6. Phương pháp nghiên cứu:
3.1.7 Kết quả xác định nguyên tố đất hiếm bằng phương pháp ICP-MS
Các mẫu đất được phân tích tại phòng thí nghiệm ICP-MS của Trung tâm phân tích - Viện công nghệ xạ hiếm.
Kết quả xác định hàm lượng các nguyên tố đất hiếm dạng tổng và dạng di động của các mẫu đất được tổng hợp trong bảng 3.9 và 3.10.
Bảng 3.9: Hàm lượng các nguyên tố đất hiếm dạng tổng xác định bằng phương pháp ICP- MS STT Chỉ tiêu Đơn vị
Các mẫu đất nghiên cứu
TB QH1 QH2 QH3 QH4 QH5 1 Y mg/kg 12,840 24,380 32,580 32,990 32,880 27,134 2 La mg/kg 29,820 46,520 59,020 52,650 61,060 49,814 3 Ce mg/kg 64,050 136,050 101,720 137,56 127,680 113,412 4 Pr mg/kg 5,920 9,120 10,610 9,130 10,460 9,048 5 Nd mg/kg 22,940 34,940 38,700 33,380 38,030 33,598 6 Sm mg/kg 4,740 7,100 7,570 6,480 7,250 6,628 7 Eu mg/kg 0,990 1,460 1,540 1,390 1,500 1,376 8 Gd mg/kg 3,910 5,940 6,630 6,020 6,490 5,798 9 Ho mg/kg 0,570 0,840 0,990 0,980 1,010 0,878 10 Tm mg/kg 0,230 0,340 0,380 0,390 0,390 0,346
Ghi chú: TB: hàm lượng trung bình đối với các mẫu nghiên cứu
Để thấy được rõ mối tương quan giữa hàm lượng với sự tăng khối lượng nguyên tử của các nguyên tố đất hiếm theo quy luật của Oddo – Harkins, chúng tôi tách các nguyên tố đất hiếm theo nhóm NTĐH nhẹ và NTĐH nặng
Hình 3.7. Biểu đồ hàm lượng dạng tổng của các NTĐH nhẹ
Hình 3.8. Biểu đồ hàm lượng tổng số của các NTĐH nặng
Qua bảng 3.9 và biểu đồ hình 3.7, 3.8 ta thấy rằng hàm lượng các nguyên tố đất hiếm thuộc nhóm NTĐH nhẹ cao hơn hẳn các nguyên tố thuộc nhóm NTĐH nặng.
Bảng 3.10: Hàm lượng các nguyên tố đất hiếm dạng di động xác định bằng phương pháp ICP- MS
STT Chỉ tiêu Đơn vị QH Các mẫu đất nghiên cứu TB
1 QH2 QH3 QH4 QH5 1 Y mg/kg 1,349 2,711 2,859 2,553 1,678 2,230 2 La mg/kg 2,199 3,829 4,151 2,930 2,899 3,202 3 Ce mg/kg 2,989 5,192 3,706 2,815 2,567 3,454 4 Pr mg/kg 0,377 0,934 0,792 0,561 0,416 0,616 5 Nd mg/kg 1,897 3,463 3,035 2,149 1,589 2,427 6 Sm mg/kg 0,374 0,657 0,542 0,392 0,282 0,449 7 Eu mg/kg 0,075 0,131 0,109 0,083 0,061 0,092 8 Gd mg/kg 0,345 0,599 0,529 0,399 0,283 0,431 9 Ho mg/kg 0,036 0,079 0,072 0,060 0,039 0,057 10 Tm mg/kg 0,014 0,029 0,026 0,022 0,014 0,021
Hình 3.10: Biểu đồ hàm lượng hàm lượng dạng di động của các NTĐH nặng
Hình 3.11: Biểu đồ so sánh hàm lượng dạng di động và dạng tổng của các NTĐH nhẹ
Hình 3.12: Biểu đồ so sánh hàm lượng dạng di động và dạng tổng của các NTĐH nặng
Bảng 3.11 Tỷ lệ phần trăm dạng di động/dạng tổng của các nguyên tố đất hiếm
Nguyên tố QH1 QH2 QH3 QH4 QH5 Y % 10,509 11,123 8,776 7,741 5,102 La % 7,374 8,231 7,033 5,566 4,748 Ce % 4,666 3,816 3,643 2,046 2,010 Pr % 6,376 10,241 7,466 6,146 3,972 Nd % 8,269 9,912 7,842 6,436 4,179 Sm % 7,899 9,252 7,164 6,057 3,888 Eu % 7,595 8,977 7,114 5,977 4,078
Gd % 8,816 10,079 7,984 6,636 4,363
Ho % 6,311 9,422 7,235 6,162 3,931
Tm % 5,973 8,738 6,764 5,566 3,714
Nhìn chung, chỉ có một số ít các nguyên tố đất hiếm ở dạng đi động có hàm lượng đáng kể, như La, Ce, Y, Nd có hàm lượng từ 2mg/kg trở lên, sau đó là một số nguyên tố có hàm lượng từ 0,021 mg/kg đến 0,616 mg/kg, gồm Pr, Sm, Eu, Gd, Ho, Tm.
