Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11456:2016 về Chất lượng đất - Xác định hàm lượng axit humic và axit fulvic - Phương pháp Walkley-Black

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 11456:2016

CHẤT LƯỢNG ĐẤT - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG AXIT HUMIC VÀ AXIT FULVIC - PHƯƠNG PHÁP WALKLEY-BLACK

Soil quality - Determination of humic acid and fulvic acid by walkley-black method

Lời nói đầu

TCVN 11456:2016 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.

CHẤT LƯỢNG ĐẤT - XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG AXIT HUMIC VÀ AXIT FULVIC - PHƯƠNG PHÁP WALKLEY-BLACK

Soil quality - Determination of humic acid and fulvic acid by Walkley-Black method

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định hàm lượng axit humic và axit fulvic trong các loại đất theo phương pháp Walkley-Black.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây là cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng 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 các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

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

TCVN 6647: 2007 Chất lượng đất - Xử lý sơ bộ mẫu để phân tích lý - hóa.

3  Thuật ngữ, định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau.

3.1

Axit humic (humic acid)

Các hợp chất cao phân tử có nguồn gốc tự nhiên từ sự phân hủy của thực vật và vi sinh vật. Về bản chất hóa học, humic là các bio-polymer có khối lượng phân tử lớn, có tính axit, chứa các vòng cacbon thơm có gắn các nhóm chức như cacboxyl, quinon, amino, methoxyl... Axit humic có đặc điểm là không tan trong môi trường axit nhưng tan trong môi trường kiềm.

3.2

Axit fulvic (fulvic acid)

Có bản chất hóa học tương tự như axit humic, nhưng có khối lượng phân tử thấp hơn, tính axit yếu hơn, các hoạt tính sinh - hóa học có lợi cho cây trồng cũng thấp hơn axit humic. Axit fulvic tan trong môi trường axit và môi trường kiềm.

4  Nguyên tắc

Dựa vào tính chất hòa tan của axit humic và axit fulvic trong môi trường kiềm, xác định được tổng axit humic và axit fulvic; dựa vào tính chất không hòa tan trong môi trường axit của axit humic để tách riêng axit humic, từ đó suy ra hàm lượng axit fulvic.

Xác định hàm lượng axit humic và axit fulvic theo phương pháp Walkley-Black. Oxy hóa các bon hữu cơ bằng dung dịch kali bicromat dư trong môi trường axit sunfuric, sử dụng nhiệt do quá trình hòa tan axit sunfuric đậm đặc vào dung dịch bicromat, sau đó chuẩn độ lượng dư bicromat bằng dung dịch sắt hóa trị hai.

5  Thiết bị và 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  Bếp cách thủy hoặc bếp cách cát.

5.2  Tủ sấy, sấy được ở nhiệt độ 105 °C ± 5 °C.

5.3  Máy đo pH.

5.4  Cân phân tích, độ chính xác 0,002 g.

5.5  Máy lắc, lắc được tốc độ 160 r/min.

5.6  Máy khuấy từ.

5.7  Cốc chịu nhiệt, dung tích 100 ml.

5.8  Bình tam giác chịu nhiệt, dung tích 250 ml.

5.9  Tấm cách nhiệt.

5.10  Phễu lọc, đường kính 8 cm.

5.11  Giấy lọc mịn, kích thước lỗ lọc 0,001 - 0,0025 mm.

5.12  Pipet, dung tích 5 ml, 10 ml.

5.13  Buret, dung tích 50 ml, chia vạch đến 0,1 ml.

5.14  Cốc, dung tích 600 ml.

5.15  Bình định mức, dung tích 100ml, 1000 ml

5.16  Ống đong, dung tích 50 ml.

6  Thuốc thử

Trừ khi có quy định khác, trong quá trình phân tích chỉ sử dụng hóa chất, thuốc thử có cấp tinh khiết phân tích và tinh khiết phân tích quang phổ.

