ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - - Lê Thị Lan Anh NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CO2 ĐẾN KHẢ NĂNG HÒA TAN PHYTOLITH TRONG TRO RƠM RẠ TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Thị Lan Anh NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CO2 ĐẾN KHẢ NĂNG HÒA TAN PHYTOLITH TRONG TRO RƠM RẠ Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số : 60440301 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC CHÍNH: TS Bùi Thị Kim Anh NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PHỤ: PGS.TS Nguyễn Ngọc Minh Hà Nội - 2016 TÓM TẮT LUẬN VĂN Họ tên học viên: Lê Thị Lan Anh Giới tính: Nữ Ngày sinh: 15/4/1980 Nơi sinh: Thanh Hóa Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60440301 Người hướng dẫn khoa học chính: TS Bùi Thị Kim Anh Người hướng dẫn khoa học phụ: PGS.TS Nguyễn Ngọc Minh Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu ảnh hưởng CO2 đến khả hòa tan phytolith tro rơm rạ” MỞ ĐẦU Silic nguyên tố giàu đứng thứ hai (sau oxy) lớp vỏ trái đất (~ 28,8%), có mặt hầu hết loại đá mẹ khoáng vật thứ sinh đất Sự tồn silic thường gắn liền với oxy để tạo thành oxit silic Ước tính oxit silic chiếm tới 66,6% lớp vỏ trái đất (Wedephohl, 1995) Qua trình phong hóa, silic từ khoáng vật giải phóng vào đất hút thu trình sinh trưởng Silic đưa vào thông qua mô hệ rễ, sau kết tủa mô bào thực vật hình hành nên “tế bào silic” gọi opal silic hay phytolith Khi thực vật chết đi, phytolith giải phóng tích lũy đất Hàm lượng silic dễ tiêu trồng phytolith chiếm khoảng 20 - 40% (Wickramasinghe Rowell, 2006) Cây trồng hút thu nhiều silic tạo nên khung xương phytolith chắn giúp tăng cường sức chống chịu cho điều kiện hạn hán, lũ lụt Bên cạnh đó, hình thành phytolith giúp cải thiện đáng kể khả chống chịu côn trùng, nấm bệnh dịch (Epstein, 1999) Mặt khác, gắn kết phytolith với tế bào biểu bì tạo lớp màng giúp giảm 30% lượng thoát nước (Ma et al, 2001) Phytolith có ảnh hưởng đặc biệt đến tính chất lý hóa học đất dung tích trao đổi cation, khả đệm, cố định cacbon, dự trữ kali silic (Kogel-Knabner et al.,2010; Nguyễn Ngọc Minh et al., 2011) Sự tồn khả hòa tan phytolith ảnh hưởng nhiều yếu tố môi trường anion (OH -, Cl-, SO42- ) nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu Tuy nhiên, tìm hiểu ảnh hưởng CO2 làm thúc đẩy hay cản trở trình hòa tan phytolith chưa có nhiều nghiên cứu cụ thể vấn đề Mục tiêu nghiên cứu − Xác định ảnh hưởng khí CO ion HCO3- hòa tan đến mức độ hòa tan phytolith thông qua thí nghiệm ngâm sục khí − Tìm hiểu biến đổi số đặc tính phytolith (điện tích bề mặt, thành phần, tính chất liên kết hóa học bề mặt, khả đệm) ảnh hưởng khí CO ion HCO3- hòa tan CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Si thực vật Vai trò Si thực vật Phytolith thực vật Cacbon phytolith (PhtyOC) Thành phần hàm lượng PhtyOC tự nhiên Sự