Nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định một số dạng thủy ngân trong mẫu trầm tích sử dụng kỹ thuật chiết chọn lọc (tt)

Ở Việt Nam, chưa có quy trình chuẩn hướng dẫn về phương pháp phân tích hàm lượng tổng thủy ngân và các dạng thủy ngân trong mẫu trầm tích cũng như có rất ít các nghiên cứu đánh giá sự có

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ -

Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Vũ Đức Lợi

Người hướng dẫn khoa học 2: TS Lê Thị Trinh

Phản biện 1: … Phản biện 2: … Phản biện 3: …

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, họp tại Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào hồi … giờ ’, ngày … tháng … năm 201…

Có thể tìm hiểu luận án tại:

- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ

- Thư viện Quốc gia Việt Nam

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của luận án

Thủy ngân và các hợp chất của thủy ngân là các tác nhân hóa học có khả năng tích tụ sinh học lớn gây

ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe con người Thủy ngân được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp như hóa chất, phân bón, chất dẻo, kỹ thuật điện, điện tử, xi măng, sơn, tách vàng bạc trong các quặng sa khoáng, sản xuất các loại đèn huỳnh quang, pin, phong vũ kế, nhiệt kế, huyết áp kế, mỹ phẩm

Theo Chương trình Môi trường Liên hợp quốc (UNEP), trong thời gian gần đây với tốc độ độ phát triển kinh tế mạnh mẽ của châu Á đồng thời thúc đẩy mức độ tăng trưởng của những ngành công nghiệp có sử dụng thủy ngân trong sản xuất, làm cho châu lục này trở thành nơi thải ra lượng thủy ngân nhiều nhất, chiếm gần 50% lượng thải chất độc hại này của thế giới

Theo báo cáo điều tra thủy ngân quốc gia của bộ công thương năm 2016, Việt Nam có 4 lĩnh vực sản xuất chính liên quan đến sử dụng và phát thải thủy ngân: sản xuất và sử dụng thiết bị chiếu sáng: sử dụng nhiên liệu than trong hoạt động công nghiệp; sử dụng thủy ngân và các hợp chất trong lĩnh vực y tế và khai thác vàng thủ công quy mô nhỏ Tổng lượng thủy ngân nhập vào Việt Nam năm 2014 là khoảng 14000 kg Tuy nhiên, chưa có điều tra nào làm rõ được đường đi và mục đích sử dụng của lượng thủy ngân và hợp chất thủy ngân được mua bán trong thị trường nội địa

Tháng 10 năm 2013 Việt Nam ký kết tham gia Công ước Minamata về thủy ngân, hành động này thể hiện sự quan tâm và chú trọng của các cơ quan quản lý nhà nước tới vấn đề ô nhiễm thủy ngân, trong đó có các hoạt động quan trắc, kiểm soát ô nhiễm, giảm thiểu sử dụng và phát thải thủy ngân

Độc tính của thuỷ ngân phụ thuộc nhiều vào dạng hoá học của nó Nhìn chung, thuỷ ngân ở dạng hợp chất hữu cơ độc hơn thuỷ ngân vô cơ, thuỷ ngân nguyên tố và thuỷ ngân sunfua là dạng ít độc nhất Dạng độc nhất của thủy ngân là metyl thuỷ ngân, dạng này có thể tích lũy trong mô mỡ, tế bảo của cá và các động vật khác Do vậy, việc xác định hàm lượng các dạng hoá học khác nhau của thuỷ ngân trong các đối tượng mẫu môi trường, mẫu sinh vật có ý nghĩa rất quan trọng, đặc biệt trong các mẫu trầm tích là môi trường tích lũy lượng lớn chất ô nhiễm từ các nguồn thải và là môi trường sống cho nhiều loại động thực vật thủy sinh

Hiện nay, trên thế giới đã có một số nghiên cứu khoa học công bố về phương pháp xác định các dạng thủy ngân trong một số đối tượng mẫu khác nhau, tuy nhiên chưa có nhiều nghiên cứu một cách toàn diện về quy trình xử lý mẫu để tách chiết các dạng tồn tại của thủy ngân trong mẫu trầm tích Các tổ chức quốc tế và các quốc gia cũng chưa ban hành tiêu chuẩn hướng dẫn về việc xác định một số dạng thủy ngân trong mẫu trầm tích ngoài 01 tiêu chuẩn của Tổ chức bảo vệ Môi trường Mỹ (EPA) Ở Việt Nam, chưa có quy trình chuẩn hướng dẫn về phương pháp phân tích hàm lượng tổng thủy ngân và các dạng thủy ngân trong mẫu trầm tích cũng như

có rất ít các nghiên cứu đánh giá sự có mặt của thủy ngân và các dạng của chúng trong môi trường

