BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ
XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THỰC HÀNH
PHÂN TÍCH ĐẤT NÔNG NGHIỆP VÀ NƯỚC
CHO HỌC PHẦN HÓA CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG
Mã số: CS.2012.19.31
Chủ nhiệm đề tài: ThS. TRẦN THỊ LỘC
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5/2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ
XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THỰC HÀNH
PHÂN TÍCH ĐẤT NÔNG NGHIỆP VÀ NƯỚC
CHO HỌC PHẦN HÓA CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG
Mã số: CS.2012.19.31
Xác nhận của cơ quan chủ trì đề tài
Chủ nhiệm đề tài
iv
INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
vi
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
1
1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
1
2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2
3. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
2
Chương 1 TỔNG QUAN
3
1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐẤT
3
5
1.1.3.6. Con người
5
1.1.4. Vai trò của chất hữu cơ và mùn đối với đất và cây trồng
5
1.1.5. Vai trò của nitơ đối với dinh dưỡng của cây trồng
6
1.1.5.1. Nguyên tố cơ bản cần thiết cho thực vật
7
1.1.5.2. Thành phần của các axit nucleic, vitamin, enzim.
7
1.1.5.3. Thành phần chủ yếu của clorofin
7
1.1.5.4. Ảnh hưởng của các nguyên tố đến sự phát triển của cây trồng
7
11
1.2.3.2 Nước ngầm
14
1.2.3.3. Nước biển
15
1.3. LẤY MẪU VÀ XỬ LÝ MẪU
15
1.3.1. Lấy và xử lý mẫu đất
15
1.3.1.1. Nguyên tắc lấy mẫu
16
1.3.1.2. Lấy mẫu phân tích
16
1.3.1.3. Phơi khô mẫu
16
2.1.2. Dụng cụ và hóa chất
21
2.1.2.1. Dụng cụ
21
2.1.2.2. Hóa chất
21
2.1.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xác định mùn trong đất 22
2.1.3.1. Kiểm tra phương pháp
22
2.1.3.2. Khảo sát ảnh hưởng
23
2.1.3.3. Thể tích H3PO4 đậm đặc cần che Fe3+
24
2.1.3.4. Thể tích Ag2SO4 trong H2SO4 cần che Cl
-
25
2.2.1.3. Cách tiến hành
29
2.2.1.4. Kết quả
30
2.2.2. KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG NITƠ DỄ TIÊU
31
2.2.2.1. Nguyên tắc xác định hàm lượng nitơ dễ tiêu
31
2.2.2.2. Hóa chất, dụng cụ
31
2.2.2.3. Cách tiến hành
32
2.2.2.4. Kết quả
32
2.3. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG LÂN TRONG ĐẤT
36
2.3.4.1. Xác định hàm lượng lân tổng số trong đất
36
2.3.4.2. Xác định hàm lượng lân dễ tiêu trong đất
38
2.4. XÁC ĐỊNH OXI HÒA TAN TRONG NƯỚC PHƯƠNG PHÁP WINKLER
40
2.4.1. Nguyên tắc
40
2.4.2. Dụng cụ và hóa chất
41
2.4.2.1. Dụng cụ
41
2.4.2.2. Hoá chất
41
45
2.5.2.1. Dụng cụ
45
2.5.2.2. Hóa chất
45
2.5.3. Cách tiến hành
2.5.3.1. Chuẩn bị nước pha loãng
46
2.5.3.2. Chuẩn bị mẫu
46
2.5.3.3. Kỹ thuật pha loãng
46
2.5.3.4. Cách xác định
46
2.5.3.5. Kết quả
46
2.6.5. Khảo sát ảnh hưởng của một số ion trong nước đến quá trình xác định COD
49
2.6.5.1 Khảo sát ảnh hưởng của ion Fe2+, NO2-, Cl-
49
2.6.5.2. Cách loại trừ ảnh hưởng của ion Fe2+
50
2.6.6. Kết quả phân tích COD
51
2.7. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT HÒA TAN TRONG NƯỚC
