TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8568:2010 VỀ CHẤT LƯỢNG ĐẤT – PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG CATION TRAO ĐỔI (CEC) – PHƯƠNG PHÁP DÙNG AMONI AXETAT

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 8568:2010

CHẤT LƯỢNG ĐẤT– PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG CATION TRAO ĐỔI (CEC) – PHƯƠNG PHÁP DÙNG AMONI AXETAT

Soil quality– Method for determination of cation exchange capacity (CEC) by ammonium acetate method

Lời nói đầu

TCVN 8568:2010 được chuyển đổi từ 10 TCN 369 -99 theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a khoản 1 ĐIều 7 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 của Chính phủ qui định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.

TCVN 8568:2010 do Viện Thổ nhưỡng Nông hóa biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn đo lường chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

TCVN 8568:2010

CHẤT LƯỢNG ĐẤT – PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG CATION TRAO ĐỔI(CEC) – PHƯƠNG PHÁP DÙNG AMONI AXETAT

Soil quality – Method for determination of cation exchange capacity (CEC) by ammonium acetate method

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định dung lượng cation trao đổi (CEC) áp dụng cho tất cả các loại đất mịn đã được làm khô trong không khí và qua rây có kích thước lỗ 2 mm.

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 6647 : 2007 (ISO 11464 : 2006 ), Chất lượng đất – Xử lý sơ bộ mẫu để phân tích hóa – lý.

TCVN 7538 -1: 2006 (ISO 10381 -1 : 2002), Chất lượng đất – Lấy mẫu – Phần 1: Hướng dẫn lập chương trình lấy mẫu.

TCVN 4851: 1989 ( ISO 3696: 1987), Nước dùng cho phòng thí nghiệm phân tích – Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử.

3 Nguyên tắc

3.1 Dung lượng cation trao đổi (CEC) là dung lượng hấp thu cation của phức hệ keo đất hay còn gọi là “ dung tích hấp thu cation”. Có rất nhiều phương pháp xác định CEC, phương pháp amoni axetat hiện đang được các tổ chức quốc tế sử dụng và được xem như là phương pháp tiêu chuẩn.

3.2 Bão hòa đất bằng một cation, cation này phải thay thế hết các cation của đất đã hấp thu và chứa đầy khả năng hấp thu của đất.

3.3 Rửa sạch hết những cation ngoài tầng hấp thu của đất.

3.4 Đẩy toàn bộ cation bão hòa ra bằng một cation khác.

3.5 Xác định số mol của cation bão hòa bị đẩy ra và từ đó suy ra dung lượng cation trao đổi của đất.

3.6 Phương pháp dùng dung dịch amoni axetat NH₄ CH₃COO 1 mol/l có pH = 7,0 làm chất trao đổi và bão hòa cation cho các loại đất.

3.7 Các quá trình trao đổi và rửa cation được tiến hành liên tục trên cột trao đổi cation với tốc độ quy định. Không được gián đoạn, không được để khô mẫu và không được để lọt mẫu.

3.8 Sử dụng etanol 80% làm dung dịch rửa cation hòa tan (cation ngoài dung tích hấp thu CEC) và sử dụng KCl 10% ( pH = 2,5) để trao đổi và giải phóng NH₄⁺.

3.9 Xác định NH₄⁺ trong dung dịch dựa theo phương pháp Kjeldhal. Tùy theo điều kiện của từng phòng thí nghiệm có thể xác định NH₄⁺ trong dung dịch trao đổi bằng các phương pháp khác: Phương pháp so màu Indophenol cải tiến, đo bằng sắc ký ion,… và từ đó suy ra dung lượng hấp thu của đất.

4 Thuốc thử

Khi phân tích, ngoại trừ trường hợp có những chỉ dẫn riêng, chỉ dùng các thuốc thử tinh khiết phân tích và nước cất tinh khiết, nước cất đạt theo TCVN 4851 ( ISO 3696) hoặc nước có độ tinh khiết tương đương.

4.1 Amon axetat (NH₄ CH₃COO).

4.2 Kali clorua (KCl).

4.3 Etanol (C₂H₅OH 96 %).

4.4 Axit boric (H₃BO₃).

4.5 Natri hydroxit (NaOH) hoặc bột magie oxit (MgO).

4.6 Axit sunfuric (H₂SO₄ ) hoặc axit clohydric (HCl).

4.7 Amon hydroxit (NH₄OH).

4.8 Chất chỉ thị bromocresol xanh và metyl đỏ.

4.9 Nước cất, không có ion NH₄⁺.

4.10 Cát trắng đã được xử lý sạch bằng axit

4.11 Dung dịch amoni axetat NH₄CH₃COO 1 mol/l ( pH =7,0)

Hòa tan 77,08 g amoni axetat NH₄CH₃COO ( tinh khiết và khô) vào 400 ml nước cất sau đó thêm đến khoảng 950 ml. Lắc đều, kiểm tra độ pH của dung dịch bằng pH met và thêm dung dịch amon hydroxit NH₄OH 10% cho đến độ pH quy định, sau đó định mức đến đủ 1000 ml.

