Xác định một số nguyên tố vi lượng và đất hiếm trong đất trồng cam xã đoài nghi diên nghi lộc nghệ an

Bộ giáo dục và đào tạo
Trường Đại học Vinh

Cao Thị Thân Mến

Xác định một số nguyên tố vi lượng và đất hiếm
trong đất trồng cam xã đoài xã nghi diên
huyện nghi lộc tỉnh nghệ an

Luận văn thạc sĩ hóa học

Vinh, 2007


Bộ giáo dục và đào tạo
Trường Đại học Vinh
===  ===

Cao Thị Thân Mến

Xác định một số nguyên tố vi lượng
và đất hiếm trong đất trồng cam xã đoài
nghi diên - nghi lộc - nghệ an
Chun ngành: Hóa vơ cơ
Mã số: 60.44.25

Luận văn thạc sĩ hóa học

Người hướng dẫn khoa học:

TS. nguyễn quốc thắng

Vinh, 2007

=  =


2

mục lục
Mở đầu
Chương 1:Tổng quan....................................................................
1.1: tầm quan trọng của đất và một số chỉ tiêu dinh duỡng
trong đất trồng trọt -------------------------------------------------------------1.1.1. tầm quan trọng của đất.---------------------------------------1.1.2. một số chỉ tiêu dinh dưỡng trong đất.---------------------------1. 2. các nguyên tố vi lượng và chức năng sinh lý của nó
đối với cây trồng----------------------------------------------------------------1.2.1. vai trò chung của các nguyên tố vi lượng----------------------1.2.2. dạng tồn tại của đồng, kẽm, molipden, mangan trong đất
và chức năng sinh lý của chúng đối với cây trồng-------------1.2.2.1. nguyên tố đồng-----------------------------------------------1.2.2.2. nguyên tố kẽm-------------------------------------------------1.2.2.3. nguyên tố môlipden--------------------------------------------1.2.2.4. nguyên tố mangan-------------------------------------------------1.3: dạng tồn tại của các nguyên tố đất hiếm trong đất
và chức năng sinh lý của chúng đối với cây trồng-------------------------1.4. các phương pháp nghiên cứu----------------------------------------1.4.1. các phương pháp chung----------------------------------------------1.4.2. phương pháp chiết – trắc quang------------------------------------1.4.3. phưong pháp phổ phát xạ nguyên tử------------------------------Chương 2:

Thực nghiệm

-------------------------

2.1. Hoá chất và dụng cụ máy móc----------------------------------------2.1.1. hố chất---------------------------------------------------------------2.1.2. dụng cụ máy móc,thiết bị thí nghiệm---------------------------2.2. thu và xử lý mẫu-----------------------------------------------------2.3. quy trình thực nghiệm---------------------------------------------2.3.1. pha chế dung dịch cồn cho phân tích-------------------------------2.3.2. xác định một số chỉ tiêu chung của đất-----------------------------2


3

2.3.2.1. tổng khoáng của đất----------------------------------------------2.3.2.2. độ chua của đất theo phương pháp kapper--------------------2.3.2.3. tổng lượng mùn của đất bằng phương pháp chiuren----------2.3.2.4. dung tích hấp thụ của đat bàng phương pháp complexon--2.3.3. xác định hàm lượng di động của: Cu, Zn, Mn, Mo
bằng phương pháp trắc quang----------------------------------------------------2.3.3.1. các yếu tố ảnh hưởng đến phép xác định Cu, Zn, Mn, Mo---.
2.3.3.2. xây dựng đường chuẩn của các nguyên tố : Cu, Zn, Mn, Mo-.
2.3.3.3. phân tích định lượng : Cu, Zn, Mn, Mo trong các mẫu đất----.

2.3.4. xác định tổng số vi lượng Cu, Zn, Mn, Mo và
đất hiếm trong đất bằng phương pháp phổ phat xạ nguyên tử------------------2.4. thảo luận kết quả-----------------------------------------------Chương 3:

kết luận ---------------------------

phụ lục và tài liệu tham khảo ------------------------------

3


4

Mở đầu
Cam Xã Đoài là loại cây ăn quả đặc sản của tỉnh nghệ An. Sản phẩm này đã có
thương hiệu ở thị trường trong nước và chỉ được trồng ở xã nghi diên- huyện nghi lộc tỉnh nghệ An mới cho chất lượng và hiệu quả kinh tế cao. Điều này có thể có nhiều
nguyên nhân trong đó có yếu tố thổ nhưỡng. Trong thổ nhưỡng các yếu tố vi lượng và
đặc biệt là các nguyên tố đất hiếm đóng vai trị rất quan trọng.
Vì vậy, nghiên cứu sự ảnh hưởng của cac nguyên tố vi lượng và đất hiếm trong
đất trồng cam Xã Đoài - huyện nghi Lộc- tỉnh nghệ An có ýnghĩa khoa học và có ý
nghĩa thực tế, kết quả của đề tài có thể góp phần vào việc bảo tồn, nhân rộng diện tích
trồng cam ở huyện Nghi Lộc.
Trong những năm gần đây ,việc nghiên cứu và sử dụng các nguyên tố vi lượng,
đặc biệt là các nguyên tố đất hiếm vào trồng trọt và chăn nuôi đã được rất nhiều nước
trên thế giới quan tâm như Mỹ, Brazin,Ostraylia,Trung quốc, Philippin… kết quả các
nghiên cứu theo hướng này đã mang lại một số kết quả tốt trong việc làm tăng năng suất
và chất lượng các sản phẩm nơng nghiệp (có những loại cây trồng năng suất tăng
200%). Nhiều cơng trình nghiên cứu trên thế giới đã chứng minh sự ảnh hưởng của các
nguyên tố đất hiếm đến năng suất và chất lượng cây trồng. Xeri và lantan làm tăng trọng
lượng chất xanh, năng suất và lượng đường tuyệt đối trong cây ăn quả, samari không
những làm tăng sự phát triển của cây mà còn tăng hàm lượng đường rõ rệt (tăng 123%

so với đối chứng), ngồi ra các ngun tố đất hiếm cịn làm tăng sự phát triển của bộ rễ
và tăng tính kháng bệnh cho cây trồng.
Gần đây, cơ quan năng lượng nguyên tử qc tế (IAEA) đã tổ chức và chủ trì
những chương trình, dự án hợp tác nghiên cứu về thực phẩm và đang triển khai các
chương trình hợp tác nghiên cứu trong thời gian 2006-2010 về điều tra sự phân bố các
nguyên tố vi lượng và đất hiếm thông qua các hợp đồng nghiên cứu (Reseach contracts).
Từ đầu năm 1990, các nguyên tố đất hiếm đã được viện Khoa học và Cơng nghệ
Việt Nam, viện Nơng hố - Thổ nhưỡng và một số trường Đại học quan tâm nghiên
cứu. Các kết quả nghiên cứu và thử nghiệm lên một số loại cây trồng và vật nuôi cho
kết quả khá tốt. Hiện nay một số tỉnh như Đồng Nai, Bình Dương, Lâm Đồng… đang

4


5

có những đề tài khoa học đi theo hướng này và áp dụng cho một số cây ăn quả đặc sản
của địa phương.
ở Nghệ An vấn đề nghiên cứu các ngun tố vi lượng cịn rất ít ỏi, đặc biệt là các
nguyên tố đất hiếm hầu như chưa được nghiên cứu.
Vì vậy chúng tơi chọn đề tài “Xác định một số nguyên tố vi luợng và đất hiếm
trong đất trồng cam xã Đoài-Huyện Nghi Lộc-tỉnh nghệ an” làm nội dung khoa học
cho luận văn Cao học thạc sĩ.
Đề tài này đươc đặt ra là cần thiết vì nó vừa mang ý nghĩa khoa học cao vừa
mang tính thực tiễn, đáp ứng yêu cầu thực tế ở nghệ An, đặc biệt là kết quả của đề tài có
thể góp phần mở rộng diện tích trồng giống cam quý là cam Xã Đồi.
Thực hiện đề tài này chúng tơi giải quyết các vấn đề sau:
1. Xác định một số chỉ tiêu cơ bản của đất trồng như: Tổng mùn, tổng khoáng, độ
chua thuỷ phân, dung tích hấp phụ.
2. Xác định hàm lượng di động của Cu, Zn, Mn, Mo trong đất bằng phương pháp

trắc quang.
3. Xác định tổng lượng của Cu, Zn, Mn, Mo và một số nguyên tố đất hiếm bằng
phương pháp phổ phát xạ nguyên tử .
4. So sánh kết quả phân tích giữa mẫu cần phân tích và mẫu đối chứng. Từ đó rút
ra kết luận, nhận xét cần thiết.

5


6

Chương1: Tổng quan
1.1.Tầm quan trọng của đất và một số chỉ tiêu dinh dưỡng trong đất trồng
trọt [6,7, 8, 9, 10, 11, 20, 22, 23]
1.1.1. Tầm quan trọng của đất:
Đất như là cơ thể sống có khả năng sử dụng các chất thải, thúc đẩy sự dinh
dưỡng, dự trữ và làm sạch nước. Đất là nơi sinh sống và phát triển thực vật, là tư liệu
sản xuất cơ bản của nông nghiệp. Đất không chỉ là cơ sở sản xuất thực vật mà còn là cơ
sở để sản xuất động vật. Đất là một bộ phận quan trọng của hệ sinh thái. Đất có khả
năng chứa, trao đổi, di chuyển và điều hoà chất dinh dưỡng. Một loại đất được gọi là đất
tốt phải đảm bảo cho thực vật “ăn no”(cung cấp kịp thời và đầy đủ thức ăn), “uống đủ”
(chế độ nước tốt) “ở tốt” (chế độ khơng khí, nhiệt độ thích hợp, tơi xốp ) và “đứng
vững” (rễ cây có thể mọc sâu và rộng). Tuỳ theo loại đất và loại hình canh tác, lượng
chất dinh dưỡng trong đất là khác nhau.
1.1.2. Một số chỉ tiêu dinh dưỡng trong đất.
1.1.2.1: Đạm:
Nitơ trong đất, ngoài nguồn gốc từ phân bón cịn do các nguồn gốc khác nhau
như tác dụng của vi sinh vật cố định đạm, tác dụng của đất sét. Đạm trong đất chủ yếu
tồn tại ở dang hữu cơ (95%- 99%) chỉ một phần rất nhỏ ở dạng vô cơ (NH4+, NO3—
chiếm khoảng 1- 5%). Đối với cây trồng và thực vật nói chung, đều sử dụng đạm dưới

dạng khoáng (NH4+, NO3-), đây là dạng nitơ dễ tiêu. Do đó, mặc dù tổng lượng đạm ít
có ý nghĩa đối với dinh dưỡng trực tiếp nhưng vẫn phân tích đễ đánh giá độ phi nhiêu
tiềm tàng của đất.
1.1.2.2: Lân:
Trong đất lân tồn tại 3 dạng: lân dễ tiêu, lân hữu cơ và lân vô cơ.
Lân hữu cơ phụ thuộc vào lượng mùn đã hồ tan trong mơi trường kiềm.
Lân vơ cơ ở dạng muối photphat và hồ tan trong mơi trường axít.
Lân dễ tiêu trong đất: Di chuyển vào cây dưới các dạng ion trong dung dịch như:
H2PO4-, HPO42-, PO43-. Tuỳ vào pH mà cây hút ion nào trong 3 ion trên.

6


7

Lân đóng vai trị quyết định cường độ các q trình sinh trưởng, phát triển của cơ
thể thực vật và có vai trị đặc biệt trong việc năng suất đối với cây ăn quả, thiếu lân thì
tỷ lệ đậu quả kém, quả chín chậm, lượng axít trong quả cao.
1.1.2.3: Mùn:
Mùn là kết quả của sự phân huỷ xác động, thực vật. Mùn là yếu tố thường xuyên
tác động vào sự hình thành, phát triển, duy trì và cải tạo độ phì nhiêu của đất như: Tham
gia biến đổi đá và khống; tầng tích tụ làm đất tơi xốp; chống được hiện tượng rửa trơi
và có khả năng giữ nước cho đất, tổng mùn càng lớn thì tính đệm của đất càng cao sẽ
giúp đất chống chịu sự thay đổi đột ngột về pH đảm bảo các phản ưng hoá học xảy ra
bình thưịng.
1.1.2.4. Canxi và magiê trao đổi:
Ca2+, Mg2+ là ion của hai nguyên tố kiềm thổ cần thiết về mặt dinh dưỡng, nó
tham gia các hoạt động sinh lý, sinh hoá của tế bào thực vật, đặc biệt Ca2+, Mg2+ được
xem là chất đệm tham gia vào quá trình chống lại sự suy thối do việc bón nhiều phân
vơ cơ .

1.1.2.5. Độ chua:
pH là yếu tố ảnh hưởng đến chỉ tiêu dinh dưỡng của đất. Nếu phân bón khơng
cân đối và khơng chú ý đến cải tạo pH thì nó sẽ là nguyên nhân làm cho đất bạc màu và
dẫn đến đất bị thoái hoá làm cho năng suất cây trồng bị giảm.
1.1.2.6: Các nguyên tố vi lượng :
Trong74 ngun tố hố học tìm thấy trong cơ thể thực vật thì có 11 ngun tố đa
lượng (chiếm 99,95% trọng lượng chất khơ), 63 ngun tố cịn lại là vi lượng hoặc siêu
vi lượng (chiếm 0,05%). Mặc dù tỷ lệ rất nhỏ nhưng các nguyên tố vi lượng đóng một
vai trò quan trọng đối với mọi hoạt động sống diễn ra hàng ngày.
1.2 Các nguyên tố vi lượng và vai trò sinh lý của chúng đối với cây
trồng[6,7,8].
1.2.1: Vai trò chung của các nguyên tố vi lượng đối với cây trồng :
1.2.1.1: Mối liên quan giữa các nguyên tố vi lượng và men .
Việc nghiên cứu và phát hiện ra mối liên quan khăng khít giữa các nguyên tố
vi lượng và các hệ men đã giúp hiểu rõ được cơ chế tác dụng và nguyên nhân của hoạt
7


