ứng dụng kết quả phân tích đồng vị đánh dấu 15n trong dự đoán tốc độ thấm sâu của phân bón trong đất

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN



TRẦN THỊ BÍCH LIÊN




ỨNG DỤNG KẾT QUẢ PHÂN TÍCH
ĐỒNG VỊ ĐÁNH DẤU
15
N TRONG DỰ ĐOÁN
TỐC ĐỘ THẤM SÂU CỦA PHÂN BÓN TRONG ĐẤT


CHUYÊN NGÀNH: HÓA PHÂN TÍCH
MÃ SỐ: 60 44 29


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC - HÓA HỌC


NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS. TS. NGUYỄN THỊ XUÂN MAI
2. TS. LƯƠNG THU TRÀ



THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2010

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, tác giả đã nhận được nhiều sự giúp đỡ tận tình
của tất cả các Thầy Cô, các anh chị và các bạn đồng nghiệp. Tác giả xin bày tỏ
lòng biết ơn sâu sắc đến:
• PGS. TS. Nguyễn Thị Xuân Mai và TS. Lương Thu Trà đã tận tình
hướng dẫn và giúp đỡ tác giả thực hiện đề tài nghiên cứu này.
• Các Thầy Cô trong bộ môn Hóa phân tích đã hết lòng truyền đạt những
kiế
n thức quý báu trong suốt thời gian học tập ở trường.
• Các anh chị và các bạn đồng nghiệp thuộc phòng Thủy văn đồng vị và
phòng Sinh học phóng xạ, Trung tâm Hạt nhân Tp. HCM đã nhiệt tình
giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
• Các thành viên trong gia đình đã động viên và tạo mọi điều kiện thuận
lợi để tác giả hoàn thành luận văn này.

Trần Thị
Bích Liên







MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG Trang
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 3
1.1. Tình hình sử dụng phân bón ở Việt Nam 4
1.2. Ảnh hưởng của nitrat đến sức khỏe con người 5
1.3. Các dạng hóa học của nitơ hữu dụng cho cây trồng 6
1.4. Chu trình nitơ - Các quá trình chuyển đổi của nitơ 8
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 12
2.1. Địa hình 12
2.2. Điề
u kiện khí hậu 13
2.3. Điều kiện thủy văn 13
2.4. Tài nguyên đất và nước 13
2.5. Khu vực nghiên cứu 14
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16
3.1. Ứng dụng kỹ thuật đánh dấu đồng vị trong nghiên cứu 16
3.2. Nitơ và đồng vị của nitơ 17
3.3. Thí nghiệm tại hiện trường 19
3.4. Xử lý sơ bộ mẫu đất trước khi phân tích 20
3.5. Xác định hàm lượng
15
N trong mẫu đất 20
3.5.1. Nguyên lý chung 20
3.5.2. Chuyển đổi nitơ đánh dấu trong mẫu về dạng NH
4
+
-N 21
3.5.2.1. Nitơ tổng số 21
3.5.2.2. Nguyên lý của phương pháp Kjeldahl 24
3.5.3. Chuyển đổi NH
4
+

sang khí nitơ N
2
28
3.6. Thiết bị phân tích tỉ số đồng vị nitơ 29
3.6.1. Khối phổ - Nguyên lý hoạt động của khối phổ 29
3.6.2. Quang phổ phát xạ - Nguyên lý hoạt động của máy quang phổ
phát xạ dùng phân tích đồng vị
15
N 30
3.7. Thiết bị và hóa chất sử dụng trong nghiên cứu 34
3.7.1. Danh mục các thiết bị sử dụng 34
3.7.2. Hóa chất sử dụng 35
3.7.3. Chuẩn bị hóa chất 35
3.8. Quy trình phân tích hàm lượng
15
N trong mẫu đất 39
3.8.1. Phá mẫu theo quy trình Kjeldahl 39
3.8.2. Chưng cất và chuẩn độ 39
3.8.3. Xác định hàm lượng
15
N 40
3.9. Các công thức tính toán sử dụng trong nghiên cứu 40
3.9.1. Các công thức tính toán nitơ tổng số 40
3.9.2. Các công thức tính toán với đồng vị
15
N 41
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46
4.1. Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng
15
N trên máy NOI-7 46

4.1.1. Đường chuẩn 46
4.1.2. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) 47
4.2. Một số khảo sát trước khi tiến hành phân tích mẫu hàng loạt 48
4.3. Lấy mẫu và ký hiệu các mẫu 49
4.4. Hàm lượng nitơ tổng số trong các mẫu đất 52
4.5. Hàm lượng đồng vị đánh dấu
15
N trong các mẫu đất 55
4.6.Tỉ số phần trăm nitơ có nguồn gốc từ phân đánh dấu
15
N trong
các mẫu đất 63
4.7. Lượng phân nitơ đánh dấu tồn dư trong đất 66
4.8. Thí nghiệm đánh dấu với đồng vị phóng xạ
131
I 69
KẾT LUẬN 72
KIẾN NGHỊ 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO 74
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Số liệu phân tích nitơ tổng số 76
Phụ lục 2: Số liệu đo đồng vị đánh dấu
15
N 81
Phụ lục 3: Thống kê hàm lượng
15
N (%nguyên tử) trong mẫu theo từng
lớp đất tại các thời điểm lấy mẫu 86
Phụ lục 4: Tính toán dung trọng đất 87
Phụ lục 5: Tính toán khối lượng 1 ha các lớp đất 88

Phụ lục 6: Thống kê phần trăm lượng phân đánh dấu với đồng vị
15
N còn
tồn dư trong từng lớpp đất tại các thời điểm lấy mẫu 89
Phụ lục 7: Khảo sát hàm lượng nitơ dạng NO
2
-
, NO
3
-
trong một số mẫu đất 90
Phụ lục 8: Xác định nồng độ dung dịch NaOBr bằng phép chuẩn độ với
dung dịch chuẩn Na
3
AsO
3
91
Phụ lục 9: Các chi tiết vận hành của máy NOI-7 92
Phụ lục 10: Sơ đồ đường khí trong máy NOI-7 93
Phụ lục 11: Các thông số kỹ thuật của máy NOI-7 95
Phụ lục 12: Một số hình ảnh trong nghiên cứu 96

