Nghiên Cứu Xác Định Hàm Lượng Amoni Trong Mẫu Đất Nông Nghiệp Bằng Phương Pháp Trắc Quang

MỤC LỤC MỤC LỤC MỞ ĐẦU PHẦN I:TỔNG QUAN 1.1 Tổng quát đạm đất 1.1.1 Tinh chất vật lý 1.1.2 Tính chất hóa học 1.1.3.Nguồn gốc Nitơ đất : 1.1.5 Ảnh hưởng đạm tới chất lượng đất trồng 1.1.6 Nguyên nhân làm thay đổi hàm lượng Nitơ đất 10 1.1.7 Các phương pháp cải thiện hàm lượng Nitơ đất 10 1.1.8 Tổng quan amoni 11 1.2 Các phương pháp phân tích hàm lượng NH4+ đất 13 1.2.1 Phương pháp phân tích thể tích: 13 1.2.2 Phương pháp so màu dùng thuốc thử Nessler .15 1.2.3 Phương pháp điện cực amoni .16 1.2.4 Phương pháp đo quang 18 1.2.5 Các điều kiện ảnh hưởng đến phương pháp đo quang 23 PHẦN II: THỰC NGHIỆM 24 Chương I: Dụng cụ hóa chất .24 1.1 Hóa chất dụng cụ cần chuẩn bị .25 1.1.1.Hóa chất: 25 1.1.2 Dụng cụ .25 CHƯƠNG 2: TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM .26 2.1 Phương pháp lấy mẫu chuẩn bị mẫu .26 2.1.1 Lấy mẫu 27 2.1.2 Hong khô đất .28 2.1.4 Nghiền đất 29 2.1.5.Bảo quản mẫu .29 2.2 TIẾN HÀNH PHÂN TÍCH .30 2.2.1 Nghiên cứu điều ảnh hưởng đến trình xác định hàm lượng amoni mẫu đất nông nghiệp phương pháp trắc quang 30 2.2.1.2 Khảo sát thời gian bền màu phức 31 2.2.1.3 Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng pH 32 2.2.1.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất phân tích .34 2.2.1.5 Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng ion Ca2+ 35 2.2.1.6 Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng ion Fe3+ 36 2.2.2 Phân tích chất nghiên cứu mẫu thực .38 2.2.2.1 Cách tiến hành 38 2.2.2.2 Kết .39 2.2.2.3 Xử lý kết 40 2.2.2.4 Nhận xét 41 PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .42 KẾT LUẬN 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO .44 PHỤ LỤC 45 MỞ ĐẦU Ngày nay, ngành hóa học phân tích đại phép phân tích theo phương pháp trắc quang ngày ứng dụng rộng rãi, dần thay cho phương pháp thể tích truyền thống với nhiều ưu điểm độ nhạy cao, độ xác cao, dễ dàng tự động hóa … Trong ngành quy hoạch thiết kế nông nghiệp kết phân tích nghiên cứu đất như: xây dựng đồ dinh dưỡng đất, đồ phân loại đất, quy hoạch sử dụng đất , phân vùng quy hoạch nông nghiệp đất trồng …Những số liệu tiêu phân tích úng dung vào nhu cầu sản xuất quy hoạch phân bón cho vụ,cho loại trồng … Vì có ý nghĩa quan trong đạo sản xuất Nhận thấy tầm quan trọng kết phân tích nghiên cứu đất nông nghiệp để phất triển nghành nông nghiệp nước ta ưu điểm phương pháp trắc quang phân tích Trong trình làm khóa luận thực tập Viện quy hoạch thiết kế nông nghiệp em chọn đề tài : nghiên cứu xác định hàm lượng amoni mẫu đất nông nghiệp phương pháp trắc quang Mục đích trình nghiên cứu khảo sát trình tối ưu phép đo quang phạm vi ứng dụng phân tích thành phần chất có đất như: bước sóng hấp thụ tối ưu, thời gian bền màu, pH tối ưu, nồng độ thuốc thử, ảnh hưởng ion cản trở… Áp dụng cho phép phân tích xác định đo phạm vi ứng dụng hàm lượng amoni mẫu đất nông nghiệp Ý nghĩa khoa học thực tiễn việc nghiên cứu : ứng dụng phép phân tích đại vào vào phân tích tiêu đất nâng cao chất lương kết phân tích áp dung cho phép phân tích hàng loạt giúp tích kiệm thời gian Tuy thân em cố gắng để khóa luận hoàn thiện chắn không tránh khỏi thiếu sót hiểu biết chưa sâu Kính mong giúp đỡ thầy cô giáo khoa cô phòng phân tích đất môi trường ! PHẦN I:TỔNG QUAN 1.1 Tổng quát đạm đất - Quá trình hình thành đất, xuất trình liên quan