Do vậy, chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định một số dạng thủy ngân trong mẫu trầm tích sử dụng kỹ thuật chiết chọn lọc” để nghiên cứu

2 Mục tiêu nghiên cứu của luận án

- Xây dựng được phương pháp xác định một số dạng thủy ngân trong trầm tích bằng kỹ thuật chiết chọn lọc;

- Đánh giá độ tin cậy của phương pháp đã xây dựng được;

- Áp dụng kết quả nghiên cứu để xác định dạng thủy ngân trong trầm tích tại một khu vực cụ thể

3 Các nội dung nghiên cứu chính của luận án

- Khảo sát, lựa chọn các điều kiện tối ưu và xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp phân tích hàm lượng tổng thủy ngân trong trầm tích

- Nghiên cứu, khảo sát và xây dựng quy trình phân tích hàm lượng metyl thủy ngân trong trầm tích bằng phương pháp sắc ký khí sử dụng detector cộng kết điện tử (GC-ECD) sử dụng cột mao quản, thay cho các dạng cột nhồi đã sử dụng trước đây

- Nghiên cứu, khảo sát và xây dựng quy trình phân tích hàm lượng metyl thủy ngân trong mẫu trầm tích bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử kết hợp các kỹ thuật chiết chọn lọc

- Nghiên cứu xây dựng quy trình chiết chọn lọc và xác định các dạng thủy ngân trong mẫu trầm tích

- Áp dụng quy trình phân tích xây dựng được để xác định hàm lượng tổng thủy ngân và các dạng của thủy ngân trong mẫu trầm tích mặt (ao, hồ) tại khu vực làng nghề Minh Khai, Văn Lâm, Hưng Yên; trầm tích cột tại cửa sông Hàn, thành phố Đà Nẵng nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm của chúng đối với môi trường

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Thủy ngân và các hợp chất của thủy ngân: Giới thiệu thủy ngân và các hợp chất của thủy ngân về

tính chất lý hóa và độc tính, chu trình chuyển hóa của thủy ngân trong môi trường

1.2 Nguồn phát thải thủy ngân, các hợp chất của thủy ngân: Tổng hợp các thông tin về nguồn, hiện

trạng phát thải thủy ngân trên thế giới và tại Việt Nam

1.3 Phân loại các dạng tồn tại của thủy ngân: Trình bày cách phân loại các dạng của thủy ngân trong

môi trường, phân loại các dạng của thủy ngân trong đất và trầm tích

1.4 Các phương pháp xác định hàm lượng thủy ngân: Tổng quan các phương pháp định lượng thủy

ngân sau quá trình xử lý mẫu chuyển về Hg2+ và phương pháp định lượng metyl thủy ngân

1.5 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến luận án: Tổng hợp các nghiên cứu về

phương pháp xác định hàm lượng tổng thủy ngân trong trầm tích, Các nghiên cứu về phương pháp chiết, chọn lọc các dạng thủy ngân trong trầm tích, Một số hướng dẫn về định lượng thủy ngân và các dạng của thủy ngân trong các đối tượng mẫu môi trường

1.6 Tổng quan về địa điểm lấy mẫu thực tế: Nêu các thông tin về địa điểm lấy mẫu để phục vụ cho

nghiên cứu: Nghiên cứu thực hiện trên 2 đối tượng mẫu, mẫu trầm tích mặt lấy tại làng nghề tái chế nhựa Minh khai, huyện Như Quỳnh, tỉnh Hưng Yên, mẫu trầm tích biển lấy tại cửa sông Hàn thành phố Đà Nẵng

Qua tìm hiểu các tài liệu tham khảo về các nghiên cứu liên quan đến xác định các dạng của thủy ngân trong trầm tích cho thấy:

- Việc xác định tổng hàm lượng thủy ngân trong trầm tích chưa đủ để đánh giá độ linh động, khả năng tích lũy sinh học, ảnh hưởng của thủy ngân và các hợp chất của nó trong nền mẫu nghiên cứu tới môi trường,

hệ sinh thái Để có những đánh giá đầy đủ thì ngoài việc phân tích hàm lượng tổng thủy ngân cần tiến hành phân tích hàm lượng các dạng tồn tại của thủy ngân trong mẫu nghiên cứu

