Đề tài Phân tích cây trồng

y đo độ đục tùy theo nguyên tố hay ion cần phân tích. Một số máy sẽ được giới thiệu ở những phần sau. Số liệu ghi nhận được từ các máy trên sẽ được xử lý bằng định luật Beer-Lambert. Định luật Beer-Lambert là một quan hệ tuyến tính giữa lượng hấp thụ và nồng độ của dd hấp thụ. Dạng tổng quát của định luật Beer-Lambert: A = a(lambda) x b x c Với A là lượng hấp thụ đã được xác định a(lambda) là chiều dài bước song hấp thụ b là chiều dài đoạn đường truyền sóng c là nồng độ dd đem phân tích Một cách tính A khác dựa trên cường độ ánh sáng trước và sau khi đi qua dd cần phân tích. Tính hệ số biến đổi T ( Transmittance) : T = I / Io Từ đó tính được A: A = - log T = - log I / Io 3.3. Sơ lược về nguyên lý hoạt động của máy quang phổ Nguyên lý hoạt động của máy quang phổ dựa trên việc đo đạc những bức xạ điện từ và tác dụng tương hỗ của những bức xạ đó với chất nghiên cứu. Bản chất là nghiên cứu sự hấp thụ, phát xạ và chuyển động tán lọan của các nguyên tử hay phân tử ở những mức năng lượng khác nhau.  Sự hấp thụ xảy ra khi nguyên tử hay phân tử nhận thêm năng lượng và chuyền từ mức năng lượng thấp lên mức cao hơn.  Sự phát xạ xảy ra khi nguyên tử hay phân tử phát ra năng lượng và chuyền xuống mức năng lượng thấp hơn Mỗi nguyên tử, phân tử có một phổ hấp thụ đặc trưng cho cấu trúc các mức năng lượng mà nó có. Người ta dựa vào đặc điểm này để nhận diện các hợp chất hóa học. Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 28 Quang phổ kế ( spectrophotometer) 4. NHẬN DIỆN VÀ PHÂN TÍCH MỘT SỐ NGUYÊN TỐ CÓ TRONG CÂY TRỒNG Một số lưu ý : - Nguyên tố đa lượng: là nguyên tố chiếm nhiều hơn 0.01% khối lượng chất sống của cây. - Nguyên tố vi lượng: là nguyên tố chiếm ít hơn 0.01% khối lượng chất sống của cây. - Nguyên tố linh động: là nguyên tố có thể tìm thấy ở hầu hết các bộ phận của cây. - Nguyên tố không linh động: là nguyên tố chỉ tìm thấy ở vài bộ phận của cây. - Các dấu hiệu thiếu dinh dưỡng phổ biến sinh trưởng còi cọc, vàng lá, vàng giữa gân lá, lá bị xoắn, hoại tử và chết. - Sự thiếu hụt các nguyên tố dinh dưỡng linh động, trước hết xuất hiện ở những lá già, tán dưới. trong khi sự thiếu hụt các nguyên tố không linh động lại xảy ra ở các lá non, tán trên. - Khi bị ngộ độc do thừa dnh dưỡng, thực vật bị hạn chế khả năng hấp thụ nhiều nguyên tố dinh dưỡng khác và gây ra dấu hiệu thiếu dinh dưỡng tiềm ẩn. 4.1. Nitrogen ( N ) – Đạm Đây là nguyên tố dinh dưỡng quan trọng nhất đối với cây trồng. Thực vật cần N để tạo các Acid Amino, Protein, DNA, RNA và diệp lục. Là nguyên tố đa lượng, có hàm lượng cao trong thực vật. Có tính linh động cao, có mặt ở tất cả các bộ phận của cây. Dễ bị rửa lũa, do đó những vùng đất cát, đất dốc cây trồng thường bị thiếu hụt N. Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 29 4.1.1 Dấu hiệu thiếu hụt N ở thực vật: Lá chuyển từ màu xanh, xanh nhạt sang vàng. Những lá già, ở tán dưới bị ảnh hưởng trước. Sau đó lan dần hiện tượng lên phần trên của cây. Cây còi cọc, sinh trưởng chậm, năng suất thấp và chất lượng kém. Thiếu hụt N ở cây đậu (bên phải) Thiếu hụt N ở cây cảnh (bên trái) Tuy nhiên, trong thời gian cây ra hoa, thiếu hụt N là một hiện tượng hoàn toàn bình thường do cây phải sử dụng toàn bộ lượng N dự trữ cho việc ra