Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU MÔI TRƯỜNG ĐẤT BÀI 24: CHUẨN BỊ MẪU ĐẤT Lấy mẫu phân tích Chuẩn bị mẫu đất khâu quan trọng phân tích đất Mẫu lấy phải có tính đại diện cao cho vùng nghiên cứu phải nghiền nhỏ đến độ mịn thích hợp tùy thuộc vào yêu cầu phân tích Các tài liệu cần thu thập trước lấy mẫu đất bao gồm: Bản đồ địa hình Các điều kiện địa lý, cảnh quan, địa hình, thủy văn Tài liệu địa chất khu vực Tài liệu địa chất thủy văn Tài liệu khí hậu Các công trình nghiên cứu thực Các tài liệu kinh tế – xã hội Xác định lượng nước có đất hệ số khô kiệt k Mẫu đất đem phân tích thường hai dạng: Mẫu đất phơi khô không khí: Với đất này, lượng nước xác định lượng nước hút ẩm không khí Phần lớn tiêu hóa học tổng số dễ phân hủy xác định đất hong khô không khí Mẫu đất tươi mang về: với loại mẫu lượng nước xác định độ ẩm đất Thông thường mẫu đất tươi dùng để phân tích tiêu thành phần dễ biến đổi theo điều kiện oxi hóa-khử như: Fe2+, NH4+ , NO3- , H2S, oxi hóa – khử hoạt động vi sinh vật đất 2.1 Trình tự phân tích Xác định lượng nước hút ẩm không khí đất (W1) - Sấy cốc sứ (hoặc hộp nhôm) 105oC đến khối lượng không đổi Cho cốc vào bình hút ẩm, cân xác khối lượng mo cốc cân phân tích - Cho vào cốc 10g đất hong khô không khí qua rây 1mm Cân khối lượng cốc sấy đất, ghi nhận khối lượng m1 - Cho vào tủ sấy 105oC-110oC 2h lấy cho vào bình hút ẩm để hạ nhiệt tới nhiệt độ phòng Cân xác định m2 (cốc đất sau nung) Xác định lượng nước mẫu tươi (W2) - Mẫu đất lấy phải đựng hộp kín để tránh bay - Sấy cốc sứ (hoặc hộp nhôm) 105oC đến khối lượng không đổi Cho cốc vào bình hút ẩm, cân xác khối lượng mo cốc cân phân tích - Cho vào cốc 10g mẫu đất trên, cân xác khối lượng cốc đất tươi m3 Sấy khô 105oC cân khối lượng cốc đất khô m4 -71- Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 2.2 Tính kết Độ ẩm tuyệt đối (%) = ((bằng khối lượng mẫu đất ban đầu đem phơi – khối lượng mẫu đất sấy 105oC)/ khối lượng mẫu đất sau nung) x 100 Độ ẩm tương đối (%) = ((bằng khối lượng mẫu đất tươi – khối lượng mẫu đất sấy 105oC)/ khối lượng mẫu tươi) x 100 Hệ số khô kiệt k k = khối lượng mẫu đất ban đầu/ khối lượng mẫu đất sấy 105oC = W1/W2 Ví dụ: cân 10g mẫu đất khô không khí, sấy 105oC-110oC tới khối lượng không đổi thấy 9,5g đất kiệt nước Xác định hệ số khô kiệt k, W1, W2? Ta tính W1=(0,5/9,5)x100 = 5,263(%), k = 10/9,5 =1,0526 suy W2=5,263(%) / 1,0526 = 5(%) BÀI 25: XÁC ĐỊNH TỈ TRỌNG, DUNG TRỌNG VÀ ĐỘ XỐP ĐẤT 1.Xác định tỉ trọng đất 1.1 Ý nghóa Tỉ trọng đất tỉ số trọng lượng (gam) đơn vị thể tích đất khô (cm3) hạt sít vào (đất khoảng hở) so với trọng lượng khối nước thể tích Tỉ trọng phụ thuộc thành phần khoáng vật hàm lượng chất hữu đất (đất nhiều mùn tỉ trọng bé) Tỉ trọng loại đất thường phạm vi 2,3 – 2,8 Thí dụ: đất feralit núi có mùn Tam Đảo tỉ trọng 2,36 – 2,57 Đất phù sa đê sông Hồng 2,65 – 2,66 Tỉ trọng đất bé đất giàu chất hữu Từ tỉ trọng dung trọng suy độ xốp đất Để xác định tỉ trọng, người ta dùng bình picnomet tích 50 – 100ml Nút bình có ống mao quản để đảm bảo cho thể tích thay đổi Có nhiều kiểu bình picnomet khác Nếu bình thay tạm bình nhỏ có cổ hẹp làm loại thủy tinh bền đun nấu 1.2 Dụng cụ - 01 bình picnomet bình định mức - 01 cân kỹ thuật - 01 bếp điện 1.3 Trình tự phân tích - Đổ nước cất đun sôi để nguội vào đầy bình picnomet đậy nút lại, lau khô bên cân P1 gam -72- Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà - Đổ bớt nửa nước bình, cân 10 gam đất (Po) qua rây 1mm đổ vào bình picnomet, lắc đun sôi phút để loại không khí ra, để nguội - Dùng nước cất đun sôi để nguội đổ thêm vào cho đầy bình, đậy nút lại, lau khô bên cân trọng lượng P2 gam - Tỉ trọng d đất tính theo công thức sau : Po t Po P1 P2 d Trong đó: t hệ số tính sang trọng lượng đất khô tuyệt đối Muốn biết t cần xác định độ ẩm A đất lúc phân tích: t 100 A 100 Xác định dung trọng đất 2.1 Ý nghóa Dung trọng trọng lượng (gam) đơn vị thể tích đất trạng thái tự nhiên khô kiệt (có khe hở) Như vậy, dung trọng bé tỉ trọng phụ thuộc thành