Hàm lượng các nguyên tố đất hiếm dạng di động khá thấp so với dạng tổng số, đặc biệt ở mẫu QH5, tỷ lệ % dạng di động/ dạng tổng số thấp hơn các mẫu còn lại. Trong đó hàm lượng Y dao động từ 1,349 đến 2,895mg/kg, chiếm 5,102 đến 11,123% so với lượng Y tổng số, hàm lượng La dao động từ 2,199 đến 4,151mg/kg chiếm 4,784 đến 8,231% so với lượng La tổng số, hàm lượng Ce dao dộng từ 2,567 đến 5,192mg/kg chiếm 2,010 đến 4,666% với lượng Ce tổng số, hàm lượng Pr dao động từ 0,377 đến 0,934mg/kg chiếm 3,972 đến 10,241% so với hàm lượng Pr tổng số, hàm lượng Nd dao động từ 1,589 đến 3,463mg/kg chiếm từ 4,179 đến 9,912% so với lượng Nd tổng số, hàm lượng Sm dao động từ 0,282 đến 0,657mg/kg chiếm 3,888 đến 9,252% so với lượng Sm tổng số, hàm lượng Eu dao động từ 0,075 đến 0,131mg/kg chiếm 4,078 đến 8,977% so với lượng Eu tổng số, hàm lượng Gd dao động từ 0,283 đến 0,599mg/kg chiếm 4,363 đến 10,079% so với lượng Gd tổng số, hàm lượng Ho dao động từ 0,036 đến 0,079mg/kg, chiếm 3,931 đến 9,422% so với lượng Ho tổng số và hàm lượng Tm dao động từ 0,014 đến 0,029mg/kg chiếm 3,714 đến 8,738% so với lượng Tm tổng số.
Qua kết quả trên ta cũng thấy rằng, hàm lượng các nguyên tố đất hiếm nhẹ cao hơn các nguyên tố đất hiếm nặng, điều này cũng phù hợp với độ phổ biến các nguyên tố đất hiếm trong vỏ Trái đất.
Khi so sánh hàm lượng trung bình các đất hiếm của đất trồng cam Quỳ Hợp với các số liệu thu được đối với đất trồng quýt hồng Lai Vung - Đồng Tháp và đất trồng vải Thanh Hà – Hải Dương, chúng tôi nhận thấy (bảng 3.12 và hình 3.13) một số nguyên tố đất hiếm vùng đất trồng cam Quỳ Hợp có hàm lượng cao hơn rõ rệt so với đất Lai Vung và Thanh Hà như La, Ce. Một số nguyên tố như Pr, Nd, Sm, Eu trong đất Quỳ Hợp có hàm lượng rất cao so với đất Lai Vung và có hàm lượng gần bằng hoặc hơi thấp hơn hàm lượng trong đất Thanh Hà.
