BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN THỊ THU PHƯƠNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MỘT SỐ PAHs TRONG NƯỚC VÀ BÙN ĐẤT Ở THÔN TRUNG SƠN, XÃ HÒA LIÊN, HÒA VANG, ĐÀ NẴNG BẰNG PHƯƠNG
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
NGUYỄN THỊ THU PHƯƠNG
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MỘT SỐ PAHs TRONG NƯỚC VÀ BÙN ĐẤT Ở THÔN TRUNG SƠN, XÃ HÒA LIÊN, HÒA VANG, ĐÀ NẴNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ LỎNG CAO ÁP
Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
Mã số: 60.44.27
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Đà Nẵng, Năm 2011
Trang 2Công trình ñược hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
Người hướng dẫn khoa học: TS BÙI XUÂN VỮNG
Phản biện 1 : PGS.TS LÊ TỰ HẢI
Phản biện 2: GS.TS TRẦN VĂN SUNG
Luận văn ñược bảo vệ tại Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ khoa học họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 31 tháng 12 năm 2011
* Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm thông tin học liệu, Đại học Đà Nẵng
- Thư viện trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng
Trang 3MỞ ĐẦU
1 Lí do chọn ñề tài
Trong những năm gần ñây, nền kinh tế của ñất nước ta ñã và ñang phát triển nhanh chóng trên con ñường công nghiệp hóa, hiện ñại hóa Nhưng bên cạnh những thành quả ñạt ñược, môi trường của chúng ta ñang xuống cấp nhanh chóng do những chất thải ñộc hại từ các nhà máy, cơ sở dịch vụ…chưa qua xử lý hoặc xử lý không hiệu quả Điều này ñang ñe dọa ñến sức khỏe cộng ñồng và là một thách thức lơn cho sự phát triển bền vững
Một trong những chất ô nhiễm ñất cần ñược quan tâm là PAHs PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) là hợp chất hữu
cơ có 2 hay nhiều vòng hydrocarbon thơm liên kết nhau tạo thành những hợp chất rất bền vững trong môi trường
Hiện nay, tình trạng nước thải ở KCN Hòa Khánh, thuộc thôn Trung Sơn, xã Hòa Liên (Hòa Vang, Đà Nẵng) ñã gây ô nhiễm nghiêm trọng ñến cuộc sống của hàng trăm hộ dân nơi ñây Nhưng hiện nay các ñiều tra nghiên cứu về hàm lượng các chất thải ñộc hại
là PAHs từ KCN Hòa Khánh vẫn chưa có số liệu chính xác Chính vì
lý do trên nên chúng tôi chọn ñề tài: Nghiên cứu xác ñịnh hàm
lượng một số Hydrocacbon thơm ña vòng (PAHs) trong nước và bùn ñất ở thôn Trung Sơn, xã Hòa Liên, Hòa Vang, Đà Nẵng
bằng phương pháp sắc khi lỏng cao áp (HPLC)
2 Mục ñích nghiên cứu
- Xây dựng quy trình chiết tách PAHs trong nước và trong ñất
- Xác ñịnh PAHs tại một số vị trên ñịa bàn thành phố Đà nẵng
3 Đối tượng nghiên cứu
+ Một số ñất và bùn ñất lấy tại các ruộng lúa, ruộng rau, mẫu ñất gần khu công nghiệp Hòa Khánh
Trang 4+ Một số nguồn nước bao gồm nước giếng, nước mương, nước thải công nghiệp ở Thôn Trung Sơn, Xã Hòa Vang, Hòa Liên, Đà Nẵng