phần khoáng vật mùn mà phụ thuộc khe hở đất Dung trọng đất thường phạm vi 0,9 - 1,8 Tỉ lệ mùn cao độ xốp lớn dung trọng bé Dung trọng loại đất nước ta chênh lệch nhiều Thí dụ loại đất lúa vùng đồng phần lớn 1,3 – 1,5 Ở lớp đất mặt vùng đồi núi thường chung quanh – 1,2 (thậâm chí lớp mặt đất đỏ bazan 0,9) Từ dung trọng ta tính trọng lượng đất, tính lượng nước đất, tính độ xốp đất, kiểm tra chất lượng công trình thủy lợi Ngoài ra, từ dung trọng nhận xét đất mức độ định 2.2 Dụng cụ - 01 Ống trụ kim loại 2.3 Trình tự phân tích Dùng ống trụ kim loại tích 100cm3 (có loại lớn hơn), đóng thẳng góc vào lớp đất định nghiên cứu (nếu mặt đất phải vạt cỏ) Phía ống nên chụp dụng cụ để lúc đóng giữ trạng thái tự nhiên đất không bị nén Dùng xẻng lấy từ từ toàn ống trụ đất lên Dùng dao mỏng cắt phẳng đất hai đầu ống (nếu có rễ phải ý cho khỏi hỏng đất) Bỏ đất vào tủ sấy 105oC đến lúc trọng lượng không đổi (nếu điều kiện sấy toàn cân trọng lượng đất lúc đào, lấy xác định độ ẩm trừ ra) Dung trọng D đất tính sau : D' M V Trong : M trọng lượng đất khô (gam) V thể tích ống trụ kim loại (cm3) -73- Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Độ xốp đất Độ xốp đất tỉ lệ phần trăm khe hở đất so với thể tích đất, thường ký hiệu chữ P% Độ xốp đất phụ thuộc thành phần giới kết cấu đất: đất cát khoảng 35 – 40%, đất sét 45 – 50% Kết cấu đất tốt độ xốp lớn Tiêu chuẩn đánh giá độ xốp sau : P 50% : đất chặt 50 – 60% : trung bình 60 – 70% : tơi xốp Trên 70% : đất lún Nói chung, nước ta loại đất lúa vùng đồng có độ xốp 50% Các loại đất feralit vùng đồi núi có độ xốp 55 –60% Thậm chí lớp mặt đất đỏ bazan Phủ Q, Nghệ Tónh có độ xốp 65 – 70% Từ tỉ trọng d dung trọng D tích độ xốp theo công thức: P% D d 100 BÀI 26: PHÂN TÍCH HẠT KẾT ĐẤT 1.Ý nghóa Trong tự nhiên, hạt đất trạng thái riêng rẽ, rời rạc, mà chúng thường kết gắn lại với nhờ lực: lực Vandecvan, lực liên kết hóa học, lực nén học, ngưng kết tủa keo… hình thành nên hạt kết đất Đất có hạt kết gọi đất có kết cấu Quá trình hình thành kết cấu đất gắn liền với trình hình thành đất Ở loại đất khác nhau, hay tầng phẫu diện đất, có loại hạt kết đặc trưng khác hình dạng, kích thước, đặc tính Về hình dạng hạt kết đất tự nhiên ta thường gặp: dạng viên, dạng cột dạng phiến Về kích thước dựa vào đường kính cấp hạt phân chia ra: Đường kính hạt kết (mm) > 10 tảng (mm) 10 – 0,5 hạt lớn (mm) 0,5 – 0,25 hạt nhỏ (mm) < 0,25 vi hạt kết Đặc tính hạt kết quan trọng độ bền vững hạt kết mặt giới, độ bền vững nước, độ hổng hạt kết Độ bền vững hạt kết, đặc biệt độ bền vững nước có ý nghóa quan trọng, làm cho đất không bị phân tán, chống lại trình rửa trôi, vùng đất dốc Nó đảm bảo cho hạt kết tồn thời gian lâu dài, không bị phá hủy công cụ làm đất, tác động nước mưa nước tưới -74- Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Hạt kết có độ hổng lớn, giúp cho đất khắc phục tình trạng mâu thuẫn chế độ nước chế độ không khí, việc cung cấp thức ăn cho trồng có nhiều thuận lợi Qua nghiên cứu đất, nhà thổ nhưỡng đến nhận xét: sản xuất nông nghiệp đất có kết cấu viên kích thước hạt kết từ 1–5mm tốt Nhưng đất luôn trạng thái bão hòa nước kích thước hạt kết gần 10mm tốt, vùng khô hạn kích thước khoảng 2mm Những hạt kết kích thước từ 0,25 – 0,05 mm có ảnh hưởng nhiều đến độ phì đất, kích thước hạt 0,05 – 0,01 mm tăng độ trữ ẩm cho đất Nhưng hạt kết kích thước từ 0,01 – 0,005 mm lại có tác dụng không tốt, cản trở tính dẫn nước, tính thông khí đất, làm cho nước dễ bị bốc Các nhà thổ nhưỡng coi kết cấu đất quan điều tiết nước chất dinh dưỡng trồng Vì vậy, việc xác định thành phần hạt kết độ bền vững chúng nước có ý nghóa lớn, giúp cho nhà làm công tác nông nghiệp đánh giá độ phì nhiêu đất cách toàn diện Có nhiều phương pháp xác định thành phần độ bền vững hạt kết, phương pháp Savinốp áp dụng phổ biến 2.Phân tích kết cấu đất theo phương pháp savinốp(Phương pháp rây khô) 2.1 Nguyên tắc Đất cần phân tích kết cấu rây qua rây có đường kính lỗ rây khác Sau cân trọng lượng cấp hạt nằm rây, tính tỉ lệ phần trăm