đến tác động đến mẫu thổ dưỡng vi sinh vật sống, dẫn tới tích lũy sinh học hàng loạt vật chất tầng đất phía trên, thể rõ rệt tích lũy đạm cacbon - Đạm nguyên tố dinh dưỡng, phát triển thực vật động vật đạm có được, đạm nằm thành phần protit, chất diệp lục nhiều hợp chất hữu khác tạo nên tế bào thực vật động vật - Đạm phần lớn nằm thành phần hợp chất hữu đất hàm lượng dự trữ đạm đất phụ thuộc trước hết vào lượng mùn đất chiếm khoảng -10 % hàm lượng - Ngoài đạm hữu cơ, đất có đạm thể vô chiếm khoảng 2-3% đạm tổng số - Trong nghiên cứu đất độ phì nhiêu đất quan trọng phải biết lượng đạm tổng số đất dạng đạm dễ tiêu Trên sở số liệu đạm tổng số đánh giá đặc tính phát sinh đất kết hợp với yếu tố phát triển sinh trưởng trồng – độ phì nhiêu tiềm tàng Sự có mặt dạng đạm dễ tiêu thể trình xuất đất đảm bảo dinh dưỡng đạm cho phát triển sinh trưởng trồng nói riêng nói chung thực vật sinh vật 1.1.1 Tinh chất vật lý Nitơ thiên nhiên hỗn hợp đồng vị 14N 15N với tỉ lệ 272:1 Nó tồn chủ yếu dạng phân tử nguyên tử N điều kiện thường, Nitơ chất khí không màu, không mùi, không vị nhẹ không khí.Nó khó hóa lỏng (nđs -195,8 0C) khó hóa rắn (nđnc – 2100C) có nhiệt độ sôi thấp Nitơ lỏng sử dụng công nghiệp phòng thí nghiệm để tạo nhiệt độ thấp Nitơ tan nước ( khoảng 2% theo thể tích điều kiện thường ) dung môi khác 1.1.2 Tính chất hóa học - Phân tử N2 có ba liên kết bền (:N≡N:), lượng liên kết lớn (942KJ/mol) nên phân tử N2 bền với nhiệt, 30000C chưa phân hủy rõ rệt thành nguyên tử Chính nhiệt độ thường Nitơ trơ mặt hóa học, nhiệt độ cao trở lên hoạt động hơn, có xúc tác - Ở nhiệt độ thường, Nitơ phản ứng với Liti kim loại tạo thành nitrua: N2 + 6Li = 2Li3N - Ở nhiệt độ cao Nitơ phản ứng với nhiều chất + Phản ứng với kim loại: N2 + 3Ca = Ca3N2 N2 + Mg = Mg3N2 + Phản ứng với oxi ( nhiệt độ 30000C, có tia lửa điện): N2 + O2 ↔ NO + Phản ứng với hidro (ở 500 C, có Fe xúc tác, áp suất cao): N2 + H2 ↔ 2NH3 + Lợi dụng hoạt tính kém Nitơ, người ta thường dung để làm khí trơ cho số trình luyện kim, công nghiệp điên tử thực phẩm 1.1.3.Nguồn gốc Nitơ đất : - Cây hấp thụ N 2, NO NO2 độc hại với thực vật Nito đất nguồn gốc từ khoáng mà chủ yếu nguồn gốc hữu nguồn cố định từ không khí cung cấp - Các hợp chất hữu đất nito liên kết với nguyên tố khoáng có chất mùn thành phần chất protit, clorophin, amino axit, axit nucleic … - Nitơ cố định sinh học từ khí vi khuẩn, nấm, tảo, mà chủ yếu vi khuẩn Chúng có khả cố định Nitơ từ dạng nguyên tố thành nito dạng hợp chất phức tạp khác NH 4+ “sự cố định’’ chuyển hóa chất khí học chất lỏng cố định chỗ, thường vào thành phần hợp chất mới, nhiệt độ thường thể rắn - Các vi sinh vật cố định đạm có enzim nitrogenaza có khả liên kết N2 với H2 tạo NH3 đồng hóa Các họ đậu đậu tương hấp thụ Nitơ trực tiếp từ không khí rễ chúng có nốt sần chứa vi khuẩn cố định đạm để chuyển hóa Nitơ thành ammoniac Các họ đậu sau chuyển hóa thành amoniac thành ion oxit nitơ axit amin để tạo thành protein Hình 1: vi khuẩn cố định đạm nốt sần rễ họ đậu Hình 2: Vi khuẩn cố định đạm sống cộng sinh với bèo hoa dâu - Từ nguồn phân bón nhân tạo vô hữu cơ: Nguồn Nitơ từ phân bón vô hữu chiếm vị trí quan trọng dự trữ Nitơ đất trồng Do lượng phân bón chứa Nitơ đưa vào đất ngày lớn thường xuyên lên ảnh hưởng lớn đến dự trữ Nitơ đất - Nguồn Nitơ từ nước mưa khí quyển: Nitơ khí vào lòng đất theo nước mưa, tượng quang hóa phân tử Nitơ bị tách thành