NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI CÁC KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT TRỒNG TRỌT BẰNG THIẾT BỊ ICPOES LUẬN VĂN HÓA HỌC, ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

thúc đẩy đất nướ c phát triểển nói riêng và nâng cao uy tín củủa a ViViệệt Nam trên thịị trườ ng thếế giớ i nói chung.Từừ thựực tếế này, để góp thêm công cụụ giúp đánh giá chất lượ ng mô

TRƯỜNG ĐẠTRƯỜNG ĐẠI HI HỌỌC KHOA HC KHOA HỌỌC TC TỰ Ự  NHIÊN NHIÊN

NGUYNGUYỄỄN HN HỮ Ữ U TÍNU TÍN

LULUẬN VĂN THẠC SĨẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HKHOA HỌỌC - HÓA HC - HÓA HỌỌCC

THÀNH PHTHÀNH PHỐỐ H HỒỒ CHÍ MINH CHÍ MINH –  –  2011 2011

TRƯỜNG ĐẠTRƯỜNG ĐẠI HI HỌỌC KHOA HC KHOA HỌỌC TC TỰ Ự  NHIÊN NHIÊN

NGUYNGUYỄỄN HN HỮ Ữ U TÍNU TÍN

NGHIÊN C TH Ờ  I CÁC KIM LO Ứ  U QUI TRÌNH U QUI TRÌNH   Ạ I N ẶNG TRONG ĐẤ XÁC ĐỊNH ĐỒ NG T

MÃ S

MÃ SỐỐ: 60 44 29: 60 44 29  

LULUẬN VĂN THẠẬN VĂN THẠCC SĨSĨ KHOA HKHOA HỌỌC - HÓA HC - HÓA HỌỌCC

GIÁO VIÊNGIÁO VIÊN HƯỚ HƯỚ NG DNG DẪẪN KHOA HN KHOA HỌỌCC

TS TRƯƠNG THỊ

TS TRƯƠNG THỊ T TỐỐ OANH OANH  

THÀNH PHTHÀNH PHỐỐ H HỒỒ CHÍ MINH CHÍ MINH –  –  2011 2011

LỜ  Ờ I C I CẢM ƠN ẢM ƠN  

Tôi xin chân thành gở i lờ i cảm ơn sâu sắc đến:

   TS Trương Thị  TTốố  Oanh, người đã ttận tình hướ ng ng ddẫn, định hướ ng giúp tôihoàn thành đề tài

   Ban giám đốc Trung tâm Kĩ thuật 3 và tậậ p thểể phòng thửử nghiệm Môi trườ ng

đã tạoo điều kiệện thuậận lợi cho tôi để tôi thựực hiệệnn đề tài

   Anh Nguyễn Công Chính đã động viên, ủủng hộộ, nhiệt tình giúp đỡ   tôi để hoànthành luận văn

MỤC LỤC  

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ii   

DANH MỤC BẢNG ii ii   

DANH MỤC HÌNH iv iv    CHƢƠ NG 1: MỞ ĐẦU 11   

1.1    Đặt vấn đề 11   

1.2    Tình hình nghiên cứứu kim loạại nặặngở  Việệt t Nam Nam 2 2   

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN 66   

2.1 Độc tính củủa mộột sốố kim loạại i 66   

2.2 Sựự  tích lũy kim loại trong môi tr ƣờng đất: t: 8 8   

2.2.1 Hoạt động nông nghiệệ p  p 88   

2.2.2 Hoạt động công nghiệệ p  p 10 10    2.3 Phƣơ ng ng pháp pháp ICP-OES ICP-OES 1 133   

2.3.1 Giớ i thiệệu phƣơ ng ng pháp pháp ICP-OES ICP-OES 13 13   

2.3.2 2.3.2 Nguyên Nguyên ttắc đo vớ i i ICP-OES ICP-OES 13 13   

2.3.3 Sơ  l lƣợ c cấấu tạạo nguyên tửử và sựự xuấất hiệện phổổ phát xạạ   14 14   

2.3.4 Nguồn phóng điện plasma ICP và sựự kích thích phổổ  trong trong plasma plasma ICP ICP 15 15    2.3.5 Các bộộ phậận chính củủa thiếết bịị  ICP-OES ICP-OES 17 17   

2.3.6 Cảản nhiễu trong phép đo vớ i ICP-OES i ICP-OES 20 20    CHƢƠNG 3: HOẠCH ĐỊNH THÍ NGHIỆM   26 26    3.1 Thiếết bịị-hóa chấất t 26 26    3.1.1 Thiếết bịị 26 26    3.1.2 Hóa chấất t 26 26    3.2 Thựực nghiệệm m 26 26    3.2.1 Tốốii ƣƣu thiếết bịị   26 26   

3.2.2 Khảảo sát cảản nhiễễu u 27 27    3.2.3 Xửử lý mẫẫu u 29 29   

3.2.4 Định tr ịị phƣơ ng pháp thửử 33 33    CHƢƠ NG 4: K ẾT QUẢ - THẢO LUẬ N  N 36 36    4.1    Tốốii ƣƣu hóa thiếết bịị 36 36    4.1.1 Công suấất t RF RF 36 36   

4.1.2 Lƣƣu lƣợ ng ng khí khí nebulizer nebulizer 37 37   

4.2 Khảảo sát cảản nhiễễu u 39 39   

4.2.1 Cảản nhiễễu quang phổổ 39 39   

4.2.2    Cảản nhiễễu vậật t lý lý 41 41   

4.2.3 Loạại tr ừừ cảản nhiễễu u 42 42   

4.3 Khảảo sát acid chiếết các nguyên tốố trong mẫu đất t 44 44   

4.4    Khảảo sát chƣơ ng trình nhiệệt t cho cho microwave microwave 4 477   

4.5    Định tr ịị phƣơ ng pháp thửử 49 49   

4.5.1    Khoảảng tuyếến n tính tính 49 49   

4.5.2    Giớ i hạạn phát hiệện, giớ i hạn định lƣợ ng ng 49 49   

4.5.3    Hiệệu suấất thu hồi, độ chệch, độ l lặặ p lại và độ tái lậậ p  p 49 49   

4.5.4   Độ  không đảm bảo đo   52 52   

4.6    Áp dụụng qui trình phân tích mẫẫu thậật t 53 53   

CHƢƠNG 5: KIỂM SOÁT CHẤT LƢỢNG THỬ NGHIỆM    56 56   

5.1    Mục đích 56 56   

5.2    Phƣơng thức kiểm m soát soát 56 56   

5.2.1 Kiểểm soát thiếết bịị, dụụng cụụ, chấất chuẩẩn n 56 56   

5.2.2 Kiểểm soát quá trình vậận hành thiếết bịị 56 56   

5.2.3 Áp dụụng biểu đồ kiểểm soát chấất lƣợ ng ng 60 60   

CHƢƠNG 6: TÓM TẮT QUI TRÌNH 65 65   

6.1 Nguyên tắc của qui trình 65 65   

6.2 Thiết bị Hóa chất –   Các dung dịch chuẩn n 65 65   

6.2.1 Thiết bị Hóa chất t 65 65   

6.2.2 Các dung dịch chuẩn n 65 65   

6.3 Chuẩn bị mẫu 66 66   

6.3.1 Chuẩn bị sơ    bộ mẫu thử 66 66   

6.3.2 Phân hủy mẫu bằng microwave 66 66   

6.4 Phân tích trên thiết bị 67 67   

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT  

CRM : : Certified reference Certified reference material material - - MMẫẫu chuẩẩnn đã đượ c chứứng nhậận

GF-AAS : Graphite furnace atomic absorption spectrometry - Phổổ  hhấấ p  p thu thu nguyênnguyên

 phát xạạ ghép cặặ p cao tầần cảảm ứứng

IS : : Internal Internal standard standard - - NNộội chuẩẩn

LOD : : Limit Limit of of detection detection - - GiGiớ i hạạn phát hiệện

LOQ : : Limit Limit of of quantitation quantitation - - GiGiớ i hạn định lượ ng

MDL : : Method Method detection detection limit limit - - GiGiớ i hạạn phát hiệện của phương pháp.  

MSF : : Multi Multi component component spectral spectral fitting.fitting

Rec : : Recovery Recovery - - HiHiệệu suấất thu hồồi.i

r : : Repeatability Repeatability Độ l lặặ p lạại.i

R : : Reproducibility Reproducibility Độ tái lậậ p

DANH MỤC BẢNG DANH MỤC BẢNG  

BBảảng 1.1ng 1.1: Hàm lượ : Hàm lượ ng mộột sốố kim loạại nặặng trong mộột sốố loại đất tạại Việệtt

 Nam (tầng đất mặặt) t) 33B

Bảảng 1.2ng 1.2: Hàm lượ : Hàm lượ ng mộột sốố kim loạại nặng trong đất tạại khu vựực Công ty

Pin Văn Điển 3B

Bảảng 2.1ng 2.1:: Hàm lượ ng mộột sốố kim loạại trong phân bón……….………….   99B

Bảảng 2.2ng 2.2:: Hàm lượ ng mộột sốố kim loạại nặng trong đất gần đườ ng ng giao giao thông thông 1212B

Bảảng 2.3:ng 2.3: Mộột sốố ví dụụ so sánh giữữa phân hủủy mẫẫu bằng phương pháp

ccổổ  điển và phương pháp vi sóng……… 25điển và phương pháp vi sóng……… 25  B

Bảảng 3.1ng 3.1: Các giá tr ịị khảảo sát công suất RF và nebulizer………. 27B

Bảảng 3.2ng 3.2: Thông sốố củủa các nguyên tốố cho khảảo sát cảản nhiễễuu

BBảảng 3.3ng 3.3: Các matrix mô phỏỏng nền đất t 2929B

Bảảng 3.4ng 3.4: Chương trình nhiệ: Chương trình nhiệt t cho cho microwave microwave 32 32B

Bảảng 3.5ng 3.5: Hàm lượ : Hàm lượ ng các nguyên tốố thêm vào mẫẫu khảảo o sát sát 34 34B

Bảảng 4.1ng 4.1: Các thông sốố vậận n hành hành ICP-OES ICP-OES 5300DV 5300DV 3838B

Bảảng 4.2ng 4.2: Bảảng tóm tắắt cảản nhiễễu quang phổổ 3939B

Bảảng 4.3ng 4.3: Các bướ : Các bướ c sóng củủa các nguyên tốố sửử dụụng cho qui trình phân tích 40B

Bảảng 4.4ng 4.4: Khảảo sát cảản nhiễễu vật lý……… 41B

Bảảng 4.5.(a)ng 4.5.(a): Khảảo sát loạại tr ừừ cảản nhiễễu vậật lý vớ i nộội chuẩẩn Sc 360.073.…… 4242  

(b): Khảảo sát loạại tr ừừ cảản nhiễễu vậật lý vớ i nộội chuẩẩn Y 371.029 …… 42B

Bảảng 4.6ng 4.6: Cảản nhiễu đối vớ i i Cd Cd 214.440 214.440 43 43B

Bảảng 4.7ng 4.7:: Hàm lượ ng kim loạại và hiệệu suấất thu hồồi khi phân hủủy mẫu đấtt

 bằằng ng các các acid acid khác khác nhau nhau 45 45B

Bảảng 4.8ng 4.8: Hàm lượ : Hàm lượ ng các kim loạại trong mẫu đất thu đượ c với các chương

trình nhiệệt t khác khác nhau nhau 47 47B

BBảảng 4.10ng 4.10: Giớ i hạạn phát hiệện, giớ i hạn định lượ ng củủa các kim loạại trong