8

tính sinh học mạnh mẽ của nhóm ngun tố này, đồng thời nó cũng thúc đẩy sự phát
triển mạnh mẽ của ngành sinh hoá học .
Các nghiên cưú cho thấy việc hình thành phức chất giữa men và kim loại làm
tăng hoạt tính xúc tác của kim loại đó lên gấp bội. Ngược lại, các kim loại cũng có ảnh
hưởng sâu sắc đến hoạt tính xúc tác của protein mang men và nhóm hoạt động của men.
Nhiều kim loại như đồng, kẽm đóng vai trị trực tiếp trong các chun hố hố học như
trong q trình chuyển điện tử trong các hệ thống men oxi hoá- khử. Chúng là thành
phần bắt buộc cấu trúc nên nhóm hoạt động của phân tử men. Trong trường hợp này,
các nguyên tố vi lượng được liên kết một cách bền chắc với men và có tính chất đặc
trưng khơng thể thay thế được bằng những kim loại khác, nguời ta thường gọi những

men như vậy là men kim loại thật sự. Ví dụ: Cac xytocrom, catalaza, tyrozinaza,
lactaza…chứa đồng. Ngoài ra, rất nhiều kim loại là tác nhân hoạt hố khơng đặc trưng
của hàng loạt hệ men khác nhau. Trong trường hợp này kim loại được liên kết khơng
bền với men, chúng thường đóng vai trị làm cầu nối giữa nhóm hoạt động của men với
protein mang men hoặc giữa men với các nguyên liệu tác động của chúng. Trong trường
hợp khác, việc liên kết với kim loại có thể ảnh hưởng đến độ bền của các liên kết trong
nguyên liệu, đến việc tăng điện tích, do đó ảnh hưởng đến pH thích hợp của men và có
thể gây ra sự tăng nồng độ OH- ở một số điểm giúp quá trình thuỷ phân và nhiều loại
chuyển hoá khác diễn ra dễ dàng. Gần đây người ta thấy một số nguyên tố vi lượng mặc
dù trong trạng thái tự do trong dung dịch có ảnh hưởng kích thích hoạt động của men.
Rất có thể một lượng ion tự do nhất định trong môi trường cần để đảm bảo sự hình
thành phức chất men kim loại có hoạt tính cao.
1.2.1.2. ảnh hưởng của các ngun tố đối với q trình hơ hấp .
Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy các nguyên tố vi lượng có ảnh hưởng mạnh
mẽ đối với quá trình trao đổi chất và năng lượng trung tâm ở tế bào là hô hấp. Trước
hết, các nguyên tố vi lượng tham gia tích cực trong chặng đường phân huỷ hiếu khí
cũng như trong chặng đường phân huỷ yếm khí của các nguyên liệu hữu cơ. Các nguyên
tố vi lượng là thành phần bắt buộc trong cấu trúc của các hệ enzim ơxihố- khử tham gia
trong chuỗi hô hấp (hệ xitocrom chứa Fe,…). Nguyên tố vi lượng giúp q trình
photphoril hố, oxi hố tạo ATP trong q trình hơ hấp
8


9

1.2.1.3: ảnh hưởng của các nguyên tố vi lượng đến quá trình quang hợp.
Cùng với sắt, các nguyên tố vi lượng như Mn, Cu, Mo… có tác dụng thúc đẩy
quá trình sinh tổng hợp diệp lục, là tác nhân hoạt hoá hoặc là thành phần cấu trúc enzim
tham gia trực tiếp trong pha sáng cũng như pha tối của quá trình quang hợp. Các nguyên
tố vi lượng cũng ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp carotenoit, đến số lượng và kích

thích lục lạp. Điều đáng chú ý là trong một giới hạn nhất định người ta thường thấy có
mối tương quan thuận giữa hàm lượng sắc tố và năng suất cây trồng.
Ngoài ra, nhiều nguyên tố như Mn, Zn, Cu, Mo…khơng những tham gia tích cực
trong các phản ứng pha sáng và việc hình thành các sản phẩm đầu tiên mà cịn ảnh
hưởng mạnh mẽ đến mọi khâu chuyển hố về sau trong mọi quá trình tạo nên các sản
phẩm quang hợp khác nhau. Các nhà khoa học đã phát hiện nhiều nguyên tố vi lượng
như: Zn, Cu, Mn, Mo, Bo… có tác dụng thúc đẩy q trình vận chuyển các sản phẩm
đồng hoá từ lá xuống cơ quan dự trữ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình quang hợp
tiếp tục cũng như hạn chế cường độ quang hợp khi gặp điều kiện bất lợi.
1.2.1.4: ảnh hưởng của các nguyên tố vi lượng đến chế độ nước của cây.
Các nguyên tố vi lượng có ảnh hưởng mạnh mẽ đến q trình hút nước cũng như
thốt hơi nước, vận chuyển nước và do đó ảnh hưởng đến cân bằng nước trong cây. Các
nguyên tố như: B, Mn, Zn, Mg, Cu, Mo… có tác dụng làm tăng khả năng giữ nuớc, tăng
hàm lượng nước liên kết keo của mơ. Điều đó có tác dụng liên quan với tác dụng của
các nguyên tố này thúc đẩy quá trình tổng hợp các chất ưa nước như protein, axit
nuclêic…cũng như sự tăng độ ưa nước của chúng.
1.2.1.5. ảnh hưởng của các nguyên tố vi luợng đến một số q trình chuyển hố
trong cây.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu , thống kê và kết luận rằng các nguyên tố vi
lượng có ảnh hưởng đến q trình tổng hợp và biến đổi mọi nhóm chất hữu cơ chủ yếu
trong cây .
Bởi vậy chắc chắn rằng việc hình thành nên sản phẩm chất đặc biệt của các sản
phẩm đặc sản ở các địa phương có liên quan với hàm lượng và tỉ lệ của các nguyên tố vi
lượng và các đất hiếm trong vùng đó.

9


10

Rất nhiều cơng trình nghiên cứu đã phát hiện ảnh hưởng mạnh mẽ của các nguyên
tố vi lượng đối với quá trình trao đổi gluxit trong cây, phát hiện sự tham gia của chúng
trong các men trao đổi gluxit.
Các nguyên tố vi lượng như B, Zn, Cu, cũng có vai trị rất quan trọng trong q
trình trao đổi axit nuclêic, nhất là các nguyên tố như: Cu, Zn, Fe còn có tác dụng lớn
trong việc duy trì cấu trúc khơng gian bền vũng của phân tử axit nuclêic, trong truyền
đạt thơng tin di truyền cho q trình sinh tổng hợp protein. Ngoài ra, một số nguyên tố
vi lượng như B, Co, Mo có vai trị quan trọng trong q trình cố định đạm của các nhóm
sinh vật khác nhau, Mn và Mo cũng tham gia vào quá trình tổng hợp các axit amin.
Rất nhiều tài liệu tham khảo cho thấy có mối tương quan thuận giữa lượng
chứa các nguyên tố vi lượng nhất là Mn, Zn với các vitamin trong cơ thể và mô khác
nhau. Mn, Zn, Cu, B cũng có tác dụng làm tăng hàm lượng sinh tố nhóm B (B1,B2,
B6,..) ở sinh vật.
1.2.1.6: Tác dụng của các nguyên tố vi lượng đến quá trình sinh trưởng, phát
triển, khả năng chống chịu của cây.
Các nguyên tố vi lượng, có ảnh hưởng mạnh mẽ đến nhiều chỉ tiêu sinh trưởng
của cây như tỉ lệ và tốc độ nảy mầm, chiều cao, trọng lượng tươi và khô của cây, bề mặt
đồng hoá, hệ đẻ nhánh…Các nhà khoa học đã phát hiện chính xác rằng các ngun tố vi
lượng có khả năng chống chịu mặn của cây trên đất ít mặn (ví dụ: Bo) hoặc mặn trung
bình (ví dụ: Cu). Dưới tác dụng của nguyên tố vi lượng, tính thấm của tế bào đối với clo
giảm xuống và tốc độ hấp thụ phốtpho, kali, canxi tăng lên, đồng thời q trình tích luỹ
albumin, glơbulin, tinh bột, đường và những chất có tác dụng tự vệ cũng được xúc tiến
thêm. Nguyên nhân của tác dụng này có thể là sự tăng cường hoạt động của men oxi
hoá -khử. Các nghiên cứu cũng cho thấy các nguyên tố vi lượng có tác dụng làm tăng
độ nhớt, lượng chứa keo ưa nước, luợng nước liên kết và khả năng giữ nước của lá, tăng
độ bền của liên kết diệp lục với protein trong lục lạp.
Một ảnh hưởng có ý nghĩa thực tiễn lớn của các nguyên tố vi lượng là tăng khả
năng chống nhiều loại nấm bệnh (rỉ sắt, đạo ôn…) của cây trồng, điều này có thể do các
nguyên tố vi lượng trong khi gây ra những biến đổi nào đó trong trao đổi chất, chúng

