Nghiên cứu xác định 2,4 d và 2,4,5 t trong mẫu đất sân bay biên hòa bằng phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HOÀNG THANH THÁI NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH 2,4-D VÀ 2,4,5-T TRONG MẪU ĐẤT SÂN BAY BIÊN HÒA BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ LỎNG HIỆU NĂNG CA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

HOÀNG THANH THÁI

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH 2,4-D VÀ 2,4,5-T TRONG MẪU ĐẤT SÂN BAY BIÊN HÒA BẰNG PHƯƠNG

PHÁP SẮC KÍ LỎNG HIỆU NĂNG CAO

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI - 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

HOÀNG THANH THÁI

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH 2,4-D VÀ 2,4,5-T TRONG MẪU ĐẤT SÂN BAY BIÊN HÒA BẰNG PHƯƠNG

PHÁP SẮC KÍ LỎNG HIỆU NĂNG CAO

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Mã số: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học PGS.TS NGUYỄN XUÂN TRUNG

HÀ NỘI - 2015

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên cho tôi gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Xuân Trung đã giao đề tài, đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài và viết luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Lâm Vĩnh Ánh, ThS Hoàng Kim Huế đã luôn giúp đỡ, hỗ trợ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo giảng dạy tại khoa Hoá, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Hoá Phân tích, đã cho tôi những kiến thức quý giá trong quá trình học tập và thực hiện đề tài này

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn các anh chị, đồng nghiệp làm việc tại viện Hóa học- Môi trường Quân sự đã chia sẻ những khó khăn trong suốt quá trình tôi học tập

và thực hiện đề tài này

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên, chia sẻ mọi khó khăn cùng tôi

Hà Nội, ngày 31 tháng 10 năm 2015

Học viên

Hoàng Thanh Thái

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 9 CHƯƠNG I TỔNG QUAN 10 1.1 Sự ô nhiễm chất da cam trong đất ở sân bay Biên Hòa 10 1.2 Tổng quan về chất diệt cỏ 2,4-D và 2,4,5-TError! Bookmark not defined.

1.2.1 Tính chất của 2,4-D và 2,4,5-T Error! Bookmark not defined 1.2.2 Ảnh hưởng của 2,4-D và 2,4,5-T đến môi trường và con người Error!

Bookmark not defined.

1.3 Một số phương pháp đã được sử dụng để phân tích 2,4-D và 2,4,5-T

Error! Bookmark not defined

1.4 Một số phương pháp xử lý mẫu đất thường được sử dụng để phân tích chất da cam Error! Bookmark not defined CHƯƠNG II THỰC NGHIỆM Error! Bookmark not defined 2.1 Mục tiêu nghiên cứu và nội dung nghiên cứuError! Bookmark not defined.

2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.1.2 Nội dung nghiên cứu Error! Bookmark not defined.

2.2 Phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined

2.3 Thiết bị, hóa chất và dụng cụ dùng trong nghiên cứu Error! Bookmark not defined.

2.3.1 Hóa chất Error! Bookmark not defined 2.3.2 Máy móc thiết bị và dụng cụ Error! Bookmark not defined 2.3.3 Pha chế dung dịch chuẩn Error! Bookmark not defined.

2.4 Các bước tiến hành thí nghiệm Error! Bookmark not defined.

2.4.1 Tối ưu hóa thiết bị phân tích Error! Bookmark not defined 2.4.2 Khảo sát quá trình làm sạch mẫu Error! Bookmark not defined 2.4.3 Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp phân tíchError! Bookmark

not defined.

2.4.4 Tính toán kết quả phân tích Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined 3.1 Tối ưu hóa các điều kiện thiết bị HPLC Error! Bookmark not defined.

3.1.1 Chọn bước sóng Error! Bookmark not defined 3.1.2 Chọn thể tích vòng mẫu Error! Bookmark not defined 3.1.3 Khảo sát tỷ lệ thành phần pha động Error! Bookmark not defined 3.1.4 Khảo sát nhiệt độ cột tách Error! Bookmark not defined 3.1.5 Khảo sát tốc độ pha động Error! Bookmark not defined.