4 Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp lấy mẫu
- Khảo sát phương pháp chiết tách và làm giàu: Phương pháp chiết lỏng-lỏng, phương pháp chiết pha rắn, phương pháp chiết Soxhlet, phương pháp chiết Siêu âm
- Phương pháp làm sạch
- Chọn phương pháp chiết tách ñể xác ñịnh hợp chất PAHs bằng HPLC
5 Ý ngh ĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài
- Ý nghĩa khoa học: Xác ñịnh ñược một số phương pháp chiết tách PAHs với hiệu suất cao
- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả của việc nghiên cứu này nhằm cung cấp một số thông tin nghiên cứu và bảo vệ môi trường cho thành phố Đà Nẵng
6 Bố cục luận văn
Luận văn gồm 89 trang trong ñó có 15 bảng và 34 hình Phần
mở ñầu (3 trang), kết luận và kiến nghị (2 trang), tài liệu tham khảo (2 trang) và phần phụ lục Nội dung của luận văn chia làm 3 chương: Chương 1- Tổng quan (38 trang )
Chương 2- Những nghiên cứu thực nghiệm (20 trang)
Chương 3- Kết quả và bàn luận (27 trang)
Trang 5CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về PAHs
1.1.1 Giới thiệu PAHs
1.1.2 Tính chất vật lý và hóa học của PAHs
1.1.3 Giới thiệu một số hợp chất thơm ña vòng quan trọng trong PAHs
1.1.4 Hiện trạng ô nhiễm PAHs trên thế giới và ở Việt Nam
1.1.5 Mức ñộ nhiễm hydrocacbon ña vòng của các hàng hóa thực phẩm
1.3 Phương pháp lấy mẫu
1.3.1 Phương pháp lấy mẫu ñất
1.3.2 Phương pháp lấy mẫu nước
1.4 Phương pháp bảo quản
1.6.2 C ấu tạo cột SPE
1.6.3 Các bước tiến hành trong quá trình chiết pha rắn
1.6.4 Chọn cơ chế SPE theo mẫu phân tích
Trang 61.7 Đánh giá sai số thống kê của phương pháp
1.7.1 Sai số tuyệt ñối và sai số tương ñối
1.7.2 Các ñại lượng ñể ñánh giá sai số trong phân tích
1.7.3 Cách xác ñịnh sai số
1.8 Giới hạn dò tìm của phương pháp
1.9 Tìm hiểu về thôn Trung Sơn, xã Hòa Liên, huyện Hòa Vang,
TP Đà Nẵng
Trang 7CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
2.1 Nguyên liệu, dụng cụ và hóa chất
- Mẫu ñất và mẫu nước ñược lấy ở một số nơi ỏ thôn Trung Sơn, Xã Hòa Vang, Hòa Liên, Đà Nẵng
- Máy HPLC của hãng Agilent và máy GCMS của hãng Perkin Elmer tại trường Đại Học Sư phạm
2.2 Sơ ñồ nghiên cứu
Hình 2.7 Sơ ñồ xây dựng quy trình phân tích
Trang 82.3 Xây dựng phương pháp phân tích
2.3.1 Chuẩn bị mẫu giả
2.3.2 Khảo sát ñiều kiện phân tích mẫu trên máy HPLC
2.3.3 L ập ñường chuẩn của các chất chuẩn
2.3.4 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình chiết soxhlet
Trang 92.3.5 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình chiết siêu âm 2.3.6 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình chiết lỏng lỏng 2.3.7 Làm giàu và làm sạch mẫu bằng cột chiết SPE
2.4 Đánh giá hiệu suất thu hồi của phương pháp