10


11

tạo ra mơi trường bất lợi cho nấm kí sinh hoặc do chúng xúc tiến việc hình thành sản
phẩm polyphenol có tác dụng tự vệ cho cây chống lại nấm bệnh.
Rõ ràng, các nguyên tố vi lượng có tầm quan trọng đặc biệt đối với cây trồng,
do đó việc tiếp tục tìm hiểu sâu hơn nữa về vai trị sinh lí và nơng hố của chúng vừa có
ý nghĩa lý luận vừa có ý nghĩa thực tiễn.
1.3. Dạng tồn tại của đồng, kẽm, molipden, mangan trong đất và chức năng
sinh lý của chúng đối với cây trồng [6, 14, 20, 28, 60, 24, 29, 15, 22].
1.3.1: Đồng:
1.3.1.1. Dạng tồn tại.
Phần lớn đồng ở dạng liên kết với các hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ. Hàm lượng
đồng trong dung dịch đất khoảng 0,01g. Các quặng đồng có ý nghĩa quan trọng trong
công nghiệp là: chancopirit CuFeS2, chancozit Cu2S, covelin CuS, malakhit CuCO3.
Cu(OH)2, azurit 2Cu(OH)2… Tỷ lệ đồng trong quặng dao động từ 0,5 đến 2%. Quặng
đồng là nguyên liệu phức hợp của nhiều nguyên tố. Đồng được tách ra khỏi quặng bằng
phương pháp hoả luyện hoặc thuỷ luyện.
Đồng là kim loại nặng tương đối ít di động trong đất, trong quặng. Rất khó chiết
đồng ra khỏi đất quặng vì trong quặng, trong đất đồng bị các tác nhân vô cơ và hữu cơ
giữ rất chắc.
Cây trồng thường hấp thụ đồng dưới 2 dạng Cu2+ và Cu(OH)+, khả năng hấp
thụ bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố nhưng chủ yếu là pH của mơi trường, trong đất ít
chua, trung tính hoặc kiềm yếu thì độ tan và khả năng dễ tiêu của đồng bị giảm.
1.3.1.2. Chức năng sinh lý:
Đồng có vai trị đặc biệt trong đời sống thực vật, nó không thể thay thế bằng
một tập hợp các nguyên tố khác. Trong cây, lượng đồng chiếm từ 1,3 đến 8,1mg/kg chất
khô.

Đồng xâm nhập vào cây ở dạng Cu2+, khoảng 70% tổng lượng đồng ở trong lá
tập trung trong lục lạp và hầu như một nửa số luợng đó ở trong thành phần của
plaxtioxianin là chất mang điện tử trong quang hệ thống II, và hệ thống I.
Đồng tham gia vào q trình oxi hố-khử trong cơ thể. Đồng là thành phần bắt
buộc của nhiều hệ men oxi hoá-khử quan trọng như polyphenoloxydaza.
11


12

Đồng có ảnh hưởng mạnh mẽ với q trình tổng hợp và chun hố gluxit,
photphatit, nuclêoprotit, q trình trao đổi protit, sinh tố, kích thích yếu tố sinh trưởng.
Đồng kiểm soát sự sản xuất AND, ARN và sự thiếu hụt nó làm kìm hãm sự sinh
sản ở thực vật như sản xuất giống, tính bất thụ phấn.
Đồng tham gia tích cực trong nhiều quá trình trao đổi nitơ như khử nitrat, đồng
hoá nitơ tự do, tổng hợp protein. Bởi vậy lúc bón phân đạm nhất là ở dạng NH +4 địi hỏi
lượng đồng cũng tăng lên, nếu khơng cây dễ phát sinh bệnh thiếu đồng.
1.3.2: Kẽm.
1.3.2.1. Dạng tồn tại:
Zn là nguyên tố khá phổ biến trong tự nhiên, chiếm khoảng 1,5.10 3% thành
phần vỏ trái đất. Zn tồn tại trong một số khống vật chứa kẽm như xphalerit (ZnS),
zinkit(ZnO), xmixơnit (ZnCO3)…kẽm được tách ra khỏi quặng sunfua bằng phương
pháp thuỷ luyện hay hoả luyện.
Trong đất, Zn ở dạng liên kết, hàm lượng thấp và phụ thuộc vào nồng độ ion H +.
Đất càng thiếu Zn khi giá trị pH càng cao. Hàm lượng photphat trong đất cao ức chế hấp
thụ Zn .
Sự hấp thụ Zn từ đất của cây trồng có thể bị giảm nếu pH thấp (pH<7) nên các
loại đất axit nhẹ dễ chiết kẽm hơn, có thể do khi giá trị pH cao làm tăng lượng hợp chất
hữu cơ trong đất nên phức Zn với phối tử hữu cơ có thể là một ngun nhân của sự hồ
tan kim loại này .

1.3.2.2. Chức năng sinh lý:
Zn chứa nhiều trong lá, các cơ quan sinh sản, đỉnh sinh trưởng và nhiều nhất ở
trong hạt. Kẽm xâm nhập vào cây ở dạng cationZn +, nó gây ra các loạt enzim
hexokinaza, enolazatriozophotphatđêhyđrogenaza, isomeraza, transphotphorilaze và
ARN, AND-polimeraza.
Vì vậy, thiếu Zn làm giảm cường độ đồng hoá CO2 và sinh tổng hợp protein.
Zn hoạt hoá cacbonathiđraza xúc tác phản ứng loại nước của hiđratoxytcacbon, điều đó
giúp cho cây sử dụng CO2 trong quá trình quang hợp.

12


13

Zn cũng có vai trị quan trọng trong sự hình thành axitamintriptôphan, kẽm
ảnh hưởng đến sự tổng hợp prôtêin, cuờng độ tổng hợp prôtêin ở cây thiếu Zn giảm một
cách mãnh liệt, sự tổng hợp axitindolixetic. Khi thiếu Zn sự trao đổi phôtpho bị hư hại.
Những loại cây thân gỗ, đăc biệt thực vật họ chanh, bưởi rất nhạy cảm đối với
Zn. Zn ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp gluxit, thiếu Zn hàm lượng đường giảm.
Trong điều kiện thiếu Zn trầm trọng có thể dẫn đến sự bài tiết đường qua bề mặt của lá.
Thiếu Zn quá trình quang hợp giảm rất mạnh, đặc biệt trong phản ứng Hill.
Sự thiếu Zn đã làm thay đổi quá trình trao đổi hiđrocacbon, có liên quan đến
q trình sinh trưởg của cây. Cây sinh trưởng chậm do thiếu Zn.
Tóm lại, Zn rất cần cho các loại cây đặc biệt là cây ăn quả, cây lấy hạt. Zn cần
cho quá trình phát triển của tế bào trứng, phôi, hạt phấn. Thiếu Zn ảnh hưởng đến sự ra
hoa và tạo quả.
1.3.3: Mangan.
1.3.3.1. Dạng tồn tại:
Trong tự nhiên, Mn chỉ tồn tại dưới dạng liên kết với các nguyên tố khác. Trong vỏ
trái đất hàm lượng Mn là 0,09%, cao hơn các kim loại nặng trừ Fe. Khoáng vật Mn rất