3.2 Đánh giá phương pháp phân tích Error! Bookmark not defined.

3.2.1 Độ lặp lại của thiết bị phân tích Error! Bookmark not defined 3.2.3 Giới hạn định lượng của thiết bị phân tích (LOQ)Error! Bookmark not defined.

3.2.4 Xây dựng đường chuẩn Error! Bookmark not defined 3.2.5 Độ chính xác của thiết bị phân tích Error! Bookmark not defined.

3.3 Tối ưu hóa quá trình làm sạch mẫu Error! Bookmark not defined.

3.3.1 Chuẩn bị cột silicagen đơn lớp Error! Bookmark not defined 3.3.2 Làm sạch dịch chiết Error! Bookmark not defined.

3.4 Áp dụng phân tích mẫu đất thật Error! Bookmark not defined.

3.4.1 Quy trình phân tích mẫu thật Error! Bookmark not defined.

3.4.2 Tính toán giới hạn phát hiện (MDL) và giới hạn định lượng (LOQ) của

phương pháp phân tích Error! Bookmark not defined.

3.4.3 Khảo sát độ thu hồi của phương pháp phân tích ở các cấp hàm lượng

khác nhau Error! Bookmark not defined 3.4.4 Kết quả phân tích mẫu đất sân bay Biên HòaError! Bookmark not

defined.

3.4.5 Tổng hợp kết quả phân tích mẫu thực tếError! Bookmark not defined.

KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 11 PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined.

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Tên tiếng Việt Tên tiếng Anh Kí hiệu viết tắt

Giới hạn phát hiện Limit of detection LOD

Hệ số biến thiên Coeficient variation CV

Sắc kí lỏng hiệu năng cao High performance liquid

Cơ quan Bảo vệ môi sinh

Hoa Kỳ

United States environmental protection

agency

EPA

Dichlorophenoxyacetic

Trichlorophenoxyaxetic

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của thành phần pha động đến thời gian lưu, diện tích píc và

độ phân giải Error! Bookmark not defined Bảng 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ cột đến thời gian lưu và diện tích píc Error! Bookmark not defined

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của tốc độ pha động tới thời gian lưu, diện tích píc và độ phân

giải Error! Bookmark not defined Bảng 3.4 Độ lặp lại của phép đo hỗn hợp chuẩn ở nồng độ 10 µg/ml Error! Bookmark not defined

Bảng 3.5 Độ lặp lại của phép đo hỗn hợp chuẩn ở nồng độ 100 µg/ml Error! Bookmark not defined

Bảng 3.6 Khảo sát tìm giới hạn phát hiện của thiết bịError! Bookmark not defined

Bảng 3.7 Sự phụ thuộc của diện tích píc vào nồng độ trong khoảng từ 1 µg/ml đến

20 µg/ml Error! Bookmark not defined

Bảng 3.8 Sự phụ thuộc của diện tích píc vào nồng độ trong khoảng từ 20 µg/ml đến

100 µg/ml Error! Bookmark not defined Bảng 3.9 Độ đúng của phép đo ở các nồng độ khác nhauError! Bookmark not defined

Bảng 3.10 Ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi rửa giải MeOH/Axeton Error! Bookmark not defined

Bảng 3.11 Ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi rửa giải là MeOH/H2OError! Bookmark not defined

Bảng 3.12 Khảo sát độ lặp lại của quá trình rửa giải chất phân tích qua cột Error! Bookmark not defined

Bảng 3.13 Tính toán MDL, LOQ của 2,4-D Error! Bookmark not defined Bảng 3.14 Tính toán MDL, LOQ của 2,4,5-T Error! Bookmark not defined Bảng 3.15 Kết quả khảo sát độ thu hồi ở các cấp hàm lượng khác nhau Error! Bookmark not defined

Bảng 3.16 Bảng vị trí các địa điểm lấy mẫu Error! Bookmark not defined

Bảng 3.17 Kết quả phân tích mẫu Đ05 và mẫu thêm chuẩn trên máy Error! Bookmark not defined