- Đối với quy trình xác định tổng hàm lượng thủy ngân, đã có nhiều công trình nghiên cứu về phương pháp xử lý mẫu và kỹ thuật định lượng hàm lượng tổng thủy ngân trong mẫu trầm tích và các loại mẫu môi trường khác Một số tiêu chuẩn hướng dẫn phân tích tổng hàm lượng thủy ngân trong trầm tích đã được ban hành như tiêu chuẩn của US EPA, Nhật Bản Tuy nhiên, khi tiến hành thử nghiệm thực tế, các phòng thí nghiệm

ít nhiều đều có những thay đổi hoặc phát triển so với phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn Vì vậy, các phương pháp này cần được xác nhận giá trị sử dụng để đảm bảo độ tin cậy và chính xác của kết quả phân tích trong điều kiện thực tế của các phòng thí nghiệm hiện nay

- Các nghiên cứu về phương pháp xử lý mẫu và định lượng metyl thủy ngân trong trầm tích chưa nhiều, đặc biệt tại Việt Nam Theo các nghiên cứu trên thế giới, metyl thủy ngân sau khi tách ra khỏi mẫu được định lượng trên thiết bị GC ghép nối với các đầu dò có độ nhạy cao như ECD, AAS, AFS, MS; một số ít nghiên cứu

sử dụng phương pháp CV - AAS hoặc đốt trực tiếp DMA Do đó, việc lựa chọn, khảo sát, đánh giá độ tin cậy của quy trình phân tích phù hợp với điều kiện nghiên cứu là rất cần thiết

- Với quy trình xác định một số dạng thủy ngân trong trầm tích, đã có nhiều nghiên cứu trong đối tượng mẫu đất và trầm tích, tuy nhiên chưa có thống nhất chung về cách phân dạng và quy trình chiết các dạng cũng như có rất ít các tiêu chuẩn hướng dẫn và đánh giá quy trình một cách hệ thống Đối với nội dung này, rất cần

có các nghiên cứu mang tính hệ thông về phân dạng, lựa chọn quy trình chiết các dạng, khảo sát và đánh giá độ tin cậy của quy trình cũng như tìm hiểu sự thay đổi cấu trúc pha của mẫu sau mỗi bước chiết để đánh giá khả năng chiết chọn lọc

Căn cứ vào các vấn đề tổng quan đã nghiên cứu ở trên, chúng tôi chọn luận án nghiên cứu là: “Nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định một số dạng thủy ngân trong mẫu trầm tích sử dụng kỹ thuật chiết chọn lọc”

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

- Quy trình phân tích một số dạng của thủy ngân trong trầm tích: dạng tổng thủy ngân, dạng metyl thủy ngân, dạng tổng thủy ngân hữu cơ, dạng hòa tan trong nước và thủy ngân oxit, dạng thủy ngân sunfua

- Mẫu trầm tích:

+ Các mẫu chuẩn, mẫu trắng, mẫu trắng thêm chuẩn

+ Mẫu môi trường: Các mẫu trầm tích cột được lấy tại cửa sông Hàn, thành phố Đà Nẵng; Các mẫu trầm tích mặt được lấy tại một ao, hồ, sông tại khu vực làng nghề tái chế nhựa Minh Khai, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên

2.2 Phương pháp nghiên cứu: Giới thiệu các phương pháp nghiên cứu sử dụng trong quá trình thực

hiện luận án

2.2.1 Phương pháp tổng quan tài liệu

2.2.2 Các phương pháp đo, định lượng:

+ Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi lạnh CV - AAS được sử dụng để đo và định lượng các dạng của thủy ngân sau quá trình xử lý mẫu chuyển về Hg2+

+ Phương pháp sắc ký khí GC/ECD: Định lượng metyl thủy ngân

2.2.3 Phương pháp xử lý số liệu

Các kết quả thực nghiệm được xử lý bằng các phần mềm Microsoft Excel 2010, Origin 8.5, SPSS - 20

2.2.4 Đánh giá độ tin cậy và thẩm định phương pháp phân tích thoogn qua các đại lượng: Giới hạn

phát hiện (LOD), Giới hạn xác định (LOQ), độ chụm, độ đúng, độ không đảm bảo đo

2.3 Hóa chất, dụng cụ: Trình bày các hóa chất và dụng cụ phục vụ nghiên cứu

2.4 Thực nghiệm

2.4.1 Chuẩn bị mẫu cho nghiên cứu: Trình bày phương pháp lấy mẫu, chuẩn bị các loại mẫu phục vụ

nghiên cứu: Mẫu trầm tích trắng, mẫu trầm tích trắng thêm chuẩn

2.4.2 Đánh giá độ tin cậy của quy trình phân tích hàm lượng tổng thủy ngân: Thực nghiệm xác nhận

giá trị sử dụng và xác định độ không đảm bảo đo của phương pháp

2.4.3 Khảo sát, đánh giá quy trình xác định hàm lượng Metyl thủy ngân trong trầm tích: Khảo sát quy

trình xác định hàm lượng Metyl thủy ngân trong trầm tích bằng hai phương pháp CV - AAS và GC - ECD, sau