2.5 Đánh giá sai số thống kê của phương pháp
2.6 Phân tích mẫu thật
2.6.1 Tính kết quả trong mẫu ñất
2.6.2 Tính kết quả trong mẫu nước
2.6.3 Khẳng ñịnh kết quả bằng phương pháp GC/MS
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết quả khảo sát ñiều kiện phân tích mẫu trên máy HPLC
3.1.1 Bước sóng hấp thụ λmax của các chất chuẩn
Bảng 3.1 Bước sóng hấp thụ λmax của PAH
Kết luận: Dựa vào kết quả trên, chúng tôi tiến hành khảo sát ñiều
kiện phân tích mẫu trên máy HPLC với detecto DAD dò tìm trên 2 bước sóng: 254; 234 và 285
3.1.2 Điều kiện chạy máy HPLC
STT Chất chuẩn PAHs Bước sóng hấp thụ λmax
Trang 10Chúng tôi tiến hành khảo sát ñiều kiện phân tích mẫu trên máy HPLC như sau:
Bảng 3.2 Chương trình gradient dung môi của máy sắc ký lỏng
Hợp phần pha ñộng Thời gian
(% Nước cất)
Kênh B (% acetonitril)
3.1.3 Tìm thời gian lưu của các chất chuẩn
Bảng 3.4 Thời gian lưu của các chất chuẩn PAH
STT Các chất PAHs Ký hiệu viết
Trang 11Bảng 3.5 Sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng ñộ hợp chất cơ
clo trong dung dịch hỗn hợp mẫu chuẩn
Nồng ñộ chất (ppb)
Chất
Anthracene 2592.54 5262.6 13272.4 26622.5 39972 Acenaphthlene 5092.8 12004 32740.8 67300.8 101860 Fluorene 768 4354 15112 33042 50972 Fluoranthene 203.8 1102.6 3799 8293 12787 Phenanthrene 52.24 146.404 428.896 899.716 1370.536 Pyrene 1356.98 3339.86 9288.5 19202.9 29117.3
Trang 12Bảng 3.6 Phương trình ñường chuẩn và hệ số R 2
STT Chất chuẩn Phương trình ñường
3.2 Kết quả khảo sát phương pháp chiết soxhlet
3.2.1 Kh ảo sát tỷ lệ dung môi chiết
Bảng 3.7 Khảo sát tỷ lệ dung môi chiết soxhlet
Tỷ lệ dung môi CH 2 Cl 2 : n - C 6 H 14
PAH 5:1 5:2 5:3 5:4 5:5
Anth
Co=40.00 C= 11.35
H= 54.27
Co=40.00 C= 11.20
H= 58.00
Co=40.00 C= 12.38
H= 60.95
Co=40.00 C= 15.32 H= 68.30
Co=40.00 C= 13.56
H= 63.9
Ace
Co=40.00 C= 15.48
H= 58.70
Co=40.00 C= 12.37
H= 60.93
Co=40.00 C= 13.10
H= 52.27
Co=40.00 C= 15.93 H= 79.82
Co=40.00 C= 14.32
H= 75.8
Flu
Co=40.00 C= 14.33
H= 55.83
Co=40.00 C= 12.38
H= 60.95
Co=40.00 C= 11.93
H= 69.83
Co=40.00 C= 14.49 H= 56.23
Co=40.00 C= 14.01
H= 65.03
Fl
Co=40.00 C= 13.32
H= 53.30
Co=40.00 C= 15.39
H= 58.47
Co=40.00 C= 11.46
H= 68.65
Co=40.00 C= 12.76 H= 61.90
Co=40.00 C= 14.95
H= 67.37
Phe
Co=40.00 C= 13.78
H= 54.45
Co=40.00 C= 14.77
H= 66.93
Co=40.00 C= 14.53
H= 56.33
Co=40.00 C= 15.05 H= 57.63
Co=40.00 C= 14.12
H= 55.30
Pyr
Co=40.00 C= 14.57
H= 66.12
Co=40.00 C= 13.89
H= 54.73
Co=40.00 C= 11.95
H= 49.87
Co=40.00 C= 14.90 H= 67.25
Co=40.00 C= 13.87
H= 54.67
Naph
Co=40.00 C= 13.88
H= 54.70
Co=40.00 C= 12.78
H= 61.95
Co=40.00 C= 12.09
H= 60.23
Co=40.00 C= 14.89 H= 67.23
Co=40.00 C= 12.59
H= 61.47
Trang 13(Trong ñó H: hiệu suất thu hồi, Co: nồng ñộ chuẩn thêm vào, C: nồng ñộ mẫu thu hồi.)
