong hai phản ứng và kiểu của phảnứng xảy ra trong quá trình chiếu xạ

c) Ảnh hưởng của các đỉnh năng lượng gần nhau trong phổ gamma.

140 Ba

 - 12,79 ngµy

140 Ba

 - 40,2 giê

140 Ce(bÒn)

 - hoÆc EC (n,f) (n,) ; (n,) (n,f (n,) ; (n,)

Nhận diện một tia  do đồng vị nào đóng góp phải dựa vào năng lượngcủa nó mà mỗi đồng vị sẽ có một hoặc một số tia  với năng lượng khác Cónhững đỉnh mà trong đó có nhiều đồng vị khác góp vào (gọi là đồng vị gâynhiễu), do đó việc chọn đỉnh là rất quan trọng Kỹ thuật chọn đỉnh phải đảmbảo các yêu cầu sau:

so với 159Gd có T1/2= 18 giờ, để xác định Gd đỉnh năng lượng 363Kev màkhông cần hiệu chỉnh sự ảnh hưởng 165Dy qua đỉnh năng lượng 361Kev, mẫuphân tích được chiếu xạ trong lò phản ứng với thời gian từ 2 - 3 giờ và đểnguội khoảng 24 giờ để phân huỷ hoàn toàn hạt nhân phóng xạ 165Dy

Chương 2

KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM

2.1 Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu

Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu là khâu cơ bản, quan trọng đầu tiên trongnghiên cứu đất: Phương pháp này phải hội tụ hai tiêu chuẩn cơ bản sau:

- Mẫu phải có tính đại diện cao cho vùng cần nghiên cứu

- Mẫu phải đồng nhất, được xử lý và nghiền nhỏ đến độ mịn thích hợpđáp ứng được yêu cầu nghiên cứu

2.1.1 Phương pháp lấy mẫu đất

Các mẫu nghiên cứu được lấy tại nơi trồng vải thiều Thanh Hà thuộc xãThanh Bính, Huyện Thanh Hà, tỉnh Hải Dương (gồm 8 mẫu, ký hiệu từ M1đến M8) và các mẫu đối chứng được lấy tại xã Quốc Tuấn, huyện An Lão,Hải Phòng (gồm 4 mẫu, ký hiệu từ M9 đến M12) Thời gian lấy mẫu: tháng

05 năm 2011, nhiệt độ ngày lấy mẫu khoảng 30- 310C, trời không mưa, nhữngngày trước đó thời tiết binh thường

Chọn 4 vườn trồng vài có chất lượng cao ở xã Thanh Bính, huyện Thanh

Hà, tỉnh Hải Dương để lấy mẫu nghiên cứu Chọn 4 vị trí lấy mẫu đối chứng –

là đất không trồng được vải Thanh Hà, có địa lý ở gần vùng Thanh Hà nhất đó

là các điểm ở xã Quốc Tuấn, huyện An lão, Hải Phòng Mỗi vườn vải lấy 2mẫu Các phẫu diện lấy mẫu có kích thước tối thiểu là 70x70cm Đào sâu đếnđáy 60 - 70cm, là tầng đất cung cấp dinh dưỡng chính cho cây vải Sau đó tiếnhành lấy các phần mẫu ở tầng sâu 30-35cm và ở tầng 60-70cm ở mỗi phẫudiện Như vậy tổng số phần mẫu riêng lẻ mỗi phẫu diện là 12, mỗi phần lấykhoảng 300g đất Các phần mẫu riêng biệt thu được trên từng điểm lấy mẫuđem trộn lẫn với nhau được mẫu hỗn hợp Từ mẫu hỗn hợp ta băm nhỏ đất,

trộn đều và dàn mỏng trên một tờ giấy rộng, vạch 2 đường chéo của hìnhvuông, chia đất thành 4 phần bằng nhau, lấy 2 phần đối diện trộn lại với nhauthành hỗn hợp đại diện cho từng mẫu, ký hiệu M.

Hình 5: Hình ảnh và mặt cắt phẫu diện lấy mẫu đất

30cm

70cm

Mặt phẫu diện nhìn từ trên xuống

Xã Thanh Bính

Hình 2.2: Sơ đồ lấy mẫu tại mỗi vườn Hình 2.3: Sơ đồ trộn mẫu trung bình

Hình 6: Huyện Thanh Hà,Tỉnh Hải Dương

Hình 7: Sơ đồ vị trí lấy mẫu đất nghiên cứu tại xã Thanh Bính,Huyện Thanh

M4

M8

Xã Quốc Tuấn

Hình 9: Sơ đồ vị trí lấy mẫu đất đối chứng tại xã Quốc Tuấn, huyện An Lão.

2.1.2 Xử lý mẫu

Mẫu trung bình sau khi lấy được đem phơi khô trong nhà, đập nhỏ, nhặthết xác thực vật và rãi đều trên khay nhựa, phơi nơi thoáng khí và tránh tiếpxúc với các khí HCl, H2S, NH3… các tạp chất khác đem nghiền trong trongcối sứ và rây qua rây 1 mm Sau đó cho vào các hộp nhựa và ghi nhãn

Kí hiệu mẫu :

2.2 Hóa chất, dung dịch và dụng cụ máy móc

2.2.1 Hóa chất

Hóa chất được sử dụng trong phòng thí nghiệm ở dạng tinh khiết hóa họchoặc tinh khiết phân tích, nước cất hai lần, giấy lọc băng trắng, giấy lọc băngvàng, giấy lọc băng xanh, giấy đo pH…

M9

M10

M11

M12