BBảảng 4.11ng 4.11: K ếết quảả  xác định các kim loạại trong mẫẫu thêm chuẩẩn tạại 3 mứứcc

BBảảng 4.12ng 4.12: Hiệệu suấất thu hồi, độ chệch, độ l lặặ p lạại và độ tái lậậ p củủa kim loạạii

trong mẫẫu thêm chuẩẩn tạại 3 mức hàm lƣợ ng khác nhau……… 50B

Bảảng 4.13ng 4.13: K ếết quảả  xác định các kim loạại trong mẫẫu thêm chuẩẩn tạạii

mứức nồng độ 2 vớ i ICP-OES i ICP-OES và AAS và AAS ……….51  B

Bảảng 4.14ng 4.14:: Độ  không đảm bảo đo của các nguyên tốố trên nền đất t 52 52B

Bảảng 4.15ng 4.15: K ếết quảả  xác định kim loạại trong mộột sốố mẫu đất t 5454B

Bảảng 5.1ng 5.1: Các dung dịịch, cách sửử dụụng và các yêu cầầu cho vậận hành ICP-OES 56B

Bảảng 5.2ng 5.2: Trình tựự phân tích mẫẫu u trên trên ICP-OES ICP-OES 58 58B

Bảảng 5.3ng 5.3: Đánh giá kế: Đánh giá kết quảả các dung dịịch kiểm soát và hành động khắắc phụục 59B

Bảảng 5.4ng 5.4: Hiệệu suấất thu hồồi củủa các mẫẫu u QC QC 62 62

DANH MỤC HÌNH DANH MỤC HÌNH  

Hình 2.1: Các quá trình hấấ p thu và phát xạạ trong nguyên tửử và ion………15………15  Hình 2.2: Quá trình hình thành ngọọn n plasma plasma 16 16Hình 2.3: Phân chia các vùng và nhiệt độ trong ngọọn plasma Argn plasma Argon on 16 16Hình 2.4: Các quá trình diễễn ra khi mẫu được ẫu được đưa vào plasđưa vào plasma ma 17 17  Hình 2.5: Cấấu tạạo torch dùng trong o torch dùng trong ICP-OES ICP-OES 18 18Hình 2.6: Chếế  độ l lấấy tín hiệệu củủa a ICP-OES ICP-OES 20 20  

Hình 4.1.(a):: Ảnh hưở ng công suất RF đến tín hiệệu các nguyên tốố (As, Ni, Pb) 36

(b)::Ảnh hưở ng công suất RF đến tín hiệệu các nguyên tốố (Cd, Cu, Zn) 36Hình 4.2.(a):: Ảnh hưở ng củủa nebulizer đến tín hiệệu các nguyên tốố (As, Ni, Pb) 37

(b)::Ảnh hưở ng củủa nebulizer đến tín hiệệu các nguyên tốố (Cd, Cu, Zn) 38Hình 4.3:: So sánh hàm lượ ng các kim loạại trong mẫu đất thu được đối vớ ii

các loạại i acid acid khác khác nhau nhau 46 46Hình 4.4: Hiệệu suấất chiếết các kim loạại khỏỏi nềền mẫu đất đối vớ i các acid

khác khác nhau nhau 4646Hình 4.5:: So sánh hàm lượ ng các kim loại thu đượ c với các chương trình

nhiệệt t khác khác nhau nhau 48 48Hình 4.6: Các dung dịịch chuẩẩn dùng cho phân tích mẫẫu 53

Hình 5.2.(a): Biểu đồ kiểểm soát chất lượ ng của As………  6262

(b): Biểu đồ kiểểm soát chất lượ ng của Cd………  6363

(d): Biểu đồ kiểểm soát chất lượ ng của Ni………  6363(e): Biểu đồ kiểểm soát chất lượ ng của Pb……… 64(f): Biểu đồ kiểểm soát chất lượ ng củủa Zn……….  6464

C CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU HƯƠNG 1: MỞ ĐẦU  

nghềề  ttại nông thôn cũng đượ c khôi phụục và mở   r r ộộng Tuy nhiên, việệc c ququảản lý cácnguồồn thảải từừ các khu công nghiệệ p, làng nghềề còn nhiềều bấất hợ  p lý, nhiều khó khăn bên cạnh đó ý  ý ththứức bảảo vệệ  môi trườ ng ng ccủa ngườ i sảản xuất, ngườ i dân còn thấấ p nên

ddẫn đến ô nhiễm môi trườ ng ng ssống, tác động ng xxấu đến nguồn nước, không khí, đấttđai.  

Song song vớ i i hohoạt động công nghiệệ p  p thì thì hohoạt động nông nghiệp cũng gây ônhiễm đất thông qua việệc c llạạm dụụng phân bón, thuốốc c bbảảo o vvệệ  ththựực c vvậật Ô nhiễm đấttảnh hưởng đến nông nghiệệ p, chất lượ ng nông sảản và từừ  đó gián tiế p ảnh hưởng đếnn

ssứức khỏe con người, động vậật sống thông qua lương thực, thựực phẩẩm Bên cạnh đó,  đất nước ta đã gia nhậậ p WTO - hò p WTO - hòa nha nhậậ p gia thịị  trườ ng thương mại toàn cầầu, chúng

ta có nhiều cơ hội để phát huy lợ i i ththếế nông nghiệệ p  p ccủa mình nhưng cũng đầy khókhăn, thử  thách Để  nông sản đượ c c xuxuấất ra thịị  trườ ng thếế   gigiớ i thì bắắt t bubuộộc c chchấấttlượ ng sảản phẩẩm phảảii vượ t qua nhữững rào cảản k  ĩ  thuậật mà thịị  trườ ng nhậậ p khẩẩu yêu

ccầầu Hiệện nay, mộột sốố mặặt hàng nông sản nước ta đã và đang áp dụụng qui trình sảảnn

xuấất theo chuẩẩn VietGAP - đượ c c kikiểểm soát chặặt t chchẽẽ các yếếu u ttốố  tác động đến n chchấấttlượ ng nông sản như như kim loạại i nnặặng trong đất t tr tr ồồng, nguồn nước tướ i; hóa chấấtt

 bảảo vệệ thựực vậật tồn dư trong đất, trên nông sảản nhằằm tạo ra đượ c sảản phẩẩm đạt yêu

ccầầu xuấất t khkhẩu, đưa nông sản n ViViệệt Nam hòa nhậậ p vào  p vào ththịị  trườ ng thếế giớ i, góp phầầnn

thúc đẩy đất nướ c phát triểển nói riêng và nâng cao uy tín củủa a ViViệệt Nam trên thịị  trườ ng thếế giớ i nói chung.

Từừ thựực tếế này, để góp thêm công cụụ  giúp đánh giá chất lượ ng môi trườ nng đấtt

tr ồồng tr ọọtt, đề  tài sau đây đượ c chọn để thựực hiệện trong luận văn này:  

““ NGHIÊN  NGHIÊN CCỨU QUI TRÌNH XÁC ĐỊNH ĐỒ NG  NG THTHỜI CÁC KIM LOẠII

 NẶNG TRONG ĐẤT TR Ồ NG TR ỌT BẰ NG THIẾT BỊỊ ICP-OES”

Mụục tiêu chính của đề tài là khảảo sát đồng thờ i các nguyên tốố As, Cd, Cu, Ni,

Pb, Zn trong mẫu đất Ngoài Ni, các nguyên tốố còn lạạii đượ c kiểểm soát và đánh giátheo quyết định nh 999/2008/QĐ-BNN[3]  ccủủa a BBộộ Nông nghiệệ p  p và và Phát Phát tritriểển nông thôncho đất t tr tr ồồng theo VietGAP và có thểể  mmở   r r ộộng đối i vvớ ii đất t ssửử  ddụụng ở   mmộột t ssốố  mmụụccđích k hác theo mứứcc qui định củủa TCVN 7209:2002.[15]

1.2  Tình hình nghiên cTình hình nghiên cứ ứ u kim lou kim loạại ni nặặngng ở ở  Vi Việệt Nam:t Nam:

Trên thếế giớ i, các nhà khoa học quan tâm đếnn độc tính củủa các kim loạại từừ  lâu.Các phương pháp thường đượ c áp dụng để phân tích kim loại trong môi trường đấtt

là cựực phổổ, quang phổổ (F-AAS, GF-AAS, ICP-OES), khốối phổổ (ICP-MS) Hiệện nay,

ssửử   ddụụng ICP-OES, ICP-MS để  xác định hàm lượ ng kim loạại i r r ấất t phphổổ   bibiếến Có r ấấttnhiềều tác giảả sửử dụụng thiếết bịị này cho nghiên cứứu củủa mình và đã có những công bốố  

nhất định như M.Bettinelli[23], M.Hoenig[31], A.Mazzucotelli[37], A.Miyazaki[38],,H.Tao[49], G.A.Zachariadis[57] Ưu điểm lớ n n nhnhấất t ccủủa ICP-OES, ICP-MS là có thểể  

đo đồng thờ i nhiềều nguyên tốố, vì vậậy thờ i gian phân tích mẫẫu sẽẽ  đượ c rút ngắn đáng

k ể, ít độc hạại, thân thiện hơn vớ iimôi trườ ng

Tạại Việệt Nam, nghiên cứứu vềề kim loại cũng đã đượ c sựự quan tâm củủa các nhàkhoa họọc Tuy nhiên, phương tiện kĩ thuật phụục vụụ cho mục đích này còn kém pháttriểển so vớ i thếế g giiớ i Các công trình nghiên cứứu chủủ  yyếếu u ssửử dụng phương pháp cựcc

 phổổ và quang phổổ hấấ p thu  p thu ngngọọn lửa để  xác định các kim loạại Có thểể k ểể  đến k ếết quảả  

mộột sốố công trình nghiên cứứu tiêu biểểu củủa các tác giảả  trong nước đượ c công bốố trên

mộột sốố t tạạ p chí khoa học trong nước và nước ngoài như dưới đây

 Năm 1998, tác  Năm 1998, tác giảgiả Tr ầần Công Tấấu và Tr ần Công Khánh đã điều u tra tra ttổổng hàmlượ ng các kim loạại (Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Pb, Zi (Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn) tn) tạại tầng đất mặt (độ sâu từừ 0-20 cm)

ccủủa mộột sốố loại đấtt ở   nướ c ta cho k ếết quảả  như trình bày trong bảảng 1.1

[16]

 Năm 1999, Lê Khoa và cộộng sựự  đã thựực hiệện khảo sát hàm lượ ng các kim loạạiitrong đất gầần khu vực Công ty pin Văn Điểnn để  đánh giá tác động ô nhiễễm do hoạạtt

động ng ssảản n xuxuấấtt tt ccủủa công ty, k ếết t ququảả  cho thấấyy đất khu vựực này bịị  ô nhiễễm m ZnZn[11]

Hàm lượng Zn cao hơn tiêu chuẩn cho phép đối i vvới đất nông nghiệệ p  p theo theo TCVNTCVN7209:2000[15]  như trong bảảng 1.2