51
2.7.1. Nguyên tắc
51
2.7.2. Hóa chất và dụng cụ
51
2.7.2.1. Hóa chất
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
56
TÀI LIỆU THAM KHẢO
57
PHỤ LỤC
58
DANH MỤC BẢNG
TRANG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học trong nước tự nhiên
10
Bảng 1.2. Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt – QCVN
08:2008/BTNMT
12
Bảng 1.3. Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm – QCVN
09:2008/BTNMT
14
Bảng 1.4. Phương thức bảo quản và thời gian lưu trữ mẫu
Bảng 2.7. Hoạch định hóa sự ảnh hưởng của các chất đến việc xác định lân trong
đất
35
Bảng 2.8. Đường chuẩn xác định lân tổng số
36
Bảng 2.9. Hàm lượng P tổng trong 5 mẫu đất ở nông trường cao su Nhà Nai 38
Bảng 2.10. Đường chuẩn xác định lân dễ tiêu
38
Bảng 2.11. Hàm lượng P dễ tiêu trong 5 mẫu đất ở nông trường cao su Nhà Nai
40
Bảng 2.12. Ảnh hưởng của Fe3+ đến việc xác định DO
44
Bảng 2.13. Kết quả che Fe3+ bằng NaF
44
Bảng2.14. Kết quả phân tích DO
45
Bảng 2.15: Kết quả phân tích BOD
55
Bảng 2.23. Kết quả hàm lượng sắt hòa tan có trong nước sông
55
ii
DANH MỤC HÌNH
TRANG
Hình 2.1. Đường chuẩn xác định lân tổng số
36
Hình 2.2. Đường chuẩn xác định lân dễ tiêu
39
Hình 2.3. Đường chuẩn xác định sắt trong nước giếng
54
iii
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
+ Oxi hòa tan, nhu cầu oxi sinh hóa, nhu cầu oxi hóa học, sắt trong nước.
- Nghiên cứu 1 số ảnh hưởng của các ion đến việc xác định các chỉ tiêu trên
và cách loại bỏ những ảnh hưởng đó.
5. Sản phẩm:
iv
- 1 bài báo khoa học.
- Tài liệu giảng dạy gồm 7 bài thực hành.
6. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng
áp dụng
Giáo trình thực hành sẽ áp dụng cho việc giảng dạy học phần Hóa Công nghệ
- Môi trường cho Khoa Hóa – Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh.
v
INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1. General information:
- Project title: Making some practical lessons about analyzing agricultural
soil and water to teach Environmental – Technological Chemistry.
- Code number: CS.2012.19.31
- Coordinator: Tran Thi Loc
- Implementing institution: Ho Chi Minh City University of Pedagogy
- Duration: From April 2012 to April 2013
2. Objective:
- Making procedures to analyze some properties of agricultural soil and
water.
- Using these procedures for teaching Environmental – Technological
Chemistry.
Tuy nhiên, chúng ta đang đối mặt với thực trạng của nguồn tài nguyên này.
Diện tích đất nông nghiệp ngày càng bị thu hẹp và dần trở nên xấu đi. Để
đảm bảo nguồn lương thực, thực phẩm cung cấp cho con người cần phải cải tạo đất
nhằm nâng cao năng suất và chất lượng của sản phẩm cây trồng. Hàm lượng mùn,
đạm và lân là những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng và phát triển của
cây trồng. Việc phân tích các chỉ tiêu dinh dưỡng này trong đất giúp cho người làm
nông nghiệp có thể khai thác, sử dụng nguồn dinh dưỡng trong đất hợp lí. Đồng
thời, con người có chế độ canh tác, bón phân thích hợp nhằm nâng cao độ dinh
dưỡng của đất.