Kết luận: Hệ dung môi diclometan : hexan với tỷ lệ 5:4 cho hiệu suất
thu hồi tối ưu ñối với phương pháp chiết soxhlet
3.2.2 Khảo sát thời gian chiết
Bảng 3.8 Khảo sát tỷ lệ thời gian chiết soxhlet
Thời gian chiết (giờ)
Anth
Co=40.00 C= 12.74
H= 61.38
Co=40.00 C= 14.59
H= 56.47
Co=40.00 C= 17.64 H= 64.10
Co=40.00 C= 17.65
H= 64.12
Co=40.00 C= 17.63
H= 54.09
Ace
Co=40.00 C= 12.48
H= 61.20
Co=40.00 C= 12.74
H= 61.85
Co=40.00 C= 15.38 H= 68.45
Co=40.00 C= 15.56
H= 78.90
Co=40.00 C= 15.33
H= 58.34
Flu
Co=40.00 C= 11.84
H= 69.60
Co=40.00 C= 13.54
H= 53.85
Co=40.00 C= 14.93 H= 67.33
Co=40.00 C= 14.92
H= 67.32
Co=40.00 C= 15.02
H= 67.56
Fl
Co=40.00 C= 15.22
H= 68.05
Co=40.00 C= 12.73
H= 61.83
Co=40.00 C= 13.83 H= 64.57
Co=40.00 C= 13.70
H= 54.25
Co=40.00 C= 13.82
H= 54.57
Phe
Co=40.00 C= 12.63
H= 61.57
Co=40.00 C= 12.66
H= 61.65
Co=40.00 C= 12.67 H=61.67
Co=40.00 C= 12.84
H= 52.10
Co=40.00 C= 12.90
H=52.25
Pyr
Co=40.00 C= 11.98
H= 59.95
Co=40.00 C= 12.38
H= 60.95
Co=40.00 C= 12.78 H= 71.95
Co=40.00 C= 12.93
H= 52.33
Co=40.00 C= 12.34
H= 50.85
Naph
Co=40.00 C= 14.84
H= 56.20
Co=40.00 C= 12.47
H= 61.17
Co=40.00 C= 13.90 H= 64.75
Co=40.00 C= 14.84
H= 54.89
Co=40.00 C= 11.33
H= 58.32
Nhận xét: Chiết soxhlet trong thời gian 7 giờ cho hiệu suất thu
hồi tối ưu
Trang 14- Thể tích dung môi là 120 ml với tỷ lệ dung môi là 5:4 ñối với diclometan và n - hexan
- Nhiệt ñộ chiết là 50oC
- Thời gian chiết là 7 giờ
3.3 Kết quả khảo sát chiết rung siêu âm
3.3.1 Khảo sát tỷ lệ dung môi chiết
Bảng 3.9 Khảo sát tỷ lệ dung môi chiết siêu âm
Tỷ lệ dung môi CH2Cl2 : n - C6H14
Anth
Co=40.00 C= 20.22
H= 50.55
Co=40.00 C= 23.45
H= 58.63
Co=40.00 C= 19.31
H= 58.27
Co=40.00 C= 24.78
H= 61.59
Co=40.00 C= 22.67
H= 66.67
Ace
Co=40.00 C= 18.77
H= 56.93
Co=40.00 C= 19.24
H= 48.10
Co=40.00 C= 20.00
H= 70.00
Co=40.00 C= 21.69
H= 64.23
Co=40.00 C= 20.99
H= 62.47
Flu
Co=40.00 C= 21.81
H= 54.53
Co=40.00 C= 21.86
H= 54.65
Co=40.00 C= 19.33
H= 58.33
Co=40.00 C= 22.89
H= 67.23
Co=40.00 C= 20.15
H= 70.37
Fl
Co=40.00 C= 17.22
H= 63.05
Co=40.00 C= 16.55
H= 61.37
Co=40.00 C= 19.23
H= 68.08
Co=40.00 C= 20.11
H= 60.27
Co=40.00 C= 18.67
H= 66.67
Phe
Co=40.00 C= 12.39
H= 60.97
Co=40.00 C= 15.44
H= 68.60
Co=40.00 C= 17.56
H= 63.90