hoa. Thiếu hụt N (hiện tượng xấu) Thiếu hụt N trong giai đoạn ra hoa (hiện tượng bình thường) Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 30 4.1.2 Dấu hiệu dư thừa N ở thực vật: Cây chuyển sang màu xanh đậm và ngừng tăng trưởng. Thân cây cao nhưng yếu ớt. Thân và rễ bị tổn thương. Thường xảy ra vào mùa khô hạn, gây hiện tượng cháy lá, xoắn lá, chậm ra hoa. Dư thừa N gây ngộ độc ở cây trồng 4.1.3 Phân tích hàm lượng Nitrogen trong cây trồng Ví dụ thực tế: PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG NITROGEN TRONG BỘT BẮP BẰNG PHƯƠNG PHÁP KJELDAHL Mẫu vật ở đây là bột bắp ( có thể dùng loại đóng hộp bán ở các siêu thị ). Nhìn vào bảng thành phần dinh dưỡng ghi trên hộp, ta thấy 28,4g bột bắp chứa khoảng 2g Protein. Protein lại chứa khoảng 6% Nitrogen. Từ các số liệu đó, ta có thể tính trước lượng Nitrogen vào khoảng 2 milimol. Sau đây là tiến trình thí nghiệm: a. Chuẩn bị: Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 31 - Cho bột bắp vào cối, nghiền càng nhỏ càng tốt. Sau đó sấy khô trong 2h ở 105 độ C. -Acid Sulfuric 98%, NaOH 25%. - K2SO4, CuSO4 - Pha sẵn dung dịch NaOH 0,1M và dd HCl 0,04M. - Hệ thống chưng cất Kjeldahl đã lắp đặt sẵn. b. Thí nghiệm: - Cân 28,4g bột bắp đã nghiền vào bình thót cổ(bình Kjeldahl). Thêm vào 5g K2SO4, 0,1g CuSO4 và 12mL H2SO4 98%. - Kẹp chặt bình trên vào vòng sắt trong hệ thống. Tăng nhiệt độ từ từ cho tới khi không còn bọt nổi lên và dd trở nên trong suốt, đồng nhất. Khi đó tiếp tục đun sôi nhẹ khoảng 30 phút nữa. - Để nguội rồi ngâm 15’ trong bồn nước đá. Cùng lúc, chuẩn bị 1 bình chứa 25mL nước đá. - Thêm lượng nước lạnh đã chuẩn bị vào bình Kjeldahl. Việc thêm nước vào acid là rất nguy hiểm nên ta phải hết sức cẩn thận trong thao tác. - Dùng pipet lấy một lượng chính xác 125mL dd HCl 0,04M vào m � � ﻮ ﻞ � � �  �  ن ت  �  ﺜ و  ﾑ    � و  � � � ى ﯿ  ﻎ ﺮ ﻟ  � � � ﻮ ز � ى ﮫ ﻮ ى Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 32 �   ﻮ  � � � � ﺸ   �   � ن ت  �  ﺜ و  ﾑ   � � �  و  Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 33 � � ى ﯿ  ﻎ ﺮ ﻟ  � � ﻮ ز ى ﮫ ﻮ ى  �  ﻮ  ﺸ � � �   � Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 34 � ﺮ ﺗ �   � ن ت  �  ﺜ و  ﾑ   � � �  و  � � ى ﯿ  ﻎ ﺮ ﻟ  � � ﻮ ز ى ﮫ ﻮ ى  �  ﻮ  ﺸ � � �   � Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 35 �  ن ت  �  ﺜ و  ﾑ   � �  و  � � ى ﯿ  ﻎ ﺮ ﻟ  � ﻮ ز ى � ﮫ ﻮ � � ى  � �  ﻮ  ﺸ � �   � Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 36 ﾑ    � � و  � � Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 37 � � ى ﯿ  ﻎ ﺮ � � ﻟ  ﻮ � ز ى ﮫ ﻮ � � ى   � � ﻮ  ﺸ � �   � Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 38 ﾑ    � � و  � � � � ى ﯿ  ﻎ ﺮ � � ﻟ  ﻮ � ز ى ﮫ ﻮ � � ى  Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 39  � � ﻮ  ﺸ � �   � Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 40    � � و  � � � �  و  � � ى ﯿ  ﻎ ﺮ ﻟ  � � ﻮ ز ى ﮫ ﻮ ى   ﻮ  ﺸ � � � �   � Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 41 - � � �  و  � � ى ﯿ  ﻎ ﺮ ﻟ  � � ﻮ ز ى ﮫ ﻮ ى  �  ﻮ  ﺸ � � � �   � - � � � � Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 42 ى ﯿ  ﻎ ﺮ - � � ى ﯿ  ﻎ ﺮ ﻟ  � � ﻮ ز ى ى ﯿ  ﻎ ﺮ � � ﻟ  ﻮ � ز ى ﮫ ﻮ � � ى   � � ﻮ  ﺸ  � �  � Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 43 ى ﯿ  ﻎ ﺮ ﻟ � � �  ﻮ ز � ى ﮫ ﻮ ى �   ﻮ � � �  ﺸ   � � � ﻟ  � ﻮ ز ى Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 44 � ﮫ ﻮ � � ى  � �  ﻮ  ﺸ � �   � ى ﮫ ﻮ ى �  �  ﻮ � � �  ﺸ  �  � Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 45 � ى ﮫ ﻮ ى �  �  ﻮ � � �  ﺸ  �  � Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 46 � ﮫ ﻮ � � ى  �  ﻮ  ﺸ � � �   � Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 47 �  � � ﻮ  ﺸ  � �  � Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 48 Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 49 Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 50 Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 51 Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 52 Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 53 Cây trồng trong những điều kiện Phospho khác nhau (phải: thiếu; trái: đủ) Vài dấu hiệu cho thấy sự thiếu hụt P 4.2.2. Dấu hiệu dư thừa P ở thực vật: Gây tác động gián tiếp vì làm giảm khả năng hấp thụ các nguyên tố Fe, Zn, Mn, Mg, Cu, … đặc biệt là Zn. Do đó, dấu hiệu dư thừa P sẽ giống với dấu hiệu thiếu hụt các nguyên tố trên. 4.2.3. Phân tích hàm lượng Phosphorus trong cây trồng: Thêm 5mL dd (CH3COO)2Mg 20% vào mẫu khô ngay lúc đầu rồi đun đuổi hơi nước đi. Sau đó tiếp tục làm theo tiến trình ở phần 3.1. thu được dd trích đoạn. Sau đó đem dd đi phân tích bằng quang phổ kế. Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 54 4.3. Potassium ( K) K là nguyên tố đa lượng và có tính linh động cao. Là nguyên tố dinh dưỡng quan trọng. cung cấp đủ K giúp cây có có bộ rễ dày và khỏe, có sức đề kháng tốt với sâu bệnh. K còn giúp cho việc vận chuyển nước và quang hợp ở cây diễn ra hiệu quả. Cây trồng cần K trong hầu hết các giai đoạn, đặc biệt là giai đoạn chồi non đang phát triển. 4.3.1. Dấu hiệu thiếu hụt K ở thực vật: Thường xảy ra trong giai đoạn sinh trưởng, làm cây sinh trưởng chậm. Dễ thấy ở rìa các lá già. Đỉnh lá xoắn lại, rìa lá bị cháy xém, lá già chuyển màu đỏ nâu hay có các đốm màu. Gân lá chuyển màu vàng, cả lá chuyển màu vàng sậm rồi chết. Khi độ ẩm trong đất không đủ thì K thường bị thiếu hụt. Dư thừa Ca, NH4 hay nhiệt độ thấp cũng dẫn tới việc cây khó hấp thụ K. Vài dấu hiệu cho thấy thiếu hụt K ở thực vật 4.3.2. Dấu hiệu dư thừa K ở thực vật: Dư thừa K gây những hệ quả nghiêm trọng như sự thừa muối và cố định acid của bộ rễ. Kìm hãm sự hấp thụ các nguyên tố như Ca, Mg, Mn, Fe,… Gân lá chuyển từ màu vàng nhạt tới vàng đậm rồi màu hơi trắng. 4.3.3. Phân tích hàm lượng Kali trong cây trồng: Đối với nhóm các nguyên tố K, Ca, Na, Mg thì phương pháp hiệu quả nhất là hóa tro và trích đoạn theo các bước đã trình bày ở phần 3.1. rồi đem phân tích dd trích đoạn bằng AAS (Atomic Absorption Spectroscopy) – máy quang phổ hấp thụ nguyên tử để định tính cũng như định lượng các nguyên tố. Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 55 Lửa AAS Để phân tích được dd trích đoạn bằng máy AAS thì ta phải chuyển dd sang thể khí bằng nhiệt độ cao. Có thể dùng lửa AAS hay lò kín đốt bằng than chì. Lò kín đốt bằng than chì thường được sử dụng hơn do một số tính chất như: - Có thể hóa hơi một lượng nhỏ mẫu chất mà không làm thất thoát như khi sử dụng lửa. - Giảm thiểu được các tác nhân oxy hóa từ môi trường xung quanh. - Khi sử dụng máy này, chỉ cần đặt trực tiếp mẫu vật vào lò kín. Máy sẽ tự động sấy khô, phân hủy hữu cơ bằng nhiệt và tiếp tục gia nhiệt để hóa hơi mẫu cần phân tích. Máy đốt trực tiếp AAS Lò kín đốt bằng than chì Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 56 Mô tả họat động của máy AAS Cũng có thể hòa tan mẫu vật bằng acid mạnh như H2SO4, HNO3. Riêng Ca sẽ có phần ghi chú ở phần phân tích Ca. 4.4. Sulfur ( S) Là nguyên tố vi lượng và không linh động. Giữ vai trò quan trọng đối với sự phát triển rễ, sự sinh trưởng của cây. S còn góp phần dự trữ diệp lục và là hợp phần cần thiết của một số Protein. S di chuyển chậm trong cơ thể thực vật, tập trung nhiều ở các lá lớn. Nhiệt độ cao làm cho cây khó hấp thụ S 4.4.1. Dấu hiệu thiếu hụt S ở thực vật: Các lá non ở tán trên, nhất là phần gân lá bị ảnh hưởng trước tiên. Dấu hiệu đầu tiên là lá nhạt màu đi, giòn, nhỏ, dài hơn bình thường và rất dễ rụng. Dấu hiệu thiếu hụt S bắt đầu ở phần trên cuống lá rồi lan dần lên phần thân lá. Nếu thiếu S trong giai đoạn đang ra hoa, chồi ở ngọn sẽ không phát triển được. Các dấu hiệu thiếu hụt S 4.4.2. Dấu hiệu dư thừa S ở thực vật: Lượng S quá nhiều làm cho cây có kích thước nhỏ hơn bình thường, cây sinh trưởng kém. Lá chuyển màu nâu hoặc có đốm nâu, khô rồi chết. Thiếu hụt S còn làm cho rễ trở nên thô, cứng, màu nâu đen. Rễ chỉ dài ra chứ không mập thêm. 4.4.3. Phân tích hàm lượng Sulfur trong cây trồng: Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 57 Tương tự tiến trình hóa tro và trích đọan đã trình bày ở phần 3.1. nhưng thêm Mg(NO3)2 để tránh thất thoát S. Cân 0,5g mẫu khô vào bình chịu nhiệt. Thêm một ít dd Mg(NO3)2 đã pha loãng. Đặt bình trên lò nung, gia nhiệt tới 180oC cho tới khi cạn hết nước thì tăng nhiệt độ tới 280 oC. Khi bột màu nâu chuyển sang màu vàng thì chuyển bình vào lò kín, tăng nhiệt độ tới 500 oC, nung trong 4h. sau đó lấy ra để nguội. Thêm 10mL dd HCl đậm đặc vào bình rồi đun sôi nhẹ khoảng 3 phút. Để nguội, sau đó lại thêm10mL H2O, lọc lại bằng giấy lọc vào bình định mức 50mL và thêm H2O tới vạch 50mL. Dd thu được đem đi phân tích bằng máy đo độ đục. Tính toán được nồng độ Sunfate trong dd rồi chuyển về đơn vị mg S/L. sử dụng công thức: Sulfur (g S/kg) = 10-3 x C x V/M Với: C: nồng độ Sunfate trong dd trích đoạn ( mg S/ L ) V: thể tích dd trích đoạn (mL ) M: khối lượng mẫu khô đem cân ( g ) 4.5. Manganese ( Mn) Mn là nguyên tố vi lượng và không linh động. Các lục lạp, nơi xảy ra quá trình quang hợp là cơ quan mẫn cảm nhất với hàm lượng Mn. Mn cùng với một số enzyme của cây làm giảm lượng Nitrate trước khi sản xuất Protein. 4.5.1. Dấu hiệu thiếu hụt Mn ở thực vật: Dấu hiệu phổ biến là những đốm hoại tử màu vàng hay nâu trên phần đỉnh lá non. Ở các lá già bên dưới có thể thấy các đốm màu xám. Một số trường hợp lá chuyển vàng trong khi gân lá vẫn xanh. 4.5.2. Dấu hiệu dư thừa Mn ở thực vật: Quá trình quang hợp bị hạn chế do tổng hợp diệp lục bị ảnh hưởng. lá không có màu xanh đều. Dư thừa Mn còn dẫn tới việc khó hấp thụ Fe. Lá cây bị vàng úa hoặc hoại tử. Cây trở nên yếu ớt, còi cọc, giảm khả năng đâm chồi đẻ nhánh. Cây lúa có khả năng chống chịu tốt với hàm lượng lớn Mn tới 3000mg/kg chất khô. Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 58 Dấu hiệu thiếu hụt Mn Thiếu hụt Mg ở cây cảnh 4.6. Magnesium (Mg) Nguyên tố vi lượng và linh động. Là nguyên tố quan trọng của diệp lục. Giữ vai trò trong việc cấu trúc, hình thành lá, gân lá. 4.6.1. Dấu hiệu thiếu hụt Mg ở thực vật: Hiện tượng xảy ra khi thiếu hụt Mg rất đặc trưng: gân lá màu xanh trong khi xung quanh chuyển màu vàng. Một số trường hợp đỉnh và rìa lá mất màu xanh, chuyển màu vàng và xoắn lại. phần rìa trở nên giòn, dễ gãy. Thường xảy ra ở các lá già của cây non trước rồi lan ra các phần khác của cây. 4.6.2. Dấu hiệu dư thừa Mg ở thực vật: Mg dư thừa sẽ tạo thành các muối có hại cho cây, gây rụng lá hay ảnh hưởng tới quá trình hấp thụ Ca, Cl, NH4. Các muối tích tụ trong đất làm cây trồng chuyển màu vàng hoặc trắng nhợt nhạt. 4.7. Calcium ( Ca ) Nguyên tố đa lượng và không linh động. Ca di chuyển chậm trong cơ thể thực vật và có xu hướng tập trung ở rễ vào giai đoạn trưởng thành. Giữ vai trò trong việc hình thành các mô bảo vệ, sự phân chia tế bào thân, cuống. Giúp cho cành nhánh khỏe mạnh, bộ rễ phát triển tốt. Tăng cường khả năng hấp thụ K ở rễ. Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 59 4.7.1. Dấu hiệu thiếu hụt Ca ở thực vật: Ảnh hưởng lên các lá non trước. Gây hiện tượng xoắn lá, rụng lá. Đỉnh và rìa lá có các đốm vàng hoặc nâu cùng với đường màu nâu ở quanh viền lá. Cây phát triển chậm, thân cây yếu, còi cọc, bộ rễ kém phát triển và dễ bị vi khuẩn gây chết. Đất có tính acid sẽ cản trở việc hấp thụ Ca. Giai đoạn đầu Giai đoạn sau Hiện tượng thiếu hụt Ca ở những giai đoạn khác nhau 4.7.2. Dấu hiệu dư thừa Ca ở thực vật: Quá nhiều Ca ở giai đọan bắt đầu sinh trưởng sẽ kìm hãm sự phát triển của cây. Cản trở việc hấp thụ các nguyên tố vi lượng khác. Làm thân cây yếu, lá có màu nâu sang ở gân lá. 4.7.3. Phân tích hàm lượng Calcium trong cây trồng: Tương tự như K nhưng chú ý không dùng acid H2SO4 để hòa tan Ca vì CaSO4 là hợp chất ít tan. Kết tủa tạo thành sẽ làm sai lệch kết quả phân tích. 4.8. Dấu hiệu thiếu hụt và ngộ độc một số nguyên tố vi lượng khác ở thực vật Bảng sau sẽ tóm lược các dấu hiệu thiếu hụt cũng như ngộ độc một số nguyên tố vi lượng. Bảng cũng cung cấp số liệu về ngưỡng thiếu hụt và ngưỡng gây ngộ độc của các nguyên tố vi lượng đó. Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 60 Ng tố vi lượng Nguoàn cung caáp Daáu hieäu thieáu huït Ngöôõn g thieáu (mg/kg) Daáu hieäu ngoä ñoäc Ngöôõn g thöøa (mg/kg) B Natri tetra borat Laù non, choài dò daïng < 15 Laù vaøng, hoaïi töû ñænh vaø vieàn laù > 200 Co CoSO4 Giaûm nhieãm Rhizobiumgiaûm khaû naêng coá ñònh Nitô 1000 Cu CuSO4 Laù non heùo, vaøng ôû gaân < 4 Laù vaøng, hoïai töû laù giaø, kìm haõm söï daøi ra cuûa reã > 20 Cl KCl Laù non vaøng < 500 Laù bò chaùy xeùm, sinh tröôûng keùm > 3500 Fe FeSO4 Laù non nhaát coù maøu vaøng ôû gaân < 50 Maøu ñoàng thau ôû luau vaø maát maøu tím ôû caùc caây khaùc > 500 Mn MnSO4 Coù ñoám, daûi maøu vaøng, naâu xaùm ôû laù non, lôùn daàn < 20 Ñoám naâu treân gaân laù, ñænh laù hoaïi töû, vieàn laù bò xoaén troøn > 500 Mo Molibdat amoni Ñænh vaø vieàn laù hoaïi töû, xoaén hay coù veát nhaên ôû laù non < 0,1 Maøu vaøng vaøng cam, doùng, ñoát ngaén > 1000 Zn ZnSO4 Ñoám vaøng, traéng treân gaân laù, laù non 400 ( Nguoàn : Thomas Dierolf, 2001) Một số hình ảnh minh họa: Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 61 Thiếu hụt Fe ở thực vật Thiếu hụt Molybdenum ở cuối giai đoạn ra hoa Thiếu hụt Zn ở thực vật 5. PHÂN TÍCH NITRATE VÀ NITRITE Lượng NO3 - trong cây trồng là một yếu tố quan trọng để đánh giá chất lượng sản phẩm. Ở các nước phát triển vấn đề này được kiểm soát rất nghiêm ngặt vì tính độc hại cao của NO3 – . Nguồn gốc NO3 – chủ yếu là tích tụ từ thực vật và đi vào cơ thể động vật, con người thông qua chuỗi thức ăn. Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 62 5.1. Những ảnh hưởng của Nitrate và Nitrite tới con người, động vật và thực vật 5.1.1. Đối với thực vật Rau xanh có chiều hướng tích tụ NO3 -, nhất là khi chúng được bón phân có tỉ lệ đạm cao. Vd: rau xà lách, rau Bina, bắp cải, cần tây có thể chứa tới 3000-4000 mg/kg Lượng NO3 - cao làm cho thực vật dễ bị phân hủy, khó bảo quản. Do các nguy cơ tiềm tàng tới sức khỏe con người và động vật mà các chuyên gia khuyến cáo nên thiêu hủy các sản phẩm có hàm lượng NO3 - vượt mức cho phép. Vào mùa khô, thường xảy ra hiện tượng ngộ độc NO3 – ở các cánh đồng trồng bắp do lượng ẩm trong đất không đủ để cây bắp có thể hòa tan các muối NO3 – đã hấp thu từ đất. Lượng NO3 - không được sử dụng đó tích tụ trong cây gây hiện tượng cây chết khô mà đỉnh sinh trưởng của cây vẫn xanh (ảnh bên) 5.1.2. Đối với động vật Nhiều trường hợp gia súc ăn cỏ khô, rễ củ cải đường, hoa hướng dương, yến mạch có hàm lượng NO3 – cao bị nhiễm bệnh đã gây nhiều thiệt hại cho các chủ trang trại. Qua đó, gián tiếp ảnh hưởng tới việc sản xuất nông nghiệp, công nghiệp chế biến thực phẩm. Ngưỡng gây độc đối với động vật là 0,7 mg/kg trọng lượng cơ thể. Trâu, bò, heo con là những gia súc nhạy cảm với NO3 -. Trong khi đó, cừu có sức đề kháng tốt với hàm lượng cao NO3 -. Ở điều kiện pH trong dạ dày người và động vật, ion NO2 -được chuyển hóa thành Nitroso Amin- là hợp chất gây ung thư. 5.1.3. Đối với con người Khoảng 50-90% lượng NO3 - con người hấp thụ hàng ngày là từ rau xanh, thịt gia súc đã qua chế biến (xúc xích, thịt hộp, thịt xông khói…) và các sản phẩm từ sữa. Các sản phẩm thịt sữa này thường chứa các chất phụ gia Na NO3 , KNO3 ,… Các chất này có thể gây ra các bệnh như viêm dạ dày, nôn mửa, chóng mặt, đau bụng, loạn động mạch…Sử dụng NO3 - , NO2 – với liều lượng nhỏ nhưng kéo dài có thể gây bệng thiếu máu và rối lọan các chức năng thận. Một số nước đã nghiêm cấm sử dụng các chất phụ gia trong thực phẩm trẻ em. 5.2. Phân tích hàm lượng ion NO3 - , NO2 – trong cây trồng Chặt nhỏ mẫu vật tươi cần phân tích. Cân lấy 1g cho vào lọ thủy tinh có thể tích 100mL. Thêm vào bình 50mL nước. Đậy nắp và lắc đều trong 30 phút. Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 63 Lọc lấy dd vào bình định mức rồi đem đi phân tích bằng máy sắc phổ ion. Việc phân tích phải được làm ngay để tránh sai số khi NO3 - bị oxy hóa. 6. PHÂN TÍCH KIM LOẠI NẶNG 6.1. Tổng quan về kim loại nặng Kim loại nặng bao gồm các nguyên tố có nguyên tử lượng lớn tồn tại dưới dạng ion trong cây trồng như Cu, Zn, Fe, Mn, Ni, As, Cd, Cr, Pb… Vòng tuần hoàn của kim loại nặng Một số kim loại nặng đóng vai trò như những nguyên tố vi lượng cần thiết cho quá trình sinh trưởng và phát triển của cây và chỉ trở nên độc khi quá dư thừa ( Cu, Zn, Fe, Mn, Ni). Một số khác chỉ gây độc cho