Nước là tài nguyên vật liệu quan trọng nhất của loài người và sinh vật trên
trái đất. Ngoài chức năng tham gia vào chu trình sống, nước còn là chất mang năng
lượng và tác nhân điều hoà khí hậu, thực hiện các chu trình tuần hoàn vật chất trong
tự nhiên. Có thể nói sự sống của con người và mọi sinh vật trên trái đất phụ thuộc
vào nước. Tuy nhiên, hiện nay nguồn tài nguyên quý hiếm này đang đối mặt với
nguy cơ thiếu hụt và ô nhiễm trầm trọng. Sự suy thoái chất lượng nước ảnh hưởng
lớn đến mọi mặt đời sống xã hội. Vì vậy, việc kiểm soát chất lượng nước và đưa ra
biện pháp xử lý thích hợp là điều vô cùng cần thiết để bảo vệ môi trường nước.
Từ thực trạng ô nhiễm môi trường nêu trên, chúng tôi thiết nghĩ cần phải
trang bị cho sinh viên đặc biệt là sinh viên khoa Hóa những kiến thức và kỹ năng cơ
bản về Hóa môi trường. Sinh viên có những kiến thức nền tảng đó sẽ hiểu được tầm
quan trọng của môi trường và có những việc làm đúng đắn và thân thiện hơn với
môi trường.
Phòng thí nghiệm Hóa công nghệ - môi trường đang giảng dạy bộ môn thực
hành Hóa môi trường. Tuy nhiên, bộ môn còn gặp nhiều khó khăn trong quá trình
giảng dạy do chưa có giáo trình chính thức. Quá trình phân tích gặp nhiều trở ngại
đặc biệt là khi gặp các chất gây cản nhiễu. Vì vậy, vấn đề đặt ra là cần phải tiến
1
và phát triển.
1.1.2. Quá trình hình thành đất [5], [7]
Quá trình hình thành đất là một quá trình biến đổi rất phức tạp của vật chất
diễn ra ở lớp ngoài cùng của vỏ Trái Đất dưới tác động của nhiều yếu tố tự nhiên và
nhân tạo.
Theo quan điểm nguồn gốc thì quá trình này bắt đầu bằng sự phá hủy vật liệu
ban đầu được gọi là đá mẹ, sản phẩm chủ yếu là các chất vô cơ có kích thước khác
nhau. Quá trình phá hủy đá mẹ - quá trình phong hóa - xảy ra dưới các hình thức
khác nhau. Dựa vào tính chất người ta phân biệt được ba loại phong hóa: lý học,
hóa học, sinh học. Kết quả của quá trình phong hóa đá là tạo sản phẩm phong hóa,
sản phẩm này tiếp tục biến đổi tạo sản phẩm trung gian giữa sản phẩm phong hóa và
đất gọi là “mẫu chất”. Theo thời gian, các yếu tố tự nhiên như sinh vật, khí hậu, địa
hình và con người tác động lên mẫu chất và dần dần bổ sung thêm một phần mới đó
là chất hữu cơ. Chính phần này mới làm cho mẫu chất trở thành đất với đầy đủ
thuộc tính lý học, hóa học, sinh học và đặc tính sử dụng của nó.
Theo quan điểm lịch sử thì quá trình hình thành đất chỉ từ khi bắt đầu có sự
sống xuất hiện. Nó tiến hóa cùng với sự sống từ thấp đến cao mà một phần được
phản ánh qua mối quan hệ hữu cơ: đất – cây – đất, có tác dụng tuần hoàn theo kiểu
xoắn trôn ốc. Nghĩa là, sau một chu kì sống, sinh vật trả lại cho đất một lượng vật
chất nhiều hơn so với khi nó lấy.
1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành đất [5], [7]]
Có năm yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành đất: sinh vật, khí hậu, đá
mẹ, địa hình và tuổi. Đối với đất trồng, còn chịu tác động của con người.