ion, sau liên kết với ion hidro tạo thành liên kết amoniac liên kết với oxi tạo thành axit nitrit Do Nitơ nước mưa khí có hai dạng: amoni nitrat Cả hai dạng dễ tiêu thực vật Hàm lượng nito nhận từ nguồn khác nhau, phụ thuộc vào mùa năm vùng địa lý khác - Nitơ hình thành từ trận mưa giông có sấm sét : N2 + H2 → NH3 N2 + O2 → NO → NO2 - Sau nhờ hoạt động vi khuẩn có đất tác dụng yếu tố hóa học, điều kiện cần thiết, NH chuyển hóa thành dạng khác Nitơ mà trồng hấp thụ NH3 → HNO2 → HNO3 → Ca(NO3)2 - Quá trình cố định Nitơ phân tử theo hướng bản: đường khử đường oxy hóa - Con đường khử theo chuỗi biến hóa sau: N2 →HN=NH → H2N-NH2→ NH3→NH4OH - Con đường Oxy hóa : N2 → N2O → HNO2 → NH4OH 1.1.4 Trạng thái thiên nhiên chuyển hóa Nitơ đất Các dạng tồn Nitơ đất : - Nitơ tồn thiên nhiên chủ yếu dạng phân tử nguyên tử, chiếm 78,03 % theo thể tích hay 75,5% theo khối lượng không khí Tổng khối lượng Nitơ khí khoảng 38,646.10 triêu Nitơ có diêm tiêu Natrinitrat (NaNO3) tạo thành vỉa lớn bờ biển Chilê - Trong chất sống, Nitơ chiến khoảng 0,3 % khối lượng dạng chất hữu protein, axit nucleic, clorophin, máu, vitamin… Đạm thành phần enzim, chất xúc tác sinh học đạm tham gia cấu thành ADN ARN nơi cư thông tin di truyền nhân bào - Trong nước biển hàm lượng Nitơ chiếm khoảng 0,5 mg/l dạng NH 4+, NO2- , NO3- , N2 tự chất hữu - Trong thạch quyển, khoáng vật có chứa Nitơ NaNO (diêm tiêu) Trong nước mua chứa lượng nhỏ axit Nitrơ (HNO 2) axit Nitric (HNO3) tạo lên tượng phóng điện khí - Nitơ đất tồn hai dạng chính: + Dạng hữu cơ: loại chiếm chủ yếu (95 – 99% Nitơ dạng hữu cơ, chiếm khoảng – 10% tổng số chất hữu đất) dạng đạm hữu chia thành nhóm: * Nhóm thứ gồm axit amin, amit, protit dễ thủy phân, dạng hòa tan dung dịch axit loãng Thực ra, trông hấp thu trực tiếp hợp chất đạm nhóm gặp điều kiện thuận lợi thời gian ngắn chuyển sang dạng đạm vô Dạng đạm người ta quen gọi dạng đạm thủy phân, nguồn dự trữ để cung cấp đạm cho trồng * Nhóm thứ gồm loại đạm khó thủy phân biến thành đạm vô sau thời gian chuyển hóa lâu dài + Dạng vô cơ: loại hơn, chiếm khoảng - 5% Nitơ tổng số, chủ yếu ba dạng NH4+,NO2-, NO3- tạo thành trình khoáng hóa tổng hợp với hai trình amon hóa trình nitrat hóa có tham gia vi sinh vật - Chu trình chuyển hóa dạng Nitơ đất thể sau: Hình : Chu trình chuyển hóa Nitơ đất - Nitrat đất dạng axit Nitric tự song thông thường thể muối canxi kali Amon chủ yếu dạng ion hấp thụ [keo đất.NH 4+], phần không đáng kể chứa dung dịch đất dạng muối amoni Đạm vô luôn thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố thành phần hóa học đất, độ ẩm, nhiệt độ, tính chất hóa lý biện pháp canh tác - Nguồn Nitơ cung cấp cho thực vật chủ yếu dạng hợp chất vô như: amoni, nitrat, nitrit Chúng giải phóng từ trình phân giải hợp chất hữu có chứa Nitơ theo chu trình sau: N- chất hữu →N-amino axit → amit → amoni→ nitrit→ nitrat Nitrit sản phẩm trung gian, thực tế tồn đất, nguồn Nitơ mà thực vật sử dụng chủ yếu amoni nitrat 1.1.5 Ảnh hưởng đạm tới chất lượng đất trồng - Đạm dễ tiêu dạng đạm hữu dễ phân giải ( gộp dạng vô vào đấy) đạm dễ tiêu trực tiếp đạm vô amon(NH 4+) amon nitrat (NH-3) tồn đất dạng muối hòa tan, NH 4+ trao đổi, NH3 bị cố định Trong tầng canh tác chủ yếu dạng muối amoni trao đổi nitrat thường dạng muối hòa tan dễ, bị rửa trôi Trong đất gập nước vùng lúa nước, dạng amoni chủ yếu dạng đạm vô chủ yếu nhiên thực tế amoni nitrat dễ bến động