1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
LÊ THUẦN UY

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN CÁC NGUYÊN
TỐ ĐẤT HIẾM TRONG ĐẤT TRỒNG CAM Ở
HUYỆN QUỲ HỢP – NGHỆ AN
LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

VINH – 2013


2

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Cam là loài cây ăn quả cùng họ với bưởi. Cam có quả nhỏ hơn quả
bưởi, vỏ mỏng, khi chín thường có màu da cam, có vị ngọt hoặc hơi chua.
Loài cam là một cây lai được trồng từ xưa, có thể lai giống giữa loài bưởi
(Citrus maxima) và quít (Citrus reticulata). Cam có cây nhỏ, cao đến khoảng
10m, có cành gai và lá thường xanh dài khoảng 4 – 10cm. Cam bắt nguồn
từ Đông Nam Á, có thể từ Ấn Độ, Việt Nam hay miền nam Trung Quốc [30].
Cam Vinh từ lâu đã trở thành loại quả ngon nổi tiếng của xứ Nghệ.
Cách đây hơn 1 năm, cam Vinh đã được khẳng định bằng chứng nhận thương
hiệu cam Vinh.
Cam Vinh được trồng ở hai huyện Nghĩa Đàn và Quỳ Hợp có chất
lượng và hiệu quả kinh tế cao hơn các nơi khác, và đặc biệt nguồn cam Vinh
chủ yếu được trồng trên địa bàn Quỳ Hợp cho chất lượng cao, tuy nhiên
không phải cứ trồng cam trên đất Quỳ Hợp dù bất cứ ở đâu đều cho quả cam

có chất lượng tốt. Điều này có thể do nhiều nguyên nhân như khâu chọn
giống cam, kinh nghiệm chăm sóc, dịch bệnh, và đặc biệt trong đó có yếu tố
quan trọng là thổ nhưỡng.

Hình 1: Cam Vinh


3
Muốn có nông sản ngày càng chất lượng, trong sản xuất nông nghiệp cần
có sự đóng góp của nhiều lĩnh vực, trong đó nghiên cứu nông hóa thổ nhưỡng
đóng vai trò hết sức quan trọng. Đất là môi trường phức hợp đặc trưng có chế
độ “nhựa sống” như: không khí, nước và thành phần khoáng có trong đất.
Trong đó ngoài thành phần một số nguyên tố vi lượng quan trọng như Zn, Cu,
Mn, B, Mo, V...còn có một số các nguyên tố đất hiếm có tác dụng sinh hóa
đối với cây trồng lantan (La), xeri (Ce), prazeodim (Pr), neodim (Nd),
promethi (Pm), samari (Sm), europi (Eu).... Các nguyên tố đất hiếm được các
nhà khoa học coi như một tài nguyên mới. Tuy thực vật cần chúng với lượng
rất nhỏ, nhưng chúng là các nguyên tố có ý nghĩa quan trọng không thể thiếu
trong quá trình sống của mỗi loại cây trồng. Nếu hàm lượng của chúng quá ít
hoặc thiếu thì sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả và năng suất cây trồng. Do đó việc
nghiên cứu đặc điểm đất trồng nói chung và dạng tổng số của các nguyên tố
đất hiếm nói riêng có vai trò quan trọng để có biện pháp cải tạo đất trồng phù
hợp cho việc trồng các loại cây.
Tuy nhiên, theo những tài liệu và nguồn thông tin mà chúng tôi có được,
thì vấn đề nghiên cứu về thành phần nguyên tố đất hiếm của vùng đất trồng
cây ăn quả ở Quỳ Hợp và đặc biệt là đất trồng cam Vinh còn chưa được
nghiên cứu cụ thể, mặc dù chúng là yếu tố rất quan trọng đối với chất lượng
và năng suất nông sản.
Xuất phát từ những lý do trên, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thành
phần các nguyên tố đất hiếm trong đất trồng cam ở huyện Quỳ Hợp –

Nghệ An” nhằm góp phần xác định những số liệu cơ bản về thành phần của
các nguyên tố đất hiếm, tạo cơ sở cho việc bổ sung và cải tạo đất để nâng cao
năng suất và chất lượng sản phẩm cũng như nhân rộng diện tích trồng cây ăn
quả của huyện trong thời gian tới.


4
2. Mục đích ý nghĩa của đề tài
2.1. Mục đích nghiên cứu: nhằm góp phần xác định những số liệu cơ bản về
thành phần của các nguyên tố đất hiếm trong đất trồng cam Vinh ở Qùy HợpNghệ An.
2.2. Ý nghĩa thực tiễn:
Đề tài thực hiện thành công sẽ mang lại những ý nghĩa đó là:
- Đánh giá sơ bộ về thành phần thổ nhưỡng đất trồng cây ăn quả của
huyện Quỳ Hợp-Nghệ An
- Tạo ra một hướng nghiên cứu mới về ảnh hưởng của các nguyên tố
đất hiếm đến năng suất và chất lượng của cây ăn quả cho vùng đất trồng của
huyện Quỳ Hợp và tỉnh Nghệ An nói chung.
- Góp phần cải tạo đất và định hướng cho việc bổ sung các nguyên tố
đất hiếm cho đất trồng cây ăn quả trong thời gian tới.
3. Các mục tiêu của đề tài
- Xác định được các chỉ tiêu dinh dưỡng chung của đất như: hệ số khô
kiệt của đất, tổng lượng khoáng trong đất, pH của đất, độ chua thủy phân,
tổng lượng mùn, dung lượng cation trao đổi.
- Tìm hiểu về vai trò của các nguyên tố đất hiếm đối với năng suất và
chất lượng của cây cam Vinh ở Quỳ Hợp - Nghệ An
- Xác định hàm lượng, thành phần các nguyên tố đất hiếm có trong đất
trồng cây cam Vinh ở Quỳ Hợp - Nghệ An bằng phương pháp khối phổ
plasma cảm ứng (ICP – MS)
4. Các nội dung nghiên cứu
- Xác định được một số chỉ tiêu dinh dưỡng chung của đất như: hệ số

khô kiệt của đất, tổng lượng khoáng trong đất, pH của đất, độ chua thủy phân,
tổng lượng mùn, dung lượng cation trao đổi.