4.12 Dung dịch etanol (C₂H₅OH) 80%

Hòa tan 1000 ml etanol 96% với 200 ml nước cất được 1200 ml etanol 80%.

4.13 Dung dịch kali clorua KCl 10% ( pH =2,5)

Hòa tan 100 g kali clorua KCl (tinh khiết và khô) vào khoảng 900 ml nước cất, thêm 50 ml axit clohydric HCl 0,1 mol/l rồi định mức bằng nước đến đủ 1000 ml.

4.14 Dung dịch tiêu chuẩn axit sunfuric H₂SO₄ hoặc axit clohydric HCl 0,01 mol/l

4.15 Dung dịch chỉ thị hỗn hợp

 Hòa tan 0,099 g bromocresol xanh và 0,066 g metyl đỏ trong 100 ml etanol 60%.

4.16 Dung dịch axit boric H₃BO₃ 2% và chỉ thị màu

Hòa tan 20 g axit boric H₃BO₃ vào 900 ml nước nóng ( khoảng 60 ^oC). Để nguội và cho thêm 20 ml dung dịch chỉ thị hỗn hợp màu. Sau đó cho thêm từng giọt natri hydroxit NaOH 0,1 mol/l cho đến khi dung dịch có màu tía nhạt, định mức bằng nước cất cho đủ 1000 ml.

4.17 Natri hydroxit NaOH 4% hoặc magie oxit bột MgO (không có cacbonat).

5 Thiết bị, dụng cụ

Sử dụng các thiết bị, dụng cụ thông thường trong phòng thí nghiệm và các thiết bị, dụng cụ như sau:

5.1 Cột trao đổi cation, có đường kính 2,5 cm, dài 30 cm và có khóa điều chỉnh tốc độ giọt ( Hình1).

5.2 Bộ cất nitơ, theo phương pháp Kjeldhal.

5.3 Buret, có sai số không quá 0,05 ml.

5.4 Bình định mức, có dung tích 50; 100; 500; 1000 ml.

5.5 Pipet, có dung tích 5;10; 25 ml.

5.6 Cân, có độ chính xác 0,01g.

5.7 Cân phân tích, có độ chính xác 0,1 mg.

5.8 Bình nón, có dung tích 100; 250 ml.

6 Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu

6.1 Lấy mẫu đất phải đại diện theo TCVN 7538 -1 (ISO 10381-1 ).

6.2 Các mẫu đất được xử lý sơ bộ theo TCVN 6647 ( ISO11464 ).

7 Cách tiến hành

7.1 Trao đổi cation

7.1.1 Cho mẫu vào cột trao đổi

7.1.1.1 Lắp cột trao đổi vào giá, dưới đuôi có bình hứng dung dịch ( Hình 1).

7.1.1.2 Đặt một nút bông nhỏ dưới đáy cột và trên đó phủ một lớp cát dày khoảng 1 cm.

7.1.1.3 Cân khoảng 5 g đất, chính xác đến 0,01 g, trộn đều với 5 g đến 10 g cát sạch và cho vào ống trao đổi.

7.1.1.4 Trên phủ một lớp cát dày khoảng 1 cm và trên cùng phủ bằng giấy lọc.

7.1.1.5 Tiến hành đồng thời mẫu trắng không có đất.

7.1.2 Tiến hành trao đổi

7.1.2.1 Những loại đất có độ dẫn điện EC (1:5) ≤ 0,5 mS/cm ở 25 ºC:

Bỏ qua trình rửa các cation ngoài dung tích hấp thu (CEC), tiến hành bão hòa cation NH₄⁺ bằng 200 ml dung dịch amoni axetat NH₄CH₃COO 1 mol/l với tốc độ khoảng 25 giọt/ min, thời gian trao đổi liên tục 120 min đến 180 min.

Hình 1 – Cột trao đổi cation

7.1.2.2 Những loại đất có độ dẫn điện EC (1:5) > 0,5 mS/cm ở 25 ºC:

Rửa các cation ngoài dung tích hấp thu (CEC) qua cột trao đổi bằng 200 ml etanol 80% với tốc độ khoảng 25 giọt/ min, thời gian rửa liên tục 90 min đến 120 min. Sau đó mới tiếp tục quá trình bão hòa cation NH₄⁺ bằng 200 ml dung dịch amoni axetat NH₄ CH₃COO 1 mol/l với tốc độ khoảng 25 giọt/ min, thời gian trao đổi liên tục 120 min đến 180 min.