thay đổi nhanh - Đạm thành phần dinh dưỡng quan trọng thực vật, thành phần cấu tạo lên protit, chất diệp lục, men chất hữu khác cấu tạo nên tế bào thực vật đạm điều tiết hoạt động sống cây, tham gia chất kích thích sinh trưởng, Vitamin Đạm có hoạt tính sinh học cao, người ta thấy đạm có enzim, xúc tiến tringf biến đổi sinh hóa thể sống Vì nguồn Nitơ đất có tính định tới sinh trưởng phát triển thực vật, nguyên tố định suất trồng, tiêu đánh giá hang đầu độ phì nhiêu đất - Thiếu đạm bị vàng rụng sớm - Thiếu đạm sinh trưởng phát triển kém, còi cọc, chồi bị thui chột - Cây thiếu đạm buộc phải hoàn thành chu kỳ sống nhanh, thời gian tích lũy ngắn, giảm suất - Thừa đạm phải hút nhiều nước để giảm nồng độ amoni NH 4+ nên tỉ lệ nước cao Than vươn dài, mền mại, che bong lẫn nhau, ảnh hưởng đên quang hợp, dễ bị ộp đổ - Đạm hữu hòa tan (amin,amit)trong nhiều dễ bị mắc bệnh - Bón nhiều đạm tỉ lệ diệp lục cao, có màu xanh tối lại hấp dẫn côn trùng nên thường bị sâu bọ phá hoại mạnh - Bón nhiều đạm trình sinh trưởng sinh dưỡng kéo dài, trình hoa kết bị chậm lại, lâu thu hoạch - Bón thừa đạm làm cho chất lượng nông sản kém, giá trị sinh học thấp:dư thừa :NO3-, NH4+, rau - Bón thừa đạm không dùng hết nên gây ôi nhiễm đất 1.1.6 Nguyên nhân làm thay đổi hàm lượng Nitơ đất - Sự Nitơ tượng phản ứng nitrat hóa, đất, song với trình tổng hợp có trình khoáng hóa,sự khoáng hóa đạm hữu tiến hành tác động vi khuẩn, tảo, nấm tác động vi sinh vật trên, xảy trình chuyển hóa từ NO 3- thành N2 gọi trình phản nitơrat Cơ chế trình phản nitơrat 2HNO3 →2HNO2→ N2O → N2→ 2NO - Cây trồng hàng vụ lấy từ đất hàng triệu Nitơ, phốt pho, kali nguyên tố trung vi lượng khác Những muối nitrat không tích lũy mà bị tiêu hao vi sinh vật thực vật sử dụng bị rửa trôi hay thải hồi vào khí (NH3, NO, N2) Sự tiêu hoa Nitơ thực vật sử dụng phụ thuộc trước hiết vào loài thực vật, loại trồng sản lượng chúng - Sự mát Nitơ tượng rửa trôi, xâm thực chủ yếu xảy ion NO3-, ion NH4+ thường bị phức hệ đất hấp thụ nên bị rửa trôi - Những điều kiện không thuận lợi cho trình hidrat hóa: pH thấp, tỉ lệ nhôm di động cao, nhiều chất hữu hòa tan, điều kiện không khí kém … 1.1.7 Các phương pháp cải thiện hàm lượng Nitơ đất - Các nhà khoa học sử dụng vi sinh vật than thiệ để sản xuất phân bón vi sinh Rất nhiều loài vi sinh sống đất thực giúp trồng hấp thụ chất dinh dưỡng nhiều chúng thực thực vật loại vi khuẩn tham gia vào “ chu trình dinh dưỡng ’’ Vi khuẩn giúp trồng hấp thụ nguồn nhiên liệu cần thiết đổi ngược lại trồng dành sản phẩm hấp phụ sinh học minh cho vi khuẩn làm nguồn thức ăn Bởi vi khuẩn giúp trồng tiêu thụ nhiều chất dinh dưỡng hơn, nên trông phát triển rễ to khỏe Rễ lớn, có nhiều không gian sống thức ăn cho vi khuẩn - Bón thêm lượng thích hợp phân hóa học phân hóa học bao gồm phân đa lượng (N,P,K), trung lượng (S, Mg, Ca), vi lượng (B, Mo, Cu, Zn…) dung để bón vào đất cung cấp dinh dưỡng cho trồng cải tao môi trường đất, dùng để phun qua bổ xung dinh dưỡng điều hòa sinh trưởng trồng phân hóa học tác dụng ổn định độ phì nhiêu đất sử dụng hợp lý - Bón phân hóa học, đặc biệt bón đạm liều lượng cao ảnh hưởng đến chất lượng nông sản, quan tâm nhiều làm tăng hàm lượng nitrat (NO3-) rau Vì phải bón phân cân đối, theo quy trình - Làm đất kỹ thuật để đất có diều kiện điều hòa chế độ nhiệt, khí, nước, cho trồng, làm cho trồng dễ phát triển tốt mức, lắc đều, sau cho ml thuốc thử