Bảng 3.18 Kết quả phân tích mẫu Đ05 thực tế Error! Bookmark not defined Bảng 3.19 Kết quả phân tích mẫu Đ04 và mẫu thêm chuẩn trên máy Error! Bookmark not defined

Bảng 3.20 Kết quả phân tích mẫu Đ04 thực tế Error! Bookmark not defined Bảng 3.21 Kết quả phân tích mẫu Đ03 và mẫu thêm chuẩn trên máy Error! Bookmark not defined

Bảng 3.22 Kết quả phân tích mẫu Đ02 và mẫu thêm chuẩn trên máy Error! Bookmark not defined

Bảng 3.23 Kết quả phân tích mẫu Đ02 thực tế Error! Bookmark not defined Bảng 3.24 Kết quả phân tích mẫu Đ01 và mẫu thêm chuẩn trên máy Error! Bookmark not defined

Bảng 3.25 Kết quả phân tích mẫu Đ01 thực tế Error! Bookmark not defined Bảng 3.26 Tổng hợp kết quả phân tích mẫu Error! Bookmark not defined

DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Vị trí các khu vực đã khảo sát tại sân bay Biên Hòa Error!

Bookmark not defined.

Hình 1.2.Cấu trúc của 2,4-D Error! Bookmark not defined Hình 1.3 Công thức cấu tạo 2,4,5-T Error! Bookmark not defined Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống HPLC Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Phổ UV của 2,4-D Error! Bookmark not defined Hình 3.2 Phổ UV của 2,4,5-T Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Phổ UV của 2,4-D và 2,4,5-T Error! Bookmark not defined Hình 3.4 Sắc đồ của 2,4-D; 2,4,5-T khi tỉ lệ pha động là 70:30 Error!

Bookmark not defined.

Hình 3.5 Sắc đồ của 2,4-D; 2,4,5-T khi nhiệt độ cột tách là 40oC Error!

Bookmark not defined.

Hình 3.6 Sắc đồ của 2,4-D; 2,4,5-T khi tỉ lệ pha động là tốc độ pha động là 1

ml/phút Error! Bookmark not defined

Hình 3.7 Đường chuẩn của 2,4-D trong khoảng nồng độ từ 1 µg/ml đến 20 µg/ml Error! Bookmark not defined Hình 3.8 Đường chuẩn của 2,4,5-T trong khoảng nồng độ từ 1 µg/ml đến 20 µg/ml Error! Bookmark not defined Hình 3.9 Đường chuẩn của 2,4-D trong khoảng nồng độ từ 20 µg/ml đến 100 µg/ml Error! Bookmark not defined Hình 3.10 Đường chuẩn của 2,4,5-T trong khoảng nồng độ từ 20 µg/ml đến

100 µg/ml Error! Bookmark not defined

Hình 3.11 Sắc đồ phân tích mẫu được rửa giải bằng hệ dung môi MeOH/H2O tỷ

lệ 7:3 Error! Bookmark not defined Hình 3.12 Sơ đồ tóm tắt quy trình xử lý mẫu Error! Bookmark not defined Hình3.13 Sắc đồ phân tích mẫu Đ05 pha loãng 10 lầnError! Bookmark not

defined.

Hình 3.14 Sắc đồ phân tích mẫu đất Đ04 pha loãng 10 lầnError! Bookmark

not defined.

Hình 3.15 Sắc đồ phân tích mẫu đất Đ03 pha loãng 2 lầnError! Bookmark

not defined.