phong phú nhưng trong số 150 khống vật chỉ có một số khơng nhiều có ý nghĩa trong
công nghiệp, chủ yếu Mn chứa trong các quặng Manganoxit có nguồn gốc trầm tích.
thơng thường để sản xuất phân bón thì người ta dùng quặng mangancacbonat hoặc các
chất thải chứa mangan dưới dạng hoà tan được trong axit như MnO.
Trong đất, Mn tồn tại dưới dạng: Mn2+, Mn3+,Mn4+, nhưng Mn2+(MnO) là nhiêù
nhất. Mn trong đất có thể tồn tại ở dạng liên kết hoặc ion tự do trong dung dịch. Cây
trồng hấp thụ mangan chủ yếu dưới dạng Mn 2+, do nó dễ hồ tan trong dung dịch đất.
Trong điều kiện pH thấp, ngập nước và thoát khí thì lượng Mn lớn, thực vật dễ hấp thụ
hơn .
1.3.3.1. Chức năng sinh lý:
Mn cần cho tất cả mọi loại cây. Trong các loại cây có nhu cầu Mn cao phải kể
đến là củ cải đường, các loại ngũ cốc, bông, khoai tây, các loại cây ăn quả nhất là trên
các chân đất bạc màu nhiều vôi, đất cácbonat, đất than bùn.

13


14

Mn tham gia tích cực trong q trình tổng hợp aminoaxit cũng như trong quá trình
tổng hợp protein. Mn tham gia cấu trúc hoặc tác nhân hoạt hoá của nhiều hệ enzim
chuyển hố và tổng hợp protein nên có ảnh hưởng nhiều đến quá trình sinh lý của thực
vật như trao đổi gluxit, auxin, vitamin… từ đó ảnh hưởng đến hàm lượng chất hữu cơ
cũng như tăng năng suất cây trồng.
Mn tham gia cấu trúc nhiều hệ enzim như enzim oxi hoá- khử, trao đổi phospho…
cũng giống như Fe, Mn có vai trị quan trọng trong hệ thống oxi hố- khử, xúc tác cho
quá trình thuỷ phân ađenozintriphotphat.
Mn tham gia vào quá trình phản ứng quang phân huỷ nước giải phóng oxi và khử
CO2 trong quang hợp .
Tóm lại, chức năng và vai trò của Mn đối với thực vật rất quan trọng, tuy nhu cầu

của thực vật đối với Mn không cao nhưng rất cần thiết.
1.3.4. Molipden.
1.3.4.1. Dạng tồn tại:
Molipden là nguyên tố phân tán, kém phổ biến trong tự nhiên. Hàm lượng trung
bình của Mo trong vỏ trái đất là 3.10-4%. Mn tồn tại chủ yêú trong khoáng vật
molipdenit MoCS2, ngồi ra nó cịn có mặt trong một số khoáng vật khác như povetit,
CaMoO4, molipdit Fe2(MoO4)3.nH2O và vufhenit.PbMoO4. Quặng molipden tự nhiên
chỉ chứa 0,1% đến 1% molipden. Để làm giàu molipden người ta dùng phương pháp
tuyển nổi và tinh quặng thu đuợc có hàm lượng molipden là 47% đến 50% còn lại là các
nguyên tố nhẹ khác như silic, asen,…
Hàm lượng molipden thường gặp trong đất nông nghiệp khoảng 0,8-3,3 mg/kg.
Trong đất, molipden thường ở dạng anion MoO42-, molipden được cây hấp thụ dạng
molipdat giống như photphát hay sunfat trong các hỗn hợp. Sự hấp thụ molipden càng
mạnh khi pH của dung dịch càng thấp. Ngoài Mo tự do dạng liên kết dễ hấp thụ, Mo
còn ở dạng Molipđat-canxi trong đất, Mo trong đất còn ở trong các hợp chất hữu cơ khi
các hợp chất này bị phân giải cây có thể hấp thụ được. ở đất chua nhờ phân giải chất
hữu cơ mạnh mà cây không bị thiếu molipden .
1.3.4.2. Chức năng sinh lý.

14


15

Mo là nguyên tố vi lượng tham gia vào quá trình oxi hố- khử ở trong cơ thể thực
vật. Mo rất cần cho q trình chuyển hố từ dạng NO3- thành axit amin và cần cho sự cố
định nitơ phân tử bằng con đường sinh học. Mo có vai trị rất quan trọng trong vận
chuyển điện tử, Mo rất cần thiết cho sự hình thành nốt sần ở cây họ đậu và cả cây không
phải là họ đậu. Các kết quả nghiên cứu cũng đã cho thấy ảnh hưởng của molípđen đến
q trình tổng hợp và vận chuyển gluxit, tổng hợp các sắc tố (đặc biệt là sinh tố C), q

trình đồng hố photpho và canxi cùng một số ngun tố khoáng khác. Đáng chú ý là giữa
canxi và molipden có quan hệ hỗ trợ khá rõ. Trên đất chua (pH<5,2) nhất là lúc giàu
nhơm, molipden thường ở dạng khó tiêu, hàm lượng molipden di động giảm 4 lần khi pH
từ 6,5 hạ xuống 5,0. Do đó khi bón vơi cho các chân đất chua thường làm tăng khả năng
sử dụng molipden dự trữ trong các chân đất này.
1.4 Dạng tồn tại của nguyên tố đất hiếm trong đất và chức năng sinh lý của
chúng đối với cây trồng.
1.4.1: Dạng tồn tại.
Trong tự nhiên các nguyên tố đất hiếm tương đối phổ biến trong lớp vỏ trái đất,
chúng là những nguyên tố kết hợp trong đá tạo khoáng, trong hầu hết các loại khống vật,
trong trầm tích, trong nước sơng và các đại dương, chúng có mặt trong thực vật, trong tế
bào sống ở các mức độ khác nhau, từ ppm đến ppb. Trong những năm 60 của thế kỉ trước
các nhà địa hoá đã quan tâm nghiên cứu sự phân bố của các ngưyên tố đất hiếm mêtorit,
các mẫu vật được thu thập trên mặt trăng và tectikte và cho rằng sự phân bố của chúng
trong metrait là nguyên thuỷ đối với các mẫu vật trên trái đất. Mức oxi hố của các
ngun tố đất hiếm đều có cùng một giá trị bằng +3, ngoại trừ trong một vài trường hợp
đối với xeri, europi có giá trị bằng +4 và bằng +2 tương ứng. Dựa trên những kết quả
phân tích quang phổ Rơnghen của hàng loạt tác giả, serebrenhicov đã tổng hợp những
đặc điểm phân bố của các nguyên tố đât hiếm trong một số khoáng vật đặc trưng. Tác giả
kết luận rằng sự xâm nhập vào mạng lưới tinh thể của khống vật phụ thuộc vào q
trình phân chia của macma và cấu trúc tinh thể của chúng. Các khống vật có dung tích
“đồng hình” như apatit, florit, photphorit… đều chứa tất cả 14 nguyên tố đất hiếm và
khơng có sự khác biệt nhiều về hàm lượng của phân nhóm nặng và phân nhóm nhẹ .

15


16

Trong khi tất cả các khống vật có cấu trúc kiểu giống như apatit, các

nguyên tố đất hiếm có số phối trí 6,7,8,9.
Ngược lại, các khống vật ytriplonit, esmit, britonz là các khoáng vật mà
lượng các nguyên tố đất hiếm phân nhóm nặng chiếm ưu thế .
Ngồi ra, có hàng loạt các khống vật khác có tính chọn lọc đối với các
ngun tố đất hiếm, đó là các khống vật có cấu trúc khác apatit và cấu trúc phức. Tác
giả V.V Serebrenhicov đã chia các khoáng vật này thành 2 nhóm: nhóm chọn lọc đối
với các nguyên tố đất hiếm nhẹ bao gồm: lantan, xeri, prazeodim, neozim, samari.
Trong khóang vật monazit, florit…, trong tinh thể của chúng các nguyên tố đất hiếm số
phối trí bằng 10,11,12 tức là lớn hơn rất nhiều so với các khống vật kiểu apatit. Điều
đó chứng tỏ số phối trí của các nguyên tố đất hiếm có tính quyết định đến sự phân bố
của chúng trong quặng .
Các khoáng vật chọn lọc đối với các nguyên tố đất hiếm phân nhóm nặng
như erflorit, ytrialit,… số phối trí của các nguyên tố hiếm bằng 7, 8, 9 tương đương với
số phối trí của zirconi, hafni, thori, sắt. Trong một số khoáng vật khác, thành phần của
các nguyên tố đất hiếm phụ thuộc vào kích thước, bán kính ion và số phối trí của các
nguyên tố mà nguyên tố này là thành phần chủ yếu của khoáng vật. Sự phân bố của các
nguyên tố đất hiếm có những đặc trưng như vậy nên nó có ý nghĩa trong nghiên cứu và
thăm dò nguồn gốc của các quặng chứa đất hiếm, nghiên cứu tách và ứng dụng đất
hiếm.
1.4.2. Chức năng sinh lý:
Các nguyên tố đất hiếm được các nhà khoa học coi là kho báu tài nguyên
mới. Chúng có giá trị trong sản xuất nơng nghiệp, ngư nghiệp, chăn ni…Vì vậy, trong
những năm gần đây, hoạt tính sinh học của các nguyên tố đất hiếm đã và đang được
nhiều nhà khoa học trên thế giới hết sức quan tâm, đặc biệt là ở Trung quốc, austraylia,
các nước Đông Nam á …. Các kết quả thử nghiệm sau 30 năm mùa vụ cho thấy vi
lượng các nguyên tố đất hiếm có ảnh hưởng rõ rệt đến nhiều loại cây trồng. Năng suất
và chất lượng được nâng cao. Song song với việc sử dụng vi lượng nguyên tố đất hiếm
trong trồng trọt, các nhà khoa học cũng đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của các
nguyên tố đất hiếm lên cơ thể người và động vật.
16

17

Các nguyên tố đất hiếm ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của rễ và lá, ngồi
ra nó cịn kích thích q trình nảy mầm, đâm chồi của cây. Khi sử dụng những dung
dịch nguyên tố đất hiếm với các nồng độ khác nhau để ngâm hạt giống, người ta thấy
mức độ xúc tiến quá trình nảy mầm của cây trồng khác nhau. Một số kết quả thí
nghiệm cho thấy các nguyên tố đất hiếm có nồng độ 0.1-1,0ppm kích thích sự phát triển
rễ của cây đậu và dưa chuột. Cịn khi nồng độ lớn hơn 5,0ppm thì nó kìm hãm sự phát
triển của bộ rễ. Qua phân tích, người ta thấy các nguyên tố đất hiếm kích thích sự hình
thành glana và lametta trong lá, tăng cường hàm lượng clorophin và quá trình quang
hợp, đẩy mạnh quá trình quang hợp, đẩy mạnh q trình tổng hợp, tích luỹ và di chuyển
hiđratcacbon trong ngũ cốc, tăng hàm lượng đường và vitamin trong hoa quả … chế
phẩm của các nguyên tố đất hiếm bón cho một số cây trồng như: lúa gạo, lúa mì, ngũ
cốc, mía, củ cải đường, thuốc lá, chè ,bơng, đậu, lạc và cây ăn quả thì tỉ lệ nảy mầm cao,
năng suất tăng từ 5-15%, cá biệt có cây tăng hơn 20% như chuối, tăng từ 20-30% như
nấm. Một số kết quả nghiên cứu khẳng định, các nguyên tố đất hiếm không những làm
tăng năng suất cây trồng mà còn làm tăng sự hấp thụ và sử dụng nitơ, photpho, làm
giảm sự mất nitơ trong đất .
Đất hiếm có tác dụng sinh hố tương tự canxi và có thể thay thế canxi khi
xuất hiện sự thiếu hụt vôi.
Năm 1935 , A.A Drobop đã tiến hanh nghiên cứu vai trò của đất hiếm đối
với sự sinh trưởng, sinh sản, năng suất của đậu Hoà lan, cà rốt, bí đỏ, cao su …kết quả
cho thấy năng suất cây trồng đạt cao nhất khi bón hỗn hợp dinh dưỡng gồm 0,01(g) hỗn
hợp đất hiếm trong 6lít dung dịch, hoặc dung dịch các đơn chất lantan, xeri…, khi bón
hỗn hợp này, năng suất đậu hoà lan tăng 45,66%. Đối với cây cao su, tuy khong nâng
cao năng suất nhưng hàm lượng chất kết tinh tăng từ 2,7% đến 4,9%.
Trung Quốc là nước có nguồn nguyên liệu đất hiếm lớn nhất thế giới. Các
nhà khoa học Trung Quốc đã nghiên cứu trong hơn 20 năm và rút ra nhiều kết luận quan

trọng về ứng dụng của đất hiếm trong nông nghiệp. Ví dụ như với hàm lượng phù hợp
đất hiếm có tác dụng làm tăng năng suất cây trồng và chất lượng cây lương thực, cây lấy
hạt, cây rau. Đối với tiểu mạch và lúa tăng năng suất 8%, thuốc lá, lạc, cải ngọt tăng từ
8-12%, rau quả tăng từ 10-15%. Trong điều kiện nhất định, đất hiếm làm bộ rễ phát
17


18

triển. Các nhà khoa học nhận thấy rằng, khi dùng nồng độ từ 3-5mg/lit đễ xử lý thì bộ rễ
của lúa, ngơ, mía phát triển mạnh. Cụ thể độ dài tăng từ 4-10%, số lượng rễ tăng khoảng
20%, trọng lượng rễ tăng khoảng 155%, thể tích tăng 2,5%. Vì bộ rễ phát triển nên khả
năng hút chất dinh dưỡng tăng, đồng thời đất hiếm làm tăng hoạt động của men nên làm
tăng độ nảy mầm của hạt giống. Các nhà khoa học đã nghiên cứu và chế tạo được một
loạt sản phẩm đất hiếm gọi là “thường lạc” hoà tan tốt, tính thích ứng rộng hiệu lực ổn
định để cung cấp rộng rãi trong nông nghiệp.
1.4.3.

ứng dụng các nguyên tố đất hiếm ở Việt Nam.

Từ đầu năm 1990 các nguyên tố đất hiếm đã được Trung tâm Khoa học tự
nhiên và Công nghệ quốc gia (Viện khoa học công nghệ Việt Nam hiện nay) phối hợp
với viện Nơng hố- Thổ nhưỡng thử nghiệm trong nhà lưới, bằng phương pháp ngâm
tẩm hạt giống và phun lên lá đậu, lạc đã thu được các kết quả sau: Đối với cây đậu khi
xử lý bằng các nguyên tố đất hiếm, chiều cao tăng rõ rệt (10-15%), nhưng khi nồng độ
dung dịch lớn hơn 0,1% cây bị xoắn lá. Đối với cây lạc thì ngược lại, việc phun nitrat
tổng đất hiếm hoặc lantan làm giảm đáng kể chiều cao của cây, nên số cành cấp một
tăng lên, tỷ lệ đậu quả cao hơn. Năng suất củ khơ tăng 8,1%. Các thí nghiệm trên đồng
lúa cũng cho năng suất tăng từ 4,8-8,9%.
1.4.4. Độc tính của nguyên tố đất hiếm.