5
- Tìm hiểu về vai trò của các nguyên tố đất hiếm Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm,
Sm, Eu, Ho, Tm đối với năng suất và chất lượng của cây cam Vinh ở Quỳ
Hợp-Nghệ An
- Xác định hàm lượng, thành phần một số nguyên tố đất hiếm có trong
đất trồng cây cam Vinh ở Quỳ Hợp-Nghệ An bằng phương pháp khối phổ
plasma cảm ứng (ICP – MS)
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là thành phần các nguyên tố đất hiếm
có trong đất trồng cam ở huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An.
6. Phương pháp nghiên cứu:
- Sưu tầm, phân tích và tổng hợp các tài liệu và tư liệu có liên quan.
- Sử dụng phương pháp sấy khô và phương pháp nung mẫu để xác định hệ số
khô kiệt và tổng khoáng trong đất.
- Sử dụng phương pháp Kappen để xác định độ chua thủy phân của đất.
- Sử dụng phương pháp Complexon để xác định dung tích hấp thu của đất.
- Sử dụng phương pháp Chiurin để xác định tổng lượng mùn trong đất.
- Sử dụng phương pháp ICP-MS để xác định sự có mặt và hàm lượng của một
số nguyên tố đất hiếm có trong đất.
- Xử lý số liệu, biểu diễn đồ thị để rút ra các thông tin cần thiết đánh giá hàm
lượng các nguyên tố Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Ho, Tm trong các mẫu
đất, nhận định vai trò của chúng đối với cây thâm canh trên đất.


6


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Vị trí địa lí, điều kiện khí hậu và đất đai của vùng trồng cam huyện
Quỳ Hợp – Nghệ An
1.1.1.Vị trí địa lý
Ngày 19/4/1963, theo quyết định số 53/CP của Hội đồng Chính phủ,
huyện Quỳ Châu cũ được chia thành 3 huyện là: Quế Phong, Quỳ Châu và
Quỳ Hợp. Quỳ Hợp là một huyện miền núi ở phía Tây Bắc tỉnh Nghệ An,
nằm trong tọa độ từ 19’10” đến 19’29” vĩ độ bắc và từ 104’56” đến 105’21”
kinh độ đông, phía Nam giáp huyện Tân Kỳ, phía Đông giáp huyện Nghĩa
Đàn, phía Tây Nam giáp huyện Con Cuông và huyện Quỳ Châu. Với tổng
diện tích tự nhiên là: 94.172,80 ha [34].

Hình 1.1. Bản đồ Huyện Quỳ Hợp (Nguồn: Google Map)

Minh Hợp là một xã thuộc huyện Quỳ Hợp. Xã Minh Hợp có diện tích
57,93 km², dân số năm 1999 là 9083 người, mật độ dân số đạt 157 người/km².
Phía Bắc giáp Tam Hợp, phía Tây giáp Thọ Hợp, Châu Đình, phía Nam giáp


7
Văn Lợi, phía Đông giáp Nghĩa Xuân. Xã Minh Hợp nằm trong tọa độ từ
19018’17”B đến 105016’28”Đ, với diện tích 57,93 km 2, dân số tính đến năm
1999 là 9083 người, với mật độ 157 người/km2 [36].

Hình 1.2: Bản đồ Xã Minh Hợp (Nguồn Google Map)

1.1.2.Đặc thù về khí hậu
Huyện Quỳ Hợp nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, chịu ảnh
hưởng sâu sắc của gió mùa Đông bắc và Tây Nam. Do địa hình của dãy

Trường Sơn ảnh hưởng mạnh đến hoàn lưu khí quyển đã tạo nên sự khác biệt
lớn trong phân hoá khí hậu khu vực [34].
Một số hiện tượng thời tiết đặc trưng:
- Gió Tây khô nóng: đây là vùng chịu ảnh hưởng của gió Tây khô nóng.
Hoạt động của gió Tây thường gây nên hạn hán trong thời kỳ đầu và giữa mùa
hè (tháng 5-7). Trong những ngày này nhiệt tối cao có thể vượt quá 40 oC và
độ ẩm tối thấp xuống dưới 30%.
- Mưa bão: Vùng này ít chịu ảnh hưởng của mưa bão, hai tháng nhiều
bão nhất là tháng 9 và tháng 10. Bão tuy đã yếu nhưng thường kèm theo mưa
lớn và lụt lội. Nơi đây lượng mưa khá thấp (1268 mm/năm), số ngày mưa chỉ


8
có 147 ngày. Nhìn chung đây là một trong những vùng có chế độ khí hậu ít
thuận lợi của tỉnh Nghệ An.
Qua bảng thống kê theo dõi khí tượng cho thấy ở Quỳ Hợp, do có ảnh
hưởng của gió mùa Đông Bắc, và tiểu khí hậu miền đã có số ngày mưa, lượng
mưa, độ ẩm, số ngày mưa phùn, cao hơn những huyện khác như Tương
Dương, Con Cuông.
Bảng 1.1: Những nét khí hậu đặc trưng của huyện Quỳ Hợp so với các huyện miền
núi khác của Nghệ An

Đặc trưng khí hậu

Quỳ
Châu
23,1

Quỳ
Hợp

23,3

Tây
Hiếu
23,0

Tương Con
Dương Cuông
23,6
23,5

Nhiệt độ trung bình năm (oC)
Nhiệt độ không khí cao nhất
41,3
40,8
41,6
42,7
42,0
tuyệt đối (oC)
Nhiệt độ mặt đất trung bình (oC) 26,4
26,7
26,7
27
26,4
Lượng mưa trung bình năm
1734,5 1640,9 1591,7 1268,3 1791,0
(mm)
Lượng mưa trung bình ngày lớn
290
208

279
192
449
nhất(mm)
Số ngày mưa trung bình năm
150
142
137
133
139
(ngày)
Số ngày mưa phùn trung bình
19,6
17,9
25
5,6
22
năm(ngày)
Lượng bốc hơi trung bình năm
703,9 945,4 835,2 867,1 812,9
Độ ẩm trung bình năm (%)
86
84
81
64
81
Độ ẩm tối thấp trung bình năm
65
60
63

59
64
(%)
1.1.3.Đặc thù về đất đai

Do Quỳ Hợp là huyện có thổ nhưỡng thuộc vùng thổ nhưỡng miền núi
phía tây của tỉnh Nghệ An nên mang nhiều đặc trưng về thổ nhưỡng của vùng
đất này.
Các loại đất có ở Quỳ Hợp bao gồm:
- Đất Ferralit đỏ vàng vùng đồi (dưới 200 m).
- Đất ferralit đỏ vàng trên núi thấp (từ 200-1000 m).