3
1.1.3.1. Sinh vật
Đây là yếu tố chủ đạo vì nhờ đó mẫu chất trở thành đất đồng thời chịu tác
động nhiều nhất của đất. Tham gia vào quá trình hình thành đất có nhiều sinh vật
và tính chất chịu ảnh hưởng của đá mẹ thường được biểu hiện rõ rệt ở giai đoạn đầu
của quá trình hình thành đất, càng về sau sẽ bị biến đổi sâu sắc do quá trình hóa học
và sinh học xảy ra trong đất.
Trong hệ thống phân loại đất Việt Nam cho đến nay người ta vẫn chia nhóm
đất miền núi ra chi tiết dựa vào các nhóm đá mẹ như đất feralit hình thành trên đá
macma bazơ, đất feralit hình thành trên đá macma axit và đá biến chất hoặc đất
feralit hình thành từ đá cacbonat…
1.1.3.5. Thời gian
Chiều dài tuổi của đất được tính từ khi đất bắt đầu hình thành nghĩa là khi
sản phẩm phong hóa bắt đầu tích lũy chất hữu cơ cho đến khi đạt được một sự ổn
định nào đó, ta gọi đó là tuổi hình thành tuyệt đối. Đất có tuổi càng cao, thời gian
hình thành đất càng dài thì sự phát triển của đất càng rõ rệt.
1.1.3.6. Con người
Từ khi con người biết sử dụng đất trồng trọt đã tác động vào đất rất sâu sắc,
làm cho đất thay đổi nhanh chóng. Sự tác động này có thể làm cho đất ngày càng
màu mỡ hoặc thoái hóa đi. Một ví dụ điển hình cho hướng thứ nhất là việc nhân dân
ta quai đê lấn biển, thau chua rửa mặn để khai thác vùng đất mặn nơi hình thành ven
biển. Trong lúc đó, đồng bào miền núi sống du canh du cư đã phát rừng làm rẫy, sau
vài vụ gieo trồng đất bị kiệt quệ lại bỏ đi tìm nơi khác.
Theo Các Mác việc sử dụng và khai thác đất hợp lí hay không còn do trình
độ khoa học và chế độ chính trị xã hội quyết định.
1.1.4. Vai trò của chất hữu cơ và mùn đối với đất và cây trồng [6]
Chất hữu cơ và mùn là chỉ tiêu biểu thị đất khác với đá mẹ và có khả năng
sản xuất vì chúng đưa vào đất C và N. Xét hình thái phẫu diện đất, tầng đất hữu cơ
và mùn biểu thị đất màu mỡ, có nhiều tính chất lý hóa tốt. Trong phân loại đất, tầng
mùn là một chỉ tiêu phân loại quan trọng.
Chất hữu cơ và chất mùn là chỉ tiêu độ phì nhiêu của đất. Keo mùn kết hợp
với các cation và khoáng sét tạo ra các phức hệ keo ngưng tụ tạo kết cấu cho đất
làm cho đất tơi xốp, lưu thông nước, điều hòa nhiệt độ đất. Vì thế mùn là nhân tố
1-2%
Đất hơi nghèo mùn
2-4%
Đất có mùn trung bình
4-8%
Đất giàu mùn
> 8%
Đất rất giàu mùn
6
1.1.5. Vai trò của nitơ đối với dinh dưỡng của cây trồng [6], [7]
Cây trồng nói chung chỉ đồng hóa được nitơ ở dạng các hợp chất vô cơ như:
NH4+ hay NO3 -. Chỉ có cây họ đậu mới đồng hóa được nitơ tự do trong không khí.
Dạng nitơ này sau khi tham gia phản ứng nitrat hóa, amoni hóa xảy ra trong thiên
nhiên, hoặc do kết quả hoạt động của vi sinh vật sống tự do trong đất hay vi sinh vật
trong nốt sần của rễ cây họ đậu, bèo hoa dâu tạo ra NO3-, NH4+. Cây trồng đồng hóa
được nitơ ở dạng này hay dạng khác lại phụ thuộc môi trường của phản ứng và
nồng độ của ion có mặt trong dung dịch đất.