so với trọng lượng đất khô tuyệt đối 2.2 Trình tự phân tích Trên diện tích đất cần nghiên cứu, tiến hành lấy mẫu hỗn hợp (nếu nghiên cứu lớp đất canh tác) mẫu riêng biệt (nghiên cứu tầng phát sinh phẫu diện đất), trọng lượng mẫu phải đảm bảo từ 1kg – 2kg Mẫu đất lấy đồng phải đảm bảo trạng thái tự nhiên, tránh làm vỡ thành hạt đất nhỏ, trình xử lý phải nhẹ nhàng Sau đất hong khô không khí bình thường (không phơi nắng), nhặt rễ cây, cành lá, sỏi đá v.v… Những cục đất to bẻ nhỏ thành viên có đường kính từ 1cm – 2cm Không bóp đất giã đất, mà dùng tay bẻ, để hạt đất vỡ theo đường kính liên kết tự nhiên Dùng que thủy tinh chia đất làm phần Lấy riêng phần đem cân Rồi cho qua rây có đường kính lỗ từ 10; 5; 3; 2; 1; 0,5 0,25mm Tiến hành rây từ từ mẻ một, mẻ khoảng 100 gam Quá trình rây không lắc mạnh, mà để nghiêng tờ giấy thành góc nhọn, lấy tay xoa nhẹ mặt rây, đến hạt đất không rơi xuống Tiếp tục rây rây có kích thước nhỏ hơn, làm lại từ – 15 lần Hạt kết nằm lại rây đổ vào chén sứ giấy cân biết trọng lượng Cho mẻ đất khác lên rây tiến hành hết đất -75- Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Tất hạt kết lại rây đem cân cân kỹ thuật tính tỉ lệ phần trăm theo trọng lượng mẫu phân tích 2.3 Tính kết % hạt kết = M 100 K C M : trọng lượng đất nằm rây (tính gam) 100 : tính theo phần trăm K : hệ số quy đất khô kiệt C : trọng lượng đất đem phân tích (tính gam) 3.Phân tích hạt kết bền nước (Phương pháp rây ướt) 3.1 Nguyên tắc Khác với phương pháp rây khô, đất cần phân tích đưa vào rây tiến hành rây nước Những hạt kết có độ bền vững bị phá vỡ thành hạt nhỏ Đất lại cấp rây, sấy khô, cân cân phân tích, tính tỉ lệ phần trăm 3.2 Trình tự phân tích Từ hạt kết tiến hành rây khô trên, lấy mẫu trung bình trọng lượng khoảng 50 gam Trừ cấp hạt kết qua rây 0,25mm Đem cân cân kỹ thuật, khối lượng ½ trọng lượng tính theo phần trăm cấp hạt rây khô Thí dụ: Khi rây khô hạt kết 10 – 7mm chiếm 20% cân lấy 10 gam Các cấp hạt kết khác làm vậy, trộn tất mẫu trung bình lại mẫu hỗn hợp có trọng lượng 50 gam Mẫu trung bình đổ vào ống trụ rộng miệng, có đường kính 7cm, cao 45cm, chứa 2/3 nước Rồi từ từ đổ thêm nước đến miệng ống trụ, để yên 10 phút: mục đích để không khí tách khỏi hạt đất Muốn lùa không khí khỏi hạt đất cách nhanh chóng, sau phút đậy miệng ống trụ miếng cao su, nghiêng ống trụ góc 90o, đặt ống trụ trở vị trí cũ Được 10 phút đậy ống trụ lại, lật ngược đáy lên, giữ vị trí vài giây đất rơi xuống, sau để ống trụ vị trí thăng bằng, lặp lặp lại 10 lần, lần cuối lật ngược ống trụ lên để đất tập trung miệng ống trụ Nhúng ống trụ vào rây để thùng nước, rây có đường kính 20cm, thành cao 3cm Xếp theo thứ tự đường kính lỗ rây: 3; 2; 1; 0,5 0,25mm Nước thùng phải cao thành rây cung độ 6cm Mở miệng ống trụ cho đất trào ra, đất rơi vào rây cùng, từ từ nâng ống trụ lên, không không khí chui vào; tiến hành phút Tiến hành rây đất nước, cách nhấc rây lên cách từ từ hạ xuống thật nhanh, làm 10 lần Sau lấy rây ra, cho đất vào bát sứ, rây lại có lỗ nhỏ tiến hành rây nước lần Những hạt kết lại rây rửa (từng rây một) cho vào chén sứ Sau đặt nồi chưng cách thủy đến khô, sấy 105oC, trọng lượng không đổi, cân cân kỹ thuật -76- Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 3.3 Tính toán kết Trọng lượng đất khô kiệt tìm cấp rây, đem nhân với có hàm lượng hạt kết bền nước biểu thị phần trăm (sở dó nhân với lấy mẫu phân tích lấy 50 gam) Trọng lượng hạt kết < 0,25mm 50 gam trừ tổng số lượng hạt kết > 0,25mm Chú ý Khi phân tích cấp hạt kết phương pháp rây khô, không để rây, rây đất lúc, phải lắc mạnh, đất lọt xuống rây phía dưới, lắc mạnh số hạt bị vỡ vụn, tạo nên hạt kết nhân tạo Rây rây lúc, không quan sát rây phía đất rây ổn định Lượng đất lần rây không vượt 200 gam Khi phân tích độ bền hạt kết nước phương pháp rây ướt cần phải ý: - Đổ đất ống trụ vào rây nhúng thùng nước phải thao tác nhẹ nhàng đất nước ống trụ từ từ chảy ra, rơi mặt rây Không để đất nước rơi xuống mạnh phá hủy thêm số hạt kết - Khi tiến hành rây nước phải