đó tiến hành xác nhận giá trị sử dụng của hai quy trình phân tích

2.4.4 Khảo sát, đánh giá quy trình chiết chọn lọc một số dạng của thủy ngân trong trầm tích: Khảo sát

quy trình chiết chọn lọc một số dạng của thủy ngân trong trầm tích, đánh giá độ tin cậy của quy trình khảo sát Trong nghiên cứu này chúng tôi lựa chọn cách phân dạng như sau:

Dạng F1: Dạng thủy ngân hữu cơ

Dạng F2: Dạng hòa tan trong nước, HgO

Dạng F3: Dạng thủy ngân sunfua

Dạng F4: Dạng cặn dư (Phần cặn dư là một phần Hg bị ràng buộc với các nguyên tố mà không thể được chiết xuất bởi các chất phản ứng trước đó)

2.4.5 Áp dụng các quy trình đã khảo sát để xác định các dạng thủy ngân trong trầm tích: Xác định thủy

ngân tổng số, metyl thủy ngân và các dạng khác trong hai loại mẫu trầm tích lấy tại cửa sông Hàn, thành phố Đà Nẵng; Các mẫu trầm tích mặt được lấy tại một ao, hồ, sông tại khu vực làng nghề tái chế nhựa Minh Khai, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết quả xác nhận giá trị sử dụng quy trình phân tích hàm lượng tổng thủy ngân

Đường chuẩn được xây dựng với dung dịch chuẩn là metyl thủy ngân - Cystein và tiến hành vô cơ hóa mẫu trong cùng điều kiện như đối với mẫu môi trường (đường chuẩn trên nền mẫu trắng)

Trước hết đánh giá độ ổn định tín hiệu đo của thiết bị bằng cách đo lặp lại mỗi điểm chuẩn 5 lần Kết quả cho thấy, thiết bị đo cho tín hiệu ổn định, tín hiệu đo của các điểm chuẩn ổn định ở các lần đo (độ lặp của tín hiệu đo ở các điểm chuẩn đều có giá trị RSD < 15%)

Khoảng tuyến tính được xác định từ 0,05 đến 1,4 µg Hg/L

Kết quả xác nhận giá trị sử dụng của quy trình phân tích xác định hàm lượng tổng thủy ngân: ở bảng

sau:

Bảng 3.6: Tổng hợp kết quả xác nhận giá trị sử dụng quy trình phân tích T - Hg STT Thông số Kết quả Yêu cầu của AOAC

1 Giới hạn phát hiện, giới hạn định

lượng của phương pháp LOD = 1,04 ng/g LOQ = 3,45 ng/g 4< R = 5,52 < 10

2 Độ lặp của phương pháp RSD = 0,933- 4,53 % RSD < 15%

3 Độ đúng của phương pháp (Hiệu

suất thu hồi) R = 89,76 ÷ 103,80% 80 ≤ R ≤ 110%

4 Ước lượng độ không đảm bảo đo

3.2 Khảo sát, đánh giá quy trình xác định hàm lượng metyl thủy ngân

3.2.1 Khảo sát, đánh giá quy trình xác định metyl thủy ngân bằng phương pháp CV- AAS

Từ kết quả nghiên cứu và khảo sát thực nghiệm, quy trình xác định metyl thủy ngân trong trầm tích

bằng phương pháp CV- AAS được đề xuất như sau:

Cân chính xác khoảng 2 gam mẫu trầm tích, cho vào ống ly tâm thủy tinh 50mL Thêm 10,0 mL axit HCl 6M vào ống ly tâm, lắc hỗn hợp trong máy lắc ngang, thời gian 5 phút Ly tâm hỗn hợp trong 10 phút ở tốc

độ 2400 vòng/ phút, tách pha nước vào một ống ly tâm mới

Thêm 20,0 mL Toluene vào ống ly tâm, lắc hỗn hợp trong máy lắc ngang, thời gian 15 phút Sau đó ly tâm hỗn hợp trong 20 phút ở tốc độ 2400 vòng/ phút Tách lấy pha hữu cơ, lặp lại bước này 2 lần

Chuyển toàn bộ dịch chiết thu được vào một ống ly tâm, thêm ml L -Cystine 1%, lắc 20 phút, ly tâm trong 3 phút ở tốc độ 2000 vòng/phút, tách lấy pha L- Cystine

Hàm lượng metyl thủy ngân trong dịch chiết cuối cùng cuối cùng được định lượng theo phương pháp xác định hàm lượng tổng thủy ngân trên thiết bị CV-AAS

b) Đánh giá độ tin cậy của quy trình

Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp: Giới hạn phát hiện (LOD) và

giới hạn định lượng (LOQ) của quy trình phân tích được đánh giá trên nền mẫu môi trường có hàm lượng MeHg thấp Phân tích lặp 10 lần 01 mẫu MK8 theo quy trình đã xây dựng ở trên Giới hạn phát hiện của quy trình đã xây dựng (LOD) là 0,34 ng Hg/g, giới hạn định lượng (LOQ) là 1,12ng Hg/g nếu sử dụng 2 gam mẫu trầm tích khô để phân tích

Đánh giá độ chính xác của quy trình phân tích: Đánh giá theo phương pháp sử dụng mẫu môi trường

và mẫu môi trường thêm chuẩn, các đại lượng đánh giá là độ lặp và độ thu hồi Theo kết quả thu được độ lệch chuẩn tương đối (RSD) của phép phân tích cao nhất là 8,29%, thấp hơn khoảng RSD chấp nhận được đối với các mẫu phân tích khoảng nồng độ 10 ppb theo yêu cầu của AOAC về đánh giá tiêu chí độ lặp (< 21%) Như vậy có thể thấy rằng quy trinh phân tích đã xây dựng có độ lặp đảm bảo yêu cầu

Việc xác định độ đúng của quy trình xây dựng thực hiện thông qua xác định độ thu hồi trên nền mẫu môi trường thêm chuẩn Độ thu hồi của quy trinh phân tích thực hiện trên mẫu môi trường thêm chuẩn ở ba khoảng nồng độ có giá trị từ 88,51% ÷ 114,00% Kết quả này phù hợp với yêu cầu của AOAC (ở ngưỡng hàm lượng ng/g thì độ thu hồi yêu cầu là 60 -115 %)

Ước lượng độ không đảm bảo đo của phương pháp: Độ không đảm bảo đo mở rộng của phương pháp

U = 24,34 (%)

3.2.2 Khảo sát, đánh giá quy trình xác định metyl thủy ngân bằng phương pháp GC /ECD

a) Khảo sát các điều kiện định lượng metyl thủy ngân trên thiết bị GC/ECD

 Lựa chọn cột tách

Khảo sát quy trình định lượng metyl thủy ngân trên thiết bị GC/ECD sử dụng 03 loại cột DB - 608, DB

- 5; DB – 17, kết quả cho thấy tín hiệu pick khi sử dụng cột DB - 608 ổn định hơn 2 loại cột còn lại Do vậy, cột

DB - 608 (30m x 0,25mm x 0,25µm) được sử dụng cho các bước khảo sát tiếp theo của quy trinh phân tích metyl thủy ngân trên thiết bị GC/ECD

 Khảo sát một số điều kiện định lượng của thiết bị GC/EC và cột DB - 608

Các thông số khảo sát: nhiệt độ detector, nhiệt độ injector, chương trình nhiệt độ lò cột ở 3 chế độ đo

khác nhau

Từ kết quả thực nghiệm, điều kiện được lựa chọn cho quy trình nghiên cứu nhiệt độ injector là 2200

C, nhiệt độ detector là 2800C, chương trình nhiệt độ cột bắt đầu từ 500C (giữ 1 phút) tăng lên 2400C với tốc độ tăng nhiệt độ là 200C/phút (giữ ở nhiệt độ cuối 15 phút) Với điều kiện này, thời gian lưu của metyl thủy ngân trong khoảng từ 6,62 ÷ 6,67 phút (hình 3.3)

7.2 7.15 7.1 7.05 7 6.95 6.9 6.85 6.8 6.75 6.7 6.65 6.6 6.55 6.5 6.45 6.4

6.82 6.8 6.78 6.76 6.74 6.72 6.7 6.68 6.66 6.64 6.62 6.6 6.58 6.56 6.54 6.52 6.5 6.48 6.46 6.44 6.42 6.4

2,000,000 1,800,000 1,600,000 1,400,000 1,200,000 1,000,000 900,000 700,000 500,000 300,000 100,000 0 -100,000