6.1  Nước phù hợp với TCVN 4851:1989 - loại 3 hoặc nước có cấp tinh khiết tương đương.

6.2  Axit sunfuric (H₂SO₄) 98%, d = 1,84 g/cm³.

6.3  Axit photphoric (H₃PO₄) 85 %, d = 1,87 g/cm³.

6.4  Natri pyrophotphat (Na₄P₂O₇.10H₂O) tinh thể

6.5  Muối Mohr [FeSO₄(NH₄)₂SO₄.6H₂O] tinh thể.

6.6  Natri hydroxit (NaOH) tinh thể.

6.7  Natri cacbonat (Na₂CO₃) tinh thể.

6.8  O.phenalthrolin monohydrat (C₁₂H₆N₂.H₂O) tinh thể.

6.9  Bari diphenylamin sunfonat tinh thể.

6.10  N-phenylanthraniIic (C₁₃H₁₁O₂N) tinh thể.

6.11  Dung dịch hỗn hợp natrihydroxit-pyrophotphat pH = 13

Hòa tan 44,6 g Na₄P₂O₇.10 H₂O (6.4) và 4g NaOH (6.6) vào khoảng 500 ml nước và chuyển vào bình định mức dung tích 1000 ml (5.15), thêm nước đến vạch định mức và lắc đều (dung dịch có nồng độ 0,1 mol/l cho mỗi loại).

6.12  Dung dịch chuẩn kalibicromat (K₂Cr₂O₇) 0,2 mol/l

Mua sẵn trên thị trường.

6.13  Dung dịch muối Mohr ngậm 6 phân tử nước [FeSO₄(NH₄)₂SO₄.6H₂O] nồng độ 0,5 mol/l

Hòa tan 196 g muối Mohr (6.5) vào khoảng 500 ml nước và chuyển vào bình định mức dung tích 1000 ml (5.15), thêm 50 ml H₂SO₄ (6.2), thêm nước đến vạch định mức, lắc đều, để lắng trong, nếu đục phải lọc. Bảo quản kín trong lọ tối màu ở 20 °C.

6.14  Dung dịch H₂SO₄ 0,5 mol/l

Lấy 140 ml H₂SO₄ (6.2) vào cốc dung tích 600 ml (5.14) đã có sẵn 400 ml nước, khuấy đều và chuyển vào bình định mức dung tích 1000 ml (5.15), thêm nước đến vạch định mức, lắc đều.

6.15  Dung dịch H₂SO₄ 0,1 mol/l

Lấy 200 ml dung dịch H₂SO₄ 0,5 mol/I (6.14) vào bình định mức dung tích 1000 ml (5.15) đã có sẵn 400 ml nước, thêm nước đến vạch định mức, lắc đều.

6.16  Dung dịch NaOH 0,05 mol/I

Hòa tan 2g NaOH (6.6) và chuyển vào bình định mức dung tích 1000 ml (5.15), thêm nước đến vạch định mức, lắc đều.

6.17  Dung dịch chỉ thị màu. Sử dụng một trong các chỉ thị sau:

6.17.1  Dung dịch chỉ thị màu ferroin O.phenalthrolin

Hòa tan 0,695 g muối Mohr (6.5) và 1,485 g O.phenalthrolin monohydrat (6.8) và chuyển vào bình định mức dung tích 100 ml (5.15), thêm nước đến vạch định mức, lắc đều.

6.17.2  Dung dịch chỉ thị màu bari diphenylamin sunfonat 0,16%

Hòa tan 0,16 g bari diphenylamin sunfonat (6.9) và chuyển vào bình định mức dung tích 100 ml (5.15), thêm nước đến vạch định mức, lắc đều.

6.17.3  Dung dịch chỉ thị màu axit N-phenylanthanilic

Hòa tan 0,1 g axit N-phenylanthranilic (6.10) và 0,1 g Na₂CO₃ (6.7) và chuyển vào bình định mức dung tích 100 ml (5.15), thêm nước đến vạch định mức, lắc đều.