Bảng 3.12. So sánh hàm lượng các đất hiếm trong đất trồng cam Quỳ Hợp và đất trồng quýt hồng Lai Vung
STT Nguyên tố Đơn vị Đất Quỳ Hợp Đất Lai Vung Đất Thanh Hà
1 Y mg/kg 27,134 - - 2 La mg/kg 49,814 16,57 37,62 3 Ce mg/kg 113,412 32,959 88,273 4 Pr mg/kg 9,048 2,518 9.903 5 Nd mg/kg 33,598 13,323 37,816 6 Sm mg/kg 6,628 2,518 8,14 7 Eu mg/kg 1,376 0,544 1,483 8 Gd mg/kg 5,798 - 7,301 9 Ho mg/kg 0,878 - - 10 Tm mg/kg 0,346 0,091 0,527
Hình 3.13. Biểu đồ so sánh hàm lượng đất hiếm trong đất Quỳ Hợp với đất Lai Vung – Đồng Tháp và đất Thanh Hà – Hải Dương
Để có bức tranh chung hơn về đặc trưng hàm lượng đất hiếm trong các mẫu đất nghiên cứu, chúng tôi đưa ra giá trị hàm lượng trung bình của đất hiếm trong đất trên thế giới và ở Trung Quốc (nước giàu tài nguyên đất hiếm nhất thế giới và ứng dụng đất hiếm trong nông nghiệp mạnh mẽ nhất). Các số liệu được tổng hợp trong bảng 3.13:
Bảng 3.13: So sánh hàm lượng tổng số đất hiếm của đất trồng cam huyện Quỳ Hợp với số liệu trung bình trên Thế Giới và ở Trung Quốc
ST T Chỉ tiêu Đơn vị TBQH TBTG TBTQ TBQH /TBTG TBQH/ TBTQ 1 La mg/kg 49,814 40,000 39,700 1,245 1,255 2 Ce mg/kg 113,412 50,000 68,400 2,268 1,658 3 Pr mg/kg 9,048 - - - - 4 Nd mg/kg 33,598 35,000 26,400 0,960 1,273 5 Sm mg/kg 6,628 4,000 5,220 1,657 1,270 6 Eu mg/kg 1,376 0,760 1,030 1,810 1,336 7 Gd mg/kg 5,798 - - - - 8 Y mg/kg 27,134 - - - - 9 Ho mg/kg 0,878 - - - - 10 Tm mg/kg 0,346 - - - -
Ghi chú: TBQH: hàm lượng trung bình trong đất Quỳ Hợp TBTG: hàm lượng trung bình trên thế giới
TBTQ: hàm lượng trung bình đối với đất Trung Quốc (-) chưa có số liệu.
Nhận xét:
Qua bảng so sánh 3.13 ta thấy:
- So với số liệu thu thập trên Thế giới và ở Trung Quốc hàm lượng một số nguyên tố như Ce, Eu, Sm, La, Nd ở đất trồng cam huyện Quỳ Hợp cao hơn rõ rệt. Các nguyên tố Y, Ho, Sm, Pr, Gd xuất hiện đáng kể trong đất
nghiên cứu huyện Quỳ Hợp nhưng chưa có số liệu so sánh với các nước và thế giới.
Vì vậy, theo chúng tôi, các nguyên tố đất hiếm với hàm lượng khá cao có thể là một trong những yếu tố quan trọng làm cho trái cam được trồng ở huyện Quỳ Hợp có chất lượng cao và trở thành loại trái cây xuất khẩu có tiếng của Việt Nam.
KẾT LUẬN
1. Đã xác định một số chỉ tiêu thổ nhưỡng của đất nông nghiệp huyện Quỳ Hợp – Nghệ An như: tổng lượng khoáng, pHH2O, pHKCl, độ chua thủy phân, hàm lượng mùn, khả năng hấp thu. Các số liệu trên cho thấy đất trồng cam Vinh Quỳ Hợp vào loại tương đối chua, hàm lượng khoáng trung bình, lượng mùn khá cao, có dung tích hấp thu ion (khả năng trao đổi ion) CEC khá cao so với đất ở các vùng khác.
2. Đã xác định dạng tổng số hàm lượng một số nguyên tố đất hiếm: Y, Ce, La, Sm, Eu, Nd, Pr, Gd, Ho, Tm. Các nguyên tố đất hiếm có hàm lượng tương đối lớn là: Y, Ce, La, Nd. Đa số các nguyên tố nghiên cứu đều có hàm lượng cao hơn mức trung bình trên thế giới và mức trung bình của đất ở Trung Quốc, đồng thời cao hơn một số vùng đất đã nghiên cứu ở Việt Nam. Với hàm lượng như vậy đất trồng cam huyện Quỳ Hợp có tiềm năng cho nhiều loại cây trồng ăn quả.