Tiếế p theo  p theo vào vào nnăm 2002, nghiên cứứu u ccủủa tác giảả Nguyễễn n NgNgọọc Hc Huuỳỳnh và Lê

Huy Bá đã thực hiệện trên 126 mẫu đất tr ồồng lúa ở  thành phốố Hồồ Chí Minh cho thấấyy

r ằằng có sựự  tích lũy các kim loại Cr, Cu, Pb, Hg ở   mmộột t ssốố  mmẫẫu tuy nhiên vẫn dướ ii

mứức cho phép Mẫu đất gầần các khu công nghiệệ p phía  p phía BBắắc thành phốố Hồồ Chí Minh(quậận Thủủ  Đức, quậận 2, quậận 9) có khảả  năng ô nhiễm Zn r ất cao Hàm lượ ng Zn tạạii

ttầng đất mặặt quận 2 dao động trong khoảảng 161-390 mg/kg, tạại tầng đất mặặt quậận 9dao động trong khoảảng 356-679 mg/kg.[10]  

 Năm 2006, nhóm củủa tác giảả  PhPhạạm Ngọọc Thụụyy đã nghiên cứứu hu hiiệện n tr tr ạạng kim

loại Hg, As, Pb, Cd trong đất,t, nướ c và mộột t ssốố rau tr ồồng trên khu vựực 14 xã thuộộcchuyện Đông Anh-Hà Nộội vớ i 39 mẫu đất mặặt, 39 mẫu nướ c mặặt và 136 mẫẫu rau các

Đất Feralit phát triển trên đá bazan   59.5 59.5 257.6 257.6 125091 125091 1192 1192 227.1 227.1 9.0 9.0 81.0

Đất phù sa vùng đồng bằằng sông Cửửu u Long Long 6.1 30.8 17924 239 18.6 29.1 29.1 36.2 36.2

Đất phù sa vùng đồng bằằng sông Hồồng 13.6 13.6 43.2 43.2 42280 227 34.9 37.1 37.1 86.7 86.7

BBảảng 1.2ng 1.2: Hàm lượ : Hàm lượ Văn Điiểển.ng mộột sốố kim loạại nặng trong đất tạại khu vựực Công ty Pin

loạại K ếết t ququảả cho thấy chưa có biểu u hihiệện nhiễm As trên các đốii tượ ng khảảo sát Ônhiễễm Hg chủủ  yyếu trong nướ c nông nghiệp, trong đất và rau tr ồng ít trườ ng hợ  p bịị  nhiễễm nguyên tốố này Nhiềều u mmẫu đất, nướ c bịị ô nhiễễm Pb và các mẫẫu rau sửử dụụng

đất tr ồồng hay nguồn nước này đều ô nhiễm Pb Hàm lượ ng Cd trong các mẫu đấtt ở   

mứức an toàn, mộột sốố mẫu nướ c và rau bịị ô nhiễễm nguyên tốố này

[18]

  Theo nghiên cứu năm 2007 củủa các tác giảả Hoàng Thịị Thanh Thủủy, y, TTừừ  ThThịị  

Cẩẩm Loan, Nguyễn Như Hà Vy xác định hàm lượ ng các kim loạại Cd, Cr, Cu, Pb,

Zn trong tr ầầm tích sông tạại Tp Hồồ Chí Minh cho thấấyy đã có có ssựự  tích lũy kim loạiitrong tr ầầm tích sông r ạch Đặc c bibiệệt, t, ttạại nhiềều u vvịị  trí như kênh Tân Hóa Lò Gốm vàTàu Hủủ-Bến Nghé, hàm lượ ng mộột sốố kim loại vượ t qua giớ i hạạn cho phép.[19]  

 Năm 2008,  Năm 2008, tác tác giảgiả Nguyễễn Thịị  Đức Hạạnh cũng tiến hành nghiên cứứu vềề sựự ônhiễễm kim loạại nặặng (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) trong lớp bùn đáy tại 10 vịị trí lấấy mẫẫuu

tr ảải dài trên toàn bộộ chiềều dài 32 km củủa sông Thịị Vảải K ếết quảả cho thấấy bùn đáy bị  

ô nhiễễm bở i Ni, Cu, Cr Các kim loại khác như Cd, Pb, Zn cũng có hiện diện nhưng

vvẫẫn nằằm trong giớ i hạạn an toàn Các kim loại có hàm lượng cao nơi đầu nguồn (nơi

tiếế p nhận nướ c thảải từừ các khu công nghiệệ p) và giảảm dầần vềề phía cửửa sông.[9]  

 Năm 2009, tác giảả Kien Chu Ngoc và cộộng ng ssựự khảảo sát các kim loạại (As, Cd,

Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn) trong đất tr ồồng xung quanh mỏỏ khai thác thiếếc và tungsten

ttạại huyện Đại Từừ, Hà Nộội cho thấấy có sựự ô nhiễm Cu, Pb và đặc biệt là As đối vớ ii

đất r ừng và đất tr ồồng hoa màu.[34]  

 Như vậy, việệc nghiên cứứu kim loạại nặặng trong đất, bùn, tr ầầm tích tạại Việệt Nam

đã có những k ếết quảả nhất định Công cụụ  chính để  xác định hàm lượ ng kim loạại trong

nnềền n mmẫẫu này là thiếết t bbịị quang phổổ  hhấấ p  p thu thu nguyên nguyên ttửử, thiếết t bbịị  ccựực c phphổổ  để  xác định

llần lượ t t ttừừng kim loạại hiệện diệện trong dung dịịch mẫẫu thửử Do vậậy, việc định lượ ngcác kim loạại sẽẽ mấất r ấất nhiềều thờ i gian, tiêu tốốn nhiềều nhân lựực, hóa chấất vì có thểể  

 phảải sửử dụụng cảả quang phổổ và  và ccựực phổổ thì mớ i có thểể  xác định đượ c các nguyên tốố  

ccầần thiếết trên mộột t mmẫẫu u ththửử Bên cạnh đó, hai phương pháp này còn chịịu u r r ấất nhiềềuuảnh hưở ng từừ nềền mẫẫu phứức tạạ p

 Nhằằm m khkhắắc c phphụục c nhnhững nhược điểm này, qui trình nghiên cứứu u ssẽẽ  ứứng ng ddụụng

mộột thiếết t bbịị  mmới đối vớ i Việệt Nam là ICP-OES k ếết hợ  p vớ i k ỹỹ thuậật phân hủủy mẫẫuu

 bằằng lò vi sóng để  định lượ ng các kim loạại trong mẫu đất ICP-OES sở   hhữu đượ ccnhiều ưu điểm vượ t tt tr r ội như xác định đượ c khoảảng trên 70 nguyên tốố, tốc độ phântích nhanh, độ   nhnhạạy cao, khoảảng tuyếến tính r ộộng, ít cảản nhiễu và đặc c bibiệệt là khảả  năng xác định đồng thờ i các nguyên tốố t tạại cùng mộột thời điểm Do đó, sử dụụng ICP-

OES giúp tiếết kiệệm nhân lựực, thờ i gian vì tốc độ phân tích mẫẫu nhanh, giảảm chi phí,

ít độc c hhạại và quan tr ọọng là rút ngắắn khoảảng cách vềề  thithiếết t bbịị công nghệệ  so so vvớ i cácnướ c trong khu vựực và thếế giớ i.i

1.3  MMụục tiêu khoa hc tiêu khoa họọc cc của đềủa đề tài: tài:

chức năng đưa ra biện pháp xửử lý thích hợp đối với đất ô nhiễễm

   Qui trình có thểể  mmở   r r ộộng áp dụụng trên nềền n mmẫẫu u chchấất t ththảải i r r ắắn, bùn, tr ầầmtích

1.4  Phương pháp nghiên cứ Phương pháp nghiên cứ u:u:

Đề tài vậận dụụng tổổng hợp các phương pháp sau để nghiên cứứu:

   Tổổng hợ  p các bài báo cáo khoa họọc, công trình nghiên cứứu trong và ngoàinước để  định hướ ng cho qui trình nghiên cứứu

   Sửử dụụng lò vi sóng để phân hủủy mẫẫu Sau đó xác định đồng thờ i các kim

loạại i bbằằng thiếết t bbịị ICP-OES Hiệện nay, đđây là hai k ỹỹ  thuthuậật t hihiện đại và cónhiều ưu điểm, đượ c sửử dụụng r ộộng rãi ở   các nướ c phát triểển

   Xửử   lý lý ddữữ   liliệu thu đượ c c bbằng phương pháp xử  lý thốống kê k ếết t hhợ  p  p vvớ iiMS-Excel

   Kiểểm soát chất lượ ng thửử nghiệệm theo yêu cầầu u ccủủa tiêu chuẩẩn ISO/IEC17025:2005

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN  

2.1 Độc tính của một số kim loại:  

Các kim loạại i hihiệện n didiện trong môi trườ ng do có sẵẵn trong tựự nhiên và chủủ  yyếếuu

là do hoạt động của con ngườ i Các kim loạại tích tụụ  trong đất, đượ c hấấ p thu vào thựựcc

vvật và sau đó theo chuổi thức ăn sẽ xâm nhập vào cơ thể  con người, động vậật Kim

loạại tích tụụ  trong cơ thể  vvới hàm lượng vượt ngưỡ ng an toàn sẽẽ  ddẫn đến n ngngộộ  độc,ảnh hưởng đến sứức khỏỏe, sựự  sinh trưở ng, phát triểển của cơ thể

2.1.1 As:  

Độc tính các hợ  p  p chchất vô cơ của As phụụ  thuthuộộc vào tr ạạng thái oxi hóa, thôngthườ ng các hợ  p chấất As+3  độc hơn As+5 Các chất đượ c hấấ p thu  p thu và phân và phân bbốố chủủ yếếuu

ttạại gan, thậận, phổi, lá lách, động mạạch chủủ và da.[40]  

Biểểu hiệện củủa ngộộ  độc cấp tính As thông qua đườ ng dạạ  dày dày như như buồbuồn nôn, ói

mửửa, tiêu chảảy, r ốối loạạn nhịp tim…Ngộ  độc mãn tính As có các triệệu chứng như cơ

thểể  suy nhượ c, yếếuu ớ t, r ụụng tóc, r ốối loạạn tinh thầầnn[40]… Ngộộ  độc As và các hợ  p chấấtttrong thờ i gian dài gây ung thư biểu mô da, phếế quảảng, phổổi, các xoang, gan …[1],[17]  

Đối vớ i cây tr ồồng, As3+ có ảnh hưởng đến sựự phát triểển cây lúa non, làm cho lá

thậật 1 và 2 củủa cây lúa chậậm phát triểển, có màu tr ắắng và xanh nhạạt trong suốốt quátrình tồồn tạại,không có khảả  năng tổng hợ  p diệệ p lụục tốố, không có khảả  năng quang hợ  p

và sớ m bịị  khô đọt.t.[2]

2.1.2 Cd:  

Cd hấp thu vào cơ thể chủủ yếếu thông qua phổổi (30-60%) Cd phân bốố khắp cơ

thểể  nhưng tậ p trung chủủ yếếuu ở  gan và thậận (50-70% lượng Cd trong cơ thể).[41]  