Hình 3.3 Sắc đồ mẫu chuẩn Metyl thủy ngân

Tiếp theo, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của thiết bị được đánh giá ở điều kiện đo đã lựa chọn Phân tích lặp lại 05 lần các mẫu dung dịch chuẩn có nồng độ 0,5 ppb, từ kết quả phân tích thu được tỷ lệ tín hiệu/nhiễu (S/N) Kết quả tính toán độ lệch chuẩn và giá trị trung bình của S/N các giá trị IDL và IQL ở bảng 3.20

Bảng 3.1 Kết quả xác định IDL và IQL

Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 Trung bình Nồng độ (ppb) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

b) Khảo sát quy trình xử lý mẫu

Biểu đồ hình 3.4 tổng hợp kết quả khảo sát các yếu tố trong quy trình xác định metyl thủy ngân bằng phương pháp GC/ECD Từ đó, nghiên cứu lựa chọn được các thông số cho quy trình quy trình xác định metyl thủy ngân bằng phương pháp GC/ECD Quy trình xác định được đề xuất như sau:

Cân chính xác khoảng 2 gam mẫu trầm tích cho vào ống ly tâm thủy tinh 50mL Thêm 5,0 mL dung dịch KOH/CH3OH (25%), siêu âm trong 45 phút Thêm tiếp 5mL dung dịch H2SO4 4M bão hòa CuSO4, 5mL dung dịch KBr 4M và 3 mL dung môi Toluene, lắc mẫu trong thời gian 3 phút, sau đó ly tâm với tốc độ 2200 vòng/ phút trong 10 phút, chiết lấy pha hữu cơ Thêm tiếp 3 mL dung môi Toluen vào phần còn lại, lặp lại quá trình chiết thêm 02 lần Thu toàn bộ dịch chiết pha hữu cơ vào ống ly tâm mới

Thêm 1 ml dung dịch L - Cysteine 2%, lắc phút, tách lấy phần pha lỏng (dịch chiết L – Cysteine) bên trên Lặp lại quá trình này 03 lần

Thêm 0,5 ml dung dịch HCl 6M vào dịch chiết L - Cysteine, chiết lại metyl thủy ngân bằng 0,5 ml Toluene, quá trình chiết được lặp lại thêm 02 lần Thu toàn bộ dịch chiết, làm khô bằng Na2SO4 khan

Phân tích dịch chiết trên thiết bị GC/ECD, sử dụng cột DB-08, với các điều kiện đo:

- Nhiệt độ injector là 2200

C

- Nhiệt độ detector là 280C

- Chương trình nhiệt độ cột bắt đầu từ 500C (giữ 1 phút) tăng lên 2400C với tốc độ tăng nhiệt độ là

200C/phút (giữ ở nhiệt độ cuối 15 phút)

- Thể tích bơm mẫu 1µl

- Khí mang: N2 (2 ml/phút); khí make up: N2 (30 ml/phút)

Hình 3.4 Tổng hợp kết quả khảo sát các yếu tố trong quy trình xử lý mẫu xác định metyl thủy ngân

bằng phương pháp GC/ECD

c) Đánh giá quy trình phân tích

 Đánh giá độ ổn định của tín hiệu, độ ổn định của đường chuẩn

Độ ổn định của tín hiệu, độ ổn định của đường chuẩn được thực hiện trên dãy dung dịch chuẩn Metyl thủy ngân có nồng độ Hg từ 1 ppb ÷ 1000 ppb Tiến hành bơm lặp 5 lần 1µl các dung dịch chuẩn ở một giá trị nồng độ trên thiết bị GC/ECD với điều kiện định lượng đã khảo sát ở trên Tính giá trị trung bình tín hiệu các lần đo, SD, RSD Theo yêu cầu của nhà sản xuất thiết bị, các giá trị RSD tín hiệu đo của các điểm chuẩn phải nhỏ hơn 15% Kết quả tính được các giá trị RSD của tín hiệu đo đều nhỏ hơn 15%, như vậy tín hiệu đo của thiết

bị ở điều kiện lựa chọn là ổn định

Xây dựng đồ thị thể hiện mối quan hệ tuyến tính giữa diện tích pic và nồng độ MeHg trên phần mềm Origin 8.5

Hình3.5 : Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của quy trình xác định MeHg bằng phương pháp GC/ECD

Theo kết quả tính toán, với khoảng nồng độ từ 1 đến 200 ppb thì hệ số tương quan R thỏa mãn R2

