Nghiên cứu, xác định hàm lượng asen trong nước mặt và nước ngầm ở huyện lấp vò tỉnh đồng tháp bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật hidrua hóa

PHẠM HOÀNG PHI NGHIÊN CỨU, XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ASEN TRONG NƯỚC MẶT VÀ NƯỚC NGẦM Ở HUYỆN LẤP VÒ- TỈNH ĐỒNG THÁP BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ- KỸ THUẬT HYDRUA HÓA LUẬN VĂN

PHẠM HOÀNG PHI

NGHIÊN CỨU, XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ASEN TRONG NƯỚC MẶT VÀ NƯỚC NGẦM Ở HUYỆN LẤP VÒ- TỈNH ĐỒNG THÁP BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ- KỸ THUẬT HYDRUA HÓA

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGHỆ AN, 2014

PHẠM HOÀNG PHI

NGHIÊN CỨU, XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ASEN TRONG NƯỚC MẶT VÀ NƯỚC NGẦM Ở HUYỆN LẤP VÒ- TỈNH ĐỒNG THÁP BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ- KỸ THUẬT HYDRUA HÓA

Chuyên ngành: HÓA PHÂN TÍCH

Mã số: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học:

TS Đinh Thị Trường Giang

NGHỆ AN, 2014

trường Đại học Đồng Tháp đã tạo điều kiện cho tôi học tập và hoàn thành luận văn

Tôi cũng xin cảm ơn cha mẹ và em gái của tôi đã hết lòng động viên, chia sẻ và hỗ trợ cho tôi có ngày hôm nay

Xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến TS Đinh Thị Trường Giang, đã hết lòng truyền đạt cho tôi những kinh nghiệm quý báu trong học tập và nghiên cứu khoa học Cô đã hết lòng giúp đỡ tạo mọi điều kiện cho tôi thực hiện luận văn này

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến an giám đốc, các anh, chị, em đồng nghiệp Trung tâm Kỹ thuật Thí nghiệm và Ứng dụng Khoa học Công nghệ- Sở Khoa học và Công nghệ Tỉnh Đồng Tháp đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Cảm ơn các anh, chị và các bạn lớp Hóa phân tích - CH20 đã chia sẻ và giúp đỡ tôi trong trong thời gian học tập và thực hiện đề tài

Đồng Tháp, ngày 19 tháng 09 năm 2014

Học viên

Phạm Hoàng Phi

MỤC LỤC 0

MỞ ĐẦU 1

CHƯ NG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Giới thiệu về nguyên tố asen (As) 3

1.2 Một số phương pháp phân tích xác định asen 12

1.3 Phương pháp xử lý mẫu 21

1.4 Đánh giá kết quả phân tích và xử lý kết quả 23

CHƯ NG 2 KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 37

2.1 Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu 37

2.2 Hoá chất 38

2.3 Cách tiến hành 39

CHƯ NG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42

3.1 Điều kiện đo phổ trên máy AAS 6300- Shimadzu 42

3.2 Xác định khoảng tuyến tính và đường chuẩn của asen (As) 42

3.3 Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) 44

3.4 Đánh giá độ lặp lại của phép đo 44

3.5 Đánh giá hiệu suất thu hồi của phương pháp 46

3.6 Đánh giá độ tái lặp (SR) của phương pháp 47

3.7 Đánh giá độ không đảm bảo đo 47

3.8 Phân tích mẫu thực 52

KẾT LUẬN 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

Bảng 1.2 Độ thu hồi chấp nhận ở các nồng độ khác nhau (theo AOAC) 31

Bảng 1.3 Quy định về độ thu hồi của hội đồng châu Âu 31

Bảng 1.4 Độ lặp lại tối đa chấp nhận tại các nồng độ khác nhau (theo AOAC) 33

Bảng 3.1 Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của asen 42

Bảng 3.2 Độ chệch điểm chuẩn 1 µg/l, 5 µg/l, 10 µg/l 43

Bảng 3.3 Kết quả phân tích và tính toán giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của asen 44

Bảng 3.4 Kết quả xác định độ lặp lại trên chuẩn 45

Bảng 3.5 Kết quả xác định độ lặp lại trên mẫu thử 45

Bảng 3.6 Kết quả xác định độ lặp lại trên mẫu thử thêm chuẩn 46

Bảng 3.7 Kết quả đánh giá hiệu suất thu hồi asen trong mẫu nước 46

Bảng 3.8 Độ tái lặp trên mẫu 1, mẫu 2, mẫu 3 47

Bảng 3.9 Các dụng cụ đo lường và chất chuẩn 48

Bảng 3.10 Kết quả chuẩn bị mẫu nước song song 51

Bảng 3.11 Địa điểm và thời gian lấy mẫu nước mặt 52

Bảng 3.12 Địa điểm và thời gian lấy mẫu nước ngầm 53

Bảng 3.13 Hàm lượng As trong nước ngầm 55

Bảng 3.14 Hàm lượng As trong nước mặt 56

Bảng 3.15 Kết quả phân tích mẫu nước mặt và nước ngầm đợt 2 so với phương pháp ICP- MS 58

Hình 1.2 Khoảng tuyến tính và khoảng làm việc 24

Hình 2.1 Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu 6300 37

Hình 2.2 Bộ bay hơi hydric HVG-1 Shimadzu 37

Hình 2.3 Thiết bị phân hủy mẫu chứa asen 41

Hình 3.1 Đường chuẩn của asen 43

Vấn đề đang được quan tâm ở Đồng Tháp nói riêng và cả nước nói chung là làm thế nào để có được nguồn nước sạch?

Hiện nay, có nhiều nguyên nhân khác nhau mà chủ yếu là việc sử dụng phân bón hoá học, thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu, diệt cỏ, chất thải của các nhà máy, khu công nghiệp đã dẫn đến sự ô nhiễm nguồn đất, nguồn nước

và bầu khí quyển Vì thế, nước sinh hoạt có thể bị nhiễm một số kim loại nặng như asen (As), thiếc (Sn), chì (Pb), thủy ngân (Hg), cadimi (Cd), và các vi sinh vật gây bệnh Đặc biệt As là chất độc, có thể gây chết người khi bị nhiễm độc cấp tính và khi bị nhiễm độc mãn tính có thể gây ra 19 loại bệnh khác nhau, trong đó có các bệnh nan y như ung thư da, phổi ệnh nhiễm độc mãn tính asen là một tai họa môi trường đối với sức khỏe con người [1], [2] Vì vậy phân tích đánh giá hàm lượng As trong các nguồn nước là việc làm cấp bách và là vấn đề quan tâm hàng đầu của các nhà khoa học

Có nhiều phương pháp để xác định hàm lượng các kim loại Tùy thuộc vào hàm lượng chất phân tích mà có thể sử dụng các phương pháp khác nhau: phương pháp phân tích thể tích, phương pháp phân tích trọng lượng, phương pháp điện hóa, phương pháp phân tích công cụ (phương pháp quang phổ UV- VIS, phương pháp phổ phát xạ nguyên tử AES, phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS) Trong đó, phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật

hydrua hóa là phương pháp có độ nhạy, độ chọn lọc cao, phù hợp với việc xác định lượng vết kim loại asen trong nước