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Các dạng phân bón nitơ thông thường 7
Bảng 3.1: Các đồng vị của nitơ và tính hữu dụng trong nghiên cứu 18
Bảng 4.1: Dãy các dung dịch chuẩn
15
N và tín hiệu đo được 46
Bảng 4.2: Số đo thực nghiệm của mẫu trắng 47
Bảng 4.3: Kí hiệu mẫu theo độ sâu và ngày lấy mẫu 50
Bảng 4.4: Hàm lượng phần trăm nitơ tổng số trong các mẫu đất 54
Bảng 4.5: Hàm lượng đồng vị
15
N trong các mẫu đất 57
Bảng 4.6: Tỉ số phần trăm N có nguồn gốc từ phân đánh dấu
15
N trong
các mẫu đất 65
Bảng 4.7: Phần trăm lượng phân đánh dấu tồn dư trong đất 66
Bảng 4.8: Kết quả đánh dấu đồng vị
131
I – đợt 1 69
Bảng 4.9: Kết quả đánh dấu đồng vị
131
I – đợt 2 70

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Chu trình nitơ 8
Hình 2.1: Bản đồ huyện Củ Chi 12
Hình 3.1: Khu vực thí nghiệm tại thời điểm đang trồng ớt 19
Hình 3.2: Sơ đồ khối phổ dùng phân tích tỉ số đồng vị 29
Hình 3.3: Sơ đồ một máy quang phổ phát xạ đơn giản 30
Hình 3.4: Phổ phát xạ của phân tử nitơ 31
Hình 3.5: Máy quang phổ phát xạ – NOI-7 33
Hình 3.6: Sơ đồ máy quang phổ phát xạ NOI 7 33
Hình 4.1: Đường chuẩn xác định
15
N trên máy NOI-7 46
Hình 4.2: Sơ đồ lấy mẫu 51
Hình 4.3: Hàm lượng nitơ tổng số trong các mẫu đất 52
Hình 4.4: Hàm lượng nitơ tổng trong các lớp đất ở độ sâu khác nhau 53
Hình 4.5: Hàm lượng
15
N trong các lớp đất 0cm – 5cm 58
Hình 4.6: Hàm lượng
15
N trong các lớp đất 5cm – 15cm 59
Hình 4.7: Hàm lượng
15

N trong các lớp đất 15cm – 30cm 59
Hình 4.8: Hàm lượng
15
N trong các lớp đất 30cm – 45cm 60
Hình 4.9: Hàm lượng
15
N trong các lớp đất 45cm – 60cm 61
Hình 4.10: Sự thay đổi của hàm lượng đồng vị đánh dấu
15
N trong các
mẫu đất ở các độ sâu khác nhau 62
Hình 4.11: Sự xuất hiện đồng vị đánh dấu
15
N ở các độ sâu khác nhau 62
Hình 4.12: Tỉ số phần trăm N có nguồn gốc từ phân đánh dấu
15
N trong
các mẫu đất ở các độ sâu khác nhau 64
Hình 4.13: Lượng phân nitơ đánh dấu tồn dư trong đất ở các độ sâu
khác nhau theo thời gian 67
Hình 4.14: Sự phân bố của phân đánh dấu tồn dư trong đất ở độ sâu
khác nhau tại các thời điểm lấy mẫu 68
Hình 4.15: Sự dịch chuyển của đồng vị đánh dấu
131
I – đợt 1 69
Hình 4.16: Sự dịch chuyển của đồng vị đánh dấu
131
I – đợt 2 70
1

MỞ ĐẦU
Nước ngầm là một trong những nguồn tài nguyên quan trọng phục vụ cấp nước
sinh hoạt cho nhân dân và góp phần phát triển kinh tế - xã hội của đất nước. Sự
phát triển nhanh chóng của các hoạt động công nghiệp, dịch vụ trong thời kỳ
công nghiệp hóa, hiện đại hóa, cùng với quá trình đô thị hóa và gia tăng dân số
đòi hỏi nhu cầu nước sinh hoạt rất cao và ngày càng tăng. Chính vì vậy việc bảo
vệ nguồn n
ước và môi trường nước ngầm luôn là một vấn đề được quan tâm hàng
đầu. Trong đó, vấn đề nhiễm bẩn nguồn nước, cụ thể là nguy cơ nhiễm bẩn từ
hoạt động nông nghiệp do các loại phân bón nói chung và phân bón nitơ nói
riêng, là một vấn đề rất đáng quan tâm vì nó ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe
con người.
Sự nhiễm bẩn nguồn nước ngầm cần đặc biệt l
ưu ý hơn ở các vùng sản xuất nông
nghiệp trồng lúa, trồng rau và hoa màu vì những nơi này sử dụng nhiều phân
bón. Tại nhiều vùng trồng rau và thâm canh lúa nước, việc sử dụng các loại phân
hóa học ngày càng bị người dân lạm dụng dẫn đến dư thừa và tích lũy trong đất.
Một phần lượng phân bón nitơ dư thừa mà cây trồng không sử dụng đến sẽ ở lại
trong đất, một phần b
ị rửa trôi gây ô nhiễm nguồn nước mặt, một phần thấm theo
chiều dọc vào các tầng nước ngầm và một phần bị bay hơi do tác động của nhiệt
độ hay quá trình khử nitrat trong chu trình nitơ.
Các quá trình biến đổi của phân nitơ khi bón vào đất cho thấy khả năng gây ô
nhiễm của việc bón phân nitơ không hợp lý là đáng lo ngại. Khi phân bón dịch
chuyển, thấm sâu trong đất, vượt ra khỏi tầng rễ cây, mặc dù không còn hữ
u dụng
cho cây trồng nhưng nguy cơ xâm nhập vào nước ngầm lại rất lớn, đặc biệt khi
lượng phân bón dư thừa này ở dạng nitrat thì đây chính là nguồn gây nhiễm bẩn
nitrat cho nước ngầm.
Việc theo dõi và đánh giá khả năng xâm nhập của phân bón nitơ vào nước ngầm

có ý nghĩa đặc biệt quan trọng vì qua đó chúng ta có thể đưa ra chế độ bón phân,
tưới tiêu tối ưu cho cây trồng, nhằm giảm thi
ểu các nguy cơ gây ô nhiễm nước
ngầm nói riêng và ô nhiễm môi trường sống nói chung. Một trong những cách
2