tích lũy phân bố PhytOC tự nhiên Dòng cacbon Đất Quan hệ vòng tuần hoàn silic cacbon sinh CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu rơm rạ lấy xã Phù Đổng, huyện Gia Lam, Hà Nội 2.2 Nội dung nghiên cứu Mẫu phytolith tách từ rơm rạ theo phương thức tro hoá khô nhiệt độ khác 400 0C; 6000C; 8000C 10000C xác định pH, điện tích bề mặt, nhóm hoạt động bề mặt hàm lượng Si hòa tan mẫu tro rơm rạ 2.3 Phương pháp nghiên cứu - Đo pH theo pHmeter - Phổ hồng ngoại FT-IR - Chuẩn độ theo điện động zeta (Böckenhoff Fischer, 2001) - Si hòa tan phân tích theo phương pháp so màu xanh molipden CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tương tác khí CO2 phytolith 3.1.1 Ảnh hưởng trình sục khí CO2 đến biển đổi pH dung dịch pH dung dịch thay đổi trạng thái bề mặt phytolith thông qua chuỗi phản ứng protonation deprotonation định đến tương tác phytolith CO Sự biến đổi pH theo thời gian dung dịch chứa mẫu tro rơm rạ ảnh hưởng sục khí CO2 có xu hướng sụt giảm pH từ môi trường bazo (~ 9,5 ) sang axit (~5.5) 3.1.2 Sự hòa tan bề mặt phytolith Quá trình tương tác với dung dịch dẫn đến hòa tan bề mặt phytolith Các anion hay phân tử nước đóng vai trò xúc tác cho trình hòa tan Các anion làm yếu tiếp bẻ gãy liên kết Si-O Kết Si dạng monomeric silicic giải phóng Như vậy, nồng độ Si dung dịch tăng lên biểu thị cho hòa tan phytolith Xu hướng hòa tan phytolith thể qua tăng lên nồng độ Si dung dịch chứa mẫu rơm rạ xử lý nhiệt độ 4000C; 6000C; 8000C 10000C theo thời gian Theo nghiên cứu khác cho thấy Si giải phóng liên kết Si-O bề mặt siloxan (>Si-O-Si[...]... đến sự biến đổi pH trong dung dịch Theo một số nghiên cứu về ảnh hưởng của pH và anion đến khả năng hòa tan phytolith đã khẳng định pH quyết định rất lớn đối với phản ứng hòa tan phytolith (Nguyễn và nnk, 2011; 2014) và do đó ảnh hưởng của anion HCO3- sẽ bị lu mờ Chính vì vậy, để xác định ảnh hưởng của ion HCO3- khi ngâm mẫu vào dung dịch muối NaHCO 3, pH của dung dịch sẽ được khống chế từ khoảng từ... yêu cầu thí nghiệm 3.2.2 Sự hòa tan bề mặt phytolith Xu hướng về sự hòa tan phytolith thể hiện qua sự tăng lên của nồng độ Si trong dung dịch chứa mẫu rơm rạ được xử lý ở các nhiệt độ 4000C; 6000C; 8000C và 10000C theo thời gian Theo kết quả thí nghiệm cho thấy sự có mặt của ion HCO3- có làm ảnh hưởng đến nồng độ hòa tan Si từ phytolith vào dung dịch, sau 8 giờ mẫu rơm rạ được xử lý ở nhiệt độ 4000C;... 600 0C Tài liỆu tham khẢo • Tiếng Việt: 1 Nguyễn Ngọc Minh (2012), “Vai trò của silic sinh học (Phytolith) trong rơm rạ đối với môi trường đất và dinh dưỡng cây trồng”, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 11, 47 – 52 2 Nguyễn Ngọc Minh (2014), Ảnh hưởng của nhôm (Al 3+) đến tốc độ hòa tan của phytolith trong tro rơm rạ Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 6, 55-59 3 Nguyễn Ngọc Minh,... (hình 30) theo cơ chế tương tự như