9
- Đất mùn vàng trên núi trung bình (1000-2000 m).
- Đất mùn trên núi cao ( > 2000 m)
Dựa theo tính chất, đặc điểm của đất chia ra một số loại đất chính trong
vùng nghiên cứu như sau:
1. Đất đỏ vàng phát triển trên đá phiến thạch sét: Phân bố trên một
phạm vi rộng khắp các huyện, tập trung nhiều ở Tương Dương, Con Cuông,
Tân Kỳ, Anh Sơn, Thanh Chương, Nghĩa Đàn, Quỳ Hợp. Đất đỏ vàng trên
phiến sét có hầu hết ở các loại địa hình nhưng tập trung ở vùng núi thấp, độ
dốc lớn, tầng đất khá dày; ở các vùng thấp đất đỏ vàng trên phiến sét gặp
nhiều trên các đồi đất, tầng đất mỏng hoặc trung bình. Đất đỏ vàng trên phiến
sét ở vùng có thảm thực vật cây bụi là loại đất có độ phì khá, độ mùn từ 2 4%, đạm từ 0,1 ÷ 0,25%, lân từ 0,006 ÷ 0,07%, kali từ 1 ÷ 2%, độ chua cao,
pHKCl < 4, thành phần cơ giới từ thịt nặng đến sét nhẹ, độ dày tầng đất phần
nhiều trên 50 cm; ở trên các vùng có thảm thực vật là cỏ và đất hoang hoá (do
bị xói mòn mạnh) tầng đất thường mỏng từ 30 ÷ 50 cm [2].
2. Đất vàng nhạt phát triển trên sa thạch và cuội kết: Phân bố rải rác
theo dải hẹp xen giữa các dải đất phiến thạch kéo dài theo hướng Tây bắc –

Đông nam của tỉnh qua nhiều huyện miền núi và trung du như Thanh
Chương, Anh Sơn, Tân Kỳ, Tương Dương, Kỳ Sơn, Quỳ Hợp… Do thành
phần cơ giới tương đối nhẹ hơn so với đất phiến thạch sét nên đất vàng nhạt
trên sa thạch thường bị xói mòn mạnh, tầng đất tương đối mỏng và nhiều nơi
trơ sỏi đá. Chỉ có một số nơi địa hình núi cao, thảm thực vật che phủ khá mới
có độ dày tầng đất từ 50 ÷ 70 cm. Đất vàng nhạt trên sa thạch thường nghèo
dinh dưỡng, ở các vùng núi cao lượng mùn từ 1,5 ÷ 2,5%; ở vùng thấp lượng
mùn thường không quá 1,5%. Các chỉ tiêu như đạm, lân, kali điều nghèo, độ
chua cao pHKCl < 4, độ bazơ thấp, thành phần cơ giới từ thịt nhẹ đến cát pha,
hạt rời rạc, khả năng giữ nước và kết dính kém, thành phần keo sét thấp, khả
năng giữ màu kém [2].


10
3. Đất vàng đỏ phát triển trên các đá axit: Phân bố rải rác ở các huyện
Anh Sơn, Con Cuông, Tương Dương, Quỳ Châu, Quỳ Hợp… Phần lớn đất
vàng đỏ trên đá axit có thành phần cơ giới nhẹ, nghèo dinh dưỡng, bị xói mòn
rửa trôi mạnh, độ chua lớn (pH KCl < 4), ít có nghĩa trong sử dụng sản xuất
nông nghiệp [2].
4. Đất đỏ nâu trên đá vôi: Phân bố rải rác ở các huyện: Tân Kỳ, Nam
Đàn, Quỳ Hợp,… Ngược lại với các loại đất khác, đất đỏ nâu trên đá vôi ở
các vùng địa hình thấp thường có tầng dày hơn; ở vùng núi cao đất đá vôi bị
phong hoá và rửa trôi mạnh nên tầng đất mỏng hơn. Tuy nhiên, phần lớn đất
đá vôi có độ dày tầng đất khá thường trên 50cm, độ phì ở đất đá vôi khá, mùn
từ 2 ÷ 4%; đạm trên 0,15%, đất chua pH < 4, độ no bazơ nhỏ dưới 50%.
5. Đất Ferralit vùng núi thấp có thảm thực vật che phủ tương đối cao.
Do sườn núi dốc mạnh, nước ngầm không đọng lại trong đất, dòng nước
ngầm chảy mạnh, nên các dạng kết vón và tầng đá ong không phát triển được.
Hàm lượng mùn 2 ÷ 4%; đạm tổng số 0,1 ÷ 0,25%; lân tổng số 0,06 ÷ 0,07%;
kali tổng số 1 ÷ 2%; độ chua thuỷ phân 6,61mđl ÷ 15mđl/100g đất, tổng số

cation trao đổi 9 meq ÷ 14 meq/100g đất, thành phần cơ giới từ thịt nặng đến
sét nhẹ, độ dày tầng đất phổ biến trên 50 cm, ở các nơi đồi trọc, đất hoang
hoá, tầng đất mỏng hơn (30cm –50cm).
1.2. Tầm quan trọng của đất và một số chỉ tiêu dinh dưỡng trong đất
trồng trọt
1.2.1. Tầm quan trọng của đất
Đất giống như là cơ thể sống có khả năng sử dụng các chất thải thúc
đẩy sự dự trữ dinh dưỡng và làm sạch nguồn nước. Đất là nơi sinh sống và
phát triển của thực vật, là tư liệu sản xuất cơ bản của nông nghiệp. Đất không
chỉ là cơ sở sản xuất thực vật mà còn là cơ sở sản xuất động vật. Đất là một
bộ phận quan trọng của hệ sinh thái. Đất có khả năng chứa, trao đổi ion, di
chuyển chất dinh dưỡng và điều hòa chất dinh dưỡng. Một loại đất được gọi


11
là đất tốt phải đảm bảo cho thực vật “ăn no” (cung cấp kịp thời và đầy đủ chất
dinh dưỡng), “uống đủ” (chế độ nước tốt), “thở tốt” (chế độ không khí, nhiệt
độ thích hợp tơi xốp) và “đứng vững” (rễ cây có thể mọc rộng và sâu). Tuỳ
theo loại đất và chế độ canh tác mà lượng chất dinh dưỡng thay đổi là khác
nhau [2, 25].
Thực vật nhận được các nguyên tố dinh dưỡng dưới ba dạng: thể rắn
(dạng vô cơ hoặc hữu cơ), thể lỏng (dạng dung dịch trong đất), thể khí (khí
trong đất). Các chỉ tiêu trong đất thường được quan tâm như: mùn, lân, đạm,
độ chua, độ hấp thu, các cation kim loại, đặc biệt là các nguyên tố vi lượng và
đất hiếm đóng một vai trò quan trọng đối với cây trồng, vì vậy nó thường
xuyên được các nhà nông hoá thổ nhưỡng quan tâm [5].
1.2.2. Một số chỉ tiêu dinh dưỡng trong đất
1.2.2.1. Đạm
Ðây là nguyên tố mà cây cần nhiều nhưng đất lại chứa ít. Trong đất
Việt Nam, N chứa khoảng 0,1-0,2%, có loại dưới 0,1% như đất bạc màu. Hàm

lượng N trong đất phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng hữu cơ. Nói chung hàm
lượng mùn càng nhiều thì đạm càng nhiều (N chiếm 5-10% khối lượng của
mùn) [2, 25].
1.2.2.2. Lân
Lân là nguyên tố dinh dưỡng đa lượng đối với cây trồng. Lân đóng vai
trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất, hút dinh dưỡng và vận chuyển
các chất trong cây. Cây thiếu lân sẽ sinh trưởng chậm, cho năng suất thấp
phẩm chất nông sản kém.


