Giới thiệu chung về Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7727:2007 (ISO 14870 : 2001)
Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7727:2007 hoàn toàn tương đương với tiêu chuẩn quốc tế ISO 14870:2001 về Chất lượng đất - Chiết các nguyên tố vết bằng dung dịch đệm ATPA (thường được biết đến phổ biến là dung dịch đệm DTPA - Axit diethylenetriaminepentaacetic). Đây là văn bản kỹ thuật quan trọng quy định phương pháp xác định khả năng cung cấp vi lượng của đất đối với cây trồng cũng như đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất.
Nội dung chi tiết các điều khoản đầu (Từ Điều 1 đến Điều 4)
- Điều 1: Phạm vi áp dụng
- Tiêu chuẩn này quy định phương pháp chiết các nguyên tố vết (bao gồm các kim loại như đồng, sắt, mangan, kẽm, cadmium, chì, niken...) có khả năng hòa tan và dễ được hấp thụ bởi thực vật từ các mẫu đất tự nhiên hoặc đất canh tác nông nghiệp.
- Phương pháp chiết bằng dung dịch đệm ATPA đặc biệt phù hợp và cho kết quả phản ánh chính xác đối với các loại đất có phản ứng trung tính hoặc kiềm, nơi các phương pháp chiết bằng axit mạnh không phản ánh đúng hàm lượng dinh dưỡng hữu dụng sinh học.
- Kết quả thu được từ phương pháp này là cơ sở khoa học để đánh giá độ phì nhiêu của đất, đưa ra khuyến cáo phân bón vi lượng hợp lý và kiểm soát các rủi ro ô nhiễm môi trường đất.
- Điều 2: Tài liệu viện dẫn
- Để áp dụng tiêu chuẩn này một cách chính xác và đồng bộ, người sử dụng cần viện dẫn và phối hợp thực hiện cùng các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế liên quan về chất lượng đất.
- Các tài liệu viện dẫn cốt lõi bao gồm các tiêu chuẩn về phương pháp lấy mẫu đất ngoài thực địa, phương pháp xử lý sơ bộ mẫu đất (như làm khô, nghiền, rây mẫu) nhằm đảm bảo tính đồng nhất, đại diện và không làm nhiễm bẩn mẫu thử trước khi tiến hành chiết.
- Đối với các tài liệu viện dẫn có 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).
- Điều 3: Nguyên tắc của phương pháp
- Phương pháp dựa trên nguyên lý tạo phức chất chelat hòa tan giữa tác nhân chiết hữu cơ ATPA với các cation kim loại vết liên kết yếu trên bề mặt keo đất hoặc trong dung dịch đất.
- Mẫu đất khô đã qua xử lý sơ bộ và rây qua cỡ sàng quy định được lắc cùng với dung dịch đệm ATPA ở một tỷ lệ thể tích trên khối lượng xác định, trong điều kiện nhiệt độ và thời gian được kiểm soát nghiêm ngặt.
- Dung dịch đệm ATPA được duy trì ở độ pH ổn định (thường là pH 7,30 ± 0,05) nhờ sự phối hợp của chất đệm triethanolamine (TEA) và canxi clorua (CaCl2) nhằm hạn chế sự hòa tan quá mức của các khoáng vật không mong muốn và mô phỏng gần nhất môi trường rễ cây.
- Sau quá trình lắc chiết, hỗn hợp được lọc hoặc ly tâm để thu lấy phần dịch chiết trong suốt, phục vụ cho bước xác định hàm lượng các nguyên tố bằng các thiết bị quang phổ hiện đại như AAS (Quang phổ hấp thụ nguyên tử) hoặc ICP-OES (Quang phổ phát xạ plasma).
- Điều 4: Thuốc thử và vật liệu
- Nước cất hoặc nước khử ion: Phải đảm bảo độ tinh khiết hóa học cao, hoàn toàn không chứa các nguyên tố vết cần phân tích ở mức có thể phát hiện được để tránh làm sai lệch kết quả đo.
- Axit ATPA (DTPA): Hoạt chất chính đóng vai trò là tác nhân tạo phức chelat mạnh, giúp giải phóng các kim loại vết từ pha rắn của đất vào dung dịch chiết.
- Canxi clorua ngậm nước (CaCl2.2H2O): Được thêm vào dung dịch chiết để thiết lập trạng thái cân bằng ion, hạn chế tối đa sự giải phóng canxi từ keo đất và duy trì cấu trúc keo ổn định trong suốt quá trình lắc.
- Triethanolamine (TEA): Chất đệm hữu cơ được sử dụng để điều chỉnh và giữ cho pH của dung dịch chiết luôn ổn định ở mức 7,3, ngăn ngừa sự kết tủa của các kim loại dưới dạng hydroxit khi gặp môi trường kiềm.
- Axit clohydric (HCl): Sử dụng dung dịch HCl loãng để điều chỉnh pH của dung dịch đệm về trị số mục tiêu trong quá trình pha chế thuốc thử.
- Dung dịch chuẩn gốc của các kim loại: Các dung dịch chuẩn có độ tinh khiết cao của từng nguyên tố vết (như đồng, kẽm, sắt, mangan...) dùng để xây dựng đường chuẩn cho các thiết bị đo quang phổ.
Ý nghĩa của các quy định ban đầu
Các quy định từ Điều 1 đến Điều 4 của TCVN 7727:2007 đóng vai trò nền tảng, định hình toàn bộ quy trình kỹ thuật phân tích đất. Việc tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu về phạm vi áp dụng, nguyên tắc hóa học và chất lượng thuốc thử là điều kiện tiên quyết để đảm bảo độ lặp lại, độ tái lập và tính chính xác của kết quả phân tích tại các phòng thí nghiệm chuyên nghiệp.
CHẤT LƯỢNG ĐẤT – CHIẾT CÁC NGUYÊN TỐ VẾT BẰNG DUNG DỊCH ĐỆM DTPA
Soil quality – Extraction of trace elements by buffered DTPA solution
Lời nói đầu
TCVN 7727 : 2007 hoàn toàn tương đương với ISO 14870 : 2001.
TCVN 7727 : 2007 do Tiểu ban kỹ thuật Tiêu chuẩn TCVN/TC 190/SC3 “Phương pháp hóa học” biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
CHẤT LƯỢNG ĐẤT – CHIẾT CÁC NGUYÊN TỐ VẾT BẰNG DUNG DỊCH ĐỆM DTPA
Soil quality – Extraction of trace elements by buffered DTPA solution
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp chiết các nguyên tố vết trong mẫu đất dùng dung dịch đệm axit dietyltriaminpentaaxetic (DTPA). Phương pháp này chủ yếu áp dụng cho việc đánh giá tính dễ tiêu của đồng, sắt, mangan và kẽm trong đất đối với cây trồng. Phương pháp này thích hợp áp dụng cho đất có pH lớn hơn 6. Các nguyên tố độc tiềm ẩn như cadimi, crom, niken và chì cũng có thể được xác định trong dịch chiết. Nếu trong đất có chứa một hoặc nhiều nguyên tố ở lượng lớn, hiệu quả chiết các nguyên tố này có thể bị giảm do vượt quá khả năng tạo phức của DTPA.
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 ban hành thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm ban hành thì áp dụng phiên bản mới nhất (bao gồm cả sửa đổi).
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 (ISO 11464 : 1994) Chất lượng đất – Xử lý sơ bộ đất để phân tích lý – hóa.
TCVN 6648 : 2000 (ISO 11465 : 1993) Chất lượng đất – Xác định chất khô và hàm lượng nước theo khối lượng – phương pháp khối lượng.
Mẫu đất được chiết ở nhiệt độ 20 ºC, trong điều kiện lắc kỹ và có tỉ lệ đất: dung dịch chiết là 1:2 (m/V), của các loại nguyên tố vết hòa tan trong một hỗn hợp dung dịch đệm (pH = 7,3) của trietanolamin (0,1 mol.l-1) với canxi clorua (0,01 mol.l-1) và axit dietylentriaminpentaaxetic (DTPA 0,005 mol.l-1).
CHÚ THÍCH 1 Việc xác định các nguyên tố vết trong dịch chiết có thể thực hiện bằng phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa hoặc không ngọn lửa, phổ phát xạ nguyên tử plasma cặp cảm ứng (ICP) hoặc kỹ thuật phù hợp khác.
CHÚ THÍCH 2 Do tỉ lệ chiết tương đối cao nên khí thu được đủ lượng dung dịch chiết trong trường hợp đất có khả năng hấp thụ cao.
Chỉ sử dụng thuốc thử đạt chất lượng phân tích và nước cất hoặc nước đã loại ion loại 2 theo TCVN 4851 (ISO 3696).
4.1 Trietanolamin (TEA) C6H15NO3
4.2 axit dietylentriaminpentaaxetic (DTPA) C14H23N3O10
4.3 Canxi clorua ngậm hai nước CaCl2.2H2O
4.4 Axit clohydric HCl, 6 mol.l-1
4.5 Dung dịch chiết CTEA = 0,1 mol.l-1, CCaCl2 = 0,01 mol.l-1, CDTPA = 0,005 mol.l-1.
Cho vào cốc mỏ lần lượt 14,92 g TEA (4.1), 1,967 g DTPA (4.2), 1,470 g canxi clorua ngậm hai nước (4.3). Thêm nước và trộn để hòa tan hoàn toàn tất cả các muối. Pha loãng dung dịch bằng nước tới khoảng 800 ml. Dùng axit clohydric (4.4) điều chỉnh pH tới 7,3 ± 0,2. Chuyển toàn bộ lượng dung dịch vào một bình định mức 1000 ml. Thêm nước tới 1000 ml và đồng nhất dung dịch. Dung dịch chiết phải được lưu giữ ở 20 ºC ± 2 ºC và không được dùng cho tới khi dung dịch đạt nhiệt độ này.
5. Thiết bị và dụng cụ thủy tinh
Không được sử dụng bình có nút cao su vì chúng có thể chứa các nguyên tố vết. Nên sử dụng bình có nút nhựa hoặc bình có nút loại khác nhưng không chứa các nguyên tố vết được xác định.
Tất cả các bình thủy tinh và bình nhựa cần được ngâm trong dung dịch HNO3 4 mol.l-1 ít nhất trong 0,5 h, tráng ba lần nước cất và một lần bằng dung dịch chiết. (4.5).
Cần kiểm soát hệ thống thử nghiệm để đảm bảo thiết bị và dụng cụ thủy tinh không sinh ra các nguyên tố vết được xác định.
5.1 Bình dung tích 100 ml, có thể được gắn kín
5.2 Máy lắc đảo, với tốc độ vòng (30 ± 3) r/min, đặt trong một thiết bị ổn nhiệt ở nhiệt độ 20 ºC ± 2 ºC.
5.3 Máy ly tâm
5.4 Ống ly tâm
5.5 Bình polyetylen có thể được gắn kín.
5.6 Màng lọc, cỡ lỗ 0,45
m, không chứa các nguyên tố vết được xác định.
5.7 pH-mét
5.8 Dao trộn bằng nhựa
5.9 Pipet hoặc pipet tự động có dung tích lấy 20 ml.
6.1 Mẫu phòng thí nghiệm
Dùng phần mẫu đất hong khô trong không khí đã được xử lý sơ bộ theo TCVN 6647 (ISO 11464), sàng qua rây có cỡ lỗ 2 mm. Dùng một phần mẫu riêng để xác định hàm lượng nước theo TCVN 6648 (ISO 11465).
6.2 Qui trình chiết
Dùng dao trộn bằng nhựa (5.8) cân 10,00 g mẫu phòng thí nghiệm (6.1) và chuyển vào bình dung tích 100 ml (5.1). Dùng pipet hoặc pipét tự động (5.9) thêm 20,0 ml dung dịch chiết (4.5). Đóng chặt bình và cho lên máy lắc (5.2) và lắc trong 2 h ở 20 ºC ± 2 ºC. Gạn một phần dịch chiết vào ống ly tâm (5.4) và ly tâm trong 10 min ở 3000 g. Lọc phần trên qua màng lọc (5.6). Sau khi đã tách pha, thu dịch chiết vào bình polyetylen (5.5) và tiến hành phân tích trong vòng 48 h.
Tiến hành mẫu trắng với mỗi mẻ phân tích, sử dụng cùng một qui trình nhưng không có mẫu đất.
Báo cáo thử nghiệm có thể kết hợp cùng với báo cáo phép phân tích.
Báo cáo thử nghiệm quá trình chiết có thể bao gồm những thông tin sau:
a) Viện dẫn tiêu chuẩn này;
b) Tất cả thông tin cần thiết để nhận biết đầy đủ mẫu;
c) Mọi thao tác chi tiết không quy định trong tiêu chuẩn này hoặc là lựa chọn, cũng như bất kỳ yếu tố nào có thể ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm.
THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] ADAMS J.F., KISSEL D.E Zinc, copper and nickel availabilities as determined by solution and DTPA extraction of a sludge-amended soil. Commun. Soil Sci. Plant Anal., 20, 1989, pp 138-158.
[2] BROWN P. H., DUNEMANN L., SCHULTZ R., MARSCHENER H. Influence of redox potential and plant species on the uptake of nickel and cadmium from soils. Z. Pflanzenernahr. Bodenk., 49, 1989, pp. 382-398.
[3] MUSTE C., TAUZIN J. Compasaison de la biodisponibilite du cadmium cotenu dans differentes matieres fertilisantes. C. R. Acad Agric. Fr., 3, 1992, pp 71-79.
[4] LINDSAY W.L., NORWELL W.A Development of DTPA soil test for zinc, iron, manganese and copper. Soil Sci. Soc. Am. J., 42, 1978, pp 421-423.
[5] ROCA J., POMARES F. Prediction of available heavy metals by six chemical extractants in a sewage sludge-amended soil. Commum. Soil Sci. Plant Anal., 22, 1991, pp. 2119-2136.
[6] STREET J. , LINDSAY W.L., SABEY B.R. Solubility and plante uptake of cadmium in soils amended with cadmium and sewage sludge. J. Environ. Qual., 6, 1997, pp. 72-77.
[7] BCR, Certification report, when reference available.
- 1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4851:1989 (ISO 3696-1987) về nước dùng để phân tích trong phòng thí nghiệm
- 2 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6647:2000 (ISO 11464 : 1994) về chất lượng đất - Xử lý sơ bộ đất để phân tích lý - hoá do Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường ban hành
- 3 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6648:2000 (ISO 11465 : 1993) về chất lượng đất - Xác định chất khô và hàm lượng nước theo khối lượng - phương pháp khối lượng do Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường ban hành
- 1 Quyết định 3139/QĐ-BKHCN năm 2007 công bố tiêu chuẩn quốc gia về chất lượng đất do Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành
- 2 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4851:1989 (ISO 3696-1987) về nước dùng để phân tích trong phòng thí nghiệm
- 3 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6647:2000 (ISO 11464 : 1994) về chất lượng đất - Xử lý sơ bộ đất để phân tích lý - hoá do Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường ban hành
- 4 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6648:2000 (ISO 11465 : 1993) về chất lượng đất - Xác định chất khô và hàm lượng nước theo khối lượng - phương pháp khối lượng do Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường ban hành