đánh giá là xem xét khả năng thấm của phân bón nitơ trong đất theo chiều sâu.
Với các lý do trên chúng tôi xây dựng đề tài “Ứng dụng kết quả phân tích đồng vị
đánh dấu
15
N trong dự đoán tốc độ thấm sâu của phân bón trong đất” để bước đầu
khảo sát khả năng dịch chuyển của phân bón nitơ trong đất theo độ sâu và theo
thời gian bằng cách áp dụng kỹ thuật đánh dấu đồng vị
15
N, dùng phân urê làm
giàu
15
N bón cho cây trồng. Cùng với thí nghiệm đánh dấu đồng vị
15
N, vào mùa
mưa, chúng tôi thực hiện thí nghiệm đánh dấu với đồng vị
131
I tại khu vực khảo
sát để xem xét tốc độ thấm của nước trong đất theo chiều sâu.

3

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Trong sản xuất nông nghiệp, phân bón là một trong những vật tư quan trọng và
được sử dụng với một lượng khá lớn hàng năm. Phân bón đã góp phần đáng kể
làm tăng năng suất cây trồng và chất lượng nông sản, đặc biệt là đối với cây lúa ở
Việt Nam. Theo đánh giá của Viện Dinh dưỡng Cây trồng Quốc tế (International
Plant Names Index - IPNI), phân bón đóng góp khoảng 30-35% tổng sản lượng
cây trồng
[4]
. Tuy nhiên việc sử dụng phân bón ngày càng nhiều để tăng năng suất
cây trồng lại chính là một trong những tác nhân gây ô nhiễm môi trường nói
chung và môi trường nước nói riêng. Trong những thập niên gần đây, hàm lượng
nitrat (NO
3

-
-N) trong nước ngầm đã tăng lên đáng kể. Hàm lượng cho phép của
nitrat trong nước uống là 50mg/L NO
3
-
(tương đương 11mg/L NO
3
-
-N hay
0,8mmol/L) và mức đề nghị là thấp hơn 25mg/L NO
3
-[18]
.
Nitrat trong nước ngầm có nguồn gốc từ nhiều nguồn khác nhau, như nhiễm từ
vùng chăn nuôi, trồng trọt, bể rác thải và do quá trình oxy hóa nitơ hữu cơ trong
đất. Tuy nhiên, nguyên nhân chủ yếu dẫn đến sự gia tăng hàm lượng nitrat trong
các tầng nông nước ngầm được ghi nhận là do việc sử dụng thường xuyên và quá
mức một lượng lớn phân nitơ và phân chuồng trong nông nghiệp kể từ những
năm đầu củ
a thập niên sáu mươi, gây rò rỉ nitrat thấm xuống các mạch nước
ngầm
[1], [4]
. Các công trình nghiên cứu tại các nước trên thế giới đã quan trắc sự
phân bố của phân bón nitơ trong nước mặt, nước trong đất và nước ngầm trong
nhiều năm sử dụng phân nitơ đánh dấu với đồng vị
15
N và đã phát hiện thấy sự có
mặt của NO
3
-

từ phân đánh dấu trong nước ngầm sau 40 tháng kể từ khi bón
phân
[9],

[10]
. Trong nghiên cứu kiểm soát nhiễm bẩn nitrat trong đất trồng ngô khi
không sử dụng và sử dụng phân bón với các chế độ tưới tiêu khác nhau, J.A.Diez
và cộng sự đã ghi nhận hàm lượng nitrat trong dung dịch đất ở độ sâu 50cm và
140cm tăng lên đáng kể trong trường hợp sử dụng phân bón cả ở hai chế độ tưới
bình thường và tưới có quản lý. Với chế độ tưới bình thường, hàm lượng nitrat
trong dung dịch đất ở độ
sâu 50cm tăng từ 93 ± 86mg/L khi không bón phân lên
đến 447 ± 90mg/L khi bón phân urê và với chế độ tưới có quản lý, tăng từ 59 ±
4

33mg/L khi không bón phân lên đến 425 ± 53mg/L khi bón phân urê. Ở độ sâu
140cm, hàm lượng nitrat trong dung dịch đất với chế độ tưới bình thường tăng từ
59+
43mg/L khi không bón phân lên đến 215 ± 71mg/L khi bón phân urê và tăng
đến 413 ± 55mg/L với chế độ tưới có quản lý
[13], [14]
. Như vậy khả năng tích đọng
nitrat trong đất khi sử dụng phân bón là lớn và nitrat có mặt ở độ sâu 140cm sẽ
thấm vào các tầng nước ngầm. Trong nghiên cứu của Barraclough và cộng sự
(1984) cho thấy lượng phân nitơ thấm dọc dao động trong khoảng 0,2 – 18%
lượng phân bón cho đất và tăng theo sự gia tăng của lượng phân sử dụng
[6]
.
1.1. Tình hình sử dụng phân bón ở Việt Nam

Trong hơn hai mươi năm qua, lượng phân bón ở nước ta đã tăng lên rất nhiều lần
so với mức tăng diện tích gieo trồng. Lượng phân vô cơ sử dụng tăng mạnh, tổng
các yếu tố dinh dưỡng đa lượng N + P
2
O
5
+ K
2
O năm 2007 tăng gấp hơn 5 lần so
với lượng sử dụng của năm 1985. Ngoài phân bón vô cơ, hàng năm nước ta còn
sử dụng khoảng 1 triệu tấn phân hữu cơ, hữu cơ sinh học, hữu cơ vi sinh các loại.
Lượng phân bón nitơ sử dụng ở Việt Nam tăng từ 342,3 nghìn tấn ở năm 1985
đến 831,7 nghìn tấn vào năm 1995; 1155,1 nghìn tấn vào năm 2005 và năm 2007
được ghi nhận là 1157,5 nghìn tấn
[4]
.
Không phải tất cả lượng nitơ có trong phân bón đều được cây sử dụng. Tính hữu
dụng của nitơ đối với cây chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm nhiệt độ, độ
ẩm, độ pH của đất, và dạng hóa học của nitơ. Đa phần cây trồng phát triển tốt khi
đất có độ pH nằm trong khoảng từ 5,5 đến 8. Cũng có một số loại cây
đặc biệt
phát triển tốt khi đất có môi trường axit mạnh như việt quất, đỗ quyên. Nếu pH
của đất nằm ngoài khoảng này thì việc bón thêm nitơ cho đất không mấy hữu ích
vì cây không sử dụng được
[11]
.
Xét về tỷ lệ sử dụng phân bón cho các nhóm cây trồng khác nhau cho thấy lượng
phân bón sử dụng cho lúa chiếm cao nhất so với các cây trồng khác. Tuy nhiên,
so với các nước trong khu vực và trên thế giới, lượng phân bón sử dụng trên một

đơn vị diện tích gieo trồng ở nước ta vẫn còn thấp.
5

Theo số liệu tính toán của các chuyên gia, hiện nay hiệu suất sử dụng phân đạm ở
Việt Nam mới chỉ đạt từ 30-45%, phụ thuộc vào loại đất, giống cây trồng, thời
vụ, phương pháp bón, loại phân bón
[4]
… Như vậy, còn 55 - 70% lượng đạm được
bón vào đất nhưng chưa được cây trồng sử dụng, tích trữ trong đất. Trong số này,
một phần phân được giữ lại trong đất, một phần bị rửa trôi gây ô nhiễm nguồn
nước mặt. Một phần thấm sâu theo chiều dọc xuống các tầng nước ngầm và một
phần bay hơi vào không khí. Với tỷ lệ đó, lượng phân bón nitơ không hữu d
ụng
cho cây trồng đã tăng từ 205,4 nghìn tấn ở năm 1985 đến 499,0 nghìn tấn vào
năm 1995; 693,1 nghìn tấn năm 2005 và năm 2007 là 814,5 nghìn tấn
[4]
.
Trừ một phần các chất dinh dưỡng có trong phân bón được giữ lại trong các keo
đất là nguồn dinh dưỡng dự trữ cho vụ sau, hàng năm một lượng lớn phân bón bị
bay hơi, rửa trôi hoặc thấm sâu đã gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sống, và
cũng là những tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước ngầm.
1.2. Ảnh hưởng của nitrat đến sức khỏe con người
Mối lo ngại đáng kể nhấ
t là khi nước ngầm nhiễm bẩn nitrat được sử dụng trong
sinh hoạt hàng ngày. Hàm lượng nitrat trong nước uống cao gây ảnh hưởng trực
tiếp đến sức khỏe con người. Nitrat (NO
3
-
) khi vào cơ thể người sẽ tham gia phản
ứng khử ở dạ dày và đường ruột do tác dụng của các men tiêu hoá sinh ra nitrit

(NO
2
-
). Nitrit sinh ra phản ứng với hemoglobin (Hb) trong máu tạo thành
methemoglobin (metHb) làm suy yếu khả năng vận chuyển oxi. Tình trạng hàm
lượng metHb tăng đến 10% hàm lượng Hb thông thường hay cao hơn được gọi là
methemoglobinaemia, gây hiện tượng tím tái cơ thể và với hàm lượng cao hơn sẽ
gây ngạt thở. Bình thường mức metHb trong cơ thể người thấp hơn 2% và trong
cơ thể trẻ dưới ba tháng tuổi thấp hơn 3%.
Thông thường hemoglobin chứa ion Fe
2+
. Ion Fe
2+
này có khả năng liên kết với
oxi.
Khi có mặt NO
2
-
nó sẽ chuyển hoá Fe
2+
thành Fe
3+
làm cho hồng cầu mất khả
năng chuyển tải O
2
. Nếu duy trì lâu trạng thái này sẽ dẫn tới tử vong
[18]
.
6

Sự tạo thành metHb đặc biệt thấy rõ ở trẻ em. Trẻ em mắc chứng bệnh này
thường xanh xao (bệnh Blue baby) và dễ bị đe doạ đến cuộc sống, đặc biệt là trẻ
dưới 3 tháng tuổi và thai nhi.
Bên cạnh đó, hàm lượng nitrat trong nước uống cao còn là một trong các yếu tố
dẫn đến bệnh ung thư dạ dày gặp ở người trưởng thành. Nitrat có thể phản ứng
với các axit amin tạo thành nhiề
u tác nhân gây ung thư khác nhau.
Ngoài ra còn có ghi nhận một số dị tật bẩm sinh và các bệnh về tuyến giáp có thể
có liên quan đến hàm lượng cao của nitrat trong nước uống. Tuy nhiên vấn đề
này chưa được xác nhận chính thức.
1.3. Các dạng hóa học của nitơ hữu dụng cho cây trồng
Nitơ là một trong những chất dinh dưỡng quan trọng nhất đối với sự phát triển
của cây trồng, đứng thứ hai chỉ sau nước. Trong các vùng đất canh tác khô,
đây
là chất dinh dưỡng chính mà người sản xuất có thể kiểm soát. Nitơ tồn tại ở nhiều
dạng hóa học khác nhau và các dạng này xác định liệu nitơ có hữu ích cho cây
trồng hay thất thoát, không có ích cho cây. Những sự thất thoát nitơ này có thể
gây nên nhiều điều bất lợi cho người sản xuất hay gây ảnh hưởng đến môi
trường.
Nitơ có thể tìm thấy trong không khí, nước hay đất. Có nhiều biến đổi qua lạ
i
giữa các dạng hóa học khác nhau của nitơ thông qua các quá trình xảy ra trong
chu trình nitơ do ảnh hưởng của khí hậu, cây trồng, động vật và con người.
Nitơ được bón cho đất ở nhiều dạng (bảng 1.1), tuy nhiên cây chỉ sử dụng nitơ
dưới dạng nitrat (NO
3
-
) và amoni (NH
4
+

). Ion nitrat và ion amoni hòa tan vào
nước trong đất được cây sử dụng thông qua rễ cây. Cho dù phân bón nitơ được
bón cho cây dưới dạng nào thì cũng chỉ hữu dụng cho cây khi đã chuyển đổi sang
dạng ion nitrat hay ion amoni. Các vi sinh vật sống trong đất thực hiện các quá
trình chuyển đổi này.