12
Hàm lượng lân tổng số trong đất Việt Nam khoảng 0,03-0,2%. Giàu P
nhất là đất nâu đỏ trên bazan và nghèo P nhất là đất bạc màu và đất cát. Dưới
đây là giá trị hàm lượng của P trong một vài loại đất:
Bảng 1.2: Hàm lượng P trong một số loại đất

Loại đất
%P2O5
Đất đỏ Bazan
0,15 – 0,3
Đỏ nâu trên đá vôi
0,2 – 0,15
Phù sa sông Hồng
0,08 – 0,01
Đất bạc màu
0,03 – 0,04
Hàm lượng lân tổng số của đất phụ thuộc chủ yếu vào thành phần
khoáng vật của đá mẹ, thành phần cơ giới đất, chế độ canh tác và phân bón
[2].
1.2.2.3. Kali

Kali là nguyên tố đa lượng với cây trồng. Nó tham gia vào nhiều quá
trình sinh lý sinh hoá quan trọng của cây. Trong cây, kali thường được tích
luỹ nhiều trong thân lá. Tỷ lệ kali trong cây biến động trong khoảng 0,5-6%
chất khô [2, 25].
1.2.2.4. Mùn
Mùn là do kết quả phân hủy xác động thực vật và các vi sinh vật. Mùn
là yếu tố thường xuyên tác động vào sự hình thành, phát triển, duy trì và cải
tạo độ phì nhiêu của đất như: tham gia biến đổi đá và khoáng, tầng tích tụ làm
đất tơi xốp, chống được hiện tượng rửa trôi và có khả năng lưu giữ nước cho
đất, mùn càng lớn thì tính đệm đất càng cao sẽ giúp đất chống chịu sự thay đổi
đột ngột về pH, đảm bảo các khả năng chuyển hóa của các phản ứng hóa học
xảy ra bình thường, giúp duy trì đặc tính trao đổi ion, lưu giữ chất dinh dưỡng
của đất [2].
1.2.2.5. Canxi và magiê trao đổi
Ca và Mg có trong các khoáng như canxit, đôlômit, ogit, amphibon...
Khi các khoáng vật trên bị phong hoá thì Ca và Mg được chuyển sang dạng


13
các muối cacbonat và bicacbonat. Các muối này kết hợp với các chất khác
trong đất để tạo thành muối clorua, nitrat, sunfat, photphat.
Trong đất Ca và Mg phần lớn gặp ở dạng các muối đơn giản, bị hấp
phụ trên keo đất và hoà tan trong dung dịch đất. Trong số các cation trao đổi
thì Ca chiếm vị trí hàng đầu, Mg chiếm thứ hai. Cả hai nguyên tố này đều là
nguyên tố dinh dưỡng trung lượng với cây và đóng những vai trò sinh lý học
quan trọng đảm bảo cho sự phát triển bình thường của cây. Thường thì lượng
Ca và Mg trong đất không thiếu đối với thực vật nhưng ở những đất quá chua
cây có thể bị thiếu Ca và Mg [2, 25].
1.2.2.6. Độ chua
pH là yếu tố ảnh hưởng đến chỉ tiêu dinh dưỡng của đất. Nếu bón phân

không cân đối và không chú ý đến cải tạo pH thì đó sẽ là nguyên nhân làm
cho đất bạc màu và dẫn đến đất bị thoái hóa làm cho năng suất cây trồng bị
giảm.[4, 5].
1.2.2.7. Các nguyên tố vi lượng
Là các nguyên tố dinh dưỡng đóng vai trò rất quan trọng trong hoạt
động sống của cây trồng nhưng hàm lượng của chúng trong cây rất ít từ 10 -310-5 %. Các nguyên tố vi lượng gồm có Molipden (Mo), Bo (B), kẽm (Zn),
đồng (Cu), Mangan (Mn), Niken (Ni), Coban (Co), Iod (I), Fluor (F)...
Các nguyên tố vi lượng có vai trò rất quan trọng trong các quá trình
sinh lý và sinh hoá của động thực vật. Chúng có trong thành phần của
vitamin, các men và hocmon. Sự thiếu hay thừa các nguyên tố vi lượng trong
đất đều không có lợi cho sự phát triển của thực vật dẫn đến sự suy giảm về
năng suất cũng như chất lượng nông sản. Ví dụ thiếu Bo sự nảy mầm của hạt
phấn khó khăn, bầu nhị bị hạ thấp, giảm năng suất của hạt, giảm khả năng
chống bệnh của cây. Thiếu kẽm các cây thân gỗ thường mắc bệnh đốm lá, lá
dễ rụng...


14
Nhiều nghiên cứu đã tìm thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa hàm lượng các
nguyên tố vi lượng trong đất một mặt với sản lượng của cây mặt khác với sản
phẩm động vật và sức khoẻ con người.
Ðất là nguồn gốc của các nguyên tố vi lượng trong cây, trong thức ăn
của động vật và trong sản phẩm dinh dưỡng cho người. Chính vì vậy nghiên
cứu hàm lượng và sự di động của các nguyên tố vi lượng trong đất rất cần
thiết để giải quyết những vấn đề thực tiễn của trồng trọt, chăn nuôi, thú y và y
học. Nghiên cứu các quy luật phân bố các nguyên tố vi lượng trong đất tạo cơ
sở khoa học cho việc bón phân vi lượng cho cây và bổ sung vi lượng vào
nguồn thức ăn vô cơ cho động vật [2].
1.3. Giới thiệu về các nguyên tố đất hiếm
1.3.1. Tính chất cơ bản

Các NTĐH là một nhóm nguyên tố bao gồm: Ytri (số hiệu nguyên tử
39) và 15 nguyên tố họ Lantan (số hiệu nguyên tử từ 57 đến 71) lần lượt theo
thứ tự có tên là lantan (La), xeri (Ce), praseodym (Pr), neodym (Nd), prometi
(Pm), samari (Sm), europi (Eu), gadolini (Gd), terbi (Tb), dysprosi (Dy),
holmi (Ho), erbi (Er), tuli (Tm), ytterbi (Yb) và luteli (Lu), đôi khi người ta
tính cả scandi (Sc) (số hiệu nguyên tử 21) vào nhóm các NTĐH [21].
Các nguyên tố này gọi là NTĐH vì có tính chất tương tự hợp chất các
kim loại kiềm thổ và thường tồn tại đồng hành với chúng trong thiên nhiên.
Thuật ngữ “hiếm” được dùng để chỉ nhóm các nguyên tố này bắt nguồn từ
thực tế xa xưa người ta cho rằng các NTĐH chỉ có thể được tách ra từ các
khoáng chất rất hiếm có trong đất. Đến nay việc xác định hàm lượng các
NTĐH của vỏ trái đất đã cho thấy trữ lượng các nguyên tố đất hiếm không
phải là hiếm. Hàm lượng các nguyên tố đất hiếm trong vỏ trái đất được trình
bày trong bảng 1.3 [26].