Từ những lý do trên chúng tôi chọn đề tài:

“Nghiên cứu, xác định hàm lượng asen trong nước mặt và nước ngầm ở Huyện Lấp Vò- Tỉnh Đồng Tháp bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật hydrua hóa”

Với đề tài này, chúng tôi tập trung giải quyết các vấn đề sau:

1 Nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện xác định asen trong nước mặt và nước ngầm bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật hydrua hóa

2 Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình xử lý mẫu đối với nước mặt và nước ngầm

3 Xây dựng đường chuẩn để định lượng asen (As)

4 Đánh giá phương pháp: độ đúng, độ lặp lại (RSD%), hiệu suất thu hồi (H%), giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ), độ tái lặp (SR)

5 Ứng dụng kết quả nghiên cứu để xác định hàm lượng của asen trong nước mặt và nước ngầm ở một số xã thuộc Huyện ấp Vò bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật hydrua hóa sử dụng đường chuẩn Đối tượng: nước mặt và nước ngầm ở một số xã thuộc Huyện ấp Vò Phương pháp nghiên cứu:

- Thu thập mẫu ngoài thực địa

- Phương pháp xử lý mẫu

- Phương pháp xác định khoảng tuyến tính, xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng

- Đánh giá hiệu suất thu hồi

- Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

- Đánh giá mức độ ô nhiễm

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về nguyên tố asen (As)

1.1.1 Vị trí, tính chất vật lí [9]

Asen thuộc chu kì 4 phân nhóm VA trong bảng hệ thống tuần hoàn Cấu hình electron: [Ar]3d10

4s24p3Tinh thể asen màu trắng xám, có ánh kim rõ Ngoài không khí, asen nhanh chóng bị oxi hóa tạo thành lớp As2O3 phủ lên bề mặt và làm mất ánh kim Ở 2000C khi có đủ không khí thì asen phát lân quang Asen không tan trong nước và axit (trừ HNO3 và cường thủy)

Khối lượng riêng: 5,72 g/cm3

Khối lượng nguyên tử: 74,9216 đvC

Nhiệt độ nóng chảy: 8170

C Điện tích hạt nhân: 33

Độ âm điện theo thang Pauling: 2,18

Số oxi hóa -3, 0, +3, +5 trong đó số oxi hóa +5 bền nhất

Asen có khả năng kết tủa cùng các ion sắt

Trong môi trường khí hậu khô: hợp chất asen thường tồn tại ở dạng ít linh động

Trong điều kiện ẩm ướt: các hợp chất asen sunfua dễ bị hòa tan, rửa trôi hoặc hoà tan để thâm nhập vào đất, vào nước và không khí

Asen tham gia phản ứng với oxi trở thành dạng As2O3 rồi sau đó là

As2O5 Nếu trong môi trường yếm khí thì As(V) sẽ bị khử về trạng thái As(III)

4As + 3O2 → 2As2O3

As2O3 + O2 → As2O54As + 5O2 → As4O10 4As + 3O2 → As4O6

As tham gia phản ứng với tất cả các halogen trong môi trường axit

2As + 3Cl2 → 2AsCl3AsCl3 + Cl2 → AsCl52As +3F2 → 2AsF32As + 5F2 → 2AsF5 2As + 3Br2 → 2As r3 [vàng phale]

3 Arsenic (III) chloride AsCl3

4 Arsenic (V) Cloride AsCl5

5 Arseinc (III) bromide AsBr3

6 Arsenic (III) Iodide AsI3

8 Arsenic (III) Oxide As2O3

10 Arsenic (III) sulphide As2S3

11 Arsenic (V) sulphide As2S5

12 Arsenic (II) sulphide As4S4

13 Arsenic (III) selenide As2Se3

14 Arsenic (III) telluride As2Te3

15 Monomethylarsihic CH3AsO(OH)2

16 Dimethylarsinic acid (CH3)2AsO(OH)

17 Trimethylarsenic oxyt (CH3)3AsO

18 Trimethylasenic (CH3)3As

19 Dimethylarsenic (CH3)2AsH

1.1.4 Asen lan truyền trong môi trường nước [3], [4]

1.1.4.1 Con đường xâm nhập trong nước của asen

Con đường tự nhiên: sự tích tụ trong các tầng trầm tích chứa nước

Khi điều kiện môi trường thay đổi, nó được giải phóng và đi vào nước ngầm dưới dạng các ion, sự hoà tan tự nhiên của khoáng chất và quặng

Con đường nhân tạo: do chất thải công nghiệp (nhất là trong quá trình

làm thủy tinh, đồ gốm, thuộc da, sản xuất thuốc nhuộm và chất màu để pha sơn, chất bảo quản gỗ), sử dụng phân bón và hóa chất bảo vệ thực vật, hoạt động đào và lấp giếng không đúng tiêu chuẩn kỹ thuật của người dân

Asen thâm nhập vào cơ thể chủ yếu qua thực phẩm, nước uống và không khí

1.1.4.2 Cơ chế

Asen xâm nhập vào nước từ các công đoạn hòa tan các chất và quặng

mỏ, từ nước thải công nghiệp và từ sự lắng đọng không khí Ở một vài nơi, đôi khi asen xuất hiện trong nước ngầm do sự ăn mòn các nguồn khoáng vật thiên nhiên

Asen được giải phóng vào môi trường nước do quá trình oxi hóa các khoáng sunfua hoặc khử các khoáng oxi hydroxit giàu asen Về cơ chế xâm nhiễm các kim loại nặng, trong đó có asen vào nước ngầm cho đến nay đã có nhiều giả thiết khác nhau nhưng vẫn chưa thống nhất

Hàm lượng asen trong nước dưới đất phụ thuộc vào tính chất và trạng thái môi trường địa hóa Asen tồn tại trong nước dưới đất ở dạng H3AsO4-(trong môi trường pH axit đến gần trung tính), HAsO42-

(trong môi trường kiềm) Hợp chất H3AsO3 được hình thành chủ yếu trong môi trường oxi hóa- khử yếu Các hợp chất của As với Na có tính hòa tan rất cao Những muối của

As với Ca, Mg và các hợp chất asen hữu cơ trong môi trường pH gần trung tính, nghèo Ca thì độ hòa tan kém hơn các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là asen- axit fulvic thì rất bền vững, có xu thế tăng theo độ pH và tỷ lệ asen- axit fulvic Các hợp chất của As (V) hình thành theo phương thức này Phức chất asen như vậy có thể chiếm tới 80% các dạng hợp chất asen tồn tại trong nước dưới đất

Nếu nước dưới đất không có oxi thì các hợp chất asenat được khử thành asenua chất này có độc tính gấp 4 lần asenat Trong trường hợp tầng đất giàu chất hữu cơ và sắt thì khả năng hấp thụ asen tốt, khiến tiềm năng ô nhiễm sẽ cao hơn

Nguyên nhân khiến cho nước ngầm có hàm lượng As cao là do sự oxi hóa asenopyrit, pyrit trong các tầng sét và lớp kẹp than bùn trong bồi tích cũng như giải phóng As dạng hấp thụ khi khử keo sắt (III) hidroxit bởi các hợp chất hữu cơ và vi sinh vật

1.1.5 Ảnh hưởng của asen đối với sức khỏe con người [3], [4]

Asen gây ung thư biểu mô da, phế quản, phổi,… do asen và các hợp chất của asen có tác dụng lên nhóm sulfhydryl (-SH) phá vỡ quá trình phosphoryl hóa Các enzim sản sinh năng lượng của tế bào trong chu trình axit citric bị ảnh hưởng rất lớn Enzym bị ức chế do việc tạo phức với As (III) làm ngăn cản sự sản sinh phân tử ATP (adenozin triphophat) Do asen có tính chất hóa học tương tự như photpho, nên chất này có thể làm rối loạn photpho ở một số quá trình hóa sinh

Hàm lượng asen trong nước sinh hoạt phải nhỏ hơn 0,01 mg/l mới là đạt yêu cầu Theo tổ chức y tế thế giới WHO cứ 10000 người thì có 6 người bị ung thư do sử dụng nước ăn có nồng độ asen lớn hơn 0,01 mg/l nước

Luyện kim, cơ khí

Nhiệt điện và đốt than

dầu công nghiệp

Giao thông vận tải

Hình 1.1 Con đường thâm nhập As vào cơ thể con người

Asen là nguyên tố khi được ăn vào rất khó hấp thụ và phần lớn được triệt tiêu ở nguyên dạng Các hợp chất asen hòa tan trong nước được hấp thụ nhanh chóng từ ống tiêu hóa, As (V) và asen hữu cơ được đào thải qua thận rất nhanh và hầu như toàn bộ Asen vô cơ có thể được tích lũy ở da, xương và

cơ bắp; chu kỳ bán hủy của nó trong cơ thể người trong vòng 20 đến 40 ngày Mặc dầu các kết quả nghiên cứu cho thấy asen có thể là một nguyên tố thiết yếu cho một số loài động vật như dê, chuột, gà nhưng chưa có bằng chứng để nói rằng asen cần cho người

Nhiễm độc asen cấp của con người chủ yếu phụ thuộc vào nhịp độ đào thải khỏi cơ thể của các hợp chất Asin được coi là dạng độc nhất sau đó đến asenit (As (III)), asenat (As (V)) và hợp chất thạch tín hữu cơ

Hiện tại vẫn chưa có một bản liệt kê đầy đủ nào về các loại bệnh do asen Asen vô cơ được coi là chất gây ung thư đồng thời nó cũng gây nhiều tác động khác nữa Đôi khi các triệu chứng khó thở gây ra bởi asen bị nhầm lẫn với triệu chứng của các bệnh khác Asen có thể gây bệnh cấp tính hay mãn tính, tuy nhiên dưới góc độ asen trong nước uống thường chỉ có các bệnh mãn tính (do dùng nước uống chứa nồng độ asen quá từ năm lần mức cho phép sẽ gây ra các bệnh ung thư, bao gồm ung thư da, ung thư bàng quang, thận, phổi, gan, các bệnh tiểu đường) do asen gây ra

Trong nước uống, asen không trông thấy được, không mùi vị, nên không thể phát hiện

Sự phát hiện người nhiễm asen rất khó do những triệu chứng của bệnh phải từ 5 đến 15 năm sau mới xuất hiện Bởi vậy, các nhà hóa học còn gọi asen là “sát thủ vô hình” Và một điều đáng lưu ý là asen độc gấp 4 lần so với thủy ngân

Ngộ độc asen là các bệnh kinh niên do sử dụng nước uống có chứa asen

ở nồng độ cao trong một khoảng thời gian dài Các hiệu ứng bao gồm sự thay

đổi màu da, sự hình thành của các vết cứng trên da, ung thư da, ung thư phổi, ung thư thận và bàng quang cũng như có thể dẫn tới hoại tử

Nếu bị ngộ độc cấp tính bởi asen sẽ có biểu hiện: khát nước dữ dội, đau bụng, nôn nửa, tiêu chảy, mạch đập yếu, mặt nhợt nhạt rồi thâm tím, bí tiểu và

tử vong nhanh

Nếu bị nhiễm độc asen ở mức độ thấp, mỗi ngày một ít với liều lượng dù nhỏ nhưng trong thời gian dài sẽ gây: mệt mỏi, buồn nôn và nôn, hồng cầu và bạch cầu giảm, da sạm, rụng tóc, sút cân, giảm trí nhớ, mạch máu bị tổn thương, rối loạn nhịp tim, đau mắt, đau tai, viêm dạ dày và ruột, làm kiệt sức, ung thư

Người uống nước ô nhiễm asen lâu ngày sẽ có các đốm sẫm màu trên thân thể hay đầu các chi, niêm mạc lưỡi hoặc sừng hoá da, gây sạm và mất sắc tố, bệnh Bowen (biểu hiện đầu tiên là một phần cơ thể đỏ ửng, sau đó bị chảy nước và lở loét)

Bệnh sừng hoá da thường xuất hiện ở tay, chân, lòng bàn tay, gan bàn chân- phần cơ thể cọ xát nhiều hoặc tiếp xúc ánh sáng nhiều lâu ngày sẽ tạo thành các đinh cứng màu trắng gây đau đớn

Ảnh hưởng độc hại đáng lo ngại nhất của asen tới sức khoẻ là khả năng gây đột biến gen, ung thư, thiếu máu, các bệnh tim mạch (cao huyết áp, rối loạn tuần hoàn máu, viêm tắc mạch ngoại vi, bệnh mạch vành, thiếu máu cục

bộ cơ tim và não), các loại bệnh ngoài da (biến đổi sắc tố, sạm da, sừng hoá, ung thư da ), tiểu đường, bệnh gan và các vấn đề liên quan tới hệ tiêu hoá, các rối loạn ở hệ thần kinh- ngứa hoặc mất cảm giác ở chi và khó nghe Sau 15- 20 năm kể từ khi phát hiện, người nhiễm độc asen sẽ chuyển sang ung thư

và chết

1.1.6 Tình hình ô nhiễm As trên thế giới và Việt Nam [3],[4]

1.1.6.1 Trên thế giới

Ở iên Xô trước đây việc đốt than làm nhiệt năng đã thải vào không khí khoảng 3000 tấn As/năm Người ta đã phát hiện nhiều vùng ô nhiễm đất, nước, thực vật bởi As ở Bangladet, Ấn Độ, Mỹ, Italia, Nhật,… Vừa qua đã phát hiện hàng trăm ngàn người ở Tây Bengan (Ấn Độ) và ở Bangladet bị nhiễm độc As Ước tính có tới hàng chục triệu người trên thế giới đang sống trong những vùng môi trường giàu As có nguy cơ đe dọa sức khỏe và tính mạng Tại Bangladet có khoảng 2 – 4 triệu giếng khoan khai thác nước Thử nghiệm 8000 giếng khoan ở 60 trong 64 tỉnh cả nước cho thấy tới 51% số mẫu có hàm lượng As vượt quá 0,05 mg/l, ước tính tới 50 triệu dân Bangladet uống nước bị ô nhiễm As

Sự ô nhiễm As trong nước dưới đất ở vùng Ronphiboon (Thái Lan) lại

có nguyên nhân do nước thải giàu asennopyrit từ những khu vực khai thác chế biến quặng thiếc – volfram đã ngấm vào lòng đất Điều tra chi tiết khu vực Ronphiboon cho thấy, hàm lượng trung bình của As trong đất từ 15 – 300 ppm

Hiện tượng ô nhiễm As trong môi trường đã phát hiện ở nhiều nơi trên thế giới, trong đó có những khu vực hàm lượng As rất cao, như ở Anh trong đất tới 2%, ở Mỹ trong nước tới 8 mg/l, Chile 800 mg/l, Gân 175 mg/l, Tây engan 2000 mg/l, Đài oan 600 mg/l

1.1.6.2 Ở Việt Nam

Dựa vào nguồn gốc và đặc điểm di chuyển, tập trung của As có thể chia lãnh thổ Việt Nam ra 3 kiểu vùng có khả năng ô nhiễm As chủ yếu như sau: miền núi, đồng bằng, đới duyên hải

Theo điều tra của UNICEF, Asen có trong tất cả đất, đá, các trầm tích được hình thành từ nghìn năm trước tại Việt Nam, với nồng độ khác nhau Thạch tín từ đá tan vào các mạch nước ngầm Vì vậy, mọi nơi trên lãnh thổ Việt Nam đều có nguy cơ nhiễm Asen

Ở Việt Nam vào đầu những năm 1990, vấn đề ô nhiễm Asen được biết đến qua các nghiên cứu của Viện Địa chất và các iên đoàn địa chất về đặc điểm địa chất thủy văn và đặc điểm phân bố Asen trong tự nhiên, các dị thường Asen Theo nghiên cứu khảo sát phân tích nước bề mặt và các nguồn nước đổ ra sông Mã ở khu vực Đông- Nam bản Phúng, hàm lượng Asen trong các mẫu nước đều vượt quá 0,05mg/l

Từ 1995 đến 2000, nhiều công trình nghiên cứu điều tra về nguồn gốc Asen có trong nước ngầm, mức độ ô nhiễm, chu trình vận chuyển đã tìm thấy nồng độ Asen trong các mẫu nước khảo sát ở khu vực thượng lưu sông

ã, Sơn a, Phú Thọ, Bắc Giang, Hưng Yên, Hà Nội, Hà Nam, Nam Định, Thanh Hóa đều vượt Tiêu chuẩn cho phép đối với nước sinh hoạt của

Quốc tế và Việt Nam

Trước tình hình đó, trong hơn 2 năm (2003- 2005), Chính phủ Việt Nam

và UNICEF đã khảo sát về nồng độ Asen trong nước của 71.000 giếng khoan thuộc 17 tỉnh đồng bằng miền Bắc, Trung, Nam Kết quả phân tích cho thấy, nguồn nước giếng khoan của các tỉnh vùng lưu vực sông Hồng: Hà Nam, Nam Định, Hà Tây, Hưng Yên, Hải Dương và các tỉnh An Giang, Đồng Tháp thuộc lưu vực sông ê Kông đều bị nhiễm Asen rất cao Tỷ lệ các giếng có nồng độ Asen từ 0,1 mg/l đến > 0,5 mg/l (cao hơn Tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam và Tổ chức Y tế thế giới 10-50 lần) của các xã dao động từ 59,6 - 80%

Theo bản tin thông tấn xã Việt Nam phát đi ngày 12/11/2006, ở 4 huyện

cù lao An Phú, Phú Tân, Tân Châu và Chợ Mới (An Giang), đã phát hiện 544 trong số gần 2.700 giếng khoan có nguồn nước bị nhiễm Asen Trong số giếng bị nhiễm thạch tín có 100 giếng bị nhiễm với hàm lượng vượt mức tiêu chuẩn nước sạch về ăn uống, 445 giếng bị nhiễm với hàm lượng vượt mức tiêu chuẩn về nước sạch sinh hoạt

Tại An Giang có tới 40% số giếng bị nhiễm Asen dưới 50ppb, 16% nhiễm trên 50ppb Tình trạng nhiễm Asen tập trung tại 4 huyện An Phú, Tân Châu, Phú Tân và Chợ Mới

Tại Long An, trong tổng số 4.876 mẫu nước ngầm được khảo sát có 56%

số mẫu nhiễm Asen

Tại Đồng Tháp, tình hình cũng đáng báo động, khi có trên 67% số mẫu trong tổng số 2.960 mẫu nước ngầm được khảo sát đã phát hiện nhiễm Asen Trong đó, huyện Thanh Bình có tỷ lệ nhiễm Asen cao với 85% số mẫu thử có hàm lượng trên 50ppb Trên 51% số mẫu thử trong tổng số hơn 3.000 mẫu được khảo sát phát hiện đã nhiễm Asen tại Kiên Giang Có thể thấy tình trạng

ô nhiễm Asen trong nguồn nước của các giếng khoan tại các xã là rất nghiêm trọng Tỷ lệ các giếng có nồng độ Asen cao >0,1 mg/l (gấp hơn 10 lần tiêu chuẩn cho phép) ở hầu hết các xã chiếm từ 70% - 96%, trừ ai Động có tỷ lệ thấp hơn (46%)

Tại Thành phố Hồ Chí inh, có nơi như quận Phú Nhuận mật độ giếng khoan tới 900 giếng/km2 Việc khoan giếng và khai thác nước dưới đất không có kế hoạch sẽ làm tăng khả năng ô nhiễm và suy thoái chất lượng nguồn nước dưới đất Mức độ ô nhiễm Arsen (thạch tín) trong nước ngầm, nước đóng chai, nước cấp nông thôn, trong đất ở Thành phố Hồ Chí inh là không đáng kể,

có thể xem là chưa bị nhiễm bẩn Asen

1.2 Một số phương pháp phân tích xác định asen

1.2.1 Phương pháp phân tích khối lượng [7], [15]

Nhược điểm của nhóm phương pháp này là nếu có ảnh hưởng của một số ion kim loại có thể gây nhiễm bẩn, gây sai số đáng kể Ngày nay phương pháp phân tích khối lượng ít được sử dụng, nó được thay thế bằng các phương pháp công cụ cho độ chính xác cao và đơn giản hơn

Xác định As dựa trên việc kết tủa As2S3 bằng dithioaxetamit trong môi trường axit HCl, hoặc H2SO4 hoặc HClO4 0,1N Dung dịch chứa kết tủa được đun trên bếp cách thủy, lọc kết tủa sấy khô ở 2000C đến khối lượng không đổi, rửa lại bằng nước cất và làm khô ở nhiệt độ 1700C Cân kết tủa và tính hàm lượng As tương ứng Tuy nhiên phương pháp này chỉ áp dụng với mẫu

có hàm lượng As lớn và thực hiện qua nhiều công đoạn

1.2.3 Phương pháp điện hóa [7], [15]

Phương pháp cực phổ nói chung cho độ nhạy chỉ đạt cỡ 10-4

- 10-5 M Cường độ dòng phụ thuộc thế điện phân trong dung dịch và thế điện cực Người ta tiến hành điện phân và đo cường độ dòng với một dãy dung dịch chuẩn biết trước nồng độ Dựa vào đồ thị xác định được nồng độ chất phân tích khi biết cường độ dòng Giá trị nửa thế sóng cho biết thành phần định tính, chiều cao sóng cho biết thành phần định lượng của chất phân tích

Năm 2005 Simm, Andrew O., Banks, Craig E and Compton, Richard G

đã nghiên cứu xác định As (III) bằng phương pháp điện hoá Đã xác định được giới hạn phát hiện là 6,3×10−7 M [24]

Năm 2011 Muniyandi Rajkumar, Soundappan Thiagarajan, Shen-Ming Chen đã nghiên cứu xác định As trong mẫu nước bằng phương pháp điện hoá

Đã xác định được giới hạn phát hiện là 0,20 µM [21]

1.2.4 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV- Vis [7], [13], [15]

Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên khả năng tạo phức màu của chất phân tích với một thuốc thử nào đó Đo độ hấp thụ quang của phức màu

ta sẽ biết được nồng độ chất phân tích

Có thể xác định As bằng thuốc thử bạc dietyldithiocacbamat, As trong dung dịch phân tích sẽ được khử về asin bằng natri hydroborat ở môi trường pH= 6, khí asin được dẫn đi trong dòng N2 qua bình thủy tinh đựng chì axetat, sau đó được dẫn vào bình chứa bạc dietyldithiocacbamat, ở đó As sẽ tạo phức màu đỏ với bạc dietyldithiocacbamat có bước sóng hấp thụ quang là 520 nm Trong phương pháp này sunfua các nguyên tố kim loại: crom, coban, đồng, thủy ngân, có ảnh hưởng đến việc xác định As, song có thể loại trừ ảnh hưởng bằng cách dùng chì axetat để giữ lại khí sunfua Đặc biệt antimon có ảnh hưởng nhiều đến việc xác định As do hợp chất SbH3 cũng tạo ra trong quá trình tạo asin và cũng tạo phức màu đỏ với bạc dithiocacbamat, phức này

có bước sóng hấp thụ quang là 510 nm, nhưng chỉ khi hàm lượng antimon lớn hơn 5 mg/l mới có ảnh hưởng Vì vậy phương pháp này chỉ cho phép xác định

As trong mẫu có hàm lượng antimon nhỏ Độ nhạy và độ chính xác của phương pháp này tương đối cao, cho phép xác định cỡ 1 µg/ml Phương pháp này được dùng làm phương pháp tiêu chuẩn xác định As trong nước

1.2.5 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) [8], [15]

1.2.5.1 Phương pháp AAS xác định asen và các kim loại

- à phương pháp phổ biến, phương pháp tiêu chuẩn xác định kim loại

- Gồm 4 kỹ thuật: F-AAS, ETA-AAS, phương pháp hydrua hóa, kỹ thuật hóa hơi lạnh tạo hơi Hg

+ Ngọn lửa F- AAS dùng axetilen- không khí nén xác định các kim loại:

Sb, Bi, Cd, Ca, Cs, Cr, Co, Cu, Au, Ir, Fe, Pb, Li, Mg, Mn, Ni, Pd, Pt, K, Rb,

Ru, Ag, Na, Sr, Th, Su, Zn

 F- AAS ở nồng độ siêu vết: kim loại trên cần phải làm giàu và loại trừ ảnh hưởng các nguyên tố bằng tạo phức chất với amoni pyroliđin dithio carbamat (APDC), chiết bằng metyl iso butyl keton (MIBK)

 F- AAS dùng N2O - axêtilen xác định được Al, Ba, Be, Mo, Os, Re, Si, The, Ti, V

+ ETA- AAS: xác định được hầu hết các kim loại

+ Phương pháp hiđrua hóa: xác định As, Se Khi chuyển thành AsH3, SeH4, đưa vào ngọn lửa H2 – không khí hoặc N2- H2, hoặc C2H2- không khí, hoặc lò nhiệt điện

+ Hg xác định bằng kỹ thuật hóa hơi lạnh tạo hơi Hg

1.2.5.2 Sự xuất hiện phổ hấp thụ nguyên tử

Nguyên tử chuyển sang trạng thái hơi tự do

Chiếu tia sáng có λ xác định vào đám hơi nguyên tử đó, các nguyên tử tự

do hấp thụ λ ứng đúng với những tia bức xạ mà nó có thể phát ra trong quá trình phát xạ nó

Lúc này nguyên tử nhận E chuyển lên trạng thái kích thích E cao, quá trình đó gọi là quá trình hấp thụ E của nguyên tử tự do ở trạng hái hơi và tạo

ra phổ nguyên tử của nguyên tố đó gọi là phổ AAS

Năng lượng của tia sáng bị nguyên tử hấp thụ

Nguyên tử chỉ hấp thụ đối với các vạch phổ nhạy, các vạch phổ đặc trưng và các vạch phổ cuối cùng của các nguyên tố trong AES

Vậy, bằng năng lượng Em ta có phổ phát xạ nguyên tử bằng năng lượng chùm tia đơn sắc ta có phổ hấp thụ nguyên tử

Phân tử hấp thụ E của bức xạ hv là các nguyên tử tự do trong đám hơi của nó

Cường độ của vạch phổ hấp thụ có phương trình thực nghiệm

và nguyên tử hóa mẫu

b: hằng số bản chất phụ thuộc vào từng vạch phổ của từng nguyên tố: 0< b ≤ 1

Không phải làm giàu trước, tốn ít mẫu, tốn ít thời gian, không cần sử dụng nhiều hóa chất tinh khiết cao, tránh được nhiễm bẩn mẫu khi xử lý qua các giai đoạn

Các động tác thực hiện nhẹ nhàng, kết quả có thể lưu lại, xác định đồng thời nhiều nguyên tố trong 1 mẫu, kết quả ổn định, sai số nhỏ < 15% vùng 1÷

2 ppm

à 1 phương pháp tiêu chuẩn xác định kim loại

Nhƣợc điểm:

- áy AAS đắt tiền

- Do độ nhạy cao, nên sự nhiễm bẩn có ý nghĩa với kết quả phân tích hàm lượng vết, vì thế môi trường thí nghiệm phải sạch, máy móc khá tinh vi, phức tạp, cần có kỹ sư có trình độ cao để bảo dưỡng, chăm sóc, thao tác phải thành thạo

- Chỉ cho biết thành phần nguyên tố của chất trong mẫu phân tích mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên tố trong mẫu

1.2.5.4 Kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa (F-AAS)

Phương pháp dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí hóa hơi nguyên tử có khả năng hấp thụ λ đơn sắc để tạo ra phổ AAS

+ àm nóng đều mẫu phân tích, hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu với hiệu suất cao

+ Nhiệt độ của ngọn lửa đủ lớn, ổn định theo thời gian và lặp lại

+ Ngọn lửa thuần khiết, không sinh ra vạch phụ quấy rối, chen lấn phép

đo Quá trình ion hóa, phát xạ phải không đáng kể

+ Phải có bề dày đủ lớn, bề dày có thể thay đổi được thường 2cm÷ 10cm

+ Tiêu tốn ít mẫu phân tích

1.2.5.5 Kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa (ETA-AAS)

Là quá trình nguyên tử hóa mẫu tức khắc trong thời gian rất ngắn, nhờ năng lượng của dòng điện công suất lớn và trong môi trường khí trơ Quá trình xảy ra trong cuvet graphit hay thuyền Ta nhỏ

Cường độ dòng I= 50÷ 600A, U <12V hay là năng lượng của dòng điện cao tần cảm ứng

Các nguyên tử tự do được tạo ra ở trạng thái hơi có khả năng hấp thụ bức

xạ đơn sắc, tạo ra phổ AAS

Năm 2004 Korenovska, Suhaj đã nghiên cứu xác định As3+

, As5+trong cá bằng GF- AAS Đã xác định được hiệu suất thu hồi ở As3+ là 80 -

102 %, ở As5+ là 80 - 106 %; giới hạn phát hiện là 0,003 mg/kg và giới hạn định lượng là 0,006mg/kg [19]

1.2.5.6 Kỹ thuật hóa hơi lạnh Hg

Đặc điểm Hg: dễ bay hơi ở nhiệt độ, áp suất thường nên thường sử dụng phương pháp AAS hóa hơi lạnh (Cold - Vapor - AAS: CV-AAS)

Thiết bị: ngoài thiết bị AAS còn có hệ thống phụ tùng cho kỹ thuật hóa hơi lạnh

Nguyên nhân dùng kỹ thuật hóa hơi lạnh: nhiệt độ nguyên tử hóa (từ ion sang nguyên tử) cao (Hg2+ → Hg hơi, As3+→Aso

hơi) Tuy nhiên, nhiệt độ bay hơi nguyên tử thấp Nếu dùng F - AAS, ETA - AAS dễ bị mất mẫu

Kỹ thuật này áp dụng cho Hg, As, Se, Te, Sb, Sn, Bi dễ chuyển về nguyên tử tự do hoặc hydrua dễ bay hơi nhờ chất khử: bột Zn, Mg, NaBH4, SnCl2

 Phản ứng:

2NaBH4 + Hg2+ → Hgo +B2H6 ↑+H2+2Na+

Hg2+(dd) → Hg → Hgo

(hơi ở nhiệt độ phòng) SnCl2 + Hg2+→ Sn4+

+ Hg + 2ClPhản ứng diễn ra trong bình kín, sau đó Hg nhờ khí mang dẫn tới cuvet thạch anh nằm trên chùm sáng đèn catot rỗng để đo AAS

-1.2.5.7 Kỹ thuật tạo hyđrua

Tương tự như với Hg: người ta dùng chất khử là kim loại, axit hoặc NaBH4

Ở điều kiện nhiệt độ phòng và pH thấp (pH<1), As(V) bị khử rất chậm bởi NaBH4, trong khi As(III) nhanh chóng chuyển thành arsin ngay sau khi phản ứng với NaBH4

ưu ý quy trình phân hủy mẫu nước xác định As:

- Sử dụng hỗn hợp H2SO4- HNO3: chỉ chuyển được As dạng vô cơ lên As(V) mà không chuyển được As dạng hữu cơ

- Sử dụng hỗn hợp 3 axit H2SO4 - HNO3 - HClO4 phân hủy được dạng vô

cơ, hữu cơ và các phần tử rắn trong mẫu

- Phân hủy bằng KMnO4 cũng hữu hiệu khi chuyển As lên As (V) trong mẫu nước bề mặt, nước thải

Thiết bị:

- Máy quang phổ AAS có bộ hydrua hoá

- Ngoài ra trong kỹ thuật hydrua còn sử dụng bình phản ứng tạo AsH3, ống nhỏ giọt, bơm tiêm để nhỏ NaBH4 dùng nhỏ 0,5÷ 3ml

Bằng kĩ thuật hydrua hóa độ nhạy của phương pháp tăng lên rất nhiều so với kĩ thuật mù hóa dung dịch thông thường Dùng nguồn năng lượng là ngọn

lửa và không khí thì độ nhạy phép xác định là 1 µg/ml theo vạch 196,1 nm, còn khi dùng ngọn lửa axetilen- không khí thì độ nhạy là 0,25 µg/ml

Năm 1994 M.L Cervera, J.C Lopez, R Montoro đã xác định As trong cam bằng AAS- HVG Đã xác định giới hạn phát hiện 0,1 ng/ g, hiệu suất thu hồi 98± 8 % [20]

Năm 2002 Sun Hanwen, Liang Shuxuan, Ha Jing, Kang Weijun

đã xác định As trong nước bằng phương pháp AAS- HVG Đã xác định được giới hạn phát hiện là 0,021µg/l [25]

Phương pháp hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hydrua hóa để phân tích As đã tăng độ nhạy lên một cách vượt bậc cỡ vài µg/l Đây cũng chính là phương pháp mà chúng tôi sử dụng nghiên cứu trong bài luận văn này

1.2.6 Phương pháp quang phổ plasma ghép khối phổ (ICP- MS) [5],[18]

ICP- S là kỹ thuật phân tích các nguyên tố vô cơ, dựa trên nguyên tắc ghi đo phổ theo khối lượng (m/z) của nguyên tử các nguyên tố cần phân tích ICP là phương pháp sử dụng ngọn lửa plasma tạo thành bằng dòng điện

có tần số cao cỡ Hz được cung cấp bằng một máy phát RF Ngọn lửa plasma có nhiệt độ rất cao có tác dụng chuyển các nguyên tố trong mẫu cần phân tích ra dạng ion

Trong phương pháp ICP- MS phép ghi phổ theo số khối hay chính xác hơn là theo tỷ số giữa số khối và điện tích (m/z)

Kỹ thuật ICP- MS là một trong những kỹ thuật phân tích hiện đại có khả năng phân tich trên 60 nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn với độ nhạy cao Kỹ thuật này được nghiên cứu và phát triển mạnh trong những năm gần đây Chính vì có những ưu điểm vượt trội hơn hẳn các phương pháp phân tích trước đó nên kỹ thuật này được nghiên cứu và ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều đối tượng khác nhau, đặc biệt là trong lĩnh vực phân tích vết và siêu vết,

phục vụ nghiên cứu vật liệu bán dẫn, vật liệu hạt nhân, mẫu địa chất, nông nghiệp, sinh học, môi trường

Điểm mạnh của phương pháp này là có thể phân tích đồng thời nhiều nguyên tố kim loại trong một mẫu, có thể phân tích định lượng, bán định lượng Ngoài ra kỹ thuật này còn có thể phân tích xác định các đồng vị của một nguyên tố trong cùng một đối tượng mẫu Vì vậy nó được sử dụng mạnh

mẽ trong phân tích, đánh giá mức độ nhiễm độc tố kim loại trong nhiều đối tượng sinh học và môi trường

