Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết nói về photpho và phương pháp phân tích Photpho theo máy so màu quang điện. Bao gồm đầy đủ cách làm và kết quả. Bài viết thích hợp dành cho những người học Khoa học môi trường, hay những ai đang tham gia nghiên cứu khoa học.
MỞ ĐẦU Khoa học kỹ thuật ngày phát triển, sống văn minh, trình đô thị hóa phát triển nhanh dẫn đến quỹ đất nông nghiệp ngày bị thu hẹp Lương thực trở thành vấn đề nhiều quốc gia nghèo giới có Việt Nam Vấn đề đặt làm để cung cấp đủ lương thực cho người dân với quỹ đất nông nghiệp hẹp dần thoái hóa Một biện pháp nhà khoa học đề xuất tăng xuất trồng cải thiện chất lượng đất canh tác Trong nhà khoa học trọng đến việc bổ sung hàm lượng nguyên tố vi lượng tốt cho trồng thân thiện với môi trường đất Bên cạnh Nito, Photpho nguyên tố cần thiết cho phát triển trồng Photpho đóng vai trò biến đổi vật chất lượng, cường độ trình sinh trưởng phát triển thể thực vật cuối suất Đối với trồng lấy hạt bị thiết Photpho cho suất chí có lượng axit cao Đối với rau xanh, thiết Photpho có màu lục nhạt với vệt ánh nâu thẫm hay đồng thau Nếu sử dụng nhiều phân bón có chưa Photpho gây ô nhiễm môi trường đất, gây hại cho người sinh vật Do vậy, để đánh giá hàm lượng Photpho đất chọn đề tài “ Kỹ thuật phân tích hàm lượng Photpho đất phương pháp so màu quang điện “ Ý nghĩa cùa đề tài để giúp ta hiểu thêm môn học ” Kỹ thuật phân tích môi trường” với phương pháp sử dụng so màu quang điện Bên cạnh giúp ta đánh gia chất lượng đất với hàm lượng Photpho có đất TỔNG QUAN VỀ PHOTPHO 1.KHÁI NIỆM Tổng lượng photpho bao gồm ortho photphat + poly-photphat + hợp chất photpho hữu ortho photphat chiếm tỉ lệ cao Photphat dạng hòa tan, keo hay rắn Trước phân tích cần xác định dạng tồn photpho Nếu xác định orth-photphat (mục đích kiểm soát trình kết tủa photpho) mẫu cần lọc trước phân tích Tuy nhiên phân tích photpho tổng (kiểm soát giới hạn thải) mẫu phải đồng sau thủy phân 2.PHÂN LOẠI PHOTPHO Phốt tồn ba dạng thù hình có màu: trắng, đỏ đen Các dạng thù hình khác tồn Phổ biến phốt trắng phốt đỏ, hai chứa mạng gồm nhóm phân bổ kiểu tứ diện gồm nguyên tử phốtpho Các tứ diện phốt trắng tạo thành nhóm riêng; tứ diện phốtpho đỏ liên kết với thành chuỗi Phốtpho trắng cháy tiếp xúc với không khí hay bị tiếp xúc với nguồn nhiệt ánh sáng Phốtpho tồn dạng ưa thích mặt động học nhiệt động lực học Chúng tách nhiệt độ chuyển tiếp -3,8 °C Một dạng gọi dạng "alpha", dạng gọi "beta" Phốtpho đỏ tương đối ổn định thăng hoa áp suất atm 170 °C cháy va chạm hay nhiệt ma sát Thù hình phốtpho đen tồn có cấu trúc tương tự graphit – nguyên tử xếp lớp theo lục giác có tính dẫn điện Hình dạng màu sắc loại photpho Không màu, trắng sáp, đỏ tươi vàng, đỏ, tím, đen TÍNH CHẤT CỦA PHOTPHO Phốt nguyên tố có nhiều tự nhiên dạng quặng.