15
Bảng 1.3: Hàm lượng trung bình của các NTĐH trong vỏ trái đất

Hàm lượng trung
bình 10-4%
Y
39
30
La
57
18
Ce
58
45

Pr
59
7
Nd
60
25
Pm
61
Sm
62
7
Eu
63
1,2
Gd
64
10
Tb
65
1,5
Dy
66
4,5
Ho
67
1,3
Er
68
4,0
Tm

69
0,8
Yb
70
3,0
Lu
71
1,0
Trong lĩnh vực hoá học các NTĐH thường được chia thành hai nhóm
Nguyên tố

Số hiệu nguyên tử

như trong bảng.
Bảng 1.4: Bảng phân nhóm NTĐH

57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 39
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y
Phân nhóm Xeri (NTĐH nhẹ)
Phân nhóm Ytri ( NTĐH nặng)
1.3.2. Ứng dụng của các NTĐH
Các NTĐH là nguyên liệu cực kì quan trọng cho nhiều nghành khoa
học, kỹ thuật và công nghệ. Vai trò của NTĐH trong công nghệ chế tạo vật
liệu là không thể thiếu được. Các NTĐH được dùng làm xúc tác cracking dầu
mỏ, xúc tác đất hiếm được dùng trong quá trình tổng hợp amoniac, xilen và
nhiều hợp chất hữu cơ khác. NTĐH còn dùng làm xúc tác để làm sạch khí
thải ô tô, xúc tác trong lò đốt rác y tế. So với các xúc tác cùng loại chứa
nguyên tố quý (Pt), xúc tác chứa NTĐH bền với nhiệt, bền hóa học, có hoạt
tính cao hơn và điều quan trọng là giá thành rẻ hơn. Sử dụng một thời gian,



16
các xúc tác đất hiếm được phục hồi lại bằng cách rửa bằng dung dịch HCl
loãng. Nhiều kim loại đất hiếm có tiết diện bắt notron lớn, nên được dùng để
hấp thụ notron nhiệt trong lò phản ứng hạt nhân [9].
Trong công nghiệp luyện kim, các NTĐH được dùng để cho thêm vào
một số hợp kim. Chẳng hạn để sản xuất gang biến tính người ta cho thêm các
NTĐH. Do tác dụng của các NTĐH, không những một số tạp chất có hại
trong gang bị loại ra mà cấu trúc của cacbon trong gang cũng biến đổi làm
giảm tính giòn của gang và gang biến tính có thể thay thế thép. Thêm NTĐH
vào hợp kim của magie làm cho hợp kim bền cơ học và bền nhiệt hơn. Những
hợp kim này được dùng để chế tạo thiết bị trong máy bay. Thép chứa 6% xeri
dùng làm dụng cụ phẫu thuật trong y tế. Trong lĩnh vực vật liệu từ, các NTĐH
cũng đóng vai trò quan trọng. Các vật liệu từ chứa đất hiếm có độ phản từ và
mật độ năng lượng từ cao, giá thành rẻ và sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực chế
tạo động cơ điện, máy gia tốc proton, máy tính. Đó là các hợp kim NdFeB,
SmCo6, SmFeCu có từ tính mạnh gấp nhiều lần nam châm làm bằng sắt.
Chẳng hạn một nam châm làm bằng sắt nặng 40kg có thể được thay thế bằng
một nam châm làm bằng hợp kim của samari và coban chỉ nặng 2,45kg với
giá thành giảm 50%. Điều này đặc biệt quan trọng đối với việc chế tạo các
thiết bị trên máy bay và tàu vũ trụ. Xeri và một vài đất hiếm khác có tính tự
cháy. Chính nhà hóa học Áo A.Von Welsbach đã xây dựng nhà máy sản xuất
đá lửa từ hợp kim fero-xeri.
Trong công nghiệp thủy tinh, một số NTĐH được dùng để nhuộm màu
thủy tinh như Nd2O3 (tím hồng), CeO2 (vàng chanh), Pr6O11 (xanh lá cây),
Er2O3 (hồng nhạt)...Y2O3 và Eu2O3 được dùng để chế tạo gốm kỹ thuật và vật
dụng chịu nhiệt cao, được dùng sản xuất các kinescop của máy thu hình.
Nd2O3 được dùng trong quang học laze và dùng làm tụ điện gốm. CeO 2 được
dùng làm bột mài bóng dụng cụ thủy tinh và đá quý. Các NTĐH còn được
dùng để chế tạo vật liệu phát quang có hiệu suất phát quang cao, tốn ít năng



17
lượng. Được sử dụng làm bột cho đèn huỳnh quang, đèn compax màu, đèn
hình tivi. Trong nông nghiệp các NTĐH được dùng để ngâm tẩm hạt giống,
sản xuất phân bón vi lượng. NTĐH tạo ra các hợp chất enzim làm cho cây
trồng có khả năng kháng được sâu bệnh, cho năng suất cây trồng cao, bảo vệ
môi trường (không làm cho các loài vật sống chung bị tiêu diệt, không thải
hóa chất độc từ thuốc trừ sâu) [24].
1.4. Dạng tồn tại của nguyên tố đất hiếm trong đất và chức năng sinh lý
của đất hiếm đối với cây trồng
1.4.1. Dạng tồn tại của các nguyên tố đất hiếm trong đất trồng
Khi nghiên cứu và khảo sát các loại đá người ta đã phát hiện nhóm
nguyên tố đất hiếm gồm 16 nguyên tố. Qua nghiên cứu người ta thấy mối
quan hệ đặc biệt: hàm lượng giảm với sự tăng khối lượng nguyên tử và theo
quy luật của Oddo – Harkins, trong các nguyên tố kế tiếp nhau nguyên tố nào
có số hiệu nguyên tử chẵn thường hay xuất hiện hơn các nguyên tố có số hiệu
nguyên tử lẻ.
Tổng hàm lượng số nguyên tố đất hiếm trong đất khoảng 0,01 - 0,02%,
trung bình là 0,015%, tương tự trong nham thạch của núi lửa. Hàm lượng đất
hiếm có trong đất phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của đất, khí hậu, hệ sinh
thái. Đất hiếm tồn tại trong đất có 6 dạng:
- Muối hoà tan trong nước: thường là 0,05%, cao nhất là khoảng 0,07 0,25%.
- Trao đổi: nhìn chung tỉ lệ rất thấp chỉ khoảng 0 - 6,5%.
- Hấp phụ với các muối cacbonat thường nhỏ hơn 4%.
- Dạng kết hợp với sắt và mangan, dạng này thường rất thấp.
- Dạng kết hợp với hợp chất hữu cơ.
- Dạng kết hợp với khe hở các chất khoáng chiếm khoảng 63 - 89%.
Các lantanit thường xuất hiện ở dạng cation +3, có ái lực với oxi và
thường tập trung trong photphorit và trong các lớp bùn. Riêng đối với Ce 4+