cây trồng (As, Cd, Cr, Pb). Trong khi một số khác tuy không gây ảnh hưởng tới sức khỏe cây trồng nhưng lại phát huy tính độc cao khi đi vào chuỗi thức ăn và được con người hay động vật tiêu hóa(Ag, Hg) Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 64 Trong các kim loại nặng thì Pb, Cr hóa trị 6, Ni, Cp, Hg là những kim loại có độc tính cao. Có thể đánh giá sơ lược về độc tính của các kim loại như sau: (xếp theo độc tính đối với cây trồng giảm dần) Hg > Pb > Cu > Cd > Cr > Ni > Zn 6.1.1. Ảnh hưởng của kim loại nặng tới thực vật Cây trồng hấp thụ kim loại nặng qua rễ. một số kim loại có thể thâm nhập vào cây trực tiếp qua lớp biểu bì như Cu, Mn, Cd. Khả năng hấp thụ kim loại nặng của cây trồng không giống nhau giữa những loại cây khác nhau. Ngay cả ở các giống khác nhau của cùng một loài, thậm chí những mô khác nhau của cùng một cây, khả năng hấp thụ, chống chịu đối với kim loại nặng cũng khác nhau. Minh họa mức độ gây độc của kim loại nặng đối với một số loại cây trồng Thấp Trung bình Cao Rất cao Bắp Cỏ Sudan Dưa chuột Yến mạch Mù tạc Rau Bina Cải xanh Cà chua Đậu nành Củ cải đường Xà lách Carrot Củ cải Đậu Nói chung khả năng hấp thụ cũng như mức độ nhạy cảm kim loại nặng của cây trồng phụ thuộc nhiều yếu tố như: - Giống, loài thực vật - Khí hậu - Thổ nhưỡng ( loại đất, pH đất, BS, CEC…) Vd: ở pH 5,5-6 thì Cu độc gấp 2 lần Zn, còn Ni độc gấp 4 lần Zn. - Phương thức trồng trọt( mật độ cây, chế độ bón phân, sử dụng thuốc bảo vệ thực vật…) - Đặc điểm nguồn ô nhiễm( chất thải từ các nhà máy, bụi kim loại từ các mỏ quặng, bùn lắng từ cống rãnh…) Khi ở nồng độ thích hợp, các kim loại nặng đóng vai trò như các nguyên tố vi lượng. Ngoài ra còn có tác dụng kích thích quá trình hô hấp của vi sinh vật đất, tăng cường lượng CO2 giải phóng ra như trường hợp của Pb, Zn, Cu, Fe … Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 65 Tuy nhiên, gần đây ta lại thường gặp những trường hợp kim loại nặng gây những ảnh hưởng xấu tới cây trồng. Kim loại nặng có thể gây những ảnh hưởng trực tiếp đến thực vật như gây bệnh đốm lá, giảm hoạt động của diệp lục và giảm các sản phẩm quang hợp. Ngoài ra nó còn ảnh hưởng tới quá trình cố định N sinh học, quá trình khoáng hóa N, quá trình Nitrate hóa. Bên cạnh đó còn có những ảnh hưởng gián tiếp lên đất, làm giảm số lượng vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn có lợi cho cây. Vd: - Cu làm giảm sinh khối vi sinh vật đất đến 44% ở đất hữu cơ và 36% ở đất khoáng so với đất không bị ô nhiễm. - Hg làm giảm 73% tốc độ khoáng hóa N ở đất acid, 35% ở đất kiềm. - Cu, ngược lại, làm giảm 82% tốc độ khoáng hóa ở đất kiềm và 20% ở đất acid. Gần đây đã có một số nghiên cứu về việc sử dụng thực vật như một phương pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng ở một số vùng. Các nhà khoa học đã định danh được ít nhất 400 loài phân bố trong 45 họ thực vật có khả năng hấp thụ kim loại. Đó là các loài thực vật thân cỏ hay thân gỗ, có khả năng sinh trưởng bình thường ở những nơi có nồng độ kim loại trong đất cao. Các thực vật này thích nghi được một cách đặc biệt với những điều kiện bất lợi đó và có thể tích lũy, chuyển hóa và cố định được một lượng lớn các ion kim loại trong đất, chuyển từ dạng độc hại sang các dạng không độc hoặc ít độc hơn. Tên