Hiện nay để kiểm tra hàm lượng của đại đa số kim loại trong nước, cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ đã dùng phương pháp ICP- MS thay thế cho phương pháp hấp thụ nguyên tử (phương pháp EPA 200.8)

mà chúng ta mong muốn

1.3.2 Các kỹ thuật xử lý mẫu

- Kỹ thuật vô cơ hóa ướt (xử lý ướt)

- Kỹ thuật vô cơ hóa khô (xử lý khô)

- Kỹ thuật vô cơ hóa khô- ướt kết hợp

- Kỹ thuật chiết

- Kỹ thuật sắc ký

- Kỹ thuật chưng cất (thường, chân không, lôi cuốn)

- Kỹ thuật thăng hoa lấy chất phân tích

- Kỹ thuật điện phân lấy chất phân tích

- Kỹ thuật lò vi sóng

- Kỹ thuật clo hóa mẫu

- Kỹ thuật lên men mẫu phân tích

- Kỹ thuật chiếu tia tử ngoại

Đối với mẫu nước người ta thường dùng kỹ thuật vô cơ hóa ướt để phá mẫu Nên trong luận văn này chúng tôi trình bày kỹ thuật vô cơ hóa ướt

1.3.3 Kỹ thuật vô cơ hóa ướt

1.3.3.1 Kỹ thuật phân hủy nước bằng axit

Nguyên tắc

- Sử dụng các axit mạnh đặc, nóng có thể có tính chất oxi hóa mạnh, phân hủy khi đun nóng trong bình Keldan, trong ống nghiệm, trong cốc hay trong bình cầu của hệ đun hồi lưu

- ượng axit thường gấp 10÷15 lần lượng mẫu tùy loại và cấu trúc mẫu

- Thời gian phân hủy trong hệ hở, bình Keldan, ống nghiệm, cốc thường vài giờ đến vài chục giờ, trong hệ kín lò vi sóng chỉ cần 30÷15 phút

Các hệ axit được sử dụng

- Dùng 1 axit đặc: HCl, HF, H3PO4, H2SO4

- Dùng 1 axit có tính chất oxi hóa: HNO3 ,H2SO4 , HClO4

- Hỗn hợp 2 axit: Cường thủy (HCl + HNO3), (HNO3+H2SO4), (HF+H2SO4)

- Hỗn hợp 3 axit: (HCl + HNO3 + H2SO4), (HNO3 + H2SO4 + HClO4)

- Hỗn hợp 1 axit và 1 chất oxi hóa (H2SO4+ KMnO4), (HNO3 + H2O2)

- Hỗn hợp 2 axit và 1 chất oxi hóa mạnh (HNO3 + H2SO4 + KMnO4)

- Dung dịch muối có pH nhất định (KCl 1 , pH = 5, NH4Ac 1M, pH=6

Ưu- nhược điểm

- Hầu như không bị mất chất phân tích, nhất là trong hệ kín như lò vi sóng, hệ đun hồi lưu

- Thời gian phân hủy mẫu dài trong điều kiện thường

- Tốn nhiều axit đặc tinh khiết cao, nhất là hệ hở

- Dùng kiềm đặc nóng, mạnh: NaOH, KOH 15÷ 20% hoặc kiềm mạnh

và muối kim loại kiềm: NaOH + NaHCO3 hoặc 1 kiềm mạnh + peroxit (KOH + Na2O2 (10÷ 20%)) phân hủy mẫu khi đun nóng trong bình Keldan hay trong hộp kín hoặc lò vi sóng

- ượng dung dịch phân hủy: gấp 8÷ 15 lần lượng mẫu

- Thời gian phân hủy: 4÷ 10 giờ (hệ hở), 4÷ 60 phút (lò vi sóng- hệ kín)

- Nhiệt độ: là nhiệt độ sôi của kiềm (từ 150÷ 200oC)

Ƣu- nhƣợc điểm

- Hầu như không làm mất chất phân tích, nhất là các hợp chất dễ bay hơi

và các nguyên tố, nền mẫu dễ tan trong kiềm

- Tốn nhiều kiềm tinh khiết, dễ gây nhiễm bẩn kiềm dư sau xử lý phải loại hết kiềm dư rất khó chỉ bằng cách trung hòa bởi axit loãng mẫu, tốn thời gian

- Chỉ áp dụng cho 1 số mẫu xử lý tan tốt trong kiềm và khi phân hủy các hợp chất hữu cơ

1.4 Đánh giá kết quả phân tích và xử lý kết quả

1.4.1 Khoảng tuyến tính [15]

1.4.1.1 Định nghĩa

Khoảng tuyến tính của một phương pháp phân tích là khoảng nồng độ ở

đó có sự phụ thuộc tuyến tính giữa đại lượng đo được và nồng độ chất phân tích

Khoảng làm việc của một phương pháp phân tích là khoảng nồng độ giữa giới hạn trên và giới hạn dưới của chất phân tích (bao gồm cả các giới hạn này), tại đó được chứng minh là có thể xác định được bởi phương pháp nhất định với độ đúng, độ chính xác và độ tuyến tính như đã nêu

Để đơn giản hơn, hai khái niệm này được mô tả trong hình 1.2 dưới đây:

Hình 1.2 Khoảng tuyến tính và khoảng làm việc 1.4.1.2 Cách xác định khoảng tuyến tính

Đối với hầu hết các phương pháp định lượng, cần phải thực hiện việc xác định khoảng tuyến tính Việc xác định khoảng tuyến tính thường được khảo sát bắt đầu từ giới hạn định lượng (điểm thấp nhất) và kết thúc là giới hạn tuyến tính (điểm cao nhất) Nói chung, để xác định khoảng tuyến tính cần khoảng 10 (tối thiểu là 6) nồng độ khác nhau

Để xác định khoảng tuyến tính cần thực hiện đo các dung dịch chuẩn có nồng độ thay đổi và khảo sát sự phụ thuộc của tín hiệu vào nồng độ Vẽ đường cong phụ thuộc giữa tín hiệu đo và nồng độ, sau đó quan sát sự phụ thuộc cho đến khi không còn tuyến tính Khoảng tuyến tính dài hay ngắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất là bản chất của chất phân

Khoảng làm việc

Khoảng tuyến tính

tích và kỹ thuật sử dụng Các chất khác nhau có khoảng tuyến tính khác nhau

do sự khác nhau về tính chất lý hóa

1.4.2 Xây dựng đường chuẩn [17]

Sau khi xác định khoảng tuyến tính cần xây dựng đường chuẩn và xác định hệ số hồi quy tương quan Trong phân tích thực tế, có thể xây dựng các đường chuẩn ngắn, trùm lên vùng nồng độ trong mẫu, không nhất thiết phải lập đường chuẩn toàn bộ khoảng tuyến tính Nồng độ trong mẫu không được vượt ra ngoài giới hạn cao nhất và thấp nhất của đường chuẩn và tốt nhất phải nằm ở vùng giữa đường chuẩn