ý: không nhấc rây lên khỏi mặt nước, làm hạt kết nằm rây chịu lực tác động khác với rây phía Những thao tác phương pháp rây khô rây ướt phải đảm bảo thật đồng tất mẫu đất phân tích Bảng 1: Biểu mẫu ghi kết phân tích (tính theo % trọng lượng đất khô kiệt) Tên đất Tầng đất (cm) Đường kính cấp hạt (mm) 10–7 Khô 7–5 Khô Khô 5–3 ướt khô Bảng 2: Tiêu chuẩn đánh giá kết cấu đất Tổng số cấp hạt kết 0,25 – 10mm theo % Rây khô Rây ướt 80 70 80 – 60 70 – 55 60 – 40 55 – 40 40 – 20 40 – 20 20 20 -77- 3–2 ướt khô 1– 0,5 ướt 0,5 – 0,25 khô ướt Mức độ đánh giá Tốt Khá Trung bình Kém Xấu < 0,25 khô ướt Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà BÀI 27: ĐỘ CHUA CỦA ĐẤT A-ĐỘ CHUA THỦY PHÂN - (Phương pháp Kapen) Giới thiệu chung 1.1 Ý nghóa Khi phân tích độ chua thủy phân ta biết tổng số độ chua tiềm tàng đất Tính lượng vôi cân bón cho đất Tính dung tích hấp phụ thep công thức T = S ÷ H tính độ no kiềm theo công thức: V%= S x100 S+H (Trong S tổng số cation kiềm trao đổi, H độ chua thủy phân) 1.2 Nguyên tắc phương pháp Kapen Nếu dùng muối trung tính nhu KCl, NaCl tác động với đất chuyển số ion H+ Al3+ vàp dung dịch Những ion H+ Al3+ bám chặt keo đất cần dung muối axit yếu bazơ mạnh batri axetic Muối thủy phân có tính kiềm (pH 8,2 – 8,5) NaCH COO+H O=HCH 3COO+NaOH (1) CH3COOH không phân ly ion; NaOH phân ly hoàn toàn thành Na+ OH- Đó điều kiện để Na+ đẩy tất ion H++ Al3+ keo đất vào dung dịch K,D 2H + 3+ Al +5NaOH K,D 5Na + +Al(OH)3 +2H O (2) Qua phản ứng ta thấy sau tác động với CH3COONa lọc dịch lọc chứa CH3COOH Số phân tử natri axetic bị thủy phân cation Na+ cần dùng để đẩy H+ Al3+ Vì số phân tử axit acetic sinh số phân tử natri axetic thủy phân (tức ion H+ Al3+) Nếu dùng dung dịch tiêu chuẩn NaOH chuẩn độ CH3COOH H+ có dịch lọc đất ta tìm đô chua thủy phân Dụng cụ hoá chất 2.1 Dụng cụ - Buret 25 ml - Erlen 250 ml - Becher 250 ml - Pipet 10 ml 2.2 Hoá chất a Dung dịch CH3COONa 1N: Cân 136 gam hòa tan nước cất pha loãng lít, pH dung dịch cân khoảng 8,2( lấy vào ống nghiêng nhỏ giọt phenolphtalein có màu hồng nhạt được, dùng dung dịch loãng NaOH điều chỉnh từ từ) b Chỉ thị phenolphtalein 0.1% -78- Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà c Dung dịch NaOH 0,05N Thực hành 3.1 Cách tiến hành - Cân 40 gam đất qua rây 1mm đổ vào bình tam gíac thể tích 250ml Thêm 100 ml dung dịch natri axetat 1N, lắc lọc lấy dịch (dịch lọc xuống chậm, nên dùng giấy lọc xếp) - Hút 50 ml dịch lọc vào bình tam giác, thêm giọt phenolphtalein dùng dung dịch tiêu chuẩn NaOH 0,05N chuẩn độ tới lúc có màu hồng nhạt phút không 3.2 Công thức tính H(ldt/100gam)= V×N×100×1,75×100 ×K=8,75V N K 50×40 Trong : - V,N thể tích nồng độ NaOH dùng chuẩn độ - K hệ số quy đất tuyệt đối 1,75 hệ số Kapen điều chỉnh tác động natri axetat chưa đẩy + hết H Al3+, theo Kapen phải nhân kết với 1,5 hay 2, lấy trung bình 1,75(ở Đức hệ số 1,5; Việt Nam Nguyễn Thị Dần xác định hệ số biến thiên từ – B- ĐỘ CHUA TRAO ĐỔI 1.Ý nghóa Độ chua trao đổi sinh ta tác động vào đất dung dịch muối trung tính Gây nên độ chua trao đổi ion H+ Al3+ Khi pH đất 5,5 không nhôm di động (nhôm bắt đầu kết tủa lúc pH = 5,5 kết tủa hoàn toàn lúc pH = 6,4 – 6,5) Lượng H+ Al3+ trao đổi nói lên mức độ rửa trôi cation kiềm, phá hủy keo đất Cây chết đất chua chứa nhiều nhôm di động Theo tài liệu Liên Xô có 6mg nhôm di động 100 gam đất sống bình thường Nói chung, độ chua trao đổi cao vài mđlg cần bón vôi trước bón phân chứa cation đẩy H+ Al3+ keo đất làm tăng độ chua hoạt tính Nếu vôi nên chia phân bón nhiều lần, tránh bón tập trung lúc Độ chua trao đổi thường xác định cách chuẩn độ tính đơn vị đượng lượng Tuy nhiên, pH(KCl) cách biểu thị pH(KCl) nói lên phần độ chua trao đổi mà (chỉ tác động 10 phút chưa trao đổi hết) 2.Nguyên tắc phương pháp Xôkôlôp Dùng dung dịch muối trung tính KCl, NaCl tác động vào đất chuyển ion H+ Al3+ vào dung dịch K Đ H Al3 nKCl K Ñ 4K HCl AlCl3 (n 4)KCl AlCl3 thủy phân sinh acid -79- Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà AlCl3 + 3H2O = Al(OH)3 + 3HCl Dùng dung dịch NaOH 0,02N chuẩn độ biết độ chua trao đổi Sau định lượng riêng H+ suy Al3+ trao đổi 3.Hóa chất cần thiết KCl 1N : 74 gam hòa tan lít nước cất NaF 3,5%: 3,5 gam hòa tan 100ml nước cất Dung dịch phải trung tính NaOH 0,02N Phenolphtalein 4.Trình tự phân tích 4.1 Rút tinh dịch đất Cân 30 gam đất qua rây 1mm đổ vào bình tam giác dung tích 250ml, thêm 150ml dung dịch KCl NaCl 1N Lắc lọc lấy dịch 4.2 Định lượng tổng số độ chua trao đổi Hút 50ml dịch lọc vào cốc thủy tinh, đun sôi phút loại CO2 ra, thêm ba giọt thị màu phenolphtalein Dùng dung dịch tiêu chuẩn NaOH 0,02N chuẩn độ đến dung dịch có màu hồng nhạt phút không Độ chua trao đổi (mđlg/100 gam) = V N 150 100 K 50 30 Trong đó: V N thể tích nồng độ NaOH dùng lúc chuẩn độ K hệ số qui đất khô tuyệt đối 4.3 Định lượng riêng H+ Hút 50ml dịch lọc nói vào cốc thủy tinh, đun sôi phút loại CO2 ra, thêm 5ml dung dịch NaF 3,5% kết tủa Al3+ AlCl3 + 6NaF = Na3AlF6 + NaCl Thêm giọt phenolphtalein dùng dung dịch NaOH 0,02N chuẩn độ tới lúc có màu hồng nhạt phút không Công thức tính H+ tính độ chua trao đổi với H+ 5.Chú ý Đối với số đất có pH 7,5(như đất sông Hồng, đất mặn nông trường Rạng Đông…) phân tích pH (KH1) phân tích độ chua trao đổi cách chuẩn độ vừa nhỏ phenolphtalein vào có màu hồng -80- Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà HCl:HNO3:H2SO4 = 2:1:4) đun bếp cát đến lúc gần cạn (nhớ đặt phểu miệng bình) đổ thêm 25 ml hỗn hợp acid tiếp tục đun lần đến gần cạn hết Sau dùng 30-40ml HNO3 25% hòa tan cặn Phân tích Silic 3.1 Nguyên tắc Sau lúc công phá xử lý HCl sinh acid Silic: K2SiO3 + 2HCl H2SiO3 + 2KCl CaSiO3 + 2HCl H2SiO3 + CaCl2 Acid Silicic keo ưa nước có mang điện Muốn kết tủa phải trung hòa điện làm nước Trong điều kiện tồn HCl chất keo động vật gelatin hoàn thành tốt nhiệm vụ Cũng xử lý HCl 3.2 Định lượng SiO2 gelatin Đun cạn dịch phân tích đến trạng thái hồ Thêm 25ml HCl d = 1,19, để yên lúc lâu (lúc cần tranh thủ làm đặt 10 – 15 phút nước gần sôi) Đun nóng đến 70oC Thêm 10ml dung dịch gelatin 1% (dịch gelatin đun nóng trước lúc sử dụng) Quấy phút, đun nồi cách thủy 10 phút Đợi nguội lọc qua giấy lọc không tro Dùng nước cất đun nóng rửa kết tủa giấy lọc dến lúc dịch chảy xuống hết phản ứng sắt (mỗi lít nước cất pha thêm 5ml HCl đậm đặc) Thử phản ứng sắt dung dịch NH4SCN KSCN 10% Giữ dịch lọc lại để phân tích sắt nhôm (đánh dấu dịch A), kết tủa giấy lọc bỏ vào chén sứ (nếu có kết tủa bám thành cốc phải dùng mảnh giấy lọc bé lau nhẹ bỏ nhập vào chén sứ), đậy hở nắp bỏ vào lò nung 400oC Lúc đầu cho nhiệt độ thấp sau tăng dần đốt cháy hết giấy lọc Tiếp tục đốt Chuyển sang bình hút ẩm, đợi nguội, cân trọng lượng tính tỉ lệ SiO2: SiO2.nH2O 400oC SiO2 + nH2O SiO2 % (a b) 100 K C a trọng lượng chén sứ SiO2 nung (g) b trọng lượng chén nung khô (g) C trọng lượng đất dùng phân tích (g) K hệ số quy đất khô tuyệt đối 3.3 Định lượng SiO2 HCl Chuyển mẫu đất công phá sang chén sứ, đun cạn khô nồi cách thủy Thỉnh thoảng dùng đũa thủy tinh trộn Nhỏ HCl d = 1,19 từ từ vào thấm ướt kết tủa, đun nồi cách thủy (nếu độ nhiệt 100oC tạo thành muối sắt nhôm Magiê khó tan) Lúc có bột khô mịn lại nhỏ thêm HCl, đun tiếp (HCl trình bay lấy H2O2 acid silicic) Thêm 10ml HCl d = 1,19 thấm ướt bột kết tủa Thêm 80ml nước cất đun sôi Đặt phút nồi cách thủy lọc qua giấy lọc không tro Rửa kết tủa HCl 1% đun sôi, đến lúc hết phản ứng sắt (thử KSCN NH4SCN 10%) Dùng nước cất đun sôi nhỏ từ từ vào để rửa HCl kết tủa (thử AgNO3) Phần kết tủa nằm giấy -91- Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà lọc SiO2 song SiO2 dịch lọc Muốn đảm bảo xác cần cô cạn dịch lọc, có cặn khô xử lí nhập với phần trước Còn dịch lọc định mức bình 250ml giữ lại để phân tích sắt nhôm (ký hiệu dịch A) Chuyển tất giấy lọc kết tủa vào chén nung biết trọng lượng, đậy ½ nắp bỏ vào lò nung Lúc đầu cho độ nhiệt thấp, đốt cháy giấy lọc làm nước hút ẩm Sau tăng dần lên 400oC nung khô kết tủa, chuyển qua bình hút ẩm đợi nguội cân Cách tính SiO2% phương pháp gelatin nói Phân tích R2O3 R2O3 bao gồm Fe2O3 Al2O3 Thực có P2O5, TiO2, MnO2 không đáng kể Al2O3 đất chứa khoảng – 40% (nhiều đất sét, đất cát) Fe2O3 đất khoảng 0,2 – 10% (đất Feralit cao hơn) Thường phân tích R2O3 Fe2O3 Còn Al2O3 lấy hiệu số hai số liệu (vì chưa có phương pháp phân tích Al2O3 thật tốt) Có hai phương pháp phân tích R2O3: phương pháp Amoniac dùng cho đất phản ứng Cacbonat Phương pháp Acetat dùng cho đất có phản ứng Cacbonat nhiều Mangan 4.1 Định lượng R2O3 Amoniac 4.1.1 Nguyên tắc Dùng NH4OH kết tủa sắt nhôm dịch lọc nói RCl3 + 3NH4OH R(OH)3 + 3NH4Cl Độ hòa tan hidroxit sắt nhôm bé (0,96.10-5 4,5.10-10 phân tử gam/lít) Kết tủa sắt nhôm khó chúng keo lưỡng tính) Al3+ + 3OHAl(OH)3 H+ + AlO2- + H2O Nếu thiếu NH4OH phần sắt nhôm tồn dạng ion dung dịch Nếu thừa NH4OH phân ly AlO2- Bởi cần điều tiết pH dung dịch thêm NH4Cl để khống chế nồng độ OH-: - Điều tiết pH dung dịch: nồng độ ion H+ phạm vi định làm cho sắt nhôm kết tủa hoàn toàn Lúc pH = sắt bắt đầu kết tủa, pH = cao kết tủa hầu hết Còn nhôm bắt đầu kết tủa pH = 4,5 kết tủa hoàn toàn 5,5 – 7,5 Lúc pH = 6,4 – 6,6 độ hòa tan nhôm bé nhất, pH 7,5 nhôm lại hòa tan Bởi vậy, muốn kết tủa sắt nhôm phải điều tiết pH phạm vi – 6,5, dùng thị màu Metyl đỏ Lúc Fe(OH)3 nhiều qua biến màu Metyl đỏ không rõ đợi lúc cho kết tủa lắng xuống quan sát phần - Thêm NH4Cl: Nếu OH- nhiều Al(OH)3 hòa tan sinh NaAlO2 Chất đun sôi không tan Nếu có NH4+ sinh NH4AlO2 thủy phân NH4AlO2 + 2H2O Al(OH)3 + NH4OH Từ ta thấy OH nhiều không lợi, NH4 nhiều lợi cho kết tủa nhôm Bởi vậy, dung dịch cần có NH4Cl Mặt khác, có NH4+ -92- Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà dung dịch không sinh kết tủa Magiê Mangan lúc thêm NH4Cl độ điện ly NH4OH giảm, nồng độ OH giảm NH4OH NH4 + + OH( NH )(OH ) NH OH 1,8.10 Nồng độ OH để kết tủa hết sắt 1,35.10-9 p.t.g/lít Trong dung dịch có NH4OH 0,1N nồng độ OH = 1,3.10-3 p.t.g/lít Trong dung dịch bão hòa Mg(OH)2 nồng độ OH = 2,8.10-4 p.t.g/lít Như vậy, sinh kết tủa Magiê vì: -3 1,3.10 < 2,8.10-4 Nếu thêm vào dung dịch NH4OH lượng NH4Cl p.t.g/lít không sinh kết tủa Magiê mà đảm bảo kết tủa hết sắt vì: 2,8.10+4 > 1,8.10-6 > 1,35.10-9 Cần lưu ý điểm sau: Muốn tinh khiết phải kết tủa lần Kết tủa vô định hình, đun nóng tăng cường thủy phân để kết tủa lắng xuống sau dễ lọc Không dùng nước cất rửa kết tủa Dịch rửa cần pha thêm NH4NO3 chất dễ phân giải, dễ bay hơi, không làm bẩn kết tủa Cần chuẩn bị đầy đủ trước lúc kết tủa để động tác kết tủa lọc rửa tiến hành nhanh, liên tục Sau lúc kết tủa lần cần hòa tan acid kết tủa lần để lâu Al(OH)3 khó tan Trong thực tế, không thêm NH4Cl dung dịch sẵn có NH4OH HCl tạo thành NH4Cl 4.1.2 Trình tự định lượng R2O3 Amoniac Hút 50 – 100ml dịch lọc A sau lúc phân tích SiO2 vào cốc thủy tinh Đun sôi, thêm giọt Metyl đỏ nhỏ từ từ dung dịch NH4OH nồng độ 1/1 vào, vừa nhỏ vừa khuấy đến lúc dung dịch biến thành màu vàng hết mùi amoniac Thêm nước cất làm loãng, đun sôi Rồi lấy xuống để yên cho kết tủa lắng tranh thủ lọc lúc nóng Dùng dung dịch NH4NO3 2% rửa kết tủa –6 lần Bỏ giấy lọc kết tủa vào chén sứ biết trước trọng lượng, không đậy nắp (đủ oxi có màu nâu, thiếu oxi sinh Fe3O4 màu đen) Bỏ vào lò nung khô, chuyển sang bình hút ẩm đợi nguội cân Tính R2O3 theo công thức : R2 O3 % a 100 K b a trọng lượng kết tủa nung khô (g) b trọng lượng đất (g) tương ứng dịch A hút để phân tích K hệ số qui đất khô tuyệt đối Thực kết tủa lẫn TiO2 P2O5 không đáng kể -93- Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 4.2 Định lượng R2O3 acetat 4.2.1 Nguyên tắc Sắt nhôm tác dụng với Natri Acetat: AlCl3 + 3NaCH3COO 3NaCl + Al(CH3COO)3 FeCl3 + 3NaCH3COO 3NaCl + Fe(CH3COO)3 Trong điều kiện độ nhiệt bình thường muối dễ tan nước lúc đun sôi tạo thành muối kiềm kết tủa nên tách khỏi Ca, Mg, Co, Ni … Al(CH3COO)3 + 2H2O Al(OH)2CH3COO + 2HCH3COO Fe(CH3COO)3 + 2H2O Fe(OH)2CH3COO + 2HCH3COO Sau thủy phân sinh hidroxit: R(OH)2CH3COO + H2O R(OH)3 + HCH3COO 4.2.2 Trình tự định lượng R2O3 acetat Hút 100ml dịch lọc A nói trên, trung