Lấy mẫu đất và xử lý mẫu đất:
Sử dụng thiết bị lấy mẫu đất của Mỹ, thiết bị lấy mẫu là bộ khoan máng làm bằng thép không gỉ, tay cầm có hình chữ thập được bọc cao su, thân quanh hình máng dài 100cm, lưỡi khoan sắc, dạng xoắn, hình búp măng với thao tác nhẹ nhàng có thể tạo nửa hình ống vào trong đất tạo thành một mặt cắt hoàn chỉnh của các mẫu đất than bùn.
Sử dụng khuôn lấy đất của Mỹ (HUNL wilde) bản với thể tích khuôn lấy mẫu đất:
Trong đó: h là chiều cao của khoảng đất (h = 20 cm) Lấy mẫu đất:
Sử dụng thiết bị khoan màng đặt tại vị trí lấy mẫu sau đó dùng lực ấn xuống độ sâu 100 cm, dùng lực xoay tay cầm 3600 để tạo mặt cắt hoàn chỉnh cho mẫu đất, sau đó vừa xoay vừa từ từ rút khoan lên. Dùng dao cắt lấy mẫu đất ở các khoảng 0cm − 20cm; 20cm − 40cm; 40cm − 60cm; 60cm − 80cm; 80cm − 100cm.
Cân xác định khối lượng từng phẫu diện đất.
Dựa vào khối lượng đất và thể tích khuôn mẫu, xác định dung trọng của đất. Mỗi khoảng đất lấy 100g đất về phòng phân tích môi trường, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội xử lý và phân tích.
- Số lượng mẫu phân tích:
Khuôn đất/ô tiêu chuẩn x 3 khuôn đất/rừng x 4 (3 tuổi rừng + khu vực đất trống không có rừng) x 5 khoảng đất/khuôn đất = 60 mẫu
(5 khoảng đất: 0 − 20cm; 20 − 40cm; 40 − 60cm; 60 − 80cm; 80 − 100cm) Xác định hàm lượng cacbon trong đất theo phương pháp Chiurin:
- Nguyên tắc:
Nguyên tắc của phương pháp Chiurin: Chất hữu cơ trong đất dưới tác dụng của nhiệt độ, bị K2Cr2O7 và H2SO4 đặc oxi hóa mạnh để tạo thành khí cacbonic
3C + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 → 3CO2 + 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 8H2O Lượng K2Cr2O7 còn dư được chuẩn độ lại bằng dung dịch muối FeSO4 hoặc muối Morth.
Dùng chỉ thị Feroin, trong quá trình chuẩn độ màu của dung dịch chuyển từ xanh sang đỏ nâu. Nếu dùng chỉ thị điphenylamin thì phải thêm 1 − 2ml H3PO4 đặc
để kéo dài bước nhảy chuẩn độ, trong quá trình chuẩn độ, dung dịch chuyển từ màu lam tím sang màu xanh lá cây.
Trong quá trình chuẩn độ, Fe3+ tạo thành có thể ảnh hưởng tới quá trình chuyển màu của chỉ thị, vì vậy, trước khi chuẩn độ cho thêm một lượng nhỏ H3PO4
hoặc muối NaF để tạo phức không màu với Fe3+
- Hóa chất:
Dung dịch K2Cr2O7 0,2N trong H2SO4 (1:1): Pha 250ml dung dịch K2Cr2O7
0,4N (4,9g K2Cr2O7/250ml) rồi cho sang bình định mức 500ml, thêm từ từ H2SO4
đặc cho đủ 500ml, trong quá trình thêm H2SO4 phải làm lạnh bình định mức bằng nước.
Dung dịch muối Morth 0,2N: cân 19,6g (NH4)2SO4.FeSO4.6H2O hòa tan trong nước, thêm 12,5ml H2SO4 đặc, định mức bằng nước cất đến 250ml.
Nồng độ dung dịch muối Morth được chuẩn độ lại bằng dung dịch K2Cr2O7
0,2N.
Chỉ thị Feroin: Là hỗn hợp gồm 0,695g FeSO4.7H2O và 1,485g o − phenantrolin amonohidrat (C12H8N2.H2O) hòa tan trong 100ml nước cất.
- Phân tích mẫu:
Đất sau khi mang về phơi khô ở nhiệt độ phòng xong dùng cối giã, sau đó dùng rây đất với đường kính mắt lưới 0,2mm để rây đất.