18
thường hay xuất hiện trong đất và có trong cây trồng hơn so với các đất hiếm
khác. Nhóm dễ tan gồm các nguyên tố hiếm nhẹ từ La đến Gd, còn nhóm hai
ít cơ bản hơn, ít tan hơn từ Tb đến Lu [4].
Theo các nghiên cứu của nhiều nhà khoa học cho thấy các nguyên tố đất
hiếm nhẹ có hàm lượng cao hơn. Hầu hết các nguyên tố này có hàm lượng
trong than bùn lớn gấp khoảng 10 lần trong các đất khoáng. Các nguyên tố đất
hiếm hoà tan và tồn tại trong đất là do các yếu tố rửa trôi, kết tủa, hoạt động
phân huỷ của vi sinh vật, tính chất của đất (hàm lượng sét, hàm lượng mùn,
hàm lượng chất hữu cơ, trạng thái ion hóa) [5].
1.4.2. Chức năng sinh lý của các nguyên tố đất hiếm đối với thực vật
Đất hiếm được các nhà khoa học coi là kho báu tài nguyên mới, có giá
trị phục vụ trong sản xuất nông nghiệp, lâm sản, thuỷ sản, gia súc và gia
cầm… Chúng có giá trị và tác dụng như những nguyên tố vi lượng đối với
cây nông nghiệp. Đây là một lĩnh vực được các nước trên thế giới quan tâm
nhiều, đặc biệt là Trung Quốc, Mỹ, Liên Xô cũ, Ấn Độ…
Đất hiếm tồn tại một cách rộng rãi trong thiên nhiên, trong đất trồng
thường chứa từ 0,015 - 0,020% R2O3, cây cối chứa trung bình 0,07% R 2O3.
Như vậy trong quá trình sinh trưởng, cây cối đã có sự hấp thụ đất hiếm từ đất
để phục vụ cho nhu cầu sinh trưởng của mình. Các nghiên cứu về việc sử
dụng phân bón có chứa vi lượng các nguyên tố đất hiếm cho hơn 50 loại cây
trồng trong ngành nông nghiệp ở Trung Quốc, Úc... cho thấy: vi lượng các
nguyên tố đất hiếm có tác dụng làm tăng năng suất và chất lượng cây trồng [4,
5].
Các nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng vi lượng các nguyên tố đất hiếm
có khả năng tăng năng suất bắp cải là 11,2%, tăng số nốt sần hấp thụ đạm của
cây đậu tương và tăng năng suất từ 5,1 - 7,5%, tăng năng suất thân cây ngô từ
20,5 - 33,2% và năng suất bắp ngô từ 4 - 15,1%. Kết quả thử nghiệm của

Viện Khoa học vật liệu thuộc Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ


19
Quốc gia trên cây lúa trong nhiều năm, trên diện tích lớn cho thấy năng suất
lúa tăng 8,7 - 15,8% và khả năng kháng bệnh của lúa cũng tăng; chi phí cho
việc sử dụng đất hiếm chỉ bằng 1/10 giá trị kinh tế do việc tăng năng suất
mang lại. Khi sử dụng phân vi lượng đất hiếm cho cây lạc, không những năng
suất tăng từ 8 - 13% mà hàm lượng lipit và protit của hạt cũng tăng [4]. Ngoài
ra đất hiếm còn có tác dụng kích thích sinh trưởng đối với cây trồng, làm tăng
khả năng phát triển bộ rễ, làm tăng độ nảy mầm, tăng khả năng quang hợp,
tăng lượng diệp lục và có tác dụng làm tăng sức hút các chất dinh dưỡng, vận
chuyển các chất dinh dưỡng của cây trồng, đặc biệt là hai nguyên tố nitơ và
photpho. Đất hiếm có tác dụng sinh hóa tương tự canxi nên có thể thay thế vai
trò của canxi khi thiếu hụt canxi. Bên cạnh những tác dụng trên đất hiếm còn
làm tăng sức kháng bệnh cho cây trồng và xúc tiến sinh chất gia súc, gia cầm,
làm giảm tỷ lệ bệnh tật, giảm bớt tiêu hao trong gia súc. Ứng dụng nguyên tố
đất hiếm trong sản xuất nông nghiệp là một ngành khoa học mới và thu được
nhiều kết quả rất lớn trong những năm gần đây. Nhiều nhà khoa học đã đưa ra
những kết luận về sự ảnh hưởng có lợi này.
Trung Quốc là một nước có nguyên liệu đất hiếm phong phú vào bậc
nhất thế giới. Việc nghiên cứu vai trò của đất hiếm trong nông nghiệp đã được
nhanh chóng triển khai thí điểm trên mấy vạn mẫu ở các tỉnh Vân Nam, Hà
Bắc, Hồ Nam, Quảng Đông, Hắc Long Giang, Nội Mông Cổ, Giang Tây…
Năm 1979 Trung Quốc đã tổ chức thành 6 lĩnh vực nghiên cứu bao gồm:
+ Kỹ thuật ứng dụng đất hiếm.
+ Kiểm định phân tích ứng dụng đất hiếm.
+ Công nghệ thiết bị chế tạo sản phẩm đất hiếm.
+ Thổ nhưỡng học đất hiếm.
+ Sinh lý thực vật đất hiếm.

+ Độc tính vệ sinh học đất hiếm.