7

Bảng 1.1: Các dạng phân bón nitơ thông thường
[11]
.
Dạng phân
bón nitơ
Nguồn gốc
Tính hữu dụng
cho cây
Ghi chú
Nitơ hữu cơ
(Protein,
axit amin)
- Phân động vật
- Phân trộn
- Bã cây
- Các loại khác
Không hữu dụng cho
đến khi bị phân hủy
(từ hàng tuần cho đến
hàng năm).

Không di động
trong đất. Chuyển
đổi sang ion amoni
NH4
+
trong đất
chậm. Là những
sản phẩm cuối của
quá trình cố định
nitơ.
Urê - Phân bón
thương mại
- Phân tươi
Hữu dụng khá nhanh
dưới dạng amoni.
Chuyển đổi nhanh
sang NH
4
+
trong
đất.
Amoni
(NH
4
+
)
- Phân hóa học
như amoni nitrat
và ammoni sulfat
- Phân tươi

- Sản sinh từ các
phần tử hữu cơ
trong đất
Là dạng hữu dụng cho
cây, là nguồn nitơ
được ưa thích vì cần ít
năng lượng để có
được.
Có thể hấp phụ bởi
keo đất hay phần tử
hữu cơ, do đó là
dạng ít mất mát
hơn. Được chuyển
đổi sang dạng NO
3
-

bởi các vi sinh vật
trong đất.
Nitrat
(NO
3
-
)
- Phân hóa học
như amoni nitrat
và kali nitrat
Là dạng thông thường
nhất được hấp thụ trực
tiếp bởi đa số các loại

cây.
Có tính di động
trong đất cao. Dễ
dàng bị rửa trôi
theo chiều dọc
thấm vào nước
ngầm. Thường là
kết quả cuối cùng
của quá trình
khoáng hóa.
Khí nitơ
(N
2
)
- Nitơ tự do
chiếm gần 80%
thể tích không khí
trong đất.
Là dạng không hữu
dụng trực tiếp cho cây
trồng. Chỉ hữu dụng
cho cây có vi khuẩn cố
định nitơ, như cây họ
đậu. Được sử dụng
trong cố định đạm và
sản xuất phân bón.
Nitơ hữu cơ và
NH
4
+

được bón cho
đất từ các cây họ
đậu.

8

Ngoài ra nitơ còn gặp dưới một số dạng hóa học khác:
1. Nitrit (NO
2
-
): Là dạng ít hữu dụng cho cây hơn, độc đối với cây hơn và là dạng
khí dễ mất mát hơn so với nitrat.
2. Dinitơ Oxit (N
2
O): Là khí nhà kính. Là dạng khí mất mát trong quá trình khử
nitơ.
3. Nitơ Oxit (NO): Là dạng khí mất mát trong quá trình khử nitơ, có thể gây hại
đến tầng ozone.
1.4. Chu trình nitơ - Các quá trình chuyển đổi của nitơ
Nếu nitơ được bón dưới dạng phân vô cơ chứa ion nitrat (NO
3
-
) hay ion amoni
(NH
4
+
), chúng hầu như hữu dụng cho cây ngay tức thì. Phân bón có nguồn gốc
hữu cơ giải phóng nitơ từ từ theo thời gian khi nitơ của chúng được chuyển đổi
sang dạng ion nitrat hay ion amoni nhờ các vi sinh vật sống trong đất. Các quá
trình chuyển đổi và dịch chuyển của nitơ được mô tả trong hình 1.1. Các quá

trình này diễn ra nhanh hơn khi đất ấm và có độ ẩm thích hợp, nhưng không bão
hòa.
Hình 1.1: Chu trình nitơ.

9

Các quá trình chuyển đổi của nitơ:
¾ Quá trình khoáng hóa: là quá trình chuyển đổi nitơ từ dạng hữu cơ sang dạng
vô cơ.
¾ Quá trình cố định: là quá trình chuyển đổi nitơ phân tử từ khí quyển tạo thành
những hợp chất chứa nitơ mà cây trồng sử dụng được nhờ những vi sinh vật
cố định nitơ.
¾ Quá trình rửa trôi – thấm dọc: Dịch chuyển theo nước bề m
ặt và thấm ngang,
thấm dọc của dạng nitơ hòa tan theo nước trong các tầng đất.
¾ Quá trình bay hơi: là quá trình bay hơi của amoniac từ bề mặt đất vào khí
quyển.
¾ Quá trình nitrat hóa: Là quá trình chuyển hóa từ ion amoni thành ion nitrat
dưới tác dụng của các loài vi sinh vật. Quá trình nitrat hóa xảy ra qua hai giai
đoạn: nitrit hóa và nitrat hóa.
* Giai đoạn nitrit hóa là giai đoạn chuyển hóa từ NH
4
+
thành nitrit (NO
2
-
) với
sự tham gia của vi sinh vật nitrosomonas:
2NH
4

+
+ 3O
2
2NO
2
-
+ 2H
2
O + 4H
+
+ năng lượng
* Giai đoạn nitrat hóa là giai đoạn chuyển hóa từ NO
2
-
thành nitrat (NO
3
-
) với
sự tham gia của vi sinh vật nitrobacter:
2NO
2
-
+ O
2
2NO
3
-
+ năng lượng
¾ Quá trình khử nitrat: Là quá trình tách nitơ ra khỏi nitrat và nitrit dưới tác
dụng của các vi khuẩn yếm khí (vi khuẩn khử nitrat). Nitơ được tách ra ở dạng

khí sẽ bay vào khí quyển:
4NO
3
-
+ 5CH
2
O = 2N
2
+5HCO
3
-
+ H
+
+ 2H
2
O
Cây trồng sử dụng nitơ bằng cách hấp thụ nitơ ở dạng ion nitrat hay ion amoni
thông qua rễ cây. Phần lớn nitơ được cây sử dụng để tạo thành đạm và axit
nucleic. Trong đất, ion amoni mang điện tích dương, các hạt keo đất mang điện
tích âm. Do vậy các ion amoni bị hút dính vào các hạt keo đất. Vì vậy so với
nitrat, amoni kém hữu dụng hơn đối với nhiều loại cây và cũng ít nguy cơ rửa trôi
10

theo chiều sâu thấm vào các tầng nước ngầm khi mưa lớn hay tưới tiêu quá
nhiều.
Nitrat mang điện tích âm, bị đẩy bởi các hạt keo đất, do đó nitrat hiện diện trong
dung dịch nước trong đất, sẵn sàng cho cây sử dụng và cũng dễ dàng di chuyển
tự do cùng với nước theo chiều dọc thấm vào các tầng nước ngầm.
Có những vi khuẩn rất chuyên dụng chuyển đổi amoni sang nitrat, các vi khuẩn
này cần khí oxy do đó chúng hoạt