Đối với cây trồng nitơ có những vai trò:
1.1.5.1. Nguyên tố cơ bản cần thiết cho thực vật
quan trọng trong quá trình trao đổi chất, hút chất dinh dưỡng và vận chuyển các
chất trong cây. Lân còn giữ vai trò rất quan trọng trong đời sống tế bào.
Lân là một phần nồng cốt của chất nucleoproteit và có sự liên kết chặt chẽ
với đạm, khi cây sinh trưởng lên hình thành thêm tế bào mới nên có thêm
nucleoproteit, do vậy mà cây phải hút thêm cả đạm và lân. Cây được bón cân đối
đạm – lân sẽ phát triển xanh tốt, khỏe mạnh, nhiều hoa, sai quả và phẩm chất nông
sản tốt.
Lân cấu tạo nên nhiều hợp chất quan trọng nên giúp tăng tính chịu lạnh của
cây trồng. Lân thúc đẩy mô phân sinh phân chia nhanh, cho nên tạo điều kiện cho
cây phát dục thuận lợi, ra hoa sớm. Lân giúp quá trình vận chuyển các hợp chất
đồng hóa về cơ quan dự trữ được thuận lợi, vì vậy giúp lúa chín sớm, hạt mẩy, cây
ăn quả mẫu mã đẹp, tăng chất lượng trái, thúc đẩy sự tổng hợp đường của mía…
Nhiều hợp chất phức tạp khác tham gia vào quá trình hô hấp và quang hợp
của cây để sống và phát triển đều có chứa lân.
Lân có vai trò quan trọng đối với sự phát triển của cây trồng. Thiếu lân cây
trồng phát triển kém, mọc còi cọc, chậm lớn, ít phân cành, lá cứng đờ không mềm
mại, màu sắc xạm hơn, phiến lá bé đi, cây ít đẻ, bộ rễ kém phát triển, nhiều loại cây
trồng khi thiếu lân lá chuyển sang màu tím đỏ hay đỏ. Nếu thiếu lân trầm trọng lá
có vết tím, thân mảnh, chín chậm, hạt và quả phát triển kém. Thiếu lân có ảnh
hưởng rất lớn đến sức khỏe của phấn hoa, ảnh hưởng đến sự hình thành quả và hạt,
có thể gây ra rụng hoa, không đậu quả hoặc rụng quả non trầm trọng.
8
Thiếu lân, cây hút đạm vào tích lũy trong lá ở dạng đạm khoáng không
chuyển sang dạng protit được, và đó cũng là một môi trường thuận lợi cho công
việc phát triển của nhiều loại bệnh nấm.
Về mặt cơ chế dinh dưỡng: trong cây, lân di chuyển dễ dàng hơn rất nhiều so
với sự di chuyển của lân trong đất. Trong quá trình dinh dưỡng cho cây, lân lại có
a. Các ion hòa tan
Nước tự nhiên là dung môi hòa tan tốt các axit, bazo, muối vô cơ. Sự hòa tan
các chất rắn trong nước là yếu tố chủ yếu quyết định độ mặn của nước. Nồng độ các
ion hòa tan càng cao thì độ dẫn điện càng cao. Thành phần hóa học của nước biển
tương đối đồng nhất, nhưng của nước sông không đồng nhất vì còn phụ thuộc vào
đặc điểm khí hậu, địa chất, địa mạo và vị trí của thủy lục.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học trong nước tự nhiên
Thành phần
Nước biển
Nước sông, hồ, đầm
Nồng độ
Thứ tự
Nồng độ
Thứ tự
Clo Cl-
9340
1
8
4
412
5
15
2
Kali K+
399
6
2
7
Bicacbonat HCO3-
140
7
58
1
Bromua Br-
Bo
4500
2
10
5
Silic
5000
1
13100
3
Flo
1400
3
100
12
Kẽm
5
7
20
14
10
Copyright: Tài liệu đại học ©