7  Cách tiến hành

Chuẩn bị mẫu đất theo TCVN 6647 (ISO 11464).

7.1  Chiết mẫu

7.1.1  Cân 5 g ± 0,002 g mẫu đã được xử lý trên cân (5.4) cho vào bình tam giác chịu nhiệt (5.8).

7.1.2  Thêm 100 ml dung dịch hỗn hợp natrihydroxit-pyrophotphat pH = 13 (6.11).

7.1.3  Lắc đều trên máy lắc (5.5) trong 1 h, sau đó để yên qua đêm.

7.1.4  Lọc qua phễu lọc (5.10) có sẵn giấy lọc mịn (5.11), nếu đục cần lọc lại. Dung dịch lọc dùng để xác định axit humic và axit fulvic (gọi là dung dịch A).

7.2  Xác định tổng axit humic và axit fulvic:

7.2.1  Lấy 5 - 10 ml dung dịch A cho vào bình tam giác chịu nhiệt (5.8), trung hòa bằng dung dịch H₂SO₄ 0,5 mol/l (6.14) cho đến khi xuất hiện kết tủa.

7.2.2  Cô cạn trên bếp cách thủy (hoặc cách cát) (5.1) đến gần khô, lấy ra khỏi bếp.

7.2.3  Thêm 10,0 ml dung dịch chuẩn K₂Cr₂O₇ 0,2 mol/l (6.12).

7.2.4  Thêm nhanh 20 ml H₂SO₄ (6.2) bằng ống đong (5.16), lắc nhẹ để trộn đều.

7.2.5  Đặt bình lên tấm cách nhiệt (5.9) để yên trong thời gian 30 min.

7.2.6  Thêm 100 ml nước và 10 ml H₃PO₄ 85 % (6.3), để nguội.

7.2.7  Tiến hành đồng, thời hai mẫu trắng, đồng nhất cùng điều kiện như mẫu thử.

CHÚ THÍCH 1: Trường hợp mẫu sau khi oxy hóa có màu xanh cần phải làm lại, lấy lượng dung dịch A ít đi hoặc cần lượng mẫu ít hơn.

7.2.8  Chuẩn độ

Thêm 0,5 ml chỉ thị màu (6.17) và chuẩn độ lượng dư bicromat bằng dung dịch muối Mohr 0,5 mol/l (6.13) tới chuyển màu. Chuẩn độ tới gần điểm kết thúc chuyển màu, phải nhỏ từng giọt và lắc đều cho đến khi chuyển màu đột ngột, nếu chuẩn độ quá dư, cho thêm 0,5 ml dung dịch K₂Cr₂O₇ 0,2 mol/l (6.12) và tiếp tục chuẩn độ một cách thận trọng, cộng thêm thể tích dung dịch K₂Cr₂O₇ (6.12) vào thể tích dung dịch K₂Cr₂O₇ (6.12) đã sử dụng.

CHÚ THÍCH 2: Phương pháp xác định chỉ có kết quả tốt khi lượng dư bicromat còn trên 40 % lượng đã sử dụng, nghĩa là khi thể tích dung dịch muối Mohr chuẩn độ hết ít hơn 12 ml, cần phải làm lại.

CHÚ THÍCH 3: Chuyển màu của chỉ thị

- Chỉ thị màu ferroin O.phenaltrolin, chuyển từ xanh sẫm sang đỏ.

- Chỉ thị màu bari diphenylamin sunfonat, chuyển từ xanh tím sang xanh lá cây.

- Chỉ thị màu axit N-phenylanthanilic, chuyển từ tím sang xanh lá cây.

7.3  Xác định axit humic

7.3.1  Lấy 10 ml dung dịch A cho vào cốc chịu nhiệt (5.7).

7.3.2  Kết tủa axit humic bằng cách cho từng giọt H₂SO₄ 0,5 mol/l (6.14), lắc đều, tới pH = 1 (kiểm tra bằng máy đo pH)

7.3.3  Đun nóng dung dịch trên bếp cách thủy (5.1) từ 1 h đến 2 h để thúc đẩy thêm quá trình keo tụ axit humic, sau đó để nguội dung dịch.