hòa dung dịch Na2CO3 hoặêc NH4OH loãng Thêm acid acetic 5% để acid hóa đến lúc kết tủa hòa tan Thêm 20 – 25ml CH3COONa 10%, đun sôi phút Đặt nồi cách thủy, đợi kết tủa lắng xuống, tranh thủ lọc Dùng dung dịch CH3COONa 1% rửa kết tủa đến hết Cl- Kết tủa lẫn số muối khác nên cần dùng HCl 10% đun sôi để hòa tan Định mức 200ml Hút ½ dịch phân tích Fe2O3 Còn ½ dùng NH4OH kết tủa R2O3 trên, lọc, nung cân Tính kết tương tự phương pháp amoniac -94- Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà BÀI 32: PHÂN TÍCH Al3+ TRAO ĐỔI TRONG ĐẤT Ý nghóa Al3+ nguyên tố kim loại phổ biến vỏ trái đất Đặc biệt cation trao đổi đất phèn Độc chất Al3+ tồn môi trường dạng hóa trị 3+ Ở pH 8,00 0,40 Baûng tóm tắt kết thử nghiệm phòng thí nghiệm phép xác định pH đất cho phụ lục A Báo cáo kết Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm thông tin sau đây: a Giới thiệu tiêu chuẩn b Tất thông tin cần thiết để nhận dạng đầy đủ mẫu đất c Môi trường dùng để tạo huyền phù: pH - H2O, pH - KCl pH - CaCl2 xác định -101- Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà d Kết xác định xác đến 0,1 đơn vị pH e Bất kỳ khó khăn xảy thiết lập điều kiện cân BÀI 35: PHÂN TÍCH CaO, MgO TRONG ĐẤT A PHÂN TÍCH HÀM LƯNG CaO TRONG ĐẤT Giới thiệu chung 1.1 Ý nghóa Canxi đất thường dạng cacbonat, sunfat, cơlorua đá vôi, đá, dolomit, phophorit khóang vật khác Trong vỏ qua đất, tỷ lệ CaO bình quân khỏang 5,1% trọng lượng Ở đất cacbonat tỷ lệ CaO 20%, đất đỏ, đất chua 0,5% Nói chung biến thiên phạm vi 0,5 – 10% Sự phân bốcanxi tầng đất phụ thuộc thành phần đá mẹ Ở đất cacbonat, canxi lớp đất mặt thường lớp Ở đất không chứa cacbonat ngược lại, canxi tầng đất lại nhiều tầng đất dưới, điều giải thích trình hấp phụ sinh vật Phân tích CaO, MgO giúp ta biết hàm lượng mà tìm hiểu phân bố chúng tầng đất, nhận xét trình hình thành tham khảo phân lọai đất Ngòai phương pháp đây, phân tích CaO Trilon B phương pháp khác 1.2 Nguyên tắc Dùng oxalt amon kết tủa canxi dạng oxalate canxi C aC l ( N H )2 C 2O C aC O N H 4C l Kết tủa nèy hòan tòan oxalat canxi có tích số hòa tan nhỏ (2,5 x 10-9 250C) Điều cần lưu y phải tiến hành môi trường axit (pH = 4) Vì môi trường kiềm không tách canxi khỏi silic, sắt, nhôm (nếu chưa phân tích Si, Fe, Al) hay lẫn kết tủa CaCO3 Ca(OH)2 Muốn cho môi trường có phản ứng chua phải dùng axit acetic có axit mạnh lẫn vào oxalate canxi hòa tan Axit acetic tham gia vào việc tách canxi khỏi magie oxalat magie hòa tan axit acetic Nếu kết tủa lúc dung dịch nóng đựơc tinh thể lớn dạng CaC2O4H2O Nếu kết tủa lúc nguội tinh thể bá dạng CaC2O4.2H2O hay CaC2O4.3H2O Thông thường phải dùng nước cất nóng rửa Cl- kết tủa tác giả cho hết CaC2O4 Cl- Sau lúc kết tủa xác định CaO phương pháp trọng lượng hay thể tích Phương pháp thể tích sau: Hòa tan kết tủa H2SO4: CaC2 O H O H 2SO CaSO H 2C 2O Lượng axit oxalic sinh chuẩn dung dịch tiêu chuẩn KMnO4 từ tính tỷ lệ CaO: 5H2C2O4 2KMNO4 3H2O K2SO4 2MnSO4 10CO2 8H2O -102- Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Dụng cụ hoá chất 2.1 Dụng cụ - Buret 25 ml - Erlen 250 ml - Becher 250 ml - Pipet 10 ml - Máy lọc chân không 2.2 Hoá chất a Chỉ thị Metyl đỏ 0.1%: Cân 0,1g metyl đỏ hoà tan 100 ml cồn 96o b Axit acetic 10% c Dung dòch (NH4)2C2O4 4%: cần 4g oxalate amoni hòa tan 100 ml nước cất đun nóng cho dễ tan, để nguội đựng lại bình kín, thường xuất kết tủa đáy bình d AgNO3 0.1 %: Cân 0.1g AgNO3 hòa tan nước cất, định mức thành 100 ml e MnSO4 10 % : Cân 10g MnSO4 hòa tan nước cất, định mức 100 ml f KMnO4 0,05 N : Cân 1,5882 g KmnO4 hoà tan nước cất định mức lên 1000 ml g HCl 1:1: lấy 50 ml HCl d = 1,18 pha với 50 ml nước cất Thực hành 3.1 Cách tiến hành Lấy nước lọc đất sau tách nhóm nói (hoặc chưa phân tích sắt, nhôm), 100ml đun nồi cách thủy, cho bay đến dứơi 100ml (không đun sôi) Vì lúc công phá mẫu có dùng đến axit mạnh: HCl, H2SO4 hay HNO3 nên cần kiểm tra lại xem có chua không, nhỏ vài giọt metyl đỏ có màu vàng trung hòa, có màu đỏ phải dùng NH4OH trung hòa Nhỏ axit acetic 10% vào