động không tốt khi đất bão hòa hay ở độ sâu
quá lớn. Cũng như các vật thể sống khác, chúng cần nước để sống, do đó đất cần
ẩm. Các vi khuẩn này không hoạt động tại nhiệt độ bằng hoặc thấp hơn nhiệt độ
nước đóng băng và hoạt động của chúng gia tăng khi đất trở nên ấm hơn, tỉ lệ
chuyển đổi này đạt tối đa t
ại nhiệt độ 26-33
o
C.
Nếu một lượng dư thừa amoni được chuyển qua nitrat, khi cây không sử dụng hết
và khi gặp điều kiện thích hợp, ion nitrat sẽ theo nước xuống dưới ngoài vùng rễ
cây, lúc này nitrat không còn hữu dụng cho cây và dễ dàng dịch chuyển cùng với
nước trong đất, xâm nhập vào nước ngầm. Khi xâm nhập vào khối nước ngầm,
một phần nitrat có thể tham gia vào quá trình khử nitơ và thoát ra ở dạng khí,
nhưng lượng này chỉ chiếm một ph
ần nhỏ bởi vì ở các tầng đất sâu này có không
nhiều các phần tử hữu cơ và trong điều kiện ít cacbon, khó thúc đẩy các hoạt
động của các vi sinh vật. Quá trình khử nitơ chỉ xảy ra khi có điều kiện thuận lợi
(có đủ nguồn cacbon và nhiệt độ đủ ấm) cho cácvi sinh vật hoạt động và nếu ít
oxy.
Quá trình rửa trôi, thấm dọc của phân bón nitơ phụ thuộc nhiều vào các yếu tố
th
ổ nhưỡng và môi trường. Các yếu tố tạo điều kiện thúc đẩy quá trình này gồm
có:
- Đất có kết cấu thô, nhiều lỗ rỗng hay đất nứt nẻ
- Dịch chuyển thấm sâu của nước xảy ra dễ dàng trong miền bổ cấp
- Lượng mưa đáng kể dẫn đến lượng nước đi vào đất nhiều cũng như gia
tăng tốc độ
thấm của nước trong đất
- Hàm lượng nitơ trong các tầng đất cao
11

- Miền rễ cây nông dẫn đến hạn chế trong việc ngăn chặn phân nitơ thấm
sâu.
Với tất cả các lý do trên, khảo sát độ dịch chuyển của phân bón nitơ trong đất
theo chiều sâu là một trong những công việc cần thiết giúp ta hoạch định tốt hơn
công việc bón phân nitơ và tưới tiêu trong canh tác nông nghiệp nhằm ngăn ngừa
khả năng xâm nhập của phân vào các tầng nước ngầm.

12

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu được thực hiện tại khu vực chuyên canh rau thuộc Ấp Đình, xã Tân
Phú Trung, huyện Củ Chi, thành phố Hồ Chí Minh.
Củ Chi là huyện ngoại thành nằm ở phía Tây Bắc thành phố Hồ Chí Minh, cách
trung tâm thành phố khoảng 50 km theo đường Xuyên Á, có tọa độ địa lý từ
10
o
53’00” đến 10
o
10’00” vĩ độ Bắc và từ 106
o
22’00” đến 106
o
40’00” kinh độ
Đông và diện tích tự nhiên 43.450,2 ha. Phía Bắc giáp huyện Trảng Bàng của
tỉnh Tây Ninh. Phía Nam giáp huyện Hóc Môn. Phía Đông ngăn cách với tỉnh
Bình Dương bởi sông Sài Gòn. Phía Tây giáp tỉnh Long An.

Hình 2.1: Bản đồ huyện Củ Chi

2.1. Địa hình
Huyện Củ Chi nằm trong vùng chuyển tiếp giữa miền Tây Nam Bộ và miền sụt
Đông Nam Bộ, với độ cao giảm dần theo 2 hướng Tây Bắc – Đông Nam và Đông
Bắc – Tây Nam. Độ cao trung bình so với mặt nước biển từ 8 m – 10 m. Ngoài ra
địa bàn huyện có tương đối nhiều ruộng, đất đai thuận lợi để phát triển nông
nghiệp so với các huyệ
n khác trong thành phố.

13

2.2. Điều kiện khí hậu
Huyện Củ Chi nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, mang tính chất cận
xích đạo. Một năm có hai mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô
từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau. Nhiệt độ tương đối ổn định, cao đều trong năm
và ít thay đổi, trung bình năm khoảng 26,6
o
C. Lượng mưa trung bình năm từ
1300 mm – 1770 mm, tăng dần lên phía Bắc theo chiều cao địa hình, mưa phân
bổ không đều giữa các tháng trong năm, mưa tập trung từ tháng 7 đến tháng 9.
Vào tháng 12 và tháng 1 lượng mưa không đáng kể. Độ ẩm không khí trung bình
năm khá cao 79,5%; cao nhất vào các tháng 7, 8, 9 là 80 – 90%; thấp nhất vào
tháng 12,1 là 70%.
2.3. Điều kiện thủy văn
Huyện Củ Chi có hệ thống sông, kênh, rạch khá đa dạng. Sông Sài Gòn chịu chế
độ ảnh hưởng dao động bán nh
ật triều, với mực nước triều bình quân thấp nhất là
1,2 m và cao nhất là 2,0 m. Các hệ thống kênh rạch tự nhiên khác đa số chịu ảnh
hưởng trực tiếp chế độ thủy văn của sông Sài Gòn như Rạch Tra, Rạch Sơn, Bến
Mương… Riêng chỉ có kênh Thầy Cai chịu ảnh hưởng chế độ thủy văn của sông
Vàm Cỏ Đông. Nhìn chung hệ thống sông, kênh, rạch trực tiếp chi phố
i chế độ
thủy văn của huyện và nét nổi bật của dòng chảy và sự xâm nhập của thủy triều.
2.4. Tài nguyên đất và nước
Tại huyện Củ Chi có 3 nhóm đất chính: đất phù sa, đất xám và đất đỏ vàng.
Đất phù sa có thành phần cơ giới từ trung bình đến nặng. Thành phần cấp hạt sét
là chủ yếu (45 – 55 %), cấp hạt cát cao gấp 2 lần cấp hạt limon. Tỉ lệ các hạt giữa
các t
ầng không đồng nhất do hậu quả của các thời kỳ bồi đắp phù sa. Trị số pH