> 0,995 và hệ số Sb(%) nhỏ hơn 5% Để khẳng định trong khoảng nồng độ này sự phụ thuộc giữa nồng độ và diện tích pic là tuyến tính, chuẩn thống kê Mandel được tính toán và so sánh với chuẩn Fisher F (99%, 1, n-3) Kết quả tính toán = 11,82 < F(99%, 1, 5) = 16,26 Như vậy, phương trình hồi quy giữa nồng độ và diện tích pic tuân theo bậc nhất trong khoảng nồng độ từ 1 đến 200 ppb

 Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp

Từ kết quả thực nghiệm, tính toán được các giá trị LOD và LOQ của phương pháp tương ứng là 0,215

ng Hg/g và 0,716 ng Hg/g (lượng mẫu phân tích là 2 gam), giá trị 4 < R = Xtb/MDL = 4,2 < 10 thỏa mãn yêu cầu của AOAC

Giá trị LOD, LOQ của quy trình xác định được tương đồng với kết quả nghiên cứu của tác giả A M Caricchia và cộng sự sử dụng phương pháp GC/ECD để định lượng MeHg, nghiên cứu sử dụng 2,0 gam mẫu khô

để phân tích thì giá trị LOQ là 0,5 ng Hg/g

 Đánh giá độ chính xác của quy trình

Độ chính xác của quy trình được đánh giá theo phương pháp sử dụng mẫu môi trường và mẫu môi trường thêm chuẩn, các đại lượng đánh giá là độ lặp và độ thu hồi Độ lệch chuẩn tương đối của quy trình phân tích cao nhất là 13,53% Giá trị này nhỏ hơn giá trị RSD chấp nhận được đối với các mẫu phân tích có khoảng nồng độ 10 ppb theo yêu cầu của AOAC về đánh giá tiêu chí độ lặp (< 21%) Như vậy có thể thấy rằng quy trình phân tích đã xây dựng có độ lặp đảm bảo yêu cầu

Độ thu hồi của quy trình phân tích thực hiện trên mẫu môi trường thêm chuẩn ở ba khoảng nồng độ 1 ng Hg/g, 5 ng Hg/g, 10 ng Hg/g có giá trị từ 72,01 ÷ 111,21% Kết quả này phù hợp với yêu cầu của AOAC (ở ngưỡng hàm lượng ng/g thì độ thu hồi yêu cầu là 60 -115 %)

 Ước lượng độ không đảm bảo đo của phương pháp: Độ KĐBĐ mở rộng của phương pháp U = 25,26%

Kết đánh giá độ tin cậy của quy trình phân tích hàm lượng metyl thủy ngân trong trầm tích bằng 02 phương pháp được tổng hợp ở bảng 3.24

Bảng 3.24: Tổng hợp kết quả đánh giá quy trình phân tích MeHg bằng 2 phương pháp CV - AAS và

1

Giới hạn phát hiện, giới hạn

định lượng của phương

pháp

LOD = 0,347 ng/g LOQ = 1,156 ng/g

R = 4,95

LOD = 0,215 ng/g LOQ = 0,716 ng/g

R = 4,2

4< R< 10

STT Thông số Kết quả Yêu cầu của

d) So sánh hai phương pháp phân tích MeHg

Nghiên cứu thực hiện phương pháp so sánh từng cặp theo chuẩn Student để đánh giá xem có sự khác nhau có nghĩa về kết quả phân tích của hai phương pháp phân tích MeHg hay không

Kết quả tính toán cho thấy kết quả phân tích không có sự khác nhau có nghĩa Như vậy, có thể sử dụng một trong hai phương pháp này để phân tích hàm lượng metyl thủy ngân trong mẫu trầm tích

3.3 Kết quả khảo sát, đánh giá quy trình quy trình chiết chọn lọc một số dạng của thủy ngân trong trầm tích

3.3.1 Kết quả khảo sát quy trình xác định dạng F1

Các thí nghiệm khảo sát điều kiện chiết dạng F1 được thực hiện trên mẫu trầm tích trắng thêm chuẩn metyl thủy ngân với hàm lượng 40 µg Hg/kg Mỗi thí nghiệm khảo sát tiến hành làm lặp 03 lần Các yếu tố khảo sát trong quy trình và kết quả khảo sát thể hiện ở bảng 3.26 và hình 3.6

Bảng 3.26 Các yếu tố khảo sát trong quy trình xác định dạng F1

Yếu tố kháo sát Đại lƣợng

bình (%) 91,66 92,68 9,87 95,56 97,34

(2) Khảo sát thời gian lắc với

dung môi chiết Cloroform

Thời gian (phút) 2 5 7 10 15 Hiệu suất thu hồi trung

bình (%) 50,82 65,58 75,56 92,27 99,01 (3) Khảo sát thể tích dung dịch

Na2S2O3 0,01M

Hiệu suất thu hồi trung bình (%) 92,17 102,03 98,55 97,97 (4) Khảo sát thời gian lắc chiết

thủy ngân hữu cơ vào dung dịch

Na2S2O3

Thời gian (phút) 1 2 3 4 5 Hiệu suất thu hồi trung

bình (%) 60,29 76,52 93,33 92,75 95,07

Với yếu tố khảo sát (1): ở cả 5 điều kiện khảo sát, độ thu hồi của các thí nghiệm đều nằm trong khoảng

80 - 110%, đạt yêu cầu của AOAC Tuy nhiên, trong khi thực nghiệm chúng tôi nhận thấy đối với thí nghiệm sử dụng thể tích dung môi là 5mL, 10 mL thì dịch chiết bị đục gây ảnh hưởng đến quá trình chiết ngược thủy ngân hữu cơ vào dung dịch Na2S2O3,, do vậy nghiên cứu đã lựa chọn thể tích cloroform là 15 mL cho bước chiết chọn lọc các dạng thủy ngân hữu cơ từ mẫu trầm tích vào dung môi hữu cơ

Với yếu tố khảo sát (2): Khi lựa chọn thể tích cloroform là 15mL và lắc ở các thời gian khác nhau như ở

bảng 2.42 Kết quả cho thấy với thời gian lắc chiết 2 phút, 7 phút thì độ thu hồi nằm trong khoảng từ 50,6 ÷ 75,3

%, với thời gian lắc chiết từ 10 phút trở lên thì độ thu hồi thu được nằm trong khoảng từ 91,9 ÷ 98,7% Từ đó,

Na2S2O3 0,01M là 2,0 mL hoặc 3,0 mL cho quá trình chiết ngược thủy ngân hữu cơ từ pha cloroform vào dung dịch Na2S2O3 0,01M Trong các thí nghiệm tiếp theo lựa chọn thể tích Na2S2O3 0,01M là 2,0 ml

Với yếu tố khảo sát (4): Cố định các điều kiện (1), (2), (3) đã điều kiện, thay đôi thời gian lắc chiết Kết

quả cho thấy, với thời gian lắc chiết từ 1 phút đến 2 phút thì độ thu hồi cao nhất là 76,7% chưa đạt yêu cầu của AOAC Với thời gian lắc chiết từ 3 phút đến 5 phút, độ thu hồi nằm trong khoảng từ 90,8 ÷ 98,8% Từ đó, chúng tôi lựa chọn thời gian lắc chiết là 3 phút với quá trình chiết ngược thủy ngân hữu cơ từ pha cloroform vào dung dịch Na2S2O3 0,01M

Hình 3.6 Tổng hợp kết quả khảo sát các yếu tố trong quy trình chiết chọn lọc dạng F1

3.3.2 Kết quả khảo sát quy trình xác định hàm lượng dạng F2

Các yếu tố khảo sát và điều kiện thay đổi để khảo sát quy trình xác định hàm lượng dạng F2 được thống

kê ở bảng 3.27 Tất cả các thí nghiệm khảo sát được tiến hành trên mẫu trầm tích trắng thêm chuẩn thêm chuẩn HgO Mỗi thí nghiệm khảo sát tiến hành làm lặp 03 lần

Các yếu tố khảo sát trong quy trình và kết quả khảo sát thể hiện ở bảng 3.27 và hình 3.7

Bảng 3.27 Các yếu tố khảo sát trong quy trình xác định dạng F2 Yếu tố kháo sát Đại lƣợng (Đơn vị) Điều kiện thay đổi

TN1 TN2 TN3 TN4 TN5

(1) Khảo sát nồng độ dung

dịch H2SO4

Nồng độ (mol/l) 0,02 0,05 0,1 0,2 0,5 Hiệu suất thu hồi trung

bình (%) 47,52 81,14 102,61 97,76 98,27 (2) Khảo sát thể tích dung

dịch H2SO4ở nồng độ tối

ưu

Thể tích (mL) 10 15 20 Hiệu suất thu hồi trung

bình (%) 93,68 95,96 99,90

(3) Khảo sát thời gian lắc

chiết

Thời gian (phút) 2 5 10 15 Hiệu suất thu hồi trung

bình (%) 71,07 98,18 99,66 103,17