- Trong một số trờng hợp VSV trong compost phân hủy hoàn toàn một số chất bảo quả gỗ, sản phẩm dầu mỏ, thuốc trừ sâu và các hydrocacbon cũng nh
1.3.3.1. Nitơ tổng số
Nitơ tổng số trong đất là một chỉ tiêu thờng đợc phân tích để đánh giá độ phì nhiêu tiềm tàng của đất. Để phân tích đạm tổng số, ngời ta phân hủy chất hữu cơ để chuyển nitơ về dạng amoni. Quá trình phân hủy có thể thực hiện theo nhiều phơng pháp khác nhau:
- Dùng H2SO4 đặc kết hợp với chất xúc tác. Phơng pháp Kjeldahl dùng H2SO4 đặc đun sôi với chất xúc tác là selen hoặc CuSO4
- Dùng H2SO4 đặc kết hợp với chất oxi hóa mạnh. Chiurin (1933) dùng H2SO4 đun sôi với K2Cr2O7 hay CrO3. Một số tác giả khác dùng H2SO4 đặc kết hợp với KClO4 và đun sôi.
Sau khi chuyển toàn bộ nitơ trong đất sang dạng amoni ngời ta dùng phơng pháp chuẩn độ hoặc so màu để xác định lợng nitơ tổng số trong đất.
Hiện nay, phơng pháp Kjeldahl là phơng pháp chuẩn để xác định nitơ tổng số [6].
Chất hữu cơ đất Mùn Không phải mùn Không tan (Humin) Tác động với kiềm Hòa tan Tác động với axit Kết tủa
Tùy thuộc vào nồng độ của nitơ hữu cơ trong đất mà lựa chon phơng pháp macro- kjeldahl hay semi- micro- kjeldahl để xác định hàm lợng của nó. Phơng pháp macro- kjeldhl đợc áp dụng cho cả mẫu có nồng độ nitơ hữu cơ cao và thấp nhng cần cần một l- ợng mẫu tơng đối lớn khi nồng độ nitơ hữu cơ thấp. Phơng pháp semi- micro- kjeldahl thích hợp cho mẫu có nồng độ nitơ hữu cơ cao. Thể tích mẫu đợc lấy sao cho tổng nitơ hữu cơ và nitơ dạng amoni trong khoảng 0,2 đến 2 mg [21].
Phân hủy mẫu
Khi chất chất hữu cơ tác dụng với axít sulfuric đun sôi, cacbon và hydro của chất hữu cơ đợc oxi hóa đến CO2 và H2O, nitơ còn lại ở dạng khử và chuyển sang dạng amoni sulfat. Ví dụ, phản ứng của axit sulfuric với alanin, một trong các cấu tử của chất mùn của đất:
2CH3CHNH2COOH + 13H2SO4 (NH4)2SO4 + 6CO2 + 16H2O + 12SO2
SO2 tạo thành trong quá trình phản ứng có tác dụng ngăn ngừa sự oxi hóa nitơ. Để tránh mất SO2 trong quá trình phân tích nên đậy bình Kjeldahl bằng một chiếc phễu nhỏ. Phễu này có tác dụng ngng tụ hơi sulfurơ, hơi đó sẽ chảy lại vào trong bình.
Để đẩy nhanh quá trình oxi hóa phân hủy chất hữu cơ có thể sử dụng thên chất xúc tác nh CuSO4, HgO, Se hay hỗn hợp của chúng
Để nâng cao nhiệt độ sôi, có thể thêm vào trong bình muối kali sulfat. Theo Baker, nhiệt độ sôi của H2SO4 đặc là 3290C, nhiệt độ sôi của axit này khi có chứa 1g K2SO4 trong 1ml là 3650C, còn khi có chứa 2g/ ml K2SO4 là 4100C.
Sự phân hủy chất hữu cơ xảy ra từ từ và có thể không hoàn toàn nếy tiến hành phân hủy mẫu ở nhiệt độ thấp hơn 3600C, khi tiến hành phân hủy ở nhiệt độ cao hơn 4100C có thể làm mất nitơ.
Cần thiết phải tro hóa lâu để giải phóng nitơ từ một số các hợp chất hữu cơ. Các hợp chất dị vòng nh piridin, dẫn xuất của quinolin, đặc biệt bền vững khi phân hủy. Khi có mặt các loại hợp chất nh thế, việc tạo nên dung dịch sáng màu không có nghĩa là đã phân hủy hết chất hữu cơ, chỉ đun nóng lâu mới có htể phân hủy hết chất hữu cơ. Sự phân hủy không hoàn toàn hợp chất hữu cơ khi phân tích đất có thể dẫn đến việc thu đợc kết quả phân tích thấp.