loài Khả năng xử lý ô nhiễm Cây liễu Cây dương lai Cải dầu Hướng dương Gai dầu Bồn bồn Cây sậy Dương xỉ Kim loại nặng trong đất nước Ni trong đất, nước, nước ngầm Se, chất phóng xạ, kim loại nặng Pb, Cd trong đất Chất phóng xạ, Pb Mn, Cu, Se trong nước thải mỏ khoáng sản Kim loại nặng, lọc trong nước As trong nước thải Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 66 Hoa hướng dương Dương xỉ Pteris vittata Máy lọc nước bằng lau sậy ở Cây gai dầu (tầm ma) bãi rác Khánh Sơn (Đà Nẵng) Cỏ Bồn bồn Cây liễu Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 67 Việc sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm tuy chỉ mới được chú trọng nghiên cứu vài năm gần đây nhưng đã chứng tỏ được những ưu điểm nổi bật như: - Chi phí đầu tư thấp - An toàn và thân thiện với môi trường - Hiệu quả khá cao - Đảm bảo mỹ quan - Ứng dụng lâu dài 6.1.2. Ảnh hưởng của kim loại nặng tới con người Kim loại nặng đi vào cơ thể người qua 3 con đường: - Thức ăn - Nước uống - Đường hô hấp Trong đó con đường chủ yếu là từ nguồn thực phẩm hàng ngày mà rau xanh chiếm một lượng đáng kể. Vì vậy khi ăn rau xanh cần rửa thật kỹ để giảm nồng độ kim loại nặng. Theo một nghiên cứu thì ta có thể giảm được 80% lượng Pb, 20% lượng Cd khi rửa sạch rau. Không chỉ ảnh hưởng tới sức khỏe cây trồng, lượng kim loại tích tụ trong cây trồng khi đi vào chuỗi thức ăn sẽ gây những ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe con người. Trong quá trình tiêu hóa, dưới tác động của một số enzyme hoặc khi kết hợp với protein, các kim loại phát huy tính độc gấp nhiều lần dạng ban đầu. hiện tượng đó gọi là khuếch đại sinh học. Càng qua nhiều mắt xích trong lưới thức ăn thì mức độ độc càng trầm trọng. Những ảnh hưởng của kim loại nặng đã được ghi nhận. Cấp tính như ói mửa, ngộ độc… Mãn tính như gây ung thư, rối loạn tiêu hóa, thần kinh, rối loạn khả năng sinh sản, hại thận… có thể dẫn tới tử vong. Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 68 Nhiễm độc Hg trong thảm họa Minamata (Japan) 6.2. Phân tích kim loại nặng trong cây trồng: Hóa tro hoặc hòa tan bằng acid mẫu vật khô hoặc tươi theo những tiến trình ở phần 3. Dung dịch trích đọan được đem đi phân tích bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), máy quang phổ phát xạ nguyên tử (AES-ICP)… Thường dùng phương pháp hóa tro trong lò kín vì hạn chế sử dụng dd acid HClO4 (rất nguy hiểm) và để oxy hóa hoàn toàn các hợp phần hữu cơ. Nồng độ kim loại nặng trong mẫu được tính toán bằng công thức: Nồng độ KL nặng (mg/kg khối lượng mẫu khô) = C x V/M Với - C (microgram/mL)là nồng độ KL được xác định bằng AAS, AES-ICP … - V (mL) thể tích dd trích đoạn đem đi phân tích - M (g) là khối lượng mẫu khô Máy quang phổ phát xạ nguyên tử AES-ICP Bài báo cáo Phân tích Môi trường Phân tích cây trồng Trang 69 7. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Miroslav Radojevic, Vladimir N. Bashkin. Practical Environmental Analysis The Royal of Society of Chemistry, 1999 2. Lê Văn Khoa (chủ biên) Chỉ thị sinh học môi trường Nhà xuất bản giáo dục, 2007 3. Hoàng Minh Châu (chủ biên) Cơ sở Hóa học Phân tích Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, 2002 4. Tài liệu, hình ảnh sưu tầm từ Internet icmag. com remark. com wikipedia. org natur. cuni. cz