Ở sinh vật, P có vai trò quan trọng, có nhiều xương động vật dạng caxi phôtphate, não, lòng đỏ trứng,dưới dạng hợp hữu Phootpho kim, nguyên tử lượng 31, tỷ trọng 1,83, điểm nóng chảy 94 oC, điểm sôi 278oC, không tan nước, tan dung môi hữu Là chất rắn, dễ gãy nhiệt độ thường, mềm dễ uốn, có ba dạng thù hình trắng (vàng), đỏ phootpho pryromorphic VAI TRÒ CỦA PHOTPHO Phốt yếu tố cần thiết cho sống Sinh vật sống, bao gồm người, sở hữu số lượng nhỏ yếu tố quan trọng trình sản sinh lượng tế bào Trong nông nghiệp, phốt khai thác từ mỏ sử dụng rộng rãi để chế biến làm phân bón giúp tăng suất trồng Phốt sử dụng công nghiệp khác Phốtpho nguyên tố quan trọng dạng hình sống biết Phốtpho vô dạng phốtphat PO43- đóng vai trò quan trọng phân tử sinh học ADN ARN tạo thành phần phần cấu trúc cốt tủy phân tử Các tế bào sống sử dụng phốtphat để vận chuyển lượng tế bào thông qua ađênôsin triphốtphat (ATP) Gần tiến trình tế bào có sử dụng lượng có dạng ATP ATP quan trọng phốtphat hóa, dạng điều chỉnh quan trọng tế bào Các phốtpholipit thành phần cấu trúc chủ yếu màng tế bào Các muối phốtphat canxi động vật dùng để làm cứng xương chúng Trung bình thể người chứa khoảng gần kg phốtpho, khoảng ba phần tư số nằm xương dạng apatit Một người lớn ăn uống đầy đủ tiêu thụ tiết khoảng 1-3 g phốtpho ngày dạng phốtphat Theo thuật ngữ sinh thái học, phốtpho thường coi chất dinh dưỡng giới hạn nhiều môi trường, tức khả có sẵn phốtpho điều chỉnh tốc độ tăng trưởng nhiều sinh vật Trong hệ sinh thái dư thừa phốtpho vấn đề, đặc biệt hệ thủy sinh thái, xem thêm dinh dưỡng tốt bùng nổ tảo ẢNH HƯỞNG CỦA PHOTPHO 5.1 Ảnh hưởng môi trường đất Hiện nay, nông nghiệp nước ta phải sử dụng phân hóa học thuốc trừ sâu, cỏ dại với khối lượng ngày lớn Đây xu tất yếu lẽ phân hóa học thuốc trừ sâu, trừ cỏ dại có tác dụng định đến 40-50% mức tăng sản lượng trồng hàng năm Vấn đề đặt cần có biện pháp hữu hiệu nhằm hạn chế mặt độc hại hóa chất môi trường sống sức khỏe người Có hàng trăm loại hóa chất trừ dịch hại phân hóa học đưa vào nước ta Theo nhiều nhà nghiên cứu, khoảng 120 hóa chất trừ sâu bệnh thông dụng có tới 90 chất độc hại, 33 chất gây đột biến di truyền, 22 chất gây dị dạng khuyết tật, 14 chất gây u độc ung thư cho loài động vật máu nóng Nói chung, hầu hết loại phân hóa học hóa chất trừ dịch bệnh, cỏ dại nhiều gây độc cho người gia súc Mỗi loại hóa chất có tính chất hóa lý khác nên chế gây độc khác Có thể chia làm hai loại: Loại độc mạnh, cấp tính nguy hiểm loại gây độc từ từ, tích lũy dần, gây tác hại mãn tính cho người Nhóm phốt-pho phân hủy tương đối nhanh đất, cây, thể người động vật Khi bị nhiễm độc nặng, ảnh hưởng rõ rệt đến hệ huyết áp, hô hấp, làm thay đổi chức hệ thần kinh, làm tổn thương chức tiết thận trình trao đổi chất thể Nếu nhiễm độc nhóm Clo hữu cơ, tác động mạnh đến hệ thần kinh, gây co giật cơ, làm nhịp tim hệ tiêu hóa rối loạn Cây thiếu photpho 5.2 Ảnh hưởng môi