làm cho môi trường chua trở lại đến lúc có màu hồng nhạt Đun sôi dung dịch đất đồng thời đun sôi oxalate amoni Nhân lúc nóng nhỏ từ từ 10 – 15ml dung dịch oxalat amon 4% nói vào dung dịch đất, để yên – cho kết tủa hòan tòan Dùng giấy lọc có thấm nước sôi, lọc cách gạn (không cần đỏ kết tủa giấy sau bỏ trở lại vào cốc) Rửa kết tủa giấy lọc cốc nước cất nguội đến lúc hết phản ứng oxalate (mỗi lần dùng 3ml nước cất lắc rửa kết tủa cốc, để yên lát, gạn lấy nước đổ lên rửa kết tủa phễu) Hứng vài giọt dịch rửa vừa chảy khỏi phễu nhỏ thêm vài giọt AgNO3, không sinh kết tủa trắng Ag2C2O4 oxalate Để dành nước lọc phân tích MgO Còn kết tủa giấy lọc bỏ lại vào cốc cũ, thêm 25 – 50ml MnSO4 10% Đun nóng 60 -80 % Dùng dung dịch tiêu chuẩn KMnO4 0,05N chuẩn độ đến màu hồng nhạt bền phút -103- Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 3.2 Tính kết CaO% V N 0, 028 100 K C Trong đó: V, N thể tích nồng độ KMnO4 K hệ số khô tuyệt đối C trọng lượng tương ứng với dịch đất lấy phân tích (g) 0,028 hệ số tính ly đương lượng g CaO B PHÂN TÍCH MgO THEO PHƯƠNG PHÁP PIROFOTFAT Giới thiệu chung 1.1 Ý nghóa Magie đất thường dạng cacbonat, sunfat, cơlorua dolomit, phophat số khóang vật khác Trong đất mặn Magie thường dạng colorua sunfat Hàm lượng đất khỏang 0,2 – 2% Ở vùng khô hạn, CuSO4 MgSO4 thường tích lũy tầng đất Phân tích CaO, MgO giúp ta biết hàm lượng mà tìm hiểu phân bố chúng tầng đất, nhận xét trình hình thành tham khảo phân lọai đất Ngòai phương pháp đây, phân tích MgO Trilon B phương pháp khác 1.2 Nguyên tắc Trước hết kết tủa Magiê dạng photphat magie amon: Mg HPO NH OH MgNH PO H O Việc kết tủa tiến hành môi trường axit lúc rửa lại phải dùng NH4OH Vì ion NH4 ngăn cản hòa tan kết tủa Sau lúc kết tủa định lượng MgO theo phương pháp trọng lượng hay thể tích Phương pháp thể tích dựa sở hòa tan kết tủa lượng H2SO4 thừa dư chuẩn độ lượng axit thừa NaOH Từ ñoù suy Mg: MgNH PO H 2SO MgSO NH H PO H 2SO 2NaOH NaS2 O Dụng cụ hoá chất 2.1 Dụng cụ - Buret 25 ml - Erlen 250 ml - Becher 250 ml - Pipet 10 ml Phễu lọc Máy lọc chân không 2.2 Hoá chất -104- 2H O Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà a Dung dich(NH4)2HPO Na2HPO4 10%: 10g hòa tan 90 ml nước định mức 100 ml b NH4OH 2,5%: 10 ml NH4OH 25% định mức 100 ml c H2SO4 0,05N d NaOH 0,05N e Chỉ thị màu Tasiro: f NH4OH 1:1: hút 50 ml NH4OH hoà tan vào 50 ml nước cất g HCl 1:1: huùt 50 ml HCl d = 1,18 pha với 50 ml nước cất Thực hành 3.1 Cách thực hành Dùng dung dịch HCl 1:1 axit hóa dịch đất tách canxi xong lại thêm 2ml Đun cho bay nồi cách thủy đến thể tích 100ml, để nguội Thêm 2ml (NH4)2HPO4 10% Na2HPO4 10% Dùng NH4OH 1:1 trung hòa đến lúc kiềm (dung dịch có màu vàng), lại thêm 5ml nữa, lặc đều, để qua đêm Lọc qua giấy lọc, rửa kết tủa dung dịch NH4OH 2,5% đến hết phản ứng Cl(trước lúc nhỏ AgNO3 phải dùng HNO3 axit hóa không dù có Cl- không sinh kết tủa) Bỏ kết tủa giấy lọc rửa Cl- vào cốc cũ Thêm 20ml H2SO4 0,05N Dùng đũa thủy tinh quấy hòa tan xé nát giấy lọc Nhỏ giọt thị màu Tasiro dùng dung dịch tiêu chuẩn NaOH 0,05N chuẩn độ tới lúc chuyển sang màu lục nhạt 3.2 Tính kết MgO% (V1 V2 )N 0, 02016 100 K C Trong đó: V1 thể tích H2SO4 tiêu chuẩn dùng hòa tan kết tủa Magie V2 thể tích NaOh tiêu chuẩn dùng chuẩn độ N nồng độ NaOH H2SO4 (tức 0,05N) C trọng lượng đất tương ứng dịch đất lấy phân tích 0,02016 hệ số tính ly đương lượng g MgO MgO 40,32 1000 0, 02016 -105- ... nông trường Rạng Đông…) phân tích pH (KH1) phân tích độ chua trao đổi cách chuẩn độ vừa nhỏ phenolphtalein vào có màu hồng -8 0- Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà BÀI 28: PHÂN... ½ dịch phân tích Fe2O3 Còn ½ dùng NH4OH kết tủa R2O3 trên, lọc, nung cân Tính kết tương tự phương pháp amoniac -9 4- Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà BÀI 32: PHÂN TÍCH Al3+... thiệu tiêu chuẩn b Tất thông tin cần thiết để nhận dạng đầy đủ mẫu đất c Môi trường dùng để tạo huyền phù: pH - H2O, pH - KCl pH - CaCl2 xác định -1 0 1- Phương pháp phân tích tiêu môi trường - ThS