Sự phân hủy không hoàn toàn chất hữu cơ có thể quan sát thấy khi phân tích đất chứa các đoàn lạp, các hợp chất gắn kết của sắt, bởi các chất này cuối cùng vẫn không hòa
tan trong H2SO4 đặc. Trong những trờng hợp nh vậy cần thấm ới đất bằng nớc và sau đó thêm H2SO4 đặc.
Ngoài cách phá hủy mẫu theo phơng pháp Kjeldahl nh trên ta còn có thể phá mẫu bằng cách sau:
Phá hủy mẫu bằng H2SO4 kết hợp với HClO4: Cân 1g đất cho vào bình tam giác chịu nhiệt 100ml, cho vào 5 ml nớc cất, sau đó cho 5ml H2SO4 đặc, đậy bình bằng một chiếc phễu nhỏ và đun cho đến khi ngừng thoát khói trắng mạnh. Lấy ra để nguội rồi cho thêm 4 giọt HClO4 70% tiếp tục đun nhẹ cho đến trắng cặn. Nếu mẫu cha trắng thì thêm 2- 3 giọt HClO4 đặc tiếp tục đun cho đến trắng mẫu. Sau đó lấy dung dịch đem cất amoniac theo phơng pháp Kjeldahl.
Phá hủy mẫu bằng H2SO4 đặc và K2Cr2O7: Tùy theo lợng mùn, cân từ 0,2 đến 1
g đất cho vào bình 250 ml. Thêm vào 2,5 ml dung dịch CrO3 25% hay 10 ml dung dịch K2Cr2O7 10%. Lắc bình cẩn thận để cho mẫu đất thấn đều dung dịch nhng không để ớt quá nửa bình. Thêm vào 5 ml H2SO4 đặc, lắc đều. Đậy bình bằng một chiếc phễu nhỏ. Đun bình đến sôi và giữ cho sôi nhẹ trên 10 phút đến khi dung dịch xuất hiện màu xanh lục. Nếu đất giàu mùn, màu xanh lục xuất hiện ngay thì thêm 1- 2ml dung dịch K2Cr2O7 hoặc CrO3 nữa. Thêm 5 ml H2SO4 đặc và đun sôi. Sau khi oxi hóa xong, dung dịch có màu xanh lục rõ, thì lấy ra khỏi bếp và để nguội. Sau đó tiến hành xác định lợng NH3 bằng phơng phơng pháp cất Kjeldahl.
Định lợng nitơ:
Khi tiến hành phân tích theo phơng pháp Kjeldahl, nitơ chuyển về dạng amoni sulfat. Để xác định nitơ ở dạng này có thể dùng phơng pháp chuẩn độ hoặc so màu.
Cất và chuẩn độ xác định amoniac: Dùng kiềm đặc cho vào bình cất có chứa dung dịch sau khi phân giải mẫu, khi đó xảy ra phản ứng:
(NH4)2SO4 + 2NaOH 2NH3 + 2H2O + Na2SO4
Dùng axit hấp thụ NH3 bay ra. Thờng dùng 2 loại axit sau: Dùng một lợng d HCl hay H2SO4 chuẩn:
NH3 + HCl NH4Cl Dùng axit boric 3%:
3NH3 + H3BO3 (NH4)3BO3
Nếu dùng axit mạnh HCl hay H2SO4 để hấp thụ NH3 thì sau đó dùng NaOH chuẩn độ lại l- ợng axit thừa đó:
NaOH + HCl NaCl + H2O
Chỉ thị cho phép chuẩn độ này có thể là phenolphtalein hay metyl da cam. Từ lợng axit ban đầu và lợng axit d, tính ra lợng axit đã phản ứng với NH3 từ đó tính đợc lợng NH3.
Nếu dùng axit boric để hấp thụ NH3, thì dùng axit chuẩn để chuẩn lại lợng sản phẩm tạo thành:
(NH4)3BO3 + 3HCl H3BO3 + 3NH4Cl
Chỉ thị cho phép chuẩn độ này có thể là hỗn hợp bromocresol xanh và metyl đỏ hoặc hỗn hợp metyl đỏ và metylen xanh. Từ lợng axit tác dụng với sản phẩm tạo thành tính đợc hàm lợng NH3.
Trong quá trình phân tích, nếu nitơ ở dạng nitrat thì không thể chỉ dùng H2SO4 phân hủy mẫu đợc vì khi đó sẽ tạo thành HNO3 bay mất. Trong trờng hợp này cần cho thêm chất cố định nitrat vào. Chất cố định thờng dùng là phenol hoặc axit salicilic. Cùng với sự tồn tại của chất khử, tác dụng cố định của chúng nh sau:
Ví dụ đối với axit salicilic:
HNO3 + C6H4OHCOOH C6H3OHNO2COOH + H2O Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 + H2SO3 + S
H2SO3 + C6H3OHNO2COOH + H2O C6H3OHNH2COOH + 6 H2SO4 2 C6H3OHNH2COOH + 27 H2SO4 (NH4)2SO4 + 14CO2 + 26SO2 + 30H2O