CHÚ THÍCH 4: Sự kết tủa axit humic hoàn toàn khi dung dịch có pH = 1, có thể sử dụng máy khuấy từ và kiểm tra pH bằng máy đo pH.

7.3.4  Lọc lấy kết tủa trên giấy lọc mịn (5.11), loại bỏ dịch lọc.

7.3.5  Hòa tan hết kết tủa trên giấy lọc mịn bằng NaOH 0,05 mol/l (6.16) nóng và chuyển dung dịch vào bình tam giác chịu nhiệt dung tích 250 ml (5.8).

7.3.6  Trung hòa bằng H₂SO₄ 0,1 mol/l (6.15) tới khi thấy xuất hiện kết tủa.

7.3.7  Cô cạn trên bếp cách thủy (5.1) tới gần khô.

7.3.8  Các bước tiếp theo tiến hành như 7.2.3, 7.2.4, 7.2.5, 7.2.6, 7.2.7, 7.2.8.

7.4  Tiến hành đồng thời hai mẫu trắng đồng nhất cùng điều kiện như mẫu thử.

8  Tính kết quả

8.1  Tổng hàm lượng axit humic và axit fulvic hoặc hàm lượng axit humic tính theo phần trăm khối lượng các bon (% C_H+F) hoặc (%C_H) được tính theo công thức:

% C_H+F hoặc % C_H =                      (1)

Trong đó:

V  Thể tích dung dịch K₂Cr₂O₇ sử dụng, tính bằng mililit (ml);

a  Thể tích dung dịch muối Mohr chuẩn độ mẫu trắng, tính bằng mililit (ml);

b  Thể tích dung dịch muối Mohr chuẩn độ mẫu thử, tính bằng mililit (ml);

m  Khối lượng mẫu tương ứng với số ml dung dịch A lấy phân tích, tính bằng gam (g);

1,2  Hệ số quy đổi từ nồng độ mol/l (M) sang nồng độ đương lượng (N)

3  Đương lượng gam của các bon tính bằng gam (g);

100/75  Hệ số quy đổi thực nghiệm do axit humic và axit fulvic có các nhóm chức mạch vòng nên khi oxit hóa bằng kali bicromat chỉ oxi hóa được 75% các bon trong hợp chất.

100  Hệ số quy đổi tính ra phần trăm.

1000  Hệ số quy đổi tử gram sang miligam.

8.2  Hàm lượng axit humic trong mẫu được tính theo công thức:

% axit humic = %C_H x 1,72                                                        (2)

Trong đó:

1,72  Hệ số chuyển đổi từ phần trăm khối lượng các bon sang phần trăm khối lượng axit humic.

8.3  Hàm lượng axit fulvic tính theo phần trăm khối lượng các bon (% CF) được tính theo công thức:

% axit fulvic = (% C_H+F - % C_H) x 2,15                                         (3)

Trong đó:

2,15  là hệ số chuyển đổi từ phần trăm khối lượng các bon sang phần trăm khối lượng axit fulvic.

9  Báo cáo thử nghiệm

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

a) Viện dẫn tiêu chuẩn này:

b) Ngày thử nghiệm;

c) Đặc điểm nhận dạng mẫu;

d) Kết quả thử nghiệm;

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

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] TCVN 8941 - 2011 Chất lượng đất. Xác định các bon hữu cơ tổng số. Phương pháp Walkley Black.

[2] Sổ tay phân tích Đất, Nước, Phân bón, Cây trồng. Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, NXB Nông nghiệp, 1998.

[3] A Textbook of Soil chemical analysis, P.R. Hesse, John Murray.

[4] Methods in agricultural chemical analysis, N. T. Faithfull.