Co=40.00 C= 18.62
H= 66.55
Co=40.00 C= 14.25
H= 65.63
Pyr
Co=40.00 C= 15.21
H= 68.03
Co=40.00 C= 15.90
H= 59.75
Co=40.00 C= 14.89
H=67.23
Co=40.00 C= 22.17
H= 65.43
Co=40.00 C= 14.66
H= 66.65
Naph
Co=40.00 C= 23.78
H= 69.45
Co=40.00 C= 18.52
H= 66.30
Co=40.00 C= 20.78
H= 61.95
Co=40.00 C= 22.50
H= 66.25
Co=40.00 C=21.80
H= 74.5
Kết luận: Hệ dung môi diclometan : hexan với tỷ lệ 5:5 cho hiệu suất
thu hồi tối ưu ñối với phương pháp chiết siêu âm
Trang 153.3.2 Khảo sát thời gian chiết
Bảng 3.10 Khảo sát thời gian chiết siêu âm
Thời gian chiết siêu âm PAH
Anth
Co=40.00 C= 12.82
H= 32.05
Co=40.00 C= 14.09
H= 35.22
Co=40.00 C= 15.08
H= 37.70
Co=40.00 C= 19.33
H=48.33
Co=40.00 C= 14.55
H= 36.38
Ace
Co=40.00 C= 14.90
H= 37.25
Co=40.00 C= 15.07
H= 37.67
Co=40.00 C= 16.77
H= 41.93
Co=40.00 C= 17.99
H= 44.98
Co=40.00 C= 13.43
H= 33.57
Flu
Co=40.00 C= 15.40
H= 38.50
Co=40.00 C= 15.56
H= 38.90
Co=40.00 C= 15.73
H= 39.33
Co=40.00 C= 15.78
H= 39.45
Co=40.00 C= 15.00
H= 37.50
Fl
Co=40.00 C= 11.46
H= 28.65
Co=40.00 C= 12.04
H= 30.10
Co=40.00 C= 12.56
H= 31.40
Co=40.00 C= 13.78
H= 34.45
Co=40.00 C= 12.90
H= 32.33
Phe
Co=40.00 C= 11.45
H= 28.63
Co=40.00 C= 12.00
H= 30.00
Co=40.00 C= 12.12
H= 30.30
Co=40.00 C= 12.32
H=30.80
Co=40.00 C= 11.89
H= 29.73
Pyr
Co=40.00 C= 20.15
H= 50.37
Co=40.00 C= 22.67
H= 56.67
Co=40.00 C= 23.00
H= 57.50
Co=40.00 C= 23.15
H= 57.88
Co=40.00 C= 21.13
H= 52.83
Naph
Co=40.00 C= 17.35
H= 43.08
Co=40.00 C= 17.67
H= 44.17
Co=40.00 C= 18.02
H= 45.05
Co=40.00 C= 18.14
H= 45.35
Co=40.00 C= 19.65
H= 49.13
Kết luận: Sau khi khảo sát các ñiều kiện chiết siêu âm, chúng tôi ñưa
ra giá trị tối ưu cho phép chiết như sau
- Chiết siêu âm với 5 gam mẫu ñất
- Thể tích dung môi là 50 ml với tỷ lệ dung môi là 5:4 ñối với diclometan và n - hexan
- Thời gian chiết là 45 phút
3.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình chiết lỏng lỏng
3.4.1 K ết quả khảo sát chiết bằng hệ dung môi n-hexan :
diclometan
Trang 16Tiến hành như ở mục 2.3.4.1, thu ñược kết quả ở bảng 3.5:
Bảng 3.11 Kết quả khảo sát chiết bằng hệ dung môi n-hexan
và diclometan
Tỷ lệ dung môi n - C 6 H 14 : CH 2 Cl 2 PAH 5:1 5:2 5:3 5:4 5:5
Anth
Co=40.00 C= 23.90
H= 59.75
Co=40.00 C= 23.98
H= 59.95
Co=40.00 C= 24.12