xấp xỉ 4. Đất phù sa ở đây được dùng để sản xuất lúa nước 2 đến 3 vụ và sử dụng
một phần diện tích nhỏ cho việc trồng cây ăn quả.
Đất xám với tầng đất thường rất dày, thành phần cơ giới nhẹ, cấp hạt cát trung
bình và cát mịn chiếm tỉ l
ệ rất cao (40 - 55%), cấp hạt sét chiếm 21 – 27% và có
sự gia tăng sét rất rõ tạo thành tầng tích sét. Đất có phản ứng chua, pH (H
2
O) xấp
xỉ 5 và pH (KCl) xấp xỉ 4 thích hợp với các loại cây công nghiệp hàng năm, cây
14

công nghiệp ngắn ngày, rau, đậu … và các cây công nghiệp lâu năm như: cao su,
điều.
Đất đỏ vàng ít có giá trị sản xuất với đặc điểm của nhóm đất này là chua, độ no
bazơ thấp, khả năng hấp thụ không cao, khoáng sét phổ biến là Kaolinit, axit mùn
chủ yếu là fuvic, chất hòa tan dễ bị rửa trôi.
Nguồn nước của huyện chủ yếu là nước ở các sông, kênh, rạch, hồ, ao. Tuy
nhiên, phân bố không đều tập trung ở phía
Đông của huyện (Sông Sài Gòn) và
trên các vùng trũng phía Nam và Tây Nam với chiều dài gần 300 km cả hệ thống,
đa số chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều. Nguồn nước ngầm khá dồi dào
và đang giữ vị trí quan trọng trong việc cung cấp nước cho sản xuất và sinh hoạt
của người dân.
2.5. Khu vực nghiên cứu
Khu vực trồng rau Tân Phú Trung có tổng diện tích canh tác là 60ha, trong đó
50ha trồng các loại rau ăn quả như
bầu, bí, dưa leo, khổ qua, đậu bắp còn 10ha
còn lại dùng để trồng và canh tác các loại rau ăn lá như rau muống, mồng tơi,
dền, cải xanh, cải ngọt Tại đây, các loại rau được trồng theo chế độ luân canh
suốt 12 tháng/năm, trung bình khoảng 6 vụ rau ăn lá và 2 vụ rau ăn quả. Mỗi

ngày, khu vực trồng rau này cung cấp ra thị trường khoảng 3,5 tấn rau củ quả các
loại.
Về mặt thổ nh
ưỡng, đất trong khu vực trồng rau Tân Phú Trung thuộc nhóm đất
xám bạc màu, chủ yếu hình thành trên đất phù sa cổ (Pleistocen muộn). Tầng đất
thường rất dày, thành phần cơ giới nhẹ, cấp hạt cát trung bình và cát mịn chiếm tỉ
lệ rất cao (40 - 55%), cấp hạt sét chiếm 21 – 27% và có sự gia tăng sét rất rõ tạo
thành tầng tích sét. Đất có phản ứng chua, lượng các cation trao đổi trong tầng
đất rất thấp, hàm lượng mùn ít, đất nghèo dinh dưỡng và thấm thoát nướ
c nhanh.
Loại đất này thường sử dụng trồng các loại rau nhưng cần có chế độ tăng cường
phân bón bổ sung dinh dưỡng thích hợp. Tại khu vực này, nông dân trồng rau
thường sử dụng hai loại phân bón: phân chuồng dùng để bón lót (1 tấn/ha/ vụ cho
rau ăn lá và 1,5 tấn/ha/vụ cho rau ăn quả). Phân hóa học (N-P-K) loại
15

40kgN/ha/vụ cho rau ăn lá và loại 70kgN/ha/vụ cho rau ăn quả được bón bổ sung
cho từng giai đoạn thích hợp. Như vậy, lượng phân hóa học nông dân bón cho
một ha đất canh tác lên đến 380kg/ha/năm.
Với khí hậu một năm hai mùa rõ rệt, lượng mưa chủ yếu tập trung vào các tháng
mùa mưa nên rau được tưới đẫm hàng ngày trong mùa khô. Vào mùa mưa, nước
mưa là nguồn tưới cho cây trồng, và được tưới thêm khi cần. Lượng nước tưới
vào mùa khô thường g
ấp đôi so với mùa mưa. Mực nước ngầm thay đổi theo
mùa, 2,0 mét trong mùa khô và 0,8 mét trong mùa mưa.

16

Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Ứng dụng kỹ thuật đánh dấu đồng vị trong nghiên cứu
Kỹ thuật đánh dấu đồng vị nói chung và kỹ thuật đánh dấu sử dụng đồng vị
15
N
nói riêng đã và đang được ứng dụng rộng rãi và ngày càng tăng trong nhiều lĩnh
vực nghiên cứu tại nhiều nước trên thế giới. Kỹ thuật đánh dấu đồng vị sử dụng
15
N được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như sinh học, nông nghiệp, y tế,
thủy văn, môi trường… Trong nông nghiệp và thủy văn, đồng vị
15
N được sử