20
Sau hơn 20 năm công tác và nghiên cứu, các nhóm trên đã rút ra những
kết luận quan trọng về ứng dụng và cơ sở lý luận ứng dụng đất hiếm đối với
cây trồng:
- Qua thực nghiệm đã cho thấy nguyên tố đất hiếm có tác dụng tăng
năng suất nhất định đối với cây lương thực, cây lấy hạt, rau màu. Với tiểu
mạch và lúa tăng năng suất 8%, thuốc lá, lạc, cải ngọt tăng 8 - 12%, rau quả
tăng 10 - 15%. Ngoài ra còn tăng chất lượng nông sản. Đất hiếm hay còn gọi
là “thường lạc” đối với dưa hấu, cải ngọt, mía làm tăng hàm lượng đường
tuyệt đối lên 0,4 - 1%, hàm lượng vitamin trong táo, nhãn…cũng tăng.
- Trong điều kiện nhất định làm phát triển bộ rễ, dùng nồng độ từ 3 - 5mg/lít
để xử lý làm cho bộ rễ của tiểu mạch, lúa, ngô, mía phát triển mạnh. Độ dài
của rễ tăng từ 4 - 10%, số lượng rễ tăng khoảng 20%, khối lượng rễ tăng
khoảng 15%, thể tích rễ tăng 2,5%. Do bộ rễ phát triển nên tăng sức hút chất
dinh dưỡng. Ngô Triệu Minh và Mậu Kỳ hợp tác với Úc dùng các nguyên tố
đất hiếm La, Nd, Eu, Y nghiên cứu đối với cây lúa thấy sức hút nitơ tăng
16,4%, P2O5 tăng 12%, K2O tăng 85%, nốt sần ở cây họ đậu tăng 57%…Khi
dùng nitrat đất hiếm kích thích làm tăng tốc độ nảy mầm của hạt giống: lúa,
đại mạch, tiểu mạch, cải trắng, cà rốt so với đối chứng, nếu dùng riêng rẽ La,
Ce, Pr, Nd, Sm, Eu và Y ở dạng hợp chất với clo, đối với tiểu mạch tăng 10%.
Nguyên nhân chính làm tăng sự nảy mầm là tăng hoạt động hoạt hóa của men.
- Qua thử nghiệm độ độc tính, về hấp thu, phân bố, tích lũy và phóng
xạ thiên nhiên của nguyên tố đất hiếm trong muối nitrat đất hiếm đã chứng
minh rằng việc sử dụng lượng thích hợp thì không ảnh hưởng đến hệ sinh thái
của môi trường và sự tích tụ trong đất, trong cây.
- Đã nghiên cứu chế tạo được một loại sản phẩm gọi là “thường lạc”
hoà tan tốt, tính thích ứng rộng, hiệu quả ổn định để cung cấp rộng rãi trong

nông nghiệp.


21
Từ lĩnh vực nông nghiệp, Trung Quốc đã mở rộng triển khai sang ứng
dụng lâm nghiệp và thức ăn gia súc. Áp dụng chủ yếu là phun cho cây giống,
cây con trong lâm nghiệp, xúc tiến sự sinh trưởng và nâng cao phẩm chất cây
làm thức ăn cho gia súc [4].
Tại Việt Nam, trong thời gian qua, một số cơ sở nghiên cứu trong nước
như: Viện Công nghệ Xạ Hiếm, Liên hiệp đất hiếm Việt Nam, Viện Khoa học
Vật liệu thuộc Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, Viện
Nông hóa Thổ nhưỡng... đã tiến hành một số nghiên cứu thử nghiệm ứng
dụng các nguyên tố đất hiếm trong thâm canh một số cây trồng như: lúa, ngô,
đậu tương, lạc, bắp cải... và đã thu được một số kết quả ban đầu đáng khích
lệ. Từ thực tế sản xuất, các nhà trồng chè đã nhận thấy rằng: Vùng chè Tam
Đường, Phong Thổ, Lai Châu có năng suất chè cao hơn nhiều vùng chè khác
ở miền Bắc Việt Nam, chất lượng chè của vùng chè Tam Đường cũng được
công nhận là ngon hơn nhiều vùng khác. Một điều đáng chú ý là vùng đất của
nông trường chè Tam Đường rất gần với khu mỏ đất hiếm thuộc huyện Phong
Thổ.
Các kết quả thử nghiệm cho thấy: Khi sử dụng phân bón đất
PBĐ1 (hỗn hợp của NPK với vi lượng đất hiếm) với lượng ~ 300 kg/ha, năng
suất búp chè tươi tăng từ 10 - 15% so với đối chứng (dùng ~ 300 kg/ha hỗn
hợp NPK, không có đất hiếm). Khi phun phân bón lá ĐH1 (Phân bón lá, là
dung dịch huyền phù mịn, có màu vàng nhạt, hàm lượng tổng của các nguyên
tố đất hiếm là ~ 10%) cho cây chè đã cho phép tăng năng suất búp chè từ 20,5
- 38,6%, tỷ lệ búp loại A tăng 33%. Về mặt chất lượng, các đánh giá sơ bộ
bằng cảm quan cho thấy: sản phẩm chè không có mùi lạ, chất lượng chè
không giảm, đặc biệt có một số mẫu có hương vị thơm ngon hơn so với đối
chứng [33].

Khi quan sát người ta thấy rằng, cây chè ở các lô đất có phun đất hiếm
có mầu xanh đậm khác hẳn lô không phun đất hiếm.


22
- Nhìn toàn cảnh thấy vòm cây cao, rộng hơn.
- Điều đặc biệt là không thấy có sâu bệnh trong khi các khu ruộng
không phun đất hiếm thấy lác đác có sâu, rầy và phải phun thuốc bảo
vệ thực vật từ 1 - 2 lần.
Tuy nhiên, khi dùng đất hiếm với lượng lớn thì năng suất cây trồng
tăng không nhiều, thậm chí giảm năng suất (do cây bị ngộ độc) và có hiện
tượng tăng dư lượng đất hiếm trong cây [33].
Ngoài ra ở Việt Nam cũng đã có một số đề tài nghiên cứu ảnh hưởng
của đất hiếm đối với một số cây như: lúa, lạc vừng, đậu… Tuy chưa có chiều
sâu về mặt ứng dụng song cũng cho thấy có nhiều triển vọng.
Nhìn chung: Các nguyên tố đất hiếm có vai trò sinh hóa tương tự canxi
đối với cây trồng, có tác dụng kích thích sinh trưởng, xúc tiến hoạt động các
men, xúc tiến hạt giống nảy mầm, sinh trưởng và phát triển bộ rễ, nâng cao
cường độ hô hấp, tăng tốc độ quang hợp, tăng tốc độ diệp lục. Các nguyên tố
đất hiếm làm tăng sự hút, vận chuyển và chuyển hoá các thành phần N, P, K
và vi lượng. Đất hiếm có khả năng đặc biệt là khử oxit sắt ba trong cơ thể
thực vật, thúc đẩy sắt tham gia hoạt động sinh lý của thực vật trong đó có hoạt
động quang của Fe2+. Đất hiếm có vai trò giúp cho thực vật có tính đề kháng
cao. Cũng như các nguyên tố vi lượng, các tác dụng trên chỉ xuất hiện trong
liều lượng thích hợp.
1.5. Các phương pháp phân tích NTĐH
Có thể xác định các NTĐH bằng các phương pháp hóa học, vật lý và
hóa lý như phổ Rơnghen, trắc quang ngọn lửa, huỳnh quang, phát quang,
quang phổ phát xạ, kích hoạt nơtron, cực phổ, khối phổ, sắc kí ion hiệu năng
cao,v.v..Tuy nhiên, mỗi một phương pháp đều có những ưu điểm và nhược

điểm nhất định, xác định nhanh hay chậm và độ nhạy khác nhau.