3. Đã xác định được hàm lượng dạng di động và tỷ lệ giữa hàm lượng dạng di động so với dạng tổng của các nguyên tố đất hiếm, qua đó ta thấy hàm lượng dạng di động của các nguyên tố đất hiếm rất thấp so với dạng tổng, điều này chứng tỏ mặc dù hàm lượng các nguyên tố đất hiếm trong đất khá cao nhưng cây trồng chỉ hấp thu được một lượng rất nhỏ, vì vậy việc cân bằng pH đất và các chỉ tiêu khác là một yếu tố quan trọng để các nguyên tố đất hiếm có thể tồn tại ở dạng di động nhiều hơn và cung cấp đủ lượng cần thiết cho cây trồng hấp thu.
Các số liệu mà đề tài thu được có thể giúp ích cho các nhà quản lý nông nghiệp, trong việc lựa chọn cơ cấu cây trồng thích hợp để khai thác tiềm năng đất trồng cam huyện Quỳ Hợp cũng như miền núi phía Tây Nghệ An.
ĐỀ XUẤT
Thông qua đề tài nghiên cứu, chúng tôi thấy các nguyên tố đất hiếm là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng cam cũng như các nông sản nói chung. Do đó chúng ta cần có những nghiên cứu tổng quát, đầy đủ hơn về các nguyên tố đất hiếm trong đất trồng cam huyện Quỳ Hợp, làm rõ hơn về mối quan hệ giữa hàm lượng các nguyên tố đã phân tích với chất lượng cam cũng như khả năng tích tụ, mức tiêu hao hằng năm do canh tác cây trồng. Các
số liệu mà đề tài thu được có thể giúp ích cho các nhà quản lý nông nghiệp, trong việc lựa chọn cơ cấu cây trồng thích hợp để khai thác tiềm năng đất trồng cam huyện Quỳ Hợp.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Nguyễn Thị Thanh Bình, Nguyễn Văn Ri, Cao Việt, Bùi Minh Thái, Phạm Tiến Đức (2010), “Nghiên cứu xác định đồng thời các NTĐH và một số nguyên tố phụ gia trong lớp phủ bảo vệ bề mặt kim loại đen bằng phương pháp khối phổ plasma cảm ứng ICP-MS“, Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học, 15 (1), tr 42- 46.
2. Trần Văn Chính (2000), Giáo trình thổ nhưỡng học, NXB Giáo dục
3. Dương Văn Đảm (1994), Nguyên tố vi lượng và phân vi lượng, NXB Khoa học Tự nhiên và Kỹ thuật.
4. Nguyễn Hoa Du, Nguyễn Thị Lan Hương, Võ Văn Toàn, Nguyễn Lê Thúy Hòa (2011). Xác định hàm lượng một số vi lượng và đất hiếm trong đất trồng quýt hồng Lai Vung – Đồng Tháp. Kỷ yếu Hội nghị Khoa học toàn quốc Hóa vô cơ – Đất hiếm – Phân bón, Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5/2011, tr 28-33.
5. Nguyễn Hoa Du, Nguyễn Quang Tuệ, Ngô Thị Thủy Hà (2006), Xác định một số nguyên tố vi lượng và đất hiếm trong đất trồng bưởi Phúc Trạch, Hương Khê - Hà Tĩnh, Tạp chí Phân tích Hoá, Lý và Sinh học, tập 11 số 5, tr 69 - 72.
6. Lê Đức (2004), Nguyên tố vi lượng trong trồng trọt, NXB Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội.
7. Nguyễn Tinh Dung , Hoá phân tích, NXB Khoa học - Kỹ thuật.
8. Nguyễn Thị Hạnh (2007), Phân tích lượng nhỏ các NTĐH trong lớp phủ bảo vệ bề mặt kim loại bằng phương pháp huỳnh quang, Khoá luận tốt nghiệp bộ môn Hóa phân tích, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Hà Nội.
9. Nguyễn Thị Hạnh (2012), Phân tích lượng nhỏ các NTĐH trong lớp phủ pyrophotphat bằng phương pháp ICP - MS, Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Hà Nội.
10.Trần Tứ Hiếu (2000), Hoá phân tích, NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội. 11. Hoàng Văn Huây, Lê Văn Khoa, Hùng Văn Thế (1999), Phương pháp
phân tích hoá học đất, Giáo trình trường Đại học Tổng hợp Hà Nội.