OH- KẾT LUẬN Kết quả nghiên cứu của luận văn đã cung cấp những thông tin về ảnh hưởng của khí CO2 và ion HCO3- đến khả năng hòa tan Si, sự biến đổi điện tích bề mặt (thế ζ) và sự thay đổi pH của phytolith theo thời gian tại các mẫu tro rơm rạ được xử lý ở các nhiệt độ 400 0C; 6000C; 8000C và 10000C Cụ thể là: − Khí CO2 tác động làm giảm pH dung dịch sau 1 giờ sục từ 10,17... mặt của phytolith thể hiện qua sự giảm thế ζ theo thời gian, tăng thế ζ khi có mặt khí CO2 trong dung dịch chứa mẫu rơm rạ được xử lý ở các nhiệt độ 400 0C; 6000C; 8000C; 10000C Theo kết quả thí nghiệm cho thấy sự có mặt của khí CO 2 có ảnh hưởng đến sự biến đổi thế ζ trên bề mặt của phytolith Mẫu không sục khí CO2 có thế ζ âm điện hơn so với mẫu có sục khí CO2 3.1.5 Biến đổi các liên kết bề mặt của phytolith. .. có mặt ion HCO 3- trong dung dịch chứa mẫu rơm rạ được xử lý ở các nhiệt độ 4000C; 6000C; 8000C; 10000C Theo kết quả thí nghiệm cho thấy sự có mặt của ion HCO 3- có ảnh hưởng đến sự biến đổi thế ζ trên bề mặt của phytolith Mẫu ngâm trong nước deion (không có mặt ion HCO3-) đo được thế ζ âm điện hơn so với mẫu có mặt của ion HCO3- 3.3 Cơ chế tương tác, hấp phụ CO2 và ion HCO3- của phytolith Khi tiến... trên bề mặt phytolith không có sự thay đổi Việc không tìm thấy sự xuất hiện các liên kết giữa C-O trên bề mặt phytolith đã chứng tỏ phytolith và CO2 không có tác động trực tiếp với nhau Qua phân tích mối tương quan giữa hàm lượng Si hòa tan, thế zeta trong các mẫu nghiên cứu cho thấy, hàm lượng Si hòa tan đạt cao nhất trong tất cả các mẫu phân tích ở nhiệt độ xử lý mẫu là 600 0C Tài liỆu tham khẢo • Tiếng... sóng 1.100 cm-1 trong các nhiễu xạ đồ của mẫu phytolith tại thời điểm sục khí CO2 lúc 4,6 và 8 giờ so với hiệu ứng tại thời điểm sục khí CO 2 lúc 2 giờ trong cùng nhiễu xạ đồ) Điều này chứng tỏ thời gian sục có thể làm biến đổi bề mặt phytolith thông qua việc chuyển hoá nhóm >SiOH thành >Si-O-Si< 3.2 Tương quan giữa ion HCO3- và phytolith 3.2.1 Ảnh hưởng của ion HCO 3- đến sự biến đổi pH trong dung dịch... điểm điện tích bề mặt của phytolith (cây hóa thạch) tách ra từ rơm rạ dưới ảnh hưởng của pH, các cation và anion”Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 01, 34 – 39 4 Nguyễn Ngọc Minh, Phạm Thị Dinh, Lý Thị Hằng, Nguyễn Thị Thu Hương, Lê Thị Liên, Đào Thị Khánh Ly, Phạm Văn Quang, Nguyễn Thị Thúy (2011), Nghiên cứu một số đặc tính của phytolith (cây hóa thạch) tách ra từ rơm rạ Tạp chí Nông nghiệp... 10000C ngâm trong dung dịch muối NaHCO3 có nồng độ Si hòa tan đạt lần lượt là 10,8; 13,3; 11,7 và 10,0 mg L- Và dao động tăng dần tương ứng từ 8,6 - 10,8; 10,1- 13,4; 8,5 - 11,8; 8,1 – 10,0 mg LTrong khi đó hàm lượng Si hòa tan ở mẫu ngâm nước cất (nước deion) cao hơn so với mẫu ngâm muối NaHCO 3, cụ thể sau 8 giờ mẫu rơm rạ được xử lý ở nhiệt độ 400 0C; 6000C; 8000C và 10000C không ngâm trong dung