Tùy theo mức độ bịị nhiễm độc Cd mà con ngườ i có thểể bịị  ung thư phổi, thủủngvách ngăn mũi, tổn thương thận, ảnh hưở ng tớ i nộội tiếết, tim mạạch[16]…Cd cũng gâyloãng xương, nứt xương, khó khăn trong việc cốố  định Ca trong cơ thể Tỷỷ l lệệ  ung thư

tiềền liệệt tuyến và ung thư phổi cũng khá lớ nn ở  nhữững người thườ ng xuyên tiếế p x p xúcúc

vvớ i Cd.[1]  

Vớ i thựực vậật, Cd tậậ p trung nhiềều trong mô Cd chứứa nhiềều nhất trong lá đối vớ iirau diếế p, carot, khoai t p, carot, khoai tây, thuây, thuốốc lá Cd tậậ p trung cao  p trung cao trong r trong r ễễ các cây yếến mạch, đậuunành, cỏỏ, bắắ p, cà chua làm cho r ễễ không phát triển đượ cc[9] Vớ i cây lúa, nồng độ Cd

trong nướ c khoảảng 0.32-0.43 mg/L gây suy giảảm thân, lá, r ễễ và lúa chếết 100% sau

chếết Nhiễm độc Cu thông qua da gâc Cu thông qua da gây ngy ngứứa, viêm da [42]  

Vớ i thựực vậật, cây tr ồồng thiếu Cu thườ ng có tỷỷ  llệệ quang hợ  p bất thườ ng Thừừaa

Cu do dùng thuốốc diệệt nấấm, thuốốc tr ừừ sâu, phân bón CuSO44 làm cho Cu tích tụụ trongđất cũng xảy ra nhữững triệệu chứứng ngộộ  độc có thểể dẫn đến cây chếết.t.[1]  

Đối vớ i con ngườ i, Pb hấp thu vào cơ thể tích tụụ chính tại 3 nơi: máu, mô mềm

và xương Xương là nơi tích tụ Pb nhiềều nhấất Pb gây ảnh hưởng đến hệệ tiêu hóa, hệệ  tim mạạch, thần kinh trung ương và ngoại biên, hệệ miễễn dịịch, hệệ sinh sảảnn[44] Pb cũngkìm hãm chuyểển hóa Canxi bằằng cách tr ựực tc tiiếế p  p hohoặặc gián tiếế p  p kìm kìm hãm shãm sựự chuyểểnnhóa Vitamin D.[17]  

Đối i vvớ i cây lúa, Pb làm suy giảảm các bộộ  phân thân, lá, r ễễ LLượ ng Pb trongnước đạt 0.31 mg/L lúa chếết 50%, 0.44 mg/L lúa chếết 100% Vớ i cây rau muốống,

nnồng độ  Pb trong nướ c khoảảng 5 mg/L làm r ễễ rau muống đen và thối, gây chếết mộộtt

ssốố cây sau khi tr ồng đượ c 1 tuầần.[2]  

2.1.6 Zn:  

Zn là nguyên tốố chính cầần thiết cho cơ thể, lượ ng yêu cầầu hàng ngày là 5mgZn/tr ẻẻ em và 15 mg Zn/phụụ nữữ Zn phân bốố nhiềềuu ở  tuyếến tiềền liệệt, thậận, gan, tim vàtuyếến tụụy.[46]  

Đối i vvới ngườ i, ngộộ  độc c ccấp tính Zn qua đường ăn uống biểểu u hihiện như nôn

mửửa, tiêu chảảy, co thắt cơ bụng, thậậm chí xuấất huyếết dạạ dày[45] Zn còn có khảả  nănggây ung thư đột t bibiếến, ngộộ  độc c hhệệ  ththầần kinh, hệệ sinh sảản, n, hhệệ  mimiễễn n ddịịch Tuy nhiên,thiếếu u hhụt Zn trong cơ thể  cũng gây các triệu u chchứng như liệt dương, teo tinh hoàn,

mù màu, viêm da, bệệnh vềề gan

[1]

…  

Vớ i thựực vật, dư thừa Zn gây bệệnh mấất diệệ p lụục tốố Sựự tích tụụ  Zn trong cây ăn

quảả có liên hệệ  đến mức dư lượng Zn trong cơ thể  ngườ i và góp phầần phát triểển việệcc

Zn bịị tích tụụ  trong môi trường, đặc biệt là môi trường đất.t.[1]  

2.2 Sự tích lũy kim loại trong môi trường đấ2.2 Sự tích lũy kim loại trong môi trường đất:t:  

Vớ i sứức ép dân sốố  ngày càng tăng kéo theo sự phát triểển nhanh chóng củủa cáckhu đô thị, khu công nghiệp, tăng cường cơ sở    hhạạ   ttầầng giao thông làm cho tàinguyên đất t bbịị khai thác mạạnh nh mmẽẽ và suy thoái ngày càng nghiêm tr ọọng Ô nhiễễmlàm đất nghèo dinh dưỡ ng, phá hủủy y ccấu trúc đất và làm đảo o llộn môi trườ ng sinhthái Môi trường đất có quan hệệ mậật thiếết với môi trường nướ c và không khí nên ônhiễm đất có liên k ếết chặặt chẽ, tác động qua lạại lẫẫn nhau vớ i ô nhiễễm nguồn nướ cc

và không khí Mộột sốố nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trườ ng đấtt đến từừ hoạạtt

động nông nghiệệ p, hoạt động công nghiệệ p và các khu dân cư đô thị

2.2.12.2.1 Hoạt độngHoạt động  nông nghiệnông nghiệp:p:  

Sửử  ddụụng phân bón và thuốốc c bbảảo o vvệệ  ththựực c vvậật t mmộột cách bừừa bãi trong sảản n xuxuấấttnông nghiệệ p là hai nguyên nhân chính gây ô nhiễễm môi trường đất.t

2.2.1.1 Phân bón:

Phân bón hóa học giúp gia tăng năng suất, tuy nhiên việệc c ssửử  ddụụng ng llặặ p  p llạại i vvớ ii

liềều cao gây ra sựự ô nhiễm đất t bbở i các tạạ p  p chchấất kim loạại có trong phân bón (bảảng2.1), các kim loạại này có thểể  tích lũy ở  t tầầng mặặt của đất, có thểể  di động xuốống mạạchnướ c ngầầm, đượ c cây tr ồồng hấp thu và đi vào chuổi thức ăn của con ngườ i.i

 Nhiềều nghiên cứứu củủa các nhà khoa họọc tạại Argentina, NewZealand, Anh và xứứ  Wales,

Wales, Tây Tây Ban Ban Nha Nha chchứứng minh r ằằng việệc c ssửử dụụng phân bón hóa họọc gây tích tụụ  kim loại như ại như As, Cd, As, Cd, Cr, Cu, Cr, Cu, Hg, Hg, Ni, Pb, Ni, Pb, Zn… trong Zn… trong đấđất.t.[26],[30],[39],[50] Bên cạạnh phân bón hóa họọc thì phân chuồng cũng gây tích lũy kim loại Cu, Zn, Mn[56]

Sửử  ddụụng phân bón hóa họọcc ở   nước ta ngày càng tăng về  ssốố  llượ ng, chủủng loạại.i.Trong đó, sử dụụng nhiềều nhất là phân đạm, lân và kali Việệc sửử dụụng phân bón tùy

tiệện, không đúng kỹ   thuthuật, bón phân không cân đối vì chú tr ọọng ng vvềề  đạm và chấấttlượng phân bón không đảm m bbảảo gây sứức ép lớn đến môi trường đất nông nghiệệ p.Trên 50% lượng đạm, 50% lượ ng kali và khoảng 80% lượng phân lân dư thừa gây ônhiễm đất.t.[4]  

Mặặt khác, hiện nay có lượ ng ng llớ n phân bón nhậậ p  p llậu không đượ c c kikiểểm soát,

thậậm chí cảả phân bón giảả  đang tồn tạại trên thịị  trường Lượ ng phân bón này gây tác

động xấấu và ảnh hưở ng không nhỏỏ  đến môi trường đất.t

2.2.1.2 Thuốc bảo vệ thực vật:

Việệc lạạm dụụng thuốốc bảảo vệệ thựực vậật trong canh tác nông nghiệệ p gây  p gây ô nhiô nhiễễmnhiềều vùng đất trên phạạm vi cảả  nướ c c LLượ ng nông dượ c c ssửử  ddụụng ở   nướ c ta ngàycàng tăăng Từừ  năm 2000 đến nay, trung bình mối năm tiêu thụ  trên 30.000 tấấnnthuốốc bảảo vệệ thựực vậật thành phẩẩm.[4]  

Theo k ếết t ququảả   khkhảảo sát ở  Trung Quốốc cho thấấy y ssựự   hihiệện n didiệện n ccủủa Cd, Hg, Astrong đất nông nghiệệ p  p chchủủ   yyếếu là do thuốốc c tr tr ừừ sâu và phân bón[55] TTạại Tây Ban Nha,

 Nha, nghiên nghiên ccứứu u ccủủa tác giảả  Eugenia Gimeno-García và cộộng ng ssựự  cũng cho thấấyy

BBảảng 2.1ng 2.1: Hàm lượ : Hàm lượ ng mộột sốố kim loạại trong phân bón.[2]   

việệc sửử dụụng thuốốc tr ừừ sâu và tr ừừ cỏỏ  làm tăng nguy cơ tích tụ các kim loạại Cd, Fe,

Mn, Zn, Pb, Ni trong đấtt[30]

 Nông dượ c tích luỹỹ  trong đất, đặc biệệt là các thuốốc có chứứa các nguyên tốố  như

Pb, As, Cu, Hg có độc tính lớ n, thời gian lưu lại trong đất dài Các chấất này có

thểể  đượ c cây tr ồồng hấấ p thu,  p thu, tích ttích tụụ và xâm nhậậ p vào cơ thể  ngườ i,i, động vậật thôngqua lương thựực, thựực phẩẩm, dẫn đến những tác động xấu đến sứức khỏỏe

2.2.22.2.2 Hoạt động công nghiệpHoạt động công nghiệp::  

Hoạt động củủa khu công nghiệệ p tác động mạạnh đến môi trườ ng chủủ yếếu thôngqua chấất thảải r ắắn và nướ c thảải.i

2.2.2.1 Ch2.2.2.1 Chấất tht thảải ri rắắn:n:

Sựự   mmở    r r ộộng các khu công nghiệệ p  p làm làm giagia tăng đáng kể  lượ ng chấất t ththảải i r r ắắn,lượ ng chấất thảải nguy hại cũng tăng cao Việc thu gom, vậận chuyểển và xửử lý chấất thảảii

r ắắn còn nhiềều vấn đề t tồn đọng dẫn đến gây ô nhiễm môi trườ ng

Việệc quảản lý bùn từừ hệệ thốống xửử  lý nướ c thải cũng chưa chặt chẽ ẽ Điều Điều đángđáng

lo ngạại là bùn thảải i ttừừ  hhệệ  ththốống ng xxửử  lý nướ c c ththảải i ttậậ p  p trung trung ccủủa các khu công nghiệệ pchưa đượ c xem là chấất t ththảải nguy hạại i mmặặc dù chứứa nhiềều thành phầầnn độc hạại, trong

đó có nhiều kim loại như: Cd, Cr, Cu, Pb, Ni, Zn, Hg[11],[56] Thậậm chí mộột sốố  nơi

ttạại thành phốố  HHồồ Chí Minh, bùn thải còn đượ c làm phân bón cho cây xanh trongkhu công nghiệệ p (khu  p (khu công nghicông nghiệp Lê Minh Xuân), đượ cc ủủ làm phân compost (khucông nghiệp Vĩnh lộc), bán cho các cơ sở  làm phân vi sinh (khu công nghiệệ p  p TânTân