Qua số liệu thống kê cho thấy hàm lượng oxit đất hiếm trung bình trong vỏ
quả đất là 0,015%-0,02%. Tất cả các đối tượng sinh vật đều chứa đất hiếm, trung bình
khoảng 0,03% trọng lượng khơ. Nhìn chung, nguyên tố đất hiếm có khoảng 0,1- 0,5ppm
trong ngũ cốc và 0,08% trong tro động vật. Đất hiếm tham gia vào chu trình thức ăn
sinh vật tự nhiên, bình thường cơ thể hấp thụ khoảng 2mg nguyên tố đất hiếm trong một
ngày qua thức ăn và nước. Phân tích một số mẫu thực vật được xử lý bằng nguyên tố đất
hiếm cho thấy giữa mẫu thí nghiệm và mâu thuẫn so sánh khơng có sự thay đổi đáng kể
về hàm lượng các nguyên tố đất hiếm. Hàng loạt các phương pháp được sử dụng để
phân tích độc hại chỉ ra rằng các nguyên tố đất hiếm và mưối của nó khơng độc đối với
động vật máu nóng. Bên cạnh đó, các nhà khoa học Trung Quốc đã nghiên cứu trong
thời gian dài, thử nghiệm độ độc lý, về sự hấp thụ, phân bố, tích luỹ và phóng xạ thiên
nhiên đất hiếm nitrat đã chứng minh rằng việc sử dụng lượng thích hợp thích hợp thì
18


19

không ảnh hưởng đến vệ sinh môi trường và sự tích luỹ trong đất, trong cây. Từ các kết
quả nghiên cứu đó chỉ ra rằng các ngưyên tố đất hiếm trong một giới hạn nhất định là an
toàn .
1.4: Các phương pháp nghiên cứu.
1.4.1: Các phương pháp chung:
Hiện nay có rất nhiều phương pháp hoá lý được dùng trong phân tích đất,
bao gồm cả các phương pháp hiện đại và cổ điẻn như: phương pháp so màu, phương
pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử, phương pháp chọn lọc ion, phương pháp cực phổ,
phương pháp kích hoạt nơtron…mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng. Trong phạm
vi đề tài này chúng tơi chọn 2 phương pháp nghiên cứu chính là: Phương pháp chiết trắc quang, phương pháp phổ phát xạ nguyên tử plasma ghép nối cảm ứng.
1.4.1.1: Phương pháp trắc quang:
a. Cơ sở lý thuyết:
Phương pháp trắc quang thuộc nhóm các phương pháp phân tích quang

học, phương pháp này dựa vào việc chuyển chất phân tích thành hợp chất màu có khả
năng hấp thụ ánh sang và đo độ hấp thụ ánh sang để từ đó suy ra lượng chất cần phân
tích.
Cơ sở của phương pháp trắc quang là định luật Bughe – Lambe - Bia về sự hấp thụ
ỏnh sang của phức màu trong dung dịch .
Đây là định luật được rút ra từ thực nghiệm. Biểu thức của định luật:
I0
A = lg ------ = l.C

I

I

Trong đó:
A: mật độ quang.
C: nồng độ mol/ lít của dung dịch phức màu.
I0: cường độ chùm sáng đơn sắc chiếu qua dung dịch phức màu.
I: cường độ chùm sáng đơn sắc ló ra khỏi dung dịch phức màu.
l: bề dày cuvet.

19


20

Phương pháp phân tích trắc quang là một phương pháp phân tớch hoỏ lý phổ biến
và quan trọng để xác định hàm lượng các nguyên tố, chất và hợp chất trong nhiều đối
tượng phân tích khác nhau. Phương pháp phân tích trắc quang có độ nhạy, độ chính xác,
độ chọn lọc khá cao.
Phương pháp phân tích trắc quang thực hiện khá nhanh, thuận lợi, thiết bị đơn

giản và dễ thực hiện tự động hố nên được dung rộng rói.
b. Phương pháp trắc quang vi sai:
Với phương phap này thỡ dung dịch so sỏnh khụng phải là dung mụi
nguyờn chất mà dung dịch cú thể là dung dịch cú chứa nguyên tố cần xác định với nồng
độ bé hay lớn hơn nồng độ nguyên tố làm dung dịch so sánh, có thể dung dịch so sánh
là là một phần của dung dịch nghiên cứu, cũng có thể là dung dịch chứa tất cả các cấu tử
trừ ion cần xác định.
Phương pháp đường chuẩn: nguyên tắc của phương pháp là dựa vào sự
phụ thuộc tuyến tính giữa mật độ quang A và nồng độ C .
A = f(C)
Nội dung của phương pháp: Pha chế một dóy dung dich chuẩn cú nồng độ
(hàm lượng) chất nghiên cứu tăng dần, cũn lượng thuốc thử và các điều kiện chế hoá
đều khác nhau. Đo mật độ quang của dóy dung dịch và lập đồ thị phụ thuộc A = f(C)
gọi là đường chuẩn. Khi sử dụng dung dịch so sánh là dung dichh trắng chứa tất cả các
cấu tử như dung dịch chuẩn trừ cấu tử cần xác định, để định lượng X có trong dung dịch
phân tích, người ta pha chế các dung dịch cần phân tích trong điều kiện giống như
đường chuẩn rồi đem đo mật độ quang DX, dùng đồ thị chuẩn tính được các giá trị của
Cx.
c. Phương pháp quang phổ phỏt xạ nguyờn tử plasma ghộp nối cảm ứng.
( ICP- AES: Inductively Couleplasma Atomic Emion Spectromety)
- Giới thiệu phương pháp:
Phương pháp ICP - AES là một phương pháp rất thuận lợi để xác định hàm
lượng kim loại trong nước, nước thải và mẫu quặng với những tính ưu việt như: độ chọn
lọc cao, có thể đo tự động. Cần chú ý đến các nhiễu gây ảnh hưởng đén quá trỡnh phõn
tớch khi nồng độ chất rắn lớn hơn 15000mg/ l
20


21

Nguyên lí của việc tạo plasma: nguồn ICP bao gồm nguồn khí agon được
ion hố bởi điện từ trường tần radio 27,1 MHz . Trường này được ghép nối với trường
cảm ứng, nó được tạo ra nhờ ống kim loại xoắn quanh đầu đốt bằng thạch anh và được
làm nguội bằng dũng nước chảy liên tục trong ống, nhờ đó giới hạn được dũng plasma.
Mẫu ở dạng dung dịch được phun sương (sol khí) vào dũng plasma cú
nhiệt độ từ 6000 đến 8000 K, sẽ tạo thành dạng hơi nguyên tử, làm giảm một cách đáng
kể các tương hoá học. Nhiệt độ cao cua plasma kích hoạt quá trỡnh phỏt xạ nguyờn tử
một cỏch hữu hiệu.
Quỏ trỡnh ion hoỏ phần lớn cỏc nguyờn tử tạo nờn phổ phỏt xạ ion, nguồn
plasma giỳp tạo nờn cỏc tia bức xạ thật mạnh nờn loại trừ đươc hiện tượng hầp thụ, trừ
khi nồng độ rất cao. Vỡ vậy, vựng nồng độ tuyến tính của các nguyên tử là khá rộng.
Sự kớch hoạt hiệu quả cỏc nguồn plasma ghộp nối cảm ứng cho cực tiểu phỏt
hiện rất thấp ở nhiều nguyờn tố cú mặt trong mẫu.
Với các hệ quang học khác nhau (đơn sắc và đa sắc) ghép nối với bộ phận
khuếch quang và các hệ thống máy tính điều khiển và kiểm tra có thể xác định được
nhiều nguyên tố trong mẫu.
- Cỏc loại nhiễu.
Nhiễu quang phổ:
Ngoài nguồn tia của nguyên tố cần xác định cũn cú thể gặp tia trựng quang năng
của nguyên tố cần xác định, chúng bao gồm:
+ Nguồn phỏt xạ liờn tục do liờn hợp ion - nguyờn tử
+ Dóy phỏt xạ nguyờn tử.
+ Năng lượng khuyếch tán từ quá trỡnh phỏt xạ của cỏc nguyờn tố cú nồng độ
cao.
Để tránh việc trùng lặp sóng, cần chọn các sóng phân tích phụ, chọn cẩn thân các
vị trí hiệu chỉnh nền. Thực hiện một vùng quét sóng đơn vị một nguyên tố là cần thiết
để phát hiện các nhiễu quang phổ và để chọn các vị trí loại trừ nhiễu.
Nhiễu hoỏ học:
Gây ra bởi sự tạo thành các hợp chất phân tử, sự ion hố trong plasma,
thường chúng ta khơng biết trước, chỉ có thể làm giảm bằng cách chọn cẩn thận các