23
1.5.1. Các phương pháp hóa học
1.5.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng
Phương pháp phân tích khối lượng là phương pháp cổ điển, độ chính
xác có thể đạt tới 0,1%. Cơ sở của phương pháp là sự kết tủa định lượng của
chất phân tích với một thuốc thử thích hợp. Phương pháp này không đòi hỏi
dụng cụ đắt tiền nhưng quá trình phân tích lâu, nhiều giai đoạn phức tạp đặc
biệt khi phân tích lượng vết các chất. Vì vậy, phương pháp này không được
dùng phổ biến trong thực tế để xác định lượng vết các chất mà chỉ dùng trong
phân tích hàm lượng lớn.
Phương pháp phân tích khối lượng xác định các NTĐH dựa trên cơ sở
kết tủa chúng trong các dạng hidroxit hoặc oxalat. Sau khi nung kết tủa thu
được dưới dạng cân oxit tổng các oxit đất hiếm ( ∑ R 2O3 ). Phương pháp này
được dùng để xác định ∑ R O trong các quặng [10].
2

3

1.5.1.2. Phương pháp phân tích thể tích.
Phân tích thể tích là phương pháp phân tích định lượng dựa trên thể tích
dung dịch chuẩn (đã biết chính xác nồng độ) cần dùng để phản ứng vừa đủ
với chất cần xác định có trong dung dịch phân tích. Đây là phương pháp hóa
học dùng để xác định nhanh, đơn giản nhưng không cho phép xác định lượng
vết các nguyên tố. Với các NTĐH ta có thể dùng phép chuẩn độ tạo phức
bằng EDTA hoặc DTPA với chỉ thị asenazo III sau khi tách các NTĐH bằng
các phương pháp thích hợp như kết tủa, cộng kết, trao đổi ion hoặc sắc ký
giấy...Phương pháp này chỉ được áp dụng cho các quặng giàu đất hiếm và còn

khá nhiêu hạn chế, nhất là về độ nhạy [18].


24
1.5.2. Các phương pháp hóa lý
1.5.2.1. Phương pháp trắc quang
Phương pháp trắc quang hiện nay được ứng dụng rất rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực như công nghiệp sợi vải, sản xuất sơn, vật liệu xây dựng...Có
thể xác định các NTĐH bằng cách đo màu trực tiếp trên các phức aqua của
một số nguyên tố họ lantan mà không cần dùng tác nhân tạo màu thứ cấp.
Mặc dù dải hấp thụ của các nguyên tố họ lantan là khá rõ ràng nhưng độ hấp
thụ phân tử của chúng lại không lớn như độ hấp thụ của các phức màu thường
dùng trong phân tích trắc quang. Do đó khi xác định các nguyên tố họ lantan
và thori thường đòi hỏi phải tạo phức của nguyên tố cần phân tích với một
thuốc thử hữu cơ có màu. Chính sự dễ dàng và đơn giản của phương pháp trắc
quang đã khiến người ta chọn nó để phân tích các mẫu địa chất. Song do phổ
hấp thụ quang của phức các NTĐH lại rất gần và xen phủ nhau, nên chỉ có thể
xác định tổng các NTĐH.
Các phương pháp trắc quang còn tiếp tục được chú ý, nhất là đối với các
nguyên tố Ce và Tm, bất chấp những phát triển mới đây của các phương pháp
phân tích công cụ khác như AAS, ICP-MS, ICP-AES là những phương pháp
siêu việt để xác định lượng vết của các đất hiếm riêng biệt. Gần đây người ta
đã tổng hợp được các thuốc thử nhạy hơn, chọn lọc hơn. Thêm vào đó, các kỹ
thuật như chiết – trắc quang và việc sử dụng các phối tử cạnh tranh để nâng
cao độ chọn lọc của các phương pháp hóa học tiếp tục làm cho các phương
pháp trắc quang vừa hấp dẫn, vừa rẻ tiền [16].
1.5.2.2. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử AES.
Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử là phương pháp công cụ từ lâu đã
được sử dụng để phân tích thành phần vật chất của trái đất. Nguyên tắc của
phương pháp này là làm bay hơi một lượng nhỏ mẫu và kích thích đám hơi

nguyên tử đủ để nó bức xạ các ánh sáng đặc trưng trong nguồn phóng điện hồ
quang hoặc tia lửa điện [15]. Người ta đã xác định Yttri và các nguyên tố họ


25
lantan bằng quang phổ phát xạ kích thích bởi ngọn lửa oxi – axetilen. Với hệ
thống kích thích này, phổ thu được tương đối đơn giản và cho độ nhạy tốt hơn
so với quang phổ nguồn hồ quang hoặc tia lửa điện. Trong các tài liệu xuất
bản khoảng 50 năm trở lại đây có vô số các công trình đề cập phân tích các
NTĐH bằng phương pháp quang phổ phát xạ. Các phương pháp này được áp
dụng nhiều nhất trong thực tế kiểm tra nguyên liệu đất hiếm (đá và khoáng
vật), các bán thành phẩm và sản phẩm, cũng như các chế phẩm tinh khiết của
các kim loại đất hiếm riêng biệt. Bên cạnh một số phương pháp khác, phương
pháp quang phổ phát xạ đã thường được dùng thay thế phương pháp Rơnghen
cổ điển.
Ưu điểm chủ yếu của phân tích quang phổ phát xạ là có độ nhạy và độ
chính xác khá cao, tính vạn năng và nhanh chóng. Nhờ đó, người ta có thể
đánh giá được tất cả các NTĐH ở dạng phân tán và lượng vết, điều đó dẫn
đến những bước tiến quan trọng trong các đối tượng tự nhiên. Làm giàu sơ bộ
bằng con đường hóa học cho phép tăng độ nhạy các phương pháp hóa quang
phổ lên nhiều lần. Đặc biệt sự ra đời của phổ phát xạ ICP trong vòng hơn hai
chục năm gần đây càng tăng thêm tính ưu việt của AES. Với trang thiết bị
hiện đại và nguồn kích thích phổ mới (ICP), độ nhạy có thể đạt cỡ ng/ml đối
với nhiều nguyên tố bằng kỹ thuật ICP – AES.
Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử plasma cảm ứng (ICP –
AES) thuộc số các phương pháp đặc hiệu nhất để xác định các NTĐH ở hàm
lượng vết. Mặc dù các nguyên tố họ lantan có tính chất hóa học rất giống
nhau, phổ của chúng vẫn hoàn toàn có thể phân biệt được như phổ của các
nguyên tố khác. Để xác định các NTĐH trong nhiều đối tượng bằng ICP –
AES người ta thường dùng các kỹ thuật tách khác nhau để làm giàu các

NTĐH và tách nền mẫu. Kỹ thuật tách được dùng phổ biến là dùng zeolit,
nhựa trao đổi ion (Amberlite CG - 120, Amberlite IR – 120, Rexyn 101,