trường nước Khả tồn phosphat sinh học hoàn toàn phụ thuộc vào pH: - pH thấp (môi trường axit): phospho gắn chặt với hạt sét tạo thành chất tổng hợp không tan với ion sắt (ví dụ Fe(OH) 2H2PO4) nhôm (Al(OH)2H2PO4) Do xuất ion Fe3+ nhôm đất, cặn lắng nước, nên lượng phospho hòa tan thấp điều kiện axit Khi môi trường oxy, phospho cố định phức hợp sắt không tan, giải phóng Fe 3+, giảm thành Fe2+ tạo thành sunfit sắt - Trong điều kiện pH cao (môi trường kiềm): phospho hình thành hợp chất không hoà tan khác canxi (ví dụ hydroxyapatite Ca 10(PO4)6(OH)2) Trong điều kiện hiếu khí có Ca, Al ion Fe phosphat tan nhiều pH = 6-7 Photpho nguồn dinh dưỡng quan trọng cho thực vật tảo Trong nước, hợp chất photpho tồn dạng: Hợp chất vô không tan, hợp chất vô có tan, hợp chất hữu tan hợp chất hữu không tan Nồng độ cao photpho nước gây phát triển mạnh tảo, tảo chết trình phân hủy kỵ khí làm giảm lượng ôxi hòa tan nước điều gây ảnh hưởng độc hại với đời sống thủy sinh Nitơ photpho hai nguyên tố sống, chúng có mặt hầu hết hoạt động liên quan đến sống vào nhiều ngành công nghiệp, nông nghiệp Khi thải kg nitơ dạng hợp chất hóa học môi trường nước sinh 20 kg COD; vậy, thải kg P sinh 138 kg COD Trong nguồn nước giàu chất dinh dưỡng (N,P) thường xảy tượng: tảo thủy sinh phát triển mạnh tạo nên mật độ lớn vào ban ngày nhiều nắng tảo quang hợp mạnh Để quang hợp, tảo hấp thụ khí CO bicacbonat (HCO3-) nước nhả ôxi pH nước tăng nhanh, nguồn nước có pH thấp (tính đệm thấp cân H 2CO3 – HCO3- - CO32-) vào cuối buổi chiều; pH số ao, hồ giàu dinh dưỡng đạt giá trị 10 Nồng độ ôxi tan nước thường siêu bão hòa, tới 20mg/l Song song với trình quang hợp trình hô hấp (phân hủy chất hữu để tạo lượng, ngược với trình quang hợp) xảy Trong hô hấp, tảo thực vật thủy sinh tiêu thụ ôxy thải CO2 - tác nhân làm giảm pH nước Trong nguồn nước, hàm lượng N > 30 - 60 mg/l, P > 4-8 mg/l xảy tượng phú dưỡng Vào ban đêm ngày nắng, trình hô hấp diễn mạnh mẽ gây tượng thiếu ôxi làm giảm pH nước Do vậy, vào buổi sáng thường ôxi nước cạn kiệt pH thấp Hiện tượng phú dưỡng xảy hệ sinh thái biển, đặc biệt vùng cửa sông hay vịnh kín vùng biển kín Tảo nở hoa gây tượng thủy triều đỏ phân hủy hệ sinh thái thủy sinh Ví dụ, suốt mùa du lịch giới có khoảng 200 triệu người du lịch với 85% nước thải không xử lý từ thành phố lớn thải biển gây ô nhiễm biển nhiều nơi Cá chết gây ô nhiễm trầm tích 5.3 Ảnh hưởng người Đây nguyên tố có độc tính với 50 mg liều trung bình gây chết người (phốtpho trắng nói chung coi dạng độc hại phốtpho phốtphat orthophốtphat lại chất dinh dưỡng thiết yếu) Thù hình phốtpho trắng cần bảo quản dạng ngâm nước có độ hoạt động hóa học cao với ôxy khí gây nguy hiểm cháy thao tác với cần thực kẹp chuyên dụng việc tiếp xúc trực tiếp với da sinh vết bỏng nghiêm trọng Ngộ độc mãn tính phốtpho trắng công nhân không trang bị bảo hộ lao động tốt