dụng nhiều như là một đồng vị đánh dấu trong các nghiên cứu về chu trình nitơ
trong đất, phân bố nitơ trong các phần tử hữu cơ của đất, sử dụng phân bón nitơ,
nitơ với năng suất cây trồng, sự dịch chuyển của nitơ trong đất, mất mát nitơ dưới
dạng khí và dạng rửa trôi nitrat, cố định nitơ sinh học, các nghiên cứu về chuy
ển
hóa nitơ trong cây trồng và động vật Trong lĩnh vực thủy văn môi trường, kỹ
thuật đánh dấu đồng vị sử dụng
15
N là một công cụ hữu hiệu trong các nghiên
cứu về sự phân bố của phân bón nitơ sử dụng có mặt trong nước mặt, nước trong
đất và nước ngầm, các nghiên cứu về đánh giá tác động môi trường của các
nguồn phân bón nitơ, cũng như các nghiên cứu về đánh giá và mô hình hóa khả
năng và tốc độ rửa trôi nitrat vào nước mặt, nước ngầm từ các nguồn phân bón
nitơ sử dụng cho cây trồng. Các công trình nghiên cứu t
ại các nước trên thế giới
đã quan trắc sự phân bố của phân bón nitơ trong nước mặt, nước trong đất và
nước ngầm trong nhiều năm sử dụng phân nitơ đánh dấu với đồng vị
15
N và đã
phát hiện thấy sự có mặt của NO
3
-
từ phân đánh dấu trong nước ngầm sau 40
tháng kể từ khi bón phân
[9], [10]
. Tại các nước như Mỹ, Đức, Thổ Nhĩ Kỳ … kỹ
thuật đánh dấu đồng vị sử dụng
15
N được ứng dụng kết hợp với phần mềm
NLEAP (Nitrate Leaching and Economic Analysis Pakage) để tính toán đưa ra

các thông số về khả năng rửa trôi nitrat vào nước ngầm, lượng nitrat có khả năng
thấm và lượng nitrat đã thấm vào nước ngầm, chỉ số nguy cơ dịch chuyển và
nguy cơ rửa trôi nitrat tiềm ẩn hàng năm, từ đó đã đưa ra các bức tranh về nguy
cơ ô nhiễm nitrat trong nước ngầm giúp hoạch đị
nh chương trình bón phân và
17

tưới tiêu hợp lý nhằm giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm nước ngầm từ phân bón sử
dụng cho cây trồng
[19], [20], [21]
.
Tại Việt Nam, kỹ thuật đánh dấu đồng vị được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh
vực thủy văn, công nghiệp, nông nghiệp. Riêng kỹ thuật đánh dấu đồng vị sử
dụng
15
N được ứng dụng tại Trung Tâm Hạt Nhân Tp. Hồ Chí Minh trong các
nghiên cứu về đánh giá dinh dưỡng cây trồng, đánh giá tốc độ rửa trôi của đạm
(phân bón nitơ) và bước đầu được đưa vào nghiên cứu đánh giá tốc độ thấm sâu
của phân bón nitơ.
3.2. Nitơ và đồng vị của nitơ
Nitơ là một phi kim, có độ âm điện là 3,0 thuộc phân nhóm chính nhóm năm của
hệ thống tuần hoàn D. I. Mendeleep. Nguyên tử nitơ có n
ăm điện tử ở lớp điện tử
ngoài cùng vì thế nó thường có hóa trị ba trong phần lớn các hợp chất. Nitơ là
chất khí không màu, không mùi, hóa lỏng ở -195,8
o
C và hóa rắn ở -209,86
o
C.
Nitơ tồn tại ở trạng thái tự do và dạng hợp chất. Nitơ tự do chiếm 78,16% thể tích

không khí và là thành phần của mọi cơ thể sống.
Ở nhiệt độ thường, nitơ kém hoạt động. Ở nhiệt độ hồ quang điện nitơ kết hợp
được với oxy:
N
2
+ O
2
2NO
Ở nhiệt độ cao, nitơ kết hợp với kim loại tạo thành nitrua:
3Ca + N
2
= Ca
3
N
2
Khi có chất xúc tác, nitơ tác dụng với hiđro ở nhiệt độ và áp suất cao. Amoniac là
sản phẩm kết hợp quan trọng nhất của nitơ và hiđro:
N
2
+ 3H
2
2NH
3

Nitơ có các đồng vị bền và đồng vị phóng xạ có số khối từ 12 đến 17 (bảng 3.1).
Đồng vị phóng xạ có thời gian sống dài nhất là
13
N với chu kỳ bán rã rất ngắn chỉ
10,05 phút. Chính vì giới hạn này nên các đồng vị phóng xạ của nitơ không được
ứng dụng trong nghiên cứu.

Nitơ có hai đồng vị bền là
14
N và
15
N. Thành phần đồng vị
15
N trong khí quyển
xấp xỉ bằng 0,366% nitơ tổng số và đồng vị
14
N chiếm 99,634%, nghĩa là cứ có
18

một nguyên tử
15
N trong khí quyển thì có 272 nguyên tử
14
N. Tỉ số
14
N/
15
N trong
khí quyển và vật chất tự nhiên là không thay đổi. Bất cứ tỉ số lớn hơn nào đều
liên quan đến việc sử dụng vật liệu nhân tạo làm giàu
15
N như là đồng vị đánh
dấu được sử dụng trong nhiều nghiên cứu. Vì cả
15
N và
14
N đều không phải là

đồng vị phóng xạ, sử dụng tỉ số
14
N/
15
N trong nghiên cứu không gây nguy hại
hay ảnh hưởng đến sức khỏe con người, đồng thời bản chất bền của chúng cho
phép thực hiện các thực nghiệm lâu dài. Vấn đề trở ngại khi sử dụng đồng vị
15
N
trong nghiên cứu là giá thành
15
N cũng như thiết bị phân tích
15
N cao.
Bảng 3.1: Các đồng vị của nitơ và tính hữu dụng trong nghiên cứu
[7]

Số khối
Thành phần
tự nhiên (%)
Chu kỳ bán rã Ứng dụng điển hình
12 - 0,0126 giây
13 - 10,05 phút
Ứng dụng giới hạn vì chu kỳ bán rã
quá ngắn. Ứng dụng trong một số
nghiên cứu rất ngắn hạn về cố định
nitơ, khử nitrat.
14 99,634 -
Các vật liệu giàu
14

N (nghèo
15
N) sử
dụng trong các nghiên cứu về hiệu
suất phân bón sử dụng trong một
mùa.
15 0,366 -
Ứng dụng trong các nghiên cứu về
hiệu suất sử dụng phân bón, cố định
nitơ sinh học, cân bằng nitơ, biến
đổi nitơ trong đất, nitơ dễ tiên trong
các vật liệu hữu cơ, các nghiên cứu
về dinh dưỡng động vật và cây
trồng.
16 - 7,36 giây
17 - 4,14 giây