- Xác định hệ số khô kiệt:
+ Sấy cốc cân đến khối lượng không đổi sau đấy để nguội và cân (m0) + Cân khoảng 10g đất đã rây vào cốc cân và cân (m1)
+ Sấy cốc cân và đất trong tủ sấy ở nhiệt độ 105oC trong vòng 5 − 8h, đến khi khối lượng không đổi, để nguội và cân (m2)
- Chuẩn độ:
+ Dùng cân phân tích cân xấp xỉ 0,1g đất cho cẩn thận vào bình tam giác 100ml (tránh cho mẫu đất bám lên thành bình).
+ Dùng pipet thêm từ từ 10ml K2Cr2O7 0,2N trong H2SO4 (1:1) vào bình. Lắc nhẹ bình, tránh để đất bám lên thành bình. Đậy bình bằng một chiếc phễu và đun trên bếp cách cát cho dung dịch sôi ở 180oC, đun tiếp trong đúng 5 phút để đảm bảo
cho các chất hữu cơ trong mẫu bị phân hủy hoàn toàn. Tuy nhiên, cần phải khống chế nhiệt độ và thời gian đun để tránh các chất khác bị phân hủy.
+ Lấy bình ra để nguội, tia nước cất vào thành bình để rửa kaliđicrommat bám ở thành bình (10 − 20ml nước cất). Cho thêm 2 giọt chỉ thị Feroin vào, chuẩn độ dung dịch bằng dung dịch muối Morth 0,2N cho đến khi dung dịch chuyển từ màu xanh sang đỏ nâu thì dừng lại.
- Chú ý:
+ Trong phương pháp này cần khống chế nhiệt độ đun sôi ở 180oC để tránh sự phân hủy của axit cromic.
+ Trong mẫu nếu hàm lượng Cl− cao sẽ ảnh hưởng đến phép phân tích. Do đó cần rửa sạch Cl− trước khi phân tích hợp chất hữu cơ, nhất là đối với đất mặn. - Tính kết quả:
Hệ số khô kiệt được tính theo công thức: k = Trong đó:
k: hệ số khô kiệt của đất
m0: khối lượng của cốc
m1: khối lượng đất khô không khí và cốc
m2: khối lượng đất khô kiệt và cốc
Hàm lượng cacbon (%) = Trong đó:
: Thể tích K2Cr2O7 (ml)
Vmuối Morth: Thể tích muối Morth dùng để chuẩn độ mẫu (ml) : Nồng độ đương lượng của K2Cr2O7
Cmuối Morth: Nồng độ đương lượng của muối Morth
k: Hệ số khô kiệt, chuyển đổi từ đất khô không khí sang đất khô kiệt W: Khối lượng đất cân ban đầu (g)
3x10− 3 là đương lượng gam của C ( Đc = )
Tính sự tích lũy cacbon trong đất (tấn/ha)
Xác định lượng cacbon trong đất dựa theo nguyên tắc: đất có dung trọng riêng (specific bulk density) được tính bằng trọng lượng/thể tích đất. Vì vậy, lượng
cacbon ở độ sâu nhất định tại một khu vực được tính như sau (Nguyễn Thanh Hà, 2004) [19]: A(H) = ∑H 0 a(h) x dh a(h) = c(h) x C(H) = A(H) x 102 Trong đó:
dh[cm]: Độ sâu của một mẫu đất
H[cm]: Độ sâu của phẫu diện đất thí nghiệm c(h)[%]: Hàm lượng cacbon ở độ sâu h
T(h)[g/cm3]: Dung trọng của đất hay khối lượng đất trên thể tích đất ở độ sâu h a(h) [g/cm3]: Sự tích lũy cacbon trong đất ở độ sâu h
A(H) [g/cm2]: Sự tích lũy cacbon trong đất ở độ sâu H
C(H) [tấn/ha] : Sự tích lũy cacbon trong đất của rừng ở độ sâu H
Tính lượng CO2
Từ kết quả tính cacbon tích lũy, dựa vào công thức chuyển đổi để tính lượng CO2 bằng cách
Lượng CO2 (tấn/ha) = Ctrong đất (tấn/ha) x 3,67
Trong đó 3,67 là hằng số chuyển đổi được áp dụng cho tất cả các loại rừng. Hằng số này được tính từ công thức:
k = Trong đó:
k: hằng số chuyển đổi khối lượng từ cacbon hữu cơ sang CO2
MCO2 : khối lượng phân tử CO2
MC : khối lượng phân tử C