dẫn đến chứng chết hoại xương hàm Nuốt phải phốtpho trắng sinh tình trạng mà y tế gọi "hội chứng tiêu chảy khói" Các hợp chất hữu phốtpho tạo lớp lớn chất, số độc Các este floro photphat thuộc số chất độc thần kinh có hiệu lực mạnh mà người ta biết Một loạt hợp chất hữu chứa phốtpho sử dụng độc tính chúng để làm thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, thuốc diệt nấm v.v Phần lớn photphat vô tương đối không độc chất dinh dưỡng thiết yếu Khi photpho trắng bị đưa ánh sáng mặt trời hay bị đốt nóng thành dạng 250 °C chuyển thành dạng photpho đỏ, không tự cháy không khí, không nguy hiểm photpho trắng Tuy nhiên, việc tiếp xúc với cần thận trọng chuyển thành dạng photpho trắng khoảng nhiệt độ định tỏa khói có độc tính cao chứa oxit photpho bị đốt nóng HÀM LƯỢNG PHOTPHO TRONG ĐẤT VIỆT NAM Lân tổng số loại đất Việt Nam thấp Có thể xếp thành nhóm: - Nhóm 0,2%: đất nâu đỏ bazan - Nhóm từ 0,08 - 0,2%: đất nâu đỏ đá vôi, đất phù sa sông Hồng, đất mặn trung tính - Nhóm 0,08%: tất loại đất khác lại (đất phù sa sông Thái Bình hàm lượng lân tổng số từ 0,05 - 0,1%) CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI PHOTPHO Hàm lượng lân tổng số đất phụ thuộc chủ yếu vào thành phần khoáng vật đá mẹ, thành phần giới đất, chế độ canh tác phân bón Trong đất phospho có hợp chất hữu vô Phospho có thành phần nhiều hợp chất hữu tàn tích sinh vật Các hợp chất hữu chứa phospho gồm có: Phitin, axit nucleic, nucleoproteit, phosphatit, sacarophosphat vi sinh vật đất Nguyên tố tích luỹ đất tầng mặt nhờ tích luỹ sinh học, tầng đất mặt thường chứa nhiều lân hữu tầng sâu Tỷ lệ lân hữu phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng mùn đất dao động khoảng từ 10-50% lân tổng số Hợp chất vô chứa phospho chủ yếu muối axit octophosphoric với Ca, Mg, Fe Al Trong đất phospho có thành phần apatit, phosphoric vivianit, trạng thái hấp phụ anion phosphat Apatit nguồn gốc tất hợp chất phospho đất Nó chiếm tới 95% hợp chất phospho vỏ trái đất Các dạng phospho vô đất phần lớn có tính di động Trong đất chua (có dạng hoạt động hoá học sắt nhôm) phospho phần lớn gặp dạng phosphat sắt phosphat nhôm (FePO 4, AlPO4, Fe2(OH)2PO4, Al(OH)2PO4 ) liên kết với oxyt sắt, nhôm dạng hợp chất bị hấp phụ Các loại đất chua Việt Nam có hàm lượng phosphat sắt cao Ví dụ: đất nâu đỏ bazan có lượng phosphat sắt (Fe-P) chiếm 80% tổng số lân vô cơ; đất vàng đỏ đá phiến sét có Fe-P 70% tổng số lân vô cơ; đất phù sa chua đất phèn có Fe-P tương ứng 48-56% tổng số lân vô Trong đất lúa nước đất đầm lầy gặp vivianit - Fe3(PO4)2.8H2O - màu xanh lơ Trong đất lúa nước phosphat sắt bị khử thành phosphat sắt hoà tan nước nên trồng hấp thụ Trong đất chua ít, trung tính kiềm yếu phospho chủ yếu tồn dạng liên kết với canxi Các phosphat canxi thường có độ hoà tan thấp Theo độ hoà tan tăng dần phosphat cacxi đất có dãy sau: Ca5(PO4)3Cl