Neesler vào Định mức tới vạch mức, lắc ta thu dung dịch có nồng độ 0,8ppm Nito - Ngay sau vừa cho thuốc thử Neesler vào, nhanh chóng định mức đem đo mật độ quang bước sóng 410 nm bước sóng tối ưu vừa khảo sát trên, lấy thời điểm gốc thời gian t = Cứ cách 10 phút lại đo mật độ quang lần, khoảng thời gian khảo sát 0-70 phút Bảng 4: kết khảo sát thời gian tối ưu STT T(phút) 10 20 30 40 50 60 70 ABS 0.11 0.117 0.118 0.118 0.118 0.118 0.117 0.115 Hình 13: Kết khảo sát thời gian bền màu ion amoni λ= 410 nm - Quan sát đồ thị ta thấy khoảng thời gian bền màu từ 20-25 phút mật độ quang dung dịch tương đối ổn định mức cao, ta kết luận khoảng thời gian tối ưu để đo mật độ quang 2.2.1.3 Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng pH Lấy bình định mức 25ml, cho vào bình 2ml dung dịch tiêu chuẩn NH+4 - N 10ppm, 1ml muối Rockell 50%, cho vào bình 0, 1, 5, 8,…, 16, 18ml dung dịch NaOH 1N, cho vào bình 1ml thuốc thử Nessler, định mức đến vạch Tiến hành đo pH, sau 20 phút tiến hành đo mật độ quang λ= 410nm Bảng 5: Bảng lượng hóa chất cho vào mẫu pH, ABS đo STT C NH+4 N (ppm) 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 VNaOH 1N V KNaC4H4O6 (ml) 10 12 14 16 18 50% (ml) 1 1 1 1 VNessler Vdm (ml) 1 1 1 1 (ml) 25 25 25 25 25 25 25 25 25 pH ABS 11.4 11.46 11.63 11.79 11.84 11.95 12.07 12.13 12.2 0.400 0.432 0.439 0.448 0.453 0.460 0.460 0.461 0.461 Hình 14 Đồ thị ảnh hưởng pH tới mật độ hấp thụ quang ABS Nhận xét: Từ đồ thị ta thấy khoảng pH=11.95-12.20 pH không ảnh hưởng tới độ hấp thụ quang dung dịch.Ta kết luận khoảng pH tối ưu Trong thực nghiệm, tạo màu thuốc thử Nessler, môi trường thu môi trường kiềm, mẫu đo nằm khoảng nên ta không cần điều chỉnh 2.2.1.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất phân tích - Lâý 13 bình định mức 25ml, cho vào 0.5, 1.0, 1.5, 2.0….6.5ml dung dịch tiêu chuẩn NH+4 - N 10ppm Cho vào 1ml muối KNaC4H4O6 50%, 1ml Nessler dùng nước cất Nitơ định mức đến vạch Đợi 20 phút cho màu ổn định tiến hành đo mật độ quang bước sóng λ= 410nm Bảng 6: Bảng lượng hóa chất cho vào mẫu ABS đo STT 10 11 12 V NH+4 - N V KNaC4H4O6 VNessler Vdm C NH+4 - N 10ppm 0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 50% (ml) 1 1 1 1 1 1 (ml) 1 1 1 1 1 1 (ml) 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 ppm 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 ABS 0.048 0.086 0.136 0.178 0.26 0.313 0.343 0.389 0.424 0.417 0.402 0.389 Hình 15 Đồ thị sự phụ thuộc ABS vào nồng độ chất nghiên cứu Từ đồ thị ta thấy khoảng nồng độ từ 0.2 - 2ppm đồ thị tuyến tính tuân theo định luật Lambert - Berr, nồng độ > 2ppm đồ thị không tuyến tính mật độ quang bị giảm xuống Vì phân tích thực nghiệm ta nên xây dựng đường chuẩn với khoảng nồng độ 0.2 - 2ppm 2.2.1.5 Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng ion Ca2+ Lấy 14 bình định mức 25ml, cho vào bình 2ml dunh dịch tiêu chuẩn NH+4 N 10ppm, cho vào 0.5, 1.5, 2.5, 5.0…20.0, 22.5 ml dung dịch tiêu chuẩn Ca2+ 50ppm, cho vào bình 1ml thuốc thử Nessler, định mức đến vạch Bảng 7: Bảng lượng hóa chất cho vào mẫu ABS đo STT 10 11 12 13 14 15 C NH+4 VCa2+50ppm V Ca2+ VNessler Vdm N (ppm) 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 (ml) 0.5 1.5 2.5 3.5 6.5 7.5 9.0 10 11 12.5 15 17.5 20 22.5 (ppm) 10 13 15 18 20 22 25 30 35 40 45 (ml) 1 1 1 1 1 1 1 (ml) 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 ABS 0.27 0.25 0.241 0.241 0.241 