H= 60.30
Co=40.00 C= 24.22
H=60.55
Co=40.00 C= 24.23
H= 60.58
Ace
Co=40.00 C= 20.45
H=
Co=40.00 C= 22.12
H= 53.9
Co=40.00 C= 19.23
H= 53.9
Co=40.00 C= 14.23
H= 35.58
Co=40.00 C= 20.17
H= 50.43
Flu
Co=40.00 C= 18.22
H= 45.55
Co=40.00 C= 18.17
H= 45.43
Co=40.00 C= 19.89
H= 49.73
Co=40.00 C= 19.01
H= 47.53
Co=40.00 C= 20.12
H= 50.30
Fl
Co=40.00 C= 24.67
H= 61.67
Co=40.00 C= 25.10
H= 62.75
Co=40.00 C= 25.47
H= 63.67
Co=40.00 C= 26.13
H= 65.33
Co=40.00 C= 26.13
H= 65.33
Phe
Co=40.00 C= 21.10
H= 52.75
Co=40.00 C= 22.45
H= 56.13
Co=40.00 C= 22.66
H= 56.65
Co=40.00 C= 23.22
H=58.05
Co=40.00 C= 23.23
H= 58.33
Pyr
Co=40.00 C= 16.09
H= 40.23
Co=40.00 C= 17.23
H= 43.08
Co=40.00 C= 17.35
H= 43.38
Co=40.00 C= 17.89
H= 44.73
Co=40.00 C= 18.00
H= 45.00
Naph
Co=40.00 C= 18.34
H= 45.85
Co=40.00 C= 18.91
H= 42.28
Co=40.00 C= 19.54
H= 48.85
Co=40.00 C= 19.78
H= 49.45
Co=40.00 C= 19.78
Trang 17Bảng 3.13 Kết quả khảo sát chiết bằng hệ dung môi diclometan và
n-hexan
Tỷ lệ dung môi CH2Cl2 : n - C6H14 PAH 5:1 5:2 5:3 5:4
Anth
Co=40.00 C= 22.56
H= 56.40
Co=40.00 C= 24.67
H= 61.67
Co=40.00 C= 25.89
H= 64.73
Co=40.00 C= 26.90
H=67.25
Ace
Co=40.00 C= 20.49
H= 51.23
Co=40.00 C= 22.64
H= 56.60
Co=40.00 C= 23.22
H= 58.05
Co=40.00 C= 33.59
H= 83.97
Flu
Co=
40.00 C= 18.55
H= 46.37
Co=40.00 C= 19.78
H= 49.45
Co=40.00 C= 25.56
H= 63.90
Co=40.00 C= 28.90
H= 72.25
Fl
Co=40.00 C= 19.10
H= 47.75
Co=40.00 C= 23.29
H= 58.23
Co=40.00 C= 24.88
H= 62.20
Co=40.00 C= 28.43
H= 71.08
Phe
Co=40.00 C= 18.11
H= 45.27
Co=40.00 C= 22.47
H= 56.17
Co=40.00 C= 25.35
H= 53.38
Co=40.00 C= 27.38
H=68.45
Pyr
Co=40.00 C= 20.37
H= 50.92
Co=40.00 C= 21.74
H= 54.35
Co=40.00 C= 20.81
H= 52.03
Co=40.00 C= 25.76
H= 64.40
Naph
Co=40.00 C= 20.92
H= 52.30
Co=40.00 C= 21.11
H= 52.78
Co=40.00 C= 24.38
H= 60.95
Co=40.00 C= 24.95
H= 62.37
Nhận xét: Hệ dung môi diclometan : hexan với tỷ lệ 5:4 cho hiệu
suất thu hồi tối ưu ñối với phương pháp chiết lỏng lỏng
3.5 Đánh giá sai số thống kê của phương pháp
3.5.1 Sai số thống kê của phương pháp chiết soxhlet
Để ñánh giá sai số thống kê của phương pháp, chúng tôi tiến hành 5 lần thí nghiệm lặp lại trên 5 mẫu phân tích Tiêm chuẩn 40 ppb cho mỗi mẫu thử và tiến hành chiết soxhlet, thu kết quả trung bình