Tạạo)[8]

Chính việệc còn tồn đọng nhiềều u bbấất t ccậậ p  p trong trong ququảản lý nguồồn n chchấất t ththảải i r r ắắn mà

ddẫn đến ô nhiễm môi trường nói chung và môi trường đất nói riêng

Mộột minh chứứng vềề tác hạại nghiêm tr ọọng củủa chấất thảải công nghiệệ p trong  p trong ththờ iigian gần đây là sự  ccốố  vvỡ   hhồồ  chchứa bùn đỏ  ttạại Hungary Bùn đỏ là chấất t ththảải i ccủủa quátrình tinh chếế  ququặặng bauxite, có chứứa nhiềều kim loại độc c hhạại, chấất phóng xạạ  và độ  

kiềềm cao K iềm trong bùn đỏ có thể tiêu diệt một phần thảm thực vật, làm hư hạidiện tích đất canh tác Đặc biệt, khi chảy xuống sông, bùn đỏ sẽ làm chết mọi sinhvật như tôm, cá  Sựự cốố này là mộột bài học cũng như là lờ i cảảnh báo cho các dựự ánkhai thác bauxit của nướ c ta hiệện nay

2.2.2.1 Nước thải:

2.2.2.1 Nước thải:  

Theo k ếết t ququảả nghiên cứứu u ccủủa tác giảả  PhPhạạm m NgNgọọc c ThThụụy và cộộng ng ssựự thì nguồồnnnước tướ i tiêu bịị ô nhiễễm kim loạại có liên quan chặặt chẽẽ  đến sựự hiệện diệện kim loạạiitrong môi trường đất và trong cây tr ồồng[18]

Theo báo cáo hiệện tr ạng môi trườ ng quốốc gia, mộột sốố  lưu vực sông của nướ c ta

đã bịị ô nhiễễm m ttừừ  ngunguồn nướ c c ththảải i ccủủa các khu công nghiệệ p, trong đó có ô nhiễmkim loạại nặặng[5],[8] Thành phần nướ c thảải từừ các khu công nghiệệ p phụụ thuộc vào đặcctrưng ngành nghề  ccủa các cơ sở   ssảản n xuxuấất Nhóm ngành gây ô nhiễễm kim loạại i ttậậ ptrung vào khai thác, chếế   bibiếến khoáng sảản, luyệện kim, cơ khí chế   ttạạo máy, dệệttnhuộộm

 Nước  Nước sông sông ĐồĐồnng Nai, đoạn n ttừừ  nhà máy nướ c thiện Tân đến Long Đại-Đồng Nai đã bắt

 Nai đã bắt đầđầu ô nhiễễm chấất hữu cơ và cặn lơ lửng, đáng chú ý là đã phát hiện hàmlượng Pb vượ t tiêu chuẩẩn n loloạại i A A ccủủa TCVN 5942-1995 (tương đương QCVN24:2009/BTNMT) Hàm lượ ng Hg tạại i ccảảng Vedan, cảảng ng MMỹỹ  Xuân vượ t 1.5-4 lầần,

Zn vượ t 3-5 lầần so với nướ c thảải loạại B củủa TCVN 5942-1995

Tạại Tp HCM, hệệ thống sông Sài Gòn cũng bị ô nhiễễm nghiêm tr ọọng, chủủ yếếuu

là ô nhiễễm chấất t hhữu cơ, vi sinh và một sốố  nơi có dấu hiệệu ô nhiễễm kim loạại Nhiềềuukênh r ạạch thuộộc thành phốố  đã trở   thành kênh nướ c c ththải như: kênh Tân Hóa-Lò

Gốốm, kênh Tàu Hủủ, kênh Ba Bò, Tham Lương, Nhiêu Lộc   

Đối vớ ii lưu vực sông Cầầu, ô nhiễễm chủủ yếếu do ngành chếế biếến khoáng sảản vàngành kim khí Đoạn sông Cầầu u chchảảy qua thành phốố  Thái Nguyên có mứứcc độ   ôônhiễễm nghiêm tr ọọng nhấất vì chịịuu ảnh hưở ng bở i vớ i ngành chủủ l lựực là luyệện kim, cánthép, chếế t tạạo máy vớ i hai khu công nghiệệ p lớn là Thái Nguyên và Sông Công Đặccđiểm nướ c thảải củủa các ngành công nghiệệ p này chứứa nhiềều dầầu mỡ , kim loạại.i.  

Sử dụng nguồn nước ô nhiễm phục vụ tưới tiêu cho nông nghiệp góp phần làmtăng nguy cơ ô nhiễm  kim loại trong đất và nông sản.  

2.2.4 Các khu dân cư, đô thị:  

Sựự phát triểển mạạnh mẽẽ của các khu đô thị  kéo theo các nguy cơ ô nhiễm đất từừ  

chấất thảải r ắn và nướ c thảải.i

Sựự bùng nổổ dân sốố  kéo theo tăng lượ ng chấất t ththảải i r r ắắn sinh hoạạt Thiếếu các bãichôn lấấ p  p và và hhệệ   ththốống ng xxửử  lý nướ c c r r ỉỉ  rác đạt yêu cầầu Việệc thu gom chấất t ththảải cònnhiềều bấất cậậ p, tỷỷ l lệệ thu gom chấất thảải còn ở  mứức thấấ p Chấất thải thường đổ t tậậ p trung

ở   rìa đường, các mương, rãnh, hoặặcc đổ   xuxuốống sông, suốốii[5] Đây là nguồn gây ônhiễm đáng kể  đến nguồn nướ c mặt, nướ c ngầm và đất.t

Các khu đô thị  thườ ng ng ttậậ p  p trung trung ngay cngay cạạnh sông, hầầu u hhết nướ c c ththảải sinh hoạạttđều không đượ c xửử  lý mà đổ tr ựực tiếế p ra sông, hồồ, kênh, r ạạch vớ i sốố  lượ ng lớ n gâytác động tr ựực tc tiiếp đến n chchất lượng nướ c sông Đặc biệệt là nướ c thảải i y ty tếế chứứa nhiềềuuhóa chất độc hạại, chấất t hhữu cơ và các vi khuẩn gây bệệnh Tuy vậậy, nguồn nướ c thảảiinày vẫn không đượ c c xxửử lý triệt để, đượ c c xxảả  ththẳng ra môi trườ ng góp phầần gây gia

tăng ô nhiễễm nguồn nướ cc[5] Sau đó, nguồn nướ c này lại đượ c c ssủủ   ddụụng cho nônglâm nghiệệ p, gây ô nhiễễm đất tr ồồng, nông sảản.[18]  

Bên cạnh đó, hoạt động giao thông vậận n ttải cũng góp phần quan tr ọọng vào ônhiễm đất Hoạt động giao thông vậận n ttảải còn sinh ra bụụi kim loại như Pb, Cd, Ni,Zn Các kim loại này có xu hướ ng tích tụụ cao tạại tầng đất mặặt, khu vựực gần đườ ng

và giảảm m ddầầnn ở  các tầng ầng đất đất xa xa hơn hơn theo theo kếkết t ququảả   khkhảảo sát củủa tác giảả Ali Ardakani (bảảng 2.2).[29]  

Falahi-BBảảng 2.2ng 2.2: Hàm lượ : Hàm lượ ng mộột sốố kim loạại nặng trong đất gần đườ ng giao thông

Kim loKim loạạii   KhoKhoảảng cách tng cách từ ừ   

đườ đườ ng giao thôngng giao thông (m)

T

Tầng đấầng đấtt (cm)

Hàm lượ Hàm lượ ngng (mg/kg)

2.3 Phương pháp ICP2.3 Phương pháp ICP-OES:-OES:

2.3.1 Giới thiệu phương pháp ICP2.3.1 Giới thiệu phương pháp ICP-OES:-OES:

 Năm  Năm 1964, 1964, lần lần đầđầu tiên Stanley Greenfield có bài báo cáo vềề   viviệc xác định

mộột sốố nguyên tốố bằằng k ỹỹ thuậật phát xạạ vớ i nguồồn kích thích là plasma Báo cáo củủaa

ông chứứng ng ttỏỏ   r r ằằng nguồồn kích thích plasma có nhiều ưu điểm hơn ngọn n llửửa, a, hhồồ  quang điện Nguồồn plasma có độ  ổn định cao, hạạn n chchếế  ttạạo thành các hợ  p  p chchấất t bbềềnnnhiệệt, có khảả  năng kích thích một sốố nguyên tốố mà ngọọn lửửaa thông thườ ng có nhiệệtt

độ   ththấấ p không kích thích đượ c Tuy nhiên tạại i ththời điểm này, nguồồn plasma cònnhiềều hạạn chếế, chỉỉ  ttốt hơn phổ hấấ p t p thu nguhu nguyên tyên tửử ngọọn lửửa trong việc xác định cácnguyên tốố t tạạo hợ  p chấất bềền nhiệt Đến năm 1973, sau một thờ i gian cảải tiếến thiếết bịị  

và

và k k ỹỹ  thuthuậật thì nguồồn plasma khẳng định được ưu thế  ccủủa mình so vớ i các nguồồnnkích phổổ phát xạạ  trước đó K ểể t từừ  đây, ICP thu hút đượ c sựự quan tâm củủa nhiềều nhànghiên cứứu, tạạo nên sựự phát triểển mạạnh mẽẽ củủa nguồồn kích thích quang phổổ này.[24]  

ICP-OES sở  hữu đượ c nhiều ưu điểm so vớ i F-AAS, GF-AAS như nguồồn kíchthích ổn định, định lượng đượ c khoảảng trên 70 nguyên tố, xác định đồng thờ i cácnguyên tốố, , ttốc độ   phân  phân tích tích nhanh, nhanh, độđộ   nhnhạạy cao, khoảảng tuyếến tính r ộộng, ít cảảnnnhiễu và xác định đượ c các mẫu có hàm lượ ng muối hòa tan đến 20%.[27],[35],[46]   Ngày

 Ngày nay, nay, ICP-ICP-OES đượ cc ứứng ng ddụụng ng r r ấất t r r ộộng rãi, là công cụụ  xác định hàmlượ ng các nguyên tốố  trong các lĩnh vực như nông nghiệ p và thựực phẩẩm, sinh họọc và

y tế, địa chất, môi trường và nướ c, kim loạại, hữu cơ, hóa chất và mỹỹ phẩẩm.[24]  

2.3.22.3.2 Nguyên tắc đo với ICPNguyên tắc đo với ICP-OES:-OES:[12],[13]  

 Nguyên tửử hay ion nhận năng lượ ng kích thích từừ plasma chuyểển từừ tr ạạng thái

cơ bản lên tr ạạng thái kích thích Tuy nhiên, tr ạạng thái kích thích chỉỉ  ttồồn n ttạại trong

thờ i gian r ấất ngắắn (khoảảng 10-12-10-8s), sau đó nguyên tửử hay ion  phóng thích nănglượ ng ng hhấp thu dướ i i ddạạng ng bbứức c xxạạ  λ λ đểđể  tr tr ở   vvềề  tr tr ạạng thái bềền n nhnhấất-tr ạng thái cơ bản.Bướ c sóng λλ   phát  phát ra ra là là đặc đặc trưng trưng cho cho từtừng nguyên tửử  hohoặặc ion và cường độ  vvạạch phát

 phát xxạạ  ttỷỷ  llệệ  vvớ i i nnồng độ  ccủủa nguyên tửử hay ion có trong dung dịịch theo phươngtrình sau:

(*)Trong đó: I : cường độ vạạch phát xạạ

C: nồng độ nguyên tửử hoặc ion cho cường độ phát xạạ I

a: đượ c gọọi là hằằng sốố thựực ngiệệm

 b: là hằằng sốố bảản chấất, phụụ thuộộc bảản chấất từừng nguyên tốố

Dựựa vào phương trình (*) để  định lượ ng mộột nguyên tốố trong dung dịịch khi sosánh cường độ vạạch phát xạạ gây ra bở i nguyên tốố này trong dung dịịch vớ i cường độ   phát xạạ củủa mộột dãy dung dịịch chuẩẩn biếết tr ướ c nồng độ

2.3.32.3.3 Sơ lược cấu tạo nguyên tử và sự xuất hiện phổ phát xạ:Sơ lược cấu tạo nguyên tử và sự xuất hiện phổ phát xạ:  

 Nguyên tửử bao gồồm mộột hạt nhân và đám mây electron chuyển động theo quỹỹ  

đạo xung quanh tạạo thành lớ  p vỏỏ nguyên tửử Trong lớ  p vỏỏ nguyên tử, điện tửử phân

Trong điều kiện bình thườ ng, nguyên tửử t tồồn tạạii ở  tr ạng thái có năng lượ ng thấấ p

nhấất có mức năng lượ ng Eoo gọọi là tr ạng thái cơ bản Khi nguyên tửử nhận được nănglượ ng từừ bên ngoài, các electron ở  l lớ  p vỏỏ ngoài cùng hấp thu năng lượ ng và chuyểểnnlên tr ạạng thái kích thích có mức năng lượng Em cao hơn Quá trình này gọi là quátrình hấấ p thu

Tuy nhiên, sựự  ttồồn n ttạại i ccủủa nguyên tửử  ở   mmứức c EEm  r r ấất t ngngắắn (khoảảng 10-12 -10-8s),sau đó nguyên tử   phóng  phóng thích thích năng năng lượ lượ ng ng hhấp thu dướ i i ddạạng ng bbứức c xxạạ  λ λ đểđể   tr tr ở    vvềề  

tr ạạng thái bềền nhấất, tr ạng thái cơ bản Quá trình này gọọi là quá trình phát xạạ

 Nếếu nguyên tửử   hhấp thu năng lượng đủ   llớ n, electron ngoài cùng tách khỏỏiinguyên tửử, lúc này nguyên tửử t thihiếếu electron tr ở   thành ion dương Ion cũng có mứccnăng lương cơ bản n EE0i   và và mmức năng lượ ng kích thích Emi và do đó cũng có hiệnntượ ng hấấ p thu, phát xạạ  như nguyên tử (Hình 2.1)

Hình 2.1: Các quá trình hấấ p thu và phát xạạ trong nguyên tửử và ion aa,,b: hấấ p thunguyên tửử;; cc: ion hóa; d: kích thích ion ; ee: phát xạạ ion; f ,,gg,,h: phát xạạ nguyên tửử

Sựự chênh lệch năng lượ ng ng gigiữữa a mmứức kích thích và mức cơ bản đượ c c ththểể  

2.3.42.3.4 Nguồn phóng điệnNguồn phóng điện plasma ICP vàplasma ICP và sự kích thích phổsự kích thích phổ trong plasma ICP:trong plasma ICP:2.3.4

2.3.4.1 Nguồn phóng điện.1 Nguồn phóng điện plasma ICP:plasma ICP:

Plasma là tr ạạng thái thứứ  4 4 ccủủa a vvậật t chchấất sau r ắắn, n, llỏỏng và khí Plasma là tr ạạngthái khí đã bị ion hóa mộột phầần hoặặc toàn bộ, trong đó nồng độ  không gian điện tíchdương và âm là bằng nhau hoặặc xấấ p xỉỉ bằằng nhau.[12],[28]  

 Nguồn phóng điện ICP đượ c duy trì nhờ   ssựự  tương tác giữa năng lượ ng ghép

ccặặ p cảảm ứứng và bầu khí trơ bị ion hóa Khí Ar đượ c sửử dụụng thông dụụng nhấất Các bướ c hình thành ““ngọọn lửa”  plasma Ar đượ c minh họọaa ở  hình 2.2

 Ngọọn plasma Ar có hình giọt nướ c, nhiệt độ khoảảng 6000-1000 ooK Các vùng

và phân bốố nhiệt độ trong plasma Ar đượ c mô tảả  ở  hình 2.3.(a)&(b)[27]  

Hình 2.3: Phân chia các vùng và nhiệt độ trong ngọọn plasma Argon

Hình 2.4: Các quá trình diễễn ra khi mẫu được đưa vào plasma.  

Vùng cảm ứng (IR) có hình vành khuyên, màu trắng do Ar phát xạ Vùng gianhiệt sơ bộ (PHZ) có chức năng desolvate hóa, hóa hơi, nguyên tử hóa mẫu Vùng bức xạ (IRZ) sẽ kích hoạt và ion hóa mẫu Vùng phân t

 bức xạ (IRZ) sẽ kích hoạt và ion hóa mẫu Vùng phân tích (NAZ) cũng có nhiệm vụích (NAZ) cũng có nhiệm vụkích hoạt và ion hóa mẫu, tín hi

kích hoạt và ion hóa mẫu, tín hiệu phát xạ sẽ đo tại vùng ệu phát xạ sẽ đo tại vùng này.này.  

2.3.4.2

2.3.4.2 Sự kích thích phổ trongSự kích thích phổ trong plasma ICP:plasma ICP:  

Dung dịịch ch mmẫu được đưa vào plasma dướ i i ddạng sương khí Dướ i tác dụụngnhiệệt củủa plasma các hạt sương này sẽ bịị loạại bỏỏ dung môi tr ở  thành hạạt r ắắn, các hạạtt

r ắắn bịị  hóa hơi thành dạng khí và sau đó chuyển thành nguyên tửử t tựự do, ion Nguyên

ttửử  và ion nhận năng lượ ng ng ttừừ  plasma chuyểển lên tr ạng thái kích thích, sau đó là phóng thích bứức xạạ  để tr ở  vềề tr ạng thái cơ bản.(Hình 2.4)

2.3.52.3.5 Các bộ phận chính của thiết bị ICPCác bộ phận chính của thiết bị ICP-OES:-OES:[24]  

Hệ thống ICP-OES có thể được chia thành các bộ phận quan trọng như sau: hệthống chuyển  mẫu vào plasma, máy phát cao tần RF, torch, hệ  quang học và ghi đotín hiệu (detector).  

2.3.5.1 Hệ thống chuyển mẫu vào plasma:

2.3.5.1 Hệ thống chuyển mẫu vào plasma:  

Hệ thống này bao gồm các thành phần  như::  bơm, bộ phun sương (neulizer) và buồng phun (spray chamber)

Bơm được sử dụng để chuyển mẫu từ bình chứa đến bộ phun sương và chuyển  

dung dịch thải từ buồn phun ra ngoài Dùng bơm nhằm ổn định tốc độ hút mẫu,giảm thiểu ảnh hưởng do độ

giảm thiểu ảnh hưởng do độ nhớt, tỷ trọng, sức căng bề nhớt, tỷ trọng, sức căng bề mặt.mặt.  

Bộ phun sương có nhiệm vụ chuyển mẫu từ dạng lỏng sang dạng sương  đểchuyển  vào plasma Có nhiều dạng nebulizer khác nhau như: concentric nebulizer,cross-flow nebulizer, ultrasonic nebulizer Mỗi dạng có hiệu quả tạo sương khácnhau và được sử dụng theo sự chọn lựa của kỹ thuật viên vận hành máy dựa trênđặc điểm, yêu cầu của mẫu thử Nebulizer càng tốt thì tạo được kích thước hạtsương  càng nhỏ và mật độ càng cao.  

Buồngg phun  phun có có nhiệm nhiệm vụ vụ loại loại bỏ bỏ những những hạt hạt sương sương có có kích kích thước thước lớn lớn hơn hơn 1010

μm, được đặt giữa nebulizer và torch Có hai dạng buồngg phun  phun thường thường dùng dùng làlàdouble-pass và cyclonic

2.3.5.2 Torch:

Torch bao gồm hai ống thạch anh kết hợp với injector tạo thành hệ gồm baống tròn đồng tâm để chu

ống tròn đồng tâm để chuyển khí Argon và mẫu dạng sương vào plyển khí Argon và mẫu dạng sương vào plasma (Hình 2.5).asma (Hình 2.5).  

Hình 2.5: Cấấu tạạo torch dùng trong ICP-OES

Một trong những nhiệm vụ chính của dòng khí plasma là làm nguội thànhtorch thạch anh Dòng khí auxiliary có tác dụng găn ngọn plasma chạm vào injector

và giúp dẫn  aerosol mẫu vào plasma dễ dàng hơn.  Dòng khí nebulizer có nhiệm vụchuyển mẫu dạng sương vào plasma.  

Injector có nhiều loại, tùy vào dạng mẫu mà sử dụng loại thích hợp Injector

cceramic có tính chất chống ăn mòn, injector narrow- bore sử dụng v bore sử dụng với dung môi hữới dung môi hữuu

cơ hay injector wide- bore cho mẫu có hàm lượng chất rắn hòa tan cao.  

2.3.5.32.3.5.3 Nguồn phát sóng cao tần RF:Nguồn phát sóng cao tần RF:  

 Nguồn phát cao tần có  Nguồn phát cao tần có nhiệm vụ cung cấp năng nhiệm vụ cung cấp năng lượng để hình thành lượng để hình thành và duy trìvà duy trìngọn plasma.Năng lượng được chuyển từ máy phát cao tần vào plasma thông quacuộn đồng bao quanh torch.  Tần số dùng trong ICP-OES là 27.12 MHz và 40.68MHz Tuy nhiên, hiện nay  tần số 40.68 MHz rất được ưa chuộng do  hiệu quảchuyển  năng lượng vào plasma  cao, vì vậy  làm tăng  nhiệt độ của plasma và cảithiện được  tính ổn định của plasma.  Điều này dẫn đến giảm bức xạ nền, đồng nghĩavới việc tăng

với việc tăng độ nhạy của độ nhạy của thiết bị Ngoài rathiết bị Ngoài ra, tần số 40.68 , tần số 40.68 MHz MHz sẽ tạo được sẽ tạo được ngọnngọn plasma mỏng

 plasma mỏng hơn so hơn so với tần với tần số 27.12 số 27.12 MHz, dMHz, do đóo đó  làm giảm hiện tượng  tự hấp thu,giảm cản nhiễu và mở rộng khoảng tu

giảm cản nhiễu và mở rộng khoảng tuyến tính của thiết bị.yến tính của thiết bị.  