0.244 0.241 0.24 0.23 0.237 0.229 0.227 0.234 0.23 0.24 Để 20 phút cho màu ổn định đem so màu bước sóng tối ưu λ= 410nm Kết thu thể Hình 16 Đồ thị sự ảnh hưởng ion Ca2+ đến ABS dung dịch Nhận xét: Trong khoảng nồng độ Ca2+ từ 5-18ppm mật độ quang tương đối cao ổn định, thực phép đo quang khoảng nồng độ giảm sai số Trong phân tích mẫu thực, nồng độ ion Ca 2+ thường khoảng 30-100ppm, nằm khoảng ổn định nên ta phải tiến hành loại bỏ ion mẫu cách dùng muối Rochless (KNaC 4H4O6.4H2O KaliNatriTatra) 50% để chuyển ion Ca2+ vào phức chất không màu 2.2.1.6 Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng ion Fe3+ Lấy 12 bình định mức 25ml, cho vào bình 2ml dung dịch tiêu chuẩn NH+4 - N 10ppm, cho vào 0.5, 1.5, 2.5, 5.0,…., 22.5, 25ml dung dịch Fe3+ tiêu chuẩn 50ppm, cho vào bình 1ml thuốc thử Nessler, định mức đến vạch Để 20 phút sau cho màu ổn định đem so màu bước sóng tối ưu λ= 410nm Kết thu thể Bảng 8: Bảng lượng hóa chất cho vào mẫu ABS đo STT 10 11 12 C NH+4 -N (ppm) 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 VFe3+50ppm (ml) V Fe3+ (ppm) VNessler (ml) Vdm (ml) ABS 0.5 1.5 2.5 7.5 10 12.5 15 17.5 20 22.5 25 10 15 20 25 30 35 40 45 50 1 1 1 1 1 1 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 0.36 0.554 0.704 0.398 1.196 1.189 1.186 1.193 1.204 1.195 1.06 0.89 Hình 17: Đồ thị sự ảnh hưởng ion Fe3+ đến ABS dung dịch Nhận xét: Trong khoảng nồng độ Fe3+ từ 15-40ppm mật độ quang tương đối cao ổn định, thực phép đo quang khoảng nồng độ giảm sai số Trong phân tích mẫu thực, nồng độ ion Fe 3+ thường khoảng 50-150ppm, nằm khoảng ổn định nên ta phải tiến hành loại bỏ ion mẫu cách dùng muối Rochell (KNaC 4H4O6.4H2O KaliNatriTatra) 50% để chuyển ion Fe3+ vào phức chất không màu 2.2.2 Phân tích chất nghiên cứu mẫu thực 2.2.2.1 Cách tiến hành - Pha thang màu tiêu chuẩn: lấy 12 bình định mức 25ml, cho vào 0.5, 1.0, 1.5, 2.0…., 6.0 ml dung dịch tiêu chuẩn NH+4 - N nồng độ 10ppm Cho vào 1ml muối KNaC4H4O6 50%, 1ml Nessler dùng nước cất Nitơ định mức đến vạch Bảng 9: Bảng lượng hóa chất cho vào mẫu STT 10 11 12 V NH+4 - N VKNaC4H4O6 VNessler Vdm C NH+4 - 10ppm (ml) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 50% (ml) 1 1 1 1 1 1 (ml) 1 1 1 1 1 1 (ml) 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 N ppm 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 - Cân 30g đất tươi vào bình tam giác cỡ 200-250ml, rót vào đầy 100ml dung dịch KCl 1N (dung dịch phải đạm) Thêm 1-2 giọt toluen để diệt khuẩn, lắc máy lắc tiếng với tốc độ vừa phải đem lọc - Lấy 5ml dung dịch nước lọ (tùy theo lượng amoni lấy 5ml 10ml, 20ml…) cho vào bình định mức 25ml, thêm giọt muối Rochell, lắc pha nước cất nửa bình, thêm 1ml thuốc thử Nessler, lắc đều, thêm nước cất đến vạch, đậy nút, đảo So màu với thang màu chuẩn Chỉ so màu vòng - Để ổn định màu khoảng 20 phút đem so màu bước sóng 410nm - Vì hàm lượng NH+4 - N mẫu đất tươi tính quy mg NH+4 N/100g đất khô kiệt nên song song với trình so màu ta phải tiến hành xác định hệ số khô kiệt K mẫu phân tích Quá trình xác định hệ số khô kiệt đất tiến hành sau: - Sấy khô hộp nhôm 105oC đến khối lượng không đổi Cho hộp nhôm vào bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng Cân khối lượng hộp nhôm cân phân tích (m1) - Cho đất tươi vào đầy hộp nhôm, cân tổng khối lượng đất tươi hộp nhôm(m2) - Đem sấy nhiệt độ 105oC 8h đến khối lượng không đổi lấy cho vào bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng Cân tổng khối lượng hộp nhôm đất khô sau sấy (m3) 2.2.2.2 Kết Từ kết khảo sát giới hạn ảnh hưởng nồng độ chất phân tích ta thấy đồ thị tuyến tính tuân theo định luật Lambert - Beer khoảng nồng độ 0.2 - 2ppm Ta đo giá trị mật độ quang ABS để xây dựng đường chuẩn thể bảng 2.8 Bảng 10: Kết đo mật độ quang để xây dựng đường chuẩn NH+4 STT ppm N ABS 0.2 0.048 0.4 0.086 0.6 0.136 1.0 0.215 1.2 0.26 1.4 0.313 1.6 0.343 1.8 0.389 2.0 0.424 Bảng 11: Bảng thể giá trị m1, m2, m3 giá trị mật độ quang ABS mẫu thực TT Kí hiệu mẫu M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 Ngày lấy mẫu 30/03/2011 03/04/2011 25/03/2011 22/03/2011 19/03/2011 27/03/2011 01/04/2011 m1 (g) 15.13 15.58 15.84 6.25 6.57 6.66 6.54 m2 (g) 30.78 33.40 36.49 29.92 30.09 29.15 26.30 m3 (g) 23.87 24.43 25.00 23.52 23.55 23.16 20.99 ABS 0.345 0.148 0.201 0.11 0.04 0.1 0.09 2.2.2.3 Xử lý kết Từ số liệu bảng 10, xử lý số liệu ta đường chuẩn hình Hình 18: Đường chuẩn dùng để xác định nồng độ NH+4 mẫu đất Áp dụng phương trình (2.1), (2.2) ta xác định hệ số khô kiệt mẫu đất m2 - m3 Phần trăm mẫu đất: A% = x100 (2.1) m3- m1 Hệ số khô kiệt: A% 100 + A K = (2.2) 100 Ta có phương trình đường chuẩn A% là: y= 0.2118x + 0.0062 ⇒ y - 0.0062 x = 0.2118 A% (2.3) Trong đó: x: nồng độ chất cần xác định (ppm) y: độ hấp thụ quang ABS Áp dụng công thức (2.3) ta tính nồng độ ppm NH+4 có mẫu đất xét Ở bảng kết (2.9) ta đo ABS dung dịch mẫu thực, áp dụng công thức (2.4) ta tính hàm lượng NH+4 tính theo mg/100g đất khô kiệt mẫu đất + NH (mg/100g đất khô kiệt) = Nồng độ so màu x Trong đó: V - thể tích toàn đ chiết rút (ml) V.Vdm x100 K m V xd A% Vxd - thể tích dd đem so máu (ml) Vdm - thể tích định mức (ml) m - Trọng lượng đất khô kiệt (g) K - hệ số khô kiệt Tính toán hoàn toàn tương tự ta có kết hàm lượng NH+4 mẫu đất phân tích bảng 3.1 2.2.2.4 Nhận xét Hàm lượng đạm dễ tiêu đất không cao, tùy theo loại đất theo vùng mà có hàm lượng khác So sánh với thang đánh giá đạm dễ tiêu NH+4 hàm lượng đạm mẫu đất M 2, M3, M4, M5, M6, M7 mức thấp, có hàm lượng mẫu M1 mức trung bình Mặc dù hàm lượng đạm tổng số có cao hàm lượng đạm dễ tiêu chưa hẳn cao đạm tổng số độ phì tiềm tàng đất, đa số nằm dạng hợp chất hữu có khối lượng kích thước lớn, khó hấp thu Cần phải có điều kiện thích hợp (nhiệt độ, thời gian, điều kiện hóa học ) để đạm tổng số biến đổi thành dạng đạm dễ tiêu có khối lượng phân tử thấp, dễ dàng hấp thu PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Bảng 12: Kết hàm lượng NH+4 mẫu thực STT Ký hiệu mẫu Ngày lấy mẫu ABS + C NH (ppm) K mg NH+4 100g đất kk M1 05/05/2011 0.345 1.6 1.791 4.76 M2 07/05/2011 0.148 0.67 2.014 2.25 M3 10/05/2011 0.201 0.92 2.254 3.47 M4 12/05/2011 0.11 0.49 1.371 1.11 M5 15/05/2011 0.04 0.16 1.385 0.68 M6 17/05/2011 0.1 0.44 1.363 1.01 M7 20/05/2011 0.09 0.4 1.367 0.91 Quá trình thực nghiệm khảo sát yếu tố ảnh hưởng thu kết sau: + Bước sóng tối ưu 410nm + Thời gian bền màu tối ưu 20- 50 phút + Khoảng nồng tuyến tính tuân theo định luật lambert-beer 0,2-2ppm + Khoảng pH tối ưu 11,95 - 12,2 + Trong khoảng nồng độ ion Ca 2+ từ - 18ppm không ảnh hưởng nhiều + Trong khoảng nồng độ ion Fe 3+từ 15-40ppm không ảnh hưởng nhiều - Với kết thu đảm bảo cho trình phân tích xác định hàm lượng amoni mẫu đất theo phương pháp trắc quang đạt kết tin cậy Trong trình thực nghiệm cụ thể có điều kiện ảnh hưởng khách