1.4.2.1 Xây dựng đường chuẩn

Chuẩn bị dãy nồng độ chuẩn (tối thiểu 3 nồng độ) Xác định các giá trị

đo được y theo nồng độ x (lặp lại 2 lần lấy giá trị trung bình) Nếu sự phụ thuộc tuyến tính, ta có khoảng khảo sát đường biểu diễn là một phương trình:

y = Ax + B Trong đó: A: giá trị độ dốc

Nếu 0,995< R  1: có tương quan tuyến tính rõ rệt

1.4.2.2 Các lưu ý khi xây dựng đường chuẩn

- Cần đảm bảo nồng độ dung dịch chuẩn chính xác: đường chuẩn là yếu

tố quyết định sự đúng đắn của kết quả phân tích, do đó nếu trong quá trình xây dựng đường chuẩn mắc những sai số lớn sẽ dẫn đến sự mất chính xác của kết quả Điều đầu tiên để kiểm soát được sự chính xác của các nồng độ chuẩn khi xây dựng đường chuẩn là cần đảm bảo độ chính xác của chất chuẩn (chất chuẩn mua từ nhà sản xuất) về hàm lượng, độ tinh khiết Theo yêu cầu của ISO 17025, các chất chuẩn khi sử dụng cần có chứng nhận của nhà sản xuất

và vẫn còn hạn sử dụng Trong một số trường hợp, có thể bố trí các thí nghiệm để đánh giá chất lượng các chất chuẩn trước khi đưa vào sử dụng

- Tín hiệu các lần đo của mỗi nồng độ phải có độ lặp lại đạt yêu cầu: khi thẩm định phương pháp, mỗi nồng độ cần được đo vài lần (ba lần) để kiểm tra

độ lặp của các nồng độ chuẩn

- Loại trừ sai số thô nếu cần thiết: một số trường hợp, có thể gặp các sai

số thô (ngẫu nhiên) xuất hiện dẫn đến việc đường chuẩn không đáp ứng yêu cầu Trong trường hợp này, có thể cân nhắc loại trừ các điểm này để đảm bảo

sự chính xác

1.4.2.3 Giới hạn chấp nhận của đường chuẩn

- Hệ số hồi quy tuyến tính (R): chỉ tiêu đầu tiên của một đường chuẩn đạt yêu cầu là hệ số tương quan hồi quy (Coefficient of correlation) R phải đạt theo yêu cầu sau:

0,995 ≤ R ≤ 1 Hay 0,99 ≤ R2

≤ 1

- Độ chệch các điểm nồng độ dùng xây dựng đường chuẩn: sau khi lập đường chuẩn xong cần kiểm tra bằng phương pháp tính ngược lại nồng độ của các điểm chuẩn sử dụng để xây dựng đường chuẩn, từ đó tính các giá trị độ chệch theo công thức sau:

Trong đó: Δ

i: Độ chệch của từng điểm chuẩn dùng xây dựng đường chuẩn

Ct: Nồng độ tính ngược theo đường chuẩn của các điểm chuẩn

Cc: Nồng độ của các điểm chuẩn

C - Cct

Δ = 100 (1.5)

i Cc

Theo quy định của nhiều tổ chức của Mỹ, Canada, châu Âu, giá trị Δ

ikhông được vượt quá ± 15% cho tất cả các nồng độ, riêng ở nồng độ giới hạn định lượng (LOQ) có thể chấp nhận giới hạn ± 20%

1.4.3 Giới hạn phát hiện (LOD) [17]

1.4.3.1 Định nghĩa

Giới hạn phát hiện là nồng độ mà tại đó giá trị xác định được lớn hơn độ không đảm bảo đo của phương pháp Đây là nồng độ thấp nhất của chất phân tích trong mẫu có thể phát hiện được nhưng chưa thể định lượng được (đối với phương pháp định lượng)

1.4.3.2 Cách xác định

Có nhiều cách xác định LOD khác nhau tùy thuộc vào phương pháp áp dụng là phương pháp công cụ hay không công cụ Các cách tiếp cận có thể chấp nhận được bao gồm:

Dựa trên độ lệch chuẩn

Cách 1 Làm trên mẫu trắng (mẫu trắng có thành phần như mẫu thử

nhưng không có chất phân tích)

Phân tích mẫu 10 lần song song, tính độ lệch chuẩn Độ lệch chuẩn này phải khác 0

Tính LOD: LODx0 3SD0 (1.6)

Với

2

0 0 0

1

i

x x SD

Cách 2 Làm trên mẫu thử: làm 10 lần song song Nên chọn mẫu thử có

nồng độ thấp (ví dụ, trong khoảng 5 đến 7 lần OD ước lượng)

Tính LOD: Tính giá trị trung bình x, và độ lệch chuẩn SD

Trong đó: x i: nồng độ hay tín hiệu của mẫu thử thứ i

x: nồng độ trung bình hay tín hiệu trung bình của mẫu thử

Dựa trên đường chuẩn

Chỉ áp dụng được cho các phương pháp có xây dựng đường chuẩn

LOD có thể được xác định dựa vào độ dốc của đường chuẩn và độ lệch chuẩn của tín hiệu đo

3,3.SD

LOD

A

 (1.10) Trong đó: SD: Độ lệch chuẩn của tín hiệu

A: Độ dốc của đường chuẩn Giá trị A có thể dễ dàng tính được từ đường chuẩn, giá trị SD có thể được tính theo nhiều cách khác nhau, bao gồm:

- Dựa trên độ lệch chuẩn của mẫu trắng: phân tích mẫu trắng lặp lại 10 lần và tính SD tương ứng;

- Dựa trên độ lệch chuẩn của mẫu thêm chuẩn ở nồng độ nhỏ gần LOD, lặp lại 10 lần (xem phần kiểm tra ở phía trên) và tính SD;

- Dựa trên hệ số chặn của đường chuẩn, làm nhiều lần để tính SD của giá trị B;

- Dựa trên độ lệch chuẩn của khoảng cách các giá trị đo thực với đường chuẩn

LOQ chỉ áp dụng cho các phương pháp định lượng

Giống như OD, có nhiều cách khác nhau để xác định LOQ, phụ thuộc vào từng phương pháp cụ thể mà lựa chọn cho phù hợp

Việc xác định LOQ cần tính đến các yếu tố ảnh hưởng trong mẫu phân tích, do đó cần thực hiện trên nền mẫu thật

LOQ trong nhiểu trường hợp có thể là điểm thấp nhất của khoảng tuyến tính

1.4.4.2 Cách xác định

Việc bố trí thí nghiệm để xác định OQ thường kết hợp với tính LOD

Có nhiều cách khác nhau để tính OQ như sau:

Dựa trên độ lệch chuẩn:

Có hai trường hợp như trong phần tính LOD là thực hiện trên mẫu trắng

và thực hiện trên mẫu thử Các công thức tính toán như sau:

Tính trên mẫu trắng: LOQx0  10SD0 (1.11)

Tính trên mẫu thử:LOQ10SD (1.12)

Dựa trên đường chuẩn:

Cách tính tương tự như trong phần OD nhưng theo công thức sau:

10SD LOQ

A

 (1.13)

Lưu ý: ngoài việc tính toán như trên cần quan tâm đến độ lặp lại tại

LOQ, tùy theo mỗi phương pháp, giá trị RSD% cần phải đạt được theo một