Có hai dạng máy phát RF là crystal-controlled và free-running Dạng f running có ưu điểm chế tạo đơn giản,  nhỏ gọn,, giá thành thấp và đáp ứng tốt hơnđối với sự thay đổi  trở kháng của plasma gây ra bởi các dung dịch mẫu khi đưa vào plasma so với dạng crystal-controlled

ree-2.3.5.42.3.5.4 Hệ quang họcHệ quang học và và ghi đo tín hiệu:ghi đo tín hiệu:  

Bức xạ từ vùng NAZ được hội tụ vào khe vào của   bộ tách sóng  thông qua một

số gương và thấu kính Bộ tách sóng có nhiệm vụ phân tách các tia bức xạ thành cáctia đơn sắc, sau đó chuyển các tia này đến detector Có 2 cách thu nhận tín hiệu từvùng NAZ của plasma là dọc trục (axial viewing, hình 2.6.a) hoặc xuyên tâm (radialviewing, hình 2.6.b) Các thiết bị ICP OES cổ điển thường thu tín hiệu theo cáchxuyên tâm, tuy nhiên hiện nay một số thiết bị ICP OES kết hợp cả hai cách thu tínhiệu trên cùng thiết bị, được gọi là dual-view Việc chuyển đổi cách thu tín hiệu từ

Hình 2.6: Chếế  độ l lấấy tín hiệệu củủa ICP-OES: a dọọc tr ụục (axial viewing).

 b xuyên tâm (radial viewing)

dọc trục sang xuyên tâm hay ngược lại được thực hiện rất dễ dàng   bởi  bởi phần phần mềmmềmđiều khiển  của  thiết bị.  

Đối với thiết bị ICP OES cổ điển, thiết bị tách sóng là cách tử echellete (dùng bậc nhiễu xạ bằng 1), lăng kính, kính giao th

 bậc nhiễu xạ bằng 1), lăng kính, kính giao thoa Detector để ghi nhận tín hioa Detector để ghi nhận tín hiệu là ốngệu là ốngnhân quang điện PMT.  

Với thiết bị ICP-OES hiện đại, cách tử nhiễu xạ echelle được sử dụng cho phân tách

 phân tách bức xạ bức xạ đa sắc đa sắc thành tia thành tia đơn sắc đơn sắc nhiều bậc nhiều bậc Việc sử Việc sử dụng ndụng nhiều bậchiều bậc  nhiễu

xạ của cách tử echellle (bậc nhiễu xạ > 1)  giúp hệ quang học  có độ phân giải cao.Các dạng detector được sử dụng như  PDA (photodiode array), CID (chargeinjection devides), CCD (charge coupled devides), SCD (segmented array chargecoupled devides) để ghi nnhận tín hiệu Các detector này có ưu điểm là có thể ghiđồng thời nhiều bước sóng và dòng tối thấp khi làm lạnh do đó làm giảm tín hiệunền

2.3.62.3.6 Cản nhiễuCản nhiễu  trong phép đo với ICPtrong phép đo với ICP-OES:-OES:  

Các yếếu tốố  ảnh hưởng đến k ếết quảả  trong phép đo ICP-OES có thểể chia thành 3nhóm: cảản nhiễễu quang phổổ, cảản nhiễễu vậật lý và cảản nhiễễu hóa họọc

2.3.62.3.6.1 Cản nhiễu quang phổ: bao gồm phát xạ phổ nền và chồng lấp phổ:.1 Cản nhiễu quang phổ: bao gồm phát xạ phổ nền và chồng lấp phổ:  

a) Phát xa) Phát xạạ ph phổổ n nềền:n:[24],[54]  

Sựự  phát xạạ   phphổổ   nnềền n phphụụ   thuthuộộc c chchủủ   yyếếu vào thành phầần n nnềền n mmẫẫu Thôngthườ ng, các nguyên tốố có nồng độ cao gây ra bứức xạạ nềền liên tụục làm đườ ng nềền củủaa

 phổổ  đồ  ccủủa nguyên tốố  ccầần phân tích bịị trôi so vớ i hình dạạng phổổ  thu đượ c từừ dung

ddịịch tinh khiếết củủa nguyên tốố này Hiện tượ ng này còn gọọi là sựự trôi nềền, có 2 dạạng

là trôi nềền dạạng phẳẳng và trôi nềền dạạng dốốc

Đây là dạng ng ccảản nhiễễu quang phổổ  thườ ng ng ggặặ p  p và và ddễễ  xxửử lý nhấất khi phân tích

 bằằng ICP-OES Có thểể dùng bướ c sóng phân tích khác không bịị  ảnh hưở ng phổổ nềềnnhay dùng phầần n mmềm điều khiểển thiếết t bbị, thêm hai điểm đượ c c ggọi là “background point”

 point” vàovào hai bên chân peak chấất t ccần phân tích Cường độ  phphổổ  nnền đượ c c ttựự  động

đo tại hai điểm này và vì vậậy phổổ nềền sẽẽ  đượ c tr ừừ  đi

b) Chb) Chồồng lng lấấp php phổổ::

[24,[54]

Hiện tượ ng này xảảy ra khi hai peak củủa các chấất phân tích bịị   chchồồng ng llấấn lênnhau do thiếết t bbịị không phân giải đượ c hay trong nềền n mmẫẫu có mộột nguyên tốố  hihiệệnn

diệện vớ i nồng độ cao sẽẽ xuấất hiệện các vạạch phổổ  có độ r ộộng lớ n làm che lấấ p vạạch phổổ  

ccủủa nguyên tốố cần đo Có hai dạng là che lấấ p toàn phầần và che lấấ p mộột phầần

Để khắắc phụục cảản nhiễễu này, cách hiệệu quảả n nhhấất là chọọn n mmột bướ c sóng kháckhông bịị   nhinhiễễu Trườ ng ng hhợ  p  p khôngkhông có bướ c sóng khác thay thếế, có thểể  dùng k ỹỹ  thuậật MSF đượ c tích hợ  p cùng phầần mềm điều khiểển thiếết bịị  để l lọọc tách phổổ

Khi sửử  ddụng MSF, đòi hỏi ngườ i i vvậận hành thiếết t bbịị  phphảải i hihiểểu rõ bảản n chchấất t nnềềnn

mẫu, xác định đúng các tác nhân gây nhiễễu Chuyểển các dung dịịch blank, chấất phântích, chấất gây nhiễễu vào plasma để ghi nhậận hình dạạng phổổ củủa các dung dịịch này,sau đó khai báo vớ i i phphầần n mmềm điều khiển để  ttạạo mô hình MSF cho nềền n mmẫẫu Môhình MSF sẽẽ nhậận diện đượ c hình dạạng phổổ củủa blank, phổổ củủa nguyên tốố cầần phântích và nguyên tốố gây nhiễễu u ttừừ vùng phổổ  bbịị  chchồồng ng llấp do đó tính toán đượ c chínhxác nồng độ chấất phân tích (Hình 2.5)

Kĩ thuật MSF dựựa trên nềền tảảng hồi qui đa biến Nguyên tốố cầần phân tích đượ ccxem là mộột biếến sốố Y phụụ thuộộc, các nguyên tốố gây nhiễễu là các biếến Xii  độc lậậ p Có

thểể biễễu diễn như sau:

Y = k 00 + k 11X11 + k 22X22  + ….+ k nnXnnCác biến X do ngườ i phân tích khai báo vớ i i phphầần n mmềm điều khiểển, do đó đòi

hhỏỏi k ỹỹ thuậật viên phảải hiểểu rõ bảản chấất nềền mẫẫu Các hệệ sốố k do phầần mềềm tựự  độngtính toán Phầần n mmềềm m ssẽẽ   ssửử   ddụng phương trình đã thiếết t llập để  tính toán chính xác

nnồng độ nguyên tốố cầần phân tích trong nềền mẫẫu có chứứa tác nhân gây nhiễễu

2.3.62.3.6.2 Cản nhiễu vật lý:.2 Cản nhiễu vật lý: bao gồm độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch, hiệu bao gồm độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch, hiệuứng tự hấp thu và hiệu ứng lưu:  

a)a) ĐộĐộ nh nhớ ớ t và st và sức căng bềức căng bề m mặặtt  ccủủa dung da dung dịịch:ch:[33],[54]  

Yếếu u ttốố  này ảnh hưởng đến n vvậận n ttốốc chuyểển n mmẫẫu vào bộộ   phun  phun sương sương và và hiệhiệuu

quảả   ccủủa quá trình tạo sương Tốc độ   ddẫẫn n mmẫẫu u ttỷỷ   llệệ   nghnghịịch ch vvới độ   nhnhớ t t ccủủa dung

ddịịch Sựự khác nhau vềề nồng độ acid, loạại acid, thành phầần nềền mẫẫu gây ra sựự chênh

llệệch vềề  độ nhớ t, sức căng bề mặặt giữữa dung dịịch mẫẫu và dung dịịch chuẩẩn

Để loạại bỏỏ  ảảnh hưở ng này, có thểể dùng các biện pháp như: phương pháp thêmchuẩẩn, làm cho nềền n mmẫẫu và nềền chuẩẩn n gigiốống nhau, pha loãng mẫu, dùng bơm nhuđộng để   bơm mẫu vớ i tốc độ cốố  định hoặặc dùng nộội chuẩẩn

Đối với phươ ng pháp dùng nộội chuẩẩn, nguyên tốố dùng làm nộội chuẩẩn phảải thỏỏaamãn đượ c các yếếu tốố  như:

    Không hiệện n didiệện trong nềền n mmẫẫu u hohoặặc c hihiệện n didiệện n vvớ i i nnồng độ  bibiết trướ ccchính xác

    Có cùng điều kiệện tạạo tr ạng thái kích thích như nguyên tố phân tích.Hình 2.5: Các thành phầần củủa phổổ  đo đượ c trong mô hình MSF

    Không làm nhiễễm bẩẩn mẫẫu.