CHÚ THÍCH:

1) Khối lượng cát bằng nhau giữa các mẫu và mẫu trắng.

2) Có thể căn cứ dự đoán dung tích hấp thu CEC của mẫu để thay đổi thể tích dung dịch amoni axetat NH₄ CH₃COO 1 mol/l.

– Các mẫu có dung tích hấp thu CEC <10 cmol ⁽⁺⁾/ kg sử dụng 100 ml dung dịch

– Các mẫu có dung tích hấp thu CEC khoảng 10 cmol ⁽⁺⁾/ kg dến 20 cmol/ kg sử dụng 200 ml dung dịch

– Trong trường hợp chung để đảm bảo trao đổi và bão hoà cation được hoàn toàn nên sử dụng 200 ml dung dịch.

3 ) Dung dịch hứng được sử dụng để xác định các cation trao đổi.

7.1.3 Kết thúc quá trình trao đổi (7.1.2), lập tức rửa cation NH₄⁺ ngoài dung tích hấp thu (CEC) bằng 100 ml etanol 80% với tốc độ khoảng 25 giọt/ min, thời gian rửa liên tục 90 min đến120 min.

7.1.4 Kết thúc quá trình rửa (7.1.3), lập tức đẩy cation NH₄⁺ bão hòa trong dung tích hấp thu (CEC) bằng 100 ml kali clorua KCl 10% (pH = 2,5), thời gian đẩy liên tục 120 min đến 180 min với tốc độ khoảng 25 giọt/ min. Dung dịch thu được dùng để xác định dung tích hấp thu (CEC).

7.2 Xác định NH₄⁺ trong dung dịch bằng phương pháp Kjeldhal

7.2.1 Tiến hành chưng cất

7.2.1.1 Dùng pipet lấy chính xác một thể tích dung dịch thu được ở (7.1.4) có chứa khoảng 0,05 – 0,15 mol N cho vào bình chưng cất của bộ Kjeldhal.

7.2.1.2 Bình hứng chứa 20 ml dung dịch axit boric 2% và chỉ thị màu đặt dưới đuôi ống sinh hàn hoặc tại vị trí hứng hơi NH₃. Đuôi sinh hàn phải ngập sau 2 cm trong dịch hứng hơi NH₃ .

7.2.1.3 Cho vào bình chưng cất khoảng 1 g magie oxit MgO hoặc 20 ml dung dịch natri hydroxit NaOH 4%.

7.2.1.4 Tiến hành chưng cất cho đến khi dịch hứng thu được khoảng 200 ml ( thử bằng Nessler) đến khi hết NH₄⁺. Dung dịch thu được trong bình hứng có màu xanh lá mạ.

7.2.2 Chuẩn độ NH₄⁺ trong dung dịch

Dùng buret (5.3) để chuẩn độ NH₄⁺ trong dung dịch hứng bằng dung dịch axit sunfuric H₂SO₄ 0,01 mol/l hoặc axit clohydric HCl 0,01 mol/l cho đến khi dung dịch chuyển sang màu đỏ tía.Ghi thể tích axit tiêu tốn khi chuẩn độ mẫu ( v) , thể tích axit tiêu tốn khi chuẩn độ mẫu trắng (v₁ )

8 Tính kết quả

8.1 Tính dung lượng cation trao đổi hay dung tích hấp thu (CEC) của đất theo số cmol⁽⁺⁾ cation trong kg đất khô kiệt

Trong đó :

 v thể tích dung dịch axit dùng để chuẩn độ mẫu tính bằng mililit (ml);

 v₁ thể tích dung dịch axit dùng để chuẩn độ mẫu trắng tính bằng mililit (ml);

 mol/l _axit nồng độ mol/l của dung dịch axit dùng để chuẩn độ;

 m kKhối lượng mẫu ứng với thể tích dung dịch lấy để xác định tính bằng gam (g);

 k hệ số quy về mẫu khô kiệt.

CHÚ THÍCH – Trong trường hợp xác định dung tích hấp thu ( CEC) bằng phương pháp amon axetat, CEC được xác định bằng số mol NH₄⁺ trong phản ứng trung hòa nên cmol/kg đồng nhất với meq/100g.

8.2 Sai số của hai lần lặp lại so với giá trị trung bình không lớn hơn 0,5% là được chấp nhận.

9 Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm cần bao gồm những thông tin sau:

a) Viện dẫn tiêu chuẩn này;

b) Đặc điểm nhận dạng mẫu;

c) Kết quả xác định dung lượng cation trao đổi;

d) Mọi thao tác không quy định trong tiêu chuẩn này hoặc những điều được coi là tùy chọn và các yếu tố có thể ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm.