Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12248-3:2018 (hoàn toàn tương đương với tiêu chuẩn quốc tế ISO 12782-3:2012) về Chất lượng đất - Các thông số từ quá trình chiết dùng để lập mô hình địa hóa các thành phần và sự tồn tại của các thành phần trong đất và vật liệu - Phần 3: Chiết oxit và hydroxit nhôm bằng amoni oxalat/axit oxalic được ban hành nhằm cung cấp phương pháp hóa học chuẩn hóa để xác định các thông số quan trọng phục vụ cho việc mô hình hóa địa hóa môi trường đất.

Phạm vi và đối tượng áp dụng của tiêu chuẩn

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định hàm lượng oxit và hydroxit nhôm hoạt động bề mặt (chủ yếu là các dạng vô định hình) trong đất và các vật liệu khác bằng cách chiết bằng dung dịch amoni oxalat/axit oxalic. Kết quả thu được từ quá trình này được sử dụng làm dữ liệu đầu vào cho việc lập mô hình địa hóa nhằm đánh giá sự phân bố, khả năng di động và tính khả dụng sinh học của các nguyên tố vết trong đất và vật liệu.

• Đối tượng áp dụng bao gồm các phòng thử nghiệm phân tích chất lượng đất, các cơ quan nghiên cứu khoa học về môi trường, địa chất, thổ nhưỡng và các tổ chức đánh giá tác động môi trường.
• Tiêu chuẩn áp dụng đối với các mẫu đất tự nhiên, đất bị ô nhiễm và các loại vật liệu dạng rắn khác có đặc tính tương tự.

Các thuật ngữ và định nghĩa cốt lõi

Để đảm bảo tính thống nhất trong quá trình thực hiện thử nghiệm, tiêu chuẩn đưa ra các định nghĩa kỹ thuật quan trọng sau:

• Phần khối lượng (mass fraction): Là tỷ số giữa khối lượng của một thành phần hóa học cụ thể (trong trường hợp này là nhôm được chiết ra) và khối lượng của toàn bộ mẫu đất khô, thường được biểu diễn bằng miligam trên kilôgam (mg/kg).
• Phần mẫu thử (test portion): Lượng mẫu đất hoặc vật liệu được cân và lấy ra trực tiếp từ mẫu phòng thử nghiệm đã được chuẩn bị đồng nhất để tiến hành quá trình chiết hóa học.
• Phần phân tích (analytical portion): Lượng dung dịch hoặc phần mẫu thực tế được đưa vào thiết bị đo (như ICP-OES, AAS) để xác định nồng độ nhôm sau khi đã trải qua các bước xử lý và chiết tách.

Nguyên lý và quy trình chiết oxit và hydroxit nhôm

Phương pháp chiết dựa trên phản ứng hòa tan chọn lọc các dạng oxit và hydroxit nhôm hoạt động bề mặt bằng hỗn hợp dung dịch amoni oxalat và axit oxalic ở điều kiện pH và thời gian kiểm soát nghiêm ngặt.

• Chuẩn bị dung dịch chiết: Sử dụng hỗn hợp dung dịch amoni oxalat [(NH4)2C2O4] và axit oxalic [H2C2O4] được pha chế theo tỷ lệ quy định để đạt được độ pH tối ưu (thường duy trì ở pH khoảng 3,0) nhằm hòa tan chọn lọc các hợp chất nhôm vô định hình mà không phá hủy cấu trúc của các khoáng vật silicat kết tinh.
• Quá trình lắc chiết: Phần mẫu thử được tiếp xúc với dung dịch chiết trong một khoảng thời gian xác định dưới điều kiện lắc liên tục trong bóng tối (để tránh sự phân hủy quang hóa của phức chất oxalat).
• Tách pha và phân tích: Sau khi kết thúc thời gian lắc, hỗn hợp được ly tâm hoặc lọc để tách phần dung dịch trong suốt (phần phân tích). Hàm lượng nhôm trong dung dịch chiết được xác định bằng các phương pháp quang phổ thích hợp như quang phổ phát xạ nguyên tử plasma cảm ứng cao tần (ICP-OES) hoặc quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS).

Ý nghĩa của kết quả chiết trong lập mô hình địa hóa

Số liệu về hàm lượng oxit và hydroxit nhôm hoạt động bề mặt thu được từ tiêu chuẩn này đóng vai trò quyết định trong việc xây dựng các mô hình hấp phụ bề mặt.

• Nhôm oxit và hydroxit vô định hình là những chất hấp phụ tự nhiên cực kỳ quan trọng trong đất, có khả năng liên kết mạnh với các kim loại nặng và các anion độc hại (như asen, photphat).
• Việc xác định chính xác lượng nhôm hoạt động này giúp các nhà khoa học tính toán được mật độ vị trí hấp phụ bề mặt, từ đó dự báo chính xác hành vi di chuyển của các chất ô nhiễm trong môi trường đất dưới các điều kiện pH và lực ion khác nhau.

Thông tin về hiệu lực và ban hành

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12248-3:2018 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 190 Chất lượng đất biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định và được Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. Tiêu chuẩn có hiệu lực áp dụng kể từ ngày ban hành chính thức và được khuyến nghị sử dụng đồng bộ với các phần khác của bộ tiêu chuẩn TCVN 12248 (ISO 12782) để có kết quả đánh giá địa hóa toàn diện nhất.