    Không gây nhiễễu quang phổổ cho các nguyên tốố phân tích

    Hiệện dn diiệện n vvớ i i nnồng độ  khokhoảng 500 đến 1000 lầần LOD hoặặc c ttừừ 1 mg/L

đến 10 mg/L

 Nguyên tắắc sửử dụụng nộội chuẩn như sau:  

     Nộội chuẩn đượ c thêm vào tấất t ccảả  dung dịịch blank, dung dịịch chuẩẩn,dung dịịch mẫẫuu ở  cùng mộột nồng độ

     Nếu cường độ nộội chuẩn trong Blank đượ c kí hiệệu là IIS Blank , trong dung

Là  hiện tượ ng các nguyên tửử hay ion có khảả  năng hấ p thu  p thu tia phát xtia phát xạạ do chínhnguyên tửử, ion cùng loạại khác phát ra Hiện tượ ng này hay xuấất t hihiệệnn ở   vùng đuôi

ccủủa plasma do vùng này có nhiệt độ  ththấấ p  p hay hay khi khi nnồng độ  chchấất phân tích quá lớ n

Hiệệuu ứứng này làm mất đi một phầần bứức xạạ củủa chấất phân tích

Để loạại bỏỏ hiệệuu ứứng này, thiếết bịị  đượ c bốố trí mộột vòi phun luồng khí đượ c gọọii

là “shear gas” (có thể   là là NN22 hay không khí nén, không sửử  ddụụng Argon) ) đểđể  ccắắt t bbỏỏ  vùng đuôi có nhiệt độ thấấ p củủa plasma (Hình 2.6)

Hình 2.6: Sửử dụng “Shear Gas” để loạại bỏỏ  đuôi của Plasmac) Hi

c) Hiệệuu ứng lưu:ứng lưu:[54]  

Do chấất phân tích tích tụụ l lạại trên hệệ thốống dẫẫn mẫẫu, bộộ   phun sương,  phun sương, torch làmtorch làmnhiễễm m bbẩẩn các mẫu khác khi xác định nguyên tốố  này Hiện tượ ng phụụ   thuthuộộc c bbảảnn

chấất từừng nguyên tốố, dạạng tồồn tạại củủa nguyên tốố trong nềền mẫẫu

R ửửa a hhệệ   ththốống ng ddẫẫn n mmẫu và đưa mẫu vào plasma sau mỗỗi i llầần hút dung dịịch,thông thườ ng thờ i gian r ửửa khoảng 60s là đủ Tuy nhiên, vớ i i mmộột t ssốố nguyên tốố  cócó

hiệệuu ứng lưu mạnh thì cần tăng thờ i gian này lên

2.3.6.32.3.6.3 Cản nhiễu hóa học:Cản nhiễu hóa học:[24],[33],[54]  

Cảản nhiễễu hóa họọc có thểể do  do ssựự t tạạo thành các hợ  p chấất phân tửử trong plasma,các hợ  p  p chchấất t ddễễ   bay  bay hơi, hơi, sựsự  ion hóa Tuy nhiên, vớ i ICP thì các ảnh hưở ng nàykhông đáng kể, có thểể  kikiểểm soát dễễ dàng bằằng cách lựựa a chchọn điều u kikiệện n vvậận hành(công suấất t cucuộộn n ccảảm RF, cách lấấy tín hiệu…), bằng phương pháp thêm chuẩn haylàm cho chuẩẩn và mẫẫu có thành phầần nềền giốống nhau

2.4 Phân h2.4 Phân hủủy my mẫẫu bu bằằng k ng k  ĩ  ĩ  thu thuậật vi sóng (microwave):t vi sóng (microwave):

Vi sóng là các sóng cựực c ngngắn có bướ c sóng từừ  1mm đến 1m Tầần n ssốố  ccủủa visóng thường đượ c sửử dụụng trong công nghiệệ p,  p, y ty tếế và khoa họọc là 915 MHz, 2.450MHz (tương đương bướ c sóng 12.2 cm), 5.800 MHz và 22.125 MHz Tầần sốố 2.450MHz đượ c sửử dụụng nhiềều nhấất trong thiếết bịị chuẩẩn bịị mẫẫu cho phân tích bằằng AAS,ICP, GC và HPLC

Các phương pháp phân hủủy mẫẫu truyềền thống (vô cơ hóa ướt, vô cơ hóa khô)

đốt nóng mẫẫu bằằng cách truyềền nhiệệt từừ bên ngoài vào bên trong mẫẫu dựựa trên các

hiện tượ ng ng ddẫẫn nhiệt, đối lưu và bức c xxạạ Nhiệt đượ c truyềền vào mẫẫu thông qua sựự  

tiếế p  p xúc tr xúc tr ựực tc tiiếế p  p hohoặặc gián tiếế p. Ngượ c lạại, khi đốt nóng mẫẫu u bbằằng vi sóng , nhiệệttđượ c sinh ra đồng đều tạại mọi điểm trong mẫu nơi bức xạạ vi sóng tiếế p cậận.

 Năng  Năng lượng lượng vi vi sóng sóng đượ đượ c phát ra từừ   mmộột nguồn phát sóng điện n ttừừ BBảản n chchấấtt

ccủủa vi sóng là sóng điện n ttừừ  ggồồm m 2 2 yyếếu u ttốố: : yyếếu u ttốố  ttừừ  trườ ng và yếếu u ttốố  điện trườ ng

Quá trình chuyển hoá năng lượng điện từừ  thành năng lượ ng nhiệệt bao gồm 2 cơ chế::

cơ chế chuyểển dẫn ion và cơ chế quay cựực phân tửử Nhiệệt sinh ra do sựự chuyểển dẫẫnnion như là kết t ququảả  ccủủa a ssựự  tăng trở  kháng của môi trườ ng nhằằm m chchốống ng llạại i ssựự  ddịịchchuyểển của các ion trong trường điện từ Còn cơ chế quay cựực phân tửử là quá trìnhquay phân tửử  phân cựực theo sựự  đổi hướ ng ng ccủa điện trườ ng Sựự  đốt nóng bằằng ng k k ỹỹ  thuậật vi sóng dựựa trên sựự hấấ p thụụ tr ựực tiếp năng lượ ng vi sóng củủa mẫẫu, do vậậy các

hiện tượng như dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt và bứức c xxạạ   nhinhiệệt t chchỉỉ  đóng vai trò thứ   yyếếuutrong quá trình cân bằằng nhiệệt.t

 Ngày nay, k ỹỹ thuậật vi sóng tr ở  nên r ấất hiệệu quảả  và đáng tin cậy, đượ c áp dụụngcho nhiều ngành, đặc c bibiệệt là ngành hoá họọc Nó giúp cho các quá trình phân huỷỷ  

mẫu nhanh hơn và hiệu quảả, k ểể cảả  đối vớ i các phảảnn ứứng hoá họọc phứức tạạ p Có thểể áp

ddụụng k ỹỹ thuậật này cho r ấất nhiềều các ứứng dụng khác nhau như ở  bảảng 2.3

BBảảng 2.3ng 2.3: Mộột sốố ví dụụ so sánh giữữa phân hủủy mẫẫu bằng phương pháp cổ  điển và

 phương pháp vi sóng

CHƯƠNG 3: HOẠCH ĐỊNH THÍ NGHIỆM CHƯƠNG 3: HOẠCH ĐỊNH THÍ NGHIỆM  

Phầần thựực nghiệm đượ c thựực hiệện tại Phòng Môi trường, Trung tâm Kĩ thuật 3

Địa chỉỉ: Sốố  7, đườ ng sốố 1, KCN Biên Hòa 1, Tỉnh Đồng Nai

3.1 Thiết bị3.1 Thiết bị hóa chất:hóa chất:  

3.1.1 Thiết bị:

3.1.1 Thiết bị:  

  Máy quang phổổ  phát xạạ   ccủủa hãng Perkin Elmer, model ICP-OES Optima5300DV (Hình minh họọaa đượ c trình bày trong phụụ l lụục A1)

  Lò microwave củủa hãng Milestone, model ETHOS E Touch Control, công

suấất t ccực đại 1000 W, rotor HPR1000/6M (Hình minh họọaa đượ c trình bàytrong phụụ l lụục A 2)

  Cân phân tích Mettler Toledo, model AB204-S, khoảảng ng ssửử   ddụụng: 10 220g, độ chính xác 0,01 mg

mg -  Tủủ sấấy Memmert, model UFE 400, nhiệt độ t tối đa 30000C, độ phân giảải 0.500C.   Bình định mứức, pipet các loạại.i

3.1.2 Hóa chất:

3.1.2 Hóa chất:  

  Chuẩẩn 1000 mg/L (Accu Trace) các nguyên tốố: As, Cd, Cr, Cu, Pb, Zn, Ni,

Ca, K, Mg, Na, Si, Sc, Y

  Chuẩẩn 10000 mg/L (Accu Trace) các nguyên tốố: Al, Fe

  Acid (Merck): HNO33 65%, HCl 37%, HF, H33BO33

3.2.1 Tối ưu thiết bị:

3.2.1 Tối ưu thiết bị:  

Tối ưu 2 thông sốố quan tr ọọng nhấấtt ảnh hưởng đến tín hiệệu u ccủủa các nguyên tốố   phân tí

 phân tích lch là công à công susuất RF và lưu lượ ng khí nebulizer Công suấất RF liên quan tr ựựcc

tiếp đến năng lượ ng kích thích các nguyên tốố,, lưu lượ ng khí nebulizer liên quan đếnnlượ ng dung dịịch mẫu được đưa vào plasma Tối ưu 2 thông số này góp phần tăng độ  

nhạạy, giảm đượ c cảản nhiễễu.  

Các thông sốố  khác như lưu lượ ng Ar sửử dụụng cho các dòng aux và plasma, tốốcc

độ   bơm mẫu áp dụụng theo mặc định củủa thiếết bịị

Đưa dung dịch nồng độ 1.0 mg/L củủa các kim loạại i ccầần phân tích vào plasma,

llần lượ tt thay đổi thông sốố  ccầần n khkhảảo sát như trong theo bảảng 3.1 (cậậ p  p nhnhậật t mmớ i cácthông sốố  đã tối ưu, giữ nguyên các thông sốố khác), ghi nhận cường độ các peak xuấấtt

 phân tích tích và và các các nguyên nguyên ttốố chính củủa a nnền đất, dùng phầần n mmềm Winlab32 để  kikiểểm

BBảảng 3.1ng 3.1: Các giá tr ịị khảảo sát công suấất RF và nebulizer

BBảảng 3.2ng 3.2: Thông sốố củủa các nguyên tốố cho khảảo sát cảản nhiễễu quang phổổ

Nguyên tNguyên tốố   Bướ Bướ c sóngc sóng (nm) NNồng độồng độ (mg/L) Ghi Chú

228.812 0.5 Các Các nguyên tài khnguyên ttảảo sát (As,ốố  đề  

Cd, Cu, Ni, Pb, Zn).

(Chuẩn đượ c pha trong HNO 33  2%)

(Chuẩn đượ c pha trong HNO33 2%)

  Các peak chồồng chập lên nhau: Dùng kĩ thuật MSF đượ c tích hợ  p  p cùng cùng vvớ ii

 phầần n mmềm WinLab32 để   nhnhậận n ddạạng peak củủa nguyên tốố  phân tích vànguyên tốố gây nhiễu, sau đó phần n mmềềm WinLab32 sẽẽ tính toán lạại nồng độ  

hiệện 10 mẫu độc c llập Sau đó, xác định nh nnồng độ các kim loạại thêm vào, tính toán

hiệệu suấất thu hồi trung bình để  đánh giá ảnh hưở ng củủa nềền mẫẫu

BBảảng 3.3ng 3.3: Các matrix mô phỏỏng nền đất.t.

Nguyên tNguyên tốố (mg/L) Matrix Matrix 1 1 Matrix Matrix 2 2 Matrix Matrix 33

Hiệệu suấất thu hồồi tính theo công thứức:

Trong đó: Rec: hiệệu suấất thu hồồi (%)

Đề tài sẽẽ  khkhảảo sát 2 nộội chuẩẩn là Scandium (Sc), Yttrium (Y) Nộội chuẩẩn n ssẽẽ  đượ c thêm vào các matrix đượ c biểểu diễễn trong bảảng 3.3 vớ i nồng độ 1 mg/L Tính

hiệệu suấất thu hồi để  đánh giá nội chuẩẩn

3.2.3 3.2.3 Xử Xử lý mlý mẫu:ẫu:  

Xửử lý mẫẫu là mộột yếếu tốố quan tr ọọng quyết định tr ựực tiếp đến k ếết quảả phân tích

Mẫu đất t ccầần n phphải đượ c c xxửử  lý sơ bộ  để  đồng nhấất t mmẫu trước khi đượ c phân hủy để  chuyểển từừ dạạng r ắắn sang dạạng lỏỏng phụục vụụ cho việệc phân tích trên thiếết bịị