12. Lê Văn Khoa (2000), Phương pháp phân tích đất - nước - phân bón - cây trồng, NXB Giáo dục.
13.Lê Văn Khoa (chủ biên) – Nguyễn Xuân Cự – Lê Đức – Trần Khắc Hiệp – Trần Cẩm Vân (2003), Đất và môi trường, NXB Giáo dục.
14.Trương Ngọc Liên (2002), Điện hóa lý thuyết, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
15.Phạm Luận (1998), Cơ sở lý thuyết của phương pháp phân tích phổ phát xạ và hấp thụ nguyên tử tập I, II, Khoa Hoá, Đại học Khoa học tự nhiên, Hà Nội.
16.Phạm Luận (1999), Bài giảng về cơ sở lý thuyết các phương pháp phân tích phổ quang học, Khoa Hoá, Đại học Khoa học tự nhiên, Hà Nội. 17.Phạm Luận (2002), Cơ sở lý thuyết của phương pháp phân tích phổ khối
lượng nguyên tử, phép đo ICP-MS, Đại học Khoa học tự nhiên, Hà Nội. 18.Vũ Hoàng Minh (1997), Tách và xác định riêng biệt các nguyên tố đất
hiếm bằng phương pháp quang phổ plasma ICP-AES, Báo cáo tổng kết đề án khoa học, Bộ Công nghiệp.
19.Đặng Vũ Minh (1992), Tình hình nghiên cứu công nghệ và ứng dụng đất hiếm, Viện Khoa học Việt Nam, Hà Nội.
20.Nguyễn Khắc Nghĩa (2/2012), Bài giảng phân tích quang học, Đại học Vinh.
21.Hoàng Nhâm, 2000, Hóa học vô cơ, Tập 3, NXBGD.
22.Hồ Viết Quý (1998), Các phương pháp phân tích hiện đại - ứng dụng trong hoá học, NXB Giáo dục - Đại học Quốc gia Hà Nội.
23.Trịnh Xuân Sén (2002), Điện hoá học, NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội. 24.Nguyễn Ngọc Sơn (2006), Nghiên cứu xác định một số nguyên tố đất
hiếm trong Yttri tinh khiết bằng phép đo phổ plasma ICP-MS, Luận văn thạc sỹ phân tích, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Hà Nội.
25. Hoàng Văn Sơn (1999), Giáo trình thổ nhưỡng học, Đại học Sư phạm Vinh.
26.Võ Văn Tân (2007), Hoá học các nguyên tố đất hiếm, NXB Giáo Dục, Hà Nội.
27.Phạm Đình Thái (1969), Kết quả bước đầu nghiên cứu hiệu lực của phân vi lượng đối với một số cây trồng, NXB Khoa Học.
28.Lê Văn Tiềm, Trần Công Tấu (1983), Phân tích đất và cây trồng, NXB Nông Nghiệp.
29. Nguyễn Văn Tư, Alain Galerie(2002), Ăn mòn và bảo vệ vật liệu, NXB KHKT.
30.Nguyễn Danh Vàn (03/2008), Kỹ thuật canh tác cây ăn trái – Cây Cam quýt (quyển 2), NXB Tổng Hợp, Thành Phố Hồ Chí Minh.
31.Nguyễn Thị Ngọc Yến (2005), Nghiên cứu chế tạo hệ dung dịch ức chế gỉ bảo vệ các kết cấu thép vùng biển, Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ, Viện Công nghệ, Hà Nội.
32.Sổ tay phân tích Đất - Nước - Phân bón và cây trồng (1998), NXB Nông Nghiệp.
33.Tạp chí CN hóa chất, Nghiên cứu sản xuất phân bón vi lượng đất hiếm và một số kết quả áp dụng trên cây trồng, số 11 năm 2003.
34.http://www.pumat.vn/kdtsqvn/tabid/224/language/vi-VN/Default.aspx
35.http://vi.wikipedia.org/wiki/Qu%E1%BB%B3_H%E1%BB%A3p
36.http://vi.wikipedia.org/wiki/Minh_H%E1%BB%A3p
Tiếng Anh
37. Del Mar Castineira Gomez Maria, Brandt Rolf, Jakubowski Norbert, Andersson Jan T. (2004), “Changes of the metal composition in German white wines through the winemaking process. A study of 63 elements by