quan nhiệt độ, độ xác thiết bị đo …và điều kiện chủ quan kỹ thực nghiệm người phân tích Vì người cán phân tích phải học hỏi nâng cao tay nghề kiến thức chuyên môn KẾT LUẬN Qua thời gian nghiên cứu với đề tài “ Nghiên cứu xác định hàm lượng amoni mẫu đất nông nghiệp phương pháp quang’’, viện quy hoạch thiết kế nông nghiệp, em rút kết sau: • Bằng phương pháp trắc quang, em khảo sát xây dựng đường chuẩn, khảo sát xây dựng đường chuẩn, khảo sát yếu tố ảnh hưởng, điều kiện tối ưu thích hợp cho trình phân tích xác định hàm lượng amoni đất • Quá trình khảo sát mẫu thực lấy từ thí nghiệm đồng ruộng địa phương gửu viện phân tích trình viện xây dựng đồ quy hoạch phân bố dinh dưỡng nông nghiệp đồng châu thổ sông Hồng đại đa số dinh dưỡng đất ngày mức thấp bị sói mòn dần, ta biện pháp cải tạo hợp lý dẫn đến hậu cứu vãn nghành nông nghiệp nước ta, mà giới gọi bụng giới không đảm bảo an ninh lương thực quốc gia TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang web www.google.com Đỗ Ánh (2005) Độ phì nhiêu đất, nước, phân bón, trồng, NXB Nông nghiệp Hà Nội Kreskov A P (1989), Cơ sở Hóa học phân tích, Tập 1, NXB Đại học giáo dục chuyên nghiệp Hà nội NXB Mir, Matxcơva KDoerffel Dozent ( tài liệu dịch )(2008), Thống kê hóa học phân tích NXB ĐH THCN Hà Nội Viện quy hoạch phát triển nông nghiệp 1998, Sổ tay phân tích đất, phân bón trồng, NXB Nông nghiệp, Hà Nội Đào Văn Bảy, Phùng Tiến Đạt (2007), Giáo trình Hóa nông học, NXB Đại học sư phạm Hà Nội Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn (1998), TC ngành, phân tích , phân bón, phương pháp lấy mẫu chuẩn bị mẫu, Hà Nội Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn(2001)Tuyển tập tiêu chuẩn nông nghiệp Việt Nam – Tiêu chuẩn phân bón, Hà Nội Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn(2009) Cẩm nang sử dụng đất nông nghiệp (tập 7) – phương pháp phân tích đất, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 10 Hoàng Nhâm (2002), Hóa học vô tập 1,2,3 Nhà xuất giáo dục, Hà Nội 11 GS.TS Hồ Viết Quý (2000), Phân tích hóa lý, NXB Giáo Dục, Hà Nội 12 .Nguyễn Tinh Dung (2003)– Hoá học phân tích Phần II: Các phản ứng ion dung dịch nước, NXBGD 13 Trần Tứ Hiếu – Phân tích trắc quang ,Phổ hấp thụ UV-VIS, NXB ĐH QGHN 14 Nguyễn Vy, Trần Khải 2003, Nghiên cứu hóa học đất vùng Bắc Việt Nam, Hà Nội 15 Trần Công Tấu, Ngô Văn Thụ, Hoàng Văn Huân ( 1986), Thổ nhưỡng học tập 1, NXB Đại học trung học chuyên nghiệp ,Hà Nội 16 GS.TS Hồ Viết Quý (2002), Cơ sở phân tích hóa học đại Tập 2: Phương pháp phân tích hóa lý, NXB Đại học Sư phạm 1, Hà Nội PHỤ LỤC Bảng 13: Thang đánh giá đạm dễ tiêu đất (mg NH4+/100g đất khô kiệt) Nghèo 8 Bảng 14: Thang dánh giá đạm tổng số(%N) Nghèo Trung bình Khá Giàu 0,2% Bảng 15 : giải bước sóng ánh sáng màu chúng λ(nm ) 400-500 450-480 480-490 490-500 500-560 560-575 575-590 590-625 625-750 Màu sắc ánh sánh bị hấp thụ Tím Xanh Xanh lục Lục xanh Lục Lục vàng Vàng Da cam Đỏ Ánh sáng bổ xung Vàng lục Vàng Da cam Đỏ Đỏ gạch Tím Xanh Xanh lục Lục xanh Bảng 16: hàm lượng trung bình nguyên tố hóa học đá đất (% khối lượng, theo Vinogradov ) Nguyên tố Trong đá Trong đất Nguyên tố Trong đá Trong đất O 47.2 49.0 C 0.01 2.0 Si 27.6 33.0 S 0.09 0.085 Al 8.8 7.13 Mn 0.09 0.085 Fe 5.1 3.8 P 0.08 0.08 Ca 3.6 1.37 N 0.01 0.01 Na K Mg Ti H 2.64 2.6 2.1 0.6 0.15 0.63 1.36 0.6 0.46 Cu Zn Co B Mo 0.01 0.005 0.003 0.0003 0.0003 0.002 0.005 0.0008 0.001 0.0003