21


22

thơng số phân tích (dũng tới, vị trớ quan sỏt plasma). Nhiễu hoỏ học phụ thuộc vào cỏc
chất cú mặt trong mẫu kể cỏc nguyờn tố cần phõn tớch. Để hạn chế, cần cho vào các
chất và lượng tương tự các chất có trong mẫu bằng phương pháp thêm chuẩn .
Cỏc loại nhiễu khỏc:
Được tạo thành trong quá trỡnh chuyển mẫu thỏnh sol khớ và quỏ trỡnh
vận chuyển mẫu, nhũng thay đổi về tính chất vật lí như: độ nhớt, sức căng bề mặt sẻ gây
ra những sai số lớn, những thay đổi đó thường gây ra trong trường hợp khi nồng độ axit
lớn hơn 10% (theo thể tích), với lượng chất rắn hoà tan lớn hơn 1500mg/l trong khi
chúng có mặt trong dung dịch chuẩn ít hơn nhiều.

22


23

CHƯƠNG 2: Thực nghiệm
2.1. Lấy mẫu.
Các mẫu nghiên cứu được lấy ở thơn Xã Đồi xã Nghi Diên, Nghi Lộc và
mẫu đối chứng được lấy xã Nghi Trung, Nghi Lộc, Nghệ An .
Thời gian lấy mẫu: tháng 9 năm 2007, nhiệt độ ngày lấy mẫu khoảng 28- 290C,
trời không mưa nhưng ngày trước đó thời tiết binh thường.
2.2. Xử lý mẫu.
Các mẫu đất được đập nhỏ, để nơi khô ráo, nhặt hết rễ cây, đá nhỏ, xác
thực vật, trải đều lên khay men, phơi khô trong nhà. Sau vài ngày mẫu đất khô, cho vào
cối sứ giã nhỏ, rây qua rây 1 mm rồi cho vào các chén sứ sấy khô trong tủ sấy ở 1050C

trong thời gian 3 giờ. Để nguội, rồi trộn đều các mẫu với nhau, cho vào các hộp nhựa
ghi nhãn .
2.3. Hoá chất , dụng cụ , máy móc.
Hố chất được sử dụng trong các thí nghiệm ở dạng tinh khiết hố học hoặc tinh
khiết phân tích, nước cất hai lần, giấy lọc băng trắng, giấy lọc băng vàng, giấy lọc băng
xanh, giấy đo pH .
Bình định mức, bình tam giác, cốc thuỷ tinh, phễu chiết, buret, pi pet, ống nhỏ
giọt, đũa thuỷ tinh, bếp điện, chỉ thị vạn năng, nồi cách thuỷ, lưới amiăng, chén sứ, ống
đong, cối sứ …
Cân phân tích Trung Quốc độ chính xác 0,01 mg, máy đo mật độ quang, máy
khuấy từ, tủ sấy, lò nung, máy đo pH.
2.4. Pha chế dung dịch phân tích.
2.4.1. Dung dịch CuSO4 1 g/ml.
Cân 3.9930 (g) CuSO4.5H2O tinh khiết phân tích cho vào bình định mức 1lít, cho
nước cất đến vạch mức thu được dung dịch Cu2+ (1 mg/ml). Dùng pipet hút 10ml dung
dịch này cho vào bình định mức 1 lít , cho nước cất đến vạch được dung dịch Cu 2+ 0.01
(mg/ml) . lại dùng pipet hút 10 ml dung dịch mới pha cho vào bình định mức 1 lít, thêm
nước cất đến vách thu được dung dịch chứa 1g Cu2+ /ml .
2.4.2. Dung dịch ZnSO4 1 g/ml.

23


24

Cân 0.200 (g) kẽm kim loại tinh khiết cho vào bình định mức 1 lít và hồ tan
bằng 1 ml H2SO4 đặc (d= 1.84 ) thêm nước cất 2 lần đến vạch, 1 ml dung dịch này chứa
200 g Zn2+. Hút 5 ml dung dịch vừa pha cho vào bình định mức 1 lít và cho nước cất
hai lần đến vạch mức, thu được dung dịch chứa 1g Zn2+/ ml .
2.4.3. Dung dịch KMnO4 0.001 N (11g Mn+7/ml).

Cân 3.1600 g KMnO4 tinh khiết phân tích hồ tan vào bình định mức một lít thu
được dung dịch KMnO4 0,1 N . Lấy 10 ml dung dịch này cho vào bình định mức 100
ml, thêm nước cất hai lần đến vạch mức. Từ dung dịch này lấy 10 ml cho vào bình định
mức 100 ml rồi thêm nước cất hai lần đến vạch thu được dung dịch có nồng độ 0.001
N.
2.4.4. Dung dịch mơ líp đen 1g Mo+6 / ml
Để thu được muối amoni môlipdat tinh khiết cần tiến hành kết tinh lại muối này.
trước hết hồ tan amơnimolipdat tinh khiết trong NH4OH đặc, đun nóng liên tục sau đó
làm lạnh rồi kết tủa amônimolipdat bằng rượu etylic, cho kết tủa vào giữa tờ giấy lọc và
làm khô. Lấy 5.00 đến 6.00 (g) amoni molipdat đã kết tinh lại cho vào chén sứ rồi nung
trong lò nung ở nhiệt độ 450°C đến 480°C trong khoảng 45 phút. Cân 1.50 (g) MoO3
mới nhận được rồi hoà tan trong 10 ml NaOH 1N, thêm vào dung dịch 10 ml HCl 22%,
dùng nước cất định mức đến 1 lít ta được dung dịch chứa 1 mg Mo +6/ ml. Pha loãng
1000 lần ta được dung dịch chứa 1g Mo+6/ ml.
2.4.5. Dung dịch muối Morh 0,2N.
Cân 8,00(g) (NH4)2SO4 .FeSO4.6H2O hoà tan trong nước, thêm 2,00 ml H2SO4
đặc và định mức đến 100ml .
2.4.6. Dung dịch NaOH 0.02 N.
Cân trên cân phân tích 0,800 (g) NaOH cho vào bìng định mức 1 lít thêm nước
cất đến vạch. Dung dịch được chuẩn lại bằng HCl chuẩn.
2.4.7. Dung dịch AgNO3 1%.
Cân 1 (g) AgNO3 tinh thể hoà tan trong 100,00 ml nước cất, dung dịch được bảo
quản trong bình màu nâu.
2.4.8. Dung dịch Na2S2O3 50%.

24