Hình 3.16 Sắc đồ phân tích mẫu đât Đ02 Error! Bookmark not defined Hình.3.17 Sắc đồ phân tích mẫu đất Đ01 Error! Bookmark not defined

MỞ ĐẦU

Trong cuộc chiến tranh xâm lược Việt Nam, Quân đội Mỹ đã tiến hành cuộc chiến tranh hóa học kéo dài từ năm 1961 đến năm 1971 và đã sử dụng khoảng 76,5 triệu lít chất diệt cỏ phun rải xuống miền Nam Việt Nam bằng các phương tiện vận tải quân sự với mục đích phát quang, phá hoại mùa màng, tấn công và phòng vệ Các chất diệt cỏ tồn tại lâu dài trong đất cũng gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống và sức khỏe của người dân sống trong các khu vực đó Một số nghiên cứu trong nước và trên thế giới cho thấy chất da cam/dioxin là nguyên nhân chính làm tăng khả năng mắc các bệnh như ung thư,

dị thai, rối loạn nội tiết, suy gan, thận và nhiều bệnh nghiêm trọng khác

Trước tình hình đó nhiều hướng nghiên cứu để tìm ra các giải pháp giảm thiểu tạm thời, cô lập và xử lý những vùng đất và trầm tích nhiễm da cam/dioxin được đưa ra Do

đó việc nghiên cứu thiết lập phương pháp phân tích được hàm lượng chất độc da cam phù hợp với điều kiện máy móc thiết bị và hóa chất hiện có của đơn vị là cần thiết nhằm khảo sát mức độ ô nhiễm chất độc da cam trước và sau xử lý làm cơ sở phục vụ cho đề tài nghiên cứu xử lý Vì vậy mục tiêu của đề tài đó là xây dựng được phương pháp xác định hàm lượng chất diệt cỏ trên đối tượng là một số mẫu đất lấy tại khu vực sân bay Biên Hòa trước khi đưa vào nghiên cứu xử lý bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Sự ô nhiễm chất da cam trong đất ở sân bay Biên Hòa

Hậu quả của cuộc chiến tranh da cam do quân đội Mỹ để lại cho đến hôm nay còn rất nặng nề, một thảm họa da cam chưa từng có trong lịch sử loài người Sân bay Biên Hòa là một trong những điểm nóng về ô nhiễm da cam/dioxin Việc nghiên cứu tìm ra các giải pháp cô lập và xử lý là việc rất cấp bách, được chính phủ và Quân đội hết sức quan tâm

Trong số các chất độc hóa học mà Mỹ đã sử dụng thì chủ yếu là chất da cam, xanh và trắng Trong đó chất da cam được sử dụng nhiều nhất, chiếm tới 64,40% về số lượng [10] Chất da cam có thành phần phối trộn khoảng 50:50 phần trọng lượng của n-butylic este

2,4-D và 2,4,5-T Trong quá trình sản xuất 2,4,5-T một chất độc không mong muốn được tạo thành là 2,3,7,8-Tetraclodibenzo-p-dioxin (2,3,7,8-TCDD) và là nguồn gốc của mọi tai họa

do chất da cam và những chất có chứa 2,4,5-T và dẫn xuất của nó gây nên Theo các số liệu thống kê của Young [15] đã có 74.175.920 lít chất diệt cỏ được sử dụng, các số liệu này được trình bày trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Số lượng ước tính các chất diệt cỏ được sử dụng tại Việt Nam

Chất diệt cỏ Thành phần Số thùng Số lít Thời gian

Xanh Cacodylic Acid 29.330 6.100.640 1966-1972

Trắng 2,4-D; Picloram 104.800 21.798.400 1966-1972

Da cam 2,4-D; 2,4,5-T 208.330 43.332.640 1965-1970

Năm 1971 Chính phủ Mỹ đã thực hiện chiến dịch Pacer Ivy thu hồi và vận chuyển toàn

bộ lượng chất phát quang chưa sử dụng được tàng trữ tại các sân bay quân sự như Đà Nẵng, Biên Hòa, Phù Cát… Tuy nhiên trong quá trình thu gom xử lý nhiều sự cố và các sai sót kỹ thuật đã xảy ra làm một lượng lớn các chất diệt cỏ bị tràn, đổ xả và phát tán vào môi trường gây ra sự ô nhiễm môi trường đất và không

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1 Đặng Đình Bạch, Nguyễn Văn Hải (2006), Giáo trình Hóa học Môi trường, NXB

Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội

2 Ban kĩ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 190 chất lượng đất (1996), TCVN

6134 :1996, Bộ Khoa học và Công nghệ, Hà Nội

3 Ban kĩ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 190 chất lượng đất (2009), TCVN

6134 :2009, Bộ Khoa học và Công nghệ, Hà Nội

4 Cục bảo vệ thực vật (2010), TCVN 8322 : 2010, Bộ Khoa học và Công nghệ, Hà

Nội

5 Huỳnh Trung Hải (2011), Hướng dẫn xử lý và kiểm soát số liệu quan trắc môi

trường, Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, Hà Nội

6 Vũ Quang Hiển (2015), Hậu quả của cuộc chiến tranh Việt Nam, Đại học Khoa học

xã hội và nhân văn – Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội

7 Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung (2007), Hoá học

phân tích- Phần 2 : Các phương pháp phân tích công cụ,NXB Đại học Quốc gia Hà

Nội, Hà Nội

8 Phạm Ngọc Long (2005), Nghiên cứu khả năng phân hủy 2,4,5-T và đặc điểm phân

loại của chủng vi khuẩn phân lập từ Bioreactor xử lý đất nhiễm chất diệt cỏ/dioxin,

Luận văn thạc sỹ sinh học, Đại học sư phạm Thái Nguyên, Thái Nguyên

9 Phạm Luận (2011), Tài liệu xử lý mẫu, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội, Hà Nội

10 Lê Văn Nam, Lê Xuân Sinh (2015), “Phân tích dư lượng thuốc trừ cỏ (2,4,5-T) trong

nước và trầm tích biển”, Tạp chí độc học, số 29, trang 4-13

11 Nguyễn Xuân Nết (2009), Hiểu biết về các chất độc hóa học và diễn biến của chúng

trong môi trường, Trung tâm Nhiệt đới Việt – Nga, Hà Nội

12 Trương Thị Tố Oanh (2015), “Khảo sát dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong gạo

bằng phương pháp LC-MS/MS với kĩ thuật chiết QuEChERS”, Tạp chí khoa học &

ứng dụng, số 21, trang 29 – 35

13 Đoàn Văn Oánh (2013), Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp, Trung tâm

Quan trắc Môi trường – Tổng cục Môi trường, Hà Nội

14 Nguyễn Văn Ri (2013), Các phương pháp tách, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà

Nội

15 Lê Thị Thu Trang (2007), Nghiên cứu xây dựng phương pháp phân tích dư lượng

hóa chất 2,4-D trong dược liệu bằng sắc ký lỏng khối phổ, Luận văn tốt nghiệp dược

sỹ đại học, Đại học Dược Hà Nội, Hà Nội

16 Văn phòng 33- Bộ tài nguyên và môi trường (2011), Báo cáo tổng thể về tình hình ô

nhiễm dioxin tại 3 điểm nóng sân bay Biên Hòa, Đà Nẵng và Phù Cát, Hà Nội

17 Viện Hóa học Môi trường Quân sự/Bộ Quốc phòng (2014), Báo cáo tổng hợp kết

quả dự án Z9, Hà Nội

18 Viện kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm Quốc Gia (2010), Thẩm định phương

pháp trong phân tích hóa học và vi sinh vật, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà

Nội

Tiếng Anh

19 In Suk Kim, Fassil I Sasinos, Robert D Stephens, Jeanny Wang, Mark A Brown (1991), “Determination of chlorinated phenoxy acid and ester herbicides in soil and water by liquid chromatography particle beam mass spectrometry and ultraviolet

absorption spectrophotometry”, Anal Chem., 63 (8), pp 819–823

20 J Patsias, E.N Papadakis, E Papadopoulou-Mourkidou (2002), “Analysis of phenoxyalkanoic acid herbicides and their phenolic conversion products in soil by microwave assisted solvent extraction and subsequent analysis of extracts by on-line

solid-phase extraction-liquid chromatography”, Journal of Chromatography A, 959,

pp 153 – 161

21 Rana Jit Purkayastha (1974), “Simultaneous determination of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid, 2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid, and 2-methoxy-3,6-dichlorobenzoic acid in soil and water by gas chromatography with electron capture

detector”, J Agric Food Chem, 22 (3), pp 453–458